KR102133880B1 - Three dimensional image display apparatus without vergence-accommodation conflict - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수렴 거리 및 조절 거리가 동일하여, 통상적으로 상용화되고 있는 입체 영상에서 수렴-조절 불일치(Vergence-Accommodation Conflict: 이하, VAC라고 함)로 인한 문제점이 나타나지 않는 입체 영상 표시 장치에 관한 발명으로서, 본 발명에 따르면 입체 콘텐츠를 조사하기 위한 하나 이상의 광원(100); 상기 하나 이상의 광원으로부터의 광의 세기와 방향을 조절하기 위한 조광부(200); 및 상기 조광부로부터의 제어된 광을 수신하여 광축 상의 한 지점(P1)에 입체 콘텐츠의 이미지를 결상하여 표시하는 광학부(400)를 포함하고, 상기 광학부(400)는, 입사된 광을 확산하여 후단의 작은 렌즈 어레이(430)로 전달하는 마이크로렌즈 어레이(410), 복수의 작은 렌즈로 이루어진 작은 렌즈 어레이(430)로서 각각의 작은 렌즈는 마이크로렌즈 어레이(430)로부터 전달된 광을 평행광으로 변경하는 작은 렌즈 어레이(430), 작은 렌즈 어레이(430)으로부터 전달된 평행광을 광축 상의 한 지점(P1)에 결상하는 하나의 큰 볼록 렌즈(450)를 포함한다. The present invention relates to a stereoscopic image display device in which a convergence distance and an adjustment distance are the same, so that a problem due to a convergence-adjustment mismatch (hereinafter referred to as VAC) in a stereoscopic image that is commonly commercialized does not appear. , According to the present invention, one or more light sources 100 for irradiating stereoscopic content; A dimming unit 200 for adjusting the intensity and direction of light from the one or more light sources; And an optical unit 400 that receives the controlled light from the dimming unit and forms an image of a three-dimensional content at a point P1 on the optical axis and displays the image, and the optical unit 400 receives the incident light. A microlens array 410 that diffuses and transmits to a small lens array 430 at the rear end, a small lens array 430 composed of a plurality of small lenses, and each small lens parallels the light transmitted from the microlens array 430. It includes a small lens array 430 that converts light, and one large convex lens 450 that forms parallel light transmitted from the small lens array 430 at a point P1 on the optical axis.

Description

수렴 및 조절 불일치 문제가 없는 입체 영상 표시 장치{THREE DIMENSIONAL IMAGE DISPLAY APPARATUS WITHOUT VERGENCE-ACCOMMODATION CONFLICT}THREE DIMENSIONAL IMAGE DISPLAY APPARATUS WITHOUT VERGENCE-ACCOMMODATION CONFLICT}

본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수렴 거리 및 조절 거리가 동일하여, 통상적으로 상용화되고 있는 입체 영상에서 수렴-조절 불일치(Vergence-Accommodation Conflict: 이하, VAC라고 함)로 인한 문제점이 나타나지 않는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stereoscopic image display device, and more specifically, due to the same convergence distance and an adjustment distance, due to a convergence-adjustment mismatch (hereinafter referred to as VAC) in a commercially available stereoscopic image The present invention relates to a stereoscopic image display device having no problem.

우리가 눈으로 보는 것과 똑같이 물체를 그대로 디스플레이하려는 노력이 오랜 동안 계속 되어져 왔으며 또한 현재에도 입체 디스플레이 장치들의 수요가 지속적으로 증가하고 있는 추세에 있다. Efforts to display objects exactly as we see them have been going on for a long time, and the demand for stereoscopic display devices continues to increase.

입체 디스플레이는 그 방식에 따라 다음과 같이 크게 4가지로 분류될 수 있다. The three-dimensional display can be categorized into four types as follows.

가) Stereoscopic 방식A) Stereoscopic method

나) Auto-stereoscopic 방식B) Auto-stereoscopic method

다) Volumetric 방식C) Volumetric method

라) Holographic 방식D) Holographic method

이 방법들을 간단하게 설명하면 다음과 같다.The methods are briefly described as follows.

먼저 스트레오스코피(Stereoscopy)(안경식 입체영상 디스플레이)은 두 눈에 보이는 이미지를 약간 다르게 함으로써 거리감을 느끼게 하는 방법이다. 이 방법은 비교적 구현하기 쉽기 때문에 최초 3D 영화가가 제작되고 방영되었을 당시 3D 영화 시장은 폭발적으로 발전될 것으로 예측되었지만, 이 방식은 수렴(Vergence)과 조절(또는 초점)(Accommodation)이 일치하지 않기 때문에 수렴-조절(초점) 불일치(Vergence-Accommodation Conflict: 이하, VAC라고 함)로 인한 눈에 피로감 또는 어지러움증을 주기 때문에 3D 영상을 오래 볼 수가 없었다. 그럼에도 불구하고 비교적 저가로 구현가능하다는 장점으로 인해 현재까지도 VR 디스플레이로서 대중적으로 인기가 높다.First, stereoscopy (glasses-type stereoscopic image display) is a way to make the sense of distance by slightly differentizing the visible images. Since this method is relatively easy to implement, the 3D movie market was predicted to develop explosively when the first 3D movie was produced and aired, but this method does not match the convergence (Vergence) and adjustment (or focus) (Accommodation). Therefore, 3D images could not be viewed for a long time because they caused fatigue or dizziness in the eyes due to a convergence-control (focus) mismatch (hereinafter referred to as VAC). Nevertheless, it is still popular as a VR display to this day due to the advantage that it can be implemented at a relatively low cost.

본 발명의 이해를 돕기 위해 조절 및 수렴의 개념에 대해 간단히 설명하도록 한다.In order to help understanding of the present invention, the concept of adjustment and convergence will be briefly described.

도 1a는 수렴(Vergence)의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a에 도시한 바와 같이 수렴은 어떤 물체에 대해 하나의 융합된 이미지를 얻기 위해 두 눈이 서로 반대 방향으로 움직이는 과정을 나타낸다. 1A is a diagram for explaining the concept of convergence. As shown in Fig. 1A, convergence represents a process in which two eyes move in opposite directions to obtain one fused image for an object.

도 1a에서 (a)는 두 눈이 근거리의 물체를 바라볼 때, (b)는 중거리의 물체를 바라볼 때, (c)는 원거리 물체를 바라볼 때를 나타내는데, 근거리에 있는 물체를 바라볼 때 두 눈의 각도(θ1)는 원거리에 있는 물체를 바라볼 때 두 눈의 각도(θ3)에 비해 큰 각도를 갖는다. 즉 사람의 두 눈은 가까운 물체를 볼 때 안구들이 얼굴 중심선의 안쪽으로 수렴하게 동작하고, 반대로 아주 원거리에 있는 물체를 볼 때 안구들은 거의 얼굴 중심선에 거의 평행을 이루게 된다.In FIG. 1A, (a) is when two eyes look at an object at a short distance, (b) is looking at an object at a medium distance, and (c) is when looking at a object at a distance. When looking at an object at a distance, the angle θ1 of both eyes has a larger angle than the angle θ3 of both eyes. In other words, the eyes of a person's eyes converge toward the inside of the face centerline when looking at a close object, and conversely, when looking at a very distant object, the eyes are almost parallel to the face centerline.

도 1b는 조절 또는 초점(Accommodation)의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 1b에 도시한 바와 같이 조절은 특정 거리에 위치한 물체에 초점을 맞추기 위해 수정체(lens)의 모양과 두께를 조정하는 것으로 즉, 포커싱(focusing)을 위한 수정체의 조절(Accommodation) 과정을 의미한다.1B is a view for explaining the concept of adjustment or focus (Accommodation). As shown in FIG. 1B, the adjustment is to adjust the shape and thickness of the lens to focus on an object located at a specific distance, that is, to mean an adjustment process of the lens for focusing.

사람의 눈은 물체의 선명한 이미지를 획득하기 위해 도 1b에 도시된 바와 같이 수정체의 두께를 조절한다. 가까이 있는 물체에 초점을 맞출 때는 수정체가 두꺼워지고, 멀리 있는 물체에 초점을 맞출 때는 수정체가 얇아지게 된다. 이와 같은 수정체의 조절 작용(accommodation)에 의해 사람의 눈은 물체가 놓여진 거리에 관계없이 선명한 이미지를 얻을 수 있게 된다.The human eye adjusts the thickness of the lens as shown in FIG. 1B to obtain a clear image of the object. When focusing on a nearby object, the lens becomes thicker, and when focusing on a distant object, the lens becomes thinner. Due to the accommodation of the lens, the human eye can obtain a clear image regardless of the distance the object is placed.

도 1c의 (a)는 정상적인 상황에서의 사람 눈의 수렴-조절 상태를 나타낸다. 통상적으로 2D 스크린 상에서 영화를 볼 때, 또는 일상적인 상황 하에서 전술한 바와 같은 수렴 및 조절 거리는 서로 동일하다. Figure 1c (a) shows the convergence-regulating state of the human eye in a normal situation. The convergence and adjustment distances as described above are usually the same when watching a movie on a 2D screen, or in everyday situations.

그러나 스테레오스코피 방식과 같은 양안 시차를 이용한 3D 디스플레이 장치의 경우 서로 상호 의존성을 갖는 수렴-조절 상태가 어긋나게 된다. 이는 수렴-조절 불일치(또는 수렴-조절거리 불일치)(Vergence-Accommodation Conflict: VAC) 문제로 알려져 있으며, 도 1c의 (b)는 사람 눈에서의 수렴-조절 불일치 상태를 개략적으로 나타낸다. However, in the case of a 3D display device using a binocular parallax such as a stereoscopic method, the convergence-adjusting states having mutual dependencies are shifted. This is known as a convergence-adjustment mismatch (or a convergence-adjustment distance mismatch) (Vergence-Accommodation Conflict: VAC) problem, and FIG. 1C(b) schematically shows a convergence-regulation mismatch condition in the human eye.

도 1c의 (b)에 도시된 바와 같이 사람의 두 눈은 스크린 화면에 초점을 맞추기 위해 초점 조절 작용(accommodation)을 수행하는 반면, 스테레오스코피 방식의 3D 영상 기법이 적용된 장면에서는 물체들이 마치 스크린 앞에 있는 것처럼 보여짐에 따라 사람의 눈이 다시 앞쪽의 물체들에 수렴(vergence)을 하기 위해 시도한다. 그와 동시에 또한 사람의 눈은 뚜렷한 이미지를 얻기 위해 스크린 화면에 초점을 맞추려고 시도한다. As shown in (b) of FIG. 1C, the human two eyes perform an accommodation to focus on a screen screen, whereas in a scene in which a stereoscopic 3D imaging technique is applied, objects appear in front of the screen. As it appears, the human eye again attempts to converge on the objects in front. At the same time, the human eye also tries to focus on the screen screen to get a clear image.

즉 조절 거리는 두 눈으로부터 스크린 화면까지 항상 동일한데, 수렴 거리는 디스패리티(disparity)의 정도의 크기에 따라 계속 바뀌게 됨에 따라 상호의존적인 수렴 및 조절 작용이 서로 독립적으로 동작하게 되어버리고, 이 과정에서 두 눈으로부터 들어오는 시각 신호를 해석하는 뇌가 혼란을 느끼게 됨에 따라 눈의 피로감, 어지러움증 또는 구토와 같은 증상이 유발된다.That is, the adjustment distance is always the same from the two eyes to the screen screen, and as the convergence distance is continuously changed according to the degree of disparity, the interdependent convergence and adjustment actions will operate independently of each other. Symptoms such as eye fatigue, dizziness, or vomiting are caused as the brain interpreting visual signals coming from the eye becomes confused.

이와 같은 수렴-조절 불일치로 인해 한 때 대중 앞에 선을 보였던 3D TV도 점차 사라지고 있다. 이와 같은 수렴-조절 불일치로 인해 발생되는 문제점은 디스플레이 자체의 해상도를 높인다고 하더라도 결코 해결될 수는 없다.Due to this convergence-adjustment mismatch, 3D TV, which once appeared in front of the public, is gradually disappearing. The problem caused by such a convergence-adjustment mismatch cannot be solved even if the resolution of the display itself is increased.

