KR20210060251A - 디스플레이 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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KR20210060251A KR1020190148085A KR20190148085A KR20210060251A KR 20210060251 A KR20210060251 A KR 20210060251A KR 1020190148085 A KR1020190148085 A KR 1020190148085A KR 20190148085 A KR20190148085 A KR 20190148085A KR 20210060251 A KR20210060251 A KR 20210060251A
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Abstract

디스플레이 장치 및 제어 방법이 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는 영상을 출력하는 영상 소스와, 영상소스에서 출력된 영상을 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 광학과, 영상 소스 또는 릴레이 광학의 주변에 마련되는 것으로서 주변 사물 이미지를 갖는 주변 기구물와, 릴레이 광학에서 전달된 영상을 반사하여 제1 허상을 형성하면서 주변 기구물의 이미지를 반사하여 제1 허상의 주변에 제2 허상을 형성하는 컴바이너를 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 제어 방법{Display Apparatus and method for controlling of displaying image}
본 개시는 디스플레이 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치의 일 예로, 헤드 업 디스플레이(Head Up Display; HUD) 장치가 잘 알려져 있다.
HUD 장치는 증강 현실(Augmented Reality; AR)를 목적으로 만들어 졌으며, 사람의 눈으로 보는 최종 단계의 광 기구물(글라스, 투명미러 등)은 대부분 투명하게 제작되어 있다. HUD 장치에서 만들어진 이미지는 투명 광기구물을 통해 보이는 외부 풍경과 결합되어 의미있는 영상을 만들어 내거나, 외부 풍경을 보면서 HUD 영상도 같이 보는 형태를 취하고 있다.
가령, 기존의 항공기 또는 자동차에 적용된 HUD 장치에 있어서, 허상이 생성되는 최종 단계의 미러(글라스)는 투명 또는 일부 빛이 투과되는 형태의 광기구물로 제작되어 있으며, 이를 통해 사용자는 주변환경(풍경)을 동시에 볼 수 있다.
해결하고자 하는 과제는 사용자가 허상 광학계의 설계로 정해진 허상의 사이즈와 거리를 올바로 인식할 수 있는 디스플레이 장치 및 제어 방법을 제공하는데 있다.
해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
일 측면에 있어서, 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 영상을 출력하는 영상 소스; 영상소스에서 출력된 영상을 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 광학; 영상 소스 또는 릴레이 광학의 주변에 마련되는 것으로서, 주변 사물 이미지를 갖는 주변 기구물; 및 릴레이 광학에서 전달된 영상을 반사하여 제1 허상을 형성하면서 주변 기구물의 이미지를 반사하여 제1 허상의 주변에 제2 허상을 형성하는 컴바이너;를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 기구물은 영상 소스의 화면 주변에 마련되며, 주변 기구물의 주변 사물 이미지는, 주변 사물 이미지의 원 크기에 대하여 제1 허상의 허상 거리에서 제1 허상의 배율의 역수 크기를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 기구물은 영상 소스의 화면 둘레를 둘러싸고 있을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 영상 소스는 화상 패널을 포함하며, 주변 기구물은 화상 패널의 홀더일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 릴레이 광학은 영상 소스에서 출력된 영상을 확대 반사하는 볼록 미러를 포함하며, 주변 기구물은 볼록 미러의 홀더일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 기구물은 볼록 미러의 둘레를 둘러싸고 있을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 사물 이미지는 시계, 액자, 나무, 화분, 커튼, 사람, 동물, 벽지, 마루, 블록, 타일 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 디스플레이 장치는 주변 기구물의 주변에 주변광을 조명하는 주변광 광원을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 기구물은 영상 소스의 화면을 기준으로 돌출되어 형성된 단차를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 기구물은 영상 소스의 화면을 기준으로 단차없이 연속적으로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 기구물은 영상 소스의 화면을 기준으로 돌출되어 단차가 형성된 제1 모드와 단차없이 연속적으로 형성된 제2 모드를 포함하며, 제1 모드와 제2 모드는 변환가능(switchable)하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변 기구물은 제2 모드에서 제2 허상이 블랙 색상을 갖도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 컴바이너는 반투과성의 오목미러일 수 있다.
