KR20190129899A - 정밀 멀티-뷰 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

정밀 멀티-뷰(MV) 디스플레이 시스템은 넓은 시야에 걸쳐 상이한 콘텐츠를 상이한 뷰어에게 정확하고 동시에 디스플레이할 수 있다. MV 디스플레이 시스템은 개별 MV 디스플레이 장치가 쉽고 효율적으로 타일링되어 더 큰 MV 디스플레이를 형성할 수 있게 하는 특징을 포함할 수 있다. 그래픽 인터페이스를 통해 사용자는 뷰잉 구역을 그래픽적으로 지정하고 해당 영역에서 볼 수 있는 콘텐츠를 간단한 방식으로 연관시킬 수 있다. 교정 절차는 정확한 뷰잉 위치에서 콘텐츠의 사양을 가능하게 한다.

Description

정밀 멀티-뷰 디스플레이
본 발명은 멀티-뷰(MV) 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용이하게 지정된 위치에 임의의(예를 들어, 상이한) 콘텐츠를 제공할 수 있는 확장 가능한 정밀 MV 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
특허 또는 출원 파일은 컬러로 실행된 적어도 하나의 도면을 포함한다. 이 특허 또는 컬러 도면(들)을 갖는 특허 출원 공보의 사본은 필요한 비용의 요청 및 지불시 사무실에 의해 제공될 것이다.
멀티-뷰 디스플레이는 디스플레이에 대한 각각의 뷰어의 위치에 기초하여 서로 다른 콘텐츠를 다른 뷰어에게 동시에 제공한다. 신규한 렌티큘러 카드는 멀티-뷰 시스템의 간단한 예이다. 다른 각도에서 볼 때 상기 렌티큘러 카드는 다른 이미지를 드러낼 수 있다. 렌티큘러 카드는 콘텐츠의 스트라이프 위에 배치된 일련의 원통형 렌즈렛을 사용하여 각 콘텐츠 스트라이프를 고유한 각도 범위로 보낸다. 완전한 이미지는 렌즈렛 아래의 올바른 위치에 배치된 단일 이미지로부터 스트라이프를 가짐으로써 형성된다. 스트라이프 이미지는 인쇄된 시트 또는 평판 디스플레이로 제공될 수 있다.
도 26은 렌티큘러 디스플레이 시스템(2700)의 기본 동작을 도시한다. 렌티큘러 디스플레이 시스템(2700)은 2개의 원통형 렌즈 또는 렌티큘(2702)을 포함하고, 이는 단면으로 도시되어 콘텐츠의 스트라이프 어레이(2704) 위에 배치된다. 콘텐츠의 스트라이프의 어레이(2704)는 콘텐츠 스프라이프(1, 2, 3, 4, A, B, C, 및 D)을 포함한다. 뷰잉 구역(4D)에서, 뷰어는 스트라이프(D) 옆에 스트라이프(4)의 이미지를 보게될 것이다. 동시에, 뷰잉 구역(3C)의 뷰어는 스트라이프(C) 옆에 스트라이프(3)의 이미지를 보게될 것이다. 따라서, 별개의 이미지가 상이한 위치에서 상이한 뷰어에게 동시에 제공될 수 있다.
디스플레이 시스템(2700)에는 상당한 제한이 있다. 뷰잉 구역(3D)에서의 뷰어는 구역(3C) 이미지의 스트라이프-3 부분과 구역(4D) 이미지의 스트라이프-D 부분을 볼 것이다. 콘텐츠(2704)의 스트라이프의 어레이로부터 멀리 떨어져서, 구역(4D, 3C, 2B, 및 1A)은 각각 넓다. 콘텐츠(2704)의 스트라이프의 어레이에 가까워지면, 구역(3D, 2C, 및 1B)의 뷰어는 구역(4D, 3C, 2B, 및 1A)를 위해 의도된 다수의 이미지의 일부의 조합을 볼 수 있다. 인쇄된 렌티큘러 디스플레이를 설계할 때, 다수의 이미지의 일부의 조합을 제공하는 것과는 달리, 의도된 뷰잉 구역에 일관된 이미지를 제공하기 위해 이미지 스트라이프가 배열될 수 있도록 예상된 뷰잉 거리를 알아야 한다. 전자 디스플레이에 대해, 뷰어가 현재 위치한 위치에서 일관된 이미지를 생성하도록 스트라이프를 동적으로 할당할 수 있다.
각각의 렌티큘 아래에 스트라이프의 개수를 증가시켜 뷰잉 구역의 수를 증가시키려고 시도하면, 별개의 뷰잉 구역의 수가 빠르게 증가하고 각각의 크기가 줄어든다. 특정 위치로 이미지를 타겟팅하는 것이 점점 도전이 되고 있다. 이들 및 다른 제한으로 인해, 현재의 멀티-뷰 디스플레이는 전형적으로 매우 적은 수의 뷰잉 구역으로 제한된다. 2 내지 4개의 뷰잉 구역이 일반적이며 3-차원(3D) 뷰잉 응용을 위해 의도된 상업용 유닛은 렌즈렛당 작은 수십 개의 스트라이프로 최대가 되는 경향이 있다.
평판 전자 디스플레이 픽셀은 전형적으로 다양한 컬러의 범위를 생성하기 위해 공간적으로 구별되는 서브-픽셀(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 서브-픽셀)로 구성된다. 이러한 기술은 사람의 눈의 제한된 능력에 종속하여 이러한 수준의 세부 사항을 해결한다. 불행하게도, 렌티큘은 확대경으로서의 역할을 하며 서브-픽셀을 매우 분명하게 만들 수 있다. 예를 들어, 빨간색 서브-픽셀이 렌티큘 아래 스트라이프로 정렬되는 경우, 이를 촬영하는 위치에서의 뷰어는 상기 렉티큘의 구역에서 빨간색으로 볼 수 있다. 서브-픽셀 문제점을 극복하기 위해, 렌즈의 장축선을 따라 상이한 컬러 서브-픽셀을 커버하도록, 하부 패널에 대해 기울어 질 수 있다. 원통형 렌티큘은 그 치수에서 확대되지 않기 때문에, 컬러 혼합이 적절하게 작동한다.
원통형 렌즈를 사용하는 렉티큘러 디스플레이는 단일 차원, 예를 들어 엄격하게 수평 또는 엄격하게 수직으로 뷰를 생성하는 것으로 제한된다. 소위 "점(Dot)" 또는 "플라이 아이(Fly Eye)" 렌티큘러는 2 차원 렌즈 어레이를 사용하여 콘텐츠를 양 치수로 향하게 한다. 불행하게도, 양 치수가 확대되기 때문에 서브-픽셀 혼합을 허용하기 위해 렌티큘을 기울어지게 하는 동등한 트릭은 없다.
기존 렌싱에 대한 대안 기술이 있다. 예를 들어, 한 회사 인 LEIA는 회절 광학을 사용하여 64개의 뷰(각 차원에서 8개)가 있는 디스플레이를 생성한다. 시차 장벽을 사용하는 기술도 있지만 이러한 기술은 현저한 밝기를 잃는다. 시분할 다중화 디스플레이와 조합된 조향 가능한 백라이트가 또한 개시되었지만, 이러한 시스템의 관점의 수는 고속 액정 디스플레이(LCD) 패널의 부족에 의해 제한된다. 이러한 시스템을 사용하여 최대 4개의 독립적 뷰가 보고되었다.
대형 디스플레이를 만들기 위하여, 더 작은 디스플레이를 격자 형태로 타일링(tile)하는 것이 일반적이다. 비디오 벽과 대형 발광 다이오드(LED) 표지판은 종종 이런 방식으로 설계된다. 타일이 단일 대형 디스플레이보다 선적, 보관, 및 일반적으로 다루기 쉽다는 점을 포함하여, 이 방법에는 많은 장점이 있다. 또한, 타일은 많은 다른 구성으로 배열될 수 있다. 또한 타일은 전체 디스플레이를 처리하지 않고도 개별적으로 서비스하거나 교체할 수 있다. 또한, 특정 결함 밀도가 주어지면, 작은 타일은 매우 큰 디스플레이보다 결함이 없을 가능성이 훨씬 높기 때문에 타일을 제조하기가 더 쉽다. 디스플레이를 타일링하는 것보다 단순히 더 큰 디스플레이를 만드는 것은 단점이 있다. 예를 들어, 전원 및 비디오 신호는 각 타일에 대해 생성되고 전송되어야 한다. 또한 각 타일의 밝기나 컬러가 다를 수 있으며 교정을 통해 수정해야 할 수도 있다.
전통적인 타일형 디스플레이의 요구를 충족시키기 위해 특수 장비가 만들어졌다. 예를 들어, 비디오 벽 제어기는 타일형 모니터에서 재생하기 위해 표준 비디오 스트림을 다시 설계하고 세그먼트화할 수 있다. 컬러 캘리브레이터는 타일마다 일관된 밝기와 컬러를 유지하는데 사용된다. 특수 기계식 마운팅 시스템은 타일을 제자리에 고정시키고 많은 전기 케이블을 관리하기 위한 채널을 제공한다.
더 큰 디스플레이의 외관을 생성하기 위해 독립적인 멀티-뷰 디스플레이가 배열될 수 있지만, 이러한 타일형 디스플레이를 만드는데 사용되는 멀티-뷰 디스플레이는 이러한 종류의 타일형 디스플레이를 구성하기가 더 쉽고 비용이 적게 드는 특징을 포함하지 않는다.
마지막으로, 대부분의 전자식 멀티-뷰 디스플레이는 자동-스테레오 응용을 대상으로 하며 임의의 콘텐츠를 여러 위치로 동시에 직접 지정하는 인터페이스를 제공하지 않는다.
위치 지정 미디어 경험을 지원하기 위해 임의의(예를 들어, 상이한) 콘텐츠를 용이하게 지정된 위치에 제공할 수 있는 확장 가능하고 정밀한 멀티-뷰 디스플레이 시스템이 필요하다.
넓은 시야에 걸쳐 개별 뷰어에게 콘텐츠를 정확하고 동시에 타겟팅할 수 있는 정밀한 멀티-뷰 디스플레이 시스템의 다양한 양태가 개시된다. 개별 유닛을 타일링함으로써 더 큰 디스플레이가 생성될 수 있고, 타일링이 쉽고 효율적으로 하도록 설계된 다양한 기술이 개시된다. 또한, 정확한 뷰잉 위치에서 콘텐츠의 사양(specification)을 가능하게 하는 교정 절차뿐만 아니라, 사용자가 뷰잉 구역을 그래픽으로 지정하고 그 영역에서 볼 수 있는 콘텐츠를 연관시킬 수 있는 간단한 인터페이스가 개시된다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 정밀 MV 디스플레이 장치의 정면 사시도이고,
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 정밀 MV 디스플레이 장치의 분해 정면도이고,
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 정밀 MV 디스플레이 장치의 부분 분해 배면도이고,
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 MV 디스플레이 시스템의 정면도이고,
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 서브-픽셀 패턴을 도시하고,
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 복수의 렌즈 조립체를 포함하는 렌즈 어레이 패널의 정면 사시도이고,
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 3개의 렌즈 어레이(제 1, 제 2, 및 제 3 렌즈 어레이)를 포함하는 렌즈 조립체의 분해 측면 사시도이고,
도 8a 내지 도 8d는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 1 렌즈 어레이의 직교도이고,
도 9a 내지 도 9d는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 2 렌즈 어레이의 직교도이고,
도 10a 내지 10d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 3 렌즈 어레이의 직교도이고,
도 11은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 1 렌즈 어레이의 후방 및 제 2 렌즈 어레이의 전방을 나타내는 사시도이고,
도 12는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 1 렌즈 어레이의 후방 및 제 2 렌즈 어레이의 전방을 나타내는 사시도이고,
도 13a 및 도 13b는 제 2 렌즈 어레이의 측면 사시도이고 도 13c 내지 도 13e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 2 렌즈 어레이 중 2개의 사시도이고,
도 14는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 렌즈 조립체의 부분 단면도이고,
도 15a 및 15b는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 1 렌즈 어레이의 단면도이고,
도 16a는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 코팅이 적용된 제 1 렌즈 어레이의 사시도이고,
도 16b 내지 도 16d는 렌즈 어레이의 오버 몰딩을 도시하며, 이는 도 16a의 제 1 렌즈 어레이(140)를 생성하기 위해 적용된 코팅/페인팅 단계를 제거하는 역할을 하고,
도 17a는 렌즈 어레이 패널의 부분 후방 사시도이고, 도 17b는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 3 렌즈 어레이의 측면 사시도이고,
도 17c는 일체형 배플 구조의 예의 사시도이고,
도 17d는 비-연속 외벽을 갖는 일체형 배플 구조의 일 예의 사시도이고,
도 18은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 확산기의 부분 사시도이고,
도 19는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 제어기의 블록도이고,
도 20a는 그래픽 사용자 인터페이스의 도면이고, 도 20b는 제 1 그래픽 사용자 인터페이스 방법의 흐름도이고, 도 20c는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 2 그래픽 사용자 인터페이스 방법의 흐름도이고,
도 21a는 교정 절차를 수행하는 MV 디스플레이 시스템의 블록도이고, 도 21b는 교정 절차의 흐름도이고, 도 21c는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 교정 절차 동안 디스플레이될 수 있는 이미지이고,
도 22a 및 도 22b는 각각 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 교정 절차 동안 교정 패턴을 디스플레이하는 렌즈 조립체의 정면도이고,
도 23a 내지 23f는 각각 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 교정 절차 동안 렌즈 조립체의 정면도이고,
도 24a 내지 24t는 각각 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 교정 절차 동안 렌즈 조립체의 정면도이고,
도 25a 내지 도 25i는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 개선 이미지들이고,
도 26은 종래의 렌티큘러 디스플레이 시스템의 부분도이다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 정밀 MV 디스플레이 장치(100)의 정면 사시도이다. MV 디스플레이 장치(100)는 멀티-뷰 픽셀(102)의 그리드를 포함하고 사변형(예를 들어, 직사각형) 형상을 갖는다. 다른 형상 및 구성은 본 개시의 범위 내에 있다. 뷰어에게, MV 디스플레이 장치(100)는 일반적인 발광 다이오드(LED) 디스플레이와 유사하다. 하나 이상의 실시예에서, MV 디스플레이 장치(100)는 다시 멀티-뷰 픽셀(102)의 그리드 위에 배치된 통합 카메라(104)를 포함한다. 카메라(104)는 MV 디스플레이 장치(100)의 시야에서 활동을 모니터링하는데 사용되는 감지 시스템의 예이다. 하나 이상의 실시예에서, 이러한 감지 시스템은 MV 디스플레이 장치(100)에 통합되지 않은 센서를 포함하거나 전체적으로 상기 센서로 구성된다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 정밀 MV 디스플레이 장치(100)의 분해 정면도이다. MV 디스플레이 장치(100)는 후방 커버(106) 및 전방 커버(108)를 포함한다. 고해상도 평판 디스플레이(FPD)(110)는 후방 커버(106)에 대해 놓인다. 하나 이상의 실시예에서, 평판 디스플레이(110)는 LCD 패널 및 백라이팅 유닛을 포함한다. 다른 유형의 평판 디스플레이(110)는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 평판 디스플레이(110)는 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 평판 디스플레이(110)의 디스플레이 서브-픽셀의 컬러를 국부적으로 혼합하는 역할을 하는 확산기(162)(도 18 참조)에 의해 커버될 수있다. 확산기(162)는 렌즈 어레이 패널(112)에 의해 덮여있다.
렌즈 어레이 패널(112)은 더 작은 렌즈 조립체(132)(도 6 및 7a 내지 7c 참조)로 구성되며, 각각 멀티-뷰 픽셀(102)를 위한 복수의 다중 요소 렌즈 시스템을 생성하도록 적층된 3개의 렌즈 어레이(140, 142, 144)를 포함한다(이러한 16개의 렌즈 시스템은 렌즈 조립체(132)에 포함된다). 멀티-뷰 픽셀들(102) 사이의 크로스토크를 방지하기 위해, 렌즈 어레이 패널(112)은 확산기(162)와 렌즈 어레이 패널(112)의 렌즈들 사이에 놓이는 배플(150, 152)(도 17a 참조)을 포함한다. 레일(134 및 136)(도 6 참조)을 포함하는 레일 시스템은 멀티 뷰 픽셀(102)을 단단히 패킹할 수 있는 방식으로 렌즈 조립체(132)를 함께 유지한다. 전방 커버(108)는 멀티-뷰 픽셀(102)의 외관을 개선하는 복수의 구멍(aperture)(108a)을 포함한다. 렌즈 어레이 패널(112)의 구성 요소는 도 5 내지 도 17c을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 정밀 MV 디스플레이 장치(100)의 부분 분해 배면도이다. 도 3에서, 후방 커버(106)의 패널(106a)은 제 1 구동기 보드(114) 및 제 2 구동기 보드(116)를 노출시키도록 제거된다. 제 1 구동기 보드(114)는 특별히 멀티-뷰 응용을 지지하도록 설계된 픽셀 처리 유닛(172)(도 19 참조)을 포함한다. 제 1 구동기 보드(114)는 또한 MV 디스플레이 장치(100) 내에서 전원 커넥터(118)에 연결된 전원 케이블을 통해 수신된 전력을 분배하는 전력 제어기(180)(도 19 참조)를 포함한다. 또한, 제 1 구동기 보드(114)는 데이터 커넥터(120)에 연결된 데이터 케이블을 통해 데이터를 송수신하는 네트워크 제어기(178)(도 19 참조)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 구동기 보드(116)는 또한 전력 제어기(180)에 결합된 전력 커넥터(118) 및 네트워크 제어기(178)에 결합된 데이터 커넥터(120)를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 데이터 커넥터(120)는 이더넷® 커넥터이고 네트워크 제어기(178)는 이더넷® 데이터 통신 표준에 따라 데이터를 송수신한다. MV 디스플레이 장치(100)의 좌측 및 우측 모두에 전력 커넥터(118) 및 데이터 커넥터(120)를 제공하는 것은 다수의 디스플레이 장치(100)가 상호 연결되어 타일형 디스플레이 장치를 형성할 때 편리하고 깔끔한 케이블링을 가능하게 한다.
더 많은 멀티-뷰(MV) 픽셀로 더 큰 디스플레이를 생성하기 위해, MV 디스플레이 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 타일링 구성으로 사용될 수 있다. 도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 MV 디스플레이 시스템(122)의 정면도이다. MV 디스플레이 시스템(122)은, 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 상이한 이미지가 상이한 뷰잉 구역에서 뷰어에게 제공되도록 그들의 MV 픽셀(102)이 광을 방출하게 하는 제어 신호가 함께 결합되고 제공되는 복수의 MV 디스플레이 장치(100)를 포함한다. 도 4에 도시된 예시적인 MV 디스플레이 시스템(122)은 9개의 MV 디스플레이 장치(100)를 포함하지만; MV 디스플레이 시스템(122)의 다른 실시예는 상이한 수량의 MV 디스플레이 장치(100)를 포함할 수 있다.
MV 디스플레이 장치(100)는 타일링을 보다 쉽고 더 효과적으로 만드는 많은 특징들을 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 후방 커버(106) 및 전방 커버(108)의 측면 에지에 제공된 돌출부, 벤트, 및 케이블 커넥터가 없으며, 이는 MV 디스플레이 장치(100)가 서로 물리적으로 맞닿을 수 있게 한다. 장착 지점은 MV 디스플레이 장치(100)의 후면에 제공되므로(도 3 참조), 이는 타일링을 방해하지 않는다. 디스플레이 에지와 픽셀 사이의 공간인 베젤이 최소화되어 외관이 개선된다. 전력 커넥터(118) 및 데이터 커넥터(120)는 MV 디스플레이 장치(100)가 데이지 체인 방식으로 연결될 수 있는 위치(예를 들어, 그의 반대측)에서 후방 커버(106) 상에 제공되며, 이는 타일 시스템, 예를 들어 MV 디스플레이 시스템(122)을 구동하는데 필요한 케이블의 양을 크게 감소시킨다. 또한, MV 디스플레이 장치(100)의 동작을 제어하는 응용 소프트웨어는 MV 디스플레이 시스템(122)이 하나의 대형 디스플레이로 취급될 수 있게 하여, 종래의 MV 디스플레이 장치를 교정 및 사용이 용이하게 한다.
의도된 멀티-뷰 기능을 제공하기 위해 함께 작동하는 MV 디스플레이 시스템(122)의 많은 측면이 있다. 예를 들어, MV 디스플레이 시스템(122)은 의도된 멀티-뷰 기능성을 제공하기 위해 함께 작동하는, 광학 시스템(멀티-뷰 응용에 특히 최적화된 광 필드 디스플레이의 유형임), 디스플레이 제어기, 교정, 및 그래픽 인터페이스를 포함하는 다수의 서브시스템을 포함한다. 의도된 멀티-뷰 기능을 제공한다. 이러한 각 측면은 아래에서 더 자세히 설명된다.
광학 시스템
MV 디스플레이 장치(100)는 일종의 라이트 필드 디스플레이이다. 종래의 디스플레이의 각각의 픽셀은 한 번에 하나의 컬러 및 광의 강도를 디스플레이하도록 설계되며, 이는 디스플레이의 시야에 캐스트된다. 대조적으로, MV 디스플레이 장치(100)의 각각의 멀티-뷰(MV) 픽셀(102)은 다양한 뷰잉 구역에 상이한 컬러 및 광의 강도를 동시에 투영한다. 이와 관련하여, MV 픽셀(102)은 개별적으로 제어되는 광의 빔렛을 다수의 방향으로 동시에 보내는 프로젝터와 더 유사하다.
본 개시의 하나 이상의 실시예들에서, MV 디스플레이 장치(100)의 렌즈 어레이 패널(112)은 디스플레이 픽셀의 어레이를 포함하여, 디스플레이 픽셀 어레이를 포함하는 평판 디스플레이(FPD)(110) 위에 배치될 광학 요소들의 어레이(다중-요소 렌즈 시스템의 어레이)를 포함한다. 렌즈 어레이 패널(112)의 다중-요소 렌즈 시스템은 디스플레이 픽셀(예를 들어, 100x100=10,000 디스플레이 픽셀)의 서브-어레이 위에 배치되어 하나의 멀티-뷰(MV) 픽셀(102)을 집합적으로 형성하며, 여기서 각 빔렛은 하나의 디스플레이 픽셀에 대응한다. 이 예에서, 각각의 MV 픽셀(102)은 10,000개의 디스플레이 픽셀에 기초하여 10,000개의 빔렛을 방출할 수 있으며, 각 빔렛의 방향, 컬러, 및 밝기는 독립적으로 제어 가능하다. 따라서, MV 픽셀(102)의 어레이는 소형 프로젝터의 어레이로서 간주될 수 있고, 각각은 평판 디스플레이(110)의 서브섹션을 이미징 장치로서 사용한다. 대안적으로, 구성은 평판 디스플레이(110) 상에 배치된 확대경 어레이(즉, 다중 요소 렌즈 시스템의 어레이)로서 간주될 수 있다. 각각의 렌즈 시스템은 멀티-요소 렌즈 시스템의 동공을 채우도록 각각의 디스플레이 픽셀을 확대한다. 뷰어가 확대되는 것으로 보이는 디스플레이 픽셀은 뷰잉 각도 또는 디스플레이 픽셀 위에 배치된 렌즈 시스템의 광축에 대한 뷰어의 각도에 종속한다. 즉, 확대경을 통해 표시되는 디스플레이 픽셀은 뷰잉 각도에 따라 다르다. 따라서, 확대는 시청할 수 있는 픽셀(뷰잉 각도를 통해)의 선택 및 뷰어의 관점에서 더 크게 커버하기 위한 선택된 가시 픽셀의 확대 모두를 허용한다.
