KR101995710B1 - 도파관을 이용한 디스플레이장치 및 그것을 위한 영상표시방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두께를 얇게 하고 무게를 줄임과 동시에 컬러 영상표시를 보다 정확하게 하여 선명한 영상을 볼 수 있도록 하는 도파관을 이용한 디스플레이장치 및 그것을 위한 영상표시방법에 관한 것이다.
본 발명은, 부품을 내장하는 프레임부; 상기 프레임부에 결합되어 사용자의 눈에 영상을 표시하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부; 파일을 저장하는 저장부를 포함하여 구성되며,
상기 디스플레이부는,
픽셀마다 복수의 색를 포함하는 영상광을 방사하는 영상송출부; 상기 영상광을 굴절시켜 일정방향으로 진행하게 하는 렌즈; 상기 렌즈를 통과한 영상광을 전반사시켜 미리 정해진 방향으로 진행시키는 도파관; 상기 도파관에 인접하여 상기 영상광을 회절시켜 반사각을 변화시키는 홀로그래픽시트를 포함하는 도파관을 이용한 디스플레이 장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 두께를 얇게 제작할 수 있고 무게를 감소시켜 디자인의 자유도가 높아지며, 사용자불편함을 최소화할 수 있다. 또한, 색번짐을 방지하고 풀컬러의 선명한 영상을 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

도파관을 이용한 디스플레이장치 및 그것을 위한 영상표시방법{Display apparatus using wave guide and image display method for the same}

본 발명은 도파관을 이용한 디스플레이장치 및 그것을 위한 영상표시방법에 관한 것이며, 구체적으로 두께를 얇게 하고 무게를 줄임과 동시에 컬러 영상표시를 보다 정확하게 하여 선명한 영상을 볼 수 있도록 하는 도파관을 이용한 디스플레이장치 및 그것을 위한 영상표시방법에 관한 것이다.

실제 사물에 가상의 이미지를 부가하여 보여주는 증강현실글라스는 국방, 의료, 산업 등 많은 분야에 활용되고 있으며, 소프트웨어 및 하드웨어적으로 다양한 분야에 사용되도록 연구·개발되고 있다.

이러한 증강현실글라스는 실제의 물체를 인식하여 인식된 물체에 관련되는 정보를 주거나 실제로는 없는 물체를 가상의 이미지로 만들어 인식된 물체에 매칭시켜 보여주기도 한다.

도 1을 참조하면, 이러한 증강현실글라스는 액정표시장치(110), 제1반투명거울(130), 편광필름(130_1), 제2반투명거울(140), 오목거울(150)을 포함하여 구성된다.

상기 액정표시장치(110)에 의해 영상이 방사되며, 상기 제1반투명거울은 액정표시장치로부터 조사되는 광을 균일하게 반사시킨다. 또한, 상기 편광필름(130_1)은 제1반투명거울의 이면에 부착되어 사용자의 눈으로 상기 액정표시장치의 영상을 볼 수 있게 한다.

상기 제2반투명거울(140)은 제1반투명거울(130)과 편광필름(130_1)을 투과하여 비치는 액정표시장치의 영상을 정해진 각도로 반사시킨다. 그리고, 상기 오목거울(150)은 상기 제2반투명거울(140)을 통해 비치는 액정표시장치 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시한다.

하지만, 이러한 증강현실글라스의 디스플레이방식은 두께가 두꺼워지고 중량이 커져 디자인이 투박해지고 사용자가 불편해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것이며, 두께를 얇게 제작할 수 있으며 무게를 감소시킴과 동시에 풀컬러의 선명한 영상을 볼 수 있도록 한 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 부품을 내장하는 프레임부; 상기 프레임부에 결합되어 사용자의 눈에 영상을 표시하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부; 파일을 저장하는 저장부를 포함하여 구성되며,