다른 측면에 있어서, 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 영상을 출력하는 영상 소스; 출력된 영상을 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 광학; 영상 소스 또는 릴레이 광학의 주변에 마련되는 것으로서, 주변광을 조명하는 주변광 광원; 및 릴레이 광학에서 전달된 영상을 반사하여 허상을 형성하면서 주변광 광원의 주변광을 반사하여 제1 허상의 주변에 주변광의 제2 허상을 형성하는 컴바이너;를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변광 광원은 복수의 점광원 또는 연속적인 선광원일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 주변광 광원은 주변 사물의 축소된 형상을 가질 수 있다.
다른 측면에 있어서, 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 영상을 출력하는 영상 소스; 출력된 영상을 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 광학; 및 릴레이 광학에서 전달된 영상을 반사하여 허상을 형성하는 컴바이너;를 포함하며, 영상 소스의 화면은 콘텐츠를 표시하는 제1 영역과, 제1 영역의 주변에 위치하여 주변 사물 이미지를 표시하는 제2 영역을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 영역은 영상 소스의 화면의 중앙부에 위치하고, 제2 영역은 제1 영역의 둘레를 둘러싸고 있을 수 있다. 여기서, 제2 영역의 주변 사물 이미지는, 주변 사물 이미지의 원 크기에 대하여 제1 허상의 허상 거리에서 제1 허상의 배율의 역수 크기를 가질 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 디스플레이 제어 방법에 관한 것으로서, 영상을 출력하는 단계; 출력된 영상을 릴레이 광학을 이용하여 전달하는 단계; 컴바이너를 이용하여 전달된 영상을 반사하여 제1 허상을 형성하는 단계; 및 컴바이너를 이용하여 제1 허상의 주변에 주변 사물 형상을 갖는 제2 허상을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시에 따르면, 디스플레이 장치 및 제어 방법은 허상 광학계의 설계로 정해진 허상의 사이즈와 거리를 올바로 인식할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 개략적으로 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 광학계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 주변 구조물을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 사용자가 보는 허상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 주변 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 주변 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 주변 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 9a는 일 실시예에 따른 주변 구조물의 주변 환경 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9b는 일 실시예에 따른 주변 구조물의 주변 환경 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9c는 일 실시예에 따른 주변 구조물의 주변 환경 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적으로 부분 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 영상 소스 및 주변광 광원을 도시한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 영상 소스 및 주변광 광원을 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 영상 소스를 도시한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 디스플레이 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
본 명세서의 실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 시스템"이라는 표현은, 그 시스템이 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 개시에서, ‘허상(Virtual Image)’이라 함은 광학계에 의해 상(image)이 맺힐 때, 상이 맺히는 곳에 실제로 빛이 존재하지 않는 경우를 의미한다. 오목 미러의 경우, 오목 미러의 초점 안쪽에 물체가 있는 경우에 정립 허상이 형성된다. 다른 광학계에 의해 오목 미러의 초점 안쪽에 실상(real image)가 맺히는 경우에도, 오목 미러에 의해 상기 실상에 대한 형상이 형성된다.
본 개시에서, ‘디스플레이 장치(Virtual Image Display Apparatus)’라 함은 허상 광학계를 이용하여 영상을 표현할 수 있는 허상 디스플레이 장치로서, 차량용 HUD, 항공기용 HUD 뿐만 아니라, 실내외에서 사용되는 엔터테인먼트용 HUD 등을 포괄한다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치(100)의 개략적으로 부분 단면도이며, 도 3은 도 1의 디스플레이 장치(100)의 광학계를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 일 실시예에 따른 주변 구조물을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 영상 소스(110), 주변 구조물(120), 릴레이 광학(relay optics)(140), 및 컴바이너(170)를 포함한다. 디스플레이 장치(100)의 구성요소들 중 일부는 다른 구성요소들과 일체로 결합되거나, 또는 생략될 수 있다.
영상 소스(110)은 영상 전산데이터를 입력받아 광학적인 영상을 출력하는 장치이다. 일 실시예에서 영상 소스(110)에서 출력되는 영상은, 영화나, 컴퓨터 게임, 방송 영상, 차량용 네이게이션, 항공기용 네이게이션 영상, 등일 수 있다.
일 실시예에서 영상 소스(110)는 화상 패널을 포함할 수 있다. 화상 패널은 예를 들어, LCD 패널, OLED 패널, LCoS 패널, DLP 패널, 등일 수 있다.
일 실시예에서, 영상 소스(110)는 레이저 스캐닝 디스플레이 장치일 수도 있다. 레이저 스캐닝 디스플레이 장치는 레이저 광원과, 레이저 광원에서 출사된 레이저빔을 스캐닝(scanning)하는 스캐닝 장치(예를 들어 MEMS 미러, 회전 폴리곤 미러, 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 영상 소스(110)는 음극선관 디스플레이 장치일 수도 있다.