FPD-기반 접근법(즉, 렌즈 어레이 패널(112)과 FPD(110)의 조합)은 이산형 프로젝터 어레이를 사용하는 것에 비해 몇 가지 장점을 제공한다. 개별 프로젝터 설계를 위해, 구동 전자 기기는 각각의 MV 픽셀에 대해 개별적으로 생성되어야 하지만, FPD 기반 접근법에서, FPD(110)상의 모든 MV 픽셀은 공유 전자 기기를 사용할 수 있다. 고정된 수의 빔렛(1차까지)이 고정된 수의 디스플레이 픽셀에 의해 각각 제공되는 FPD-기반 접근법에 의해, MV 픽셀(102)의 수 또는 공간 해상도를 MV 디스플레이 장치(100)의 각도 해상도와 상쇄할 수 있다.
디스플레이 "서브-픽셀"
많은 FPD는 서로 다른 컬러의 서브-픽셀(예: 빨강, 녹색, 및 파랑 서브-픽셀)을 사용하여 컬러를 생성한다. 즉, 각 디스플레이 픽셀의 컬러는 디스플레이 픽셀을 집합적으로 형성하는 상이한 컬러의 디스플레이 "서브-픽셀"을 사용하여 설정될 수 있다. 충분히 멀리서 보면, 디스플레이 서브-픽셀을 개별적으로 해결할 수 없으므로, 대응하는 디스플레이 픽셀에 대해 개별 컬러를 함께 혼합하는 효과를 생성한다. MV 응용에서, 개별 디스플레이 서브-픽셀을 볼 수 있게 할 수 있지만, 렌즈 시스템의 배율은 뚜렷한 각도 해상도를 제공하도록 높게 설정될 수 있다. 뷰어가 주어진 디스플레이 서브-픽셀의 빔렛의 경로에 있고 디스플레이 픽셀을 형성하는 다른 디스플레이 서브-픽셀의 경로에 있지 않으면, 뷰어는 그 디스플레이 서브-픽셀의 컬러(예를 들어, 적색, 녹색, 또는 청색) 만을 볼 수 있지만, 디스플레이 픽셀을 위해 의도된 혼합 컬러를 볼 수 없다. 디스플레이 서브-픽셀 사이에 갭이 있는 흑백 디스플레이에서도 유사한 문제가 발생할 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해, MV 디스플레이 장치(100)는 평판 디스플레이(110)의 디스플레이 서브-픽셀들 사이의 컬러를 대응하는 디스플레이 픽셀에 효과적으로 혼합하는 확산기(162)(도 18 참조)를 사용한다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 확산기가 그 디스플레이 픽셀의 디스플레이 서브-픽셀들만을 함께 혼합하도록, 상이한 디스플레이 픽셀들에 대해 별개의(다른) 확산기들이 각각 제공될 수 있다. 그러나, 이것은 확산기(162)를 평판 디스플레이(110)의 서브-픽셀에 정확하게 정렬할 필요가 있다. 따라서, 다른 실시예에서, 단일 확산기 층이 전체 평판 디스플레이(110) 위에 제공되어, 각각의 디스플레이 픽셀에 대해 충분한 국부적 혼합을 생성한다.
적절한 확산기(162)를 선택하는 데에는 엔지니어링 균형점(tradeoff)이 있을 수 있다. 넓은 측면 혼합을 제공하는 확산기는 컬러를 잘 혼합하지만, 번짐으로 인해 디스플레이의 달성 가능한 각도 해상도를 제한할 것이다.
FPD(110)에 사용되는 서브-픽셀 패턴은 다양하다. 전형적인 패턴이 도 5a에 도시되어 있다. 도 5a에서, 서브-픽셀 패턴(124)은 사각형 패턴으로 RGB(수직) 스트라이프로 배열된 복수의 서브-픽셀(126)을 포함한다. 예를 들어, 적색 디스플레이 서브-픽셀은 반복하기 전에 공간의 약 1/3을 수평으로 차지한다. 따라서, 확산기(162)는 큰 갭에 걸쳐 있어야 한다. 수직적으로 상황은 상당히 다르다. 도 5a에서, 디스플레이 서브-픽셀(126) 사이에는 갭이 거의 없으므로, 매우 적은 확산이 요구된다. 다양한 예시적인 실시예에서, 확산기(162)는 비대칭 확산기로서, 수평 및 수직 치수에서 적절한 양의 확산을 제공한다. 각 축선을 독립적으로 최적화하면 대칭 확산기를 사용했을 때보다 시스템이 더 나은 각도 분해능을 유지할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 평판 디스플레이(110)는 도 5a에 도시된 서브-픽셀 패턴(124)으로 배열된 서브-픽셀들(126)을 포함한다. 이 평판 디스플레이(110)와 함께, 비대칭 확산기(162)가 사용될 수 있으며, 이는 수평 축선을 따라 더 많은 확산을 제공하고 수직 축선을 따라 더 적은 확산을 제공하는데, 이는 도 18을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명 될 것이다.
도 5b는 정사각형 모자이크 패턴으로 배열된 복수의 서브-픽셀(126)을 포함하는 서브-픽셀 패턴(126)을 도시한다. 하나 이상의 실시예에서, 평판 디스플레이(110)는 도 5b에 도시된 서브-픽셀 패턴(126)으로 배열된 서브-픽셀(126)을 포함한다.
도 5c는 사각형 빨강, 녹색, 파랑, 흰색(RGBW) 패턴으로 배열된 복수의 서브-픽셀(126)을 포함하는 서브-픽셀 패턴(128)을 도시한다. 하나 이상의 실시예에서, 평판 디스플레이(110)는 도 5c에 도시된 서브-픽셀 패턴(128)으로 배열된 서브-픽셀(126)을 포함한다.
미래의 FPD는 확산기의 필요성을 감소시킬 수 있는 보다 적절한 컬러 혼합 기술(예를 들어, 필드 순차 컬러)을 포함할 수 있다. 따라서, 전형적인 컬러 필터링된 서브-픽셀 채널을 사용하는 FPD에서 확산기의 사용이 바람직하며, 일반적으로 이 확산기는 비대칭 산란 프로파일을 가질 것이다.
렌즈 설계 및 내부 배열 기계적 정렬 및 고정 장치 기능
다양한 예시적인 실시예에서, 다중-요소 렌즈(또는 다중-요소 렌즈 시스템)가 사용된다. 다중 요소를 사용하여 렌즈 시스템을 구성하면 초점, 시야, 및 필 팩터(fill factor) 사이에서 훨씬 더 나은 균형점을 달성할 수 있다. 미광이 MV 픽셀(102) 사이에서 교차하는 것을 방지하기 위한 배플(baffle)을 제공하는 것을 포함하여 각각의 다중-요소 렌즈를 독립적으로 조립한 다음, 이를 평판 디스플레이(110)의 상부에 배열할 수 있다. 이러한 기술은 엄청나게 비쌀 수 있다. 대안적으로, 렌티큘러 렌즈 시트의 예를 사용하여, 개별 렌즈 요소를 병렬로 생성하기 위해 렌즈 시트를 적층하는 것을 상상할 수 있다.
나이브 렌즈(naive lens) 시트 접근법에는 여러 가지 문제가 있을 수 있다. 먼저, 광축선을 따라 렌즈들 사이에 적절한 간격을 유지하는 것이 어려울 수 있다. 둘째, 차동 열팽창으로 인해 온도 변화에 따라 렌즈를 올바른 디스플레이 픽셀의 중앙에 유지하기가 어려울 수 있다. 예를 들어, 렌즈 시트가 평판 디스플레이(110)의 하나의 에지에 고정된 경우, 열 팽창은 구속된 에지의 것보다 훨씬 더 반대쪽 비 고정 에지의 MV 픽셀(102)을 이동시킬 것이다. 셋째, 광학 재료로 만들어진 시트는 미광이 평판 디스플레이(110)에 평행하게 통과하여 하나의 MV 픽셀(102)로부터 다른 MV 픽셀(102)로 통과하는 경로를 제공할 수 있다. 마지막으로, 양면에 임의의 표면을 갖는 대형 정밀 렌즈 시트를 성형하는데 상당한 제조 문제가 있을 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 MV 디스플레이 장치(100)는 이러한 문제를 극복한다.
여러 장의 렌즈를 서로 일정한 거리를 유지하는 것은 어려울 수 있다. FPD는 상당히 클 수 있으며, 그 크기의 시트는 현저한 처짐을 나타낼 수 있다. 이는 시트를 에지에서 높은 장력으로 유지하여 어느 정도 극복할 수 있다. 그러나 이러한 해결책은 렌즈 시트의 신축 및 타일 시스템에서 큰 간격을 유발할 수 있는 큰 기계식 프레임의 필요성을 포함하여 자체 문제를 일으킨다. 본 개시는 정확한 정렬을 유지하는 것을 돕는 렌즈들 사이의 영역에 자체 정렬 기능들을 포함시킴으로써 이러한 두 가지 문제를 극복한다. 이러한 특징들은 도 6 내지 도 14을 참조하여 아래에서 상세하게 설명 될 것이다.
처짐을 방지하는 한 가지 방법은 시트의 크기를 작은 것으로 제한한 다음 이 조각들을 함께 타일링하는 것이다. 예시적인 실시예에서, 렌즈는 도 6 및 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 지지 레일(134, 136)의 시스템을 통해 제자리에 유지되는 4x4 렌즈 조립체(132)로 구성된다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 렌즈 어레이 패널(112)의 정면 사시도이다. 렌즈 어레이 패널(112)은 각각 16개의 MV 픽셀(102)을 포함하는 렌즈 어셈블리의 타일형 어레이(132)를 포함한다. 도 6에 도시된 예에서, 렌즈 어레이 패널(112)은 각각 4개의 렌즈 어셈블리(132)를 포함하는 7개의 열을 포함하고; 그러나 지지 기계 구조가 보이도록 두 개의 컬럼이 제거된다. 렌즈 어레이 패널(112)은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다른 구성으로 배열된 다른 수량의 렌즈 어셈블리(132)를 포함할 수 있다. 기계적 지지 구조는 그 크기 및 형태가 렌즈 조립체(132) 자체 및 렌즈 조립체(132) 사이에서 이용 가능한 공간에 의해 안내되도록 구체적으로 설계되었다. 이는 렌즈 구멍을 최대화할 수 있게 한다.
하나 이상의 실시예에서, 지지 구조물은 복수의 수직 레일(134) 및 복수의 수평 레일(136)을 포함한다. 예를 들어, 수직 및 수평 레일(134, 136)은 일체로 형성되거나 함께 납땜될 수 있다. 각각의 수직 레일(134)은 그 안에 형성된 복수의 구멍을 가지며, 복수의 내부 나사산이 각각의 개구에 형성된다. 렌즈 어셈블리(132)는 외부 나사산을 갖는 복수의 나사(138)를 사용하여 수직 레일(134)에 결합된다. 렌즈 조립체(132)가 수직 및 수평 레일(134, 136) 상에 배치된 후, 스크류(138)는 수직 레일(134)에 형성된 개구 내로 삽입되고 회전되어, 스크류(138)의 헤드가 스크류(138)의 헤드가 렌즈 어셈블리(132)와 접촉하여 렌즈 어셈블리를 수직 레일(134)에 단단히 체결(고정)한다.
하나 이상의 실시예에서, 다수의 렌즈 조립체(132)가 함께 타일링되어 평판 디스플레이(110)를 덮는 렌즈 어레이 패널(112)을 형성한다. 렌즈 어레이 패널(112)은 렌즈 조립체(132)의 정렬을 돕는 특징을 포함한다. 다른 크기의 어레이 및 형상의 특정 세부 형상은 수정될 수 있고 본 개시의 범위 내에 속한다.
도 7a, 7b, 및 7c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 렌즈 조립체(132)의 분해 측면 사시도이다. 렌즈 어셈블리(132)는 3개의 요소, 4x4 렌즈 어레이를 갖는 광학 시스템이며, 3개의 요소는 제 1 렌즈 어레이(140), 제 2 렌즈 어레이(142), 및 제 3 렌즈 어레이(144)를 포함한다. 제 1 렌즈 어레이(140)는 제 1 측부(140a) 및 상기 제 1 렌즈 어레이(140)의 제 1 측부(140a)와 대향하는 제 2 측부(140b)를 포함한다. 제 1 렌즈 어레이(140)는 또한 4x4 어레이로 배열된 16개의 렌즈(140c)를 포함한다. 제 2 렌즈 어레이(142)는 제 1 측부(142a) 및 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 1 면(142a)과 대향하는 제 2 측부(142b)를 포함한다. 제 2 렌즈 어레이(142)는 또한 4x4 어레이로 배열된 16개의 렌즈(142c)를 포함한다. 제 3 렌즈 어레이(144)는 제 1 측부(144a) 및 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 1 측부(144a)와 대향하는 제 2 측부(144b)를 포함한다. 제 3 렌즈 어레이(144)는 또한 4x4 어레이로 배열된 16개의 렌즈(144c)를 포함한다. 조립될 때, 렌즈 어셈블리(132)는 16개의 MV 픽셀(102)을 포함하고, 각각의 MV 픽셀(102)은 제 1 렌즈 어레이(140)의 렌즈(140c) 중 하나, 제 2 렌즈 어레이(142)의 렌즈(142c) 중 하나, 및 서로 상부에 적층되는 제 3 렌즈 어레이(144)의 렌즈(144c)들 중 하나에 의해, 그리고 3 개의 렌즈(140c, 142c, 144c)의 적층을 기본으로 하는 디스플레이 픽셀의 서브-어레이에 의해 형성된다. 본 설명에서, 개별 렌즈(140c, 142c 및 144c)는 도면에 도시된 어레이 표면 및 도면의 시야각에 따라 도시되거나 그렇지 않을 수 있는 대응하는 반대면에 의해 형성된다.
MV 디스플레이 장치(100)가 조립될 때, 평판 디스플레이(110)는 이미징 평면에서 또는 이미징 평면 근처에서 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 측부(144b) 뒤에 위치되고; 뷰어는 제 1 렌즈 어레이(140)의 제 1 측부(140a)의 전방에 위치된다. 후술하는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(140), 제 2 렌즈 어레이(142), 및 제 3 렌즈 어레이(144)는 다중 요소(트리플렛) 광학 시스템(또는 렌즈 시스템)을 형성한다.
도 8a 내지 도 8d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 1 렌즈 어레이(140)의 직교도이다. 도 9a 내지 도 9d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 2 렌즈 어레이(142)의 직교도이다. 도 10a 내지 도 10d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 3 렌즈 어레이(144)의 직교도이다.
각각의 렌즈 조립체(132)는 다른 렌즈 조립체(132)뿐만 아니라 평판 디스플레이(110)에 대해 제약된 기계적 자유도를 가져야 한다. 이는 여러 특징을 사용하여 달성된다. 도 6을 참조하여 전술한 바와 같은 레일 시스템은 각각의 렌즈 조립체(132)의 롤링(roll), 피칭(pitch), 및 요잉(yaw)(각각 x, y 및 z 축선에 대한 회전)뿐만 아니라 FPD-대-렌즈 간격 모두를 제한하는데 사용된다. 레일 시스템은 또한 인클로저 내의 렌즈 조립체(132)(즉, 후방 커버(106) 및 전방 커버(108))를 기계적으로 고정하는 역할을 한다. 레일 시스템 설계는 이 볼륨이 광학 시스템에 의해 점유되지 않을 수 있으므로 물리적 볼륨을 최소화하기 위해 부분적으로 동기가 부여된다. 렌즈 구멍은 가능한 한 큰 필 팩터(모든 렌즈 어셈블리(132)에 의해 커버되는 FPD(110)의 양) 및 처리량을 용이하게 하도록 유지될 수 있다.
가능한 가장 큰 필 팩터를 갖는 설계 목표를 달성하기 위해, 렌즈 조립체(132) 내의 개별 렌즈는 매우 밀접하게 접한다. 이것은 어레이 내의 각 렌즈 사이에 공간을 거의 남기지 않는 효과를 가질 수 있고, 이는 렌즈 조립체 내에서 공간을 거의 차지하지 않는 장착 시스템에 대한 필요성을 유발한다. 또한, 렌즈 조립체(132)는 많은 렌즈 조립체(132)가 "랜드락(landlock)"되는 방식으로 타일링되는데, 이는 이들이 다른 렌즈 조립체(132)에 의해 완전히 둘러싸인 것을 의미한다. 예시적인 실시예에서, 렌즈 조립체(132)를 위한 장착 시스템은 전체적으로 평판 디스플레이(110)를 가로 질러 연장되는 한 세트의 레일(134, 136)(도 6 참조)을 포함한다. 렌즈 조립체(132)는 레일(134, 136)의 꼭대기에 놓여 전술한 바와 같이 이들에 후속적으로 고정된다. 렌즈 어셈블리(132)를 장착하기 위한 다른 가능성은 인클로저의 전방 커버(108)에 의해 제공되는 전면 구멍 어레이에 고정시키는 것을 포함한다. 이와 같은 고정 장치는 본 발명의 범위 내에서 고려된다.
운동학적 장착 특징부는 렌즈 어레이(140, 142, 144) 쌍 사이의 인터페이스에 통합된다. 도 11은 제 1 렌즈 어레이(140)의 후면 또는 제 2 측부(140b) 및 제 2 렌즈 어레이(142)의 전면 또는 제 1 측부(142a)를 도시하는 사시도이다. 도 11에 도시된 제 1 렌즈 어레이(140)는 16개의 렌즈(140c)를 포함하지만, 제 1 렌즈 어레이(140)는 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 상이한 양의 렌즈(140c)를 포함할 수 있다. 복수의 보스 또는 포스트(140d)는 제 1 렌즈 어레이(140)의 제 2 측부(140b)의 표면으로부터 연장된다. 정합 표면(140e)은 각 포스트(140d)의 원위 단부에 배치된다. 포스트들(140d) 각각은 그 안에 형성된 구멍(140f)을 갖는다.
제 2 렌즈 어레이(142)에 포함된 렌즈(142c)의 수량은 제 1 렌즈 어레이(140)에 포함된 렌즈(140c)의 개수와 동일하다. 복수의 원통형 또는 절두 원추형 원통형 구멍(142d)이 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 1 측부(142a)에서 표면 내로 연장한다. 정합 표면(142e)은 각각의 홀(142d)의 바닥에 배치된다. 제 1 렌즈 어레이(140)의 포스트(140d)는 정합 표면(140e, 142e)이 서로 맞닿을 때까지 제 2 렌즈 어레이(142)의 대응하는 구멍(142d)에 삽입되어, 렌즈 어레이(140, 142)의 z-축선(또는 광학 축선)을 따른 움직임, 롤링(x-축선을 중심으로 한 회전), 및 피칭(y-축선을 중심으로 한 회전) 자유도을 제한한다.
도 12는 제 1 렌즈 어레이(140)의 후면 또는 제 2 측부(140b) 및 제 2 렌즈 어레이(142)의 전면 또는 제 1 측부(142a)를 도시하는 사시도이다. 포스트(140d) 중 하나는 외부 원통형 정합 표면(140g)을 포함하고 다른 포스트(140d)는 외부 원통형 정합 표면(140h)을 포함한다. 각각의 구멍(142d)은 그 안에 형성된 구멍(142f)을 갖는다. 구멍(142d) 중 하나는 내부 원통형 정합 표면(142g)을 포함하고, 구멍(142d) 중 다른 하나는 2 개의 평평한 정합 표면(142h)(그 중 하나만이 도 12에서 볼 수 있음)을 갖는 내부 절두 원통형 표면을 포함한다.
제 1 렌즈 어레이(140)의 포스트(140d)가 제 2 렌즈 어레이(142)의 대응하는 구멍(142d)에 삽입될 때, 외부 원통형 정합 표면(140g)은 내부 원통형 정합 표면(142g)과 맞닿아, 이들 두 개의 렌즈 어레이(140, 142) 사이의 x-및 y-축선 자유도를 제한한다. 추가로, 외부 원통형 정합 표면(140h)은 정합 표면(142h)과 맞닿아서, 2 개의 렌즈 어레이(140, 142) 사이에서 요잉(yaw) 또는 z-축선(광학 축선)을 중심으로 회전하는 것을 제한한다.
도 13a 및 13b는 제 2 렌즈 어레이(142)의 측면 사시도이고, 도 13c, 13d 및 13e는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 2개의 제 2 렌즈 어레이(142)의 사시도이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 복수의 보스 또는 포스트(142i)는 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 2 측면(142b)에서 표면으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 포스트(142i) 각각에는 한 쌍의 구멍(142j)이 형성된다. 한 쌍의 원통형 돌출부(142k)는 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 1 측면(142l)으로부터 연장된다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 제 1 오목부(142m) 및 제 2 오목부(142n)는 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 2 측면(142o)에 형성된다. 제 1 측면(142l) 및 제 2 측면(142o)은 제 2 렌즈 어레이(142)의 대향하는 측부 상에 있다. 하나 이상의 실시예에서, 제 1 오목부(142m)는 "V" 형상을 가지며, 제 2 오목부(142n)는 그 바닥에 편평한 표면을 갖는다. 도 13c, 13d 및 13e에 도시된 제 2 렌즈 어레이(142)는 서로 거의 정합되게 도시되고 책처럼 개방된다. 제 2 렌즈 어레이(142)가 서로 정합될 때, 원통형 돌출부(142k)는 제 1 오목부(142m) 및 제 2 오목부(142n) 내에 배치된다.
전술한 레일 시스템(도 6 참조)은 렌즈 조립체(132)의 z-및 y-축선을 장착, 구속하고 롤링, 피칭, 및 요잉을 구속하는 역할을 한다. vee-평면-실린더 특징부(142m 및 142n)는 렌즈 조립체의 x-축선을 구속할 뿐만 아니라 임의의 2개의 인접한 렌즈 조립체(132)(열 방향으로)가 동일한 롤링, 피칭, 및 요잉을 갖도록 구속하는 역할을 한다. 이들 특징부의 다른 배치 및 구성은 동일한 목표를 달성할 수 있으며 본 개시의 범위 내에서 고려된다는 점에 유의해야 한다.
도 14는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 렌즈 조립체(132)의 부분 단면도이다. 제 1 렌즈 어레이(140)의 포스트(140d)가 제 2 렌즈 어레이(142)의 대응하는 구멍(142d)에 삽입되고, 제 3 렌즈 어레이(144)의 포스트(144d)가 제 2 렌즈 어레이(142)의 포스트(142i)의 구멍(142j)에 삽입된 후, 3 개의 나사(146)가 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 측부(144b)로부터 삽입되고, 제 2 렌즈 어레이(142)를 통과하여 제 1 렌즈 어레이(140)의 포스트(140d)의 내부 보어에 나사 결합된다. 이는 축 방향 압축력이 3 개의 렌즈 어레이(140, 142 및 144)에 적용될 수 있게 하여, 정확한 정렬을 제한한다. 렌즈 조립체(132)의 렌즈 어레이(140, 142 및 144)를 유지하는 나사(146) 중 하나가 도 14에 도시되어 있다.
