KR100391388B1 - 디스플레이장치 - Google Patents

Abstract

디스플레이 장치는 하나 이상의 관찰가능 영상을 생성하기 위한 수단(2)과; 관찰가능 영상을 관찰하기 위한 하나 이상의 관찰존을 생성하기 위한 수단(9); 및 양의 광파워를 갖는 광학 구성요소(1)로 이루어진다. 관련 관찰존의 실상, 광학 구성요소 및 관찰가능 영상을 통해 관찰자의 눈으로부터 광선이 트레이스될 수 있을 때만 관찰자가 그 또는 각 허상을 볼 수 있는 관찰기능 영상의 허상 및 각 관찰존의 실상을 광학 구성요소가 형성하도록 구성요소가 배열되고 구성된다. 그 디스플레이는 자동입체 디스플레이가 될 것이다.

Description

디스플레이 장치

특별한 관찰도구를 사용하지 않고 입체영상의 관찰을 제공하는 한창 성장하고 있는 많은 입체 디스플레이가 알려져 있으며, 이들은 자동입체 디스플레이로 알려져 있다. 관찰자의 각각의 두눈이 스크린상에 다른 영상을 관찰하는 몇몇 관찰 결정수단의 사용에 의해 그들 모두가 특징지워진다.

입체영상에 있어서, 입체쌍으로 알려진 2차원(2D) 영상(이하, 반(half)영상이라 칭함)이 사용된다. 그 입체효과는 2개의 반영상 원근차에 의해 생성된다. 관찰자로부터의 소정 거리에서 각각의 반영상이 형성되고, 관찰자의 눈은 그 영상에 초점을 맞출 것이다. 눈의 원근조절은, 깊이 정보를 주기 위해 뇌로부터 해석된 많은 시각신호중 하나이다. 눈이 2차원 반영상에 초점을 맞출 때 입체효과에 의해 제공한 깊이 지각의 소정 차는 원근조절에 의해 제공된 깊이 정보를 부인할 것이다. 따라서, 이러한 불일치를 제한할 필요가 있고, 만약 그렇지 않으면, 관찰자의 불편과 눈의피로가 발생할 것이다. 일반적으로, 자동입체 디스플레이는 관찰 스크린의 평면상에 반영상을 형성한다. 그 스크린의 크기는 보통 다수의 요인에 의해 엄격하게 제한되고, 원근조절과 입체영상간 불일치를 최소화하기 위해, 3차원 영상은 디스플레이 스크린에 꼭 맞게 형성될 필요가 있다.

그것은 관찰자와 일정한 거리에서 영상을 나타내는 3차원 영상시스템의 분명한 특징이다.

이 결과, 3차원 영상의 크기도 또한 결정할 수 있고 명확하게 관찰할 수 있는 것이다(이것은 깊이 정보가 존재하지 않는 2차원과 대조적이고, 따라서 영상의 크기가 작을지라도 큰 물체는 큰 물체로 나타날 것이다).

상기 기존의 자동입체 디스플레이의 때문에, 디스플레이 스크린 그 자체 보다도 더 큰 어떤 풀사이즈의 영상을 디스플레이하는 것은 불가능하다; 어떤 보다 큰 물체는 작은 규모로 디스플레이 되고(2차원 영상과 달리) 객관적으로는 작게 나타날 것이다.

이러한 사실은 증가된 자연주의 3차원 영상이 비현실적인 크기의 표시에 의해 손상됨으로써, 기존의 자동입체 디스플레이의 이용가능성을 제한한다.

본 발명은 입체 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디스플레이의 일반화된 배열을 나타낸 도면,

도 1a는 도 1의 배열에 1쌍의 예시 광선을 나타낸 도면,

도 1b는 도 1에 실상 및 허상의 구성에 이용한 구성라인을 나타낸 도면,

도 2는 실제 디스플레이 장치의 일부의 도식적 평면도,

도 3은 다른 합성 홀로그래픽 광학 구성요소의 도식적인 도면,

도 4는 LCD를 통합한 또 다른 디스플레이 장치의 일부분을 나타낸 도면,

도 5는 또 다른 실시예의 일부분을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 도식적인 설명을 나타낸 도면,

도 7은 HOE가 다중 초점 포인트로 이루어진 또 다른 실시예의 도식적인 설명을 나타낸 도면,

도 8은 HOE가 하나의 초점을 갖고 3쌍의 관찰존을 생성하는 또 다른 실시예의 도식적인 설명을 나타낸 도면,

도 9는 3개의 광이 이용된 또 다른 실시예의 도식적인 설명을 나타낸 도면이다.