릴레이 광학(140)은 영상 소스(110)에서 출력된 영상을 확대 또는 축소하여 컴바이너(170)에 영상을 전달하는 광학이다. 릴레이 광학(140)은 하나 또는 복수의 렌즈나, 하나 또는 복수의 미러나, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
주변 구조물(120)은 영상 소스(110)의 주변에 마련되는 것으로서, 주변 사물 이미지를 갖는 다.
일 실시예에서, 주변 구조물(120)은 영상 소스(110)의 홀더일 수 있다. 달리 말하면, 영상 소스(110)의 홀더에 주변 사물 이미지가 마련되어 있을 수 있다.
일 실시예에서, 주변 구조물(120)은 영상 소스(110)의 주변에 탈착가능하게 부착되거나 또는 고정 부착되어 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 주변 구조물(120)의 주변 사물 이미지는 무대의 커튼과 같은 사이즈감을 표현할 수 있는 이미지일 수 있다. 도 4에는 주변 구조물(120)은 중앙 부분이 비워진 중공(120a)을 가지고 있다. 주변 구조물(120)의 중공(120a)은 영상 소스(110)의 화면에 대응되는 형상일 수 있다. 달리 말하면, 주변 구조물(120)은 영상 소스(110)의 화면 둘레를 둘러싸고 있을 수 있다. 본 실시예는 주변 구조물(120)은 영상 소스(110)의 화면 둘레를 둘러싼 경우를 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 주변 구조물(120)은 영상 소스(110)의 화면 둘레 중 일부에만 마련될 수도 있다.
일 실시예의 릴레이 광학(140)은 영상을 확대하는 볼록 미러일 수 있다. 이러한 볼록 미러는 비구면일 수 있다. 볼록 미러는 유리 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 릴레이 광학(140)으로 하나의 볼록 미러를 채용한 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예의 릴레이 광학(140)은 2 이상의 곡면 미러를 포함하거나, 또는 하나 또는 복수의 렌즈를 포함하거나, 또는 렌즈와 미러의 조합을 포함할 수도 있다.
컴바이너(170)는 릴레이 광학(140)에서 전달된 영상을 영상을 반사하여 허상(P)을 형성하는 광학 부재이다. 일 실시예에서 릴레이 광학(140)과 컴바이너(170)는, 릴레이 광학(140)에서 전달되는 물체상(즉, 결상)이 컴바이너(170)의 초점 거리 안쪽에 위치하도록 배치된다. 컴바이너(170)는 반투과성(partially transparency)의 오목미러일 수 있다. 여기서, 반투과성이라 함은 빛의 일부를 반사하고 일부를 투과한다는 의미이며, 투과하는 광량은 컴바이너(170)의 반사면의 설계, 재질에 따라 달라질 수 있다. 컴바이너(170)의 반사면은 비구면일 수 있다. 컴바이너(170)는 곡면 판재 형상을 지닐 수 있다. 컴바이너(170)는 유리 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 사용자는 컴바이너(170)에서 반사된 영상을 허상(P)으로 보게 된다.
영상 소스(110), 주변 구조물(120), 릴레이 광학(140), 및 컴바이너(170)는 하우징(190)에 설치된다. 하우징(190)의 내부 일측에는 영상 소스(110)와 주변 구조물(120)이 설치되고, 하우징(190)의 내부 타측에는 릴레이 광학(140)이 설치될 수 있다. 컴바이너(170)는 하우징(190)에서 돌출된 상태로 설치될 수 있다.
일 실시예의 하우징(190)은 데스크 톱(desk top) 형식으로 실내에 설치될 수 있다. 사용자는 의자에 앉아서 디스플레이 장치(100)를 봄으로써, VR(Virtual Reality) 글라스(glasses)를 쓰지 않고서도 극장에 앉아 있는 것과 같은 경험을 할 수 있다.
일 실시예의 하우징(190)은 자동차의 대시보드이거나, 항공기 조정석의 일부 일 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 사용자가 보는 허상을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 사용자는 디스플레이 장치(100)를 통해 영상 소스(110)에서 출력되는 영상의 제1 허상(I1)과 제1 허상(I1)의 둘레에 형성되는 제2 허상(I2)을 보게 된다.
