JPH10104549A - ヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents
ヘッドマウントディスプレイ装置Info
- Publication number
- JPH10104549A JPH10104549A JP8277171A JP27717196A JPH10104549A JP H10104549 A JPH10104549 A JP H10104549A JP 8277171 A JP8277171 A JP 8277171A JP 27717196 A JP27717196 A JP 27717196A JP H10104549 A JPH10104549 A JP H10104549A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外界像に依存することなく電子像が常に観察
し易く、且つ外界像を背景とし電子像を前景とした良好
な合成観察像を得ることのできるヘッドマウントディス
プレイ装置。 【解決手段】 観察すべき画像を表示するための画像表
示手段（１）と、画像表示手段の表示画像からの光を観
察者に適切な視度の光に変換するための観察光学系
（２）と、観察光学系を介した表示画像からの光を観察
眼（５）に向かって反射し且つ外界からの光を観察眼に
向かって透過させることによって、表示画像からの光と
外界からの光とを合成するための光路合成手段（１１）
と、表示画像からの光に基づいて観察される表示画像の
背景を選択的に暗くするために、外界からの光を局所的
に減光するための減光手段（３）とを備えている。
し易く、且つ外界像を背景とし電子像を前景とした良好
な合成観察像を得ることのできるヘッドマウントディス
プレイ装置。 【解決手段】 観察すべき画像を表示するための画像表
示手段（１）と、画像表示手段の表示画像からの光を観
察者に適切な視度の光に変換するための観察光学系
（２）と、観察光学系を介した表示画像からの光を観察
眼（５）に向かって反射し且つ外界からの光を観察眼に
向かって透過させることによって、表示画像からの光と
外界からの光とを合成するための光路合成手段（１１）
と、表示画像からの光に基づいて観察される表示画像の
背景を選択的に暗くするために、外界からの光を局所的
に減光するための減光手段（３）とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヘッドマウントディ
スプレイ装置に関し、特にシースルー型ヘッドマウント
ディスプレイ装置に関する。
スプレイ装置に関し、特にシースルー型ヘッドマウント
ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】使用者の頭部に固定された画像表示手段
の表示画像を視野全域で見ることのできるヘッドマウン
トディスプレイ装置が提案されている。ヘッドマウント
ディスプレイ装置の中には、外界の視野像（以下、「外
界像」という）と画像表示手段の表示画像（以下、「電
子像」という）とを重ね合わせて観察することのでき
る、いわゆるシースルー型ヘッドマウントディスプレイ
装置がある。
の表示画像を視野全域で見ることのできるヘッドマウン
トディスプレイ装置が提案されている。ヘッドマウント
ディスプレイ装置の中には、外界の視野像（以下、「外
界像」という）と画像表示手段の表示画像（以下、「電
子像」という）とを重ね合わせて観察することのでき
る、いわゆるシースルー型ヘッドマウントディスプレイ
装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のシースルー型ヘ
ッドマウントディスプレイ装置では、外界からの光と画
像表示手段からの光との合成手段としてハーフミラーを
用いている。その結果、外界像と電子像とを重ね合わせ
て観察する際に、外界像によっては電子像が観察し難く
なることがある。また、電子像中に外界像が透けて見え
るため、外界像を背景とし電子像を前景とした良好な合
成観察像を得ることができなかった。
ッドマウントディスプレイ装置では、外界からの光と画
像表示手段からの光との合成手段としてハーフミラーを
用いている。その結果、外界像と電子像とを重ね合わせ
て観察する際に、外界像によっては電子像が観察し難く
なることがある。また、電子像中に外界像が透けて見え
るため、外界像を背景とし電子像を前景とした良好な合
成観察像を得ることができなかった。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、外界像に依存することなく電子像が常に観察
し易く、且つ外界像を背景とし電子像を前景とした良好
な合成観察像を得ることのできるヘッドマウントディス
プレイ装置を提供することを目的とする。
のであり、外界像に依存することなく電子像が常に観察
し易く、且つ外界像を背景とし電子像を前景とした良好
な合成観察像を得ることのできるヘッドマウントディス
プレイ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、観察すべき画像を表示するため
の画像表示手段と、前記画像表示手段の表示画像からの
光を観察者に適切な視度の光に変換するための観察光学
系と、前記観察光学系を介した前記表示画像からの光を
観察眼に向かって反射し且つ外界からの光を前記観察眼
に向かって透過させることによって、前記表示画像から
の光と前記外界からの光とを合成するための光路合成手
段と、前記表示画像からの光に基づいて観察される表示
画像の背景を選択的に暗くするために、前記外界からの
光を局所的に減光するための減光手段とを備えているこ
とを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置を提供
する。
に、本発明においては、観察すべき画像を表示するため
の画像表示手段と、前記画像表示手段の表示画像からの