본 발명은 이하와 같이 구성된 디스플레이 장치를 제공한다.

(a) 각각의 관찰가능 영상이 공통장면의 다른 원근 관찰로 이루어진 다수의 관찰가능 영상을 생성하기 위한 수단과;

(b) 관찰자의 각각의 눈을 이용하여 다른 관찰가능한 영상을 보게 함으로써 공통장면의 입체 3차원 영상을 관찰자가 즐길 수 있도록 배열되는 관찰가능 영상을 관찰하기 위한 다수의 관찰존을 생성하기 위한 수단 및;

(c) 양의 광파워(positive optical power)를 갖는 광학 구성요소를 구비하여이루어지며;

광학 구성요소는 관찰존의 실상(real image)과 관찰가능 영상의 허상(virtual image)을 형성함으로써, 관련 관찰존의 실상, 광학 구성요소 및 관찰가능 영상을 통해 관찰자의 눈으로부터 광선이 트레이스(trace)될 수 있는 곳만 각 허상이 관찰자에게 보여질 수 있도록 구성요서 (a)~(c)가 배열되어 구성되며, 상기 다수의 관찰가능 영상을 생성하기 위한 수단은 광학 구성요소와 광학 구성요소의 백(back) 초점 포인트 사이에 위치한 영상 베어링(bearing) 수단으로 이루어진다.

본 발명은 관찰자로부터의 임의 거리에서 그리고 디스플레이 자체의 크기로 한정되지 않는 임의 크기의 관찰가능 영상의 형성을 가능하게 한다.

손쉬운 유추가 윈도우(window)이다: 매우 큰 장면이 작은 윈도우를 통하여 보여질 수 있다. 본 발명에 있어서, 큰 장면은 디스플레이 윈도우처럼 보여질 수 있다.

본 발명은 유리, 헤드 고정 디스플레이 또는 유사한 불편한 관찰도구를 사용하지 않고 3차원 영상이 보여질 수 있는 수단을 제공하고, 또한 디스플레이 자체 보다 실질적으로 더 큰 영상의 관찰을 위해 제공한다.

영상 베어링 수단은 LCD, 또는 관찰가능 영상이 투영되는 스크린(홀로그래픽 광학 구성요소가 돠는)이 된다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디스플레이의 일반화된 배열을 나타낸 도면이다.

본 발명의 디스플레이는 1쌍의 겹쳐진 실제 2차원 반영상의 쌍(이하, 21, 2r; 도시하지 않았음)을 생성하는 영상 베어링 장치(2)로 이루어진다. 영상 베어링 장치(2)는 초점맞춤 옵틱(optic) 1(양의 광파워를 갖는)의 백 초점 포인트와 그 옵틱 자신과의 사이에 위치한다. 그 2개의 반영상(21, 2r)은 도시하지 않은 수단에 의해 각각의 관찰결정구경(view determining aperture: 3, 4)에 제공된다.

이러한 배열의 결과는 관찰결정구경(3, 4)이 각각 실상(6, 7)으로 형성하는 반면 겹쳐진 반영상(21, 2r)은 확대된 허상(5)으로 형성한다.

관찰자는 도시한 바와 같이, 좌우 눈(8L, 8R)이 대충 위치되도록 위치된다.

양쪽 눈은 스테레오(stereo) 쌍(2)의 영상(5)에 초점을 맞춘다. 양 반영상(21, 2r)이 겹쳐져 그들 각각의 영상(5l, 5r)도 겹쳐지게 되는 것을 알 수 있다.

관찰결정구경(3, 4)의 영상(6, 7)은 나타낸 바와 같이, 실상을 형성하고, 이들 영상(6, 7)은 각각의 반영상(21, 2r)의 영상(51, 5r)이 보여지는 존(zone)을 각각 결정한다.

