KR20230158779A - Slim-structured floating display system based on the holographic optical element - Google Patents
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Abstract
본발명은 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 홀로그래픽 광학소자와 재귀반사 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 복원 영상의 광학적 특성 조절을 위한 파라미터 정보로서 Eye-box 크기, 영상 결상 위치파라미터 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 릴레이 옵틱(102-1) 이 설치되어 1차로 맺힌 영상의 광경로를 조절하는 것으로,
본발명은 문화예술 콘텐츠, 공연 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 것으로, 홀로그래픽 광학 소자를 사용하여 입사되는 광선의 회절각도를 원하는 대로 조절이 가능하며, 홀로그래픽 광학 소자의 기울임에 상관없이 회절광선을 재귀반사 필름으로 입사시킬 수 있으며, 재귀반사 필름에 입사된 광선은 재 반사 되어 왜곡이 없는 공간 영상을 만들어 낼 수 있으므로 본발명은 상대적으로 얇은 구조를 갖는 공간 영상 재생 디스플레이 제작이 가능하며 HOE 설계에 따라 다양한 특성을 갖는 공간 영상 재생이 가능하며, 디스플레이 설치환경, 재생되는 공간 영상의 깊이감 증가 등 다양한 요구 조건을 충족시키기 위한 HOE 설계가 가능한 현저한 효과가 있다.The present invention relates to a slim spatial image display system based on a holographic optical element, and is characterized by being composed of a holographic optical element and a retroreflective film.
In addition, the slim spatial image display system based on holographic optical elements is characterized by including eye-box size and image imaging position parameter information as parameter information for adjusting the optical characteristics of the reconstructed image.
In addition, the holographic optical element-based slim spatial image display system is equipped with a relay optic (102-1) to adjust the optical path of the primary image,
The present invention can be used in various fields such as cultural and artistic contents and performances. The diffraction angle of the incident light can be adjusted as desired using a holographic optical element, and the diffraction ray is transmitted regardless of the tilt of the holographic optical element. can be incident on a retroreflective film, and the light rays incident on the retroreflective film can be re-reflected to create a spatial image without distortion, so the present invention can produce a spatial image playback display with a relatively thin structure and is designed for HOE. Accordingly, it is possible to reproduce spatial images with various characteristics, and there is a significant effect of enabling HOE design to meet various requirements, such as the display installation environment and increasing the depth of the reproduced spatial images.
Description
본발명은 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀로그래픽 광학 소자를 사용하여 입사되는 광선의 회절각도를 원하는 대로 조절이 가능하며, 홀로그래픽 광학 소자의 기울임에 상관없이 회절광선을 재귀반사 필름으로 입사시킬 수 있으며, 재귀반사 필름에 입사된 광선은 재 반사 되어 왜곡이 없는 공간 영상을 만들어 낼 수 있으므로 상대적으로 얇은 구조를 갖는 공간 영상 재생 디스플레이 제작이 가능하며 HOE 설계에 따라 다양한 특성을 갖는 공간 영상 재생이 가능하며, 디스플레이 설치환경, 재생되는 공간 영상의 깊이감 증가 등 다양한 요구 조건을 충족시키기 위한 HOE 설계가 가능한 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a slim spatial image display system based on a holographic optical element. More specifically, the diffraction angle of an incident light beam can be adjusted as desired using a holographic optical element, and is independent of the tilt of the holographic optical element. Diffracted rays can be incident on a retroreflective film, and the rays incident on the retroreflective film can be re-reflected to create a spatial image without distortion, making it possible to produce a spatial image playback display with a relatively thin structure and HOE design. This relates to a slim spatial image display system based on holographic optical elements that enables spatial image reproduction with various characteristics and enables HOE design to meet various requirements such as display installation environment and increased depth of reproduced spatial images. .
