KR20240027079A

KR20240027079A - 3차원 장면의 인식을 생성하도록 배치된 디스플레이 어셈블리

Info

Publication number: KR20240027079A
Application number: KR1020247003161A
Authority: KR
Inventors: 부르스 로버트 델
Original assignee: 액시엄 홀로그래픽스 피티와이 엘티디
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2024-02-29
Also published as: EP4364405A1; AU2022303618A1; WO2023272342A1; CA3224485A1

Abstract

관측자에게 3차원(3D) 장면의 인식을 이끌어내기 위한 디스플레이 어셈블리로서, 장면 표시 스크린; 시야각을 줄이기 위해 장면 표시 스크린 위에 장착되는 프라이버시 스크린; 반사면("제1 반사면") 및 투과면("제1 투과면")을 가진 제1 거울 - 제1 반사면은 조명을 위해 장면 표시 스크린에 대해 각도를 가지고 장착됨 -; 조명을 위해 제1 투과면을 대향하는 배경 표시 스크린; 및 제1 거울의 반사면을 보기 위한 개구를 포함하는 하우징 내의 주변 광을 감소시키기 위해 장면 표시 스크린, 배경 표시 스크린, 및 제1 거울의 주위에 배치되는 하우징; 및 움직이는 장면 이미지를 생성하기 위해 장면 표시 스크린에 연결된 이미지 생성 어셈블리를 포함하고, 관측자는 제1 거울의 반사면을 볼 때 배경 표시 스크린과 장면 표시 스크린을 동시에 보고, 프라이버시 스크린은 관측자가 2차적 장면 이미지를 보는 것을 방지한다.

Description

3차원 장면의 인식을 생성하도록 배치된 디스플레이 어셈블리

본 발명은 2021년 6월 29일에 출원된 호주 임시 특허 출원 번호 2021901966에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 인간 시청자에게 물체 또는 물체 그룹과 같은 3차원(3D) 장면으로 나타나는 시각적 표시를 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 표시는 눈길을 사로잡으며, 광고와 마케팅 목적뿐만 아니라 기타 응용 분야에도 사용될 수 있다.

선행 기술의 방법, 장치 또는 문서에 대한 참조는 그것들이 일반적인 상식을 형성했거나 또는 일반적인 상식의 일부를 형성했다는 증거 또는 인정을 구성하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

인간은 3차원 효과에 매력을 느끼며, 이러한 효과는 눈길을 끌고 주목을 끌기 때문에 사람들의 시선을 끌 수 있는 것이 유리한 다양한 용도에 대해 유용하다. 이러한 목적에는 광고 및 마케팅 디스플레이가 포함된다.

3차원 물체의 인식을 생성하는 많은 시스템은 시청자의 위치를 추적하기 위한 특수 장치 및 시청자가 입체 안경을 착용하는 것을 필요로 한다. 예를 들어, 본 발명자에 의한 PCT/AU2018/050754에는 서로 다른 두 사용자가 동일한 가상 물체를 서로 다른 위치에서 동시에 볼 수 있는 가상 물체 디스플레이 시스템이 기술되어 있다. 해당 시스템은 시청자 추적 및 입체 투영 시스템을 사용한다.

대조적으로, 시청자를 추적할 필요가 없고 시청자가 특수 안경을 착용할 필요가 없는 간단한 시각 효과 어셈블리가 제공된다면 바람직할 것이다.

본 발명의 목적은 사용자가 장면이 3차원이라는 인식을 형성하기 위하여 특수 안경을 사용하지 않고서도 3차원으로 보이는 장면을 표시하기 위한 3차원 시각 효과 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 관측자에게 3차원(3D) 장면의 인식을 이끌어내기 위한 디스플레이 어셈블리가 제공되며, 상기 디스플레이 어셈블리는 다음을 포함한다:

장면 표시 스크린;

시야각을 줄이기 위해 장면 표시 스크린 위에 장착되는 프라이버시 스크린;

반사면("제1 반사면") 및 투과면("제1 투과면")을 가진 제1 거울 - 제1 반사면은 조명을 위해 장면 표시 스크린에 대해 각도를 가지고 장착됨 -;

조명을 위해 제1 투과면을 대향하는 배경 표시 스크린; 및

하우징 내에서 주변 광을 감소시키기 위해 장면 표시 스크린, 배경 표시 스크린, 및 제1 거울의 주위에 배치되고, 제1 거울의 반사면을 보기 위한 개구를 포함하는 하우징; 및

움직이는 장면 이미지를 생성하기 위해 장면 표시 스크린에 연결된 이미지 생성 어셈블리;

여기에서 관측자는 제1 거울의 반사면을 볼 때 배경 표시 스크린과 장면 표시 스크린을 동시에 보고, 프라이버시 스크린은 관측자가 2차적 장면 이미지를 보는 것을 방지한다.

실시예에서, 제1 반사면은 장면 표시 스크린에 대해 45±3도 각도로 장착되거나 또는 바람직하게는 45도 각도로 장착된다.

일실시예에서, 배경 표시 스크린은 장면 표시 스크린에 대해 90±3도 각도로 장착되거나 또는 바람직하게는 90도 각도로 장착된다.

일실시예에서, 디스플레이 어셈블리는 반사면("제2 반사면") 및 투과면("제2 투과면")을 가진 제2 거울을 포함하며, 제2 반사면은 관측자가 배경 표시 스크린을 보기 위한 개구를 통해 배경 표시 스크린으로부터 제1 투과면을 통해 투과된 광을 반사한다.

일실시예에서, 제2 반사면은 제1 반사면에 대해 90±3도 각도로 장착되거나 또는 바람직하게는 90도 각도로 장착된다.