다음으로, 오토-스테레오스코피(Auto-stereoscopy)(무안경식 입체영상 디스플레이) 방식의 입체 영상 디스플레이 장치는, 전술한 스테레오스코피가 안경이나 고글(Goggle)을 사용하는 반면에 눈에는 아무것도 착용하지 않고 디스플레이 장치에 간단한 장치를 부착하여 입체 영상을 구현하는 방법이다. 그렇지만 이 방법도 수렴과 조절 거리가 일치하지 않기 때문에 어지럼증이나 구토 현상이 동일하게 나타난다. 다만 눈에 아무 것도 착용하지 않는다는 점에서 스테레오스코피 방식 보다는 장점이 있지만 보이는 위치가 한정되고 또한 해상도가 떨어진다는 단점이 있다.Next, in the auto-stereoscopy (autostereoscopic) display system, the stereoscopic display described above uses glasses or goggles while wearing nothing on the eyes. This is a method of realizing a stereoscopic image by attaching a simple device to the device. However, this method has the same convergence and control distance, so dizziness or vomiting appear the same. However, there is an advantage over the stereoscopic method in that nothing is worn on the eyes, but there is a disadvantage that the visible position is limited and the resolution is poor.

다음으로 체적 방식(Volumetric Method)의 입체 영상 디스플레이 장치는 통상적으로 레이저(Laser)로 빛을 공중에 수렴시켜서 입체영상을 구현하는 방법이다. 이 방법은 공중에 원하는 점에서 빛이 방출되기 때문에 전술한 바와 같은 수렴 및 조절 불일치로 인한 눈에 피로감이나 어지러움증과 같은 문제점을 주지는 않지만 영상이 표시되는 공간이 제한되고 기계적으로 장치를 지속적으로 움직여야하는 불편함과 레이저의 스캔(Scan) 속도의 제한 등으로 인해 널리 상용화 되고 있지 않다.Next, the stereoscopic image display apparatus of the volumetric method is a method of realizing a stereoscopic image by converging light in the air with a laser. Since this method emits light at a desired point in the air, it does not cause problems such as fatigue or dizziness in the eyes due to convergence and mismatch as described above, but the space in which the image is displayed is limited and the device must be continuously moved mechanically. Due to the inconvenience and limitation of the laser scanning speed, it has not been widely commercialized.

마지막으로 홀로그래피(Holography) 방식은, 빛의 간섭무늬를 기록하고 그 기록된 무늬가 영상이 재생될 때 빛을 회절시켜 원래 표시하고자 하는 객체의 영상을 구현하는 방법이다. 정지된 영상은 이미 오래 전에 레이저의 발달과 함께 진화하였으나 움직이는 동영상은 아직도 구현에 있어서 어려움이 있다. 그 이유는, 홀로그래피를 이용하여 실제와 같은 동영상을 구현하기 위해, 첫째, SLM(공간광변조기)의 픽셀간 간격 크기가 가시광선의 파장(0.5㎛) 이하로 작아져야만 하지만, 현재까지 픽셀의 크기를 작게 만들기가 매우 어렵고, 둘째는, 홀로그래피를 이용하여 입체 동영상을 구현하기 위해 필요한 데이터의 수가 천문학적으로 커지게 된다. 또한 이외에도, 홀로그래피 디스플레이 장치의 경우 높은 회절 효율, 초고해상도의 픽셀 어드레싱 구동 기술, 대면적의 간섭성 면광원 또는 잡음이 없는 LED 광원 등과 같이 높은 제조 단가를 필요로 하기 때문에, 홀로그래피 방식의 입체 영상 디스플레이 장치가 비록 자연스러운 입체영상을 구현할 수 있는 최적의 기술이만 현재의 공지된 기술로서는 낮은 비용으로, 심지어는 높은 비용으로도 구현하는 것은 불가능하다. Finally, the holography method is a method of recording an interference pattern of light and diffracting the light when the recorded pattern is reproduced to realize an image of an object to be originally displayed. Still images have evolved with the development of lasers long ago, but moving videos are still difficult to implement. The reason is, in order to realize a realistic video using holography, first, the size of the inter-pixel spacing of the SLM (spatial light modulator) must be reduced to less than or equal to the wavelength of visible light (0.5 µm), but the size of the pixel has to be reduced. It is very difficult to make it small, and secondly, the number of data required to realize a stereoscopic video using holography becomes astronomically large. In addition, the holographic display device requires a high manufacturing cost such as high diffraction efficiency, ultra-high resolution pixel addressing driving technology, large area coherent surface light source, or noise-free LED light source, so that the holographic stereoscopic image display Although the device is an optimal technology capable of realizing a natural stereoscopic image, it is impossible to implement it at a low cost or even at a high cost with the currently known technology.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 수렴-조절 불일치로 인해 발생되는 어지러움증, 눈의 피로감, 구토 현상이 유발되지 않는, 그에 따라 사람의 눈에 자연스럽게 인지될 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is an invention devised to solve the above-described problems, and the dizziness, eye fatigue, and vomiting caused by a convergence-control mismatch are not induced, and thus a stereoscopic body that can be naturally recognized by the human eye. It is an object to provide an image display device.

또한 본 발명은 비교적 간단한 구조를 통해 비용 절감된, 홀로그래피와 같은 자연스러운 동영상을 구현할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a stereoscopic image display apparatus capable of realizing a natural moving image such as holography, which is cost-saving through a relatively simple structure.

전술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 하나의 양태에 따르면, 수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치가 제공된다. 이 장치는, 입체 콘텐츠를 조사하기 위한 하나 이상의 광원; 상기 하나 이상의 광원으로부터의 광의 세기와 방향을 조절하기 위한 조광부; 및 상기 조광부로부터의 제어된 광을 수신하여 광축 상의 한 지점에 입체 콘텐츠의 이미지를 결상하여 표시하는 광학부를 포함하고,According to one aspect of the present invention to solve the above-described problem, a stereoscopic image display device having the same convergence distance and an adjustment distance is provided. The apparatus includes one or more light sources for irradiating stereoscopic content; A dimming unit for adjusting intensity and direction of light from the one or more light sources; And an optical unit that receives the controlled light from the dimming unit and forms an image of a stereoscopic image at a point on the optical axis, and displays the image.

상기 광학부는, 입사된 광을 확산하여 후단의 작은 렌즈 어레이로 전달하는 마이크로렌즈 어레이, 복수의 작은 렌즈로 이루어진 작은 렌즈 어레이로서 각각의 작은 렌즈는 마이크로렌즈 어레이로부터 전달된 광을 평행광으로 변경하는 작은 렌즈 어레이, 작은 렌즈 어레이로부터 전달된 평행광을 광축 상의 한 지점(P1)에 결상하는 하나의 큰 볼록 렌즈를 포함하는 것을 특징적 구성으로 포함한다.The optical unit is a small lens array composed of a plurality of small lenses that diffuses incident light and transmits it to a small lens array at the rear end. Each small lens converts light transmitted from the micro lens array into parallel light. A characteristic configuration includes a small lens array, and one large convex lens that forms parallel light transmitted from the small lens array at a point P1 on the optical axis.

전술한 양태에서 조광부는, 광의 세기를 조절하기 위한 광 변조기 및 광의 방향을 조절하기 위한 광 편향기를 포함한다.In the above-described aspect, the dimming unit includes a light modulator for adjusting the intensity of light and a light deflector for adjusting the direction of light.

또한 전술한 양태에서 광원은 하나 또는 둘 이상의 레이저 다이오드이고, 광 변조기는, 상기 레이저 다이오드로 입력되는 전류를 직접 변화시키는 직접 변조 방식을 통해 변조 되거나, 음향 광 변조기(Acousto Optic Modulator) 및 전자 광 변조기(Electro Optic Modulator) 중 어느 하나를 포함하는 외부 변조 장치에 의해 변조될 수도 있다. In addition, in the above-described aspect, the light source is one or more laser diodes, and the light modulator is modulated through a direct modulation method that directly changes the current input to the laser diode, or an acoustic optic modulator and an electronic light modulator. It may be modulated by an external modulation device including any one of (Electro Optic Modulator).

또한 전술한 또 다른 양태에서 광원은 하나 또는 둘 이상의 레이저 다이오드이고, 광 편향기는, 변조된 광을 x축과 y축의 2축 공간 상에서 편향하는 2D 편향기이고, 광 편향기는 음향 광 편향기(Acousto Optic Deflector), 전자 광 편향기(Electro Optic Deflector), 폴리곤 미러(Polygon Mirror) 및 갈바노미터 미러(Galvanometer Mirror)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. Also in another aspect described above, the light source is one or more laser diodes, and the optical deflector is a 2D deflector that deflects modulated light in two-axis spaces on the x-axis and the y-axis, and the optical deflector is an acoustic light deflector (Acousto It may be selected from the group consisting of Optic Deflector, Electro Optic Deflector, Polygon Mirror and Galvanometer Mirror.

또한 전술한 양태에서 작은 렌즈 어레이의 광 출사면으로부터 큰 볼록 렌즈의 광 입사면까지의 거리는 광축으로부터 멀어질수록 점점 멀어진다. In addition, in the above-described aspect, the distance from the light exit surface of the small lens array to the light entrance surface of the large convex lens increases as the distance from the optical axis increases.

또한 전술한 양태에서 작은 렌즈 어레이의 광 출사면으로부터 큰 볼록 렌즈의 광 입사면까지의 거리가 동일한 경우, 상기 큰 볼록 렌즈는 비구면으로 형성되어도 좋다. Further, in the above-described aspect, when the distance from the light exit surface of the small lens array to the light incident surface of the large convex lens is the same, the large convex lens may be formed aspherical.

또한 전술한 양태에서 입체 영상 표시 장치는, 상기 지점 P1에 결상되는 영상을 확대하기 위해 P1 근방에 영상 확대부를 더 포함하고, 영상 확대부는, 볼록 렌즈로부터 지점 P1으로 수렴되어 오는 빛을 보는 사람의 위치를 향해 방향 전환하는 프레넬 렌즈부(Fresnel Lens) 및 프레넬 렌즈부로부터의 빛을 입체 영상 표시 영역인 지점 P2에 수렴시키는 반투명 오목 거울부를 포함한다. In addition, in the above-described aspect, the stereoscopic image display device further includes an image enlargement unit in the vicinity of P1 to enlarge the image formed at the point P1, and the image enlargement unit is configured by a person who sees light converging from the convex lens to the point P1. It includes a Fresnel Lens unit that turns to a position, and a translucent concave mirror unit that converges light from the Fresnel Lens unit to a point P2 that is a stereoscopic image display area.

전술한 양태에서, 프레넬 렌즈부는 프레넬 렌즈, 프레넬 렌즈의 출사면측에 결합된 제1 흡수형 편광판 및 제1 λ/4 위상지연자(Retarder)를 차례대로 포함하고,In the above-described aspect, the Fresnel lens unit sequentially includes a Fresnel lens, a first absorbing polarizing plate coupled to the exit surface side of the Fresnel lens, and a first λ/4 phase retarder,

또한 전술한 양태에서, 반투명 오목 거울부는, 반투명 오목 거울, 반투명 오목 거울의 출사면 측에 제공되는 투명유리판, 제1 λ/4 위상지연자(Retarder)와 반대의 성질을 갖는 제2 λ/4 위상지연자, 반사형 편광판, 및 제1 흡수형 편광판과 반대의 성질을 지닌 제2 흡수형 편광판을 차례대로 포함한다.In addition, in the above-described aspect, the semi-transparent concave mirror portion, the translucent concave mirror, the transparent glass plate provided on the exit surface side of the semi-transparent concave mirror, the first λ/4 second λ/4 having properties opposite to the retarder A phase retarder, a reflective polarizing plate, and a second absorbing polarizing plate having opposite properties to the first absorbing polarizing plate are sequentially included.

또한 전술한 양태에서, 광원이 아닌 외부의 주변광은 제2 흡수형 편광판에 의해 선형 편광으로 변경되고 그 선형 편광이 반사형 편광판을 통하여 제2 λ/4 위상지연자를 지나면서 원형 편광으로 변경되고 반투명 오목거울에 의해 반사되어 다시 제2 λ/4 위상지연자를 지나 편광 방향이 90도로 회전한 선형 편광으로 바뀌게 되고, 편광 방향이 90도 회전된 선형 평광은 제2 흡수형 편광판에 의해 차단되어 다시 외부로 나오지 않게 된다. In addition, in the above-described aspect, the ambient light outside the light source is changed to linear polarization by the second absorption polarizing plate, and the linear polarization changes to circular polarization while passing through the second λ/4 phase delay through the reflective polarizing plate. Reflected by the semi-transparent concave mirror, the polarization direction is changed to linear polarization rotated by 90 degrees through the second λ/4 phase retarder, and the linear flat light whose polarization direction is rotated 90 degrees is blocked by the second absorption polarizer again. It will not come out.

