WO2019160169A1 - 시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 디스플레이 - Google Patents

시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
WO2019160169A1
WO2019160169A1 PCT/KR2018/001875 KR2018001875W WO2019160169A1 WO 2019160169 A1 WO2019160169 A1 WO 2019160169A1 KR 2018001875 W KR2018001875 W KR 2018001875W WO 2019160169 A1 WO2019160169 A1 WO 2019160169A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light source
image
lens
point
point light
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/001875
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영민
홍지수
강훈종
홍성희
신춘성
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to US16/969,666 priority Critical patent/US11852847B2/en
Publication of WO2019160169A1 publication Critical patent/WO2019160169A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/33—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving directional light or back-light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays

Definitions

  • the present invention relates to three-dimensional image display technology, and more particularly, to a Maxwellian view display presented to overcome the problem of convergence-focus mismatch.
  • Convergence-Accommodation Conflict which is one of the causes of visual fatigue in three-dimensional displays, is a holographic display, some light field displays, and a super multi-view display. Except for the viewdisplay method, this is a homework that is held in all three-dimensional displays currently being studied or produced.
  • the Maxwellian view is used in a spatial light modulator (Maxwellian view) positioned between lens groups while light emitted from a point light source passes through a pair of lens groups.
  • the spatial light modulator is usually transmissive, it is also possible to use a reflective spatial light modulator through changes or additions in the optical design.
  • the modulated light image converges back to a point (generally converging to the human lens).
  • it refers to a system in which the modulated image from the spatial light modulator is projected onto the retina.
  • the Maxwellian view has the following disadvantages.
  • the rays gathering in the lens in Fig. 1 theoretically start from a point light source, so their size (viewing window) is very small.
  • the bundle of rays starting from the point light source should be focused in the human pupil, so that the Maxwellian view does not need focusing. Will be formed.
  • the general situation is that it takes a long time to find the field of view to view the Maxwellian view according to the pupil size, or even if you find and watch even if you look at the fixed position without the freedom of view.
  • Maxwellian View does not need focusing and can see clear image regardless of individual focusing ability difference.
  • Maxwellian View has the disadvantage of having to watch the image at fixed position without freedom of view. have.
  • an object of the present invention is to eliminate the need for focusing, which is an advantage of the existing Maxwellian view, it is possible to observe a clear image regardless of individual focusing ability differences While maintaining the advantages, the present invention provides a Maxwellian display having a certain degree of freedom, rather than a fixed position that widens the field of view using a space-time multiplexing method.
  • the display includes a light source unit for changing the position of the point light source with time; A first lens converting light emitted from the light source unit in parallel; An image generator which generates an image using parallel light incident from the first lens; And a second lens focusing an image generated by the image generator.
  • the light source unit may sequentially turn on the plurality of point light source elements one by one to change the position of the point light source with time.
  • the point light source elements may be arranged in a ring shape.
  • the point light source elements may be arranged in a matrix form.
  • the point light source elements may be arranged in three dimensions.
  • the light source unit sequentially reflects light emitted from one point light source element at different angles to change the position of the point light source with time.
  • the second lens may focus the image generated by the image generator on one point.
  • the image generator may synchronize the image generation position in association with the change of the position of the point light source.
  • the image generator may be a spatial light modulator that modulates parallel light incident from the first lens to generate an image.
  • the display method the light source unit, the step of changing the position of the point light source with time; Converting, by the first lens, light emitted from the light source unit in parallel; Generating an image by the image generator, using parallel light incident from the first lens; And focusing, by the second lens, the image generated by the image generator.
  • the display system for changing the position of the point light source with time; A first lens converting light emitted from the light source unit in parallel; An image generator which generates an image using parallel light incident from the first lens; A second lens focusing an image generated by the image generator; And an image providing unit providing a source of an image to be generated by the image generating unit.
  • the display method the light source unit, the step of changing the position of the point light source with time; Converting, by the first lens, light emitted from the light source unit in parallel; Providing an image source to an image generator by an image provider; Generating an image by the image generator, using parallel light incident from the first lens; And focusing, by the second lens, the image generated by the image generator.