제1 허상(I1)과 제2 허상(I2)의 허상 크기 및 허상 위치는 디스플레이 장치의 허상 광학계에 의해 결정된다. 일 실시예에 있어서 릴레이 광학(140) 및 컴바이너(170)는 16배의 확대 허상 및 허상거리 10m를 구현할 수 있다. 예시적으로, 영상 소스(110)의 화상면 직경이 10인 경우, 허상 크기는 160인치, 허상거리는 10m를 구현할 수 있다. 그런데, 허상은 실제 공간에 상이 맺히는 것이 아니므로, 허상 위치나 그 근방 또는 그 앞쪽에 다른 물체가 있거나, 시선을 방해하는 것이 있을 수 있다. 그런데, 사용자가 이와 같은 방해 요소에 시선을 빼앗기게 되면, 허상 위치를 방행 요소 근방으로 착각을 일으킬 수 있다. 가령, 디스플레이 장치의 앞쪽 4m 근방에 방해 요소가 있는 경우(예를 들어, 사람이 지나간다거나, 시선을 빼앗길 만한 물체가 있는 경우), 사용자는 허상이 디스플레이 장치의 앞쪽 4m 근방에 형성되는 것으로 착시를 일으키게 되고, 이에 따라 허상의 크기로 그만큼 축소되어 인식할 수 있다. 본 실시예의 디스플레이 장치는 제1 허상(I1)의 둘레에 형성되는 제2 허상(I2)을 통하여, 이와 같은 착시를 방지한다. 제2 허상(I2)은 사용자가 실제 주변환경에서 볼 수 있는 것으로서, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같은 스크린 주변에 있는 무대 커튼일 수 있다. 주변 구조물(120)의 주변 환경 이미지(예를 들어, 무대 커튼)은 주변 사물 이미지의 원 크기에 대하여 허상 광학계의 배율의 역수 크기를 갖도록 형성된다. 달리 말하면, 주변 구조물(120)의 주변 환경 이미지는 제1 허상(I1)의 허상 거리에서 제1 허상(I1)의 배율의 역수 크기를 갖도록 형성된다. 가령, 디스플레이 장치의 허상 광학계가 10m에서 16배 확대 배율을 갖는 경우, 주변 구조물(120)의 주변 환경 이미지는 실제 물체의 이미지(즉, 원 크기)에 대해 1/16배로 축소한 이미지로 형성한다. 이와 같이 형성된 주변 환경 이미지는 컴바이너(170)에 의해 제2 허상(I2)으로 형성되게 되면, 디스플레이 장치로부터 10m 거리에서 16배 확대된 이미지(즉, 실제 물체의 크기)로 보게 된다. 이와 같은 제2 허상(I2)의 주변 환경 이미지에 의해 사용자는 스케일감(160인치)를 보다 쉽게 인지 할 수 있게 되며, 방해요소에 의한 착시를 억제할 수 있게 된다.
도 6은 일 실시예에 따른 주변 구조물(120)의 개략적인 단면도이다. 도 6을 참조하면, 주변 구조물(120)은 영상 소스(110)의 화면으로부터 두께 d만큼의 단차를 가지도록 구성될 수 있다. 두께 d는 서브mm 내지 수mm일 수 있다. 이와 같이 주변 구조물(120)이 영상 소스(110)에 대해 단차를 가지게 되면, 사용자는 제1 허상(I1)와 대비하여 제2 허상(I2)가 단차에 의해 도드라지게 보이게 되므로, 실제 대형 스크린을 보는 효과를 가지게 된다.
도 7은 일 실시예에 따른 주변 구조물(120')의 개략적인 단면도이다. 도 7을 참조하면, 주변 구조물(120')는 영상 소스(110)의 화면을 기준으로 단차없이 연속적으로 형성될 수도 있다. 일 실시예에서 주변 구조물(120')의 표면(즉, 주변 환경 이미지가 마련된 면)과 영상 소스(110)의 화면이 편평할 수 있다. 일 실시예에서 주변 구조물(120')의 표면(즉, 주변 환경 이미지가 마련된 면)은 영상 소스(110)의 화면으로부터 부드럽게(smoothly) 곡면으로 이어져 있을 수도 있다. 주변 구조물(120')의 표면은 주변 환경 이미지가 형성되어 있거나, 또는 블랙 색상으로 도포되어 있을 수 있다.