마지막으로, 임의의 광학 시스템에서와 같이, 초점을 조정하는 능력이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 평판 디스플레이(110)와 렌즈 어레이 패널(112) 사이의 거리는 평판 디스플레이(110) 장착 특징부 및 각각의 시트 사이에 심(shim)의 배치에 의해 조정될 수 있다. MV 디스플레이 장치(100)의 인클로저에서, 평판 디스플레이(110)는 평판 디스플레이(110)가 평평하게 유지되도록 강성 플레이트에 장착된다. 이러한 강판은 그 후 인클로저 자체(예를 들어, 후방 커버(106))에 장착된다. 초점을 조정하기 위해 또는 렌즈 어레이 패널(112)의 렌즈 조립체(132)와 평판 디스플레이(110) 사이의 거리를 조정하기 위해 이러한 기계적 연결부에 심이 추가되거나 제거될 수있다.
미광 관리 기법
내부 배플
많은 광학 시스템은 원하는 광학 성능을 달성하기 위해 서로 축방향으로 배치된 일련의 렌즈로 구성된다. 이 시나리오에서, 렌즈는 종종 흑색 배럴에 배치된다. 흑색 배럴은 원치 않는 빛이 광학 시스템으로 들어가는 것을 막는 데 도움이 되며, 이로 인해 고스트 이미지, 핫스팟, 및 콘트라스트(contrast) 감소를 도입할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 렌즈들의 어레이(예를 들어, 렌즈 어셈블리(132))가 사용되며, 이들은 함께 적층된 다수의(예를 들어, 3개의) 렌즈 어레이들(140, 142, 144)로 형성되며, 16개의 렌즈(또는 16개 렌즈 시스템)의 4x4 어레이 각각에 대한 흑색 배럴 구조를 제공하기 어려울 수 있다. 렌즈 조립체(132)에서 미광을 위한 하나의 가능한 방법은 렌즈 조립체(132)의 표면으로 입사하여 도파관처럼 내부적으로 전파된 다음 렌즈 조립체(132)의 다른 표면을 빠져나가는 광이다. 이제 정확한 원점을 알 수 없으므로 보정할 수 없는 공간 내로 전파하는 빔이 있기 때문에, 바람직하지 않다. 이러한 "채널 크로스토크(channel crosstalk)"를 감소시키기 위해, 일부 실시예는 렌즈 조립체(132)를 위한 내부 배플로서 작용하는 일련의 홈 또는 리세스(140i)를 사용한다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 일 이상의 실시예에 따른 제 1 렌즈 어레이(140)의 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 15a는 제 1 렌즈 어레이(140)의 단면도이고, 도 15b는 도 15a에 도시된 단면의 사시도이다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(140)는 제 1 렌즈 어레이(140)의 제 2 측부(140b)에서 표면 내로 형성된 복수의 홈 또는 리세스(140i)를 포함한다. 홈(140i) 중 하나는 제 1 렌즈 어레이(140)의 각 쌍의 인접 렌즈(140c) 사이에 배치된다.
아래에서 더 깊이 논의될 특정 표면의 페인팅과 함께, 리세스(140i)에 의해 제공되는 이러한 내부 배플은 렌즈 조립체(132)의 슬래브 내에서 바람직하지 않은 방식으로 전파되는 광을 차단한다. 이는 제 1 렌즈 어레이(140)의 재료 내에서, 이러한 홈/리세스(140i)가 제 1 렌즈 어레이(140)의 제 2 측부(140b)에서 표면으로부터 외측으로 연장한다. 이는 채널 크로스토크 관점에서 제 1 렌즈 어레이(140) 내의 각 렌즈(140c)를 광학적으로 격리시키는 효과를 갖는다. 이들 내부 배플(140i)에 대해 다른 형상 및 구성이 가능하며 본 발명의 범위 내에서 고려된다는 점에 유의해야 한다.
표면 페인팅
미광뿐만 아니라 시각적인 외관을 추가로 해결하기 위해, 이것은 본래 시각 기구이기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(140)의 몇몇 표면은 광-흡수 코팅(148), 예를 들어 흑색 페인트로 코팅될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 광-흡수 코팅(148)은 그 위에 입사되는 광의 특정 부분, 예를 들어 적색 페인트 또는 코팅, 또는 그 위에 입사되는 광의 상당 부분, 예를 들어 흑색 페인트 또는 코팅을 흡수한다.
도 16a는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 제 2 측부(140b) 상에 광-흡수 코팅(148)이 적용된 제 1 렌즈 어레이(140)의 사시도이다. 광-흡수 코팅(148)에 의해 코팅된 표면은 제 1 렌즈 어레이(140)의 에지(140j), 렌즈(140c)가 만나는 제 2 측부(140b)의 평평한 표면, 내부 배플/홈(140i), 및 보스(140d)(내부 및 외부 보어 모두)를 포함한다.
유사한 목적을 달성하기 위한 대안적인 방법은 이들 표면에 흑색 물질의 본딩 및 본 발명의 범위 내에서 고려되는 2-파트 사출 성형을 포함한다.
표면의 페인팅은 원하는 효과를 얻을 수 있지만, 렌즈 어레이의 특정 영역을 페인팅하는 공정은 어려울 수 있다. 성형 렌즈 영역에서 흑색 표면을 달성할 수 있는 다른 방법은 아래에 설명된 "오버몰딩(overmolding)" 및 "인-몰드 장식(in-mold decorating)"을 포함한다.
렌즈 어레이의 오버 몰딩 및 인- 몰드 장식
일 실시예에서, (렌즈 어레이의)부분은 투명하지 않은 매체로부터 성형될 수 있고, 그 후 그 광학 표면이 그 부분의 주위에 투명 매체로부터 성형될 수 있다. 이 공정은 동일한 성형 공정에서 두 단계로 수행될 수 있거나, 이후에 제 1 공정에서 성형된 부품이 제 2 공정을 위한 몰드에 배치되는 별도의 성형 공정으로서 수행될 수 있다.
다른 실시예에서, 플라스틱 어레이와 같은 부품을 제조하기 위해 몰드에 중합체 플라스틱과 같은 성형 매체가 증착될 때, 몰드가 폐쇄되기 전에 불투명 필름이 몰드에 배치될 수 있어 필름이 정합되어 성형 부품에 부착될 수 있다. 당업자는 성형된 플라스틱 소비재에 장식을 적용하기 위한 이러한 기술을 인식할 것이다. 전형적으로, 필름은 몰드가 개방되고 진공 시스템을 사용하여 몰드의 일측에 고정되는 시간 동안 롤(roll)로부터 롤(roll)까지 공급된다. 일반적으로 렌즈 어레이의 각 광학 장치에 대해 정확한 구멍을 형성하려면 정확한 정합이 필요하다.
도 16b 내지 도 16d는 렌즈 어레이의 오버몰딩을 도시하며, 이는 도 16a의 제 1 렌즈 어레이(140)를 생성하기 위해 적용된 코팅/페인팅 단계를 제거하는 역할을 한다.
도 16b 및 도 16c는 각각 불투명 부분(141a) 및 투명 부분(141b)으로 구성된 제 1 렌즈 어레이(140)의 측면도 및 사시도이다. 불투명 매체로 성형된 불투명 부분(141a)은 전술한 운동 학적 장착 특징부를 포함한다. 투명 부분(141b)은 불투명 부분(141a) 위에 또는 그 주위에 투명 매체를 성형함으로써 형성된다.
도 16d는 도 16b 및 도 16c에 도시된 오버-몰딩된 제 1 렌즈 어레이(140)의 단면도이다. 불투명 매체로 성형된 불투명 부분(141a)의 상부 및 주변에는 제 1 렌즈 어레이(140)에서 각각의 렌즈의 광학 표면을 형성하기 위해 투명 매체로부터 오버-몰딩된 투명 부분(141b)이 있다. 도 16d는 제 1 렌즈 어레이(140)에서 일련의 렌즈의 중심에서 취해진다. 불투명 부분(141a)과 투명 부분(141b)의 상이한 상대 두께는 본 발명의 범위 내에 있다.
반사-방지 코팅 전 도색
광학 시스템을 제조하는 동안, 전술한 바와 같이, 일련의 렌즈가 전형적으로 흑색 원통형 하우징에 배치된다. 다중-요소 렌즈 어셈블리는 일반적인 문제에 대한 다양한 접근 방식을 사용한다. 이것의 일례는 렌즈 요소의 정상적인 제조에 있으며, 렌즈는 예로서 유리 또는 플라스틱으로 분쇄되거나 성형된다. 이어서 광학 요소는 광학 코팅이 적용될 수 있다. 예를 들어, 반사-방지(AR) 코팅 또는 특정 대역 통과 코팅이 적용될 수 있다. 마지막으로 렌즈의 에지가 흑색으로 칠해져 있을 수 있다. 렌즈를 흑색 하우징에 배치하는 것이 일반적이지만 렌즈 에지를 흑색으로 칠하면 미광 문제를 해결하는 데 도움이된다.
본 개시에서, 전형적인 동작 순서는 바람직하지 않은 효과를 야기할 수 있다. 따라서 규범적인 작업 순서를 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 일부 예시적인 실시예에서, 렌즈 조립체(132)의 요소(예를 들어, 제 1 렌즈 어레이(140))는 그 형상이 먼저 정의되고, 그 후 광-흡수 코팅 재료의 모든 도장 작업이 수행되고, 최종적으로 광학(예: 반사-방지 또는 대역 통과) 코팅이 적용된다. 가시 스펙트럼에 대한 매우 낮은 반사율의 전형적인 특성을 갖는 AR 코팅의 경우, 이는 적은 광이 반사되어 관찰자에게 다시 반사시킬 때 렌즈 조립체(132)를 볼 때 시각적으로 더 어두운 흑색을 생성하는 효과를 갖는다. AR 코팅을 먼저 적용한 다음 표면 페인팅을 수행하면 컬러 아티팩트(color artifact)가 존재할 수 있으며 주어진 컬러로 칠해진 표면이 다르게 나타날 수 있다. 이는 예를 들어 AR 코팅과 흑색 페인트 사이에 만들어진 광학 인터페이스 때문이다. 이것은 다른 코팅 및 표면 마무리 해결책에 적용될 수 있는 일반적인 기술이라는 점에 주목해야 한다.
구멍 어레이
불투명 개구는 미광을 관리하고 광학 시스템의 구멍 스톱 및 동공을 정의하기 위해 사용될 수 있다. MV 디스플레이 장치(100)는 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이 렌즈 어셈블리(132)에 통합된 3개의 구멍 어레이(220, 222, 224)를 이용할 수 있다. 이러한 구멍 어레이(220, 222, 224)는 창조적인 형상 및 배치로 제조 문제를 극복한다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 구멍 어레이(222)는 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 2 측부(142b)에서 표면에 본딩될 수 있다. 구멍 어레이는 렌즈 어셈블리(132)에서 16개의 광학 시스템(즉, 렌즈(140c, 142c, 144c)의 각 스택(140c)에 의해 형성된 16개의 복합 렌즈)의 구멍 스톱으로서 기능한다. 도 7b에서 부가적을 예시된 바와 같이, 2개의 다른 구멍 어레이(220, 224)는 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 1 측부(142a) 및 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 1 측부(144a) 위에 각각 배치되어, 렌즈 조립체(132)를 통한 미광 경로가 차단된다. 이러한 목표를 달성하기 위한 다른 방법은 각각의 서브-광학 시스템(예를 들어, 각각의 렌즈 조립체(132))에 대한 개별 개구의 배치, 특정 표면을 흑색으로 도장 또는 코팅하고, 2-샷 사출 성형과 같은 2 개의 제조 단계에서 상이한 재료를 사용하는 것이다.
도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 렌즈 조립체(132)는 4x4 어레이로 배열된 복수의 구멍(220a)을 포함하는 제 1 구멍 어레이(220)를 포함한다. 렌즈 어셈블리(132)는 또한 4x4 어레이로 배열된 복수의 구멍(222a)을 포함하는 제 2 구멍 어레이(222)를 포함한다. 또한, 렌즈 어셈블리(132)는 4x4 어레이로 배열된 복수의 구멍(224a)을 포함하는 제 3 구멍 어레이(224)를 포함한다. 이들 내부 구멍 어레이(220, 222, 224)는 얇은 흑색 플라스틱으로 제조될 수 있지만, 다른 재료 선택이 본 발명의 범위 내에서 고려된다. 또한, 도 7b 및 도 7c에 도시된 것 이외의 다른 형태의 구멍이 가능하며 본 발명의 범위 내에서 고려된다.
어셈블리(132)의 개별 렌즈 어레이(140, 142, 144)는 구멍 어레이(220, 222, 224)의 지지, 고정, 및 위치 결정을 위한 고유한 특징부를 포함한다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 복수의 원통형 제 1 보스 또는 포스트(144d) 및 복수의 원통형 제 2 보스 또는 포스트(144e)는 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 1 측면(144a)으로부터 외측으로 연장된다. 구멍(144f)은 각각의 제 2 포스트(144e)에 형성된다. 제 1 포스트(144d)는 제 2 렌즈 어레이(142)와 제 3 렌즈 어레이(144) 사이에 놓이는 제 3 구멍 어레이(224)를 지지하고 위치시키는데 사용된다. 제 3 구멍 어레이(224)는 예를 들어 접착 아교를 사용하여 제 1 포스트(144d)에 본딩될 수 있다. 제 2 구멍 어레이(222)는 예를 들어 접착 아교를 사용하여 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 2 측부(142b)에서 표면에 본딩될 수 있다. 제 1 구멍 어레이(220)는 예를 들어 접착 아교를 사용하여 제 2 렌즈 어레이(142)의 제 1 측부(142a)에서 표면에 본딩될 수있다.
제 3 렌즈 어레이(144)의 제 1 포스트(144d)는 제 3 구멍 어레이(224)의 몇 개의 자유도; 즉, 롤링, 피칭, 및 요잉뿐만 아니라 z-축선을 따른 모션을 제한한다. 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 포스트(144e)는 제 2 렌즈 어레이(142) 및 제 3 렌즈 어레이(144)를 서로에 대해 위치시키고 장착하는데 사용된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 제 3 구멍 어레이(224)에 형성된 구멍(224b)은 제 2 포스트(144e) 위에 끼워 맞춤된다. 구멍(224b) 및 제 2 포스트(144e)는 x 및 y 축선 방향으로 제 3 렌즈 어레이(144)를 구속한다.
배플
이상적으로, 각각의 다중-요소 렌즈(또는 렌즈 어셈블리)(132)는 그것에 할당된 평판 디스플레이(110)의 섹션으로부터만 광을 수신한다. 이론적으로 렌즈 시스템이 특정 이미지 높이/시야를 위해 설계된 경우, 영역 외부에서 발산되는 빛이 시스템을 통과하지 않을 것이라고 가정할 수 있다. 그러나 실제로는 이러한 광선이 시스템을 통과하는 산란된 미광을 발생시키고 콘트라스트 감소를 유발할 수 있기 때문에 이러한 가정은 사실이 아닐 수 있다. 대부분의 FPD는 방출 프로파일이 매우 크기 때문에 필드 정지만으로는 이러한 문제를 해결하기에 충분하지 않다. 하나의 해결책은 하나의 렌즈의 FPD 영역으로부터의 광이 다른 렌즈로 전달될 수 없도록 불투명한 벽을 갖는 평판 디스플레이(110) 근처의 각각의 렌즈 시스템(예를 들어, 각각의 렌즈 어셈블리(132))을 차단하는 것이다. 이를 달성하기 위해, 도 17a에 도시된 바와 같이, 배플(150, 152)은 평판 디스플레이(110)와 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 측부(144b) 사이에 구성될 수 있다. 배플(150, 152)은 주어진 어레이의 각 렌즈 채널을 다른 렌즈 채널로부터 격리시키는 역할을 한다. 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 측부(144b)는 도 17b에 도시된 바와 같이 배플(150, 152)을 제 3 렌즈 어레이(144)에 위치시키고 고정하기 위한 고정구 특징부(154)를 포함한다.
도 17a는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 렌즈 어레이 패널(112)의 부분 후면 사시도이다. 바꾸어 말하면, 도 17a에 도시된 렌즈 어레이 패널(112)의 측부는 평판 디스플레이(110)에 의해 보여지는 측부이다. 복수의 제 1 배플(150) 및 복수의 제 2 배플(152)은 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 측부(144b)에 결합된다.
도 17b는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 측부(144b)의 사시도이다. 복수의 제 1 고정구(154)가 제 3 렌즈 어레이(144)의 제 2 측부(144b)의 표면 상에 제공된다. 각각의 고정구(154)는 제 2 측부(144b)로부터 연장되는 4 개의 벽(156)으로 구성되며, 각각은 1/4의 고체 실린더 형상을 갖는다. 제 1 및 제 2 배플(150, 152)을 수용하기 위해 인접한 쌍의 벽(156) 사이에 슬롯(158)이 형성된다. 배플(150, 152)은 특징부에 강성 구조를 추가하는 것을 돕기 위해 연동된다.
하나 이상의 실시예에서, 제 1 배플(150) 각각은 복수의 제 1 슬롯을 포함하고, 각각의 제 1 슬롯은 제 1 배플(150)의 높이의 대략 절반을 통해 연장한다. 또한, 제 2 배플(152) 각각은 제 2 슬롯을 포함하고, 상기 제 2 슬롯은 제 2 배플(152)의 높이의 절반을 통해 연장한다. 각각의 제 1 배플(150)은 복수의 제 2 배플(152)과 연동된다. 제 1 및 제 2 배플(150, 152)은 제 1 및 제 2 슬롯의 위치에서 연동되어 각각의 제 1 슬롯에 인접한 제 1 배플(150)의 일부가 제 2 배플(152) 중 하나의 일부 주위에 배치되고, 제 2 슬롯에 인접한 각각의 제 2 배플(152)의 일부가 제 1 배플(150)의 일부 주위에 배치된다.
슬롯(158)의 폭은 벽(156)이 배플(150, 152)을 제자리에 단단히 유지하도록 배플(150, 152)의 폭과 대략 동일한 크기이다. 고정구(154) 각각에 대해, 제 1 배플(150)은 고정구(154)의 2 개의 동일선상 슬롯(158)에 삽입되고, 제 2 배플(152)은 고정구(154)의 다른 2 개의 동일선상 슬롯(158)에 삽입된다. 일 실시예에서, 제 1 배플(150)은 수평 슬롯(158) 내로 행으로서 삽입되고, 제 2 배플(152)은 도 17b에 도시된 수직 슬롯(158)에 부분적인 열로서 삽입된다. 고정구(154)가 제공되지 않는 렌즈(144c) 사이의 위치에서 추가의 제 2 배플(152)이 제 1 배플(150)에 의해 제자리에 유지된다.
각각의 광 채널을 분리하는 다른 방법은 도 17c에 도시된 바와 같이 배플(150, 152)을 포함하는 단일-피스 배플 구조(151)를 제조하는 것이다. 단일-피스 배플 구조(151)는 사출 성형 또는 벌집형 구조를 가공함으로써 달성될 수 있다.
단일-피스 배플 구조(151)는 렌즈 조립체(132)와 관련된 특정 형상으로 형성될 수 있다. 도 17c는 다른 구성이 본 발명의 범위 내에 있지만 4x4 렌즈 어레이를 갖는 렌즈 조립체(132)를 위해 준비된 단일-피스 배플 구조(151)의 예를 도시한다. 4x4 배플 어레이를 갖는 단일-피스 배플 구조(151)에서, 외벽 두께는 내벽의 절반일 수 있으며, 이들 배플 구조(151)가 렌즈 어레이 피치를 증가시키거나 서로 간섭하지 않고 효율적으로 타일링될 수 있게 한다. 이러한 특정 실시예에서, 배향 마커(151a)는 타일링 목적을 위해 단일-피스 배플 구조물(151)의 배향, 예컨대 특정 방향을 가리키는 화살표(도 17c에 도시된 바와 같은), 비-연속 외벽(예를 들어, 외벽의 더 작은 두께를 갖는 4개의 임의의 측면 중 적어도 일부는 타일링될 인접한 배플 구조(151)에서 더 큰 두께를 갖는 대응하는 부분과 정합될 수 있음)을 나타내기 위해 제공된다. 도 17d는 비-연속 외벽을 갖는 단일-피스 배플 구조의 예를 도시하며, 이는 용이한 타일링 및 배향 목적을 위해 보다 큰(전체) 두께를 갖는 2개의 다른 인접한 외벽(151b) 및 보다 작은(0) 두께를 갖는 2개의 인접한 외벽(151c)으로 구성된다. 비-연속 외벽은 타일링 구성을 허용하면서도 모든 측부에 완전한 두께의 벽을 제공한다. 다른 방향 지시기 및 벽 구성도 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들어, 배향 표시자로서, 하나의 보스(수직 선형 섹션의 교차점에서 둥근 영역)는 배플 구조(151)의 적절한 배향을 나타 내기 위해 다른 보스에 비해 증가된 크기를 가질 수 있다.
인클로저 전면 구멍
다시 도 2에 도시된 바와 같이, MV 디스플레이 장치(100)의 전방 커버(108)는 여러 기술적 특징을 포함한다. 먼저, 전방 커버(108)는 나머지 인클로저(예를 들어, 후방 커버(106))의 것보다 훨씬 더 얇은 재료로 만들어진다. 렌즈 요소가 가능한 한 밀접하게 포장되는 것이 바람직하기 때문에, 구조적 무결성을 유지하기 위해 전방 커버(108)의 구멍(108a) 사이에 충분한 재료가 없을 수 있다. 재료가 두꺼울수록, 개구(108a)가 커야하므로 시야에 걸친 시야 및 상대 밝기 모두에서 광학 성능을 제한하지 않아야 한다. 제로 두께 재료의 한계에서, 전방 커버(108)의 구멍(108a)의 어레이는 최소한 기본 광학 표면과 동일한 직경일 필요가 있을 것이다. 재료 두께가 제로 두께로부터 증가함에 따라, 개구(108a)의 직경은 비네트(vignette)(또는 차단) 광선이 되지 않도록 증가해야 한다. 렌즈 조립체(132)와 장착 하드웨어 사이의 갭이 보일 수 있기 때문에, 이것은 전방 커버(108)를 포함하지 않을 수 있지만, 이는 MV 디스플레이 장치(100)의 시각적 외관에 부정적인 영향을 미칠 것이다.
전방 커버(108)의 개구(108a)에 대한 다른 고려 사항은 시각적인 외관이다. 렌즈 조립체(132)의 렌즈는 광학 코팅이 적용되거나 적용되지 않을 수 있다. AR 코팅과 같은 광학 코팅의 존재는 렌즈 요소 자체의 외관을 크게 변화시킨다. MV 디스플레이 장치(100)의 전면의 비지니스(busyness)의 시각적 영향을 감소시키기 위해, 전방 커버(108)의 개구(108a)는 광학 요소와 시각적으로 유사한 어두운 컬러 및 반사율을 갖는 것이 바람직할 수 있다. MV 디스플레이 장치(100)는 본질적으로 뷰어에게 정보를 디스플레이하도록 설계된 시각적 장치이기 때문에, 광학 요소 또는 MV 픽셀(102)로부터 산란되는 특징은 또한 MV 디스플레이 장치(100)의 기능을 산란하게 한다.