  • FIG. 4 is a view illustrating an embodiment of a light source unit illustrated in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a view showing another embodiment of the light source unit shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another embodiment of the light source unit illustrated in FIG. 3.
  • a typical Maxwellian view is characterized by the fact that the bundle of rays originating from a point light source is gathered at a point where the bundle of rays modulated by a spatial light modulator located between the pair of lenses and the lens is viewed by the observer through the pupil.
  • the modulated bundles are gathered at one point, they must be gathered within the small size of the pupil, and this is how the observer recognizes the image formed on the retina. That's how it is.
  • an embodiment of the present invention proposes a Maxwellian view method applying a space-time multiplexing method in order to grant a degree of freedom to a limited view point, and to broaden the viewing area while taking advantage of the existing Maxwellian view.
  • FIG. 3 illustrates a Maxwellian view display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the Maxwellian view display includes a light source unit 110, a lens-1 120, a spatial light modulator (SLM) 130, and a lens-2. And 140.
  • the light source unit 110 is a light source means that can change the position of the point light source with time. To this end, the light source unit 110 is provided with a plurality of point light source elements, by sequentially lighting them one by one, the position of the point light source is changed over time.
  • the Maxwellian view display is a method using a single point light source
  • the Maxwellian view display according to an embodiment of the present invention has a difference in that the position of the point light source is shifted at a time difference. It can widen the field of view.
  • the speed of moving the point light source using the space-time multiplexing method is preferably maintained at 60 Hz or more in consideration of the afterimage effect.
  • the lens-1 120 is a collimating lens that converts light emitted from the light source unit 110 in parallel.
  • the spatial light modulator 130 generates an image by using parallel light incident from the lens-1 120. In generating the image, the spatial light modulator 130 synchronizes the image generation position in association with the positional change of the point light source by the light source unit 110.
  • the spatial light modulator 130 also expresses the same image by moving only the position.
  • the lens-2 140 is a lens for focusing an image generated by the spatial light modulator 130 at a point.
  • the light source unit 110 may be implemented as point light source elements arranged in a matrix, and sequentially lighted one by one according to a scanning scan direction, thereby changing the position of the point light source with time. Can be.
  • the light source unit 110 is implemented as point light source elements arranged in a ring shape, and is sequentially turned on one by one in a clockwise or counterclockwise direction, thereby changing the position of the point light source in time. You can change it accordingly.
  • FIG. 6 illustrates a Maxwellian view display according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the lens-1 120, the spatial light modulator 130, and the lens-2 140 are equivalent to the configurations of FIG. Detailed description thereof will be omitted.
  • the light source unit 115 includes one point light source element 115-1 and a galvano mirror 115-2.
  • the light source unit 115 is different from the light source unit 110 in the above-described embodiment in that there is only one point light source element.
  • the point light source element 115-1 is fixed without moving, and thus emits light in a fixed direction.
  • the galvano mirror 115-2 reflects the light emitted from the point light source element 115-1 at different angles sequentially in the scanning scan direction, and changes the position of the point light source with time.
  • the field of view of the Maxwellian view can be widened.
  • the scanning scan method using the galvano mirror 115-2 uses the optical scan method to change the position of the point light source while it is fixed without moving the point light source.
  • the advantage is that it is easier to synchronize or align with the spatial light modulator.
  • the light source units 110 and 115 scan the point light source on a two-dimensional plane to convert positions. Even when the light sources 110 and 115 scan the point light source in one dimension, the technical spirit of the present invention may be applied.
  • the point light source may be scanned in a three-dimensional space to change positions.
  • An embodiment of the light source unit 110 for this purpose is shown in FIG. 7.
  • the light source unit 110 positions the surface light sources in which the point light source elements are arranged in a matrix, differently along the light emission direction, and sequentially turns on the point light sources one by one to thereby position and depth of the point light source. Can change over time.
  • the spatial light modulator 130 of the Maxwellian view display may be replaced with another electronic device capable of generating an image.
  • the image display system further comprises an image providing apparatus for providing a source of the image to be generated in the spatial light modulator 130 of the Maxwellian view display Technical ideas may apply.