전술한 양태에서 반투명 오목 거울로부터 반사되어 입체 영상 표시 영역 상에 영상이 결상될 때 발생되는 구면 수차를 제거하기 위해 상기 광 편향기로부터 마이크로렌즈 어레이로의 광선의 편향 각도가 결정된다. In the above-described aspect, the angle of deflection of the light beam from the optical deflector to the microlens array is determined in order to remove spherical aberration caused when an image is formed on a stereoscopic image display area reflected from a translucent concave mirror.

이때 광 편향기로부터 마이크로렌즈 어레이로의 광선의 편향 각도는, 오목거울의 광축을 중심으로 대칭하는 가상의 공간 좌표를 갖는 복수의 점들로 이루어진 수차 보정 콘을 형성하는 복수의 점들에 부여된 방향과 일치하도록 결정된다. At this time, the deflection angle of the light beam from the optical deflector to the microlens array is a direction given to a plurality of points forming an aberration correcting cone consisting of a plurality of points having virtual spatial coordinates that are symmetrical about an optical axis of the concave mirror. It is decided to match.

또한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 반투명 오목거울을 통과하여 반투명 오목 거울의 전방에 위치되는 영상 표시 영역에 투사되는 이미지의 수차를 보정하는데 이용되는 수차 보정 콘을 형성하는 방법이 제공된다. 구체적으로 이 방법은,In addition, according to another aspect of the present invention, a method of forming an aberration correction cone used to correct an aberration of an image projected on an image display area positioned in front of a translucent concave mirror through a translucent concave mirror is provided. Specifically, this method

a) 영상 표시 영역의 공중에 하나의 점 P를 선택하는 단계;a) selecting one point P in the air in the image display area;

b) 선택된 점 P 와 반투명 오목거울의 중심점 O를 연결하는 연결선을 설정하는 단계 - 상기 연결선은 반투명 오목거울의 광축(z)으로 됨 - ;b) setting a connecting line connecting the selected point P and the center point O of the translucent concave mirror, wherein the connecting line becomes the optical axis z of the translucent concave mirror;

c) 영상 표시 영역을 관찰하는 사람의 위치 근처에 좌표계의 원점 o를 설정하는 단계 - 여기서 원점 o는 광축(z) 상에 위치됨 - ;c) setting the origin o of the coordinate system near the position of the person observing the image display area, where the origin o is located on the optical axis z;

d) 원점 o에서 광축(z)에 수직한 y축 상에 중심이 위치하는 미리 결정된 직경을 가지는 작은 원(c)를 생성하는 단계;d) generating a small circle (c) having a predetermined diameter centered on the y axis perpendicular to the optical axis (z) at the origin o;

e) 작은 원(c) 둘레에 등 간격으로 복수의 점들을 배치시키는 단계;e) placing a plurality of points at equal intervals around the small circle (c);

f) 작은 원(c) 둘레에 설정된 점들에서 광선이 출발한다고 가정하고, 작은 원 c 둘레상의 복수의 점들에서 P점을 연결하고 그 선을 더 연장시켜 반투명 오목거울에 의해 반사되어 나오는 선들이 수렴되는 점들(C)를 계산하는 단계;f) Assume that the ray starts from the points set around the small circle (c), connect the P points at a plurality of points around the small circle c, and extend the line further to converge the lines reflected by the translucent concave mirror Calculating the points C to be;

g) 작은 원 c의 원점(또는 중심)에서 출발하는 광선(또는 중심선)으로부터 작은 원 c의 둘레의 복수의 점들에서 출발하는 광선까지의 수직 거리를 계산하는 단계 - 여기서 거리들의 합(rms 값)이 가장 적은 점이 수차 콘을 형성하는 하나의 점으로 선택됨 - ;g) calculating the vertical distance from the ray (or centerline) originating from the origin (or centerline) of the small circle c to the ray originating from a plurality of points around the small circle c, where the sum of the distances (rms value) This smallest point is selected as a single point forming an aberration cone-;

h) y축 상에 있는 원의 중심을 y축 상에서 등간격으로 불연속적으로 변화시키면서 단계 f)와 g)를 반복하여 반투명 오목 거울 면의 전방 공간 상에 점(C)으로 이루어진 곡선(CL)을 획득하는 단계; 및h) Repeating steps f) and g) by discontinuously changing the center of the circle on the y-axis at equal intervals on the y-axis, a curve (CL) consisting of points (C) on the front space of the translucent concave mirror surface. Obtaining a; And

i) 단계 h)에서 얻어진 곡선 CL을 z축을 중심으로 회전시켜 콘 형상을 갖는 수차 보정 콘을 획득하는 단계;i) obtaining the aberration correcting cone having a cone shape by rotating the curve CL obtained in step h) about the z axis;

j) 수차 보정 콘을 형성하는 각각의 점에 광선의 방향을 부여하는 단계 - 여기서 광선의 방향은 작은 원 c의 중심에서 나오는 빛이 그 수차 콘에 도달하는 광선의 방향임 - ;를 포함한다.j) giving the direction of the light beam to each point forming the aberration correcting cone, where the light beam direction is the direction of the light beam from the center of the small circle c reaching the aberration cone;

본 발명에 따르면 수렴-조절 거리가 일치됨에 따라 그 불일치로 발생되는 어지러움증, 눈의 피로감, 구토 현상이 입체 영상을 오랫동안 관람하여도 유발되지 않는, 그에 따라 사람의 눈에 자연스럽게 인지될 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. According to the present invention, as the convergence-adjustment distance is matched, the dizziness, eye fatigue, and vomiting caused by the mismatch are not caused even after viewing the stereoscopic image for a long time, and accordingly, the stereoscopic image that can be naturally perceived by the human eye It is possible to provide a display device.

또한 본 발명에 따르면 비교적 간단한 구조를 통해 입체 영상이 구현됨에 따라 비교적 낮은 비용으로 홀로그래피와 같은 자연스러운 동영상을 구현할 수 있다.In addition, according to the present invention, as a stereoscopic image is implemented through a relatively simple structure, a natural moving image such as holography can be implemented at a relatively low cost.

도 1a는 수렴(Vergence)의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 1b는 조절 또는 초점(Accommodation)의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 1c의 (a)는 정상적인 상황에서의 사람 눈의 수렴-조절 상태를 나타낸다. 도 1c의 (b)는 사람 눈에서의 수렴-조절 불일치 상태를 개략적으로 나타낸다
도 2는 본 발명에 따른 수렴 거리 및 조절 거리가 동일하도록 제조된 입체 영상 표시 장치의 일례를 나타낸다.
도 3은 레이저 다이오드의 광을 평행광으로 변경하는 시준 렌즈를 나타낸 도면.
도 4는 음향 광 변조기의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 음향 광 편향기의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 갈바노미터 미러를 이용하여 광 편향의 일례를 나타낸 도면.
도 7은 f-θ 렌즈의 일례를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학부 주요 구성을 나타낸 도면.
도 9는 마이크로렌즈 어레이의 기능을 설명하기 위한 도면.
도 10은 확산광을 평행광으로 변환하는 작은 렌즈의 기능을 설명하기 위한 도면.
도 11은 광학부를 통과한 광의 광학 수차를 설명하기 위한 도면.
도 12a는 도 11의 광학 수차를 보정하기 위한 일례를 나타낸 도면.
도 12b는 도 11의 광학 수차를 보정하기 위한 다른 일례를 나타낸 도면.
도 13은 영상 확대부를 설명하기 위한 도면.
도 14는 광학부로부터의 빛이 영상 확대부를 통해 영상 표시 영역에 표시되는 설명하기 위한 도면.
도 15는 영상 확대부의 반투명 오목 거울을 통해 초점 P2에 영상을 수렴시키는 방법을 설명하기 위한 설명도.
도 16은 수차 보정콘을 나타낸 도면.
도 17은 수차 보정콘에 부여되는 광선의 방향을 나타내는 도면.
도 18은 작은 렌즈로부터 수차 보정콘으로 입력되는 광선의 예를 도시한 도면.
도 19는 수차 보정콘을 통해 수차가 제거된 광이 입체 표시 영상에 결상되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 20은 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 여러 구현예를 나타낸 도면.
도 21은 반투명 오목 거울의 허상을 볼 수 있도록 한 다른 실시예를 나타내는 도면.
1A is a diagram for explaining the concept of convergence.
1B is a view for explaining the concept of adjustment or focus (Accommodation).
Figure 1c (a) shows the convergence-regulating state of the human eye in a normal situation. Figure 1c (b) schematically shows the convergence-regulation mismatch condition in the human eye
2 shows an example of a stereoscopic image display device manufactured to have the same convergence distance and adjustment distance according to the present invention.
3 is a view showing a collimating lens for changing the light of a laser diode to parallel light.
4 is a diagram showing an example of an acoustic light modulator.
5 is a view showing an example of an acoustic optical deflector.
6 is a view showing an example of light deflection using a galvanometer mirror.
7 shows an example of an f-θ lens.
8 is a view showing a main configuration of an optical unit according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining the function of the microlens array.
10 is a view for explaining the function of a small lens that converts diffused light into parallel light.
11 is a view for explaining optical aberration of light passing through the optical section.
12A is a view showing an example for correcting the optical aberration of FIG. 11;
12B is a view showing another example for correcting the optical aberration of FIG. 11;
13 is a view for explaining an image enlargement unit.
14 is a view for explaining the light from the optical unit is displayed on the image display area through the image enlargement unit.
15 is an explanatory diagram for explaining a method of converging the image to the focal point P2 through the translucent concave mirror of the image enlargement unit.
16 is a view showing an aberration correction cone.
Fig. 17 is a view showing a direction of light rays applied to an aberration correction cone.
18 is a diagram showing an example of light rays input from a small lens to an aberration correction cone.
19 is a view for explaining that the light with the aberration removed through an aberration correction cone is formed on a stereoscopic display image.
20 is a view showing various embodiments of a stereoscopic image display device according to the present invention.
21 is a view showing another embodiment in which a virtual image of a translucent concave mirror is visible.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. This embodiment in the present specification is to provide a complete disclosure of the present invention, and to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. And the present invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques are not specifically described in order to avoid obscuring the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification. In addition, the terms (mentioned) used in this specification are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. Also, components and actions recited as “includes (or is provided with)” do not exclude the presence or addition of one or more other components and actions.

도 2는 본 발명에 따른 수렴 거리 및 조절 거리가 동일하도록 제조된 입체 영상 표시 장치의 일례를 나타낸다. 이하 설명되는 실시예는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있다.2 shows an example of a stereoscopic image display device manufactured to have the same convergence distance and adjustment distance according to the present invention. The embodiments described below are merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Can understand.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는, 빛을 생성하기 위한 광원(100), 광원으로부터 나온 빛의 세기와 방향을 제어하기 위한 조광부(200), 조광부를 통해 제어된 광을 광축 상에 위치된 어느 한 지점 또는 초점 평면 P1에 집중시키기 위한 광학부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the stereoscopic image display device according to the present invention is controlled by a light source 100 for generating light, a dimming unit 200 for controlling the intensity and direction of light from the light source, and a dimming unit It includes an optical unit 400 for focusing the focused light on any one point or focal plane P1 located on the optical axis.

광원(100)은 하나 또는 하나 이상의 레이저 다이오드를 포함하고, 레이저 다이오드에서 레이저 빔이 발생된다. 광원(100)의 수는 광원부 후단에 제공되는 조광부(200)의 종류와 성능에 따라 적절하게 선택될 수 있다.The light source 100 includes one or more laser diodes, and a laser beam is generated from the laser diodes. The number of light sources 100 may be appropriately selected according to the type and performance of the dimming unit 200 provided at the rear end of the light source unit.