일실시예에서, 디스플레이 어셈블리는 그림자 표시 스크린을 포함한다.

일실시예에서, 그림자 표시 스크린은 장면 표시 스크린의 반대편에 장착된다.

일실시예에서, 그림자 표시 스크린의 가장자리 부분은 장면 표시 스크린의 가장자리 부분과 중첩된다.

일실시예에서, 그림자 표시 스크린은 제1 투과면에 인접하여 위치된다.

일실시예에서, 이미지 생성 어셈블리는 그림자 이미지를 생성하도록 구성되고, 그림자 이미지는 가상의 움직이는 장면 이미지의 그림자에 대응된다.

일실시예에서, 디스플레이 어셈블리는 전경 표시 스크린을 포함한다.

일실시예에서, 전경 표시 스크린은 제2 투과면에 인접하여 위치된다.

일실시예에서, 이미지 생성 어셈블리는 전경 표시 스크린에 의한 표시를 위한 전경 이미지를 생성하도록 구성된다.

일실시예에서, 가상의 움직이는 장면 이미지는 초당 3회 내지 6회 사이의 주파수로 회전한다.

일실시예에서, 가상의 움직이는 장면 이미지는 초당 4회의 주파수로 회전한다.

본 발명의 추가적 양태에 따르면, 적어도 하나의 부분적으로 은도금된 거울, 배경 표시 스크린, 및 장면 표시 스크린을 포함하는 디스플레이 어셈블리가 제공되며, 배경 표시 스크린은 거울의 투과면을 조명하고, 장면 표시 스크린은 거울의 반사면을 조명하며, 장면 표시 스크린과 배경 표시 스크린으로부터의 광선은 관측자가 동시에 볼 수 있도록 시청 위치를 향해 지향된다.

예를 들어, 시청 위치는 디스플레이 어셈블리의 개구에 대응할 수 있다.

본 발명의 추가적 양태에 따르면, 관측자에게 3D 물체의 인식을 생성하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 다음을 포함한다:

부분적으로 은도금된 거울의 반사면으로 3차원 물체에 대응하는 2차원 움직이는 장면 이미지의 반사를 관측자에게 표시하는 단계;

관측자에 대해 부분적으로 은도금된 거울 뒤의 위치에 배경 이미지를 표시하는 단계 - 배경 이미지는 부분적으로 은도금된 거울의 투과면을 통해 관측자에게 투과됨 -; 및

움직이는 2D 표시의 2차적 이미지의 형성을 방지하기 위해 움직이는 2D 표시를 보는 관측자의 시야 범위를 제한하는 단계.

일실시예에서, 상기 방법은 움직이는 2D 표시에 대응하는 그림자 이미지를 그림자 표시 스크린에 표시하고, 움직이는 장면 이미지의 겉보기 시청 평면에 대해 90도 각도로 겉보기 평면 상에 보이기 위한 그림자 이미지를 반사하는 단계를 포함한다.

일실시예에서, 상기 방법은 움직이는 장면 이미지의 전방에 전경 이미지를 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 관측자에게 3차원(3D) 장면의 인식을 이끌어내기 위한 디스플레이 어셈블리가 제공되며, 디스플레이 어셈블리는 적어도 하나의 부분적으로 은도금된 거울, 움직이는 장면 이미지를 부분적으로 음도금된 거울을 통해 제시하기 위한 장면 표시 스크린, 및 가상의 움직이는 장면 이미지에 대응하는 2차적 이미지가 보이는 것을 방지하기 위한 움직이는 장면 표시 스크린 위의 프라이버시 스크린과 같은 시야 범위 제한기를 포함한다.

본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 관측자에게 3차원(3D) 장면의 인식을 이끌어내기 위한 디스플레이 어셈블리가 제공되며, 상기 디스플레이 어셈블리는 이러한 요약의 이전 단락에서 언급된 앞서 설명된 특징의 유용한 조합을 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징, 실시예, 및 변형은 본 발명을 수행하기 위해 당업자에게 충분한 정보를 제공하는 다음의 상세한 설명으로부터 파악될 수 있다. 상세한 설명은 어떤 방식으로도 앞의 발명 요약의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 상세한 설명은 다음과 같은 다수의 도면을 참조할 것이다:
도 1은 본 발명자가 후속하여 설명할 본 발명의 양태와 실시예를 개발하는 동안 고안한 초기 버전의 디스플레이 어셈블리의 사용 모습을 보여주는 측면 단면도이다.
도 2는 사용 중인 도 1의 초기 버전 디스플레이 어셈블리의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사용 중인 디스플레이 어셈블리의 제1 실시예의 측면 단면도이다.
도 4는 사용 중인 도 3의 디스플레이 어셈블리의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 사용 중인 디스플레이 어셈블리의 바람직한 실시예의 측면 단면도이다.
도 6은 전경 이미지를 제시(즉, "표시")하는 사용 중인 도 5의 실시예의 전경 표시 스크린을 도시한다.
도 7은 움직이는 장면 이미지를 제시하는 사용 중인 도 5의 실시예의 장면 표시 스크린을 도시한다.
도 8은 움직이는 장면 이미지에 대응하는 그림자 이미지를 제시하는 사용 중인 도 5의 실시예의 그림자 표시 스크린을 도시한다.
도 9는 배경 이미지를 제시하는 사용 중인 배경 표시 스크린을 도시한다.
도 10은 사용 중인 도 5의 디스플레이 어셈블리의 정면도이다.
도 11 내지 13은 움직이는 장면 이미지의 회전을 보여주기 위해 점진적인 시간에 사용 중인 도 5의 디스플레이 어셈블리의 정면도를 보여준다.
도 14는 도 5의 디스플레이 어셈블리와 유사하지만, 장면 표시 스크린 위에 프라이버시 스크린이 없어서 2차적 장면 겉보기 평면이 생성되는 바람직하지 않은 디스플레이 어셈블리를 도시한다.
도 15는 바람직하지 않은 2차적 장면 이미지가 관찰될 수 있는 도 14의 디스플레이 어셈블리의 정면도이다.