  • the space-time multiplexing scheme applicable to the Maxwellian view display according to the embodiment of the present invention includes any method of changing the position of the point light source.
  • a method of rotating or repositioning a point light source with a time difference (60 Hz or more, or more than a human eye's perception speed), or physically multiplexing a very small point light source to produce the same effect as space-time multiplexing A method of spatial multiplexing the point light source using the point light source and the scanning scan method may be included.
  • the Maxwellian view display according to the embodiment of the present invention does not require focusing, which is an advantage of the existing Maxwellian view, and has the advantage of observing a clear image regardless of individual focusing ability differences, while also being space-time multiplexed By widening the range of view using the method, it has the advantage of viewing the Maxwellian view with a certain degree of freedom rather than a fixed position.
  • the Maxwellian view display uses a space-time multiplexing method to start the bundle of rays starting from the point light source in various ranges to overcome the limited viewing range of the conventional Maxwellian view.
  • Maxwellian view in a range of viewing areas without the need for focusing, because it provides a Maxwellian view in a range of viewing areas where the bundles of rays gathered through a pair of lens groups have a degree of freedom instead of a single point.
  • the image can be observed only from a fixed point of view, which is a disadvantage in the conventional Maxwellian view, even though a clear image can be observed regardless of the individual focusing ability, which is an advantage provided by the Maxwellian view.
  • clear images can be observed regardless of differences in focusing capabilities.
  • the technical idea of the present invention can be applied to a computer-readable recording medium containing a computer program for performing the functions of the apparatus and method according to the present embodiment.
  • the technical idea according to various embodiments of the present disclosure may be implemented in the form of computer readable codes recorded on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium can be any data storage device that can be read by a computer and can store data.
  • the computer-readable recording medium may be a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical disk, a hard disk drive, or the like.
  • the computer-readable code or program stored in the computer-readable recording medium may be transmitted through a network connected between the computers.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

기존에 맥스웰리안 뷰가 가지고 있는 장점인 초점 조절이 필요 없어 개개인의 초점 조절 능력 차이와 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있는 장점을 유지하면서, 시공간 다중화 방식을 이용하여 시야 범위를 넓힌 고정된 위치가 아닌 일정 구간 자유도가 있는 맥스웰리안 디스플레이이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른, 디스플레이는 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 광원부; 광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 제1 렌즈; 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 영상 생성부; 및 영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 제2 렌즈;를 포함한다. 이에 의해, 기존의 맥스웰리안 뷰에서 제공하는 장점인 개개인의 초점조절 능력의 차이와 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있으면서도, 맥스웰리안 뷰에서 단점으로 대두되었던 고정된 시점에서만 관찰 가능했던 영상을 일정 범위의 자유도가 있는 구역에서 초점조절 능력의 차이와는 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있게 된다.

Description

시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 디스플레이
본 발명은 3차원 영상 디스플레이 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수렴-초점 불일치를 문제를 극복하기 위해 제시된 맥스웰리안 뷰 디스플레이에 관한 것이다.
3차원 디스플레이에서 시각피로의 원인 중 하나로 야기되는 수렴-초점 불일치(Vergence-Accommodation Conflict)는, 홀로그래픽 디스플레이(Holographic display)와 일부 라이트필드 디스플레이(Light field display) 및 초다시점 디스플레이(Super multi-viewdisplay)방식을 제외하고는, 현재 연구되거나 제작되고 있는 3차원 디스플레이에서 모두 안고 있는 숙제이다.
보통의 3차원 디스플레이 방식이 가지고 있는 수렴-초점 불일치를 문제를 극복하기 위해, 1868년에 James Clerk이 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view)를 제안하였다.
도 1은 일반적인 맥스웰리안 뷰의 원리를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 맥스웰리안 뷰는 점광원(Point light source)으로부터 방사된 빛이 한 쌍의 렌즈군을 통과하면서 렌즈군 사이에 위치한 공간 광변조기(Spatial Light Modulator, 맥스웰리안 뷰에서 사용되는 공간 광변조기는 보통 투과형이지만, 광학 설계의 변경이나 추가를 통해 반사형 공간 광변조기를 사용하는 것도 가능함.)에서 변조된 광 영상이 한 점에 다시 수렴(일반적으로 인간의 수정체에 수렴한다고 가정)하여 최종적으로는 망막에 공간 광변조기로부터 변조된 영상이 투영되는 시스템을 의미한다.