확산기
컬러 필터링된 디스플레이에서, 컬러 필터는 다른 디스플레이 서브-픽셀 위에 배치되어 더 큰 디스플레이 픽셀을 만든다. 대부분의 FPD는 이 체제에서 작동한다. 각각의 디스플레이 서브-픽셀로부터 방출된 방사 발산도는 디스플레이 서브-픽셀의 원색과 다른 컬러를 생성하도록 변조될 수 있다. 많은 다른 디스플레이 서브-픽셀 구성이 있지만, 적색, 녹색 및 청색(RGB) 의 원색 디스플레이 서브-픽셀 구조의 3가지 상이한 예가 도 5a 내지 5c에 도시된다.
전자 이미징 장치를 사용하는 프로젝션 시스템을 설계하는 한 가지 접근법은 확산기가 필요하지 않다고 가정하고, 이미지를 원하는 평면으로 투영하기 위해 이미징 장치로부터 적절한 거리에 렌즈를 간단히 배치하는 것이다. 스트라이프 RGB 컬러 필터 FPD(도 5a 참조)의 특정한 경우에, 이것은 적절한 이미지를 제공하지 않을 것이다. 결과적인 이미지가 확대되면 개별 디스플레이 서브-픽셀을 표시하는 컬러 분리가 나타날 것이다. 시각 시스템, 즉 사람의 눈으로 보는 시스템의 경우, 이 효과가 현저하게 나타날 수 있다. 이는 때때로 "스크린 도어 효과(screen door effect)"라고도 한다.
보다 정교한 접근 방식은 이미징 장치와 렌즈 사이에 배치된 확산기 또는 산란기를 사용하여 공간적으로 구별되는 원색 영역을 혼합하거나 서브-픽셀을 표시한다. 이러한 목적으로 사용될 수 있는 확산기의 예로는 젖빛 유리, 분쇄 유리, 젖빛 유리와 시각적으로 유사한 확산기 필름 등이 있다. 이들 확산기는 종종 그들의 제조에 사용된 확률적 공정으로부터 발생하는 원형 대칭인 산란 프로파일을 나타낸다. 이 접근 방식은 고유한 균형점을 통해 투영된 이미지의 특정 영역에서보다 더 균일한 컬러로 이어질 수 있다. 확산기가 자연적으로 이미지 평면에서 공간 충실도의 손실을 야기하기 때문에 감소된 공간 해상도의 형태로 균형점이 형성될 수 있다.
다양한 예시적인 실시예는 도 18에 도시된 바와 같이 비-원형 대칭 산란 프로파일을 갖는 공학적 확산기(162)를 사용한다. 그러한 확산기(162)가 컬러 필터링된 전자 이미징 장치 위에 배치될 때, 산란 각도는 2개의 직교 평면 내 각도로 구별될 수 있다. 이는 이미징 장치의 각 특성 축선을 따라 상이한 컬러 확산을 허용하기 때문에 유리하다. 스트라이프형 RGB 디스플레이 픽셀 구조의 예에서, 수직 방향(도 5a의 y-축선)에서의 컬러 확산 요구는 수평 방향(도 5a의 x-축선)에서의 컬러 확산 요구보다 훨씬 적다. 수직 방향에서, 확산기(162)의 목적은 임의의 2개의(컬러와 같은) 디스플레이 서브-픽셀들 사이의 비활성, 비 발광 영역, 즉 도 5a의 디스플레이 서브-픽셀들(126) 사이의 흑색 영역의 외관을 최소화하는 것이다. 수평 방향에서, 확산기(162)는 하나의 디스플레이 서브-픽셀, 즉 적색 서브-픽셀로부터의 광을 인접한 디스플레이 서브-픽셀로부터 나오는 광이 충분히 혼합될 수 있는 각도로 산란하는 임무를 갖는다. FPD가 약간의 배율로 이미지화될 때 충분한 혼합이 발생하는 경우, 적색, 청색 및 녹색 서브-픽셀은 공간적으로 색차적으로 구별되는 서브-픽셀이 아닌 흰색 픽셀로 나타날 것이다.
평판 디스플레이(110)의 백라이트 구성 또는 방출 프로파일은 또한 확산기(162)의 이상적인 산란 각도를 결정하는 역할을 할 수 있다. 스트라이프 스타일의 픽셀 구조를 갖는 예시적인 평판 디스플레이(110)에서, 사용될 수 있는 백라이트의 2 가지 예는 시준되고 시준되지 않는다. 시준된 백라이트는 투과성 FPD의 후면에 임박한 단일 방향으로 크게 진행하는 광을 생성할 수 있다. 시준되지 않은 백라이트는 더 큰 원뿔 또는 입체각으로 빛을 방출한다. 이 두 가지 예는 크게 다른 확산기 산란 프로파일을 요구한다. 따라서, 평판 디스플레이(110)의 방출 프로파일은 확산기 산란 프로파일의 설계에서 중요한 입력이다.
일반적으로, 공학적 확산기(162)의 산란 프로파일은 타원형이다. 확산기(162)의 장축선과 단축선은 평판 디스플레이(110)의 서브-픽셀 구조의 특징 축선에 정렬될 수 있다. 스트라이프 서브-픽셀 어레이체에서, 산란 프로파일의 장축선은 도 5a 내지 도 5c의 x-축선으로 정렬되고, 산란 프로파일의 단축선은 도 5a 내지 도 5c의 y-축선과 정렬될 것이다. 적절하게 설계되고 디스플레이 서브-픽셀 구조에 정렬될 때 이러한 유형의 산란 확산기(162)의 사용은 원형 대칭 산란 프로파일을 갖는 확산기의 것에 비해 유리하다. 여전히 공간 충실도의 일부 고유 손실이 있지만 손실이 감소된다. 스트라이프형 서브-픽셀 구조를 갖는 예시적인 평면 스크린 디스플레이(110)에서, 수직 방향으로의 공간 충실도의 손실은 원형 대칭 산란 프로파일을 갖는 표준 확산기의 것과 비교하여 타원형 산란 대칭을 갖는 확산기(162)에 의해 상당히 적을 수 있다.
렌즈 어셈블리(132)가 상부에 배치된 스트라이프 RGB 평판 디스플레이(110)로 구성된 다중-뷰 디스플레이 장치(100)와 관련하여, 확산기(162)는 중요한 역할을 할 수 있다. 스트라이프 RGB 평판 디스플레이(110)는 공간적으로 분리된 컬러 서브-픽셀을 갖는 디스플레이 픽셀로 구성되므로, 이들 서브-픽셀로부터의 광은 렌즈에 의해 상이한 각도 방향으로 지향될 것이다. 따라서, 이 렌즈를 관찰하는 관찰자는 개별 디스플레이 서브-픽셀의 확대 부분을 볼 수 있고, 따라서 관찰자에게 디스플레이할 수 있는 컬러를 컬러 필터의 원색의 컬러로 제한한다. 확산기(162)의 실제 응용 및 목적은 개별 디스플레이 서브-픽셀로부터 광을 산란시켜 3개의 RGB 디스플레이 서브-픽셀의 블렌딩을 허용하는 것이다. 앞서 논의한 바와 같이, 이것은 공간 해상도 또는 MV 픽셀의 각도 충실도의 감소를 의미한다. 실제적인 관점에서, 필요한 양의 확산 또는 블렌딩은 개별 디스플레이 픽셀을 넘어서서 디스플레이 서브-픽셀을 함께 블렌딩한다. 평판 디스플레이(110) 위에 배치된 확산기는 실제로, 주어진 디스플레이 픽셀의 디스플레이 서브-픽셀 이상을 블렌딩할 것이다. 적색 서브-픽셀에서 다음 적색 서브-픽셀로의 디스플레이 서브-픽셀 간격이 수직 및 수평 방향에서 상이하기 때문에, 수직 및 수평 방향으로 상이한 컬러 확산을 적용하는 것이 바람직할 수 있다.
확산기(162)의 최적 설계에서 백라이트 설계와 함께 또 다른 고려 사항은 평판 디스플레이(110)의 물리적 구조이다. 많은 디스플레이 패널은 여러 층의 편광판, 커버 글래스 등을 포함한다. 평면 디스플레이(110) 내에서 개별 디스플레이 서브-픽셀의 컬러를 최적으로 블렌딩할 수 있는 확산기(162)의 설계가 고려된다.
도 18은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 타원형 확산기(162)의 부분 사시도이다. 확산기(162)는 평판 디스플레이(110)의 디스플레이 서브-픽셀(126) 앞에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 이 예에서 평판 디스플레이(110)는 시준된 백라이팅을 제공한다. 도 18은 적색 서브-픽셀(126)로부터의 단일 축상 빔(164), 녹색 서브-픽셀(126)로부터의 단일 축상 빔(166), 및 청색 서브-픽셀(126)로부터의 단일 축상 빔(168)을 도시한다. 확산기(162)는 빔(164)으로부터 적색광(164a)의 원뿔, 빔(166)으로부터 녹색광(166a)의 원뿔, 및 빔(168)으로부터 청색광(168a)의 원뿔을 생성한다. 각각의 원뿔은 단면이 타원형이며, 확산기(162)의 타원형 산란 프로파일을 도시한다.
디스플레이 제어기
도 19는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 제어기(170)의 블록도이다. 일부 실시예에서, 디스플레이 제어기(170)는 MV 디스플레이 장치(100)의 인클로저에 장착된 구동기 보드(114 및 116)로 구현될 수 있다(도 3 참조). 디스플레이 제어기(170)는 휘발성 메모리(174), 비-휘발성 메모리(176), 네트워크 제어기(178), 및 전력 제어기(180)에 연결된 픽셀 처리부(172)를 포함한다. 디스플레이 제어기(170)는 다른 장치, 예를 들면 호스트 컴퓨터(182)와의 네트워크 접속 1 및 전력 접속 1을 지지하도록 제 1 세트의 네트워크 및 전력 커넥터(120, 118)(도 3 참조)에 결합된 제 1 인터페이스(179a)를 포함한다. 디스플레이 제어기(170)는 또 다른 장치, 예를 들어 현재의 MV 디스플레이 장치(100)(도 4 참조)에 데이지-체인 연결될 수 있는 다른 MV 디스플레이 장치(100)와의 네트워크 접속(2) 및 전력 접속(2)을 지지하도록, 제 2 세트의 네트워크 및 전력 커넥터(120, 118)(도시되지 않았지만, 도 3의 제 2 구동기 보드(116) 상)에 결합되는 제 2 인터페이스(179B)를 부가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이 제어기(170)는, 예를 들어, 네트워크 제어기(178)를 통해 호스트 컴퓨터(182)로부터 데이터를 수신하고, 후술하는 바와 같이, 뷰잉 구역(들)을 향하는 이미지를 생성하는 빔렛을 생성하기 위해 평판 디스플레이(110)를 구동한다. MV 디스플레이 장치(100)가 데이지 체인으로 연결된 많은 MV 디스플레이 장치(100) 중 하나인 경우(도 4 참조), 데이터는 호스트 컴퓨터(182)가 아니라 현재의 MV 디스플레이 장치(100)의 "업스트림(upstream)"인 다른 MV 디스플레이 장치(100)로부터 수신될 수 있다.
픽셀 처리 유닛
픽셀 처리 유닛(PPU)(172)은 평판 디스플레이(110)에서 빔렛 패턴을 계산 및 렌더링하여 적절한 뷰잉 구역에 적절한 이미지를 보여줄 수 있다. 즉, PPU(172)는 FPD(110)상의 제 1 세트의 디스플레이로부터 유래하고 제 1 뷰어의 뇌에서 제 1 이미지를 형성하도록 제 1 뷰잉 구역에서 제 1 뷰어의 동공을 향하는 제 1 번들의 빔렛 및 제 2 세트의 디스플레이 픽셀(제 1 세트의 디스플레이 픽셀과 상이함)로부터 유래되고 제 2 뷰어의 뇌에서 제 2 이미지를 형성하도록 제 2 뷰잉 구역 내의 제 2 뷰어의 동공을 향하는 제 2 번들의 빔렛을 식별한다.
다양한 실시예에서, PPU(172)는 제 1 및 제 2 뷰잉 구역의 위치를 정의하는 뷰잉 구역 좌표 데이터, 제 1 및 제 2 이미지를 형성하는데 사용되는 콘텐츠 스트림 데이터, 상이한 콘텐츠를 상이한 뷰잉 구역에 연관시키는 뷰잉 구역 대 콘텐츠 스트림 맵핑, 각각, MV 디스플레이 장치(100)를 교정하는데 사용되는 교정 파라미터 및/또는 적절한 빔렛 패턴을 생성하는 평판 디스플레이(110) 상에 이미지를 렌더링하기 위한 호스트 컴퓨터(182)로부터의 컬러 팔레트 파라미터를 수신한다.
다양한 실시예들에서, 뷰잉 구역들은 MV 디스플레이 장치(100)가 사용되는 환경을 바라 보는 카메라(예를 들어, 카메라(104))의 좌표계와 같은 뷰잉 구역 좌표계에서 설명된다. 한편, 평판 디스플레이(110)에 의해 생성된 빔렛은 평판 디스플레이(110)의 디스플레이 픽셀의 X-Y 디스플레이 픽셀 좌표 또는 부동 소수점 뷰포트(view port) 좌표와 같은 빔렛 좌표계로 기술된다. PPU(172)는 뷰잉 구역 좌표계와 빔렛 좌표계 사이에서 수학적 변환을 적용하여 뷰잉 구역에 대한 대응하는 빔렛 좌표를 계산한다. 즉, PPU(172)는 뷰잉 구역 좌표계에서 대응하는 위치(뷰잉 구역)에서 볼 수 있는 빔렛을 생성하기 위해 활성화할 서브-픽셀을 디스플레이하는 결정할 뷰잉 구역 좌표계와 빔렛 좌표계 사이에 수학적 변환을 적용한다.
PPU(172)에 의해 제어되는 각각의 멀티-뷰(MV) 픽셀(102)은 2개의 좌표계 사이의 고유한 맵핑을 가지며, 이는 연관된 세트의 교정 파라미터(p0, p1,..., p15)에 포함된다. 교정 파라미터(p0, p1,..., p15)를 사용하는 뷰잉 구역 좌표계(X, Y, Z)와 빔렛 좌표계(U, V) 사이의 수학적 맵핑의 일 실시예는 아래 방정식 1 내지 5에 제공된다. PPU(172)는 방정식 1 내지 5를 사용하여 뷰잉 구역 좌표계(X, Y, Z)와 빔렛 좌표계(U, V) 사이를 맵핑한다.
Figure pct00001
방정식 1
Figure pct00002
방정식 2
Figure pct00003
방정식 3
Figure pct00004
방정식 4
Figure pct00005
방정식 5
하나 이상의 실시예들에서, PPU(172)는 PPU(172)가 뷰잉 구역 좌표계에서 좌표 세트에 관한 정보를 수신하고, 방정식 1 내지 5를 평가함으로써 빔렛 좌표계에서 대응 좌표 세트를 결정하고 평판 디스플레이(110)를 구동하기 위해 사용되는 빔렛 좌표계에서 대응하는 좌표 세트에 관한 정보를 출력하는 프로세서 및 메모리 저장 명령어를 포함한다.
당업자는 뷰잉 구역 좌표계와 빔렛 좌표계 사이의 맵핑을 생성하는데 사용될 수 있는 많은 대안적인 수학적 모델 및 파라미터 세트가 있음을 인식할 것이다. 각각의 멀티-뷰(MV) 픽셀에 대한 교정 파라미터는 후술하는 바와 같이 교정 절차에 의해 계산된다.
콘텐츠 스트림 및 프레임 버퍼에 대한 데이터 대역폭 및 저장 요건을 감소시키기 위해, 컬러 비트 폭은 평판 디스플레이(110)의 고유 컬러 비트 폭보다 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 컬러 값은 8 비트를 사용하여 표현되지만, 평판 디스플레이(110)는 24-비트 컬러 값으로 구동된다. PPU(172)는 저장된 컬러 비트 폭과 고유의 평판 디스플레이(110) 비트 폭 사이를 변환하는 컬러 팔레트를 저장한다. 예를 들어, 저장된 8-비트 컬러는 0-255 회색 스케일, 3:3:2 RGB(즉, 빨간색의 경우 3 비트, 녹색의 경우 3 비트, 파란색의 경우 2 비트) 또는 대체 컬러 표현으로 표시될 수 있다. 각 패널의 컬러 팔레트를 조정하여 여러 패널간에 컬러 일치를 제공할 수도 있다.
다양한 실시예들에서, PPU(172)는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 반도체(ASIC)에서 구현된다. 당업자는 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 처리 장치(GPU), 또는 하이브리드 프로세서를 포함하여 많은 다른 대안적인 구현이 있음을 인식할 것이다. 또한, PPU(172)의 작업을 수행하기 위해 다수의 프로세서가 함께 사용될 수 있다.
PPU(172)는 휘발성 메모리(174) 및/또는 비-휘발성 메모리(176)와 통신하여 그 작업을 수행한다. 휘발성 메모리(174)는 예를 들어 동적 랜덤-액세스 메모리(DRAM) 및/또는 정적 랜덤-액세스 메모리(SRAM)를 포함할 수 있다. 비-휘발성 메모리(176)는 플래시, 전기적 소거 가능 프로그램가능한 리드-온리 메모리(EEPROM) 및/또는 디스크 드라이브를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, PPU(172)는 휘발성 메모리(174)와 통신하여 뷰잉 구역 데이터, 콘텐츠 스트림 데이터, 뷰잉 구역 대 콘텐츠 스트림 맵핑, 및/또는 프레임 버퍼 데이터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 동적 런-타임 데이터를 저장한다. PPU(172)는 비-휘발성 메모리(176)와 통신하여 교정 파라미터, 컬러 팔레트, 펌웨어, 식별 번호, 및/또는 버전 번호를 포함하지만 이에 한정되지 않는 정적 데이터를 저장한다. PPU(172)는 또한 예를 들어 저장된 파라미터를 설정하거나 펌웨어를 업데이트하기 위해 비-휘발성 메모리(176)의 내용을 수정할 수 있다. 즉석에서 펌웨어를 업데이트하는 능력은 추가 프로그래머 케이블을 꽂지 않고 호스트 컴퓨터(182)에서 특수 소프트웨어를 실행할 필요없이 쉽게 업그레이드할 수 있다.
PPU(172)는 시스템에서 버퍼링을 제공하여 비-이상적인 상황에서 적절한 성능 저하를 허용한다. 일반적으로 LCD와 같은 디스플레이의 경우, 비디오 데이터는 일정한 속도(예: 30Hz, 60Hz)로 일관되게 전송되어야 한다. 그러나, 호스트 컴퓨터(182)로부터의 비-결정적 계산, 렌더링 및 데이터 전송으로 인해, PPU(172)는 고정되지 않은 속도로 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, PPU(172)는 예를 들어 데이터가 너무 느린 경우 마지막 프레임의 상태를 유지하거나 데이터가 너무 빠른 경우 프레임을 드롭하도록 평판 디스플레이(110)를 제어할 때 버퍼링을 포함한다.
PPU(172)는 FPD 커넥터(184)를 통해 평판 디스플레이(110)를 구동한다. 다양한 실시예에서, FPD 커넥터(184)는 임베디드 디스플레이포트(eDP) 인터페이스이다. 당업자는 디스플레이포트(DisplayPort), 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI), 디지털 비주얼 인터페이스(DVI), 및 비디오 그래픽스 어레이(VGA)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 대체 디스플레이 인터페이스가 있음을 인식할 것이다. 하나 이상의 실시예에서, FPD 커넥터(184)는 평판 디스플레이(110)의 백라이트를 전력 공급, 제어, 및/또는 변조하기 위한 연결부를 추가로 포함한다.
PPU(172)는 네트워크 제어기(178)를 통해 호스트 컴퓨터(182) 및/또는 (다른 MV 디스플레이 장치(100)의) 다른 디스플레이 제어기(170)와 통신한다. PPU(172)는 뷰잉 구역 정보, 콘텐츠 스트림 데이터, 뷰잉 구역 대 콘텐츠 스트림 맵핑, 교정 파라미터, 컬러 팔레트 파라미터, 식별 정보, 어드레싱 정보, 상태 정보, 및/또는 다른 구성 정보를 포함하지만 이에 제한되지 않는 네트워크를 통한 데이터를 송신 및/또는 수신한다. 다양한 실시예들에서, 네트워크는 이더넷® 네트워크이고, 네트워크 제어기(178)는 이더넷® 물리 계층 인터페이스를 제공한다. 당업자는 범용 직렬 버스(USB), PCI(Peripheral Component Interconnect), Infiniband® 및/또는 Thunderbolt®를 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 대체 데이터 인터페이스가 있다는 것을 인식할 것이다. 특정 상황에서는 일부 데이터 인터페이스가 다른 인터페이스보다 선호될 수 있다. 예를 들어, 이더넷®은 일반적으로 USB보다 더 긴 물리적 거리에 걸쳐 있을 수 있으며, 이는 많은 설치 구성에서 유리할 수 있다.
멀티-MV 디스플레이 장치 타일링 기능
디스플레이 제어기(170)의 여러 특징은 다수의 MV 디스플레이 장치(100)의 타일링을 용이하게 하여 더 큰 디스플레이를 형성한다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 호스트 컴퓨터(182)에 의해 요구되는 포트의 수를 줄이고, 케이블 길이를 줄이고, 설치를 단순화하기 위해, 특징들은 데이지 체인으로 다수의 MV 디스플레이 장치(100)를 연결하는데 사용될 수 있다. 당업자는 버스, 나무, 별, 및/또는 메시를 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 대안적인 연결 구조가 있음을 인식할 것이다.
네트워크 제어기(178)는 수신된 데이터를 다운스트림 MV 디스플레이 장치(100)로의 통과를 허용하기 위해 각각의 데이터 커넥터(120)에 결합된 2개의 네트워크 인터페이스(179a 및 179b)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 네트워크 제어기(178)는 이중 기가비트 이더넷®트랜시버를 포함한다. PPU(172)는 제 1 네트워크 인터페이스(179a)로부터 데이터를 수신하고 데이터를 제 2 인터페이스(179b)로 및 그 반대로 전송할 수 있다. 제 2 인터페이스(179b)상의 전송된 데이터는 제 1 인터페이스(179a)상의 수신된 데이터의 직접 복사, 수신된 데이터의 필터링된 버전, 수신된 데이터의 변환된 버전, 또는 완전히 독립적인 데이터일 수있다.