이와 같이 주변 구조물(120')와 영상 소스(110)의 화면 사이에 단차가 없게 되면, 사용자는 제1 허상(I1)와 제2 허상(I2)의 경계가 모호하게 되어 무한대(infinity) 형태의 스크린 느낌을 줄 수 있게 된다.
도 8은 일 실시예에 따른 주변 구조물(121)의 개략적인 단면도이다. 도 8을 참조하면, 주변 기구물(121)은 영상 소스(110)의 화면을 기준으로 돌출되어 단차가 형성된 제1 모드와 단차없이 연속적으로 형성된 제2 모드가 변환가능(switchable)하도록 구성된 가동 주변 구조물일 수 있다. 제1 모드와 제2 모드는, 사용자의 선택에 의해 변경되거나, 또는 디스플레이되는 영상의 콘텐츠 속성에 따라 자동적으로 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 주변 구조물(121)은 회전 가능한 제1 주변구조물(122)과, 영상 소스(110)의 화면과 단차없이 연속적으로 배치된 제2 주변구조물(127)을 포함할 수 있다. 제1 주변구조물(122)은 모터(125)에 의해 자동적으로 개폐될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 모드에서 제1 주변구조물(122)는 제2 주변구조물(127)을 덮고, 제2 모드에서 제1 주변구조물(122)은 90도 또는 180도로 완전히 열리게 될 수 있다. 제1 모드에서 제1 주변구조물(122)는 제2 주변구조물(127)을 덮게 되면, 제1 주변구조물(122)는 도 5을 참조하여 설명한 것과 같은 단차 있는 주변 구조물이 될 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 제2 주변구조물(127)의 표면은 블랙 색상으로 도포되어 영상 소스(110)에서 출력되는 영상에 몰입감을 높이게 할 수 있다.
도 9a는 일 실시예에 따른 주변 구조물(120)의 주변 환경 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9a를 참조하면, 주변 환경 이미지는 강당 형상일 수 있다. 강당의 무대 위치에 영상 소스(110)의 화면이 위치할 수 있다. 이와 같은 강당 형상의 이미지는 실제 강당 크기에 대하여 허상 광학계의 배율의 역수 크기로 축소되어 형성된다.
도 9b는 일 실시예에 따른 주변 구조물(120)의 주변 환경 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9b를 참조하면, 주변 환경 이미지는 꽃 장식과 같은 이미지일 수 있다. 이와 같은 꽃 장식과 같은 이미지는 실제 꽃 장식의 크기에 대하여 허상 광학계의 배율의 역수 역수 크기로 축소되어 형성된다.
도 9c는 일 실시예에 따른 주변 구조물(120)의 주변 환경 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9c를 참조하면, 주변 환경 이미지(120)는 벽지 패턴과 같은 이미지일 수 있다. 이와 같은 벽지 패턴 이미지는 실제 벽지 패턴의 크기에 대하여 허상 광학계의 배율의 역수 크기로 축소되어 형성된다.
도 4 및 도 9a 내지 도 9c에 도시된 주변 환경 이미지는 예시적인 것이며, 이에 제한되는 것은 아니다. 주변 구조물(120)의 주변 환경 이미지는 스케일감(160인치)를 보다 쉽게 인지 할 수 있게 하는 이미지일 수 있다. 사용자는 영상 소스(110)에 의해 만들어지는 허상 이미지 외에 주변 구조물의 주변 환경 이미지가 같이 보여지게 되어 주변 환경 이미지와 컨텐츠 영상을 서로 무의식적으로 비교하게 되어 컨텐츠 영상의 허상 사이즈/거리감을 허상 광학계에서 의도한대로 사용자가 느끼게 할 수 있다. 예시적으로, 주변 환경 이미지는 강당 형상, 시계, 액자, 나무, 화분, 커튼, 사람, 동물, 벽지, 마루, 블록, 타일 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)의 개략적으로 부분 단면도이다.
도 10을 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 영상 소스(110), 주변 구조물(220), 릴레이 광학(140), 및 컴바이너(170)를 포함한다. 디스플레이 장치(200)의 구성요소들 중 일부는 다른 구성요소들과 일체로 결합되거나, 또는 생략될 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(200)는 주변 구조물(220)의 위치를 제외하고는 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 실시예들의 디스플레이 장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
주변 구조물(220)은 릴레이 광학(140) 쪽에 배치될 수 있다. 일 실시예에서 릴레이 광학(140)은 볼록 미러일 수 있는바, 주변 구조물(220)은 이러한 볼록 미러의 둘레를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 주변 구조물(220)은 볼록 미러의 홀더이거나 홀더에 부착될 수도 있다.