일반적인 3차원 디스플레이가 영상이 존재하는 면에 인간의 눈이 초점을 맺지만, 실제로 영상이 발현되는 곳은 디스플레이 면에 있기 때문에, 수렴-조절 불일치가 일어난다면 맥스웰리안 뷰에서는 이론적으로는 초점 조절에 전혀 문제가 없는 3차원 디스플레이를 구현할 수 있는 여지가 있게 된다.
하지만 이와 같은 맥스웰리안 뷰는 다음과 같은 단점을 가지고 있다. 도 1에서의 수정체에 모이는 광선들은 이론적으로는 점광원에서 출발하기 때문에 그 크기(시야창: Viewing window)가 매우 작다.
구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 인간의 눈에 동공 사이즈가 3-4mm라고 가정하였을 때, 점광원에서 출발한 광선다발은 인간의 동공 안에 모두 집광이 되어야 초점 조절이 필요없는 맥스웰리안 뷰가 형성될 것이다.
하지만 일반적인 상황에서는 동공 사이즈에 맞추어 맥스웰리안 뷰를 시청하려면 시야창을 찾는 데만도 한참 걸리거나, 설사 찾아서 시청한다 하더라도 시점의 자유도가 없이 고정된 위치에서 영상을 시청해야 한다는 단점을 가지고 있다.
이와 같이 맥스웰리안 뷰는 초점 조절이 필요 없고, 개개인의 초점 조절 능력 차이와는 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있다는 장점이 있지만, 시점의 자유도가 없이 고정된 위치에서 영상을 시청해야한다는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기존에 맥스웰리안 뷰가 가지고 있는 장점인 초점 조절이 필요 없어 개개인의 초점 조절 능력 차이와 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있는 장점을 유지하면서, 시공간 다중화 방식을 이용하여 시야 범위를 넓힌 고정된 위치가 아닌 일정 구간 자유도가 있는 맥스웰리안 디스플레이를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 디스플레이는 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 광원부; 광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 제1 렌즈; 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 영상 생성부; 및 영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 제2 렌즈;를 포함한다.
광원부는, 다수의 점광원 소자들을 하나씩 순차적으로 점등시켜, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 것일 수 있다.
점광원 소자들은, 링(Ring) 형태로 배열되는 것일 수 있다.
점광원 소자들은, 매트릭스(Matrix) 형태로 배열되는 것일 수 있다.
점광원 소자들은, 3차원으로 배열되는 것일 수 있다.
광원부는, 하나의 점광원 소자에서 출사되는 광을 순차적으로 각기 다른 각도로 반사하여, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 것일 수 있다.
제2 렌즈는, 영상 생성부에서 생성된 영상을 한 점에 포커싱하는 것일 수 있다.
영상 생성부는, 점광원의 위치 변화에 연동하여 영상 생성 위치를 동기화하는 것일 수 있다.
영상 생성부는, 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 변조하여, 영상을 생성하는 공간 광변조기일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 디스플레이 방법은 광원부가, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 단계; 제1 렌즈가, 광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 단계; 영상 생성부가, 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 단계; 및 제2 렌즈가, 영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 단계;를 포함한다.
한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따른, 디스플레이 시스템은 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 광원부; 광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 제1 렌즈; 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 영상 생성부; 영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 제2 렌즈; 및 영상 생성부에서 생성할 영상의 소스를 제공하는 영상 제공부;를 포함한다.
