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가상 망막 디스플레이

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목차

1. 개요

가상 망막 디스플레이(VRD)는 사용자의 망막에 직접 이미지를 투사하여 시각 정보를 제공하는 기술이다. 1986년 일본 전기 주식회사에서 처음 발명되었으며, 이후 워싱턴 대학교 등에서 연구가 진행되었다. 초기에는 부피가 크고 밝기가 제한적이었으나, 고휘도 LED와 적응 광학 기술의 발달로 소형화 및 고해상도 구현이 가능해졌다.

마이크로비전, 인텔, 후지쯔 등 여러 기업에서 VRD 상용화를 시도했으며, 2018년에는 QD 레이저가 최초의 상용 VRD인 RETISSA 디스플레이를 출시했다. 2023년에는 소니가 망막 투사 장치를 통합한 소형 카메라를 출시하여 시각 장애가 있는 사용자에게 유용할 것으로 기대하고 있다. VRD는 가상 현실, 증강 현실, 웨어러블 컴퓨터, 의료 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.

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가상 망막 디스플레이
개요
종류디스플레이 장치
기술래스터 스캔
약칭VRD
작동 원리
기본 원리레이저 광원을 사용하여 이미지를 직접 망막에 투사
전통적인 디스플레이와 달리 중간 스크린 없이 직접 눈에 이미지를 형성
작동 방식레이저 빔을 제어하여 망막에 이미지를 그림
빔은 고속으로 스캔되어 전체 이미지를 생성
기술적 특징
장점선명하고 초점이 잘 맞는 이미지 제공
높은 명암비와 넓은 색 영역
소형화 및 경량화 가능
높은 에너지 효율
단점기술적 복잡성
높은 생산 비용
안전 문제 (레이저 사용)
광학 부품의 정밀도 요구
응용 분야
군사전투기 조종사 헬멧 장착 디스플레이
전장 정보 시각화
의료시각 장애인 보조 장치
수술 시뮬레이션
산업설계 및 엔지니어링 시각화
원격 제어 및 로봇 공학
소비자휴대용 엔터테인먼트 장치
가상 현실 (VR) 및 증강 현실 (AR) 헤드셋
관련 기술
유사 기술헤드 마운트 디스플레이(HMD)
참고가상 현실 (VR)
증강 현실 (AR)
기타
추가 정보망막 스캔 디스플레이(RSD)라고도 함
미래 디스플레이 기술로 주목

2. 역사

가상 망막 디스플레이(VRD) 기술은 과거 사용자의 눈앞에 작은 "화면"을 투사하는 방식의 유사한 시스템에서 시작되었다. 이 시스템들은 주로 커다란 안경 형태였으며, 다음과 같은 단점들이 있었다.


  • 사용자가 "화면"이 떠 있는 듯한 배경에 초점을 맞추어야 했다.
  • "화면"이 차지하는 영역이 제한적이었다.
  • 무거운 소형 텔레비전을 사용해야 했다.
  • 특정 "깊이"에 초점을 맞춰야 이미지가 선명하게 보였다.
  • 밝기가 제한적이라 실내에서만 사용이 가능했다.


최근 고휘도 LED 및 적응 광학 기술 등의 발전으로 진정한 VRD 시스템이 가능하게 되었다. 이러한 기술 발전으로 뛰어난 색 영역과 밝기를 가진 고해상도 스크린리스 디스플레이가 탄생했다.

2. 1. 초기 개발

VRD는 1986년 일본 전기 주식회사(Nippon Electric Co.)의 요시나카 카즈오가 발명했다.[1] 1991년 워싱턴 대학교 인간 인터페이스 기술 연구소에서 유사한 시스템을 개발했다.[2] 초기 VRD 연구는 대부분 다양한 가상 현실 시스템과 결합되어 이루어졌으며, 기존 텔레비전 기반 시스템보다 크기가 작다는 장점이 있었다. 그러나 이미지를 눈으로 전달하기 위해 이전 기술에서 사용된 선글라스 시스템과 유사한 광학 장치가 필요하다는 단점도 있었다.[3]

2. 2. 상용화 노력

고휘도 LED와 적응 광학 기술의 발전으로 가상 망막 디스플레이(VRD) 시스템이 실현 가능해졌다. 1993년 설립된 마이크로비전(MicroVision, Inc.)은 VRD 상용화를 위해 노력했으며, 미국 정부의 국방 계약 자금 지원을 받아 헤드 마운트 디스플레이 프로토타입 노매드(Nomad)를 개발했다.[4][5]