상기 디스플레이부는,

픽셀마다 복수의 색를 포함하는 영상광을 방사하는 영상송출부; 상기 영상광을 굴절시켜 일정방향으로 진행하게 하는 렌즈; 상기 렌즈를 통과한 영상광을 전반사시켜 미리 정해진 방향으로 진행시키는 도파관; 상기 도파관에 인접하여 상기 영상광의 반사각을 변화시키는 홀로그래픽시트를 포함하는 도파관을 이용한 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 부품을 내장하는 프레임부; 상기 프레임부에 결합되어 사용자의 눈에 영상을 표시하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부; 파일을 저장하는 저장부를 포함하는 도파관을 이용한 디스플레이장치를 위한 영상표시방법에 있어서,

상기 영상표시방법은,

제어부에서 상기 저장부에 저장된 파일을 검색하여 각 픽셀에 대한 색데이터를 독출하는 단계; 상기 독출된 정보에 기초하여 영상송출부에 의해 픽셀마다 복수의 색을 포함하는 영상광을 방사하는 단계; 렌즈에 의해 상기 영상광을 굴절시켜 일정방향으로 진행하게 하는 단계; 도파관에 의해 상기 렌즈를 통과한 영상광을 전반사시켜 미리 정해진 방향으로 진행시키는 단계; 홀로그래픽시트에 의해 상기 도파관에 인접하여 상기 영상광을 회절시켜 반사각을 변화시키는 단계를 포함하는 도파관을 이용한 디스플레이장치를 위한 영상표시방법을 제공한다.

상기 영상송출부는 하나의 픽셀에 복수 개의 색에 대응하는 파장을 방사하며, 상기 제어부는 각 픽셀의 색 요소를 분리하여 색데이터의 도시위치를 일률적으로 변경시키는 것이 바람직하다.

상기 제어부는 외부 입력에 의해 상기 저장부에 저장된 파일의 각 픽셀에 대한 색데이터를 각 색데이터마다 일률적으로 일정 거리 이격된 픽셀로 이동시켜 저장하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 두께를 얇게 제작할 수 있고 무게를 감소시켜 디자인의 자유도가 높아지며, 사용자불편함을 최소화할 수 있다. 또한, 색번짐을 방지하고 풀컬러의 선명한 영상을 제공할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 증강현실글라스의 디스플레이 원리를 나타내는 구성도;
도 2는 본 발명에 의한 증강현실글라스의 외관을 나타내는 외관도;
도 3은 본 발명에 의한 증강현실글라스의 디스플레이부의 구성을 나타내는 구성도;
도 4는 본 발명에 의한 영상표시방법을 나타내는 순서도;
도 5는 RGB분산을 나타내는 설명도;
도 6a 및 도 6b는 파일보정모드에 의한 색데이터 변경방법을 설명하기 위한 예시도.

본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 도파관을 이용한 디스플레이장치는 사용자가 얼굴에 착용하여 현실세계와 가상의 영상을 동시에 볼 수 있도록 하여 주는 증강현실글라스로 이루어지며, 상기 증강현실글라스는 프레임부(300), 디스플레이부(200), 제어부, 저장부를 포함하여 구성된다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 디스플레이부(200)는 영상송출부(210), 렌즈(220), 도파관(230), 홀로그래픽시트(240)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임부(300)는 사용자의 귀에 걸칠 수 있도록 하는 안경다리부 및 사용자의 눈앞에 배치되어 디스플레이부를 지지하는 디스플레이지지부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이지지부에는 전방을 촬영하는 카메라가 배치될 수 있으며, 상기 안경다리부 내부에는 배터리, 제어부, 저장부, 각종 센서 등이 구비될 수 있다.

상기 배터리는 충전할 수 있도록 충전식 배터리로 구비되는 것이 바람직하며, 상기 센서는 전방의 물체를 인식할 수 있는 물체인식센서, 증강현실글라스의 움직임을 측정할 수 있는 가속도센서, 회전방향을 측정할 수 있는 자이로센서 등을 포함할 수 있다.

상기 저장부는 내장메모리 또는 외장형 메모리로 구비될 수 있으며, 상황에 따라 사용자에게 표시해 줄 영상데이터가 저장된다. 상기 영상데이터는 인코딩방식에 따라 여러가지 파일형식으로 저장될 수 있으나, 기본적으로 영상데이터는 각 픽셀마다 표시될 색데이터를 포함한다. 제어부에서는 인코딩된 영상데이터를 디코딩하여 각 픽셀마다 표시될 색데이터를 독출하여 영상송출부에 의해 각 픽셀에 대응하는 색이 표시되도록 제어한다.