한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따른, 디스플레이 방법은 광원부가, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 단계; 제1 렌즈가, 광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 단계; 영상 제공부가, 영상 생성부에 영상의 소스를 제공하는 단계; 영상 생성부가, 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 단계; 및 제2 렌즈가, 영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존의 맥스웰리안 뷰에서 제공하는 장점인 개개인의 초점조절 능력의 차이와 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있으면서도, 맥스웰리안 뷰에서 단점으로 대두되었던 고정된 시점에서만 관찰 가능했던 영상을 일정 범위의 자유도가 있는 구역에서 초점조절 능력의 차이와는 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 맥스웰리안 뷰의 원리를 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 맥스웰리안 뷰의 단점을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이를 도시한 도면,
도 4는, 도 3에 도시된 광원부의 일 구현예를 도시한 도면,
도 5는, 도 3에 도시된 광원부의 다른 구현예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이를 도시한 도면, 그리고,
도 7은, 도 3에 도시된 광원부의 또 다른 구현예를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
일반적인 맥스웰리안 뷰의 특징은 점광원에서 출발한 광선 다발이 한 쌍의 렌즈와 렌즈 사이에 위치한 공간 광변조기를 통해 변조된 광선 다발이 다시 한 점에 모이고, 이를 관찰자가 동공을 통해서 보는 방식이다.
따라서 변조된 광선 다발이 한 점에 모일 때에 동공의 작은 크기 안에 모여야 하며 이를 통해 망막에 맺힌 상을 관찰자가 인식하는 방법이므로, 관찰자의 초점 조절 능력과는 관계없이 시청 거리 안에 있는 물체를 뚜렷하게 볼 수 있는 방법이다.
하지만 광선 다발이 동공의 작은 크기로 모여야 하기 때문에 시점의 자유도가 매우 제한적이며, 심지어는 정확한 위치를 찾는 데까지는 시간이 오래 걸릴 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 제한된 시점에 자유도를 부여하고, 시청 영역을 넓히면서도 기존의 맥스웰리안 뷰의 장점을 살리기 위하여 시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 뷰 방법을 제시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이는, 도 3에 도시된 바와 같이, 광원부(110), 렌즈-1(120), 공간 광변조기(Spatial Light Modulator, SLM)(130) 및 렌즈-2(140)를 포함하여 구성된다.
광원부(110)는 점광원의 위치를 시간에 따라 변경할 수 있는 광원 수단이다. 이를 위해, 광원부(110)는 다수의 점광원 소자들을 구비하고 있으며, 이들을 하나씩 순차적으로 점등시켜, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경시킨다.
기존의 맥스웰리안 뷰 디스플레이는 단일 점광원을 이용한 방법인 반면, 본 발명의 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이는 점광원의 위치를 시간차를 두고 변환한다는 점에서 차이가 있는데, 이를 통해 맥스웰리안 뷰의 시야범위를 넓힐 수 있다.
도 3의 우측에는 시공간 다중화 방법을 이용하여 점광원의 위치를 이동함으로써 맥스웰리안 뷰의 시청 범위가 늘어나는 상황이 나타나 있다. 이 때, 시공간 다중화 방법을 사용하여 점광원을 이동시키는 속도는, 잔상 효과를 고려할 때 60Hz 이상을 유지함이 좋다.
광원부(110)의 상세 구조에 대해서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.
렌즈-1(120)은 광원부(110)에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 콜리메이팅 렌즈이다.
공간 광변조기(130)는 렌즈-1(120)로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성한다. 영상을 생성함에 있어, 공간 광변조기(130)는 광원부(110)에 의한 점광원의 위치 변화에 연동하여 영상 생성 위치를 동기화한다.
보다 구체적으로, 광원부(110)에 의해 점광원의 위치가 이동하는 방향에 맞추어, 공간 광변조기(130)도 동일 영상을 위치만 이동시켜 표현한다.
렌즈-2(140)는 공간 광변조기(130)에서 생성된 영상을 한 점에 포커싱하기 위한 렌즈이다.
도 4는 전술한 광원부(110)의 일 구현예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광원부(110)는 매트릭스(Matrix) 형태로 배열된 점광원 소자들로 구현하고, 주사 스캔 방향에 따라 하나씩 순차적으로 점등시켜, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경시킬 수 있다.