일 실시예에서 릴레이 광학(140)은 복수의 미러를 포함하거나 하나 또는 복수의 렌즈, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는바, 주변 구조물(220)은 이들 광학부재 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
주변 구조물(220)의 주변 환경 이미지는, 제1 허상(I1)의 허상 거리에서 실제 물체의 이미지(즉, 원 크기)로 볼 수 있도록 적절히 축소되어 형성될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 영상 소스(110) 및 주변광 광원(320)을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 영상 소스(110)의 둘레에는 주변광 광원(320)이 배치될 수 있다. 주변광 광원(320)은 영상 소스(110)의 화면을 둘러싸는 선광원일 수 있다. 일 예로, 주변광 광원(320)는 영상 소스(110)의 화면을 둘러싸는 도광판과 도광판에 광을 공급하는 광원을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 주변광 광원(320)은 전술한 실시예들의 주변 구조물(120)을 대신하여 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 주변광 광원(320)은 전술한 실시예들의 주변 구조물(120)과 함께 배치될 수 있다.
주변광 광원(320)은 영상 소스(110)의 화면(즉, 스크린)의 경계를 분명하게 표현해 줄 뿐 아니라 콘텐츠 화면과 연계된 색상을 표현할 경우 몰입감 증대의 효과도 볼 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 영상 소스(110) 및 주변광 광원(321)을 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 주변광 광원(320)은 영상 소스(110)의 화면의 둘레에 배치되는 복수의 점광원일 수 있다.
일 실시예의 주변광 광원(320)은 무대의 조명등이나, 그 밖의 주변 환경 이미지가 축소된 형상을 지닐 수 있다. 주변광 광원(320)의 형상은 주변 사물 이미지의 원 크기에 대하여 허상 광학계의 배율의 역수 크기를 갖도록 형성된다.
주변광 광원(320)은 허상 광학계를 통해 제2 허상(I2)을 형성할 때, 사용자로 하여금 무대의 조명등으로 인식하게 되어, 뚜렷한 스케일감을 줄 뿐만 아니라, 콘텐츠 화면과 연계된 색상을 표현할 경우 몰입감 증대의 효과도 볼 수 있다.
전술한 실시예들의 디스플레이 장치는 주변 구조물(120, 220)이나 주변광 광원(320, 321)을 이용하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 13은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 영상 소스(110)를 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 영상 소스(110)의 화면이 영상 소스의 화면은 콘텐츠를 표시하는 제1 영역(111)과, 제1 영역(111)의 주변에 위치하여 주변 사물 이미지를 표시하는 제2 영역(112)을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서 제1 영역(111)은 영상 소스(110)의 화면의 중앙부에 위치하고, 제2 영역(112)은 제1 영역의 둘레를 둘러싸고 있을 수 있다.
일 실시예에서 제2 영역(112)은 제1 영역(111)의 일측에 위치할 수도 있다.
제2 영역(112)은 주변 사물 이미지의 원 크기에 대하여 허상 광학계의 배율의 역수 크기로 축소된 주변 환경 이미지(예를 들어, 무대 커튼)를 표시할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 디스플레이 장치는 영상 소스(110), 프로세서(410), 인터페이스(420), 및 메모리(430)를 포함한다.
프로세서(410)는 운영체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 영상 소스(110)를 포함한 디스플레이 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있고, 영상 데이터를 포함한 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 예로, 프로세서(410)는 영화와 같은 영상 데이터를 처리할 수 있다. 일 예로, 프로세서(410)는 컴퓨터 게임과 같은 프로그램을 구동할 수 있다. 일 예로, 프로세서(410)는 네비게이션과 같은 프로그램을 구동할 수 있다. 일 예로, 프로세서(410)는 자동자, 항공기, 선박, 기계장치등의 각종 시뮬레이터 프로그램을 구동할 수 있다. 프로세서(410)는, 예를 들어, 중앙 처리 장치(Central Processing Unit), 마이크로 프로세서(microprocessor), 그래픽 프로세서(Graphic Processing Unit), ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), 및 FPGAs(Field Programmable Gate Arrays) 중 적어도 하나의 하드웨어로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
인터페이스(420)는 외부로부터 데이터나 조작명령이 입출력되는 것으로서, 예를 들어 사용자가 조작 가능한 터치 패드, 컨트롤러, 조작 버튼, 키보드 등과 같은 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 인터페이스(420)는 USB 모듈, LAN 모듈과 같은 유선통신 모듈이나, 블루투스와 같은 무선통신 모듈을 포함하고 이들을 통해 외부 기기나 네트워크로부터 전달되는 사용자의 조작 정보나 영상 데이터를 수신할 수도 있다.