이제 도 1 및 2를 참조하면, 초기 버전의 디스플레이 어셈블리의 측면도, 절개도, 및 정면도가 도시되어 있는데, 이것은 후속하여 설명될 본 발명자가 본 발명의 바람직한 실시예에 도달하려고 노력하는 동안 고안한 초기 디스플레이 어셈블리(1)이다. 초기 디스플레이 어셈블리(1)는 장면 표시 스크린(3)을 포함하는데, 이것은 일반적으로 예를 들어 백라이트 LED 스크린 또는 OLED 스크린과 같은 평면 스크린 "모니터"이다. 후방 투사 스크린과 같은 다른 유형의 디스플레이 스크린도 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

초기 디스플레이 어셈블리(1)는, 평면이고 또한 반사면(7)("제1 반사면") 및 제1 반사면(7)의 반대편에 투과면(9)("제1 투과면")을 갖는 제1 거울(5)을 포함한다. 제1 거울(5)은 부분적으로 은도금되어 있으며, 바람직하게는 70% 반사성 및 30% 투과성이다. 이러한 거울을 "빔 스플리터"라고도 한다.

제1 반사면(7)은 장면 표시 스크린(3)에 대해 θ = 45도 또는 그 부근의 각도로 장착되어, 작동 시 장면 표시 스크린(3)이 거울(5)의 제1 반사면(7)을 조명한다.

배경 표시 스크린(11)은 장면 표시 스크린(3)에 대해 ø = 90도 또는 그 부근의 각도로 장착된다. 배경 표시 스크린(11)은 거울(5)의 제1 투과면(9)을 대면하여, 배경 표시 스크린(11)이 작동할 때 제1 투과면(9)을 조명한다. 배경 표시 스크린(11)으로부터의 빛은 광선(37)으로 표시된 바와 같이 거울(5)을 통과한다. 배경 표시 스크린은 전자 모니터나 TV 스크린과 같은 동적인 디스플레이인 것이 바람직하지만, 예를 들어 시청자가 볼 수 있도록 광원에 의해 조명되는 캔버스와 같은 스크린 상에 그려진 이미지일 수도 있다.

장면 표시 스크린(3), 배경 표시 스크린(11), 및 제1 거울(5)의 주위에 하우징(13)이 배치된다. 하우징(13)은 스크린(3, 11)에 의해 형성된 이미지가 관측자(17)에 의해 쉽게 보이도록 외부 환경으로부터의 주변 광이 하우징 내로 통과하는 것을 감소시킨다. 디스플레이 어셈블리가 밤에만 사용되거나 어떤 다른 주변 조명이 낮은 환경에서 사용된다면 하우징이 불필요할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 하우징(13)은 개구(15)를 포함한다. 외부에 위치한 관측자는 개구(15)를 통해 제1 반사면(7)을 볼 수 있다.

이미지 생성 어셈블리(19)는 장면 표시 스크린(3) 및 배경 표시 스크린(11)에 연결된다. 이미지 생성 어셈블리(19)는, 장면 표시 스크린(3) 상에 움직이는 장면 이미지(33) 및 배경 표시 스크린(11) 상에 배경 이미지(28)를 생성하기 위한 소프트웨어(23)로 프로그래밍된 컴퓨터(21)를 포함할 수 있다. 이미지 생성 어셈블리(19)는 각자의 비디오 케이블(25, 27)에 의해 장면 표시 스크린(3)과 배경 표시 스크린(11)에 연결된다.

사용 시, 이미지 생성 어셈블리(19)는 비디오 케이블(25, 27)을 통해 움직이는 장면 이미지(33)와 배경 이미지(28)를 각각 제시하는 장면 표시 스크린(3)과 배경 표시 스크린(11)으로 전송되는 비디오 신호(26, 31)를 생성한다. 움직이는 장면 이미지(33)는 바람직하게는, 관측자에 의해 3차원인 것으로 인식되도록 의도된 하나 이상의 물체의 2차원 동영상을 포함할 것이다.

관측자(17)는 하우징(13)의 개구(15)를 통해 배경 표시 스크린(11)과 장면 표시 스크린(3)을 동시에 시청함으로써, 장면 겉보기 평면(39) 상에서 움직이는 장면 이미지(33)에 대응하는 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)을 보게 된다. 이를 위해 물체가 움직이는 것으로, 바람직하게는 회전 및/또는 확대와 축소(zooming) 및/또는 병진하는 것으로 보여서, 시청자는 제시되고 있는 이미지가 실제로는 평면 장면 표시 스크린(3) 상에 생성된 2차원 이미지라는 것을 인식할 수도 있게 하는 운동 시차를 이용한 물체의 깊이 측정과 같은 단서를 확인할 시간이 없다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 움직이는 장면 이미지(33)는 초당 3회 내지 6회, 예를 들어 초당 4회의 주파수로 회전한다.

관측자(17)는 또한 배경 표시 스크린(11) 상에서 가상의 움직이는 장면 이미지(33v) 뒤의 배경 이미지(28)를 본다. 배경 이미지(28)와 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)의 서로 다른 겉보기 깊이는 움직이는 장면 이미지(33v)가 3D 물체라는 관측자의 인식을 더해준다.