좀더 편리하게 하기 위하여, 이제 영상(6, 7) 관찰구경이라고 부를 것이다.

도 1에서 왼쪽 눈이(8L)이 구경(6)을 통해 확대된 왼쪽 반영상(51)을 관찰하고, 오른쪽 눈(8R)이 구경(7)을 통하여 확장된 오른쪽 반영상(5r)을 관찰하도록 관찰구경(6, 7)이 알맞게 위치되는 간단한 경우를 설명한다.

분명히, 스테레오 쌍(2)의 영상(5)의 크기는 옵틱(1)의 직경 보다도 실제로 더 커질 수 있고, 허상(5)의 보통 위치에 입체영상이 위치될 수 있기 때문에, 원근조절과 입체영상 사이에서 불일치하는 받아들이기 어려운 깊이 신호를 도입하지 않고 대규모 3차원을 디스플레이 하는 비교적 작은 자동입체 디스플레이 제공의 목적을 달성한다.

도 1a는 추가된 다수의 예시의 광선을 갖는 도 1의 배열을 나타낸다.

광선(48~50)을 고려한다. 초점을 맞추는 옵틱(1)이 없을 때는, 관찰자는 왼쪽 관찰존의 허상(3)으로부터 광선을 추측할 것이다. 광선(50)으로 나타낸 바와 같이 영상(5)으로부터 발산하기 위해 눈에 보여지는 광선(49)이 굽어지는 옵틱(1)을 향해 2차원 영상(2)을 통하여 광선(48)이 통과한다. 옵틱(1)은 2차원 디스플레이 수단(2)의 허상(5) 뿐만 아니라, 발산존(3, 4)의 실상(6, 7)을 만든다. 광 조명의 결과, 왼쪽 반영상이 발산존(3)의 실상(6)을 형성하는 광과 동일하므로, 48~50과 같은 광선이 눈(8l), 관찰존 실상(6) 및 옵틱(1)을 통하여 트레이스될 수 있으면, 왼쪽 반영상만이 눈에 보여질 것이다. 오른쪽 눈에도 동일하게 적용하고 그 영상들을 결합시킨다. 도시된 바와 같이, 오른쪽 눈은 왼쪽 관찰존(6)으로 곧바로 향하는 소정 광을 볼 수 없다(왼쪽 눈이 볼 수 있는 것에 분명히 동일하게 적용한다). 따라서, 각각의 눈은 5에서 다른 2차원 영상을 본다.

도 1b는 도 1의 실상과 허상의 구성에 이용한 다수의 구성라인을 나타낸다. 짧은 데쉬선(40~43)은 허상(5)의 구성에 광선이 이용된다. 중간 데쉬선(44~47)은 실상 관찰존(6, 7)의 구성에 이용된다.

이제, 몇 개의 실제구성을 기술한다.

옵틱(1)은 하나의 렌즈나 몇 개의 렌즈 조합일 수 있다. 옵틱은 하나의 미러나 미러 조합일 수 있고, 홀로그래픽/회절성의 광학 구성요소나 그와 같은 구성요소의 조합일 수 있다. 또한, 구성요소의 다른 타입, 즉 렌즈와 미러의 조합일 수 있다.

옵틱(1)이 오프-축에 작용할 것이고, 또한 픽셀의 영상을 흐리게 하는 옵틱(1)에 의해 도입된 미소한 어긋남에 효과가 있으며, 보다 좋은균등한(homogeneous) 영상을 제공하는데 효과가 있다.

스테레오 쌍 디스플레이(2) 및 존(3, 4)로 턴(turn)한다. 이러한 광학적으로 성취하기 위한 다수의 방식이 있다.

첫 번째로, 스테레오 쌍(2l, 2r)이 홀로그래픽 스크린 상에 투영(projection)에 의해 제공될 것이다.

평면 관찰 및 스케일 하지 않은 도 2를 참조한다. 홀로그래픽 구성요소(9)에 각각 좌우 반영상을 투영하는 1쌍의 프로젝터(101, 10r; projectors) 쌍으로부터 제공된 스테레오 쌍(2)을 갖는다. 정확하게 위치한 광원으로부터 조명할 경우, 홀로그래픽 구성요소(9)는 발산존 조차 재구성하고, 프로젝터(101)는 광원을 고려하여 발산존(3)을 재구성하고, 프로젝터(10r)는 유사한 방식으로 발산존(4)을 재구성하며, 존 3 및 4 사이의 치환이 프로젝터 101 및 10r 사이에서 치환에 의해 야기된다. 존(3 및 4)은 무한대로 재구성되거나 허상 또는 실상으로서 재구성될 수 있다.