일반적으로 공간 영상 재생 디스플레이 제작시스템이 공개되어 있고, 종래 특허기술의 일례로서, 등록특허공보 등록번호 10-1941880호에는영상 이미지 광을 출력하는 영상 출력부;In general, a spatial video reproduction display production system is disclosed, and as an example of a conventional patent technology, Registered Patent Publication No. 10-1941880 includes an image output unit for outputting video image light;
상기 영상 출력부와 일정 간격 이격되게 배치되며 상기 영상 출력부에서 출력된 영상 이미지 광이 통과하도록 중심부에 핀홀이 형성되는 핀홀 바디; 및a pinhole body disposed at a predetermined distance from the video output unit and having a pinhole formed in the center to allow video image light output from the video output unit to pass through; and
상기 핀홀을 통과한 영상 이미지 광을 집광하여 사용자의 안구 수정체에 초점을 형성시키는 집광 수단을 포함하고, 상기 집광 수단은 상기 핀홀을 통과한 영상 이미지 광을 재귀 반사하도록 상기 핀홀 바디와 일정 간격 이격되게 배치되는 재귀 반사 부재; 및and a condensing means for concentrating the image light that has passed through the pinhole to form a focus on the eye lens of the user, wherein the condensing means is spaced apart from the pinhole body at a predetermined distance to retro-reflect the image image light that has passed through the pinhole. a retroreflective member disposed; and
상기 재귀 반사 부재에 의해 재귀 반사된 영상 이미지 광을 사용자의 안구 수정체에 초점이 형성되도록 사용자의 안구를 향해 반사하는 빔 스플리터를 포함하고, 상기 핀홀 바디에는 상기 영상 출력부로부터 출력된 영상 이미지 광이 상기 핀홀을 통과하기 이전 또는 이후에 통과하도록 상기 핀홀 주변에 배치되는 렌즈 모듈이 장착되고, 상기 렌즈 모듈은 상기 영상 이미지 광이 상기 렌즈 모듈을 통과하는 과정에서 평행광으로 변환되도록 상기 핀홀을 감싸는 형태로 상기 핀홀 바디의 양면에 각각 장착되는 2개의 보정 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 자유 초점 디스플레이 장치가 공개되어 있다.and a beam splitter that reflects the video image light retroreflected by the retroreflective member toward the user's eyeball so that a focus is formed on the eye lens of the user, and the video image light output from the video output unit is in the pinhole body. A lens module is disposed around the pinhole to pass before or after passing through the pinhole, and the lens module surrounds the pinhole so that the video image light is converted into parallel light in the process of passing through the lens module. A free-focus display device has been disclosed, which includes two correction lenses respectively mounted on both sides of the pinhole body.
이는 별도의 광학 시스템과 같은 복잡한 구성없이 단순히 핀홀 및 재귀 반사 필름과 같은 집광 수단을 이용하여 간단한 구조로 영상 이미지 광을 안구 수정체에 초점 형성되도록 한다.This allows video image light to be focused on the eye lens with a simple structure using a light-concentrating means such as a pinhole and a retroreflective film, without a complicated configuration such as a separate optical system.
이를 통해 안구 수정체의 초점 조절 반응과 무관하게 영상 이미지를 항상 또렷하게 볼 수 있도록 하고 선명한 영상을 볼 수 있는 디스플레이 장치를 제공한다.Through this, video images can always be viewed clearly regardless of the focusing response of the eye lens, and a display device that allows viewing clear images is provided.
하지만 반 투과 거울의 표면 반사에 의해 영상이 결상되기 때문에, 반 투과 거울의 기울기가 45도 일 때 공간 왜곡 없는 영상 재생이 가능하다.However, because the image is formed by surface reflection of the semi-transmissive mirror, image playback without spatial distortion is possible when the tilt of the semi-transmissive mirror is 45 degrees.
이는 시스템 구성을 위해서 많은 공간이 필요하다는 것을 의미하며, 이에 따라 공간 재생 디스플레이가 다양한 분야에서 사용되는 것을 어렵게 한다.그리고 공간 영상 재생을 위해 요구되는 높은 시스템 부피는 공간 재생 디스플레이의 다양한 활용을 저해하고 있다.This means that a lot of space is required for system configuration, making it difficult for spatial reproduction displays to be used in various fields. Additionally, the high system volume required for spatial image reproduction hinders the various uses of spatial reproduction displays. there is.