예를 들어, 다양한 실시예에서, 호스트 컴퓨터(182)에 의해 전송된 뷰잉 구역 데이터는 MV 디스플레이 시스템(122)(도 4 참조) 내의 모든 MV 디스플레이 장치(100)에 의해 소비되도록 의도된 반면, 콘텐츠 스트림 데이터의 상이한 부분은 MV 디스플레이 시스템(122)의 특정 MV 디스플레이 장치(100)에 의해 소모되도록 의도된다. 네트워크 제어기(178)의 제 1 네트워크 인터페이스(179a)는 모든 MV 디스플레이 장치(100)에 대한 뷰잉 구역 및 콘텐츠 스트림 데이터를 수신하고, PPU(172)는 MV 디스플레이 장치(100)와 관련되는 데이터에만 작동한다. 모든 뷰잉 구역 및 콘텐츠 스트림 데이터는 네트워크 제어기(178)의 제 2 네트워크 인터페이스(179b)로 직접 복사되어 다운스트림 MV 디스플레이 장치(100)로 전송된다. 대안적인 실시예에서, 다른 MV 디스플레이 장치(100)가 그 데이터를 사용하지 않기 때문에, PPU(172)는 MV 디스플레이 장치(100)를 위해 의도된 콘텐츠 스트림 데이터를 전달하지 않는다. 이것은 MV 디스플레이 시스템(122) 내의 전체 데이터 트래픽을 감소시킨다.
네트워크 제어기(178)의 네트워크 인터페이스(179a, 179b)의 방향성은 즉시 프로그래밍될 수 있다. 이러한 다중 방향성은 설치 구성에 유연성을 허용한다. 예를 들어, 하나의 상황은 호스트 컴퓨터(182)가 MV 디스플레이 장치(100)의 왼쪽에 데이지 체인 내에 배치될 것을 요구할 수 있는 반면, 다른 상황은 컴퓨터(182)가 MV 디스플레이 장치(100)의 오른쪽에 데이지 체인 내에 배치될 것을 요구할 수 있다. 이 지향성 프로그래밍은 수동적으로 또는 능동 명령으로 수행될 수 있다. 전자의 예에서, 네트워크 제어기(178)의 어느 하나의 네트워크 인터페이스상에서 수신된 임의의 데이터는 네트워크 제어기(178)의 다른 인터페이스상에서 작동되고 네트워크 제어기(178)의 다른 인터페이스로 전달될 수 있다. 후자의 예에서, 네트워크 제어기(178)의 하나의 네트워크 인터페이스 는 업스트림 인터페이스로 지정되는 반면, 다른 인터페이스는 다운스트림 인터페이스로 지정된다. 다운스트림 인터페이스에서 "방향 설정(set direction)"명령이 수신되면 업스트림/다운스트림 지정이 뒤집힐 수 있다.
일부 명령은 체인으로 모든 디스플레이 제어기(170)에 방송될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 모든 디스플레이 제어기(170)는 모든 디스플레이 제어기(170)에 방송되는 동일한 세트의 뷰잉 구역 데이터 상에서 동작한다. 그러나 데이지 체인 내의 다른 디스플레이 제어기(170)가 다른 데이터에 대해 작동하게 하기 위해, 디스플레이 제어기(170)는 별개의 주소를 가질 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 각각의 디스플레이 제어기(170)는 자체의 교정 파라미터 세트를 사용할 수 있고 자체의 콘텐츠 스트림의 부분으로부터 렌더링할 수 있다. 별개의 주소를 할당하는 간단한 방법은 각 디스플레이 제어기(170)가 전역 고유 ID를 갖는 것이다. 예를 들어, 사전 프로그래밍된 전역 고유 ID를 갖는 직렬 EEPROM은 PPU(172)에 의해 판독될 수 있다. 다른 예로서, 고유 ID 번호가 비-휘발성 메모리(176)에 저장될 수 있다. 호스트 컴퓨터(182)는 이들의 고유 ID에 대해 데이지 체인으로 디스플레이 제어기(170)를 조회할 수 있고 고유 ID로 콘텐츠 스트림 부분을 맵핑한다. 그러나 이러한 기술에는 별도의 ID 메모리 또는 부기 단계가 필요한다.
다양한 실시예에서, 임시 고유 ID 번호는 런-타임에 할당된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)는 기본 주소 및 증분 값을 갖는 "주소 설정(set address)" 명령을 데이지 체인의 제 1 디스플레이 제어기(170)에 전송한다. 제 1 디스플레이 제어기(170)는 자신의 주소를 주어진 기본 주소로 설정한다. 이후, 제 1 디스플레이 제어기(170)는 증분 값이 추가된 기본 주소를 증분 값과 함께 데이지 체인의 제 2 디스플레이 제어기(170)로 전송한다. 제 2 디스플레이 제어기(170)는 그 주소를 증분된 기본 주소로 설정하고, 주소를 다시 증분시키고, 데이지 체인 내의 제 3 디스플레이 제어기(170) 등으로 새로운 주소 및 증분 값을 전송한다. 이러한 방식으로, 각 디스플레이 제어기(170)는 데이지 체인 내에 알려진 고유 주소를 런-타임에 할당한다.
호스트 컴퓨터(182)는 런-타임에 체인 내의 디스플레이 제어기(170)의 수를 결정하기 위한 질의를 수행할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 제어기(170)는 고유한 주소로 핑 명령(Ping command)에 응답하도록 설계될 수 있다. 핑 명령은 호스트 컴퓨터(182)에 의해 체인 내의 모든 디스플레이 제어기(170)에 방송되고, 모든 디스플레이 제어기(170)는 그들의 고유한 주소로 핑 명령에 응답한다. 그 후, 호스트 컴퓨터(182)는 단순히 핑 응답의 수를 카운팅 또는 체크하여 체인 내의 디스플레이 제어기(170)의 수 및 주소를 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, 응용은 고정된 수의 MV 디스플레이 장치(100)를 요구하지 않고 체인 내의 다수의 MV 디스플레이 장치(100)에 적응될 수 있다.
네트워크 인터페이스 외에도, 전력 제어기(180)의 전력 인터페이스는 데이지 체이닝을 허용하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 전력은 전력 제어기(180)의 제 1 인터페이스(179a)로부터 수신되어 전력 제어기(180)의 제 2 인터페이스(179b)로 전송될 수 있다. 대안적으로, 전력 제어기(180)의 제 1 및 제 2 인터페이스는 전력이 어느 한 방향으로 전송되어 더 유연한 설치를 허용하도록 직접 연결될 수있다.
프로그래밍 인터페이스
다양한 실시예에서, MV 디스플레이 장치(100)를 제어하는 주요 방법은 이더넷을 통해 MV 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 제어기(170)에 부착된 호스트 컴퓨터(182)상에서 실행되는 응용 프로그램밍 인터페이스(API)를 통하는 것이다. API는 프로그래머가 MV 디스플레이 장치(100)를 제어하기 위해 사용되도록 의도된다. API의 주요 목적은 사용자가 (i) 뷰잉 구역 좌표계에서 뷰잉 구역을 생성 및 업데이트(즉, 크기 조정, 이동 등)하고, (ii) 뷰잉 구역에 보여질 수 있는 콘텐츠 스트림을 생성 및 업데이트(즉, 컬러, 텍스트, 스크롤 방향, 이미지 변경)하고, (iii) 뷰잉 구역을 콘텐츠 스트림에 할당하는, 세 가지 작업을 수행할 수 있게 하는 것이다.
API를 통해 사용자는 이러한 작업을 정적으로 동적으로 수행할 수 있다. 아래에는 이러한 세 가지 기본 기능을 사용하여 만들 수 있는 다양한 경험을 설명하는 데 도움이 되는 정적 및 동적 작업의 몇 가지 예가 나와 있다.
정적 작업을 사용하여 지정된 위치에 뷰잉 구역을 만들고 뷰어의 위치에 따라 뷰어에게 콘텐츠를 표시할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 MV 디스플레이 장치(100)는 거리의 다른 측면에 상이한 광고를 보여 주거나, 신호등으로부터 멀어지고 특정 거리에 걸쳐 자동차에 적색광을 표시하고, 더 가까운 자동차에 녹색광을 표시하도록 정적으로 구성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 MV 디스플레이 장치(100)는 바닥에 세계지도를 사용하여 뷰어가 서있는 국가의 모국어로 텍스트를 뷰어에게 표시하도록 정적으로 구성될 수 있다.
동적 조작은 동적 콘텐츠 및 정적 뷰잉 구역을 사용할 수 있다. 뷰잉 구역은 특정 위치에 생성될 수 있으며, 외부 데이터는 어떤 뷰잉 구역에 어떤 콘텐츠를 보여줄지를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사람은 연단 뒤에 걸어가서 사인 상의 콘덴츠를 보고 연단의 다이얼을 사용하여 사람에게 표시되는 정보 언어를 선택할 수 있다. 또한 영화관의 좌석에 앉아 있는 사람들은 전화기를 사용하여 좌석 번호 및 자막 기본 설정(즉: 자막, 영어, 스페인어, 독일어 등)을 입력할 수 있다. 이 경우 뷰잉 구역은 각 좌석에 정적으로 설정되지만 사용자 입력에 따라 콘텐츠가 변경된다. 어떤 상호 작용 장치(예를 들어, 다이얼, 전화, 리모컨, 제스처, 얼굴 인식)는 의자와 같은 정적 위치에 어떤 콘텐츠가 표시되는지를 변경하는데 사용될 수 있다.
동적 작업은 정적 콘텐츠 및 동적 뷰잉 구역을 사용할 수도 있다. 뷰잉 구역은 외부 데이터를 기반으로 변경되지만 내용은 내부 데이터만 사용하여 설정된다. 예를 들어, API는 3D 뷰잉 구역을 생성하고 이들에 콘텐츠를 할당하기 위해 사용될 수 있고, 디스플레이 제어기(170)는 뷰잉 구역 내에서 종결되는 빔렛만을 켠다(후술될 실시간 포인트 클라우드, 비과 시간 카메라, 또는 다른 3D 센서에 기초하여 결정될 수 있음). 이는 뷰잉 구역이 뷰잉 구역 내에 서있는 사람의 정확한 크기가 되도록 뷰잉 구역을 동적으로 업데이트하는 효과가 있다. 예를 들어, 사용자는 3D 영역을 뷰잉 구역의 경계 박스가 되도록 정적으로 설정할 수있다. 한 명 이상의 사람들이 경계 박스에 들어가면, 뷰잉 구역이 뷰잉 구역의 사람들에게 정확하게 맞도록 업데이트된다. 즉, 3D 뷰잉 구역은 정적으로 설정되고 동적으로 업데이트될 수 있다. 또한, 지팡이, 배지, 전화, 모션 캡처 시스템, 차량 또는 시각적 태그 등을 사용하여 사람들을 추적 할 수 있으며 외부 데이터없이(즉, 위치에 따라) 콘텐츠가 할당된다.
또한, 동적 동작은 완전히 동적일 수 있으며, 뷰잉 구역은 동적으로 생성되고 콘텐츠는 외부 데이터에 기초하여 동적으로 이루어진다. 예를 들어, 지팡이, 배지, 전화, 모션 캡처 시스템, 차량, 비주얼 태그 등을 사용하여 사람들을 추적할 수 있으며, 사람이 누구인지 또는 사람이 시스템에 입력했는지에 따라 콘텐츠가 할당된다(예: 사람이 쇼핑몰로 들어가서 특정 품목을 보기 시작한다). 또한, 뷰어의 얼굴의 컴퓨터 보조 얼굴 인식은 얼굴 주위의 뷰잉 구역을 설정하고, 뷰어가 누구인지를 식별하고, 뷰어의 신원에 기초하여 뷰어 특정 콘텐츠를 보여주기 위해 사용될 수 있다.
세 가지 기본 기능 외에도, 후술될 (a) 자동 검색, (b) 콘텐츠 버퍼-대-디스플레이 패널 맵핑을 수동으로 지정, (c) 보정된 영역을 기준으로 뷰잉 구역 필터링, 및 (d) 단일-뷰 모드를 포함하는 더 용이한 작동을 허용한다.
(a) 자동-검색
호스트 컴퓨터(182)는 어떤 MV 디스플레이 장치(100)가 연결되어 있고 어떻게 서로 플러그 연결되어 있는지를 발견하기 위해 자동-검색 공정을 수행하기 위해 소프트웨어를 실행한다. 이 데이터가 없으면, 조작자는 각각의 MV 디스플레이 장치(100)에 대한 주소를 수동으로 프로그래밍한 다음 API에게 MV 디스플레이 장치(100)의 주소를 알려야 한다. 대신에, API는 시작시, 부착된 모든 MV 디스플레이 장치(100)를 찾고 각각에 주소를 할당한다. 이는 MV 디스플레이 장치(100)가 플러그 연결되는 순서가 변경되지 않는 경우, 각 MV 디스플레이 장치(100)의 주소가 동일하게 유지되도록 프로그램적이고 반복 가능한 방식으로 이를 수행한다. 이는 API가 MV 디스플레이 장치(100)에 할당된 주소에 기초하여 콘텐츠를 분할하기 때문에 콘텐츠를 정확하게 보여줄 수 있는 이점이 있다. 공장에서 각각의 MV 디스플레이 장치(100)에 대한 고유 식별자(ID)를 설정하는 것과 같은 지속적 주소 할당을 달성하는 다른 많은 방법이 있지만, 자동-검색 방법보다 덜 효율적일 수 있고, 이는 고유 ID가 미리 할당될 필요가 없다.
(b) 콘텐츠 버퍼-대-디스플레이 패널 맵핑을 수동으로 지정
멀티-뷰 디스플레이 장치(100)에 대한 콘텐츠를 생성할 때, 단일 이미지(또는 프레임 버퍼)를 생성한 다음 MV 디스플레이 장치(100)의 물리적 배열에 기초하여 각각의 개별 MV 디스플레이 장치(100) 상에 디스플레이될 이미지의 일부를 할당할 수 있을 것으로 기대할 수 있다. MV 디스플레이 장치(100)의 주소는 그들이 플러그 연결된 순서에 의존하고, 사용자는 원하는 방식으로 MV 디스플레이 장치(100)를 플러그 연결할 수 있기 때문에, 인접한 주소는 반드시 인접한 패널에 대응할 필요는 없다. 다양한 실시예에서, MV 디스플레이 시스템(122)은 사용자가 프레임 버퍼의 어느 부분이 어느 주소에 맵핑되는지를 수동으로 지정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 멀티-뷰(MV) 픽셀(0,0) 내지 (27,15)에 의해 전달된 콘텐츠가 제 1 MV 디스플레이 장치(100)에 맵핑되는 반면, MV 픽셀 (28,0) 내지 (56, 16)에 의해 전달된 콘텐츠가 제 2 MV 디스플레이 장치(100) 등에 맵핑한다. 사용자가 이러한 방식으로 콘텐츠의 일부를 할당할 수 있게 하면 사용자에게 더 큰 창의적 자유가 부여된다. 대안적으로, MV 디스플레이 장치(100)가 특정 방식으로 플러그 연결되어 있고 콘텐츠의 특정 영역을 MV 디스플레이 장치(100)에 자동 할당하는 것으로 가정할 수 있지만, 이는 사용자가 MV 디스플레이 장치(100)에 어떻게 연결하는지에 대해 신중하게 생각하게 할 수 있다. 장착 등의 물리적 제약 등이 주어지면 요구되는 구성으로 MV 디스플레이 장치(100)를 플러그인하는 것조차 불가능할 수 있다.
(c) 교정된 영역을 기준으로 뷰잉 구역 필터링
사용자에게는 MV 디스플레이 장치(100)가 어디에서 교정되었는지(즉, 각각의 MV 픽셀로부터의 빔렛이 종료되는 것으로 알려진 뷰잉 구역 좌표계에서의 정확한 위치) 그리고 교정되지 않았는지를 정확히 아는 것이 때때로 어렵다. 일반적으로 MV 디스플레이 장치(100)는 교정이 수행된 영역(예를 들어, 교정 장치(210)가 교정 동안 교정 장치(210)가 배치된 모든 지점의 볼록 외피 내부, 도 21a 참조) 내에서 더 잘 수행한다. 결과적으로, 뷰잉 구역 좌표계의 어떤 장소가 교정되고 어떤 장소가 교정되지 않는지를 이해하도록 사용자를 돕는 것이 유리하다. 다양한 실시예들에서, 이것은 교정 영역 외부에 배치된 뷰잉 구역의 영역들을 선택적으로 필터링하고 거기에 콘텐츠를 표시하지 않음으로써 달성된다. 대안적으로, 사용자는 표시될 수 있는 뷰잉 구역이 보정된 볼륨 밖에 있다고 통지될 수 있다.
(d) 단일-뷰 모드
설계자가 MV 디스플레이 장치(100)를 사용하고 콘텐츠를 미리 보려고 할 때, 우측 뷰잉 구역에서 우측 콘텐츠가 가시적임을 확인하기 위해, 설계자는 호스트 컴퓨터(182)로부터 일어나서 뷰잉 구역에 물리적으로 서서 콘텐츠를 볼 필요가 있을 수 있다. 설계 부담을 완화하기 위해, MV 디스플레이 시스템(122)은 "단일 뷰(single view)" 모드를 포함할 수 있다. 이 모드에서, 설계자는 MV 디스플레이 장치(100)의 시야 내에 있는 한 물리적으로 어디에 있든 단일 콘텐츠 스트림을 볼 수 있다. 이 모드는 설계자와 프로그래머를 지원하도록 설계되었지만, MV 디스플레이 장치(100)를 보는 모든 사람들이 동일한 것을 볼 수 있는 순간들을 가능하게 하기 위해 MV 디스플레이 시스템(122)(도 4 참조)의 궁극적인 동작에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 다른 뷰잉 구역에 있는 뷰어는 정상적으로 다른 이미지를 볼 수 있지만, 응급 상황의 경우 각 뷰어가 어떤 뷰잉 구역에 관계없이 동일한 긴급 경보 내용이 모든 뷰어에게 표시될 수 있다.
그래픽 사용자 인터페이스
덜 기술적인 사용자가 MV 디스플레이 장치(100)를 사용할 수 있도록 하기 위해, 도 20a에 도시된 바와 같이 그래픽 사용자 인터페이스(186)가 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 2가지 주요 목적을 제공한다. 첫째, 사용자는 기본 기능으로 빠르게 시작하고 실행할 수 있다. 또한 자체 코드를 작성하는 고급 사용자가 자신의 코드에 사용할 뷰잉 구역을 빠르게 배치할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 호스트 컴퓨터(182)는 그래픽 사용자 인터페이스(186)가 디스플레이 장치 상에 디스플레이되게 하는 소프트웨어를 실행한다.
도 20a는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 그래픽 사용자 인터페이스(186)의 도면이다. 하나 이상의 실시예에서, 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 메인 윈도우 및 뷰잉 구역 정보 페인(pain; 188), 콘텐츠 할당 페인(190), 및 뷰잉 구역 좌표계 페인(192)을 포함하는, 메인 윈도우 내의 복수의 페인들을 포함한다. 뷰잉 구역 정보 페인(188)은 조작자가 뷰잉 구역 좌표계 페인(192)에 도시된 다양한 뷰잉 구역의 이름을 지정할 수 있게 한다. 콘텐츠 할당 페인(190)은 조작자가 뷰잉 구역 좌표계 페인(192)을 사용하여 생성되는 다양한 뷰잉 구역에 콘텐츠를 할당할 수 있게 한다. 예를 들어, 콘텐츠 할당 페인(190)은 조작자가 뷰잉 구역 좌표계 페인(192)에 도시된 각각의 뷰잉 구역에 표시되는 콘텐츠를 포함하는 이미지 파일 또는 영화 파일의 이름을 지정할 수 있게 한다.
그래픽 사용자 인터페이스(186)는 조작자가 뷰잉 구역 좌표계 페인(192)에서 뷰잉 공간 표현(194)을 특정하고 표시할 수 있게 한다. 예를 들어, 뷰잉 공간 표현(194)은 MV 디스플레이 장치(100)가 사용되는 룸의 3D 모델일 수 있다. 운영자가 호스트 컴퓨터(182)의 포인팅 장치(예를 들어, 마우스)를 사용하여 호스트 컴퓨터(182)의 디스플레이 장치에 대한 그래픽 동작을 수행할 때, 호스트 컴퓨터(182)는 디스플레이 장치상의 위치를 뷰잉 구역 좌표계(예를 들어, MV 디스플레이 시스템(122)이 사용될 룸의 좌표계)의 대응하는 위치로 변환한다. 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 또한 조작자가 뷰잉 구역 좌표계 페인(192) 내에 뷰잉 구역을 배치하고 조작할 수 있게 한다. 예를 들어, 조작자는 포인팅 장치를 사용하여 뷰잉 구역 좌표계 페인(192) 내의 제 1 뷰잉 구역 표현(196a), 제 2 뷰잉 구역 표현(196b), 및 제 3 뷰잉 구역 표현(196c)을 드로잉, 사이즈 변경, 및 이동시킬 수있다. 하나 이상의 실시예에서, 각각의 뷰잉 구역 표현(196a 내지 196c)은 3차원 경계 박스로서 나타난다. 사용자가 뷰잉 구역 표현(196a 내지 196c)으로 3개의 뷰잉 구역을 지정한 후, 그래픽 사용자 인터페이스(186)를 디스플레이하는 호스트 컴퓨터(182)는 뷰잉 구역 표현(196a 내지 196c)의 경계 좌표를 경계의 3개의 뷰잉 구역 좌표계에서 대응하는 좌표로 변환하고 나서 뷰잉 구역의 좌표를 저장한다.
뷰잉 구역 좌표계 페인(192)에서 뷰잉 구역 좌표계의 시각적 표현을 제공하는 것은 사람들이 MV 디스플레이 장치(100)를 사용하는 방법을 이해하는데 도움이 될수 있다. 시각적 표현의 형태는 MV 디스플레이 장치(도 1 참조)에 사용되는/ MV 디스플레이 장치와 함께 사용되는 센서(104)에 종속한다. 예를 들어, 센서가 2D 카메라(104)인 경우, 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 단순히 카메라(104)로부터의 라이브 피드를 표시할 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 인간은 디스플레이 센서의 출력을 쉽게 보고 이해하지 못할 수 있다. 이에 대한 예는 IR 광선을 사용하는 추적 시스템일 수 있다. IR 추적 시스템에 사용되는 카메라(104)는 가시 광선을 차단하여 사람이 IR 추적 시스템의 출력을 이해하기가 더 어려워질 수 있다. 대안으로서, MV 디스플레이 시스템(122)은 데이터 출력(즉, 추적 된 디스플레이 시스템(122)이 데이터 출력(즉, 추적된 객체의 위치)을 취하여 이전에 구축된 환경의 3D 모델에 오버레이 할 수 있다. 이 개념의 특정 구현이 도 20a에 도시되어 있다. 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 뷰잉 구역 좌표 공간을 공간 및 실시간 포인트 클라우드(198)의 사전 구축된 3D 모델로서 도시한다. 도시된 예에서, 실시간 포인트 클라우드(198)는 뷰잉 공간에 서있는 사람의 위치를 그래픽으로 나타낸다. 포인트 클라우드(198)는 스테레오 카메라 센서의 출력의 시각적 표현이다. 이미지의 각 기능에 대해 두 이미지 간의 차이로부터 깊이가 계산된다. 주어진 특징에 대한 대응하는 이미지 픽셀은 이미지에서의 위치와 특징의 계산된 깊이에 따라 적절한 지점에서 3D 공간으로 렌더링된다. 포인트 클라우드가 시각적으로 이해하기가 다소 어려울 수 있기 때문에, 포인트 클라우드(198)는 도 20a의 뷰잉 공간의 3D 모델 위에 겹쳐져 있다. 사용자는 자신이 보고 있는 것이 중앙의 룸 앞에 서있는 사람이라는 것을 보다 쉽게 이해할 수 있다. 포인트 클라우드(198)가 모델의 상황없이 표시되었다면, 사용자가 그래픽 사용자 인터페이스(186)에서 보는 것과 실제 세계 사이의 상관 관계를 파악하는 것이 더 어려울 수 있다. 이 특정 모델은 먼저 Matterport® 카메라와 같은 3D 카메라로 공간을 스캔한 다음 생성된 모델을 디스플레이 장치(100)가 교정되는 스테레오 카메라로 교정하고 최종적으로 정렬된 모델과 포인트 클라우드(198)를 모두 표시함으로써 생성되었다. 그러나, 컴퓨터-보조 드래프팅(CAD), Project Tango® 등과 같은 다른 룸 모델링 기술을 사용하여 이 작업을 수행할 수도 있다.