홀로구래픽 구성요소(9)는 단순 전송 홀로그램 또는 반사 홀로그램이 될 수 있고, 또 회절격자(11), 루블(louvre)된 스크린(12) 및 발산존의 홀로그래픽 레코딩(13)으로 구성되는 도 3에 기술한 바와 같이 효과적으로 구성될 수 있으며, 이러한 구성은 분산보상을 제공한다. 회절격자(11) 및 홀로그램(13)의 전체 광파워는 0(zero)에 가까워지고, 회절격자(11) 및 홀로그램(13)이 동일한 분산 및 역분산을 제공하도록 이루어지며, 이러한 특별한 구성으로 옵틱(1)은 홀로그램이나 홀로그램 조합(9), 그것과 프로젝터(10)사이나 그것과 관찰위치 사이의 또 다른 면과 접촉하여 위치될 것이다. 이것은 영상 확대가 일어나지는 않지만 존(3, 4)이 도 1에 의해실상(6, 7)으로 영상되는 제한적인 경우를 나타낸다. 홀로그램 스크린(9)과 렌즈(1) 사이(그리고, 렌즈가 스크린(9)과 관찰자 사이에 있는)에 분리가 있으면, 영상 확대는 상술한 바와 같이 발생할 것이다.

분산보상을 사용하지 않으면, 존(3, 4)은 양호한 색연출을 용이하게 하기 위해 에크로메틱 앵글(achromatic angle)로 효과적으로 경사질 것이다.

그것은 또한, 10l에 3개의 프로젝터를 제공할 수 있고, 각 3개의 프로젝터는 하나의 색분리를 투영할 것이고, 프로젝터가 위치되어 다르게 컬러화 된 존(3)을 오버랩 하며, 동일한 배열이 프로젝터(10r)에 사용될 것이다.

두 번째로, 스테레오 쌍(2l, 2r)은 단일 전송영상 구성요소 및 단일 홀로그램에 의해 제공될 것이다.

본 실시예에 있어서, 입체쌍(2) 및 존(3, 4)은 광원, 홀로그램 및 LCD가 존재할 수 있는 전송영상 베어링 패널의 조합에 의해 생성되고 이하와 같이 기술된다.

도 4는 수직단면도이고 스케일하지 않았다.

LCD(14)는 2세트의 픽셀(15, 16: 도면에 각각 2개만을 나타냈다)로 이루어진 것으로 한다. 픽셀(15)은 그들중에 왼쪽 스테레오 반영상을 디스플레이하고 픽셀(16)은 그들중 오른쪽 스테레오 반영상을 디스플레이 한다. 홀로그램(17)은 LCD 옆에 세트한다(그것이 뒤에 있는 경우에, 그것은 정면에 존재할 수 있다). 홀로그램(17)은 오버랩 되거나 되지 않는 2개의 구성요소 세트(18, 19)로 이루어지고, 그것은 광선(20)에 의해 조명된다. 설명의 목적을 위하여 약간의 광선을 도시했고, 분명한 것은 도시한 것과 평행할 필요가 없는 도시될 수 있는 많은 광선이 있다는 것이다.

광(20)의 일부분은 광의 발산영역의 영상(3)을 재구성하는 홀로그램 구성요소(18)를 비추고, 도시한 경우에 있어, 이것은 회절광(21)이 영상(3)으로부터 기원하여 나타나는 허상이다. 회절광(21)이 픽셀 세트(15)의 부재(member)를 통과하는 것을 알 수 있을 것이다. 홀로그램 및 LCD는 홀로그램 구성요소(18) 세트의 모든 부재에 의해 회절된 광이 픽셀 세트(15)의 부재를 통과하고 소정 세트(16)의 멤버를 통하지 않고 통과하도록 배열된다. 광(21)은 픽셀 세트(15)에 의해 디스플레이한 영상에 의해 조정된다. 그 동일성은 홀로그램 구성요소 세트(19), 영상(4), 광선(22) 및 픽셀 세트(16)의 경우에 필요한 변경을 가하여 발생한다.