그리고 등록특허공보 등록번호 10-1409818디스플레이용 광학장치 및 그 구동방법이 공개되어 있고, 공개특허공보 공개번호 10-2011-0075456호에는 디스플레이 장치가 공개되어 있다.Additionally, an optical device for a display and its driving method are disclosed in Registered Patent Publication No. 10-1409818, and a display device is disclosed in Published Patent Publication No. 10-2011-0075456.
그러나 종래의 공간 디스플레이의 경우 반 투과 거울 혹은 반 투명 스크린 설치를 위해 많은 공간이 요구되며, 이에 따라 전체적인 시스템 크기가 크게 증가된다.However, in the case of conventional spatial displays, a lot of space is required to install a semi-transparent mirror or semi-transparent screen, which greatly increases the overall system size.
또한 현재 다양하게 사용되는 공간 디스플레이의 경우 반 투과 거울 안쪽에 재생되는 허상이기 때문에 관찰자들에게 초 실감 공간 영상 제공이 어렵다.In addition, in the case of spatial displays currently used in various ways, it is difficult to provide ultra-realistic spatial images to observers because they are virtual images reproduced inside a semi-transmissive mirror.
기존의 공간 디스플레이의 경우 반 투과 거울에서의 표면 반사에 의해 영상이 결상되기 때문에, 반 투과 거울의 기울기가 45도 일 때 공간 왜곡 없는 영상 재생이 가능하다.In the case of existing spatial displays, images are formed by surface reflection from a semi-transmissive mirror, so image playback without spatial distortion is possible when the tilt of the semi-transparent mirror is 45 degrees.
따라서 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 홀로그래픽 광학소자와 재귀반사 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.Therefore, the present invention was developed to solve the above problems. The present invention relates to a slim spatial image display system based on holographic optical elements, and is characterized by being composed of a holographic optical element and a retroreflective film.
또한, 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 복원 영상의 광학적 특성 조절을 위한 파라미터 정보로서 Eye-box 크기, 영상 결상 위치파라미터 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the slim spatial image display system based on holographic optical elements is characterized by including eye-box size and image imaging position parameter information as parameter information for adjusting the optical characteristics of the reconstructed image.
또한, 상기 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 릴레이 옵틱(102-1) 이 설치되어 1차로 맺힌 영상의 광경로를 조절하는 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템을 제공하고자 하는 것이다.In addition, the holographic optical element-based slim spatial image display system is intended to provide a holographic optical element-based slim spatial image display system in which a relay optic 102-1 is installed to adjust the optical path of the primary image.
본발명은 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 홀로그래픽 광학소자와 재귀반사 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a slim spatial image display system based on a holographic optical element, and is characterized by being composed of a holographic optical element and a retroreflective film.
또한, 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 복원 영상의 광학적 특성 조절을 위한 파라미터 정보로서 Eye-box 크기, 영상 결상 위치파라미터 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the slim spatial image display system based on holographic optical elements is characterized by including eye-box size and image imaging position parameter information as parameter information for adjusting the optical characteristics of the reconstructed image.
또한, 상기 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 릴레이 옵틱(102-1) 이 설치되어 1차로 맺힌 영상의 광경로를 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, the holographic optical element-based slim spatial image display system is characterized by installing a relay optic (102-1) to adjust the optical path of the primary image.