도 5는 전술한 광원부(110)의 다른 구현예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광원부(110)는 링(Ring) 형태로 배열된 점광원 소자들로 구현하고, 시계 방향 또는 반시계 방향에 따라 하나씩 순차적으로 점등시켜, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이의 구성들 중, 렌즈-1(120), 공간 광변조기(130) 및 렌즈-2(140)는, 전술한 도 3의 구성들과 동등하므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
광원부(115)는 하나의 점광원 소자(115-1)와 갈바노 미러(Galvano mirror)(115-2)를 포함하여 구성한다. 점광원 소자가 하나라는 점에서, 광원부(115)는 전술한 실시예에서의 광원부(110)와 차이가 있다.
점광원 소자(115-1)는 움직이지 않고 고정된 상태이며, 이에 따라 고정된 방향으로 광을 출사한다.
갈바노 미러(115-2)는 점광원 소자(115-1)에서 출사되는 광을 주사 스캔 방향에 따라 순차적으로 각기 다른 각도로 반사하여, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경한다.
본 발명의 실시예에 따른 방식을 통해서도, 맥스웰리안 뷰의 시야 범위를 넓힐 수 있다.
갈바노 미러(115-2)를 이용한 주사 스캔 방식은 점광원을 이동하지 않고 고정시켜놓은 상태에서 점광원의 위치를 바꿔주는 방법을 광스캔 방식을 사용한 것으로 원리적으로는 광원을 움직이는 것과 동일하지만, 공간 광변조기와 동기화를 하거나 정렬하기 더욱 편하다는 장점이 있다.
지금까지, 시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 뷰 디스플레이에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예들에서 광원부들(110,115)은 점광원을 2차원 평면상에서 스캔하여 위치를 변환하였는데 예시적인 것이다. 광원부들(110,115)이 점광원을 1차원에서 스캔하여 위치를 변환하는 경우에도, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
나아가, 도 3에 제시된 광원부(110)의 경우에는 점광원을 3차원 공간상에서 스캔하여 위치를 변환하는 것도 가능하다. 이를 위한 광원부(110)의 구현예를 도 7에 제시하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 광원부(110)는 매트릭스 형태로 점광원 소자들을 배열한 면광원들을 광 출사 방향을 따라 각기 다르게 위치시키고, 점광원을 하나씩 순차적으로 점등시켜, 점광원의 위치와 깊이를 시간에 따라 변경시킬 수 있다.
구체적으로는, 첫 번째 면광원에 배열된 점광원 소자들에 대해 주사 스캔 방향을 따라 하나씩 순차적으로 점등시킨 후, 두 번째 면광원에 배열된 점광원 소자들에 대해 주사 스캔 방향을 따라 하나씩 순차적으로 점등시키고, 세 번째 면광원에 배열된 점광원 소자들에 대해 주사 스캔 방향을 따라 하나씩 순차적으로 점등시킨후, 다시 첫 번째 면광원으로 돌아가 반복하는 것이다.
한편 맥스웰리안 뷰 디스플레이의 공간 광변조기(130)는 영상을 생성할 수 있는 다른 전자 소자로 대체할 수 있다.
또한 전술한 실시예들에 제시되지는 않았지만, 맥스웰리안 뷰 디스플레이의 공간 광변조기(130)에서 생성할 영상의 소스를 제공하는 영상 제공 장치를 더 포함하는 영상 디스플레이 시스템을 구현하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
나아가 본 발명의 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이에 적용 가능한 시공간 다중화 방식은 점광원의 위치를 변경시키는 어떤 방법이라도 포함된다. 예를 들어 점광원의 위치를 시간차(60Hz이상, 인간의 눈의 인지 속도 이상)를 두고 회전 또는 위치 변환을 시키는 방법, 매우 작은 점광원을 물리적으로 다중화시켜 시공간 다중화와 동일한 효과를 내는 방법, 단일 점광원과 주사 스캔방식을 이용하여 점광원을 공간 다중화시키는 방법 등이 모두 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이는 기존에 맥스웰리안 뷰가 가지고 있는 장점인 초점 조절이 필요 없어 개개인의 초점 조절 능력 차이와 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있는 장점을 가지고 있으면서도, 시공간 다중화 방식을 이용하여 시야 범위를 넓혀서 고정된 위치가 아닌 일정 구간 자유도가 있는 맥스웰리안 뷰를 시청할 수 있는 장점을 가지고 있다.