메모리(430)는 휘발성 메모리나 비휘발성 메모리와 같은 내장 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(430)는 프로세서(410)의 제어에 의해 디스플레이 장치를 구동하고 제어하는 다양한 데이터, 프로그램 또는 어플리케이션과, 입력/출력되는 신호 또는 영상 데이터를 저장할 수 있다.
영상 소스(110)는 프로세서(410)에서 생성되는 영상 데이터를 전달받아 2차원 영상의 광을 생성하도록 구성된 것으로서, LCD 패널, OLED 패널, LCoS 패널, DLP 패널과 같은 화상 패널이나, 레이저 스캐닝 디스플레이 장치, 음극선관 디스플레이 장치 등일 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(410)는 영상 소스(110)의 제1 영역(도 13의 111)에서 출력되는 영상의 콘텐츠 속성에 기초하여 영상 소스(110)의 제2 영역(112)에 적절한 주변 환경 이미지를 디스플레이한다. 일 예로, 영화를 보는 경우, 주변 환경 이미지는 영화관 스크린의 주변 이미지일 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면, 디스플레이 장치는 영상 소스(110), 프로세서(410), 인터페이스(420), 메모리(430), 및 가동 주변 구조물(121)를 포함한다. 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 가동 주변 구조물(121)의 제1 모드와 제2 모드는, 사용자의 선택에 의해 변경되거나, 또는 디스플레이되는 영상의 콘텐츠 속성에 따라 자동적으로 변경될 수 있다.
일 실시예에서 주변에 방해요소가 있는 상황에서는 가동 주변 구조물(121)의 단차가 있는 제1 모드를 선택하고, 주변에 방해요소가 없는 상황에서는 가동 주변 구조물(121)의 단차가 없는 제2 모드를 선택할 수 있을 것이다.
도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 프로세서(410)가 인터페이스(420)를 통해 전달받거나 메모리(430)에 저장된 데이터를 처리하여 영상 소스(110)의 제1 영역이 영상을 출력하도록 한다(S510). 출력된 영상은 릴레이 광학(140)을 통해 확대 또는 축소하면서 컴바이너(170)로 전달한다(S520). 컴바이너(170)는 전달받은 영상을 반사하여 제1 허상을 형성한다(S530). 상기 제1 허상의 형성과 함께 또는 순차적으로, 프로세서(410)는 인터페이스(420)를 통해 전달받거나 메모리(430)에 저장된 데이터를 처리하여 영상 소스(110)의 제2 영역이 주변 환경 이미지를 출력하도록 하고, 릴레이 광학(140)과 컴바이너(170)를 거쳐 제2 허상을 형성하도록 한다(S540). 사용자는 제2 허상 덕분에 제1 허상의 스케일감을 유지할 수 있게 된다.
도 17은 일 실시예에 따른 디스플레이 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 도 17을 참조하면, 제2 허상을 형성하는 단계는, 프로세서(410)가 영상의 콘텐츠 속성을 읽는 단계(S541)와, 프로세서(410)가 콘텐츠 속성에 기초하여 가동 주변 구조물(121)의 제1 모드와 제2 모드 중 어느 하나를 선택하는 단계(S542)를 포함할 수 있다. 물론, 사용자가 직접 가동 주변 구조물(121)의 제1 모드와 제2 모드 중 어느 하나를 결정할 수도 있다.
본 개시에서 설명된 디스플레이 장치(100, 200)는 데스크톱형(desk-top type)을 예로 들어 설명하고 있으나, 자동차용 HUD나 항공기용 HUD와 같은 형태로도 변형될 수 있음은 당업자가 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
본 개시에서 설명된 디스플레이 장치(100, 200)는 영상 소스(110)에서 만들어지는 컨텐츠 외에 영상 소스(110) 주변의 기구 형상이 허상 이미지상에 같이 보여지는 원리를 이용함으로써, 사용자가 영상을 시청할 때 스케일감을 유지할 수 있도록 한다.