2개의 허상(3, 4)은 광의 발산존에 고르게 조명되고, 그들은 유효하게 동일 평면상에 존재하고 그들 서로가 오버랩 하지도 갭(gap)하지도 않으면서 양측 서로가 인접한다. 도면은 수직단면도이고 명확성을 위하여 약간 왜곡했기 때문에, 정확하게 나타나지는 않는다.

존(3, 4)을 광학 구성요소(1)와 조합할 때, 각 좌우 관찰존을 형성하는 실상(6, 7)으로 재영상된다.

세 번째로, 스테레오 쌍(2l, 2r)은 2개의 분리 LCD 및 빔스플리터(beamsplitter)에 의해 형성될 것이다. 입체쌍(2)은 스테레오 반영상의 한쪽 또는 양쪽의 광학 영상이 될 수 있다. 하나의 영상을 또 다른 영상에 오버랩하기 위한 다수의 광학 방법이 있고, 빔스플리터를 이용한 일예를 기술한다.

도 5에 있어서, 왼쪽 반영상은 전송 디스플레이(25)로 상에 디스플레이 되고, 그것을 통과하는 광이 발산존(3)으로부터 기원하거나 기원하여 나타나는 방식으로 조명된다. 이것을 이루는 하나의 방식은, 반영상(25)을 조명하기 위해 홀로그래픽 구성요소를 이용하는 것이고, 그것은 발산존(3)이 아주 먼거리에 존재하는 전체 디스플레이 수단의 광학 디자인이거나 허상이라기 보다는 실상이면 특히 효과적이다. 광(28)은 반영상을 통하여 통과한 다음 옵틱(1)쪽으로 빔스플리터(27)를 통하여 통과한다. 반영상(26)의 영상이 존(3)에 인접하여 나타나는 존(4)과 반영상(25)에 겹쳐지도록 빔스플리터로부터 광(29)이 반사되는 단 하나의 차이를 갖는 동일한 방식으로 오른쪽 반영상이 디스플레이 되고 조명된다. 일단, 반사하면, 광(29)은 옵틱(1)쪽으로 광(28)에 평행하게 계속해서 유지한다.

상기한 기술은 스테레오 쌍(2) 및 존(3, 4)이 디스플레이의 적절한 기능을 위해 배치되는 일련의 방식이다. 마이크로 렌즈 어레이, 프리즘 어레이, 타임 시퀀셜 디스플레이의 이용을 통해 작업하도록 만들어질 수 있는 일련의 또 다른 접근이다.

이제 옵틱(1)의 동작 및 구성에 대하여 더욱 가깝게 접근해 보자.

이러한 상황에서 홀로그래픽 광학 구성요소의 이용은 구성요소가 그들을 통해 관찰자가 볼 수 있도록 하는 밝은 평평한 유리조각을 출현시키는데 유리하고, 따라서 입체 영상이 옵틱(1)을 통해 보여진 실제 장면에 그 자신을 겹치도록 할 수 있다.

도 6은 그와 같은 하나의 배열을 나타낸다.

스테레오 쌍(2)을 통과하는 광(30)이 관찰자쪽으로 향해 가는 초점 맞추어진 광(31)을 반사 홀로그래픽 광학 구성요소(1: HOE)에 의해 초점 맞추어지고 2개의 스테레오 반영상을 조명하는 발산존(3, 4: 도시하지 않았음)의 발산 실상(7, 6)을 형성하도록 스테레오 쌍(2)이 조명된다. 광(31)은 스테레오 쌍(2)의 확대된 허상(5)으로부터 분명히 발산하는 연속 비여기광(32)인 것처럼 보인다.

풀컬러 동작의 경우 HOE(1)는 스테레오 쌍(2)에 이용된 초기 컬러를 반사하도록 이루어진 풀컬러 반사 홀로그램 된다.

이러한 경우, 샤프한 영상을 얻기 위해 광(또는 모노크로마틱 광원의 이용)의 추가적인 필터링이 요구될 지라도, 유사한 배열은 전송 HOE를 이용하여 이루어질 수 있다.