카메라 피드, 포인트 클라우드 등의 형태로 일반 좌표계를 도시하는 것 외에도, 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 최대 교정된 경계가 무엇인지를 보여줄 수 있다(위에서 설명한 "(c) 교정 영역을 기준으로 뷰잉 구역 필터링" 참조). 센서가 특정 지역에서 감지할 수 있다는 사실이 반드시 뷰잉 구역을 배치할 필요는 없다. 이는 사용자가 디스플레이 센서(104)의 시야 내에서 전체 시야 공간을 교정하지 않았기 때문이다. 사용자가 어느 영역이 교정되고 어떤 영역이 교정되지 않았는지를 이해하도록 돕기 위해, 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 뷰잉 구역 좌표계 시각화를 통해 교정된 영역/볼륨의 렌더링을 오버레이하는 특징을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 이것은 음영 2D/3D 박스일 수 있다.
뷰잉 구역 좌표계의 표현으로, 뷰잉 구역이 그 내에 배치되고 조작될 수 있다. 2D에서, 이것은 단순히 MV 디스플레이 장치(100)가 교정되는 카메라 피드 위에 직사각형(또는 잠재적으로 다른 2D 형상)을 그리고 조작하는 것일 수 있다. 3D에서, 이는 더 복잡할 수 있다. 3D 사례의 경우, 콘텐츠가 표시되는 공간의 볼륨을 정의해야 한다. 다양한 실시예에서, 임의의 3D 볼륨이 사용될 수 있지만, 축선-정렬 바운딩 박스(즉, 좌표계의 축선에 평행한 모든 측부를 갖는 직사각형 프리즘)가 계산 속도를 높이기 위해 사용될 수 있다. 2D 컴퓨터 모니터의 3D 공간에서 3D 볼륨을 이동하고 조작하는 것이 2D 경우보다 더 어려울 수 있지만 표준 CAD 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
도 20b는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 1 그래픽 사용자 인터페이스 방법(300)의 흐름도이다. 방법(300)은 302에서 시작한다. 예를 들어, 사용자는 호스트 컴퓨터(182)에 의해 디스플레이되는 사용자 인터페이스 객체를 선택하고, 이로 인해 호스트 컴퓨터(182)는 네트워크를 통해 MV 디스플레이 장치(100)에 메시지를 전송한다.
304에서, 디스플레이 센서(예를 들어, 104)는 MV 디스플레이 장치(100)를 볼 수 있는 공간의 센서 데이터를 캡처한다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)로부터의 메시지에 응답하여, MV 디스플레이 장치(100)의 카메라(104)는 MV 디스플레이 장치(100)의 뷰어가 위치하는 방의 일부의 센서 데이터를 캡처한다.
306에서, 센서 데이터가 수신된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)는 MV 디스플레이 장치(100)의 네트워크 제어기(178)로부터 전송되는 네트워크를 통해 카메라(104)에 의해 캡처된 센서 데이터를 수신한다. 하나 이상의 실시예에서, 센서 데이터는 범용 직렬 버스를 통해 송신될 수 있다.
308에서, 센서 데이터 및 뷰잉 구역 데이터는 디스플레이 장치상에 렌더링된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때 호스트 컴퓨터(182)로 하여금 카메라(104)에 의해 캡처된 센서 데이터를 처리하게 하고 대응하는 처리된 데이터를 호스트 컴퓨터에 결합된 디스플레이 장치로 전송하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다. 디스플레이 장치로 전송된 데이터는 디스플레이 장치로 하여금 도 20a에 도시된 그래픽 사용자 인터페이스(186)를 디스플레이하게 하는 포맷이며, 상기 포맷은 뷰잉 공간 표현(194)으로서 표시되는 렌더링된 센서 데이터(예를 들어, 포인트 클라우드 데이터(198)) 및 뷰잉 구역 표현(196a, 196b, 196c)을 포함하여 표시되는 뷰잉 구역 데이터(예를 들어, 뷰잉 공간의 3D 모델)를 포함한다.
센서 데이터 및 뷰잉 구역 데이터가 308에서 디스플레이 장치상의 그래픽 사용자 인터페이스(186)에 렌더링된 후, 사용자는, 디스플레이 장치에 표시되는, 디스플레이 센서 데이터의 맥락에서 뷰잉 구역 표현(196a, 196b, 196c)에 의해 표현된 뷰잉 구역을 시각화할 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스(186)에 디스플레이된 정보를 보고난 후에, 사용자는 예를 들어, 뷰잉 구역 표현(196a)에 의해 표현된 뷰잉 구역이 이동 및 크기 조정에 의해 조정될 필요가 있다고 결정할 수 있다. 그 후, 사용자는 호스트 컴퓨터(182)에 연결된 포인팅 장치(예를 들어, 마우스)를 사용하여 그래픽 작업을 수행하여 뷰잉 구역 표현(196a)을 선택한 다음, 이를 디스플레이 장치상에서 크기 조정 및 이동시킬 수 있다.
310에서, 사용자 입력이 수신된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)는 뷰잉 구역 표현(196a)이 크기 조정되고 디스플레이 장치상에서 이동되게 하는 사용자에 의해 이루어진 그래픽 동작에 대응하는 데이터를 수신한다.
312에서, 하나 이상의 뷰잉 구역의 새로운 좌표가 결정된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 호스트 컴퓨터(182)가 310에서 수신된 사용자 입력에 기초하여, 뷰잉 구역 표시(196a)에 의해 표시되는 뷰잉 구역의 새로운 좌표를 뷰잉 구역 좌표계에서 결정하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
314에서, 응용 프로그래밍 인터페이스가 통지된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 뷰잉 구역 표현(196a)에 의해 표현된 뷰잉 구역의 좌표의 변경을 나타내는 메시지를 호스트 컴퓨터(182)에서 실행하는 응용 프로그래밍 인터페이스로 전송하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
316에서, 뷰잉 구역 데이터가 업데이트된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)상에서 실행되는 응용 프로그래밍 인터페이스는 312에서 결정된 뷰잉 구역 표현(196a)에 의해 표현된 뷰잉 구역의 새로운 좌표에 대응하는 데이터가 호스트 컴퓨터(182)의 메모리에 저장되게 한다.
318에서, 업데이트된 데이터가 디스플레이 장치로 전송된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)상에서 실행되는 응용 프로그래밍 인터페이스는 312에서 결정된 뷰잉 구역 표현(196a)에 의해 표현된 뷰잉 구역의 새로운 좌표에 대응하는 데이터가 MV 디스플레이 장치(100)로 전송되게 한다.
320에서, 방법(300)이 종료된다. 예를 들어, MV 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 제어기(170)는 뷰잉 구역 표현(196a)에 의해 표시되는 뷰잉 구역의 새로운 좌표에 대응하는 데이터를 저장하고 이 데이터를 이용하여 평판 디스플레이(100)의 어느 디스플레이 픽셀이 빔렛으로 하여금 뷰잉 구역 표현(196a)에 의해 표현된 뷰잉 구역으로 방출되도록 하는지를 결정한다.
그래픽 사용자 인터페이스(186)의 하나의 특징은 콘텐츠를 생성하고 뷰잉 구역에 할당하는 능력이다. 콘텐츠 설계자는 다른 소프트웨어 프로그램에서 멀티-뷰 디스플레이용 이미지 및 비디오를 설계한 다음 상기 이미지 및 비디오를 가져올 수 있다. 그러나, 사용자는 그래픽 사용자 인터페이스(186)를 사용하여 스크롤 및 정적 텍스트와 같은 간단한 콘텐츠를 생성할 수 있다. 콘텐츠가 생성되면, 콘텐츠 군에 할당될 수 있다. 콘텐츠 군에는 하나의 콘텐츠가 할당되어 있고 하나 또는 다수의 뷰잉 구역이 있다. 이것을 뷰잉 구역에 콘텐츠를 할당하는 것으로 생각할 수도 있지만, 다양한 실시예에서 뷰잉 구역보다 훨씬 적은 콘텐츠 스트림이 지원되기 때문에 뷰잉 구역을 콘텐츠에 할당하는 것에 대해 생각하는 것이 더 유리할 수 있다. 합리적인 수의 MV 픽셀(102)을 갖는 임의의 합리적인 크기의 MV 디스플레이 장치(100)에 대해, 콘텐츠 스트림은 호스트 컴퓨터(182)로부터 디스플레이 제어기(170)로 통신될 때 뷰잉 구역보다 더 많은 데이터 대역폭을 차지하기 때문이다. 상술된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 사용자는 모든 콘텐츠 스트림에 대한 군을 생성한다. 사용자는 군간에 뷰잉 구역을 이동하여 어떤 뷰잉 구역에 표시할 콘텐츠를 변경할 수 있다.
각각의 "구성(configuration)" 또는 어느 뷰잉 구역이 어느 위치에 위치하고 어떤 뷰잉 구역이 어떤 콘텐츠(또는 콘텐츠 군)에 할당되는지를 정의하는 상태를 저장할 수도 있다. 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 모든 저장된 구성이 빠르고 쉽게 전환될 수 있도록 순서대로 배치된 구성 리스트를 제공한다. 구성 리스트를 사용하여, 그래픽 사용자 인터페이스(186)는 사용자가 외부 트리거에 기초하여 구성 사이를 전환할 수 있게 한다. 예를 들어, 환경에서 버튼이 눌려질 때(예를 들어, 유원지에서 방문자가 MV 디스플레이 장치(100) 근처에 위치한 버튼을 누름), MV 디스플레이 시스템(122)은 상이한 콘텐츠 세트를 갖는 다음 구성으로 이동할 수 있다. 조명 콘솔, 다양한 센서, 타이머, 또는 미디어 서버와 같은 다른 시스템으로부터의 트리거도 수신될 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스(186)로부터 구성 정보를 저장하는 능력의 다른 사용은 단지 뷰잉 구역 위치를 저장하는 것이다. 이전 예제를 확장하면 프로그래머가 버튼이 눌러질 때 표시되는 콘텐츠를 동적으로 변경하려는 경우 프로그래머는 응용 프로그래밍 인터페이스를 사용하여 프로그램을 작성할 수 있다. 다른 예로서, 프로그래머는 그래픽 사용자 인터페이스(186)에서 뷰잉 구역을 설정하고, 뷰잉 구역(예를 들어, "버튼 1", "버튼 2" 등)을 명명한 다음, 그 파일을 프로그래밍 인터페이스에 로딩할 수 있어 동적 콘텐츠를 뷰잉 구역에 할당한다.
도 20c는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 제 2 그래픽 사용자 인터페이스 방법(330)의 흐름도이다. 방법(330)은 332에서 시작한다. 예를 들어, 사용자는 호스트 컴퓨터(182)가 그에 결합된 디스플레이 장치 상에 그래픽 사용자 인터페이스(186)를 디스플레이하게 하는 입력을 제공한다.
334에서, 제 1 구성 데이터가 생성된다. 예를 들어, 사용자는 호스트 컴퓨터(182)에 결합된 포인팅 장치(예를 들어, 마우스)를 사용하여 그래픽 사용자 인터페이스(186)의 뷰잉 구역 좌표계 페인(192)에서 뷰잉 구역 표현(196a) 및 뷰잉 구역 표현(196b)을 생성하는 그래픽 동작을 수행한다. 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 호스트 컴퓨터(182)로 하여금 제 1 뷰잉 구역 및 제 2 뷰잉 구역의 경계를 나타내는 뷰잉 구역 데이터를, 사용자에 의해 수행된 그래픽 동작을 나타내는 데이터에 기초하여, 뷰잉 구역 좌표계로 생성 및 저장하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
사용자는 또한 포인팅 장치 및 그래픽 사용자 인터페이스(186)의 콘텐츠 할당 페인(192)을 사용하여 제 1 콘텐츠 스트림을 제 1 콘텐츠 군에 할당하고, 제 2 콘텐츠 스트림을 제 2 콘텐츠 군에 할당하기 위해 그래픽 동작을 수행한다. 또한, 사용자는 뷰잉 구역 표현(196a)으로 표현된 제 1 뷰잉 구역을 제 1 콘텐츠 군에 할당하고, 뷰잉 구역 표현(196b)으로 표현된 제 2 뷰잉 구역을 제 2 콘텐츠 군에 할당하기 위해 포인팅 장치를 사용하여 그래픽 동작을 수행한다.
하나 이상의 실시예에서, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 호스트 컴퓨터(182)로 하여금 제 1 및 제 2 뷰잉 구역의 경계를 나타내는 뷰잉 구역 데이터를 포함하는 제 1 구성, 제 1 콘텐츠 군에 포함된 콘텐츠 아이템을 나타내는 데이터, 제 2 콘텐츠 군에 포함된 콘텐츠 아이템을 나타내는 데이터, 제 1 뷰잉 구역이 제 1 콘텐츠 군에 할당되었음을 나타내는 데이터, 및 제 2 뷰잉 구역이 제 1 콘텐츠 군에 할당되었는지를 나타내는 데이터를 생성하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 호스트 컴퓨터(182)가 제 1 구성 데이터를 제 1 뷰잉 구역의 경계의 좌표를 나타내는 데이터가 제 1 뷰잉 구역(예를 들면, "구역 1")의 식별자와 연관되고, 제 2 뷰잉 구역의 경계의 좌표를 나타내는 데이터가 제 2 뷰잉 구역(예를 들면, "구역 2")의 식별자와 연관되고, 제 1 콘텐츠 스트림(예를 들면, 파일명 1)의 식별자가 제 1 콘텐츠 군(예를 들면, "군 1")의 식별자와 연관되고, 제 2 콘텐츠 스트림(예를 들면, 파일명 2)의 식별자가 제 2 콘텐츠 군(예를 들면, "군 2")의 식별자와 연관되고, 제 1 뷰잉 구역(예를 들면, "구역 1")의 식별자가 제 1 콘텐츠 군(예를 들면, "군 1")의 식별자와 연관되고, 그리고 제 2 뷰잉 구역(예를 들면, "구역 2")의 식별자가 제 2 콘텐츠 군(예를 들면, "군 2")의 식별자와 연관되는 테이블 또는 다른 적절한 데이터 구조에 제 1 구성 데이터를 저장하게 하는 명령을 저장한다.
336에서, 제 2 구성 데이터가 생성된다. 예를 들어, 사용자는 제 3 및 제 4 뷰잉 구역 데이터를 생성하고, 제 3 콘텐츠 스트림을 제 3 콘텐츠 군에 할당하고, 제 4 콘텐츠 스트림을 제 4 콘텐츠 군에 할당하고, 제 3 뷰잉 구역을 제 3 콘텐츠 군에 할당하고, 그리고 제 4 뷰잉 구역을 제 4 콘텐츠 군에 할당하도록 상술된 것과 유사한 그래픽 작동을 수행한다. 그 후, 호스트 컴퓨터(182)는 제 3 및 제 4 뷰잉 구역의 경계를 나타내는 뷰잉 구역 데이터, 제 3 및 제 4 콘텐츠 군의 콘텐츠를 나타내는 데이터, 제 3 뷰잉 구역이 제 3 콘텐츠에 할당되었음을 나타내는 데이터, 및 제 4 뷰잉 구역이 제 4 콘텐츠 군에 할당되었음을 나타내는 데이터를 포함하는 제 2 구성 데이터를 생성한다.
338에서, 제 1 및 제 2 뷰잉 구역 데이터가 전송된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 호스트 컴퓨터(182)로 하여금 제 1 구성 데이터에서 식별된 제 1 및 제 2 뷰잉 구역 데이터를 MV 디스플레이 장치(100)로 전송하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
340에서, 제 1 및 제 2 뷰잉 스트림이 전송된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 호스트 컴퓨터(182)로 하여금 제 1 구성 데이터에서 식별된 제 1 및 제 2 뷰잉 스트림을 MV 디스플레이 장치(100)로 전송하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
MV 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 제어기(170)는 338에서 전송된 제 1 및 제 2 뷰잉 구역 데이터 및 340에서 전송된 제 1 및 제 2 뷰잉 스트림을 사용하여 평판 디스플레이의 좌표계에서 어느 빔렛(또는 대응하는 디스플레이 픽셀)을 결정하여 제 1 뷰잉 구역의 뷰어가 제 1 콘텐츠 스트림을 볼 수 있고 제 2 뷰잉 구역의 뷰어가 제 2 콘텐츠 스트림을 시청할 수 있도록 구동한다.
342에서, 트리거 데이터가 수신된다. 예를 들어, 342에서, 호스트 컴퓨터(182)는 센서 장치로부터의 신호 또는 MV 디스플레이 장치(100)가 위치한 방에 위치한 통신 장치로부터의 메시지를 수신한다. 하나 이상의 실시예에서, 호스트 컴퓨터(182)는 특정 구성 데이터를 식별하는 데이터를 포함하는 메시지를 수신한다. 예를 들어, 342에서, 호스트 컴퓨터(182)는 제 2 구성 데이터를 식별하거나 이와 관련된 데이터(예를 들어, "제 2 구성")를 포함하는 메시지를 수신한다.
344에서, 응용 프로그래밍 인터페이스가 통지된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 호스트 컴퓨터(182)로 하여금 제 2 구성 데이터를 식별하는 구성 데이터의 변경을 나타내는 메시지를 호스트 컴퓨터(182)에서 실행하는 응용 프로그래밍 인터페이스로 보내는 소프트웨어 명령을 저장한다.
346에서, 제 3 및 제 4 뷰잉 구역 데이터가 전송된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)상에서 실행되는 응용 프로그래밍 인터페이스는, 예를 들어, 제 2 구성 데이터를 식별하거나 제 2 구성 데이터의 식별자와 연관되는 식별자를 포함하는, 구성 데이터에서의 변경을 나타내는 메시지를 344에서 수신하는 것에 응답하여, 호스트 컴퓨터(182)로 하여금 제 2 구성 데이터에 포함된 뷰잉 구역 데이터를 MV 뷰잉 장치(100)로 송신하게 한다. 하나 이상의 실시예에서, 제 3 및 제 4 뷰잉 구역 데이터는 디스플레이 제어기(170)에게 평판 디스플레이(110)의 디스플레이 서브-픽셀의 구동을 중지하고 비-휘발성 메모리(176)에 현재 저장되는 뷰잉 구역 데이터를 삭제하도록 지시하는 하나 이상의 명령을 따라 전송된다.
하나 이상의 실시예에서, 제 3 및 제 4 뷰잉 구역 데이터는 제 3 및 제 4 뷰잉 구역 데이터를 비-휘발성 메모리(176)에 저장하고, 제 3 콘텐츠 군의 컨텐츠 스트림의 식별자가 비-휘발성 메모리(176)에 저장된 테이블 또는 다른 적절한 데이터 구조의 제 3 콘텐츠 군의 식별자와 연관시키고, 제 4 콘텐츠 군의 콘텐츠 스트림의 식별자가 비-휘발성 메모리(176)에 저장된 테이블 또는 다른 적절한 데이터 구조의 제 4 콘텐츠 군의 식별자와 연관되도록 디스플레이 제어기(170)에게 지시하는 하나 이상의 명령에 따라 전송된다.
348에서, 제 3 및 제 4 뷰잉 스트림이 전송된다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터(182)상에서 실행되는 응용 프로그래밍 인터페이스는 호스트 컴퓨터(182)가 342에서 수신된 구성 데이터에서의 변화를 마타내는 메시지를 344에서 수신하는 것에 응답하여, 제 2 구성 데이터에서 식별된 제 3 및 제 4 뷰잉 스트림을 348에서 전송하게 한다.
350에서, 방법(330)이 종료된다. 예를 들어, MV 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 제어기(170)는 뷰잉 구역 좌표계에 있는 346에서 전송된 제 3 및 제 4 뷰잉 구역 데이터에 포함된 좌표를 평판 디스플레이(110)의 빔렛 좌표계에서 대응하는 좌표로 변환하여, 평판 디스플레이(110)를 구동시키기 위해, 제 3 뷰잉 구역의 뷰어가 제 3 콘텐츠 스트림을 볼 수 있고, 제 4 뷰잉 구역 내의 뷰어가 제 4 콘텐츠 스트림을 볼 수 있도록 한다.
교정
MV 디스플레이 장치(100)는 교정 공정을 요구한다. 이는 사용자가 뷰잉 구역 좌표계에서 위치를 지정하고, MV 디스플레이 장치(100)가 각각의 MV 픽셀(102)에 대해 어떤 빔렛이 비추어야 하는지 알아야 하기 때문이다. 정확한 방식으로 빛이 각 렌즈에서 구부러지고, 디스플레이 센서(즉, 카메라(104))에 대한 각 렌즈의 정확한 위치 및 하부 디스플레이 패널에 대한 렌즈의 정확한 위치가 알려진 경우, 교정 공정은 이론적으로 제거될 수 있다. 실제로, 이러한 측정은 얻기가 어렵고 주어진 뷰잉 구역 좌표에 대해 올바른 빔렛을 켜기 위해 실시간으로 사용하기가 더 어려울 수 있다.
다양한 실시예에서, 단순화된 수학적 모델은 주어진 뷰잉 구역 좌표에 대해 어떤 빔렛이 켜지는지를 근사화하는데 사용된다. 최악의 경우, 근사값은 의도된 빔렛과 실제 빔렛 사이에 몇 개의 디스플레이 픽셀 순서로 오류가 있으며 이는 정상적인 상황에서 허용된다. 평균적으로 오류는 약 0.5 디스플레이 픽셀에서 훨씬 좋다.
교정 공정은 수학적 모델에서 관측 영역 좌표계에서 빔렛 좌표계로의 위치의 투영/맵핑을 근사화하는 계수 및 상수를 결정한다. 계수 및 상수를 결정하기 위해, 교정 장치는 뷰잉 구역 좌표계와 빔렛 좌표계 사이의 일부 지상 진리 맵핑(ground truth mapping)을 캡처한다. 수집된 데이터와 비-선형 옵티마이저는 방정식에서 계수와 상수를 찾는데 사용된다. 계수 및 상수가 얻어지면, 뷰잉 구역 좌표가 주어진 새로운 맵핑이 효율적으로 생성될 수 있다.