조광부(200)는 광원(100)인 레이저 다이오드로부터의 빛을 수신하여 광의 세기를 결정하기 위한 변조기(210)(modulator)와 변조기(210)로부터의 출력된 광의 방향을 편향시키는 편향기(230)(deflector)를 포함하고, 필요에 따라 광원으로부터 출력되는 레이저의 손실을 줄이기 위해 광원(100)과 변조기(210) 사이에 광원으로부터의 레이저를 변조기(210)로 시준하기 위한 시준 렌즈가 더 제공될 수도 있다. 시준 렌즈는 도 3에 도시한 바와 같이 레이저 다이오드로부터 분기된 광이 평행하게 변조기(210) 내로 입력되도록 작용한다. 그러나 다른 실시예에서 레이저 빔은 필요에 따라 레이저 빔의 폭이 조절되도록 어느 한 점에 초점을 맞추어 변조기(210) 내로 진입될 수도 있다.The dimming unit 200 receives light from a laser diode, which is a light source 100, and modulator 210 for determining the intensity of light and a deflector 230 for deflecting the direction of light output from the modulator 210 ), and further provides a collimating lens for collimating the laser from the light source to the modulator 210 between the light source 100 and the modulator 210 to reduce the loss of the laser output from the light source as needed. It may be. The collimating lens acts so that light diverged from the laser diode is input into the modulator 210 in parallel as shown in FIG. 3. However, in another embodiment, the laser beam may be entered into the modulator 210 by focusing on any one point so that the width of the laser beam is adjusted as necessary.

보다 구체적으로, 변조기(210)는 레이저 다이오드로부터의 빛을 세기를 조절하는데 현재 공지되어 있는 각종의 변조 기술이 이용될 수 있으며, 다음과 같은 것들이 이용될 수 있다.More specifically, the modulator 210 may use various modulation techniques currently known to control the intensity of light from the laser diode, and the following may be used.

- 직접 변조 방식(Direct Modulation): 직접 변조 방식은 레이저 다이오드로 입력되는 전류를 변화시켜 출력되는 레이저의 세기를 조절하는 방법으로 속도는 느리지만 비용면에서 가장 저렴하다.-Direct Modulation: Direct modulation is a method of adjusting the intensity of the laser output by changing the current input to the laser diode. It is slow, but the cheapest in terms of cost.

- 외부 변조 방식(External Modulation): -External Modulation:

외부 변조 방식으로는 음향 광 변조기(Acousto Optic Modulator) 또는 전자 광 변조기(Electro Optic Modulator) 중 하나가 이용될 수 있다. 이 방법은 레이저 다이오드로부터 나오는 빛의 세기는 일정하지만 음향 광 변조기 또는 전자 광 변조기를 스위치로 사용하여 빛의 세기가 조절된다. 도 4는 본 발명에 이용될 수 있는 외부 변조 방식 중 하나인 음향 광 변조기의 일례를 나타내는 도면으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 다른 추가의 구성을 가진 음향 광 변조기가 이용될 수 있으며, 음향 광 변조기는 이미 공지되어 있는 기술이 동일하게 이용될 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.As an external modulation method, either an acoustic optic modulator or an electro-optic modulator may be used. In this method, the intensity of light emitted from the laser diode is constant, but the intensity of light is adjusted by using an acoustic light modulator or an electronic light modulator as a switch. 4 is a view showing an example of an acoustic light modulator that is one of the external modulation methods that can be used in the present invention, the present invention is not limited thereto, and an acoustic light modulator having another additional configuration may be used, and acoustic The optical modulator may use the same known technology, which is obvious to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

변조기(210)를 통해 변조된 광은 변조기(210)의 후단에 제공된 편향기(Deflector)를 통해 편향되어 이미지를 초점(P1)에 결상하기 위한 광학부(400)로 입사된다.The light modulated through the modulator 210 is deflected through a deflector provided at the rear end of the modulator 210 and is incident on the optical unit 400 for imaging the image at the focal point P1.

편향기(230)는 빛을 x축과 y축 공간 상에서 편향하는 2D 편향기가 사용되는데, 다음과 같은 것들이 이용될 수 있다.The deflector 230 is a 2D deflector that deflects light on the x-axis and y-axis spaces, and the following may be used.

- 음향 광 편향기(Acousto Optic Deflector) 또는 전자 광 편향기(Electro Optic Deflector) : 음향 광 편향기 또는 전자 광 편향기는 광원으로서 이용되는 레이저 다이오드의 수가 적은 경우에 적합하다. 도 5는 편향기로서 이용될 수 있는 음향 광 편향기의 일례를 나타내는 도면이다. 음향 광 편향기는 이미 공지되어 있는 기술이 동일하게 이용될 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.-Acousto Optic Deflector or Electro Optic Deflector: Acoustic optical deflector or electron optical deflector is suitable when the number of laser diodes used as a light source is small. 5 is a view showing an example of an acoustic optical deflector that can be used as a deflector. Acoustic optical deflectors may be used in the same manner known in the art, which is obvious to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

- 폴리곤 미러(Polygon Mirror) 또는 갈바노미터 미러(Galvanometer Mirror): 복수개의 레이저 다이오드 또는 레이저 다이오드 어레이를 전술한 바와 같은 직접 변조 방식(Direct Modulation) 으로 빛의 세기를 변화시킨 다음 폴리곤 미러 또는 갈바노미터 미러를 이용해 레이저 빔을 스캔한다. -Polygon Mirror or Galvanometer Mirror: A plurality of laser diodes or laser diode arrays are subjected to direct modulation as described above to change the light intensity and then polygon mirrors or galvanometers. The laser beam is scanned using a meter mirror.

도 6은 갈바노미터 미러를 이용하여 광을 편향시키는 것을 하나의 예시로서 나타낸 도면이다. 갈바노미터 미러를 이용하여 광을 편향하는 방식은 도 6에 도시된 바와 같이 레이저 다이오드의 수가 많아질수록 레이저 빔을 스캔하는 각도가 작아지게 된다. 6 is a diagram illustrating deflection of light using a galvanometer mirror as an example. In the method of deflecting light using a galvanometer mirror, as the number of laser diodes increases as shown in FIG. 6, the angle at which the laser beam is scanned becomes smaller.

한편, 음향 광 편향기 또는 전자 광 편향기를 사용할 경우 작은 수의 레이저 다이오드, 바람직하게는 하나의 레이저 다이오드로 스캔을 수행하지만 폴리곤 미러 또는 갈바노미터 미러를 사용하는 경우 레이저 다이오드의 수를 많이 이용하면 폴리곤 미러 또는 갈바노미터 미러의 스캔 각도를 아주 작게 줄일 수 있기 때문에 음향 광 편향기 또는 전자 광 편향기를 이용하는 것에 비교하여, 상대적으로 느린 스캔 속도를 보상하면서 동시에 비용면에서 많은 이점을 취해질 수 있다.On the other hand, when using an acoustic optical deflector or an electronic optical deflector, scanning is performed with a small number of laser diodes, preferably one laser diode, but when a polygon mirror or a galvanometer mirror is used, a large number of laser diodes are used. Since the scanning angle of the polygon mirror or the galvanometer mirror can be reduced very small, compared with the use of an acoustic optical deflector or an electronic optical deflector, a relatively slow scan speed can be compensated and at the same time, a lot of cost advantages can be taken.

광 편향기(230)를 거친 광은 초점면(P1) 상에 이미지를 결상시키는 광학부(400)로 입사되어 진다. 부수적으로 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이 장치는 광 편향기(230)와 광학부(400) 사이에 광 편향기(230)로부터 방사된 광이 하나의 광학부(400)의 광 입사면(S1)에 균일하게 입사되도록 f-θ렌즈(300)를 더 포함할 수도 있다. f-θ렌즈(300)는 광 편향기(230)와 광학부(400) 사이의 거리에 따라 필요시 설치될 수도 있다.Light that has passed through the optical deflector 230 is incident on the focal plane P1 to the optical unit 400 that forms an image. Incidentally, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, light emitted from the optical deflector 230 between the optical deflector 230 and the optical unit 400 is a light incident surface S1 of one optical unit 400. In order to be uniformly incident on the f-θ lens 300 may be further included. The f-θ lens 300 may be installed as needed depending on the distance between the optical deflector 230 and the optical unit 400.

도 7에 도시된 바와 같이, f-θ 렌즈(300)는 통상적으로 편향된 빛을 광축에 대해 수직한 하나의 동일 평면(S1)상에 수렴되도록 한다. 한편 광 편향기로서 음향 광 편향기와 같이 빛이 꺾이는 각도가 작을 때는 f-θ 렌즈와 광 입사면(S1) 사이에 오목렌즈를 삽입시켜 꺾이는 각도를 좀 더 크게 할 수도 있다. As shown in FIG. 7, the f-θ lens 300 causes the deflected light to converge on one coplanar plane S1 perpendicular to the optical axis. On the other hand, when the angle at which the light is deflected as the optical deflector is small, the concave lens may be inserted between the f-θ lens and the light incident surface S1 to increase the deflection angle.

이어서 f-θ 렌즈(300)를 통과한 빛은 광축을 따라 진행되어 광학부(400)에 입사된다. 도 8은 본 발명에 따른 광학부(400)의 전술한 주요 구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 광학부(400)는 초점면(P1) 상에 이미지를 결상시키는 기능을 수행하는데, 이를 위해 광학부는 마이크로렌즈 어레이(410), 복수의 작은 렌즈로 이루어진 작은 렌즈(430), 하나의 큰 렌즈(450)를 포함한다.Subsequently, the light that has passed through the f-θ lens 300 travels along the optical axis and enters the optical unit 400. 8 is a view showing the aforementioned main configuration of the optical unit 400 according to the present invention. As shown, the optical unit 400 performs an image forming function on the focal plane P1. To this end, the optical unit is a micro lens array 410, a small lens 430 composed of a plurality of small lenses, one It includes a large lens 450.

도 9는 마이크로렌즈 어레이(410)의 기능을 설명하기 위한 도면으로, 마이크로렌즈 어레이(410)는 빛을 확산하도록 기능하며, 마이크로렌즈의 피치와 렌즈 한쪽면의 곡률반경은 수십 μm 정도이다. 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈 어레이(410)는 입사되는 광선을 확산시켜 균일하게 한다.9 is a view for explaining the function of the microlens array 410, the microlens array 410 functions to diffuse light, the pitch of the microlens and the radius of curvature of one side of the lens is about several tens of μm. As shown, the micro lens array 410 diffuses the incident light beam to make it uniform.

이와 같이 마이크로 렌즈 어레이(410)를 통과한 빛은 광축 상에서 마이크로 렌즈 어레이(410)의 후단에 설치된 작은 렌즈(430)를 통과하는데, 이때 작은 렌즈(430)는 도 10에 도시한 바와 같이, 확산된 광을 거의 평행한 상태의 평행광으로 변환한다. 작은 렌즈의 직경은 대략 수 mm 정도이다. 이와 같은 작은 렌즈들은 그 수가 많으면 많을수록 더 세밀한 입체영상을 구현할 수 있는데, 바람직하게 레이저 다이오드의 수와 동일한 수의 작은 렌즈를 사용하면 하나의 레이저 다이오드는 그에 대응하는 하나의 작은 렌즈 영역만 스캔하면 되기 때문에 영상의 품질이 향상되게 된다.As described above, the light passing through the micro lens array 410 passes through the small lens 430 installed at the rear end of the micro lens array 410 on the optical axis, where the small lens 430 diffuses as shown in FIG. 10. The converted light is converted into parallel light in a substantially parallel state. The diameter of a small lens is about a few millimeters. The larger the number of such small lenses, the more detailed the stereoscopic image can be. If a smaller number of lenses are used, preferably a single laser diode needs to scan only one small lens area corresponding to the same number. Therefore, the image quality is improved.

이후 작은 렌즈를 통과한 빛은 후단에 제공된 큰 렌즈(450)을 통해 들어가고 큰 렌즈(450)를 통과한 광은 다시 초점(P1) 상에 수렴되어 입체 영상이 구현되게 된다. 그러나 큰 렌즈(450)은 작은 렌즈(430)에 비교하여 상대적으로 큰 구면을 갖고 있기 때문에 도 11에 도시된 것처럼 구면으로부터 구면 수차가 발생되게 된다. 즉 마이크로렌즈 어레이(410)에서 확산되어지는 위치와 작은 렌즈(430)의 상대적인 위치에 따라 수렴되어지는 점들의 위치가 달라지며, 도 11에 도시된 바와 같이 한점(P1)에 수렴되지 않는다.Thereafter, the light passing through the small lens enters through the large lens 450 provided at the rear end, and the light passing through the large lens 450 converges on the focus P1 again, thereby realizing a stereoscopic image. However, since the large lens 450 has a relatively large spherical surface compared to the small lens 430, spherical aberration is generated from the spherical surface as shown in FIG. That is, the position of the converging points varies depending on the position diffused in the microlens array 410 and the relative position of the small lens 430, and does not converge on one point P1 as shown in FIG.