미러(mirror)는 도 6에 HOE(1) 대신 이용될 수 있다. 또 다른 형태도 충분히 잘 수행할 수 있을 지라도, 이상적으로는 오프 축 파라볼릭(parabolic) 미러가 바람직하다.

스테레오 쌍(2)이 도 6에 옵틱(1)의 반대측에 있을 때, 렌즈(또는, 렌즈의 조합)가 이용될 수 있다. 만약, 렌즈가 구성에 이용되면, 분명히 축에서 수행할 수 있다.

그것은, 유사한 타입(즉, 모든 렌즈)이나 다른 타입(즉, 렌즈, 미러 및/또는 회절성의 구성요소)의 몇 개 옵틱의 조합으로 되는 복합의 옵틱을 이용하는데 효과적이다.

기술한 타입의 실용적인 디스플레이의 경우, 관찰자가 영상이나 입체효과의시야를 잃지 않고 움직일 수 있게 하는데 바람직하다. 그것은 또한, 하나 이상의 관찰자가 동일시간에 입체 영상을 즐길 수 있도록 하는데 바람직하다. 이들 목적 성취의 명확한 방법은 어떻게 관찰존(3, 4)가 형성되는가에 달려있다. 일반적인 방법은 이하와 같다.

다중 관찰 솔루션: 만약, 스테레오 효과를 위하여 오직 2개의 영상을 제공하는 대신, 배열된 다중 관찰포인트를 제공하면, 각 영상에 일치하는 관찰존을 이웃하는 그것에 인접하여 형성하고 이동할 수 있는 관찰자의 눈은 연속 관찰존을 통해 이동할 것이다. 어떤 위치(한계 내)에서 각각의 눈은 다른 영상을 볼 것이다. 이것이 시차감을 주는 것으로 보기가 쉽다. 디스플레이의 구성에 의해 주어진 한계 내에서 관찰자는 명확히 3차원 영상을 볼수 있을 것이다. 그와 동시에, 2명(또는 다수)의 관찰자는 다른 관찰존을 통해 보게 될 것이고 다른 원근으로 3차원 영상을 볼 것이다.

그러나, 그와 같은 솔루션은 리솔루션(resolution) 및 대역폭이 너무 높아서 시선을 끌지 못을지 모른다. 인간의 원인 조사에서는, 수백개가 아닌 수십개의 그와 같은 2차원 원근이 부드러운 효과를 야기하도록 필요한 것을 보여준다.

이동할 수 있는 관찰존 솔루션: 다중 관찰 솔루션에 의해 주어진 높은 리솔루션의 요구를 피하기 위해, 디스플레이는 좌우 관찰존만으로 이루어지고, 관찰자 자신의 위치 변화에 따라 존(3, 4)의 위치를 이동하기 위한 제공될 수 있다. 이것은 보통 조명 광원을 이동하는 수단일 것이다(즉, 도 4에 광원(20) 또는 도 2의 프로젝터(10l, 10r)의 위치). 이것은 관찰자가 3차원 효과의 손실없이 이동할 수 있게 하고, 또한 스테레오 반영상의 원근이 변경되면, 연속시차의 효과가 이루어질 수 있다. 만약, 디스플레이가 그 때 다수의 관찰자에 의해 사용되면, 각각의 관찰자를 위한 관찰존(6, 7)을 제공할 필요가 있고, 또한 대응하는 다수의 발산존 쌍(3, 4)도 제공되어야만 하는 것을 의미한다. 다시, 그 방식으로 제공하는 방법은 그것이 야기된다. 이하, 가능한 방법이 있다:

- 다중 초점 포인트를 갖는 HOE로서 광학 구성요소(1)가 이루어질 수 있어 다중 관찰위치를 생성한다. 이것은 홀로그래픽 광학 구성요소가 3개의 초점으로 이루어진(즉, 3개의 물체 빔 및 하나의 관련 빔을 제공함으로써) 것이 도 7에 도시되어 있다. 초기 관찰존(3, 4)의 근접위치가 도시되어 있다(그러나, 그것이 허상임을 주목하자). 옵틱(2)은 3개의 영상세트를 생성한다. 3개의 허상(5, 5´, 5˝)이 2에 생성되 있고, 이들은 3개의 분리 관찰위치에 대응하는 관련 실상 관찰존(6,7; 6´,7˝; 6˝,7")을 통하여 관찰가능하다.