상기 디스플레이부(200)에 구비되는 영상송출부(210)는 박막형 표시장치인 LCD, OLED 등으로 구성될 수 있으며, 각 픽셀마다 복수 개의 색을 포함하는 영상광을 방사한다.

구체적으로, 상기 영상송출부(210)에는 하나의 픽셀에 R(빨강), G(녹색), B(파랑) 세개의 광원이 구비되며, 상기 제어부에서는 독출된 색데이터에 기초하여 각 픽셀마다 R,G,B의 세기를 조절하여 다양한 색을 표현한다.

상기 영상송출부(210)에서 방사되는 영상광은 렌즈(220)을 거쳐 도파관으로 들어간다. 상기 렌즈(220)은 영상광을 굴절시켜 도파관 내부에서 수직으로 입사될 수 있도록 해준다.

상기 도파관(230)을 사이에 두고 렌즈(220)의 맞은편에는 제1홀로그래픽시트(242)가 배치된다. 상기 도파관에 수직으로 입사된 영상광은 상기 제1홀로그래픽시트에 의해 반사각이 바뀌어 도파관 내부에서 전반사되어 도파관을 따라 진행하게 된다. 즉, 상기 제1홀로그래픽시트(242)는 상기 영상광의 반사각을 변경시켜 도파관 내부에서 전반사가 일어날 수 있도록 한다.

영상광은 상기 제1홀로그래픽시트(242)에 의해 전반사가 일어나 도파관을 따라 진행하며, 제2홀로그래픽시트(244)에 의해 다시 반사각이 변경되어 영상광은 도파관을 벗어나게 된다. 이때, 상기 제2홀로그래픽시트(244)에 의해 영상광은 사용자의 눈방향으로 수직으로 진행하게 된다.

상기 도파관은 사용자가 전방의 실제 물체를 볼 수 있도록 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 도파관은 상당히 얇게 제작할 수 있으므로 증강현실글라스의 전체적인 디자인은 매우 슬림하게 생산될 수 있다.

한편, 상기 도파관을 이용하면 얇게 만들 수 있다는 장점은 있으나, 복수의 색을 포함하는 영상광을 진행시키면 각 색의 파장에 따라 도파관 내에서의 경로가 바뀌어 RGB 각 색이 분산되어 보이는 단점이 있다. 한가지 색의 경우에는 이러한 문제가 없으나 풀컬러를 표시할 때에는 이러한 문제점이 두드러지게 된다.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 한 픽셀에서 방사된 영사광은 렌즈 및 도파관을 거치면서 각 색의 파장에 따라 약간씩 경로가 바뀌게 되어 사용자의 눈으로 볼 때에는 RGB가 일치하지 않고 분산되어 보이게 된다. 따라서, 사용자는 이러한 영상을 볼 경우 선명하지 않고 심지어 어지러움을 느낄 수도 있다.

본 발명에서 증강현실글라스는 파일보정모드를 제공한다.

구체적으로, 파일보정모드에서 상기 제어부에서는 R,G,B를 분리하여 선택된 색상만 픽셀을 이동시킨다.

예를 들어, 각 픽셀의 색데이터가 도 6a와 같이 RGB별로 구성되어 있을 경우 사용자는 R색상에 대한 보정을 할 수 있으며, R색상을 오른쪽 픽셀로 옮길 수 있다. 이때, 제어부는 도 6a와 같이 되어 있는 색데이터 중 R값을 인접한 오른쪽 픽셀로 일괄적으로 이동시킨다. 그 결과는 도 6b와 같다. 상기 이동은 일괄적으로 수행될 수 있으나, 하나의 행 또는 열별로 수행될 수도 있으며 각 개별 픽셀별로 수행될 수도 있다.

또한, 색데이터가 변화되면 제어부에서는 다시 영상송출부를 통하여 변경된 색데이터에 의한 영상을 표시하여 준다. 따라서, 사용자는 바로바로 영상을 확인할 수 있어 최적의 영상을 선택할 수 있다.