이를 해결하기 위해서는 큰 렌즈(450)의 구면을 비구면으로 형성하는 것을 고려해볼 수 있지만 비교적 큰 구면을 갖는 렌즈를 비구면으로 제조하는 경우 단가가 지나치게 상승하게 되어 버린다. 본 발명자는 이와 같은 큰 렌즈(450)로부터 발생되는 구면 수차로 인해 한 점에 수렴되지 않는 문제를 해결하기 위해 작은 렌즈(430)들의 위치와 각도를 조절하여 작은 렌즈에서 오는 빛들을 한 점에 수렴하게 만들었다. 이와 같은 원리는 도 12a 및 도 12b에 나타내었다. In order to solve this, it is possible to consider forming the spherical surface of the large lens 450 as an aspherical surface, however, when a lens having a relatively large spherical surface is manufactured as an aspherical surface, the unit cost is too high. The present inventors converge the light coming from the small lens to one point by adjusting the position and angle of the small lenses 430 to solve the problem of not converging to one point due to spherical aberration generated from the large lens 450 as described above. Made it. This principle is illustrated in FIGS. 12A and 12B.

먼저 도 12a에 도시된 바와 같이, 복수의 작은 렌즈들의 위치는 큰 렌즈(450)의 구면 수차를 줄이기 위해 동일한 하나의 평면에 있지 않도록 조절된다. 즉 큰 렌즈(450)의 중앙부 또는 광축 x의 근방에서 작은 렌즈(430)의 광 출사면과 큰 렌즈(450)의 광 입사면은 상대적으로 가깝게 위치되는 반면 광축으로부터 수직방향으로 멀어질 수록 작은 렌즈(430)의 광 출사면과 큰 렌즈(450)의 광 입사면은 방사상으로 더 멀어지게 배치된다. First, as illustrated in FIG. 12A, the positions of the plurality of small lenses are adjusted so as not to be in the same single plane to reduce spherical aberration of the large lens 450. That is, the light exit surface of the small lens 430 and the light incident surface of the large lens 450 are positioned relatively close to the central portion of the large lens 450 or the vicinity of the optical axis x, while the smaller the farther away from the optical axis the vertical direction is. The light exit surface of 430 and the light entrance surface of the large lens 450 are arranged to be further away radially.

또한, 도 12b에 도시된 바와 같이, 복수의 작은 렌즈들의 위치는 큰 렌즈(450)의 구면 수차를 줄이기 위해 동일한 하나의 평면에 있지 않도록 조절되는데, 즉 큰 렌즈(450)의 중앙부 또는 광축 x의 근방에서 작은 렌즈(430)의 광 출사면과 큰 렌즈(450)의 광 입사면은 상대적으로 가깝게 위치되는 반면 광축으로부터 수직방향으로 멀어질 수록 작은 렌즈(430)의 광 출사면과 큰 렌즈(450)의 광 입사면은 방사상으로 더 멀어지게 배치되고, 이에 더하여 작은 렌즈들(430)의 광축들이 큰렌즈(450) 광축 x에 대해 경사지도록 구현된다. 이때, 작은 렌즈들(430)의 광축과 큰 렌즈(45)의 광축이 이루는 경사 각도는 큰 렌즈의 광축 X로부터 멀어질수록 크고 광축 X 상에 가까울 수록 작아진다.In addition, as shown in FIG. 12B, the positions of the plurality of small lenses are adjusted so as not to be in the same single plane to reduce spherical aberration of the large lens 450, that is, the center of the large lens 450 or the optical axis x. In the vicinity, the light exit surface of the small lens 430 and the light entrance surface of the large lens 450 are positioned relatively close, while the distance from the optical axis in the vertical direction increases the light exit surface of the small lens 430 and the large lens 450 ), the light incidence surface is disposed radially further away, and in addition, the optical axes of the small lenses 430 are inclined with respect to the optical axis x of the large lens 450. At this time, the inclination angle formed by the optical axis of the small lenses 430 and the optical axis of the large lenses 45 is larger as the distance from the optical axis X of the large lens becomes larger and smaller as it is closer to the optical axis X.

이와 같은 구성에 따르면 수렴점 P1 상에 비교적 작은 부피(3cm*3cm*1.5cm: 가로(x),세로(y),높이(z))의 입체 영상이 얻어졌으며 수렴 및 조절 거리가 동일하여 이전에 설명한 바와 같은 수렴-조절 불일치 문제점이 나타나지 않지만, 이 입체 영상은 작은 부피를 갖기 때문에 이를 확대할 필요가 있다.According to this configuration, a relatively small volume (3cm*3cm*1.5cm: horizontal (x), vertical (y), height (z)) of three-dimensional images was obtained on the convergence point P1, and the convergence and adjustment distance were the same. Although the convergence-control mismatch problem as described above does not appear, this stereoscopic image has a small volume and needs to be enlarged.

도 13는 초점면 P1 근방에, 보다 구체적으로는 큰 렌즈(450)와 초점면 P1 사이에 추가적으로 제공되는 영상 확대부(500)를 나타낸다. 영상 확대부(500)는 큰 렌즈로부터 수렴되어 오는 빛을 보는 사람의 위치를 향해 방향을 바꿔 주는 기능을 갖는 프레넬 렌즈부(Fresnel Lens)(510) 및 프레넬 렌즈로부터의 빛을 입체 영상 표시 영역인 제2 초점 영역(P2)에 수렴하는 반투명 오목 거울부(520)을 포함한다.13 shows an image enlargement unit 500 that is additionally provided near the focal plane P1, and more specifically, between the large lens 450 and the focal plane P1. The image enlargement unit 500 displays a stereoscopic image of light from a Fresnel Lens 510 and a Fresnel Lens 510 having a function of changing a direction toward a position of a person who sees light converging from a large lens. And a translucent concave mirror portion 520 converging to the second focal region P2 which is the region.

보다 구체적으로 프레넬 렌즈부(510)는 프레넬 렌즈(511)와 프레넬 렌즈(511)의 출사면측에 제공되는 제1 흡수형 편광판(513)과 제1 λ/4 위상지연자(Retarder)(515)를 반투명 오목 거울부(520)를 향해 차례대로 포함하고, 반투명 오목 거울부(520)는 반투명 오목 거울(521), 반투명 오목 거울(521)의 출사면 측에 제공되는 투명유리판(522), 제1 λ/4 위상지연자(Retarder)와 반대의 성질(Fast axis 들이 서로 수직)을 갖는 제2 λ/4 위상지연자(523), 반사형 편광판(525), 및 제2 흡수형 편광판(527)을 차례대로 포함한다.More specifically, the Fresnel lens unit 510 includes a Fresnel lens 511 and a first absorption polarizing plate 513 and a first λ/4 phase retarder provided on the exit surface side of the Fresnel lens 511. The transparent glass plate 522 provided on the exit surface side of the translucent concave mirror 521 and the translucent concave mirror 521 is included in order toward the translucent concave mirror part 520. ), a second λ/4 phase delayer 523 having a property opposite to that of the first λ/4 phase retarder (fast axes are perpendicular to each other), a reflective polarizer 525, and a second absorption type The polarizing plates 527 are sequentially included.

이와 같은 구성에 따르면 프레넬 렌즈(511)를 통과한 빛은 먼저 제1 흡수형 편광판(513)을 지나 선형 편광(제1차 선형 편광)으로 변경되고, 선형 편광된 빛은 제1 λ/4 위상지연자(515)를 거쳐 원형 편광(제1차 원형 편광)으로 변경되어 반투명 오목거울(521)의 입사면(s1)으로 입사된다. According to this configuration, the light passing through the Fresnel lens 511 first passes through the first absorption polarizing plate 513 and is changed to linear polarization (first linear polarization), and the linearly polarized light is the first λ/4 It is changed to circularly polarized light (first circularly polarized light) through the phase retarder 515 and is incident on the incident surface s1 of the translucent concave mirror 521.

반투명 오목거울(521)이 반투명의 성질을 갖기 때문에 입사되는 빛의 절반 정도만이 반투명 오목거울(521)을 통과하여 유리판(522)을 거쳐 제2 λ/4 위상지연자(523)를 거치게 된다. 제2 λ/4 위상지연자(523)는 제1 λ/4 위상지연자(515)와 반대의 성질, 예를 들면, 제1 λ/4 위상지연자(515)가 x축 페스트(x-fast, y-slow)의 지연자인 경우 제2 λ/4 위상지연자(523)는 이와 반대로 y축 페스트(x-slow, y-fast)의 지연자가 이용된다. 따라서 제2 λ/4 위상지연자(523)를 통과한 빛은 다시 이전의 선형 편광과 동일한 성질의 선형 편광(제1차 선형 편광)으로 변경된다.Since the translucent concave mirror 521 has a translucent property, only about half of the incident light passes through the translucent concave mirror 521 and passes through the glass plate 522 to pass through the second λ/4 phase delayer 523. The second λ/4 phase delay 523 has properties opposite to the first λ/4 phase delay 515, for example, the first λ/4 phase delay 515 has an x-axis fest (x− In the case of a fast, y-slow delay, the second λ/4 phase delay 523, on the contrary, uses a y-axis fast (x-slow, y-fast) delay. Therefore, the light passing through the second λ/4 phase delayer 523 is changed to linear polarization (first linear polarization) having the same properties as the previous linear polarization.

제2 λ/4 위상지연자(523)를 지나 선형 편광된 빛(제1차 선형 편광)은 반사형 편광판(525)를 만나게 된다. 반사형 편광판(525)는 제2 λ/4 위상지연자(523)를 통과한 빛을 모두 반사하는 특성을 갖도록 제공된다. 예를 들면 제2 λ/4 위상지연자(523)에서 선형 편광된 빛이 서로 직교하는 x축 및 y축 상에서 빛의 x축 성분이라면 반사형 편광판(525)은 빛의 y축 성분의 빛을 통과시키고 x축 성분을 반사시키는 반사 편광판의 특성을 갖는다. 반대로 제2 λ/4 위상지연자(523)에서 선형 편광된 빛이 서로 직교하는 x축 및 y축 상의 y축 성분이라면 반사형 편광판(525)은 x축 성분의 빛을 통과시키고 y축 성분을 반사시키는 반사 편광판의 특성을 갖는다. Light that is linearly polarized through the second λ/4 phase retarder 523 (first linear polarization) meets the reflective polarizing plate 525. The reflective polarizing plate 525 is provided to have a property of reflecting all the light passing through the second λ/4 phase delayer 523. For example, if the linearly polarized light in the second λ/4 phase delayer 523 is an x-axis component of light on the orthogonal x-axis and y-axis, the reflective polarizer 525 emits light of the y-axis component of the light. It has the properties of a reflective polarizer that passes and reflects the x-axis component. Conversely, if the light linearly polarized in the second λ/4 phase delayer 523 is a component of the y-axis on the x-axis and y-axis orthogonal to each other, the reflective polarizer 525 passes light of the x-axis component and transmits the y-axis component. It has the characteristics of a reflective polarizing plate that reflects.

따라서 제2 λ/4 위상지연자(523)를 지나 다시 선형 편광된 빛(제2차 선형 편광)은 반사 편광판(525) 상에서 모두 반사되어 다시 제2 λ/4 위상지연자(523)를 통과해서 원형 편광(제2차 원형 편광)으로 변경된다(이때 원형 편광된 빛은 λ/4 위상 지연됨).Therefore, light that is linearly polarized again after the second λ/4 phase delayer 523 (secondary linear polarization) is reflected on the reflective polarizer 525 and passes through the second λ/4 phase delayer 523 again. Is changed to circular polarization (second circular polarization) (at this time, circularly polarized light is delayed by λ/4 phase).