물리적 설정
계수를 풀기 위해 지면 진리 맵핑을 수집하려면 일부 하드웨어가 필요하다. 다양한 실시예들에서, 적어도 3 개의 장치, MV 디스플레이 장치(100); 시야 영역 좌표 공간(예를 들어, 카메라, 스테레오 카메라, 광 탐지 및 거리 측정기(Light Detection and Ranging; LIDARL), 비과 시간 카메라, 라인 스캔 카메라, 등)을 생성하는 MV 디스플레이 장치(100)에 부착된 디스플레이 센서(226)(예를 들어, 카메라(104)); 및 MV 디스플레이 장치(100)를 볼 수 있고, 환경 주위로 이동될 수 있고, 도 21a에 도시된 바와 같이 디스플레이 센서(226)에 의해 발견될 수 있는 카메라(교정 장치(210))가 사용된다. 도 21a에서, 점선은 교정 절차 동안 "보여진(shown)" 데이터를 나타내고, 실선은 교정 절차 중에 송신된 데이터를 나타낸다.
하나의 구현예에서, 교정 장치(210)는 체커보드 및 태블릿 컴퓨터(예를 들어, 태블릿 컴퓨터가 교정 절차를 수행하게 하는 프로세서 및 메모리 저장 명령을 포함함)가 부착된 카메라의 형태를 취하고 디스플레이 센서(226)는 2D 카메라이다. 대안적인 구현예에서, 교정 장치(210)는 적외선(IR) LED가 부착된 카메라 및 태블릿 컴퓨터이고, 디스플레이 센서(226)는 IR 감지 스테레오 카메라이다. 어쨌든, 교정 장치(210)는 디스플레이 센서(예를 들어, 카메라(104))에 의해 뷰잉 구역 좌표계에서 발견될 수 있어야 한다. 교정 장치/디스플레이 센서 조합의 소정의 다른 예로는 체커보드/스테레오 카메라, 기타 인쇄 패턴 또는 태그/카메라(또는 스테레오 카메라), 가시 광선 LED/카메라(또는 스테레오 카메라) 등이 있다. MV 디스플레이 장치(100)를 제어하는데 호스트 컴퓨터가 부가적으로 사용될 수 있으며, 무선 네트워크는 교정 장치(210)와 호스트 컴퓨터(182)가 교정 절차 동안 통신할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 하나의 컴퓨터를 사용하여 태블릿을 제거할 수 있지만, 이는 잠재적으로 카메라가 호스트 컴퓨터(182)에 케이블 런(cable run)을 갖도록 요구할 수 있다. 디스플레이 제어기(170)는 교정 장치(카메라)(210)와 직접 인터페이싱할 수 있다.
교정 절차
도 21a는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 교정 절차를 수행하는 MV 디스플레이 시스템(122)의 블록도이다. MV 디스플레이 시스템(122)은 호스트 컴퓨터(182)에 통신 가능하게 결합된 MV 디스플레이 장치(100)를 포함한다. 예를 들어, MV 디스플레이 장치(100)는 이더넷® 기반 근거리 통신망을 통해 호스트 컴퓨터(182)에 연결된다. MV 디스플레이 시스템(122)은 또한 교정 장치(210) 및 호스트 컴퓨터(182)에 통신 가능하게 결합된 디스플레이 센서(226)(예를 들어, 카메라(104))를 포함한다. 예를 들어, 교정 장치(210) 및 호스트 컴퓨터(182)는 IEEE 802.11n 기반 근거리 통신망을 통해 상호 연결되고, 디스플레이 센서(226)(예를 들어, 카메라(104)) 및 호스트 컴퓨터(182)는 범용 직렬 버스를 통해 상호 연결된다.
교정 절차 동안, 호스트 컴퓨터(182)는 디스플레이 패턴 데이터(228)를 MV 디스플레이 장치(100)로 전송한다. 이에 응답하여, MV 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패턴 데이터(228)에 대응하는 광 형성 디스플레이 패턴(230)을 방출한다. MV 디스플레이 장치(100)로부터 어느 빔렛이 수신되는지를 교정 장치(210)가 기록한다. 한편, 교정 장치(210)는 체커보드 패턴(232)을 포함한다(예를 들어, 교정 장치(210)의 스크린 상에 디스플레이 가능하거나 교정 장치(210)에 인쇄 및 부착). 교정 장치(210)가 디스플레이 센서(226)의 시야 내에 있는 경우(즉, 디스플레이 센서(226)는 교정 장치(210)의 체커보드 패턴(232)를 감지 또는 검출할 수 있는 경우), 디스플레이 센서(226)는 교정 장치 위치 데이터(234)를 호스트 컴퓨터(182)로 전송한다. 하나 이상의 실시예에서, 교정 장치 위치 데이터(234)는 검출된 체커보드 패턴(232)에 기초한 뷰잉 구역 좌표계에서 교정 장치(210)의 좌표를 나타낸다. 교정 장치(210)는 호스트 컴퓨터(182)에 의해 저장되는 빔렛 좌표 데이터(236)를 호스트 컴퓨터(182)에 전송한다. 후술하는 바와 같이, 호스트 컴퓨터(182)는 저장된 교정 장치 위치 데이터(234) 및 빔렛 좌표 데이터(236)를 사용하여 교정 파라미터(p0, p1,..., p15)를 계산한다. MV 디스플레이 장치(100)에 의해 뷰잉 구역 좌표계의 좌표를 평판 디스플레이(110)의 빔렛(또는 디스플레이 픽셀) 좌표 시스템의 대응하는 좌표로 변환하는데 사용되어 MV 디스플레이 장치(100)는 상이한 뷰잉 구역에 위치된 상이한 뷰어에게 상이한 콘텐츠를 제시할 수 있다.
하나 이상의 실시예들에서, 교정 장치(210)는 태블릿 컴퓨터의 프로세서에 의해 실행될 때 태블릿 컴퓨터가 교정 절차의 양태들을 수행하게 하는 소프트웨어 명령들을 저장하는 메모리를 갖는 태블릿 컴퓨터를 포함한다. 또한, 호스트 컴퓨터(182)의 메모리는 호스트 컴퓨터(182)의 프로세서에 의해 실행될 때 호스트 컴퓨터로 하여금 교정 절차의 다른 양태들을 수행하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
교정 절차는 뷰잉 구역 좌표계의 공간 1D/2D/3D 포인트와, 작동시킬 때 세상에서 공간 좌표 위치를 조명하는, 빔렛 좌표계의 빔렛 사이에서 MV 픽셀 당 여러 개의 맵핑을 캡처한다. 다양한 실시예에서, 이러한 캡처된 맵핑은 MV 디스플레이 장치(100)를 보기 위해 사용될 전체 영역 주위에 퍼져 있다. 이들 맵핑을 캡처하기 위해, MV 디스플레이 시스템(122)은 두 가지 일을 해야 한다: 뷰잉 구역 좌표 공간에서 교정 장치(210)를 찾고 빔렛이 현재 위치에서 닿는 것을 교정 장치(210)가 기록할 수 있게 한다.
다양한 실시예에서, 교정 장치(210)는 디스플레이 센서(226)의 피드에 체커보드 패턴(232)을 위치시킴으로써 발견된다. 이는 교정 장치(210)의 현재 위치를 나타내며 교정 장치 위치 데이터(234)에 포함되는 뷰잉 구역 좌표계에서 공간 좌표를 제공한다. 앞서 언급한 바와 같이, 디스플레이 센서(226)(예를 들어, 카메라(104))는 1D, 2D, 또는 3D 센서일 수 있다. 이들 각각은 MV 디스플레이 장치(100)가 어떻게 동작하는지에 관한 암시를 갖는다. 디스플레이 센서(226)의 치수는 최종 사용자가 뷰잉 구역을 정의할 수 있는 좌표 공간의 치수를 결정한다. 따라서, MV 디스플레이 장치(100)가 2D 디스플레이 센서(226)로 교정되면, 뷰잉 구역은 2D 표면의 영역으로만 정의될 수 있고, 교정 장치(210)가 배치되는 모든 위치는 그 2D 표면 내에 있어야 한다. 2D 또는 1D인 디스플레이 센서(226)를 사용하는 것에 대한 단점은, 수학적 모델이 뷰어가 그 평면 또는 라인에 서있다고 가정하기 때문에 MV 디스플레이 장치(100)는 대응하는 평면 또는 라인에서만 잘 작동할 수 있다는 것이다. MV 디스플레이 장치(100)로부터의 뷰어의 거리와 비교하여 MV 디스플레이 장치(100)가 작으면, 평면상에서 및 평면 밖에서 뷰어를 타격하는 빔렛들 간의 차이가 작고 무시될 수 있다. 그러나, MV 디스플레이 장치(100)가 커짐에 따라(예를 들어, 다수의 MV 디스플레이 장치(100)가 함께 타일링됨), 교정된 표면에 서있는 사람과 그로부터 떨어져 있는 사람에 대한 빔렛들 사이의 차이는 작지 않을 수 있고 일부 MV 픽셀이 뷰어에게 켜져 있는 것으로 보인다. 이 문제를 해결하기 위해, 다양한 실시예에서, 디스플레이 센서(226)는 2D 카메라를 포함할 수 있고, 교정 장치(210)와 디스플레이 센서(226) 사이의 거리를 측정하는 것이 가능하다. 그런 다음, 거리는 제 3 좌표로서 사용되어 2D 디스플레이 센서(226)를 3D 센서로 효과적으로 전환시키는 추가적인 차원을 부가한다. 따라서 사용자는 2D 이미지의 영역과 카메라와의 거리를 지정할 수 있다.
도 21b는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 교정 절차(360)의 흐름도이다. 교정 절차(360)는 362에서 시작한다. 예를 들어, 사용자는 호스트 컴퓨터(182), 교정 장치(210), 및 디스플레이 센서(226)로 하여금 그들의 각각의 메모리에 저장된 소정의 소프트웨어 명령을 실행하게하는 입력을 제공한다.
364에서, 교정 장치(210)는 MV 디스플레이 장치(100)의 시야 내에 위치된다. 교정 장치(210)는 디스플레이 센서(226)에 의해 정의된 뷰잉 구역 좌표계 내의 임의의 지점에 위치될 수 있다.
366에서, 디스플레이 센서(226)는 교정 장치(210)의 위치를 결정한다. 하나 이상의 실시예에서, 디스플레이 센서(226)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때 디스플레이 센서(226)로 하여금 교정 장치(210)에 의해 디스플레이되는 체커보드 패턴(232)의 이미지를 캡쳐하고 대응하는 이미지 데이터를 처리하고, 이미지 데이터에 기초하여 뷰잉 구역 좌표계에서 교정 장치(210)의 좌표를 결정하고, 그리고 결정된 좌표를 포함하는 교정 장치 위치 데이터(234)를 호스트 컴퓨터(182)로 전송하게 하는 명령을 저장한다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 센서(226)는 센서 데이터를 호스트 컴퓨터(182)에 전송하고, 호스트 컴퓨터(182)는 뷰잉 구역 좌표계에서 교정 장치(210)의 좌표를 결정하기 위해 센서 데이터를 처리한다.
368에서, MV 디스플레이 장치(100)의 MV 픽셀(102)은 교정 장치(210)에 의해 위치된다. 하나 이상의 실시예에서, 호스트 컴퓨터(182)는 MV 디스플레이 장치(100)가 MV 픽셀 모두를 켜고나서 MV 픽셀(102) 모두를 끄는 디스플레이 패턴 데이터(228)를 생성한다(도 22a 및 22b 참조). 교정 장치(210)의 카메라는 MV 픽셀(102) 모두가 켜지고 꺼질 때 MV 디스플레이 장치(100)의 이미지를 캡처한다. 교정 장치(210)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 교정 장치(210)로 하여금 이미지에 대응하는 이미지 데이터를 처리하고, 이미지 데이터를 비교하고, 이미지 데이터의 비교에 기초하여 각각의 MV 픽셀에 대응하는 이미지에서의 위치를 결정하게하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
370에서, 각각의 MV 픽셀(102)이 식별된다. 하나 이상의 실시예에서, 호스트 컴퓨터(182)는 MV 디스플레이 장치(100)가 각각의 MV 픽셀(102)에 할당되거나 연관되는 고유 코드에 따라 MV 픽셀(102) 각각을 켜고 끄도록 하는 디스플레이 패턴 데이터(228)를 생성한다(도 23a 내지 23f 참조). 교정 장치(210)의 카메라는 MV 디스플레이 장치(100)의 이미지를 캡처하는 반면, MV 디스플레이 장치(100)는 고유 코드에 따라 각각의 MV 픽셀(102)을 켜고 끈다. 교정 장치(210)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 교정 장치(210)가 각각의 MV 픽셀(102)을 식별하기 위해 고유 코드를 사용하여 이미지에 대응하는 이미지 데이터를 처리하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
372에서, 교정 장치(210)의 위치에 대응하는 디스플레이 픽셀 ID(또는 빔렛 ID)가 결정된다. 하나 이상의 실시예에서, 호스트 컴퓨터(182)는 MV 디스플레이 장치(100)가 각각의 빔렛에 할당된 고유 코드에 따라 각각의 빔렛을 켜고 끄도록 하는 디스플레이 패턴 데이터(228)를 생성한다. 이것은 교정 장치(210)의 위치에 대응하는 빔렛이 켜고 끌 때 MV 픽셀(102)의 "켜짐" 및 "꺼짐"(도 24a 내지 24t 참조)을 보는 것을 교정 장치(210)로 만든다. 교정 장치(210)는 MV 디스플레이 장치(100)의 이미지를 캡쳐하는 한편, MV 디스플레이 장치(100)는 자신에게 할당된 고유 코드에 따라 각 빔렛을 켜고 끈다. 교정 장치(210)의 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 교정 장치(210)로 하여금 각각의 빔렛에 할당된 고유 코드를 사용하여 이미지에 대응하는 이미지 데이터를 처리하여 교정 장치(210)의 위치에 대응하는 디스플레이 픽셀 ID(또는 빔렛 ID)를 결정하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
일 실시예에서 372의 이 단계에서, 목적은 각각의 MV 픽셀 아래에서 ~10,000개의 빔렛 중 어느 것을 발견하는 것이며, 예를 들어, 교정 장치(210)가 배치되는 곳마다 MV 픽셀(102)이 "켜짐"으로 나타나기 위해 MV 디스플레이 장치(100)가 켜질 필요가 있다. 이상적인 경우에, MV 픽셀(102)은 빔렛들 중 어느 하나만 켜질 때 "꺼짐"으로 보일 것이지만, 하나의(올바른) 빔렛이 켜질 때 "켜짐"으로 나타난다. MV 디스플레이 장치(100)는 각각의 빔렛에 대한 ID를 인코딩하는 패턴을 평판 디스플레이(110) 상에 디스플레이한다. 따라서, 뷰잉 구역 좌표계에서의 주어진 MV 픽셀 및 위치에 대해, 교정 장치(210)는 도 24a 내지 도 24t에 도시된 바와 같은 패턴을 볼 것이다.
374에서, 정제 공정이 도 25a 내지 도 25i를 참조하여 후술되는 바와 같이 수행될 수 있다.
376에서, 교정 파라미터는 후술되는 바와 같이 결정된다.
도 21c는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 교정 절차 동안 디스플레이될 수 있는 이미지(200)를 도시한다. 이미지(200)는 MV 디스플레이 장치(100)가 사용될 방에 해당한다. 이미지(200)는 디스플레이 센서(226)(즉, 스테레오 카메라(104))가 렌더링된 포인트 3D 포인트 클라우드 내에서 교정 장치(210)의 체커보드 패턴(232)을 캡처한 복수의 위치(202)의 마커를 포함한다. 교정 절차(360)의 다양한 양태는 도 22a 내지 도 25i를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
교정 장치(210)의 위치가 발견되면, MV 디스플레이 시스템(122)은 각각의 MV 픽셀의 빔렛이 교정 장치(210)에 충돌하는지를 결정해야 한다. 이를 달성하기 위해, 호스트 컴퓨터(182)는 MV 디스플레이 장치(100)에 일련의 패턴을 디스플레이하게 할 수 있다. 각각의 패턴은 교정 장치(210)에 특정 정보를 제공하기 위해 사용된다. 패턴은 하나의 예시적인 실시예의 순서로 아래에 나열되지만, 다른 순서가 사용될 수 있다.
보정 단계 1: MV 픽셀 위치가 발견된다.
도 22a 및 도 22b는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 렌즈 조립체(132)를 포함하는 MV 디스플레이 장치(100)의 정면도이다. 도시된 예에서 MV 디스플레이 장치(100)는 16개의(4x4) MV 픽셀(102)을 포함한다. MV 픽셀(102) 중 어느 것도 도 22a에 조명되어 있지 않지만, MV 픽셀(102) 모두가 도 22b에 조명되어 도시되어 있다. MV 디스플레이 장치(100)는 도 21b 및 21a에 도시된 바와 같이 모든 MV 픽셀(102)을 각각 플래시 온 및 오프한다. 이것은 조명 패턴을 캡처하는 교정 장치(210)가 이미지의 어떤 영역이 MV 픽셀(102)을 포함하고 더 큰 에러 검사를 허용 하는지를 결정하는 것을 가능하게 한다.
보정 단계 2: MV 픽셀 ID가 발견된다.
도 23a 내지 도 23f 각각은 전술된 도 22a 및 도 22b에서와 같이 단일 렌즈 어셈블리(132)를 포함하는 MV 디스플레이 장치(100)의 정면도이다. 도 23a 내지 도 23f는 각각의 MV 픽셀의 MV 픽셀 ID를 인코딩하는 일련의 이미지를 나타내며, 도시된 이미지는 리틀-엔디안 순서(little-endian order)로 배열된다.
호스트 컴퓨터(182)에 의해 전송된 디스플레이 패턴 데이터(228)는 MV 디스플레이 장치(100)가 MV 픽셀(102)을 사용하여 교정 장치(210)에 일련의 이미지(패턴)를 디스플레이하게 한다. 도 23a 내지 도 23f는 MV 디스플레이 장치(100)에서 각각의 개별 MV 픽셀(102)에 대한 특정 ID 번호를 인코딩한다. 다양한 실시예에서, ID는 모든 MV 픽셀 ID를 인코딩하는데 필요한 이미지의 수를 감소시키기 위해 이진 포맷으로 인코딩되지만, 다른 인코딩 방식도 사용될 수 있다. 예를 들어, MV 픽셀 ID를 인코딩하기 위해 컬러를 사용하거나 그 목적을 위해 회색 코드를 사용할 수 있다.
다양한 실시예에서, 각각의 도 23a 내지 도 23f는 하나의 MV 픽셀 ID를 나타내는 이진 인코딩에서 숫자의 1 비트를 나타낸다. 이미지(또는 패턴)에서 특정 MV 픽셀(102)이 꺼져 있으면, 해당 MV 픽셀에 대해 이미지에 0이 할당되고, 특정 MV 픽셀(102)이 켜져 있으면, 해당 MV 픽셀에 대해 이미지(또는 패턴)에 1이 할당된다. 그런 다음 일련의 비트가 해당 ID 번호로 변환된다.
예를 들어, 도 23a 내지 도 23f에서 원형 MV 픽셀(102)은 000111의 이진 인코딩을 가지며, ID 번호는 7이다. 000111은 원형 MV 픽셀(102)이 도 23a 내지 도 23c(오른쪽의 "111")의 3개의 제 1 이미지에서 켜지는 것(즉, 1의 값이 할당됨) 및 도 23d 내지 도 23f(왼쪽의 "000") 의 3개의 후자의 이미지에서 꺼지는 것(0의 값이 할당됨)에 기초한다. 다른 예로서, 원형 MV 픽셀의 좌측에 있는 MV 픽셀은 000110(ID 번호 6)의 이진 인코딩을 가지며, 원형 MV 픽셀의 우측에 있는 MV 픽셀은 001000(ID 번호 8)의 이진 인코딩을 갖는다 .
교정 장치(210)는 교정 절차(360)의 370에서 도 23a 내지 도 23f에 대응하는 이미지를 캡처한다. 이는 교정 장치(210)가 이미지의 어느 영역이 어느 MV 픽셀(102)에 속하는지 알 수 있게 한다. 교정 장치(210)가 이미지의 어느 영역이 어느 MV 픽셀(102)들에 각각 속하는지를 알기 때문에, 맵핑은 한번에 MV 디스플레이 장치(100)의 모든 MV 픽셀(102)에 대해 캡처될 수 있다. 이것은 MV 디스플레이 장치(100)마다 수행될 수 있지만, 다수의 MV 디스플레이 장치(100)를 포함하는 전체 MV 디스플레이 시스템(122)에 걸쳐 이를 수행하는 예시적인 실시예가 있다. MV 디스플레이 시스템(122)의 모든 MV 픽셀(102)에는 자신의 고유 ID가 할당된다.
교정 단계 3: 디스플레이 픽셀 ID가 발견된다.
도 24a 내지 도 24t는 도 22a 내지 도 23f에서와 같이, 16개(4x4)의 MV 픽셀(102)을 갖는 렌즈 어셈블리(132)를 포함하는 MV 디스플레이(100)의 정면도이다. 보다 구체적으로, 도 24a 내지 도 24j는 빔렛 ID(또는 디스플레이 픽셀 ID)의 X 그레이 코딩 동안 MV 디스플레이 장치(100)의 정면도이고 도 24k 내지 도 24t는 빔렛 ID(또는 디스플레이 픽셀 ID)의 Y 그레이 코딩 동안 MV 디스플레이 장치(100)의 정면도이다. 도시된 이미지는 리틀-엔디안 순서로 정렬된다. 교정 장치(210)는 교정 절차(360)의 372에서 도 24a 내지 도 24t의 이미지를 캡처한다.
교정 장치(210)의 메모리는 교정 장치(210)의 프로세서에 의해 실행될 때, 교정 장치(210)로 하여금 디스플레이 장치(100)의 MV 픽셀(102) 각각에 대한 빔렛(또는 빔렛 ID)의 디스플레이 픽셀 ID를 결정하도록 도 24a 내지 도 24t에 도시된 MV 디스플레이 장치(100)의 이미지에 대응하는 이미지 데이터를 처리하게 하는 소프트웨어 명령을 저장한다.
이 단계에서, 하나의 예시적인 실시예는 각각의 빔렛이 고유 ID인 특정 시퀀스를 플래시하도록 회색 코드 인코딩(다시, 다른 인코딩이 사용될 수 있음)을 사용한다. ID 번호는 단순히 x-빔렛 좌표 다음에 y-빔렛 좌표이다. 주어진 MV 픽셀(102)에 대해, 교정 장치(210)의 위치를 가장 잘 비추는 하나의 "최상의" 빔렛이 존재한다. 이 단계에서, "최상의" 빔렛이 꺼지거나 켜져 있고, 데이터가 그 빔렛의 ID를 디코딩하는데 사용된다는 것을 의미하는, MV 픽셀(102)이 교정 장치(210)에 꺼지거나 켜지는 것을(즉, 임계 휘도 값 아래 또는 위)를 나타나는 것인 경우가 가정된다. 이에 따라, 도 24a 내지 24t에서, 원형 MV 픽셀(102)은 x 이미지 0, 4, 및 7 및 y 이미지 2, 3, 4, 6, 및 8에서 "켜짐"으로 판독되었다. 이는 0010010001(우측에서 좌측으로) 그리고 y의 경우 0101011100(우측에서 좌측으로)의 회색 코드 인코딩을 제공한다. 이들 인코딩을 이진 인코딩으로 변환하기 위해, 교정 장치(210)의 메모리는 교정 장치(210)의 프로세서에 의해 실행될 때 교정 장치(210)가 표준 회색 코드를 이진 방정식(즉, 방정식 6 내지 15)에 사용하여 회색 코드 인코딩의 이진 표현이 x의 경우 0011100001이고 y의 경우 0110010111임을 결정하도록 하는 소프트웨어 명령을 저장한다. 이것은 225의 x 좌표 및 407의 y 좌표와 동일시한다.