따라서 본발명은 홀로그래픽 광학 소자를 사용하여 입사되는 광선의 회절각도를 원하는 대로 조절이 가능하며, 홀로그래픽 광학 소자의 기울임에 상관없이 회절광선을 재귀반사 필름으로 입사시킬 수 있으며, 재귀반사 필름에 입사된 광선은 재 반사 되어 왜곡이 없는 공간 영상을 만들어 낼 수 있으므로 상대적으로 얇은 구조를 갖는 공간 영상 재생 디스플레이 제작이 가능하며 HOE 설계에 따라 다양한 특성을 갖는 공간 영상 재생이 가능하며, 디스플레이 설치환경, 재생되는 공간 영상의 깊이감 증가 등 다양한 요구 조건을 충족시키기 위한 HOE 설계가 가능한 현저한 효과가 있다.Therefore, in the present invention, the diffraction angle of the incident light can be adjusted as desired using a holographic optical element, and the diffraction light can be incident on the retroreflective film regardless of the tilt of the holographic optical element. The incident light can be re-reflected to create a spatial image without distortion, so it is possible to produce a spatial image reproduction display with a relatively thin structure. It is possible to reproduce spatial images with various characteristics depending on the HOE design, and the display installation environment, There is a notable effect in enabling HOE design to meet various requirements, such as increasing the depth of the reproduced spatial image.
도 1은 종래 자유 초점 디스플레이 장치 구성도
도 2는 종래 공간 디스플레이 구성도
도 3은 종래 다른 실시례의 공간 디스플레이 구성도
도 4는 본발명의 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템 구성도
도 5는 본발명의 다른 실시례 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템 구성도1 is a schematic diagram of a conventional free focus display device.
Figure 2 is a diagram of a conventional spatial display configuration.
Figure 3 is a spatial display configuration diagram of another conventional embodiment.
Figure 4 is a configuration diagram of a slim spatial image display system based on a holographic optical element of the present invention.
Figure 5 is a configuration diagram of a slim spatial image display system based on a holographic optical element according to another embodiment of the present invention.
본발명은 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 홀로그래픽 광학소자와 재귀반사 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a slim spatial image display system based on a holographic optical element, and is characterized by being composed of a holographic optical element and a retroreflective film.
또한, 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 복원 영상의 광학적 특성 조절을 위한 파라미터 정보로서 Eye-box 크기, 영상 결상 위치파라미터 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the slim spatial image display system based on holographic optical elements is characterized by including eye-box size and image imaging position parameter information as parameter information for adjusting the optical characteristics of the reconstructed image.
또한, 상기 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템은 릴레이 옵틱(102-1) 이 설치되어 1차로 맺힌 영상의 광경로를 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, the holographic optical element-based slim spatial image display system is characterized by installing a relay optic (102-1) to adjust the optical path of the primary image.
또한, 상기 릴레이 옵틱(102-1) 은 거울을 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the relay optic 102-1 is characterized in that it includes a mirror.
또한, 상기 릴레이 옵틱(102-1) 에서 사용되는 광학 소자에 따라 2차원 혹은 3차원 영상 재생이 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that two-dimensional or three-dimensional image reproduction is possible depending on the optical element used in the relay optic (102-1).
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.도 4는 본발명의 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템 구성도, 도 5는 본발명의 다른 실시례 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 구성도이다.The present invention will be described in detail with the accompanying drawings as follows. Figure 4 is a configuration diagram of a slim spatial image display system based on a holographic optical element of the present invention, and Figure 5 is a diagram of a slim spatial image display system based on a holographic optical element according to another embodiment of the present invention. This is the display configuration diagram.
본발명은 문화예술 콘텐츠, 공연 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 것으로, 기존의 반투과 거울이 아닌 홀로그래픽 광학 소자를 사용하여 입사되는 광선의 회절각도를 원하는 대로 조절이 가능하다.The present invention can be used in various fields such as cultural and artistic contents and performances, and the diffraction angle of the incident light can be adjusted as desired by using a holographic optical element rather than a conventional transflective mirror.
곧 홀로그래픽 광학 소자의 기울임에 상관없이 회절광선을 재귀반사 필름으로 입사시킬 수 있으며, 재귀반사 필름에 입사된 광선은 재 반사 되어 왜곡이 없는 공간 영상을 만들어 낼 수 있다.Soon, regardless of the tilt of the holographic optical element, diffracted rays can be incident on the retroreflective film, and the rays incident on the retroreflective film can be re-reflected to create a spatial image without distortion.
