Posted by Source: https://doi.org/10.1186/s43074-020-00010-0
멀티포컬 디스플레이는 다중 초점(Multi-focal)을 제공하여 시선의 수렴-조절 불일치(Vergence-accommodation conflict) 문제를 해결하고, 사용자에게 더욱 현실적인 3D 경험을 제공할 수 있는 혁신적인 기술이다. 일반적인 디스플레이는 단일 초점(Fixed-focal)을 가지고 있어, 사용자의 시선이 초점에서 벗어나면 이미지가 흐려지거나 왜곡된다. 이는 특히 가상현실(VR: Virtual reality) 또는 증강 현실(AR: Augmented reality) 환경에서 심각한 문제가 될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 멀티포컬 디스플레이는 다수의 초점을 제공하여 사용자의 시선이 이동해도 이미지가 선명하게 유지될 수 있도록 하는 것을 목표로 한다. 다양한 깊이에 걸쳐 선명하게 보일 수 있도록 디자인된 이러한 디스플레이는 훨씬 더 사실적인 3D 경험을 제공하며, 더 긴 시간 동안 VR 또는 AR을 사용하면서 눈의 피로를 줄일 수 있다.
Vergence-accommodation conflict
수렴-조절 불일치: 가상 현실, 증강 현실 등의 영상을 볼 때 실제 물체의 위치와 사람이 눈과 뇌로 인지하는 물체의 위치가 일치하지 않아 발생하는 불편감을 의미한다.
위 그림에서는 실제 세계에서는 눈의 초점(Focus)과 수렴(Vergence)이 일치하지만, 스테레오스코픽 디스플레이(Stereoscopic display)에서는 초점과 수렴이 일치하지 않아서 수렴-조절 불일치(Vergence-accommodation conflict)가 발생한다는 것을 보여준다. 이러한 문제는 스테레오스코픽 디스플레이에서 초점 거리가 고정되어 있기 때문에 발생한다.
Stereoscopic display
3D 입체영상의 기본 원리는 두 눈의 양안시차(BinocularDisplay)를 이용하여 평면적인 디스플레이 하드웨어에서 가상적으로 입체감을 느낄 수 있게 하는 것. 좌, 우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 영상을 보게 되고, 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면서 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래의 3차원 입체 영상의 깊이감과 실재감을 재생한다.
[네이버 지식백과] Stereoscopic Display
“Multifocal Methods”는 이러한 문제를 해결하기 위한 방법 중 하나이다. 이 방법은 2D 초점 평면(Stack of 2D focal planes)을 사용하여 근사적인 깊이 흐림(Depth blur)을 제공하므로, 눈의 초점과 회전이 일치하도록 도와준다. 이러한 방법은 눈의 초점 감도(Depth sensitivity)가 제한되어 있기 때문에 효과적이며, 고해상도와 피로감 없는 3D 시청을 제공할 수 있다.
멀티포컬 디스플레이는 다양한 방법으로 구현될 수 있으며, 일반적으로는 공간 다중화(Space-multiplexing), 시간 다중화(Time-multiplexing), 편광 다중화(Polarization-multiplexing), 파장 다중화(Wavelength-multiplexing) 등의 방법이 사용된다.
“Power-based” 시스템에서는, 빛의 특성을 변화시키는 특수한 광학 요소에 의해 광학적인 파워(Optical power)를 조절하여 다중 이미지 평면(Multiple imaging planes)을 생성하는 반면에, “Distance-based” 시스템은 여러 디스플레이 패널이나 프로젝션 스크린을 사용하여 깊이(Depth)에 따라 광학적 경로 길이(Optical path length)를 다르게 하여 다중 2D 초점 평면(Multiple 2D focal planes)을 생성한다.