이러한 방법으로 제어부는 사용자의 입력에 따라 특정 색의 데이터를 일괄적으로 다른 픽셀로 이동시킬 수가 있으며, 이러한 이동은 사용자의 입력에 의하여 멈추어질 수 있다. 이동이 멈추어지면, 제어부에서는 RGB각각의 색이동거리 및 이동된 색데이터를 저장부에 저장하며, 변경된 데이터는 이동된 색데이터에 기초하여 다시 인코딩되어 파일로 저장될 수 있다. 상기 색이동거리는 RGB 각각 어느 방향으로 몇 픽셀 이동되었는지를 나타낼 수 있으며, 다른 파일에서도 참조될 수 있다.

도 6b와 같이 이동된 색데이터에 의하여 RGB 색별로 분산되어 표시되는 현상이 제거될 수 있으며, 사용자는 선명한 영상을 볼 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하며, 본 발명에 의한 도파관을 이용한 디스플레이장치를 위한 영상표시방법에 대하여 설명한다.

먼저, 필요한 영상을 디스플레이부에 표시해 주기 위하여 제어부에서는 저장부에서 필요한 파일을 검색하여 각 픽셀에 대한 색데이터를 독출한다. 필요한 경우 제어부에서는 상기 파일에 대한 디코딩과정을 거칠 수 있다. 또한, 상기 색데이터는 RGB 각각에 대한 데이터를 포함할 수 있다.

영상송출부에서는 독출된 색데이터에 기초하여 각 픽셀마다 대응하는 복수의 색을 포함하는 영상광을 방사한다. 상기 영상송출부는 LCD, OLED 등 다양한 방식의 박막표시장치를 이용할 수 있다.

상기 영상광은 렌즈에 의해 굴절되어 도파관으로 수직으로 입사된다. 또한, 도파관으로 입사된 영상광은 제1홀로그래픽시트에 의해 전반사가 일어나도록 반사각이 변경되며, 영상광은 도파관을 따라 전반사되어 진행한다.

도파관의 끝부분에는 제2홀로그래픽시트가 구비되어 있으며, 도파관을 따라 진행하던 영상광은 상기 제2홀로그래픽시트에 의해 다시 반사각이 변경되어 도파관을 빠져 나오게 되어 사용자의 눈으로 향하게 된다.

사용자는 디스플레이부에 의해 표시되는 영상을 확인하여 RGB가 일치하는지 여부를 판단한다. 또한, RGB가 일치하지 않는다고 판단되면 파일보정모드를 구동시킨다. 상기 파일보정모드는 증강현실글라스에 별도의 버튼으로 구비될 수도 있고 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다.

파일보정모드가 구동되면 제어부에서는 저장된 색이동거리를 검출하여 해당 파일의 색데이터를 상기 색이동거리를 이용하여 변경시킨다. 그리고, 변경된 색데이터를 이용하여 다시 영상송출부에 의해 영상광을 방사한다.

사용자는 변경된 영상이 선명하다고 판단되면 저장을 누르고, 저장이 눌려지면 제어부에서는 변경된 색데이터를 기초로 인코딩하여 변경된 파일로 저장한다.

사용자는 변경된 영상이 선명하지 않다고 판단되면 앞서 언급한 방법으로 RGB 각각 색이동을 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

210 : 영상송출부 220 : 렌즈
230 : 도파관

Claims (4)