2018년 인텔은 안경 형태의 스마트 안경 Vaunt를 발표했으나,[6] 프로젝트를 포기하고[7] 해당 기술을 노스(North)에 매각했다.[8] 같은 해, 후지쯔에서 분사된 일본 레이저 제조업체 QD 레이저는 최초의 상용 VRD인 RETISSA 디스플레이를 개발했다. 2019년에는 해상도를 720p로 높인 RETISSA Display II를 출시했다.[9]

2023년 소니는 망막 투사 장치인 Retissa Neoviewer가 통합된 소형 카메라를 미국에 출시했다. 제조사에 따르면 망막 디스플레이의 해상도는 720P에 해당한다.[10]

3. 기술적 특징

과거에는 사용자의 눈 앞에 작은 "화면"을 투사하는 방식의 유사 시스템이 사용되었는데, 이는 커다란 안경 형태였다. 사용자는 "화면"이 떠 있는 배경에 초점을 맞춰야 했고, "화면" 영역이 제한적이며, 투사에 사용되는 소형 텔레비전의 무게가 무겁고, 특정 "깊이"에 초점을 맞춰야 이미지가 선명하게 보이는 단점이 있었다. 또한 밝기가 제한되어 실내에서만 사용이 가능했다.[1]

최근에는 고휘도 LED의 개발과 적응 광학 기술 덕분에 진정한 가상 망막 디스플레이(VRD) 시스템이 가능해졌다. 이러한 기술 발전으로 최고의 텔레비전 기술보다 뛰어난 색 영역과 밝기를 가진 고해상도 스크린리스 디스플레이가 탄생했다.[2]

VRD는 1986년 일본 전기 주식회사(Nippon Electric Co.)의 요시나카 카즈오에 의해 발명되었고,[1] 1991년 워싱턴 대학교 인간 인터페이스 기술 연구소에서 유사한 시스템이 개발되었다.[2]

워싱턴의 스타트업 마이크로비전(MicroVision, Inc.)은 VRD 상용화를 시도했고, 미국 정부의 국방 계약 자금 지원을 받아 노매드(Nomad)라는 프로토타입 헤드 마운트 디스플레이를 개발했다.[4][5]

2018년 인텔은 수직 공동 표면 방출 레이저 및 홀로그래픽 회절 격자를 이용한 망막 투사 방식의 스마트 안경 Vaunt를 발표했으나, 프로젝트를 포기하고 해당 기술을 노스(North)에 매각했다.[6][7][8]

같은 해, 후지쯔에서 분사된 일본 레이저 제조업체 QD 레이저는 최초의 상용 VRD인 RETISSA 디스플레이를 개발했고, 이듬해 더 높은 해상도의 RETISSA Display II를 판매했다.[9]

2023년 소니는 망막 투사 장치인 Retissa Neoviewer가 통합된 소형 카메라를 미국에 출시했다. 망막 디스플레이의 해상도는 제조사에서 명목상 720P에 해당한다고 주장한다.[10] 이 장치는 의료 기기는 아니지만, 시각 장애가 있는 일부 사용자에게 유용할 것으로 기대되며, 소니는 구매 전 "체험" 행사에 참여할 것을 권장했다.[11]

3. 1. 작동 원리

VRD는 고휘도 LED 개발로 낮에도 사용할 수 있을 만큼 밝아졌고, 적응 광학 기술을 통해 눈의 불규칙성을 동적으로 보정할 수 있게 되었다.[2] 그 결과, 우수한 색 영역과 밝기를 가진 고해상도 스크린리스 디스플레이가 탄생했다. VRD는 가상 현실 시스템과 결합될 경우 기존 시스템보다 훨씬 작다는 장점이 있으며, 웨어러블 컴퓨터 시스템의 일부로 사용될 수도 있다.[3]

3. 2. 장점

가상 망막 디스플레이(VRD)는 기존 디스플레이보다 훨씬 뛰어난 색 영역과 밝기를 가진 고해상도 스크린리스 디스플레이를 제공한다.[2] 고휘도 LED 개발 덕분에 낮에도 사용할 수 있을 만큼 밝아졌으며, 적응 광학 기술로 눈의 불규칙성을 동적으로 보정할 수 있게 되었다.[2]