- 발산존(3, 4)을 생성하기 위하여 이용한 홀로그래픽 구성요소는 다중 관찰존 쌍(3,4; 3´,4´; 3˝,4˝) 등을 생성하도록 이루어질 수 있다. 관찰존 쌍(6,7; 6´,7´; 6˝,7˝) 등에 대응한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 이 경우에 있어서의 광학 구성요소는 오직 하나의 초점을 갖는다. 3개의 관찰존 쌍(3,4; 3,4´; 3˝,4˝)이 도시되어 있으며, 그들 수 및 관련 위치는 영상 베어링 수단(2)과 관련된 광학 구성요소에 의해 결정된다. 그들이 실상(6,7; 6´,7´; 6˝,7˝)을 형성하기 위해 옵틱(1)에 의해 영상화 됨으로써, 3개의 관찰위치를 제공한다.

- 다중 발산존(3, 4)은 다른 위치의 다중 광원을 이용함으로써 생성될 수 있고, 그들 각각은 3개의 광(51, 51´, 51˝)을 나타낸 도 9에 도시한 바와 같이, 관찰존 쌍(6,7; 6´,7´; 6˝,7˝) 등으로 차례로 영상화 된 그 자신의 발산존 쌍(3, 4)를 생성한다. 이러한 경우에 있어서의 광학 구성요소는 하나의 초점만을 갖고 관찰존의 번호 및 위치는 광(51) 등의 수 및 위치에 대응한다. 그와 같은 구성은 광(51)의 위치를 이동함으로써, 관찰존(3, 4)의 이동을 가능하게 하고, 또한 동시에 몇개의 광의 사용은 관청자의 대응하는 수에 대해 동시에 대응하는 관찰존(3, 4) 등을 제공할 것이다. 이러한 솔루션은 몇몇 관찰자의 독립 트렉킹을 가능하게 하기 위해 상기 기술한 이동가능 관찰존 방법과 조합될 수 있다.

도 7, 8 및 9는 본 발명 실시예중 하나로 다중 및/또는 이동가능 관찰존을 달성하는 방식을 나타낸다. 유사한 방법이 또 다른 실시예에 적용될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 유리, 헤드 고정 디스플레이 또는 유사한 불편한 관찰도구를 사용하지 않고 3차원 영상이 보여질 수 있는 수단을 제공하는데 효과적이고, 또한 디스플레이 자체 보다 실질적으로 더 큰 영상의 관찰을 가능하게 하는데더욱 효과적이다.

Claims (18)

1. (a) 각각의 관찰가능 영상이 공통장면의 다른 원근 관찰로 이루어진 다수의 관찰가능 영상을 생성하기 위한 수단과;

   (b) 관찰자의 각각의 눈을 이용하여 다른 관찰가능한 영상을 보게 함으로써 공통장면의 입체 3차원 영상을 관찰자가 즐길 수 있도록 배열되는 관찰가능 영상을 관찰하기 위한 다수의 관찰존을 생성하기 위한 수단 및;

   (c) 양의 광파워를 갖는 광학 구성요소를 구비하여 이루어지며;