전술한 본 발명인 디스플레이 장치 및 제어 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 200: 디스플레이 장치
110, 410: 영상 소스
120, 120', 121, 220: 주변 구조물
140: 릴레이 광학
170: 컨바이너
190: 하우징
320, 321: 주변광 광원
410: 프로세서
420: 인터페이스
430: 메모리
P: 허상
E: 안구

Claims (20)

  1. 영상을 출력하는 영상 소스;
    상기 영상소스에서 출력된 영상을 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 광학;
    상기 영상 소스 또는 상기 릴레이 광학의 주변에 마련되는 것으로서, 주변 사물 이미지를 갖는 주변 기구물; 및
    상기 릴레이 광학에서 전달된 영상을 반사하여 제1 허상을 형성하면서 상기 주변 기구물의 이미지를 반사하여 상기 제1 허상의 주변에 제2 허상을 형성하는 컴바이너;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 기구물은 상기 영상 소스의 화면 주변에 마련되며,
    상기 주변 기구물의 주변 사물 이미지는, 상기 주변 사물 이미지의 원 크기에 대하여 상기 제1 허상의 허상 거리에서 상기 제1 허상의 배율의 역수 크기를 갖는 디스플레이 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 주변 기구물은 상기 영상 소스의 화면 둘레를 둘러싸는 디스플레이 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 소스는 화상 패널을 포함하며,
    상기 주변 기구물은 상기 화상 패널의 홀더인 디스플레이 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 릴레이 광학은 상기 영상 소스에서 출력된 영상을 확대 반사하는 볼록 미러를 포함하며,
    상기 주변 기구물은 상기 볼록 미러의 홀더인 디스플레이 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 주변 기구물은 상기 볼록 미러의 둘레를 둘러싸는 디스플레이 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 사물 이미지는 시계, 액자, 나무, 화분, 커튼, 사람, 동물, 벽지, 마루, 블록, 타일 중 어느 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 기구물의 주변에 주변광을 조명하는 주변광 광원을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 기구물은 상기 영상 소스의 화면을 기준으로 돌출되어 형성된 단차를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 기구물은 상기 영상 소스의 화면을 기준으로 단차없이 연속적으로 형성된 디스플레이 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 기구물은 상기 영상 소스의 화면을 기준으로 돌출되어 단차가 형성된 제1 모드와 단차없이 연속적으로 형성된 제2 모드를 포함하며,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드는 변환가능(switchable)한 디스플레이 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 주변 기구물은 상기 제2 모드에서 상기 제2 허상이 블랙 색상을 갖도록 구성된 디스플레이 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 컴바이너는 반투과성의 오목미러인 디스플레이 장치.
  14. 영상을 출력하는 영상 소스;
    출력된 영상을 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 광학;
    상기 영상 소스 또는 상기 릴레이 광학의 주변에 마련되는 것으로서, 주변광을 조명하는 주변광 광원; 및
    상기 릴레이 광학에서 전달된 영상을 반사하여 허상을 형성하면서 상기 주변광 광원의 주변광을 반사하여 상기 제1 허상의 주변에 주변광의 제2 허상을 형성하는 컴바이너;를 포함하는 디스플레이 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 주변광 광원은 복수의 점광원 또는 연속적인 선광원인 디스플레이 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 주변광 광원은 주변 사물의 축소된 형상을 갖는 디스플레이 장치.
  17. 영상을 출력하는 영상 소스;
    출력된 영상을 확대 또는 축소하여 전달하는 릴레이 광학; 및
    상기 릴레이 광학에서 전달된 영상을 반사하여 허상을 형성하는 컴바이너;를 포함하며,
    상기 영상 소스의 화면은 콘텐츠를 표시하는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 주변에 위치하여 주변 사물 이미지를 표시하는 제2 영역을 포함하는 디스플레이 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 영상 소스의 화면의 중앙부에 위치하고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 둘레를 둘러싸는 디스플레이 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 주변 사물 이미지는, 상기 주변 사물 이미지의 원 크기에 대하여 상기 제1 허상의 허상 거리에서 상기 제1 허상의 배율의 역수 크기를 갖는 디스플레이 장치.
  20. 영상을 출력하는 단계;
    출력된 영상을 릴레이 광학을 이용하여 전달하는 단계;
    컴바이너를 이용하여 전달된 영상을 반사하여 제1 허상을 형성하는 단계; 및
    상기 컴바이너를 이용하여 상기 제1 허상의 주변에 주변 사물 형상을 갖는 제2 허상을 형성하는 단계;를 포함하는 디스플레이 제어 방법.
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