| 제 목 | 이재원 박사과정생 (지도교수 김학린), Photonics Research (JCR IF = 7.6) 저널에 see-through 안경형 XR 기기 영상의 야외시인성 향상을 위한 varifocal-occlusion 광학계 연구로 1저자 논문 게재 | ||||
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| 작성자 | 관리자 | 작성일 | 2024-04-24 | 조회수 | 419 |
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 저널명: Photonics Research (Publisher: OPTICA) 논문명: Varifocal occlusion in an optical see-through near-eye display with a single phase-only liquid crystal on silicon (논문정보: Photonics Research 2024, 12, 833-853) 경북대 전자공학부 김학린 교수 연구팀 (이재원 박사과정생 공동 제1저자 & 김학린 교수 공동 교신저자)은 인하대 (현재 서울대로 이직) 박재형 교수 연구진과의 공동 연구를 통해 OPTICA에서 발행하는 Photonics Research (JCR IF = 7.6)에 “Varifocal occlusion in an optical see-through near-eye display with a single phase-only liquid crystal on silicon”이라는 논문명으로 연구 성과를 4월 게재하였다. 안경형 증강 현실 (AR) 또는 확장 현실 (XR) 기술은 기존 IT 기기가 제공하지 못하는 사용자 경험을 줄 수 있는 차세대 IT 플랫폼으로 주목을 받고 있다. 다만, 밀폐된 광학 구조를 가지는 가상 현실 (VR) 기기와 달리 외부 영상이 투명 윈도우를 통해 중첩되어 눈에 전달되는 AR 또는 XR 기기의 경우, 마이크로 디스플레이에서 제공되는 정보 영상이 ghost 영상처럼 반투명하게 외부 이미지와 중첩되어 전달되어, 특히 밝은 야외 환경에서는 영상의 시인성이 극히 떨어지는 이슈가 있었다. 이를 고려하여 일반 디스플레이 대비 초고휘도 마이크로 디스플레이 패널 개발이 이루어지고 있으나, 눈의 안정성과 함께 AR/XR 기기의 전력소모를 생각한다면 단지 디스플레이 영상의 밝기를 올려 영상의 야외시인성을 확보하는 것은 현명하지 못한 전략적 접근법이라 할 수 있다. 이와 더불어, 기존 AR/XR 기기에서 제공되는 영상은 외부 이미지와의 상대적 깊이가 반영된 occlusion (앞쪽 물체가 뒤쪽 물체를 가리는 효과) 기능을 제공하지 못해, 사용자가 표현되는 영상의 정확한 심도면을 파악함에 있어서도 어려움을 유발했었다. 이러한 이슈를 해결하기 위한 방법으로 AR/XR 광학계에 occlusion 기능을 제공하는 방법이 연구되고 있었으나, form-factor 저하 없이 표현 심도면이 가변되면서 occlusion 기능을 제공할 수 있는 방법이 기존에는 부재했었다. 본 연구에서는 LCoS와 기하위상렌즈 기반의 가변 초점 광학 장치를 사용하여 디스플레이 패널 휘도의 상승 없이 self-aligned occlusion function을 광학적으로 구현한 OC-OST-NED(occlusion-capable optical see-through NED) 시스템을 제안하였다. OC-OST-NED 시스템은 가변 초점 광학 장치를 활용하여 넓은 심도 범위에서 가상 디지털 이미지가 출력되어야 하는 영역을 먼저 마스킹하여 실제 물체를 가리고 그 위에 가상 이미지를 출력함으로써 occlusion을 구현한다. 또한 재귀 반사 광학계를 활용함으로써 두 장의 LCoS 소자를 쓰지 않고, 하나의 LCoS만을 사용하여 상호 self-aligned된 마스킹 이미지와 가상 이미지 출력이 동시에 이루어지도록 설계하여 pixel 단위의 마스크 패턴와 XR 이미지 간의 정렬을 개선하고 이와 동시에 전체 광학 시스템의 부피 또한 최소화할 수 있었다. 제안하는 접근법은 디스플레이 패널 휘도 한계와 이로 가상 이미지의 가시성 및 occlusion 부재로 인한 깊이감 저하 문제로 상용화에 어려움이 있었던 안경형 AR 또는 XR 디바이스 분야에 있어 돌파구를 마련해 줄 수 있는 핵심 기술이 될 것으로 전망된다. 해당 논문의 상세 내용은 아래의 링크를 통해 동영상 결과와 함께 확인할 수 있다. |
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