제2 차 원형 편광은 유리 기판을 지나 반투명 오목 거울(521)을 만나 반은 없어지고 다시 반은 되돌아 오는데, 되돌아 오는 제2차 원형 편광은 다시 제2 λ/4 위상지연자(523)를 통과하여 다시 특정 성분이 λ/4 지연되어 선형 편광되는데, 이때의 선형 편광은 제1차 선형 편광과는 편광의 방향이 90도 회전한 제2 선형 편광으로 된다. 이렇게 회전된 제2차 선형 편광은 그 다음의 반사형 편광판(525)을 만나게 되지만 이때 진입되는 편광의 방향이 90도 회전되어 있기 때문에 반사형 편광판(525)을 통과하게 된다. The second circularly polarized light passes through the glass substrate and meets the semi-transparent concave mirror 521, so that the half disappears and the other half returns, and the returned second circularly polarized light passes through the second λ/4 phase retarder 523 again. Thus, the specific component is delayed by λ/4 and linearly polarized. At this time, the linearly polarized light becomes the second linearly polarized light whose first polarization is rotated 90 degrees. The second linearly polarized light rotated in this way encounters the next reflective polarizing plate 525, but passes through the reflective polarizing plate 525 because the direction of polarization entering is rotated 90 degrees.

이후 제2차 선형 편광은 제2 흡수형 편광판(527)를 통과하는데, 이를 위해 제2 흡수형 편광판은 제1 흡수형 편광판과는 서로 상이한 흡수 특성을 갖는다. 일례로 제1 흡수형 편광판(513)이 빛의 x 축 성분을 흡수하고 y축 성분을 통과하는 편광 특성을 갖는 경우 제2 흡수형 편광판(527)은 빛의 y축 성분을 통과시키고 x축 성분은 흡수하는 특성을 갖는다. 따라서 제1차 선형 편광으로부터 90도 회전한 제2차 선형 편광은 제2 흡수형 편광판(527)을 그대로 통과할 수 있게 된다.Thereafter, the second linearly polarized light passes through the second absorption type polarizing plate 527, and for this purpose, the second absorption type polarizing plate has different absorption characteristics from the first absorption type polarizing plate. For example, when the first absorption-type polarizing plate 513 absorbs the x-axis component of light and has polarization characteristics that pass through the y-axis component, the second absorption-type polarizing plate 527 passes the y-axis component of light and the x-axis component Has the property of absorbing. Therefore, the second linearly polarized light rotated 90 degrees from the first linearly polarized light can pass through the second absorption type polarizing plate 527 as it is.

이와 같은 구성에 따라, 반투명 오목거울(521)을 통해 빛이 출발하는 물체가 마치 반투명 오목거울의 오목한 면 앞에 있는 것처럼 되고 그 물체의 실상이 반투명 오목거울의 앞쪽에 생기게 된다. 그러나 실제로 빛이 수렴되었던 곳은 반투명 오목거울의 오목한 면 뒤쪽(프레넬 렌즈 근방)이다. 즉, 실제로 빛이 출발한 물체는 보는 사람 쪽에서는 보이지 않게 된다. According to this configuration, the object from which light starts through the translucent concave mirror 521 is as if it is in front of the concave surface of the translucent concave mirror and the actual image of the object is generated in front of the translucent concave mirror. However, the place where the light actually converged is behind the concave surface of the translucent concave mirror (near the Fresnel lens). In other words, the object from which the light actually originates becomes invisible to the viewer.

또한 제2 흡수형 편광판(527)의 또 다른 기능은 외부에서 들어간 주변광이 다시 반사되어 나오지 않게 하는 것이다. 즉 외부의 일반 빛이 제2 흡수형 편광판(527)에 의해 선형 편광으로 변경되고 그 선형 편광이 반사형 편광판을 통하여 제2 λ/4 위상지연자(523)를 지나면서 원형 편광으로 된다. 그리고 반투명 오목거울(521)에 의해 반사되어 다시 제2 λ/4 위상지연자(527)를 지나면 편광 방향이 90도로 회전한 선형 편광으로 바뀌게 된다. 이 편광 방향이 90도 회전된 선형 평광은 결국 제2 흡수형 편광판(527)에 의해 차단되어 외부로 나오지 않게 되어 결상되는 이미지의 품질이 향상될 수 있다.In addition, another function of the second absorption type polarizing plate 527 is to prevent the ambient light entering from the outside to be reflected again. That is, the external ordinary light is changed to linear polarization by the second absorption polarizing plate 527, and the linear polarization becomes circular polarization while passing through the second λ/4 phase delayer 523 through the reflective polarizing plate. In addition, when the second λ/4 phase retarder 527 is reflected by the translucent concave mirror 521, the polarization direction is changed to linear polarization rotated by 90 degrees. The linearly polarized light in which the polarization direction is rotated by 90 degrees is eventually blocked by the second absorption type polarizing plate 527 so that it does not come out, so that the quality of the image formed can be improved.

도 14는 광학부(400)로부터의 빛이 영상 확대부(500)를 통해 영상 표시 영역에 표시되는 것을 나타낸 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이 영상 확대부(500)의 반투명 오목거울부(520)에서 반사된 빛은 영상 표시 영역에 수렴되어 영상이 확대 표시된다. 오목 거울부(520)로부터 영상 표시 영역의 초점 P까지의 거리가 90cm이고, 초점 P로부터 보는 사람까지의 거리가 90cm인 경우, 가로*세로*높이가 15cm*15cm*30cm의 입체 형상이 얻어질 수 있었다. 14 is a view showing that light from the optical unit 400 is displayed on the image display area through the image enlargement unit 500. As illustrated in FIG. 14, the light reflected from the translucent concave mirror 520 of the image enlargement unit 500 converges to the image display area, and the image is enlarged and displayed. When the distance from the concave mirror 520 to the focus P of the image display area is 90 cm, and the distance from the focus P to the viewer is 90 cm, a three-dimensional shape of width*length*height of 15cm*15cm*30cm can be obtained. Could.

한편 도 14에 도시된 실시예에서 영상 확대부를 통해 수렴-조절 불일치 문제가 없는 확대된 입체 영상이 얻어졌지만 이 경우에도 오목 거울(521)의 구면으로 인한 수차가 발생하게 되어 초점 P에 광선이 정확하게 수렴되지 않게 되어 버리고, 공중의 입체 영상 표시부에 표시되는 영상이 매우 깨끗하게 표시되지 않는 새로운 문제가 발생된다.On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 14, an enlarged stereoscopic image without convergence-adjustment mismatch problem was obtained through the image magnifier, but in this case, aberration due to the spherical surface of the concave mirror 521 occurs, so that the light beam at the focus P is accurately There is a new problem in that the image is not converged and the image displayed on the stereoscopic image display unit in the air is not displayed very cleanly.

이하에서는 반투명 오목 거울(521)에 의해 발생되는 구면 수차를 보정하는 방법에 대해 설명한다. 도 15는 본 발명에 따른 영상 확대부의 반투명 오목 거울(521)에서의 초점 P2에 영상을 수렴시키는 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 도 15에 도시되어 있는 것처럼 P2 점에서 깨끗한 영상을 얻기 위해서는 반투명 오목거울(521)에 반사되어 오는 모든 빛이 P2 점에 수렴하게 만들어야만 한다. 그러나 만약 가상의 객체(Object) 한 점에서 빛이 방사된다라고 가정한다면 반투명 오목거울의 구면 수차로 인해 하나의 점에서 수렴되지 않는다. 즉 이미지가 P2 한 점에 빛이 수렴하게 하기 위해서는 가상의 객체 점들을 분산시켜야만 한다. 이 분산된 가상의 객체 점들의 집합을 "수차 보정 콘"으로 정의한다.Hereinafter, a method of correcting spherical aberration generated by the translucent concave mirror 521 will be described. 15 is an explanatory diagram for explaining a method of converging an image to a focal point P2 in the translucent concave mirror 521 of the image enlargement unit according to the present invention. As shown in FIG. 15, in order to obtain a clean image at the point P2, all light reflected from the translucent concave mirror 521 must be converged at the point P2. However, if it is assumed that light is emitted from one point of the virtual object, the spherical aberration of the translucent concave mirror does not converge at one point. In other words, in order for the image to converge on one point of P2, the virtual object points must be dispersed. This set of distributed virtual object points is defined as "aberration correction cones".

이와 같은 수차 보정 콘을 만드는 방법은 다음과 같다. The method of making the aberration correction cone is as follows.

a) 먼저 영상 표시 영역의 공중에 한 점 P2를 선택하다.a) First, a point P2 is selected in the air in the image display area.

b) 이 점 P2 와 반투명 오목거울의 중심점 O를 연결한다. 이 연결선은 반투명 오목거울의 광축이 된다. 이 광 축을 z축이라 한다. b) Connect this point P2 and the center point O of the translucent concave mirror. This connecting line becomes the optical axis of the translucent concave mirror. This optical axis is called the z-axis.

c) 보는 사람의 위치 근처에 좌표계의 원점 o를 설정한다. 원점 o는 광축 z 상에 위치된다.c) Set the origin o of the coordinate system near the viewer's location. The origin o is located on the optical axis z.

d) 원점 o에서 z축에 수직한 y축 상에 중심이 위치하는 직경 4mm(사람의 눈동자의 직경)인 작은 원 c를 생성한다.d) At the origin o, create a small circle c with a diameter of 4 mm (diameter of the human pupil) centered on the y axis perpendicular to the z axis.

e) 작은 원 c 둘레에 등 간격으로 복수의 점들을 배치시킨다. 배치되는 점들이 많으면 많을수록 수차 보정의 결과는 더 정확해지지만, 본 실시예에서는 16개로 설정하였다.e) Place a plurality of points at equal intervals around the small circle c. The more points that are arranged, the more accurate the result of the aberration correction, but in this embodiment, it is set to 16.

f) 작은 원 c 둘레에 설정된 점들에서 빛이 출발한다고 가정한다. 즉 보는 사람의 눈에서 구면 수차가 보정될 위치를 추적한다. 작은 원 c 둘레상의 점들에서 P2점을 연결하고 그 선을 더 연장시키어 반투명 오목거울에 의해 반사되어 나오는 선들은 한 점 C에 대부분 수렴하게 된다. 그러나 정확히 한 점에 모두 모이지는 않는다.f) Assume that the light starts at points set around the small circle c. That is, the position where spherical aberration is to be corrected is tracked in the viewer's eye. By connecting the P2 points at the points around the small circle c and extending the line further, the lines reflected by the translucent concave mirror mostly converge at one point C. However, not all are gathered at exactly one point.

g) 작은 원 c의 원점(또는 중심)에서 나오는 광선은 눈동자로 들어가는 빛다발의 중심선이다. 이 중심선으로부터 작은 원 c의 둘레의 복수의 점들에서 시작하는 광선까지의 수직 거리를 계산한다. 이 거리들의 합(rms 값)이 가장 적은 점이 수차 콘을 형성하는 한 점이 된다. g) The ray from the origin (or center) of the small circle c is the centerline of the bundle of light entering the pupil. Calculate the vertical distance from this centerline to the ray starting at a plurality of points around the small circle c. The point with the smallest sum of these distances (rms value) is one point that forms the aberration cone.

h) y축 상에 있는 원의 중심을 y축 상에서 등간격으로 불연속적으로 변화시키면서 단계 f)와 g)를 반복한다. 이와 같은 작업에 의해 도 15에서 도시된 바와 같이 오목면의 앞의 공간 상에 굵은선으로 표시한 바와 같은 곡선 CL을 얻을 수 있게 된다. 그러나 이와 같은 곡선 CL은 불연속적인 점들이므로 보간을 수행하여 임의의 위치에서 값이 얻어질 수 있다.h) Repeat steps f) and g), discontinuously changing the center of the circle on the y-axis at equal intervals on the y-axis. Through this operation, as shown in FIG. 15, it is possible to obtain a curve CL as indicated by a thick line on the space in front of the concave surface. However, since these curves CL are discontinuous points, values can be obtained at arbitrary positions by performing interpolation.

i) 단계 h)에서 얻어진 곡선 CL을 z축을 중심으로 회전시키면 도 16에서와 같은 콘 형상의 수차 보정 위치(즉, 수차 보정 콘)가 얻어지게 된다.i) When the curve CL obtained in step h) is rotated about the z-axis, a cone-shaped aberration correction position (ie, aberration correction cone) as in FIG. 16 is obtained.

j) 도 17은 수차 콘을 형성하는 각각의 점에 부여되는 광선의 방향을 나타내고 있는데, 이 복수의 점들 각각에서 출발되는 광선의 방향은 작은 원 c의 중심에서 나오는 빛이 그 수차 콘에 도달하는 광선의 방향이다. j) FIG. 17 shows the direction of the light rays applied to each point forming the aberration cone, wherein the direction of the light rays originating from each of the plurality of points reaches the aberration cone with light coming from the center of the small circle c It is the direction of the rays.

k) 이와 같은 수차 콘은 작은 원 c를 y축 상에서 움직여 생겨지는 곡선이고, 이 기본 곡선은 큐빅 스프라인(Cubic Spline) 방법으로 보간(Interpolation)을 한다. 그리고 큐빅 스프라인 각 구간에서의 3차식의 계수들은 P2점의 거리 r(여기서 r은 광축상의 원점 o로 부터 P2점까지의 거리, 도 15 참고)의 함수로 표시된다. 이 r의 함수 역시 큐빅 스프라인 방법으로 보간한다.k) This aberration cone is a curve created by moving a small circle c on the y-axis, and this basic curve is interpolated by the cubic spline method. And the coefficients of the cubic equation in each section of the cubic spline are expressed as a function of the distance r of the P2 point (where r is the distance from the origin o to the P2 point on the optical axis, see Fig. 15). This r function is also interpolated by the cubic spline method.