관측자(17)는 광선(35)으로 표시된 바와 같이 제1 거울(5)의 제1 반사면(7)을 통해 장면 표시 스크린(3)을 보고, 결과적으로 장면 겉보기 평면(39) 상에서 거울 뒤(관측자에 대해)에 위치하는 것으로 보이는 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)를 본다. 관측자는 광선(37)으로 표시된 바와 같이, 배경 표시 스크린(11)으로부터 제1 투과면(6)을 통과한 광의 투과로 인해 배경 표시 스크린(11)에 의해 제시되는 배경 이미지(28)를 본다.

가상의 움직이는 장면 이미지(33v)를 보는 것 외에도, 장면 겉보기 평면(39) 상에서 관측자(17)는 또한 도 1에서 광선(34, 36)으로 표시된 바와 같이, 표시 스크린(3)으로부터 직접 움직이는 장면 이미지(33)를 본다.

도 2는 하우징(13)의 개구(15)를 통해 관측자가 보는 장면을 도시한다. 관측자는 의도되고 바람직한 장면 겉보기 평면(39) 상에서 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)를 보지만, 또한 앞서 언급한 바와 같이 원치 않는 "2차적 장면 이미지"로서 움직이는 장면(33)을 직접 본다는 것을 도 2에서 알 수 있다. 관측자가 움직이는 장면(33), 즉 원치 않는 2차적 장면 이미지를 보는 것은 관측자가 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)를 3차원 물체로 인식하는 것을 크게 방해하기 때문에 문제가 되었다. 결과적으로, 초기 버전의 초기 디스플레이 어셈블리(1)는 본 발명자가 기대했던 것보다 관측자에게 3D 물체의 인식을 이끌어내는 데 덜 성공적이었다.

본 발명자는 움직이는 장면(33)의 형태로 2차적 장면 이미지를 보는 문제를 해결하는 한 가지 방법이 관측자(17)가 장면 표시 스크린(3)을 직접 볼 수 없도록 하우징(13)을 충분한 높이로 올리는 것이라고 생각했다. 그러나, 그러한 접근법은 관측자가 장면 겉보기 평면(39) 및 배경 디스플레이(11)를 볼 수 있는 수직 위치 범위를 과도하게 제한할 것이다.

많은 생각 끝에 본 발명자는 광선이 실질적으로 거울(5)의 제1 반사면만 조명하도록 장면 표시 스크린(3)에서 나오는 광선의 각도 범위를 제한하는 것을 연구하기로 결정했다.

예를 들어, 비행 시뮬레이터에 사용되었던 디스플레이의 광선의 발산을 줄이는 한 가지 기술은 포물면 거울을 사용하여 모니터의 빛을 시준하는 것이다. 이러한 기술은 예를 들어, http://http://mikesflightdeck.com/scenery_display/ mirror_collimation.html(2021년 6월 8일에 검색됨)에 설명되어 있다.

그러나, 거울 시준을 위해서는 대형 포물면 거울이 필요하며, 이는 비용이 많이 들고 모니터에 비해 배치하기 어렵고 디스플레이 장치의 부피를 증가시킬 것이다.

그래서, 본 발명자는 장면 표시 스크린(3)으로부터의 광선(34, 36)이 관측자(17)에 도달하는 것을 방지하기 위해 개구(15)를 가로지르는 프라이버시 스크린을 사용하는 것을 고려하였다. 프라이버시 스크린은 시각적 해킹(즉, 개인 정보를 불법적으로 얻기 위해 예컨대, 어깨 너머로 개인의 컴퓨터 스크린을 은밀하게 보는 것)을 방지하도록 설계된다. 프라이버시 스크린은 덮어씌워지는 스크린의 시야각을 제한하여 작동하다. 그러나, 개구(15)를 가로지르는 프라이버시 스크린은 제1 반사면(7)으로부터의 광의 시야각 및 배경 장면 표시(11)로부터의 광의 시야각을 제한할 것이라는 것을 인식하였다.

본 발명자는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제1 실시예인 도 3의 디스플레이 어셈블리(43)에 도달하기 위해, 장면 표시 스크린(3)의 위에 3M에서 제공하는 마이크로루버(micro-louvre) 프라이버시 스크린(https://www.3m.com/3M/en_US/ privacy-screen-protectors-us/, 2021년 6월 10일 검색됨)과 같은 프라이버시 스크린(41)을 배치하여 진행하기로 결정했다.

본 발명자는 프라이버시 스크린(41)이 표시 스크린(3)의 시야 각도 범위를 제한하는 데 효과적이며, 따라서 도 1의 광선(34, 36)이 방출되는 것을 방지하여 관측자(17)가 더 이상 표시 스크린(3) 상의 움직이는 장면 이미지(33)를 직접 볼 수 없고, 오히려 거울(5)의 제1 반사면(7)을 통해 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)만을 볼 수 있다는 것을 발견하였다.

결과적으로, 디스플레이 어셈블리(43)는 도 1 및 2의 초기 디스플레이 어셈블리(1)에 비해 상당한 개선이었으며, 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)가 3D 물체라는 관측자의 인식을 생성하기 위한 유용한 장치였다.

디스플레이 어셈블리(43)는 초기 디스플레이 어셈블리(1)에 비해 개선되었지만, 장면 표시 스크린(3) 상의 움직이는 장면 이미지(33)을 원치 않게 직접 보는 것을 방지하기 위해 프라이버시 스크린(41)을 포함했기 때문에, 본 발명자는 관측자(17)에게 더 우수한 3D 물체의 인식을 조성하는 데 추가로 도움이 되는 개선이 가능할 수도 있다고 느꼈다.

본 발명자는 가상의 물체(33v)에 의해 드리워진 그림자의 존재가 관측자(17)에게 가상의 물체가 실제 3D 물체임을 인식할 수 있는 추가 신호를 제공할 것이라는 것을 깨달았다.