1. 부품을 내장하는 프레임부;
   상기 프레임부에 결합되어 사용자의 눈에 영상을 표시하는 디스플레이부;
   상기 디스플레이부를 제어하는 제어부;
   파일을 저장하는 저장부를 포함하여 구성되며,
   상기 디스플레이부는,
   픽셀마다 복수의 색를 포함하는 영상광을 방사하는 영상송출부;
   상기 영상광을 굴절시켜 일정방향으로 진행하게 하는 렌즈;
   상기 렌즈를 통과한 영상광을 전반사시켜 미리 정해진 방향으로 진행시키는 도파관;
   상기 도파관에 인접하여 상기 영상광의 반사각을 변화시키는 홀로그래픽시트를 포함하고,
   상기 홀로그래픽시트는 상기 렌즈를 통과하여 도파관에 입사된 영상광이 도파관 내부에서 전반사되어 도파관을 따라 진행하도록 영상광의 반사각을 변화시키는 제1홀로그래픽시트 및 상기 도파관을 따라 진행한 영상광이 도파관을 벗어나 사용자의 눈을 향하도록 영상광의 반사각을 변화시키는 제2홀로그래픽시트를 포함하고,
   상기 제어부는, 파일보정모드의 구동을 감지할 경우, 각 색마다 분리하여 픽셀의 색데이터의 디스플레이되는 위치를 일률적으로 변경시키고,
   상기 색데이터의 변경된 위치는 상기 영상광이 상기 렌즈 또는 상기 도파관을 거치면서 발생하는 영상광의 색 별 경로의 차이를 보상하고,
   상기 영상송출부는, 상기 제어부에서 변경된 상기 색데이터에 의한 영상을 표시하되,
   상기 제어부에서의 상기 픽셀의 색데이터의 디스플레이되는 위치의 변경 및 상기 영상송출부에서의 상기 변경된 색데이터의 의한 영상의 표시는, 상기 제어부에서 상기 파일보정모드의 구동이 감지될 때마다 반복되는 도파관을 이용한 디스플레이 장치.
   
2. 부품을 내장하는 프레임부;
   상기 프레임부에 결합되어 사용자의 눈에 영상을 표시하는 디스플레이부;
   상기 디스플레이부를 제어하는 제어부;
   파일을 저장하는 저장부를 포함하는 도파관을 이용한 디스플레이장치를 위한 영상표시방법에 있어서,
   상기 영상표시방법은,
   제어부에서 상기 저장부에 저장된 파일을 검색하여 각 픽셀에 대한 색데이터를 독출하는 단계;
   상기 독출된 정보에 기초하여 영상송출부에 의해 픽셀마다 복수의 색을 포함하는 영상광을 방사하는 단계;
   렌즈에 의해 상기 영상광을 굴절시켜 일정방향으로 진행하게 하는 단계;
   도파관에 의해 상기 렌즈를 통과한 영상광을 전반사시켜 미리 정해진 방향으로 진행시키는 단계;
   홀로그래픽시트에 의해 상기 도파관에 인접하여 상기 영상광의 반사각을 변화시키는 단계를 포함하되,
   상기 영상광의 반사각을 변화시키는 단계는, 상기 렌즈를 통과하여 도파관에 입사된 영상광이 도파관 내부에서 전반사되어 도파관을 따라 진행하도록 제1홀로그래픽시트에 의해 영상광의 반사각을 변화시키는 단계 및 상기 도파관을 따라 진행한 영상광이 도파관을 벗어나 사용자의 눈을 향하도록 제2홀로그래픽시트에 의해 영상광의 반사각을 변화시키는 단계를 포함하고,
   상기 제어부는, 파일보정모드의 구동을 감지할 경우, 각 색마다 분리하여 픽셀의 색데이터의 디스플레이되는 위치를 일률적으로 변경시키고,
   상기 색데이터의 변경된 위치는 상기 영상광이 상기 렌즈 또는 상기 도파관을 거치면서 발생하는 영상광의 색 별 경로의 차이를 보상하고,
   상기 영상송출부는, 상기 제어부에서 변경된 상기 색데이터에 의한 영상을 표시하되,
   상기 제어부에서의 상기 픽셀의 색데이터의 디스플레이되는 위치의 변경 및 상기 영상송출부에서의 상기 변경된 색데이터의 의한 영상의 표시는, 상기 제어부에서 상기 파일보정모드의 구동이 감지될 때마다 반복되는 도파관을 이용한 디스플레이장치를 위한 영상표시방법.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 외부 입력에 의해 상기 저장부에 저장된 파일의 각 픽셀에 대한 색데이터를 각 색데이터마다 일률적으로 일정 거리 이격된 픽셀로 이동시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 도파관을 이용한 디스플레이장치를 위한 영상표시방법.

Images