VRD는 다양한 가상 현실 시스템과 결합하면 기존 텔레비전 기반 시스템보다 훨씬 작다는 장점이 있고, 웨어러블 컴퓨터 시스템의 일부로도 사용할 수 있다.[3]

3. 3. 한계

초기 모델은 밝기가 제한적이어서 실내 환경에서만 유용했다.[1] 이미지를 눈으로 전달하기 위해 광학 장치가 필요하다는 한계도 있었다.[3]

4. 활용 분야

가상 망막 디스플레이(VRD)는 고휘도 LED와 적응 광학 기술 등의 발전으로 실현 가능해져, 뛰어난 색 영역과 밝기를 가진 고해상도 스크린리스 디스플레이가 가능해졌다.

1986년 일본 전기 주식회사(Nippon Electric Co.)의 요시나카 카즈오가 VRD를 발명했으며,[1] 1991년 워싱턴 대학교 인간 인터페이스 기술 연구소에서 유사한 시스템을 개발했다.[2]

VRD 상용화를 위해 워싱턴에 본사를 둔 마이크로비전사(MicroVision, Inc.)는 노매드(Nomad)라는 프로토타입 헤드 마운트 디스플레이를 개발했다.[4][5] 2018년 인텔은 스마트 안경 Vaunt를 발표했으나, 프로젝트를 포기하고 해당 기술을 노스(North)에 매각했다.[6][7][8] 같은 해, 후지쯔에서 분사된 QD 레이저는 최초의 상용 VRD인 RETISSA 디스플레이를 개발했다.[9]

4. 1. 가상 현실 및 증강 현실

VRD는 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR) 헤드셋에 적용되어 몰입감 높은 경험을 제공할 수 있다는 잠재적 이점이 있다. VRD는 기존의 텔레비전 기반 시스템보다 훨씬 작지만, 이전 기술에서 사용된 선글라스 시스템과 유사한 일종의 광학 장치를 통해 이미지를 눈으로 전달해야 하는 등 몇 가지 단점도 공유한다.[3]

4. 2. 웨어러블 컴퓨터

가상 망막 디스플레이(VRD)는 웨어러블 컴퓨터 시스템의 일부로 사용될 수 있다.[3]

4. 3. 의료

Virtual retinal display|가상 망막 디스플레이영어(VRD)는 의료 기기는 아니지만, 망막 투사 뷰어가 시각 장애가 있는 일부 사용자에게 특히 유용할 것으로 기대된다.[11] 2023년 소니는 망막 투사 장치인 Retissa Neoviewer가 통합된 소형 카메라를 미국에 출시했다. 제조사는 망막 디스플레이의 해상도가 명목상 720P에 해당한다고 주장한다.[10] 새로운 사용자 경험과 제한된 가용성으로 인해, 잠재 구매자는 구매를 결정하기 전에 이 기술이 자신의 상황에 유용한지 확인하기 위해 "체험" 행사에 참여할 것을 적극 권장받았다.[11]

참조

[1] 간행물 DISPLAY DEVICE Japanese publication number JP61198892 1986-09-03
[2] 논문 The virtual retinal display: a new technology for virtual reality and augmented vision in medicine.
[3] 웹사이트 Virtual Retinal Display (VRD) Group http://www.hitl.wash[...]
[4] 웹사이트 VIRTUAL RETINAL DISPLAY: Your Eye Is The Screen http://www.dqchannel[...] 2004-06-16
[5] 웹사이트 Microvision Ships Nomad Personal Display Systems http://www.photonics[...]
[6] 웹사이트 Intel is making smart glasses that actually look good https://www.theverge[...] 2018-02-05
[7] 웹사이트 Intel is giving up on its smart glasses https://www.theverge[...] 2018-04-18
[8] 웹사이트 North has acquired the patents and tech behind Intel's Vaunt AR glasses https://www.theverge[...] 2018-12-17
[9] 웹사이트 網膜に直接映像を照射！新しいカタチのARグラス「RETISSA(R) Display II」登場 https://vrinside.jp/[...] 2020-03-12
[10] 웹사이트 QD Laser Product page for RETISSA NEOVIEWER https://retissa.biz/[...]
[11] 웹사이트 Sony's new compact camera brings photography to the visually impaired https://www.digitalc[...] 2023-07-25


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