장면 표시 스크린(3) 상에 표시되는 움직이는 장면 이미지(33)에 그림자를 간단하게 포함시키는 것도 가능할 것이다. 그러나, 본 발명자는 이러한 경우 그림자와 표시된 물체의 겉보기 깊이가 동일할 것이라는 것을 깨달았는데, 즉, 둘 다 겉보기 평면(39) 상에 있는 것으로 인식되어 그림자가 3D 공간에서 물체로부터 떨어져 있는 것으로 보이지 않을 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명자는 많은 인내 끝에 번뜩이는 영감을 얻었고 도 5에 도시된 바람직한 디스플레이 어셈블리(44)를 고안했다.

디스플레이 어셈블리(44)는 앞서 설명된 도 3의 디스플레이 어셈블리(43)에 공통되는 다수의 구성요소를 포함하므로, 이들은 도 3에서와 동일한 식별 번호를 사용하여 도 5에서 식별된다.

제1 거울(5)에 추가하여, 디스플레이 어셈블리(44)는 반사면(47)("제2 반사면") 및 투과면(49)("제2 투과면")을 갖는 제2 거울(45)을 포함한다. 제1 거울(5)과 마찬가지로, 제2 거울(45)은 부분적으로 은도금되어 있으며, 바람직하게는 70% 반사성이고 30% 투과성이다.

제2 반사면(47)은 제1 반사면(7)에 대해 α = 90도 또는 그 부근의 각도로 장착되어, 작동 시 장면 표시 스크린(3)은 거울(5)의 제1 반사면(7)을 비추고, 그 후 제1 반사면(7)으로부터의 반사에 의해 제2 거울(45)의 제2 반사면(47)을 비춘다. 결과적으로, 하우징(13)의 개구(15)를 통해 보는 관측자(17)는 광선(35)으로 표시된 바와 같이 제2 반사면(47)과 제1 반사면(7)을 통해 장면 표시 스크린(3)을 본다.

이전 실시예인 도 3의 디스플레이 어셈블리(43)의 경우와 마찬가지로, 배경 표시 스크린(11)은 장면 표시 스크린(3)에 대해 ø = 90도 또는 그 부근의 각도로 장착된다. 배경 표시 스크린(11)은 거울(5)의 제1 투과면(9)을 대향하여, 배경 표시 스크린이 작동 중일 때 제1 투과면(9)을 조명한다. 광선(37)으로 표시된 바와 같이, 배경 표시 스크린(11)으로부터의 광은 제1 거울(5)의 제1 투과면(9)을 통과한 다음 제2 거울(45)의 제2 반사면(47)으로부터 반사된 후 개구(15)를 통해 관측자(17)에게로 나간다.

디스플레이 어셈블리(44)는 또한 개구(15)의 반대편인 제2 거울(45)의 일측에 있고 제2 거울(45)을 통해 관측자에 의해 보여지도록 제2 투과면(49)에 인접하여 하우징(13) 내에 위치되는 전경 표시 스크린(51)을 포함한다.

이미지 생성 어셈블리(19)는 각자의 비디오 케이블(25, 28, 27, 30)에 의해 장면 표시 스크린(3), 배경 표시 스크린(11), 전경 표시 스크린(51), 및 그림자 표시 스크린(53)에 연결된다. 이미지 생성 어셈블리(19)는 움직이는 장면 이미지(33), 배경 이미지(28), 그림자 이미지(29), 및 전경 이미지(27)를 생성하기 위한 소프트웨어(23)로 프로그래밍된 컴퓨터(21)를 포함할 수 있다. 비디오 케이블(25, 28, 27, 30)은 스크린 상에 표시하기 위한 각자의 이미지에 해당하는 비디오 신호(26, 34, 31, 32)를 전송한다. 전경 표시 스크린은 전자 모니터나 TV 스크린과 같은 동적 디스플레이인 것이 바람직하지만, 예를 들어 시청자가 볼 수 있도록 광원에 의해 조명되는 그림 이미지일 수도 있다.

소프트웨어 제품(23)을 포함하는 명령은 컴퓨터(21)의 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 가상 물체의 장면, 예컨대 장면(33)을 포함하는 3차원 공간을 생성하도록 하는 명령을 포함한다. 사용된 소프트웨어 기술에 따라, 하나 이상의 가상 물체는 예를 들어 폴리곤(polygon), 옥트리(octree) 또는 포인트 클라우드(point cloud) 데이터로 구성될 수 있다. 소프트웨어(23)는 또한 컴퓨터(21)의 프로세서가 가상 조명, 표면 텍스처링, 장면 표시 스크린(3)에 대응하는 2D 시청 평면으로의 변환, 및 장면을 구성하는 물체의 회전과 병진을 적용하여 가상의 장면을 조작하도록 하는 명령을 포함한다. 3D 장면을 생성 및 조작하고 이것을 2D 시청 평면 상에 투영하는 다양한 기술은 예를 들어 컴퓨터 게임 분야의 선행 기술에 알려져 있으며, 현재 설명되는 본 발명의 실시예를 구현하는 데 적합하다.

대안적으로, 다른 실시예에서 이미지 생성 어셈블리(19)는 움직이는 장면 이미지(33), 배경 이미지(28), 그림자 이미지(29), 및 전경 이미지(27)의 미리 기록된 비디오 또는 배경 및 전경 이미지의 경우 정지 이미지를 각각 재생하는 다수의 비디오 또는 정지 이미지 플레이어를 포함할 수 있다.. 적어도 움직이는 장면 이미지(33)를 생성하는 비디오 플레이어와 그림자 이미지(29)을 생성하는 비디오 플레이어는 동기화되어 있다.