구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 맥스웰리안 뷰 디스플레이는 기존의 맥스웰리안 뷰가 가지고 있던 제한된 시청 범위를 극복하기 위해 점광원에서 출발하는 광선의 다발을 여러 범위에서 출발할 수 있도록 시공간 다중화 방식을 이용하여 제공하고, 한 쌍의 렌즈 군을 통해 모이는 광선 다발이 한 점이 아닌 자유도를 가지고 있는 일정 영역의 시청 범위에서 맥스웰리안 뷰를 제공하기 때문에 초점 조절이 필요 없으면서도 일정 범위의 시청 영역에서 맥스웰리안 뷰가 가능한 장점을 가지고 있다.
이에 의해, 기존의 맥스웰리안 뷰에서 제공하는 장점인 개개인의 초점조절 능력의 차이와 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있으면서도, 기존의 맥스웰리안 뷰에서 단점으로 대두되었던 고정된 시점에서만 관찰 가능했던 영상을 일정 범위의 자유도가 있는 구역에서 초점조절 능력의 차이와는 관계없이 깨끗한 영상을 관찰할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (12)

  1. 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 광원부;
    광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 제1 렌즈;
    제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 영상 생성부; 및
    영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 제2 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  2. 청구항 1에 있어서,
    광원부는,
    다수의 점광원 소자들을 하나씩 순차적으로 점등시켜, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  3. 청구항 2에 있어서,
    점광원 소자들은,
    링(Ring) 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  4. 청구항 2에 있어서,
    점광원 소자들은,
    매트릭스(Matrix) 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  5. 청구항 2에 있어서,
    점광원 소자들은,
    3차원으로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  6. 청구항 1에 있어서,
    광원부는,
    하나의 점광원 소자에서 출사되는 광을 순차적으로 각기 다른 각도로 반사하여, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제2 렌즈는,
    영상 생성부에서 생성된 영상을 한 점에 포커싱하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  8. 청구항 1에 있어서,
    영상 생성부는,
    점광원의 위치 변화에 연동하여 영상 생성 위치를 동기화하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  9. 청구항 8에 있어서,
    영상 생성부는,
    제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 변조하여, 영상을 생성하는 공간 광변조기인 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  10. 광원부가, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 단계;
    제1 렌즈가, 광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 단계;
    영상 생성부가, 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 단계; 및
    제2 렌즈가, 영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  11. 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 광원부;
    광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 제1 렌즈;
    제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 영상 생성부;
    영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 제2 렌즈; 및
    영상 생성부에서 생성할 영상의 소스를 제공하는 영상 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  12. 광원부가, 점광원의 위치를 시간에 따라 변경하는 단계;
    제1 렌즈가, 광원부에서 출사되는 광을 평행하게 변환하는 단계;
    영상 제공부가, 영상 생성부에 영상의 소스를 제공하는 단계;
    영상 생성부가, 제1 렌즈로부터 입사되는 평행 광을 이용하여, 영상을 생성하는 단계; 및
    제2 렌즈가, 영상 생성부에서 생성된 영상을 포커싱하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
PCT/KR2018/001875 2018-02-13 2018-02-13 시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 디스플레이 WO2019160169A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/969,666 US11852847B2 (en) 2018-02-13 2018-02-13 Maxwellian view display applying space-time multiplexing method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0017390 2018-02-13
KR1020180017390A KR102026015B1 (ko) 2018-02-13 2018-02-13 시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 디스플레이

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019160169A1 true WO2019160169A1 (ko) 2019-08-22

Family

ID=67619957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/001875 WO2019160169A1 (ko) 2018-02-13 2018-02-13 시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 디스플레이

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11852847B2 (ko)
KR (1) KR102026015B1 (ko)
