[논문]갈바노 스캐너와 DMD(Digital Micro-mirror Device)를 이용한 두부 고정형 다초점 디스플레이 시스템

김동욱; 권용무; 김성규

갈바노 스캐너와 DMD(Digital Micro-mirror Device)를 이용한 두부 고정형 다초점 디스플레이 시스템
Head Fixed Type Multi-Focus Display System Using Galvano-Scanner and DMD(Digital Micro-Mirror Device) 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, v.34 no.10B, 2009년, pp.1117 - 1123

김동욱 (고려대학교 물리학과) , 권용무 (한국과학기술연구원 영상미디어연구센터) , 김성규 (한국과학기술연구원 영상미디어연구센터)

초록
AI-Helper

DMD(Digital Micro-mirror Device)와 갈바노 스캐너를 이용한 두부 고정형 다초점 디스플레이 시스템은 초점조절이 가능하여 스테레오스코픽 디스플레이에서 발생하는 양안의 수렴작용과 단안의 초점조절 작용의 불일치에 의한 눈의 피로 문제를 해결할 수 있는 디스플레이 시스템이다. 이 시스템은 레이저 스캐닝 방법으로 각 시점에 대한 영상의 수렴점을 형성하여 관찰자 동공에 제공함으로 초점조절이 가능토록 한다. 본 논문에서는 이 다초점 디스플레이 시스템의 레이저 스캐닝 방법을 수학적으로 분석하였고, 이러한 분석에 기반 한 다초점 시스템을 제작하여 비디오카메라를 통하여 초점조절이 가능함을 보였고, 결과적으로 레이저 스캐닝 방법에 의한 다초점 시스템의 시점 형성원리가 검증되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Head fixed type multi-focus display system using Galvano-scanner and DMD(Digital Micro-mirror Device), which is able to perfectly accommodate, can solve eye fatigue due to conflict between convergence eye movement and accommodation action in stereoscopic display. This system is able to accommodate through making convergence point about each view point and offering it in front of observer's pupil by using laser scanning method. In this paper, we analyzed laser scanning method of this multi-focus display system. And multi-focus display system based on this analysis was made, which showed that focus adjustment was possible through video camera. As a result, formation principle of view point of multi-focus system by laser scanning method was verified.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 갈바노 스캐너와 DMD를 이용한 다초점 디스플레이 시스템의 레이저 스캐닝 방법을 기하적 광선추적을 통하여 수학적으로 분석하였고 이러한 분석에 기반 한 다초점 시스템을 제작하였다. 이 제작된 시스템에서 관찰자를 대신한 비디오 카메라를 통하여 초점조절이 가능함을 확인하였고 이 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 의한 다초점 시스템의 시점 형성원리를 확인하였다.
본 논문에서의 다초점 시스템은 깊이공간의 제약 없이 초점조절이 가능한 시스템이지만 수평 시차만을 제공한 시스템이다. 실험 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 대한 다초점 시점 형성 원리가 확인되었으므로 추가적으로 수직, 수평 시차를 동시에 제공하는 완전시차 다초점 시스템에 대한 연구가 필요하다.
그러므로 우리는 시스템에 적용된 레이저 스캐닝 부분에 대한 수학적 분석을 통하여 스캐너의 회전에 대한 광경로 변화 및 광경로 조절의 결과가 예측 가능함을 보였다. 추가적으로 올바른 시차 영상을 제공하기 위하여 시스템 제작 시 고려할 사항에 대하여도 확인하였다. 그리고 이에 따라서 두부 고정형 다초점 시스템을 제작하였다.

제안 방법

관찰자에게 정확한 초점조절 결과를 제공하기 위하여 앞선 기하 적 광선추적을 통한 분석을 고려하여 두부 고정형 다초점 디스플레이 시스템을 설계, 제작하였다1坷. 스캐너를 이용한 다초점 디스플레이 시스템은 미리 제작된 갈바노 스캐너 구동 회로와 영상제 공소 자로서 1024 * 768픽셀의 해상도를 가진 DMD를 이용해 시차 영상들을 시간적 흐름에 따라 공간상의 다른 위치에 수렴시킨다.
하지만 이 과정에서 스캐너의 회전에 의하여 광경로가 변화되므로 시스템 제작 시 이에 대한 분석이 필요하다. 그러므로 실제 시스템 제작에 앞서 스캐너의 회전에 따른 수렴 점 형성 위치와 관련된 광경로 변화를 기하 적 광선추적을 사용하여 분석 하였다. 그림 2.
추가적으로 올바른 시차 영상을 제공하기 위하여 시스템 제작 시 고려할 사항에 대하여도 확인하였다. 그리고 이에 따라서 두부 고정형 다초점 시스템을 제작하였다. 이 시스템에서 스캐너의 회전에 대한 문제없이, 제공된 시차 영상을 통하여 관찰자 가능 동적으로 단안에서 초점조절을 할 수 있음을 확인하였다.
스테레오스코픽 디스플레이에서 관찰자 양안의 수렴과 단안의 초점조절 작용이 일치하지 않음으로 발생하는 눈의 피로 현상을 해결하기 위하여 단안에서 깊이공간의 제약 없이 초점조절이 가능한 두부 고정형 다초점 디스플레이 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 갈바노 스캐너와 영상제공소자인 DMD를 이용한 레이저 스캐닝 시스템이다.
수렴하게 된다. 실제 실험 결과는 눈 대신 비디오 카메라를 통하여 관찰하였다. 이때, 관찰자는 임의적으로 비디오카메라의 초점거리를 조절해가며 카메라에 포착된 영상의 변화를 관찰하게 된다.