   광학 구성요소가 관찰존의 실상과 관찰가능 영상의 허상을 형성함으로써, 관련 관찰존의 실상, 광학 구성요소 및 관찰가능 영상을 통해 관찰자의 눈으로부터 광선이 트레이스될 수 있는 곳만 각 허상이 관찰자에게 보여질 수 있도록 구성요소 (a)~(c)가 배열되어 구성되며, 상기 다수의 관찰가능 영상을 생성하기 위한 수단은 광학 구성요소와 광학 구성요소의 백 초점 포인트 사이에 위치한 영상 베어링 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 관찰가능 영상은 상기 영상 베어링 수단의 일부가 하나의 영상을 디스플레이 하고 또 다른 부분이 또 다른 영상을 디스플레이 하도록 하나의 영상 베어링 수단에 디스플레이 되고, 더욱이 각 관찰존을 또 다른 관찰존과 관련한 다른 위치에 형성하도록 하나의 영상을 디스플레이 하는 부분을 통과하는 광이 영상 베어링 수단으로부터 떨어진 관찰존을 형성하고 또한 또 다른 영상을디스플레이 하는 부분을 통과하는 광이 떨어진 관찰존을 형성하는 관찰존 결정 광학장치와 상기 영상 베어링 수단이 조합되는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관찰가능 영상은 분리 영상 베어링 수단에 의해 형성되고, 그 영상은 각 영상과 관련된 관찰존이 각각 또 다른 영상과 관련된 관찰존에 다른 위치에 형성하도록 관찰결정 스크린에 투영되는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
4. 제1항 있어서, 하나 이상의 존을 생성하기 위한 수단은 렌즈의 어레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
5. 제1항 있어서, 하나 이상의 관찰존을 생성하기 위한 수단은 우선 실상 또는 허상으로 발산 관찰존을 생성하는 홀로그래픽 광학 구성요소로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
6. 제3항에 있어서, 관찰결정 스크린은 분산보상을 이루도록 적어도 회절격자와 조합된 발산 관찰존을 생성하는 홀로그래픽 광학 구성요소로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
7. 제1항 있어서, 상기 관찰가능 영상은 상기 분리 영상 베어링 수단에 의해 형성되고 더욱이 동일한 위치에 위치되어 나타나는 상기 영상 베어링 수단을 오버레이 하도록 배치된 광학 수단(즉, 빔스플리터)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 각 영상 베어링 수단은 추가 관찰존 결정 광학 장치와 결합되고, 그와 같은 관찰존은 우선 실상 또는 허상이 되는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 관찰존 결정 광학 장치는 각 관찰가능 영상과 관련된 관찰존 이용으로 다른 위치에 형성하는 발산 영상을 생성하는 홀로그래픽 광학 구성요소로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
10. 제1항 있어서, 상기 관찰존 생성수단은 발산 허상으로서 각 관찰존을 형성하는 홀로그래픽 광학 구성요소로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
11. 제1항 있어서, 관찰존 생성수단은 발산 실상으로서 각 관찰존을 형성하는 홀로그래픽 광학 구성요소로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
12. 제1항 있어서, 관찰가능 영상을 생성하기 위한 수단은 관찰가능 영상을 순차적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
13. 제12항에 있어서, 관찰가능 영상은 상기 영상 베어링 수단에 디스플레이 되고 상기 영상 베어링 수단은 이 영상 베어링 수단으로부터 떨어진 관찰존을 형성하는 상기 광학 구성요소와 조합되며; 상기 관찰존의 위치는 각 분리 관찰가능 영상과 요구된 관찰존을 위한 적어도 하나의 광원을 제공하여 광학 구성요소를 조명하는 광원의 위치에 달려있고, 하나의 관찰가능 영상이 디스플레이 될 때 조명광이한 위치에 관찰존을 형성하게 하고, 두 번째 관찰영상이 디스플레이 될때 다른 광이 다른 위치에 두 번째 관찰존을 형성하게 하는 광학 구성요소를 조명하도록 전체가 배열되며, 연속 영상의 순차 디스플레이 및 관련된 관찰존의 형성은 관찰자가 소정 영상의 깜빡거림을 알아차리는 것을 막기 위해 시야의 연속을 충분히 빠르게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
14. 제1항 있어서, 하나 이상의 관찰가능한 영상을 생성하기 위한 수단은 LCD인 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 영상 베어링 수단을 조명하는데 이용된 광원의 위치는 사용하고 있는 관찰존의 위치를 이동하기 위해 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
16. 제15항에 있어서, 관찰자가 입체효과를 잃지않고 이동할 수 있도록 관찰자 머리의 움직임에 따라 관찰존이 움직이는 방법으로 광원이 이동하는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
17. 제1항 있어서, 각 관찰가능 영상이 다수의 관찰존과 결합된으로써 소정 시간에 디스플레이를 다수의 관찰자가 이용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.
18. 제1항 있어서, 상기 광학 구성요소는 반사 또는 전송 홀로그래픽 광학 구성요소(HOE), 렌즈나 미러 또는 그 조합인 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 장치.