WO (1) WO2019160169A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102650767B1 (ko) * 2020-12-28 2024-03-25 한국광기술원 다초점 영상을 출력할 수 있는 증강현실 광학장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080266530A1 (en) * 2004-10-07 2008-10-30 Japan Science And Technology Agency Image Display Unit and Electronic Glasses
KR20140098803A (ko) * 2011-12-06 2014-08-08 오스텐도 테크놀로지스 인코포레이티드 공간-광학 및 시간 공간-광학 지향성 광 변조기
KR20160030034A (ko) * 2014-09-05 2016-03-16 전자부품연구원 홀로그램과 다시점 영상을 이용한 3차원 영상 시스템 및 디스플레이 방법
US20160320620A1 (en) * 2013-12-19 2016-11-03 The University Of North Carolina At Chapel Hill Optical see-through near-eye display using point light source backlight
KR20180009568A (ko) * 2016-07-19 2018-01-29 삼성전자주식회사 빔 조향 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428366A (en) * 1992-09-09 1995-06-27 Dimension Technologies, Inc. Field sequential color illumination system for liquid crystal display
GB2468911A (en) * 2009-03-27 2010-09-29 Light Blue Optics Ltd Aberration correction methods using wavefront sensing hologram patches and mapping of phase aberration corrections
US20140177017A1 (en) * 2011-08-31 2014-06-26 Pioneer Corporation Image display device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080266530A1 (en) * 2004-10-07 2008-10-30 Japan Science And Technology Agency Image Display Unit and Electronic Glasses
KR20140098803A (ko) * 2011-12-06 2014-08-08 오스텐도 테크놀로지스 인코포레이티드 공간-광학 및 시간 공간-광학 지향성 광 변조기
US20160320620A1 (en) * 2013-12-19 2016-11-03 The University Of North Carolina At Chapel Hill Optical see-through near-eye display using point light source backlight
KR20160030034A (ko) * 2014-09-05 2016-03-16 전자부품연구원 홀로그램과 다시점 영상을 이용한 3차원 영상 시스템 및 디스플레이 방법
KR20180009568A (ko) * 2016-07-19 2018-01-29 삼성전자주식회사 빔 조향 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102026015B1 (ko) 2019-09-26
US11852847B2 (en) 2023-12-26
US20200400967A1 (en) 2020-12-24
KR20190097675A (ko) 2019-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240255762A1 (en) Near-eye sequential light-field projector with correct monocular depth cues
JP4459959B2 (ja) 自動立体マルチユーザ・ディスプレイ
US6550918B1 (en) Monocentric autostereoscopic viewing apparatus using resonant fiber-optic image generation
US5694235A (en) Three-dimensional moving image recording/reproducing system which is compact in size and easy in recording and reproducing a three-dimensional moving image
JP3107372B2 (ja) 立体映像システム
WO2020237927A1 (zh) 一种光场显示系统
WO2018117736A1 (en) Apparatus for displaying holographic images and method of controlling the same
WO2019160169A1 (ko) 시공간 다중화 방법을 적용한 맥스웰리안 디스플레이
GB2247756A (en) Helmut-moulded display
WO2021096060A1 (ko) 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템 및 방법
CN210666327U (zh) 现场全息显示系统
WO2018038347A2 (ko) 레이저빔의 형상조절이 가능한 레이저시스템
WO2019164241A1 (ko) 접안 디스플레이 장치
WO2019240388A1 (ko) Hr 박스
US3687534A (en) Stereoscopic viewing equipment
CN107479207B (zh) 光源扫描的光场头盔显示装置及空间三维物体光场重建方法
WO2020091460A1 (ko) 프로젝션 장치
WO2017115883A1 (ko) 시각도 다중화에 의한 홀로그래픽 디스플레이 방법 및 장치
JP2004054153A (ja) 立体像の撮像表示装置
JP3735134B2 (ja) 立体映像表示装置
WO2022124445A1 (ko) 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 비행기 시뮬레이터 장치
JP4034794B2 (ja) 立体映像表示装置
US12019240B2 (en) Imaging apparatus integrated with display for head-mounted display
WO2024143600A1 (ko) 홀로그래픽 광학소자를 이용한 다중 깊이 영상 재생 방법
WO2024143598A1 (ko) 홀로그래픽 근안 디스플레이의 지연 시간을 줄이기 위한 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18906657

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18906657

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1