이와 같이 수차 보정 콘을 만드는 방법은, 반투명 오목거울(521)에 반사되어 오는 모든 빛이 P2점에 정확하게 수렴한다고 가정을 한 후 사용자의 눈으로부터 P2점을 통해 반투명 오목거울로부터 반사되어 오는 광선의 위치를 역추적하는 방법이다. 수차 콘을 형성하는 복수의 점들 각각은 빛이 한점 P2에 수렴되기 위해 고유한 방향을 가지고 있기 때문에 이 수차 콘의 점들 각각에 부여된 방향으로 빛이 작은 입체각을 가지고 방사된다면 한점 P2에 빛을 수렴시킬 수 있게 된다.The method of making the aberration correcting cone in this way assumes that all light reflected on the translucent concave mirror 521 accurately converges on the P2 point, and then the light reflected from the translucent concave mirror through the P2 point from the user's eye. This is a way to track back. Since each of the plurality of points forming the aberration cone has a unique direction to converge the light at one point P2, if the light is emitted with a small three-dimensional angle in the direction given to each of the points of the aberration cone, light converges at one point P2 I can do it.

다음은 이 수차 콘을 사용하여 반투명 오목 거울(521)의 구면수차를 보정하는 방법에 대해 설명한다. Next, a method of correcting spherical aberration of the translucent concave mirror 521 using this aberration cone will be described.

a) 먼저 도 15에서와 같이 광선이 수렴되는 P2점을 선택한다. 사용자의 눈으로부터 P2점까지의 거리 r을 알면 전술한 수차 콘을 만드는 방법에 의해 빛의 방향성을 가지는 수차 콘을 형성하는 공간 좌표가 결정될 수 있다.a) First, as shown in Fig. 15, the point P2 where the rays converge is selected. If the distance r from the user's eye to the point P2 is known, the spatial coordinates forming the aberration cone having the directionality of light can be determined by the above-described method of making the aberration cone.

b) 수차 콘의 공간 좌표가 결정되면 반투명 오목거울(521)에 붙여져 있는 반사형 편광판(525)이 마치 거울과 같은 역할을 수행함에 따라 반투명 오목거울의 반대편에 수차 콘이 형성된다. 이 때 수차 콘을 형성하는 복수의 점들 각각에는 빛의 출사 방향이 부여되어 있다.b) When the spatial coordinates of the aberration cone are determined, an aberration cone is formed on the opposite side of the translucent concave mirror as the reflective polarizing plate 525 attached to the translucent concave mirror 521 acts like a mirror. At this time, the light emission direction is given to each of the plurality of points forming the aberration cone.

c) 도 18에서와 같이 반투명 오목 거울(521)로 들어오는 빛은 작은 렌즈들(430)로부터 수렴되어 지는데 그 수렴되는 빛의 중심선과 수차 콘을 형성하는 점들 중 그 방향이 일치하는 수차 콘의 점들만이 선택된다. 작은 렌즈들(430)로부터 들어오는 빛은 수차 콘 상에 정확하게 수렴하지 않아도 방향만 일치하면 되는데, 이는 이와 같은 오차가 입체 영상 이미지를 만드는 데에 큰 영향을 주지 않기 때문이다. c) As shown in FIG. 18, the light entering the translucent concave mirror 521 converges from the small lenses 430. Among the points forming the aberration cone and the center line of the converging light, the point of the aberration cone whose direction is the same Only fields are selected. The light coming from the small lenses 430 does not have to converge accurately on the aberration cone, but only needs to match the direction, because such an error does not significantly affect the creation of a stereoscopic image.

d) 단계 c)에서와 같이 수차 콘의 점들중 방향이 일치되는 점들이 정해지면 작은 렌즈(430)로 들어오는 레이저 광선이 마이크로렌즈 어레이(410)의 어디에서 확산이 이루어지는지가 결정될 수 있다.d) As in step c), when the points having the same direction among the points of the aberration cone are determined, it may be determined where the laser beam entering the small lens 430 diffuses in the microlens array 410.

e) 마이크로렌즈 어레이(410)의 확산 위치가 결정되고 나면 편향기(230)에서 출발되는 빛이 그 확산 위치로 들어가기 위한 광선의 편향 각도가 결정되고, 그 확산 위치로 광선을 정확하게 입사시키기 위해 필요한 전압이 편향기(230)에 인가된다.e) After the diffusion position of the microlens array 410 is determined, the deflection angle of the light beam from which the light departing from the deflector 230 enters the diffusion position is determined, and it is necessary to accurately enter the light beam into the diffusion position. Voltage is applied to the deflector 230.

이는 각각의 작은 렌즈(430)에 의해 수렴되는 빛은 작은 입체각을 담당하고 이들이 모여서 좀 더 큰 입체각을 갖는 빛다발이 형성된다. 이 빛다발의 입체각 안에서는 빈 공간이 없이 촘촘해진다. 작은 렌즈에서 수렴되어져서 오는 빛이 수차콘의 방향과 일치되어지는 점들만 선택해도 빛다발은 빈틈없이 촘촘해진다. 수차 콘이 도 15에서와 같이 점 C에서 형성되는 것인데, 이 빛 다발의 입체각이 작으면 이 점 C를 지나 퍼지는 빛이 보는 사람의 위치로 향하지 않을 수도 있다. This means that the light converging by each small lens 430 is responsible for a small three-dimensional angle, and they gather to form a light bundle having a larger three-dimensional angle. Within the three-dimensional angle of this bundle of light, there is no empty space, and it becomes dense. Even if only points where light coming from converging from a small lens coincides with the direction of the aberration cone, the light bundle is tightly compacted. The aberration cone is formed at point C as shown in Fig. 15. If the three-dimensional angle of this light bundle is small, the light spreading past this point C may not be directed to the position of the viewer.

그러나 도 19에 도시한 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(410)로부터 출발된 광은 프레넬 렌즈(511)를 통해 반투명 오목 거울(521)로 입사되고, 프레넬 렌즈(511)가 점 C근처에서 형성된 수차 콘의 방향을 틀어서 보는 사람 쪽으로 빛이 진행하도록 만들어 주기 때문에 빛은 가는 도중에 입체 영상 표시 영역에 수렴되어 구면 수차가 제거된 입체 이미지가 형성되어 보는 사람에게 제공된다.However, as shown in FIG. 19, light from the microlens array 410 is incident on the translucent concave mirror 521 through the Fresnel lens 511, and the Fresnel lens 511 is formed near the point C. Since the aberration cone is turned to make the light advance toward the viewer, the light converges to the stereoscopic image display area on the way, and a three-dimensional image with spherical aberration removed is provided to the viewer.

이와 같은 입체 영상 디스플레이 장치는 도 20의 (a) 내지 (c)와 같이 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 도 20의 (a)는 수평 방향으로 입체 영상을 표시하는 것을 나타내고, 도 20의 (b)는 수직 방향으로 입체 영상을 조사한 후 거울에 의해 입체 영상의 표시 방향을 전환한 것을 나타내며, 도 20의 (c)는 복수의 입체 영상 디스플레이 장치를 콘 미러를 이용하여 복수의 사람들이 360도의 관찰 영역에서 볼 수 있도록 한 일례를 나타내며, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 기재된 범위 내에서 다른 변형 및 변경이 가능하다. Such a stereoscopic image display device may be implemented in various ways as shown in FIGS. 20A to 20C. FIG. 20(a) shows a stereoscopic image displayed in a horizontal direction, and FIG. 20(b) shows a stereoscopic image converted by a mirror after irradiating the stereoscopic image in the vertical direction. (c) shows an example in which a plurality of stereoscopic image display devices are viewed in a 360-degree viewing area using a cone mirror, and the present invention is not limited to these embodiments, and the scope of the claims is described. Other variations and modifications are possible within.

전술한 실시예에서 지금까지 설명한 것은 반투명 오목거울에 의해 실상을 형성되는 경우에 대해서만 설명하였지만, P1에 형성되는 이미지의 위치를 조정하면, 즉 반투명 오목거울의 초점거리 안 쪽으로 이동시키면 도 21에 도시한 것 처럼 허상을 이용하여여 입체 영상을 구현할 수도 있다.In the above-described embodiment, what has been described so far has been described only in the case where the real image is formed by the translucent concave mirror, but adjusting the position of the image formed on P1, that is, moving it into the focal length of the translucent concave mirror is shown in FIG. You can also create a stereoscopic image by using a virtual image like you did.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면 수렴-조절 거리가 일치됨에 따라 그 불일치로 발생되는 어지러움증, 눈의 피로감, 구토 현상이 입체 영상을 오래동안 관람하여도 유발되지 않는, 따라서 사람의 눈에 자연스럽게 인지될 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치가 제공될 수 있고, 또한 비교적 간단한 구조를 통해 입체 영상이 구현됨에 따라 비교적 낮은 비용으로 홀로그래피와 같은 자연스러운 영상을 구현할 수 있다.According to the above-described embodiment of the present invention, as the convergence-adjustment distance is matched, dizziness, eye fatigue, and vomiting caused by the mismatch are not caused even after viewing a stereoscopic image for a long time, and thus naturally perceived by the human eye A stereoscopic image display device that can be provided can be provided, and as a stereoscopic image is implemented through a relatively simple structure, a natural image such as holography can be implemented at a relatively low cost.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are for illustrative purposes, not for limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims rather than limited by the above-described embodiments, and all technical spirits within the equivalent ranges should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 광원 또는 레이저 다이오드 200: 조광부
210: 광 변조기 220: 광 편향기
300: f-θ렌즈 400: 광학부
410: 마이크로미러 어레이 430: 작은 렌즈
450: 큰 렌즈 500: 영상 확대부
510: 프레넬 렌즈부 511: 프레넬 렌즈
513: 제1 흡수형 편광자 515: 제1 λ/4 위상 지연자
520: 반투명 오목 렌즈부 521: 반투명 오목 렌즈
522: 유리기판 523: 제2 λ/4 위상 지연자
525: 반사형 편광판 526: 제2 흡수형 편광자
100: light source or laser diode 200: dimming unit
210: optical modulator 220: optical deflector
300: f-θ lens 400: optical
410: micromirror array 430: small lens
450: large lens 500: image magnification
510: Fresnel lens unit 511: Fresnel lens
513: first absorption polarizer 515: first λ/4 phase retarder
520: translucent concave lens portion 521: translucent concave lens
522: glass substrate 523: second λ/4 phase retarder
525: reflective polarizer 526: second absorption polarizer

Claims (12)