이진법[9] = 회색 코드[9] 방정식 6
이진법[8] = 이진법[9]
Figure pct00006
회색 코드[8] 방정식 7
이진법[7] = 이진법[8]
Figure pct00007
회색 코드[7] 방정식 8
이진법[6] = 이진법[7]
Figure pct00008
회색 코드[6] 방정식 9
이진법[5] = 이진법[6]
Figure pct00009
회색 코드[5] 방정식 10
이진법[4] = 이진법[5]
Figure pct00010
회색 코드[4] 방정식 11
이진법[3] = 이진법[4]
Figure pct00011
회색 코드[3] 방정식 12
이진법[2] = 이진법[3]
Figure pct00012
회색 코드[2] 방정식 13
이진법[1] = 이진법[2]
Figure pct00013
회색 코드[1] 방정식 14
이진법[0] = 이진법[1]
Figure pct00014
회색 코드[0] 방정식 15
교정 단계 4: 교정 개선
실제로, 교정 장치(210)는 2개(또는 심지어 4개) 빔렛 사이에 있을 수 있다. 이것은 MV 디스플레이 장치(100) 상에 렌즈의 초점이 열악할 때 더욱 가능성이 높아지며, 이 경우 도 21b의 372에서 이상적으로 하나의 빔렛만을 "최상의" 빔렛으로 보는(또는 식별하는) 교정 장치(210)는 다수의 빔렛을 볼 수 있다. 이 문제를 완화시키기 위해, 선택적으로, "개선" 단계는 교정 절차(360)의 374에서 수행된다.
상술된 바와 같이, MV 픽셀 위치, MV 픽셀 ID, 및 디스플레이 픽셀 ID(또는 빔렛 ID)가 각각 368, 370 및 372에서 발견된 후, 교정 장치(210)는 어느 빔렛이 교정 장치(210)의 현재 위치에 최상으로 대응하는지를 평가하기에 충분한 정보를 갖는다. 추정의 정확성을 검증하기 위해, 374에서의 개선 단계에서, 교정 장치(210)는 빔렛 좌표 데이터(236)를 호스트 컴퓨터(182)(도 21a 참조)로 송신하며, 여기서 빔렛 좌표는 데이터(236)는 각각의 MV 픽셀(102)에 대한 최상의 빔렛의 초기 추정에 관한 정보를 포함한다. 그 후, 호스트 컴퓨터(182)는 MV 디스플레이 장치(100)가 추정된 "최상의" 디스플레이 픽셀(추정된 "최상의" 디스플레이 픽셀 자체 포함) 주위의 9개의 디스플레이 픽셀을 하나씩 차례로 켜는 디스플레이 패턴 데이터(228)를 전송한다.
도 25a 내지 25i는 본 개시의 하나 이상의 실시예들에 따른 개선 이미지들이다. 도 25a 내지 도 25i에 포함된 각각의 이미지는 교정 장치(210)에 의해 캡처되는 MV 픽셀(102)상의 하나의 빔렛(216)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 MV 픽셀(102)은 그 안에 포함된 복수의 디스플레이 픽셀(215)로부터 복수의(예를 들어, 14x14 = 196) 빔렛을 방출한다.
교정 장치(210)는 각각의 MV 픽셀(102)에 대해 도 25a 내지 도 25i에 도시된 9 개의 개선 이미지 중 어느 것을 결정하며 이는 전술된 바와 같이, MY 픽셀 위치 및 MV 픽셀 ID를 결정한다. 즉, 교정 장치(210)는 도 25a 내지 도 25i에 도시된 9개의 빔렛(216) 중 어느 것이 최고인지를 결정한다. 일단 도 21a에 도시된 바와 같이 최상의 빔렛(216)이 결정되면, 교정 장치(210)는 추가 처리를 위해 각각의 MV 픽셀(102)에 대한 빔렛 좌표 데이터(236)를 다시 호스트 컴퓨터(182)로 전송한다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 실시예에서, 각각의 빔렛(216)은 디스플레이 픽셀(215) 중 하나에 대응하고, 각각의 디스플레이 픽셀(215)은 복수의(예를 들어, RGB) 디스플레이 서브-픽셀(126)로 구성된다(도 5a 내지 도 5c 참조). 도시된 실시예에서, 각각의 MV 픽셀(102)은 각각 복수의 디스플레이 서브-픽셀(126)로 구성되는 196(=14x14) 디스플레이 픽셀(215)을 포함한다. 따라서, 각각의 MV 픽셀(102)은 196개의 디스플레이 픽셀(215)로부터 196개의 상이한 방향으로 상이한 컬러/휘도를 갖는 196개의 빔렛을 각각 방출할 수 있다.
또한 개선하는 다수의 대안적인 방법이 있다. 예를 들어, 상기 예시된 실시예는 추정된 최상의 디스플레이 픽셀 주위에서 8개의 디스플레이 픽셀을 선택하지만, 9 개의 디스플레이 픽셀 영역(3x3) 대신 추정된 최고의 디스플레이 픽셀을 중심으로 하는 25개의 디스플레이 픽셀 영역(5x5)이 사용될 수도 있다. 개선 공정에 필요한 이미지의 수를 감소시키기 위한 인코딩 방법이 또한 사용될 수 있다. 그러한 인코딩 중 하나는 각각의 디스플레이 픽셀 대신에 각각의 행 및 열을 순차적으로 도시하는 것을 수반한다. 9개의 디스플레이 픽셀 영역(3x3)의 경우, 그러한 인코딩 방법을 사용하면 필요한 이미지 수가 9개에서 6개로 감소된다. 이 방법은 MV 픽셀의 위치에서 어떤 행 이미지가 가장 밝고 어떤 열 이미지가 가장 밝은지를 찾는다. 이러한 정보에 기초하여, 어느 디스플레이 픽셀이 MV 픽셀에 대해 가장 밝은지(즉, 가장 밝은 열 및 행에 위치되는 디스플레이 픽셀)가 고유하게 결정될 수 있다.
교정 절차 후, MV 디스플레이 시스템(122)은 어느 빔렛(216)이 교정 장치(210)의 위치에 대응하는지 및 뷰잉 구역 좌표계에서 어느 좌표가 교정 장치(210)의 위치에 대응하는지를 안다. 다양한 실시예에서, 교정 절차(도 21b의 364 내지 374)는 교정 공간 주위에 퍼져 있는 다수의 상이한 위치(예를 들어, 최소값은 약 11이고 최대값은 거의 50 임)에서 교정 장치(210)로 여러 번 실행되고, 수학적 모델의 계수 및 상수는 376에서 추정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 이것은 그 안에 저장된 모든 뷰잉 구역 좌표/빔렛 맵핑 모두를 갖는 호스트 컴퓨터(182)상에서 수행된다. 수집된 맵핑 및 식 1-5에 의해 주어진 것과 같은 목적 함수, 예를 들어, 다수의 알려지지 않은 계수 및 상수(예를 들어, 식 1-5에서와 같이 교정 파라미터(p0, p1,..., p15))는 비-선형 솔버(non-linear solver)에 입력한다. 비선형 솔버는 데이터를 사용하여 제공된 데이터의 "최적합"에 반복적으로 수렴하려고 한다. 본 개시의 관점에서, 당업자는 이 작업을 완료하기 위해 비-선형 솔버를 적용하는 방법을 이해할 것이다. 일단 계수 및 상수가 발견되면, (이제 각각의 MV 픽셀(102)에 대해 결정된 계수 및 상수를 갖는) 수학적 모델은 뷰잉 구역 좌표를 입력으로서 취하고 대응하는 빔렛의 ID를 리턴할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이 모델은 뷰잉 구역 좌표계에서의 좌표들을 평판 디스플레이(110)의 빔렛 좌표계에서의 대응하는 좌표들로 변환하는데 사용하기 위해 MV 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 제어기(170)로 송신된다.
수정
설명 된 교정 절차는 시간이 많이 걸리며 노이즈가 발생하기 쉽다. 예를 들어, 하나의 구현예에서, 2D 카메라로 교정하기 위해서는 교정 장치(210)가 항상 2D 평면 내에 배치될 필요가 있을 수 있다(시스템이 임의의 2D 표면을 허용하도록 적응될 수 있기 때문에 이것이 엄격한 요건은 아닐 수도 있음). 이러한 문제 중 일부를 완화하기 위해, 결과를 개선하기 위해 공정을 약간 변경할 수 있다.
예를 들어, 역 패턴이 사용될 수 있다. 인코딩 패턴이 캡처될 때(위에서 설명된 바와 같이 MV 픽셀 ID 및 빔렛(디스플레이 픽셀), ID를 결정하는 동안), 패턴의 역도 캡처될 수 있다. 즉, 패턴에서 MV 픽셀이 "켜짐"이면 반대 이미지에서는 "꺼짐"이되고 그 반대도 마찬가지이다. 이는 MV 디스플레이 시스템(122)이 신호 대 잡음비를 두 배로하기 위해 패턴의 이미지로부터 패턴의 역의 이미지를 공제할 수 있게 한다. 이것은 2개의 이미지가 공제될 때, 이미지의 임의의 기준선 휘도(즉, MV 디스플레이 장치(100)의 표면에서 반사되는 광)가 공제되고, MV 픽셀(102)로부터의 신호 만이 남겨지기 때문이다.
다른 예로서, 개구 조정이 사용될 수 있다. 교정 절차가 올바르게 작동하기 위해 교정 장치(210)는 MV 픽셀(102)이 "켜짐"인 경우와 "꺼짐"인 경우사이의 차이를 말할 수 있는 것이 필요할 수 있다. "꺼짐"은 광의 완전한 부재가 아닐 수 있기 때문에(예를 들어, 백라이트로부터의 광 누출로 인해 MV 픽셀이 "켜짐"으로 보일 수 있다), 교정 장치(210)는 "꺼짐" 오프 픽셀이 꺼짐으로 판독되도록 그리고 "켜짐" MV 픽셀이 켜짐으로 판독되도록 적절한 양의 광으로 되도록 조정될 수 있다. 이를 달성하기 위해, MV 디스플레이 장치(100)는 MV 픽셀의 절반이 켜지고 다른 절반이 꺼짐인 패턴을 보여준다. 그런 다음 사용자는 꺼짐 MV 픽셀이 카메라 피드에서 꺼짐으로 나타날 때까지 카메라의 조리개 링을 조정한다.
또 다른 예로서, 교정 로봇이 사용될 수 있다. 교정의 하나의 구현예는 MV 디스플레이 장치(100)에 부착된 2D 카메라(104)를 사용하기 때문에, 사용자가 MV 디스플레이 장치(100)의 카메라(104)에 대해 교정 장치(210)를 이동시킬 필요없이 MV 디스플레이 장치(100)를 카메라(104)로 교정하는 것이 효율적일 수 있다. MV 디스플레이 장치(100)는 사전 교정될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 교정 로봇이 사용될 수 있다. 로봇은 MV 디스플레이 장치(100) 및/또는 교정 장치(210)가 로봇에 배치되도록 구성된다. 그 후 로봇은 MV 디스플레이 장치(100) 및 교정 장치(210)를 자동화된 방식으로 이동시켜, 교정 장치(210)를 배치하기 위해 공급된 원하는 위치의 목록에 기초하여 맵핑을 캡처한다. 로봇이 캡처링 맵핑을 완료하면, 계수 및 상수를 수학적 모델에서 계산할 수 있고, 후속 처리에 사용하기 위해 계수 및 상수를 저장한다.
이 로봇이 구축될 수 있는 한 가지 방법은 MV 디스플레이 장치(100)를 정지 상태로 두고 교정 장치(210) 카메라를 뷰잉 공간 내에서 이동시키는 것이다. 이로 인해 방을 많이 차지해야 하는 매우 큰 로봇이 생길 수 있다. 대신에, 교정 장치(210) 카메라가 일정한 라인 내에 유지되도록 로봇이 구축될 수 있고, MV 디스플레이 장치(100)는 MV 디스플레이 장치(100) 주위를 이동하는 교정 장치(210) 카메라를 시뮬레이션하기 위해 이동되고(pan) 기울어진다(tilt). 교정 장치(210) 카메라는 MV 디스플레이 장치(100) 주위에서 캡처된 지점들이 반구가 아닌 평면 상에 있도록 하기 위해 여전히 선으로 앞뒤로 이동한다. 이러한 방식으로 로봇 기능에 필요한 액추에이터 수가 감소된다. 로봇을 구동하는 소프트웨어는 그에 공급된 물리적 위치(즉, MV 디스플레이 장치(100)로부터의 x, y, z 오프셋)를 이동, 기울기 및 거리 좌표로 변환하는 공식을 사용할 수 있다. 이것은 교정 로봇이 MV 디스플레이 장치(100)를 임의의 세트의 포인트로 교정할 수 있게 한다.
로봇은 제어된 조명 환경에 배치되어 교정 공정의 다른 부분에 따라 조명이 변경될 수 있다. 이는 측정기의 노이즈를 감소시키기 위해 체커보드가 교정 장치(210)에서 잘 조명되도록 보장할 수 있다(따라서 디스플레이 센서(226)를 보다 쉽게 볼 수 있게 한다). 교정 장치(210)가 패턴을 캡처하는 교정 공정의 일부에 대해 조명이 꺼질 수 있으며, MV 디스플레이 장치(100)상의 반사 광을 감소시킨다.
카메라(104)가 부착된 개별 MV 디스플레이 장치(100)의 경우, MV 디스플레이 장치(100)는 설치되기 전에 완전히 교정될 수 있다. 이것은 일반적으로 비교적 작은 MV 디스플레이 장치(100) 및 임의의 MV 픽셀과 관련하여 이동할 수 없는 카메라(104)에 의해 해당된다. 그러나, 복수의 MV 디스플레이 장치(100)가 사용되는 경우, 디스플레이 센서(104)에 대한 각각의 MV 디스플레이 장치(100)의 정확한 위치는 미리 알려지지 않을 수 있기 때문에(예를 들어, MV 디스플레이 장치(100)가 함께 타일링되기 전에) MV 디스플레이 장치(100)를 완전히 사전 교정하는 것이 어려울 수 있다. 다양한 실시예에서, 현장에서 교정을 완료하기 전에 MV 디스플레이 장치(100)를 부분적으로 교정하는데 로봇이 사용될 수 있다. 교정 로봇은 MV 디스플레이 장치(100)의 고유 속성을 결정하고, 현장의 고유 속성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 방사상 왜곡 계수 및 렌즈 중심 상수(즉, 렌즈(렌즈 시스템)이 오버(over)되는 픽셀을 표시하는)는 교정 로봇으로 교정되는데, 이는 MV 디스플레이 장치의 위치 또는 디스플레이 센서(104)에 대해 어떻게 배향되는지에 상관없이 변하지 않기 때문이다. 그 후, 디스플레이 카메라(104)에 대한 렌즈(렌즈 시스템)의 위치를 설명하는 분수 선형 투영 방정식이 필드에서 교정된다. 계수와 상수 중 일부가 사전 교정되기 때문에, 솔버가 나머지 계수를 결정할 때 갖는 자유도가 적다. 따라서 현장에서 전체 교정을 수행하는 것보다 적은 수의 포인트를 캡처할 수 있다. 분수 선형 투영 방정식 계수를 얻은 후에는 사전-교정된 계수와 결합하여 수학적 모델에 사용할 전체 계수 세트를 얻을 수 있다.
2017년 11월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제 15/809,147호의 개시 내용은 그 전문이 본원에 포함된다.
전술 한 다양한 실시예는 추가 실시예를 제공하기 위해 조합될 수 있다.
상기 상세한 설명에 비추어 실시예에 대한 이들 및 다른 변경이 이루어질 수 있다. 일반적으로, 다음의 청구 범위에서, 사용된 용어는 청구 범위를 본 명세서 및 청구 범위에 개시된 특정 실시예로 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 이러한 청구범위에 의해 부여된, 그와 동등한 등가물의 전체 범위와 함께 모든 가능한 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 청구 범위는 본 개시에 의해 제한되지 않는다.

Claims (15)

  1. 멀티-뷰 디스플레이 장치로서,
    디스플레이 픽셀의 어레이를 포함하는 디스플레이;
    렌즈들의 어레이를 포함하는 렌즈 어레이 패널로서, 상기 렌즈들 및 상기 렌즈가 배치되는 상기 디스플레이 픽셀 각각은 멀티-뷰(MV) 픽셀을 형성하고, 상기 MV 픽셀은 빔렛을 상이한 방향으로 방출하여 MV 픽셀의 어레이가 각각 MV 픽셀의 상기 어레이에 대해 위치된 상이한 뷰잉 구역에서 가시적인 상이한 이미지를 형성하도록 구성되는, 렌즈 어레이 패널; 및
    상기 디스플레이 및 상기 렌즈 어레이 패널을 포함하는 인클로저를 포함하는, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인클로저는 상기 디스플레이에 인접하게 배치된 후방 커버 및 상기 렌즈 어레이 패널에 인접하게 배치된 전방 커버를 포함하고,
    상기 전방 커버는 상기 MV 픽셀에 각각 대응하는 구멍(aperture)을 정의하는, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 디스플레이 픽셀은 복수의 디스플레이 서브-픽셀로 형성되고,
    상기 멀티-뷰 디스플레이 장치는 상기 평판 디스플레이와 상기 렌즈 어레이 패널 사이에 배치된 확산기를 포함하고,
    상기 확산기는 제 1 축선을 따라 더 많은 확산을 제공하고 상기 디스플레이의 디스플레이 서브-픽셀 구성에 따라 상기 제 1 축선과 다른 제 2 축선을 따라 더 적은 확산을 제공하도록 비대칭인, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    사변형 형상을 갖고 상기 사변형 형상의 대향하는 양쪽 에지 상에 제공된 네트워크 및 전력 커넥터를 포함하고, 제 1 네트워크 커넥터에 결합된 제 1 네트워크 인터페이스 및 제 2 네트워크 커넥터에 결합된 제 2 네트워크 인터페이스를 포함하는 제어기를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 네트워크 인터페이스 중 하나는 신호를 입력하기 위한 업스트림 인터페이스로서 기능하고, 상기 제 1 및 제 2 네트워크 인터페이스 중 다른 하나는 신호를 출력하기 위한 다운스트림 인터페이스로서 기능하고,
    상기 제어기는 제 1 전력 커넥터에 결합된 제 1 전력 인터페이스 및 제 2 전력 커넥터에 결합된 제 2 전력 인터페이스를 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 전력 인터페이스 중 하나는 전력을 입력하기 위한 업스트림 인터페이스로서 기능하고, 제 1 및 제 2 전력 인터페이스의 다른 하나는 전력을 출력하기 위한 다운스트림 인터페이스로서 기능하는, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이 패널은 레일로 형성된 프레임; 및
    프레임에 의해 지지되고 렌즈 어레이 패널의 렌즈 어레이를 집합적으로 형성하기 위해 서로 인접하여 타일링되는 복수의 렌즈 조립체를 포함하는, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리들 각각은 함께 적층된 적어도 2 개의 렌즈 어레이들을 포함하고,
    상기 렌즈 어셈블리들 각각은 제 1 기계식 커플러를 포함하는 제 1 렌즈 어레이, 제 1 기계식 커플러와 연결 가능한 제 2 기계식 커플러, 및 제 3 기계식 커플러를 포함하는 제 2 렌즈 어레이, 및 제 3 기계식 커플러와 연결 가능한 제 4 기계식 커플러를 포함하는 제 3 렌즈 어레이를 포함하며,
    각각의 렌즈 조립체는 미광이 MV 픽셀 중에서 교차하는 것을 차단하도록 구성된 내부 배플을 포함하고,
    상기 내부 배플은 상기 렌즈 어레이에 정의된 리세스로 형성되는, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 렌즈 조립체의 하나 이상의 표면은 광-흡수 물질로 코팅되고,
    상기 광-흡수 코팅은 반사-방지 코팅 전에 적용되거나 또는 밴드 패스 코팅이 상기 렌즈 어셈블리의 하나 이상의 표면에 적용되고,
    상기 렌즈의 어레이는 불투명 매체로부터 성형된 구멍 구조의 표면 상에 투명 매체를 오버 몰딩함으로써, 또는 투명 매체로부터 성형된 렌즈의 어레이에 대한 불투명 필름의 인-몰드 본딩에 의해 형성되는, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이 패널과 상기 디스플레이 사이에 배치되고 미광이 상기 MV 픽셀 사이에서 교차하는 것을 차단하도록 구성되는 배플의 시트를 포함하는, 멀티-뷰 디스플레이 장치.
  9. 서로 결합된 둘 이상의 멀티-뷰(MV) 디스플레이 장치의 동작을 제어하는 방법으로서, 각각의 MV 디스플레이 장치는 MV 장치에 대해 위치된 복수의 뷰잉 구역에 복수의 이미지를 투영하도록 구성되는, 방법으로서,
    상기 둘 이상의 MV 디스플레이 장치에 각각 주소를 할당하는 단계;
    하나 이상의 뷰잉 구역의 사양(specification)을 수신하는 단계;
    상기 하나 이상의 뷰잉 구역에 하나 이상의 이미지가 형성되는 기초가 되는 콘텐츠의 사양을 수신하는 단계; 및
    하나 이상의 이미지를 하나 이상의 뷰잉 구역에 각각 투영하도록 둘 이상의 MV 디스플레이 장치를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 콘텐츠와 둘 이상의 MV 디스플레이 장치 사이의 맵핑의 사용자 사양을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 뷰잉 구역의 사양을 수신하는 단계에서, 교정 공간 내의 뷰잉 구역과, 뷰잉 구역 좌표계 내의 비-교정 공간에서의 뷰잉 구역을 구별하는, 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    단일-뷰 모드에서, 둘 이상의 MV 디스플레이 장치의 시야 내에서 모든 뷰잉 구역에서 동일한 콘텐츠를 볼 수 있게 하는, 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 MV 디스플레이 장치의 뷰잉 공간의 3D 모델 및 뷰잉 구역의 표현을 중첩시키는 단계; 및
    실시간으로 상기 뷰잉 공간을 나타내는 포인트 클라우드 데이터 및 상기 뷰잉 구역의 표현을 중첩하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    조작자가 복수의 뷰잉 구역을 생성 및/또는 조정하도록 구성된 그래픽 사용자 인터페이스를 디스플레이하는 단계;
    조작자가 콘텐츠를 생성 및/또는 조정할 수 있도록 구성된 그래픽 사용자 인터페이스를 디스플레이하는 단계; 및
    하나 이상의 뷰잉 구역을 하나 이상의 콘텐츠 군에 할당하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    MV 디스플레이 구성을 저장하는 단계로서, 각각의 MV 디스플레이 구성은 일련의 뷰잉 구역 및 어떤 뷰잉 구역이 어떤 콘텐츠 군에 할당되는지를 정의하는, 단계, 및
    트리거에 기초하여 MV 디스플레이 구성 중 하나를 선택하는 단계로서, 상기 트리거는 사용자-입력 트리거, 센서-기반 트리거, 사전-프로그램된 트리거, 및 타이밍 트리거 중 하나 이상인 단계를 포함하는, 방법.
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