관측자(17)는 하우징(13)의 개구(15)를 통해 배경 표시 스크린(11)과 장면 표시 스크린(3)을 동시에 본다.

관측자(17)는 제1 거울(5)과 제2 거울(45)에서의 반사에 의해 광선(35)을 따라 장면 표시 스크린(3)을 보고, 결과적으로 제2 거울(45) 뒤에 위치한(관측자에 대해) 장면 겉보기 평면(39) 상에서 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)를 본다.

관측자(17)는 광선(37)을 따라 배경 표시 스크린(11)으로부터 제1 거울(4)의 제1 투과면(9)을 통과한 후 제2 거울(45)의 제2 반사면(47)에 의해 반사되는 광의 투과로 인해 배경 표시 스크린(11)을 본다. 결과적으로, 관측자(17)는 장면 겉보기 평면(39)의 뒤에 있는 것처럼 보이는 배경 겉보기 평면(42) 상에서 가상의 배경 이미지(28a)를 본다.

관측자(17)는 또한 수평 그림자 겉보기 평면(40) 상에서 가상의 그림자 이미지(29v)를 본다. 그림자 표시 스크린(53)의 위쪽 경계는 장면 표시 스크린(3)의 아래쪽 경계와 거리 "d"만큼 중첩되어, 장면 겉보기 평면(39)은 수평 그림자 겉보기 평면(40)의 가장 가까운 경계로부터 거리 "w"만큼 삽입(inset)된다. 삽입 "w"를 생성하기 위해 중첩 "d"를 제공하는 것은 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)가 아래 놓인 가상의 그림자 이미지(29v)를 생성하도록 만드는 데 도움이 되며, 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)가 2D 이미지가 아닌 3D 이미지라는 사용자의 인식을 생성하는 데에도 도움이 된다.

바람직하게는, 움직이는 장면 이미지(33)는 초당 3회 내지 6회 사이, 또는 더 바람직하게는 약 0.25Hz(4초에 한 번)의 주파수로 회전하는 장면을 포함한다. 도 11 내지 13은 회전의 점진적 단계를 도시하고, 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)를 가상의 그림자 이미지(29v)와 동기화하는 것을 도시한다. 전경 이미지(27)와 배경 이미지(28v)는 이러한 예시에서 정적으로 유지된다.

도 14는 도 5의 디스플레이 어셈블리와 유사하지만 장면 표시 스크린(3) 위에 프라이버시 스크린(41)이 없는 디스플레이 어셈블리를 도시한다. 결과적으로, 도 15에 도시된 바와 같이 2차적 장면 이미지(61)가 관찰될 수 있는 2차적 장면 겉보기 평면(60)이 생성되는데, 이것은 바람직하지 않다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리는 프라이버시 스크린(41)을 포함한다.

전술한 내용으로부터, 일실시예에서 관측자(17)에서 3차원(3D) 장면(33v)의 인식을 이끌어내도록 설계된 디스플레이 어셈블리(43, 44)가 제공된다는 것이 이해될 것이다. 디스플레이 어셈블리(43, 44)는 디스플레이 스크린의 시야각을 줄이기 위해 그 위에 장착된 프라이버시 스크린(41)을 갖는 장면 표시 스크린(3)을 포함한다. 디스플레이 어셈블리(43, 44)는 또한 반사면(7)("제1 반사면")과 투과면(9)("제1 투과면")을 갖는 부분적으로 은도금된 거울인 제1 거울을 포함한다. 제1 반사면은 장면 표시 스크린(3)에 대해 θ = 45도 또는 그 부근의 각도로 장착되어, 사용 시 장면 표시 스크린(3)이 제1 반사면(7)을 조명하도록 제1 반사면(7)에 광선을 지향시킨다.

디스플레이 어셈블리(43, 44)는 또한, 장면 표시 스크린에 대해 ø = 90도 또는 그 부근의 각도로 장착되고 또한 스크린으로부터의 빛으로 제1 투과면을 조명하도록 제1 거울(5)의 제1 투과면(9)을 향하는 배경 표시 스크린(11)을 포함한다.

하우징(13)은 하우징 내의 주변 광을 감소시키기 위해 장면 표시 스크린(3), 배경 표시 스크린(11), 및 제1 거울(5)의 주위에 배치되고, 제1 거울의 반사면(7)을 보기 위한 개구(15)를 포함한다. 디스플레이 어셈블리(43, 44)는 또한 움직이는 장면 이미지(33)와 그 위의 배경 이미지(28)를 생성하기 위해 장면 표시 스크린(3)과 배경 표시 스크린(11)에 연결되는 이미지 생성 어셈블리(19)를 포함한다. 사용 시, 관측자(17) 또는 다수의 관측자는 동시에, 제1 거울(5)의 반사면(7)을 볼 때 배경 표시 스크린과 장면 표시 스크린을 동시에 본다. 프라이버시 스크린(41)은 관측자가 2차적 장면 이미지, 예컨대 도 15의 이미지(61) 또는 도 1에서 광선(36, 34)으로 표시된 바와 같은 스크린(3)의 직접 시청을 포함하는 2차적 이미지를 보는 것을 방지한다.

"...도 또는 그 부근"은 언급된 각도가 구체적인 각도의 숫자보다 최대 몇도, 예를 들어 3도 더 많거나 3도 더 작을 수 있음을 의미하다.