본 발명 "홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이"의 구조는 도 4와 같이 표현되는 것으로,The structure of the present invention “slim spatial image display based on holographic optical elements” is expressed as shown in Figure 4,
도 4 및 5에 표현되어 있는 것처럼, 제안하는 시스템은 홀로그래픽 광학소자(HOE, 100), 재귀반사 필름(101), 디스플레이 모듈(102), 공간영상용 콘텐츠(106) 및 사용자의 Eye-Box(105)로 구성되어 있다.As shown in Figures 4 and 5, the proposed system includes a holographic optical element (HOE, 100), a retroreflective film (101), a display module (102), spatial image content (106), and the user's Eye-Box. It consists of (105).
먼저 홀로그래피 광학 소자(100)가 재귀 반사 필름(101) 앞에 위치해 있고, 홀로그래픽 광학 소자(100) 및 재귀반사 필름(101) 밑에는 투과형 스크린(104) 위치해 있으며, 프로젝터(103)에서 나온 영상을 디스플레이 한다.First, the holographic optical element 100 is located in front of the retroreflective film 101, and a transmissive screen 104 is located below the holographic optical element 100 and the retroreflective film 101, and displays the image from the projector 103. Display.
투과형 스크린(104)에 맺힌 영상에서 나온 광선들은 홀로그래픽 광학소자(100)에서 회절되어 재귀반사 필름(101)으로 재입사된다.Rays from the image formed on the transmissive screen 104 are diffracted by the holographic optical element 100 and re-entered into the retroreflective film 101.
상기 재입사된 광선들은 재귀반사 필름(101)에 의해 반사되어 실 공간으로 전파된다.The re-incident light rays are reflected by the retroreflective film 101 and propagate into real space.
전파된 광선들은 설정된 Eye-Box(105)에서 볼수 있도록 실 공간에서 영상이 결상(106)된다.The propagated rays are imaged (106) in real space so that they can be viewed in the set Eye-Box (105).
도 5에서 도시되어 있는 것처럼 디스플레이 모듈(102) 내 사용되는 다양한 소자 종류 및 프로젝터의 위치는 공간 디스플레이의 설치환경, 목적에 따라 달라질 수 있다.As shown in FIG. 5, the various types of elements used in the display module 102 and the location of the projector may vary depending on the installation environment and purpose of the spatial display.
단순 프로젝터 뿐만 아닌 상용화된 OLED 디스플레이 등도 사용 가능하다. Not only simple projectors but also commercialized OLED displays can be used.
또한, 재귀반사 필름뿐만 아닌 재귀반사를 수행할 수 있는 광학소자들도 모두 사용 가능하다.In addition, not only retroreflective films but also optical elements that can perform retroreflection can be used.
따라서 본발명은 상대적으로 얇은 구조를 갖는 공간 영상 재생 디스플레이 제작이 가능하며 입사광선의 회절각도는 HOE에 의해 결정되기 때문에 HOE 설계에 따라 다양한 특성을 갖는 공간 영상 재생이 가능하며,Therefore, the present invention is capable of producing a spatial image reproduction display with a relatively thin structure, and since the diffraction angle of the incident light is determined by the HOE, spatial image reproduction with various characteristics is possible depending on the HOE design.
디스플레이 설치환경, 재생되는 공간 영상의 깊이감 증가 등 다양한 요구 조건을 충족시키기 위한 HOE 설계가 가능한 현저한 효과가 있다.There is a significant effect of enabling HOE design to meet various requirements, such as the display installation environment and increasing the depth of the reproduced spatial image.
100 : 홀로그래픽 광학 소자
101 : 재귀반사 필름 102 : 디스플레이 모듈
102-1 : 릴레이 옵틱 103 : 프로젝터
104 : 투과형 스크린
105 : Eye-Box
106 : 공간영상용 콘텐츠
109 : 반투과 거울100: Holographic optical element
101: Retroreflective film 102: Display module
102-1: Relay optic 103: Projector
104: Transmissive screen
105: Eye-Box
106: Spatial video content
109: Transflective mirror
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |