[논문]광학 모듈 어레이를 이용한 넓은 시야 부피의 다시점 볼 렌즈 디스플레이

이건희; 허대락; 박정혁; 정민우; 한준구

doi:10.5909/jbe.2023.28.1.79

광학 모듈 어레이를 이용한 넓은 시야 부피의 다시점 볼 렌즈 디스플레이
Large-view-volume Multi-view Ball-lens Display using Optical Module Array 원문보기

방송공학회논문지 = Journal of broadcast engineering, v.28 no.1, 2023년, pp.79 - 89

이건희 (경북대학교 전자공학부) , 허대락 (경북대학교 대학원 전자전기공학부) , 박정혁 (경북대학교 전자공학부) , 정민우 (경북대학교 대학원 전자전기공학부) , 한준구 (경북대학교 전자공학부)

초록
AI-Helper

다시점 디스플레이는 관찰자의 위치에 따라 적절한 시점의 영상을 제공할 수 있어 시청자에게 입체적인 효과를 줄 수 있는 가장 실용적인 기술로 여겨진다. 하지만 대부분의 다시점 디스플레이는 평면 형태로서 시청자가 전방의 제한된 시야각 내에서만 입체 영상을 볼 수 있는 단점이 있다. 본 논문에서는 시청 영역을 360도로 확장하여 완전 시차 시차를 제공하는 구 대칭성을 가지는 볼 렌즈를 적용한 광학계로 구성된 구형 디스플레이를 제안하였다. 제안한 시스템에서 각각의 프로젝션 렌즈는 소형 모듈화하여 어레이로 구성할 수 있으며 모듈 어레이를 볼 렌즈 주위에 구면으로 배치하여 수직, 수평 시차를 제공할 수 있다. 적용된 광학 모듈을 통해 볼 렌즈 내부 중앙에 이미지가 결상되고, 사용자는 디스플레이의 시야창을 통해 선명한 영상을 시청할 수 있다. 따라서 볼 렌즈의 구면 수차를 극복하여 넓은 시야 부피를 제공하는 360도 완전 시차 디스플레이의 실현 가능성을 실험적으로 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A multi-view display is regarded as the most practical technology to provide a three-dimensional effect to a viewer because it can provide an appropriate viewpoint according to the observer's position. But, most multi-view displays with flat shapes have a disadvantage in that a viewer watches 3D images only within a limited front viewing angle. In this paper, we proposed a spherical display using a ball lens with spherical symmetry that provides perfect parallax by extending the viewing zone to 360 degrees. In the proposed system, each projection lens is designed to be packaged into a small modular array, and the module array is arranged in a spherical shape around a ball lens to provide vertical and horizontal parallax. Through the applied optical module, the image is formed in the center of the ball lens, and 3D contents are clearly imaged with the size of about 0.65 times the diameter of the ball lens when the viewer watches them within the viewing window. Therefore, the feasibility of a 360-degree full parallax display that overcomes the spherical aberration of a ball lens and provides a wide field of view is confirmed experimentally.

주제어

표/그림 (12)

그림 그림 1. 광학 모듈 어레이를 이용한 다시점 볼 렌즈 디스플레이의 개략도 Fig. 1. Schematic of the multi-view ball-lens display using optical module array
그림 그림 2. 구형으로 배치된 광학 모듈 어레이와 볼 렌즈 내부에 형성된 뷰 볼륨 Fig. 2. View volume in a ball lens with a spherically arranged optical module array
그림 그림 3. 볼 렌즈에 의해 형성된 시야창의 개략도 Fig. 3. Schematic of the generated viewing window by a ball lens
그림 그림 4. 이상적인 프로젝션 렌즈에 의해 형성된 볼 렌즈 내부 이미지의 상면 만곡 Fig. 4. Field curvature of the image surface inside of a ball lens with an ideal projection lens
그림 그림 5. (a) 큰 상면 만곡을 갖는 제안된 프로젝션 렌즈 및 (b) 제안된 프로젝션 렌즈를 적용하여 상면 만곡이 보상된 볼 렌즈 내부의 이미지 면 Fig. 5. (a) The proposed projection lens with curved image surface and (b) the compensated flat image plane inside of the ball lens with the proposed projection lens
그림 그림 6. (a) 양안시차 볼 렌즈 디스플레이와 (b) 왼쪽 시점 및 (c) 오른쪽 시점 Fig. 6. (a) Binocular ball-lens display, captured images of (b) the left view and (c) the right view
그림 그림 7. 구형으로 광학 모듈 어레이가 배치된 (a) 광학 구조 및 (b) 다시점 볼 렌즈 디스플레이로부터 형성되는 시청 영역의 스팟 다이어그램 Fig. 7. (a) Optical layout and (b) spot diagram of five optical modules at viewing zones of the multi-view ball-lens display
그림 그림 8. 단일 평면 SLM을 사용한 다시점 볼 렌즈 디스플레이의 (a) 광학 구조, (b) 음영 모델, 및 (c) 광학 모듈 어레이의 분해 구조 Fig. 8. (a) Optical layout and (b) shaded model of the multi-view ball-lens display, and (c) a decomposition structure of optical module array
그림 그림 10. (a) 원본 영상, (b) 상면 만곡이 보상되기 전의 영상, (c) 상면 만곡이 보상된 후의 영상 Fig. 10. (a) Original image, the images (b) before and (c) after compensation of field curvature
그림 그림 9. 광학 모듈 어레이가 적용된 다시점 볼 렌즈 디스플레이 Fig. 9. Experimental setup of the multi-view ball-lens display with optical module array
그림 그림 11. SLM에 표시되는 기초 영상 Fig. 11. Elemental images on the SLM
그림 그림 12. 제안된 디스플레이의 볼 렌즈 중심으로부터 각도별로 촬영된 영상 (a) (85.3deg, 82.7deg), (b) (85.3deg, 97.3deg), (c) (90.0deg, 75.3deg), (d) (90.0deg, 90.0deg), (e) (90.0deg, 104.7deg), (f) (94.7deg, 82.7deg), and (g) (94.7deg, 97.3deg) Fig. 12. Captured images with the camera angles of (a) (85.3deg, 82.7deg), (b) (85.3deg, 97.3deg), (c) (90.0deg, 75.3deg), (d) (90.0deg, 90.0deg), (e) (90.0deg, 104.7deg), (f) (94.7deg, 82.7deg), and (g) (94.7deg, 97.3deg)

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저자의 다른 논문 :

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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