일양태에서, 적어도 하나의 부분적으로 은도금된 거울(5, 45), 배경 표시 스크린(11), 및 장면 표시 스크린(3)을 포함하는 디스플레이 어셈블리가 제공된다. 배경 표시 스크린은 거울(5, 45)의 투과면(9, 49)을 조명하도록 배치되고, 장면 표시 스크린(11)은 거울의 반사면(7, 47)을 조명한다. 장면 표시 스크린(3) 및 배경 표시 스크린(11)으로부터의 광선은 관측자가 동시에 볼 수 있도록 시청 위치, 예를 들어 디스플레이 어셈블리의 시청 개구를 향해 지향된다.

전술한 내용으로부터 본 발명의 일양태는 2차원 이미지로부터 3차원 장면의 인식을 생성하는 방법을 포함한다는 것이 이해될 것이다. 본 방법은 거울(5)과 같은 부분적으로 은도금된 거울을 사용하여 3D 물체에 대응하는 2D 움직이는 장면 이미지(예컨대, 도 2의 이미지(33))가 반사된 것을 표시하는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 부분적으로 은도금된 거울을 통한 배경 이미지(28)의 투과를 위해 부분적으로 은도금된 거울(5) 뒤의 위치에, 이미지(28)와 같은 배경 이미지를 표시하는 단계를 포함한다. 움직이는 2D 표시의 시야 범위는 움직이는 2D 표시의 2차적 이미지(예를 들어, 도 15의 이미지(61))의 형성을 방지하기 위해 프라이버시 스크린(41)을 사용하여 제한된다.

본 방법은 또한 예를 들어 움직이는 2D 표시, 예컨대 아이템(33)에 대응하는 이미지(29)와 같은 그림자 이미지를 그림자 표시 스크린(53) 상에 표시하고, 움직이는 장면 이미지(33)의 겉보기 시청 평면(39)에 대해 90도 각도인 겉보기 평면(40) 상에서 보이기 위해 예컨대, 제2 거울(45)을 사용하여 그림자 이미지를 반사하는 것을 포함한다.

본 방법은 또한 예를 들어 전경 이미지 스크린(51)을 사용하여 움직이는 장면 이미지 앞에 전경 이미지를 표시하는 것을 포함할 수 있다.

전술한 내용으로부터, 일실시예에서 관측자에 3차원(3D) 장면의 인식을 이끌어내기 위해 도 3 및 4의 어셈블리(43)와 같은 디스플레이 어셈블리가 제공된다는 것이 이해될 것이며, 디스플레이 어셈블리는 장면 표시 스크린(3)의 시야각을 줄이기 위해 그 위에 프라이버시 스크린(41)이 장착되는 장면 표시 스크린(3)을 포함한다. 어셈블리(43)는 또한 "부분적으로 은도금된 거울"로 지칭될 수 있고 반사면(7)("제1 반사면") 및 투과면(9)("제1 투과면")을 갖는 제1 거울(5)을 포함한다. 제1 반사면(7)은 조명을 위해 장면 표시 스크린(3)에 대해 각도 θ로 표시된 45도 또는 그 부근의 각도로 장착된다.

디스플레이 어셈블리(44)는 또한 배경 표시 스크린(11)을 포함하는데, 배경 표시 스크린은 장면 표시 스크린(3)에 대해 각도 Φ로 표시된 90도 또는 그 부근의 각도로 장착되고, 조명을 위해 제1 투과면(9)을 향하고 있다. 하우징(13)은 하우징 내에서 주변광을 줄이기 위해 장면 표시 스크린(3), 배경 표시 스크린(11), 및 제1 거울(5)의 주위에 배치되어 있으며, 디스플레이 어셈블리(43)의 실시예의 경우 직접적으로 또는 도 5의 실시예(44)의 경우 제2 거울(45)을 통해, 제1 거울(5)의 반사면(7)을 보기 위해 개구(15)를 포함한다. 어셈블리(43)는 또한 움직이는 장면 이미지(33)를 생성하기 위해 장면 표시 스크린(3)에 결합된 이미지 생성 어셈블리(19)를 포함한다. 사용 시, 관측자(17)는 제1 거울(5)의 반사면(7)을 볼 때 배경 표시 스크린(11)과 장면 표시 스크린(3)을 동시에 보고, 그로 인해 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)를 관측한다. 프라이버시 스크린(41)은 관측자(17)가 움직이는 장면 이미지(33) 형태의 2차적 장면 이미지를 보는 것을 방지한다.

일실시예에서, 예를 들어 도 5 및 10에 도시된 디스플레이 어셈블리(44)에서, 디스플레이 어셈블리(44)는 반사면(47)("제2 반사면") 및 투과면(49)("제2 투과면")을 갖는 제2 거울(45)을 포함한다. 제2 반사면(47)은 제1 반사면(7)에 대해 각도α로 표시된 90도 또는 그 부근의 각도로 장착된다. 본 실시예의 디스플레이 어셈블리(44)는 장면 표시 스크린(3)의 반대편에 장착된 그림자 표시 스크린(53)을 포함한다. 그림자 표시 스크린(53)의 가장자리 부분(53a)은 장면 표시 스크린(3)의 가장자리 부분(3a)과 중첩된다. 그림자 표시 스크린(53)은 제1 거울(5)의 제1 투과면(9)에 인접하여 위치된다. 이미지 생성 어셈블리(19)는 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)에 대응하여 움직이는 가상의 그림자 이미지(29v)로서 관측자가 제2 거울(45)의 제2 반사면(47)을 통해 보는 그림자 이미지(29)(도 8)를 생성하도록 구성된다.

디스플레이 어셈블리(44)는 또한 제2 거울(45)의 제2 투과면(49)에 인접하여 위치된 전경 표시 스크린(51)을 포함한다. 이미지 생성 어셈블리(19)는 전경 표시 스크린에 의한 표시를 위한 전경 이미지(27)를 생성하도록 구성된다. 가상의 움직이는 장면 이미지(33v)는 바람직하게는 초당 3회 내지 6회 사이, 가장 바람직하게는 초당 4회의 주파수로 회전하는 것처럼 보이도록 이미지 생성 어셈블리(19)에 의해 생성된다.