대상 데이터

(a) 와 동일한 구성으로 제작되었다. 먼저, 광원으로는 532nm 파장의 레이저를 사용하였다. 이 빔은 여러 소자를 거쳐 확대되어 영상제공소자인 DMIDl] 입사한다.
스캐너는 한 번의 진동주기에 32개의 영상이 실릴 수 있도록 설계하였다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 스캐너는 saw-tooth 파 형태의 신호에 의해 작동된다.
여기서, DMD의 출력신호는 제작된 회로를 통하여 saw-tooth파의 형태로 변형된다. 실험 시에는 32개의 영상 중 26개의 시차 영상을 사용하였고 나머지 6개의 영상은 빈 영상을 두었는데, 이것은 스캐너 회전의 원위치 시간을 안정적으로 확보하기 위한 조치였다. 사용된 시차 영상 중 8개를 그림 4에 보였다.

성능/효과

이것은 카메라 렌즈의 위치 변화가 초점 거리를 변화시킨 것이고 눈으로 생각한다면 눈에서 수정체의 두께가 변함에 따라 수정체 자체의 초점 거리가 변한 것을 의미한다. 결과적으로 레이저 스캐닝 방법을 사용한 단안용 다초점 디스플레이 시스템에서 동공 앞에 형성된 수렴 점들을 통해 관찰자가 능동적으로 초점조절이 7] 능함을 확인하였고, 이 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 의한 다초점 시스템의 시점 형성 원리를 확인할 수 있었다.
결과적으로 스캐닝 방식의 두부 고정형 다초점 시스템에서 관찰자의 능동적 초점조절을 가능케 하는 동공 앞의 수렴 점들은 스캐너의 회전에 의해서 형성되지만 만약 스캐너의 회전이 커진다면 오차 요소도 커짐으로 인하여 관찰자의 초점조절 작용을 방해할 수 있으므로 시스템 설계 시 이 위치 변화량 값들이 초점조절 결과에 영향을 주지 않도록 고려하여 설계하여야 한다.
이 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 의한 다초점 시스템의 시점 형성 원리를 확인할 수 있었다. 결과적으로 이 두부 고정형의 다초점 시스템의 양안적용을 통하여 입체영상 관찰 시 눈의 피로를 완화시킬 수 있는 가능성이 확인되었다.
하지만 이 시스템은 스캐너의 회전에 대한 광경로 변화가 발생하므로 시스템설계 시 이에 대한 분석이 필요하다. 그러므로 우리는 시스템에 적용된 레이저 스캐닝 부분에 대한 수학적 분석을 통하여 스캐너의 회전에 대한 광경로 변화 및 광경로 조절의 결과가 예측 가능함을 보였다. 추가적으로 올바른 시차 영상을 제공하기 위하여 시스템 제작 시 고려할 사항에 대하여도 확인하였다.
추적할 수 있다. 그러므로 이 분석을 통하여 스캐닝 방식의 다초점 디스플레이 시스템에서 스캐너의 회전에 대한 광경로 변화를 예측할 수 있고 올바른 시스템 구성 및 동작을 위한 광경로 조절의 결과도 예측 가능하다.
이것은 카메라 렌즈의 위치 변화가 초점 거리를 변화시킨 것이고 눈으로 생각한다면 눈에서 수정체의 두께가 변함에 따라 수정체 자체의 초점 거리가 변한 것을 의미한다. 결과적으로 레이저 스캐닝 방법을 사용한 단안용 다초점 디스플레이 시스템에서 동공 앞에 형성된 수렴 점들을 통해 관찰자가 능동적으로 초점조절이 7] 능함을 확인하였고, 이 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 의한 다초점 시스템의 시점 형성 원리를 확인할 수 있었다.
그리고 이에 따라서 두부 고정형 다초점 시스템을 제작하였다. 이 시스템에서 스캐너의 회전에 대한 문제없이, 제공된 시차 영상을 통하여 관찰자 가능 동적으로 단안에서 초점조절을 할 수 있음을 확인하였다. 이 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 의한 다초점 시스템의 시점 형성 원리를 확인할 수 있었다.
이 시스템을 양안에 적용할 경우, 깊이 공간의 제약 없이 각각의 단안에서 초점조절이 가능하므로스 테레오스코픽 디스플레이에서 양안의 수렴과 단안의 초점조절 작용 사이의 불일치에 의하여 발생하는 눈의 피로를 제거 또는 완화할 수 있음이 확인되었다.
이 제작된 시스템에서 관찰자를 대신한 비디오 카메라를 통하여 초점조절이 가능함을 확인하였고 이 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 의한 다초점 시스템의 시점 형성원리를 확인하였다.

후속연구

시스템이다. 실험 결과를 통하여 레이저 스캐닝 방법에 대한 다초점 시점 형성 원리가 확인되었으므로 추가적으로 수직, 수평 시차를 동시에 제공하는 완전시차 다초점 시스템에 대한 연구가 필요하다. 또한, 이 시스템을 소형화시켰을 경우 HMD(Head Mounted Display)에 적용^] 가능하므로 소형화에 따른 연구도 필요하다.

참고문헌 (11)

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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