수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치에 있어서,
입체 콘텐츠를 조사하기 위한 하나 이상의 광원(100);
상기 하나 이상의 광원으로부터의 광의 세기와 방향을 조절하기 위한 조광부(200); 및
상기 조광부로부터의 제어된 광을 수신하여 광축 상의 한 지점(P1)에 입체 콘텐츠의 이미지를 결상하여 표시하는 광학부(400)를 포함하고,
상기 광학부(400)는,
입사된 광을 확산하여 후단의 작은 렌즈 어레이(430)로 전달하는 마이크로렌즈 어레이(410),
복수의 작은 렌즈로 이루어진 작은 렌즈 어레이(430)로서 각각의 작은 렌즈는 마이크로렌즈 어레이(430)로부터 전달된 광을 평행광으로 변경하는 작은 렌즈 어레이(430),
작은 렌즈 어레이(430)으로부터 전달된 평행광을 광축 상의 한 지점(P1)에 결상하는 하나의 큰 볼록 렌즈(450)를 포함하고,
작은 렌즈 어레이(430)의 광 출사면으로부터 큰 볼록 렌즈(450)의 광 입사면까지의 거리는 광축으로부터 멀어질수록 점점 멀어지는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
In the stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance,
One or more light sources 100 for irradiating stereoscopic content;
A dimming unit 200 for adjusting the intensity and direction of light from the one or more light sources; And
And an optical unit 400 that receives the controlled light from the dimming unit and forms an image of a stereoscopic image at a point P1 on the optical axis, and displays the image.
The optical unit 400,
Microlens array 410 that diffuses the incident light and transmits it to a small lens array 430 at the rear end,
A small lens array 430 composed of a plurality of small lenses, each of which is a small lens array 430 that converts light transmitted from the micro lens array 430 into parallel light,
And one large convex lens 450 for imaging the parallel light transmitted from the small lens array 430 at a point P1 on the optical axis,
Characterized in that the distance from the light exit surface of the small lens array 430 to the light entrance surface of the large convex lens 450 increases as the distance from the optical axis increases.
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
제1항에 있어서,
상기 조광부(200)는,
광의 세기를 조절하기 위한 광 변조기(210) 및
광의 방향을 조절하기 위한 광 편향기(230)을 포함하는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
According to claim 1,
The dimming unit 200,
Light modulator 210 for adjusting the light intensity and
Characterized in that it comprises a light deflector 230 for adjusting the direction of the light
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
제2항에 있어서,
상기 광원은 하나 또는 둘 이상의 레이저 다이오드이고,
상기 광 변조기(210)는, 상기 레이저 다이오드로 입력되는 전류를 직접 변화시키는 직접 변조 방식을 통해 변조 되거나, 음향 광 변조기(Acousto Optic Modulator) 및 전자 광 변조기(Electro Optic Modulator) 중 어느 하나를 포함하는 외부 변조 장치에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
According to claim 2,
The light source is one or more laser diodes,
The optical modulator 210 is modulated through a direct modulation method that directly changes the current input to the laser diode, or includes any one of an acoustic optic modulator and an electro-optic modulator. Characterized by being modulated by an external modulating device
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
제3항에 있어서,
상기 광원은 하나 또는 둘 이상의 레이저 다이오드이고,
상기 광 편향기(230)는, 변조된 광을 x축과 y축의 2축 공간 상에서 편향하는 2D 편향기이고,
상기 광 편향기(230)는 음향 광 편향기(Acousto Optic Deflector), 전자 광 편향기(Electro Optic Deflector), 폴리곤 미러(Polygon Mirror) 및 갈바노미터 미러(Galvanometer Mirror)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
According to claim 3,
The light source is one or more laser diodes,
The optical deflector 230 is a 2D deflector that deflects modulated light in two-axis spaces on the x-axis and the y-axis,
The optical deflector 230 is selected from the group consisting of an acoustic optical deflector, an electronic optical deflector, a polygon mirror, and a galvanometer mirror. Characterized by
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 입체 영상 표시 장치는,
상기 지점 P1에 결상되는 영상을 확대하기 위해 P1 근방에 영상 확대부(500)를 더 포함하고,
상기 영상 확대부(500)는,
볼록 렌즈(450)로부터 지점 P1으로 수렴되어 오는 빛을 보는 사람의 위치를 향해 방향 전환하는 프레넬 렌즈부(Fresnel Lens)(510) 및
프레넬 렌즈부(450)로부터의 빛을 입체 영상 표시 영역인 지점 P2에 수렴시키는 반투명 오목 거울부(520)을 포함하는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
According to claim 1,
The stereoscopic image display device,
To enlarge the image formed on the point P1 further includes an image enlargement unit 500 in the vicinity of P1,
The image enlargement unit 500,
The Fresnel Lens unit 510 which changes the direction of the light converging from the convex lens 450 to the point P1 toward the position of the viewer
And a translucent concave mirror unit 520 converging light from the Fresnel lens unit 450 to a point P2 that is a stereoscopic image display area.
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
제7항에 있어서,
상기 프레넬 렌즈부(510)는 프레넬 렌즈(511), 프레넬 렌즈(511)의 출사면측에 결합된 제1 흡수형 편광판(513) 및 제1 λ/4 위상지연자(Retarder)(515)를 차례대로 포함하고,
상기 반투명 오목 거울부(520)는, 반투명 오목 거울(521), 반투명 오목 거울(521)의 출사면 측에 제공되는 투명유리판(522), 제1 λ/4 위상지연자(Retarder)와 반대의 성질을 갖는 제2 λ/4 위상지연자(523), 반사형 편광판(525), 및 제1 흡수형 편광판(513)과 반대의 성질을 지닌 제2 흡수형 편광판(527)을 차례대로 포함하는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
The method of claim 7,
The Fresnel lens unit 510 includes a Fresnel lens 511, a first absorption polarizing plate 513 coupled to the exit surface side of the Fresnel lens 511, and a first λ/4 phase retarder 515 ) In turn,
The translucent concave mirror portion 520 is a translucent concave mirror 521, a transparent glass plate 522 provided on the exit surface side of the translucent concave mirror 521, opposite to the first λ/4 phase retarder A second λ/4 phase delayer 523 having properties, a reflective polarizing plate 525, and a second absorbing polarizing plate 527 having properties opposite to those of the first absorbing polarizing plate 513, are sequentially included. Characterized by
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
제8항에 있어서,
상기 광원이 아닌 외부의 주변광은 제2 흡수형 편광판(527)에 의해 선형 편광으로 변경되고 그 선형 편광이 반사형 편광판(525)을 통하여 제2 λ/4 위상지연자(523)를 지나면서 원형 편광으로 변경되고 반투명 오목거울(521)에 의해 반사되어 다시 제2 λ/4 위상지연자(527)를 지나 편광 방향이 90도로 회전한 선형 편광으로 바뀌게 되고, 편광 방향이 90도 회전된 선형 평광은 제2 흡수형 편광판(527)에 의해 차단되어 다시 외부로 나오지 않게 되어 결상되는 영상의 품질이 향상되는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
The method of claim 8,
The ambient light outside the light source is changed to linear polarization by the second absorption polarizing plate 527, and the linear polarization passes through the second λ/4 phase delayer 523 through the reflective polarizing plate 525. It is changed to circularly polarized light and reflected by the translucent concave mirror 521 to pass through the second λ/4 phase retarder 527 to change to linearly polarized light whose polarization direction has been rotated 90 degrees, and the polarization direction has been rotated 90 degrees. The flat light is blocked by the second absorption type polarizing plate 527, so that it does not come out again and the quality of the image formed is improved.
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
제8항에 있어서,
반투명 오목 거울(521)로부터 반사되어 입체 영상 표시 영역 상에 영상이 결상될 때 발생되는 구면 수차를 제거하기 위해 상기 광 편향기(230)로부터 마이크로렌즈 어레이로의 광선의 편향 각도가 결정되는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
The method of claim 8,
It is characterized in that the angle of deflection of the light beam from the optical deflector 230 to the microlens array is determined in order to remove spherical aberration generated when an image is formed on a stereoscopic image display area reflected by the translucent concave mirror 521. To do
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
제8항에 있어서,
상기 광 편향기(230)로부터 마이크로렌즈 어레이로의 광선의 편향 각도는,
오목거울의 광축을 중심으로 대칭하는 가상의 공간 좌표를 갖는 복수의 점들로 이루어진 수차 보정 콘을 형성하는 복수의 점들에 부여된 방향과 일치하도록 결정되는 것을 특징으로 하는
수렴 거리 및 조절 거리가 동일한 입체 영상 표시 장치.
The method of claim 8,
The deflection angle of the light beam from the optical deflector 230 to the microlens array is
Characterized in that it is determined to coincide with a direction given to a plurality of points forming an aberration correcting cone consisting of a plurality of points having virtual spatial coordinates symmetrical about an optical axis of the concave mirror.
A stereoscopic image display device having the same convergence distance and adjustment distance.
반투명 오목거울을 통과하여 반투명 오목 거울의 전방에 위치되는 영상 표시 영역에 투사되는 이미지의 수차를 보정하는데 이용되는 수차 보정 콘을 형성하는 방법에 있어서,
a) 영상 표시 영역의 공중에 하나의 점 P2를 선택하는 단계;
b) 선택된 점 P2 와 반투명 오목거울의 중심점 O를 연결하는 연결선을 설정하는 단계 - 상기 연결선은 반투명 오목거울의 광축(z)으로 됨 - ;
c) 영상 표시 영역을 관찰하는 사람의 위치 근처에 좌표계의 원점 o를 설정하는 단계 - 역기서 원점 o는 광축(z) 상에 위치됨 - ;
d) 원점 o에서 광축(z)에 수직한 y축 상에 중심이 위치하는 미리 결정된 직경을 가지는 작은 원(c)를 생성하는 단계;
e) 작은 원(c) 둘레에 등 간격으로 복수의 점들을 배치시키는 단계;
f) 작은 원(c) 둘레에 설정된 점들에서 광선이 출발한다고 가정하고, 작은 원 c 둘레상의 복수의 점들에서 P2점을 연결하고 그 선을 더 연장시켜 반투명 오목거울에 의해 반사되어 나오는 선들이 수렴되는 점들(C)를 계산하는 단계;
g) 작은 원 c의 원점(또는 중심)에서 출발하는 광선(또는 중심선)으로부터 작은 원 c의 둘레의 복수의 점들에서 출발하는 광선까지의 수직 거리를 계산하는 단계 - 여기서 거리들의 합(rms 값)이 가장 적은 점이 수차 콘을 형성하는 하나의 점으로 선택됨 - ;
h) y축 상에 있는 원의 중심을 y축 상에서 등간격으로 불연속적으로 변화시키면서 단계 f)와 g)를 반복하여 반투명 오목 거울 면의 전방 공간 상에 점(C)으로 이루어진 곡선(CL)을 획득하는 단계; 및
i) 단계 h)에서 얻어진 곡선 CL을 z축을 중심으로 회전시켜 콘 형상을 갖는 수차 보정 콘을 획득하는 단계;
j) 수차 보정 콘을 형성하는 각각의 점에 광선의 방향을 부여하는 단계 - 여기서 광선의 방향은 작은 원 c의 중심에서 나오는 빛이 그 수차 콘에 도달하는 광선의 방향임 - ;를 포함하는 것을 특징으로 하는
반투명 오목거울을 통과하여 반투명 오목 거울의 전방에 위치되는 영상 표시 영역에 투사되는 이미지의 수차를 보정하는데 이용되는 수차 보정 콘을 형성하는 방법.
A method of forming an aberration correction cone used to correct an aberration of an image projected on an image display area positioned in front of a translucent concave mirror through a translucent concave mirror,
a) selecting one point P2 in the air in the image display area;
b) setting a connecting line connecting the selected point P2 and the center point O of the translucent concave mirror, wherein the connecting line becomes the optical axis z of the translucent concave mirror;
c) setting the origin o of the coordinate system near the position of the person observing the image display area-the origin o is located on the optical axis z-;
d) generating a small circle (c) having a predetermined diameter centered on the y axis perpendicular to the optical axis (z) at the origin o;
e) placing a plurality of points at equal intervals around the small circle (c);
f) Assume that the ray starts at the points set around the small circle (c), connect the P2 points at multiple points around the small circle c and extend the line further to converge the lines reflected by the translucent concave mirror Calculating the points C to be;
g) calculating the vertical distance from the ray (or centerline) originating from the origin (or centerline) of the small circle c to the ray originating from a plurality of points around the small circle c, where the sum of the distances (rms value) This smallest point is selected as a single point forming an aberration cone-;
h) Repeating steps f) and g) by discontinuously changing the center of the circle on the y-axis at equal intervals on the y-axis, a curve (CL) consisting of points (C) on the front space of the translucent concave mirror surface. Obtaining a; And
i) obtaining the aberration correcting cone having a cone shape by rotating the curve CL obtained in step h) about the z axis;
j) giving the direction of the light beam to each point forming the aberration correcting cone, where the light beam direction is the direction of the light beam from the center of the small circle c reaching the aberration cone-including; Characterized by
A method of forming an aberration correction cone used to correct an aberration of an image projected on an image display area positioned in front of a translucent concave mirror through a translucent concave mirror.
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