법령에 따라, 본 발명은 구조적 또는 방법적 특징에 대해 다소 구체적인 언어로 설명되었다. "포함한다"라는 용어와 "포함하는" 및 "~로 구성된"과 같은 그의 변형은 전체적으로 포괄하는 의미로 사용되며 추가적인 구성을 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에 기술된 수단은 본 발명을 실행하는 바람직한 형태를 포함하므로 본 발명은 도시되거나 기술된 구체적 구성에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 당업자에 의해 적절하게 해석되는 첨부된 청구범위의 적합한 범위 내에서 임의의 형태 또는 변형으로 청구된다.

명세서 및 청구범위(존재하는 경우) 전반에 걸쳐, 문맥상 달리 요구되지 않는 한, "실질적으로" 또는 "약"이라는 용어는 해당 용어에 의해 한정된 범위의 값에 한정되지 않는 것으로 이해될 것이다.

본 발명의 어떠한 실시예도 단지 예시를 위한 것이며 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 임의의 실시예에 대해 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

관측자에게 3차원(3D) 장면의 인식을 이끌어내기 위한 디스플레이 어셈블리로서,
장면 표시 스크린;
시야각을 줄이기 위해 상기 장면 표시 스크린 위에 장착되는 프라이버시 스크린;
반사면("제1 반사면") 및 투과면("제1 투과면")을 가진 제1 거울 - 제1 반사면은 조명을 위해 상기 장면 표시 스크린에 대해 각도를 가지고 장착됨 -
조명을 위해 상기 제1 투과면을 대향하는 배경 표시 스크린;
하우징으로서, 상기 제1 거울의 반사면을 보기 위한 개구를 포함하는 하우징 내에서 주변 광을 감소시키기 위해 상기 장면 표시 스크린, 배경 표시 스크린, 및 제1 거울의 주위에 배치되는 하우징; 및
움직이는 장면 이미지를 생성하기 위해 상기 장면 표시 스크린에 연결된 이미지 생성 어셈블리를 포함하고,
관측자는 상기 제1 거울의 반사면을 볼 때 상기 배경 표시 스크린과 장면 표시 스크린을 동시에 보고, 상기 프라이버시 스크린은 관측자가 2차적 장면 이미지를 보는 것을 방지하는, 디스플레이 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 반사면은 상기 장면 표시 스크린에 대해 45±3도의 각도로 장착되는, 디스플레이 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 배경 표시 스크린은 상기 장면 표시 스크린에 대해 90±3도의 각도로 장착되는, 디스플레이 어셈블리.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
반사면("제2 반사면") 및 투과면("제2 투과면")을 가진 제2 거울을 포함하고,
상기 제2 반사면은 관측자가 상기 배경 표시 스크린을 보기 위한 개구를 통해 배경 표시 스크린으로부터 제1 투과면을 통해 투과된 광을 반사하는, 디스플레이 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 제2 반사면은 상기 제1 반사면에 대해 90±3도의 각도로 장착되는, 디스플레이 어셈블리.
제4항에 있어서,
그림자 표시 스크린을 포함하는 디스플레이 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 그림자 표시 스크린은 상기 장면 표시 스크린의 반대편에 장착되는, 디스플레이 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 그림자 표시 스크린의 가장자리 부분은 상기 장면 표시 스크린의 가장자리 부분과 중첩되는, 디스플레이 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 그림자 표시 스크린은 상기 제1 투과면에 인접하여 위치되는, 디스플레이 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 이미지 생성 어셈블리는 그림자 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 그림자 이미지는 움직이는 장면 이미지의 그림자에 대응하는, 디스플레이 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 디스플레이 어셈블리는 전경 표시 스크린을 포함하는, 디스플레이 어셈블리.
제11항에 있어서,
상기 전경 표시 스크린은 상기 제2 투과면에 인접하여 위치되는, 디스플레이 어셈블리.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 이미지 생성 어셈블리는 상기 전경 표시 스크린에 의한 표시를 위한 전경 이미지를 생성하도록 구성되는, 디스플레이 어셈블리.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 움직이는 장면 이미지는 초당 3회 내지 6회 사이의 주파수로 회전하는, 디스플레이 어셈블리.
제14항에 있어서,
상기 움직이는 장면 이미지는 초당 4회의 주파수로 회전하는, 디스플레이 어셈블리.
관측자에게 3D 물체의 인식을 생성하는 방법으로서,
부분적으로 은도금된 거울의 반사면으로 3D 물체에 대응하는 2D 움직이는 장면 이미지의 반사를 관측자에게 표시하는 단계;
관측자에 대해 상기 부분적으로 은도금된 거울 뒤의 위치에 배경 이미지를 표시하는 단계 - 상기 배경 이미지는 상기 부분적으로 은도금된 거울의 투과면을 통해 관측자에게 투과됨 -; 및
움직이는 2D 표시의 2차적 이미지가 형성되는 것을 방지하기 위해 움직이는 2D 표시를 보는 관측자의 시야 범위를 제한하는 단계
를 포함하는, 관측자에게 3D 물체의 인식을 생성하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 움직이는 2D 표시에 대응되는 그림자 이미지를 그림자 표시 스크린 상에 표시하고, 상기 움직이는 장면 이미지의 겉보기 시청 평면에 대해 90도의 각도로 겉보기 평면 상에서 보이기 위해 그림자 이미지를 반사시키는 것을 포함하는 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 움직이는 장면 이미지의 전방에 전경 이미지를 표시하는 것을 포함하는 방법.