光を観察者に適切な視度の光に変換するための観察光学
系と、前記観察光学系を介した前記表示画像からの光を
観察眼に向かって反射し且つ外界からの光を前記観察眼
に向かって透過させることによって、前記表示画像から
の光と前記外界からの光とを合成するための光路合成手
段と、前記表示画像からの光に基づいて観察される表示
画像の背景を選択的に暗くするために、前記外界からの
光を局所的に減光するための減光手段とを備えているこ
とを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置を提供
する。
【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記光路
合成手段の外界側に配置された偏光子と、前記偏光子を
介して所定の偏光状態に偏光された外界からの光を透過
させる検光子とをさらに備え、前記減光手段は、前記偏
光子と前記検光子との間に配置され、前記偏光子を介し
た外界からの光の偏光状態を局所的に変化させるための
液晶層を有する。あるいは、前記減光手段は、前記光路
合成手段の外界側に配置され、前記外界からの光を局所
的に散乱させるための液晶層を有する。この場合、前記
液晶層は、ポリマー分散型液晶層であることが好まし
い。
合成手段の外界側に配置された偏光子と、前記偏光子を
介して所定の偏光状態に偏光された外界からの光を透過
させる検光子とをさらに備え、前記減光手段は、前記偏
光子と前記検光子との間に配置され、前記偏光子を介し
た外界からの光の偏光状態を局所的に変化させるための
液晶層を有する。あるいは、前記減光手段は、前記光路
合成手段の外界側に配置され、前記外界からの光を局所
的に散乱させるための液晶層を有する。この場合、前記
液晶層は、ポリマー分散型液晶層であることが好まし
い。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明では、たとえば液晶層から
なる減光手段により外界光を局所的に減光することによ
って、電子像の背景を選択的に暗くすることができる。
具体的には、たとえば偏光子を介して直線偏光となった
外界光の偏光方向を液晶層の作用により局所的に変化さ
せ、偏光方向の変化しなかった外界光は検光子をそのま
ま透過するが、偏光方向の変化した外界光は検光子を介
して減光（または遮光）されるように構成する。
なる減光手段により外界光を局所的に減光することによ
って、電子像の背景を選択的に暗くすることができる。
具体的には、たとえば偏光子を介して直線偏光となった
外界光の偏光方向を液晶層の作用により局所的に変化さ
せ、偏光方向の変化しなかった外界光は検光子をそのま
ま透過するが、偏光方向の変化した外界光は検光子を介
して減光（または遮光）されるように構成する。
【０００８】その結果、外界像の一部に必要に応じて暗
い背景領域を選択的に形成し、その暗い背景領域に電子
像を重ね合わせることによって、外界像と電子像とを良
好な状態で同時に観察することができる。換言すれば、
本発明では、外界像に依存することなく電子像が常に観
察し易く、且つ外界像を背景とし電子像を前景とした良
好な観察像を得ることができる。また、たとえばポリマ
ー分散型液晶層の作用により外界光を局所的に散乱さ
せ、外界像の一部に暗い背景領域を選択的に形成するこ
ともできる。そして、その暗い背景領域に電子像を重ね
合わせることによって、外界像と電子像とを良好な状態
で同時に観察することができる。
い背景領域を選択的に形成し、その暗い背景領域に電子
像を重ね合わせることによって、外界像と電子像とを良
好な状態で同時に観察することができる。換言すれば、
本発明では、外界像に依存することなく電子像が常に観
察し易く、且つ外界像を背景とし電子像を前景とした良
好な観察像を得ることができる。また、たとえばポリマ
ー分散型液晶層の作用により外界光を局所的に散乱さ
せ、外界像の一部に暗い背景領域を選択的に形成するこ
ともできる。そして、その暗い背景領域に電子像を重ね
合わせることによって、外界像と電子像とを良好な状態
で同時に観察することができる。
【０００９】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１実施例にかかるヘ
ッドマウントディスプレイ装置の構成を概略的に示す図
である。また、図２は、図１の組立部材３の構成を示す
断面図である。
いて説明する。図１は、本発明の第１実施例にかかるヘ
ッドマウントディスプレイ装置の構成を概略的に示す図
である。また、図２は、図１の組立部材３の構成を示す
断面図である。
【００１０】図１のヘッドマウントディスプレイ装置
は、たとえばＣＲＴ１からなる画像表示手段を備えてい
る。ＣＲＴ１の画像表示面１ａに形成された表示画像か
らの光は、観察光学系２を介して適当な視度の光に変換
された後、組立部材３に入射する。組立部材３で反射さ
れた観察光は、検光子４を介して、観察眼５に達する。
一方、物体７を含む外界からの光すなわち外界光は、偏
光子６、組立部材３および検光子４を介して、観察眼５
に達する。
は、たとえばＣＲＴ１からなる画像表示手段を備えてい
る。ＣＲＴ１の画像表示面１ａに形成された表示画像か
らの光は、観察光学系２を介して適当な視度の光に変換
された後、組立部材３に入射する。組立部材３で反射さ
れた観察光は、検光子４を介して、観察眼５に達する。
一方、物体７を含む外界からの光すなわち外界光は、偏
光子６、組立部材３および検光子４を介して、観察眼５
に達する。
【００１１】図２に示すように、組立部材３は、外界側
から順に、透明基板８と液晶層９と透明基板１０とから
構成されている。なお、透明基板８と液晶層９との間お
よび液晶層９と透明基板１０との間には、透明電極層、
光電導層、保護層、反射防止膜などの機能膜（不図示）
が必要に応じて形成されている。また、液晶層９は、偏
光子６を介して所定の偏光状態に偏光された外界光の偏
光状態を局所的に変化させる機能を有する。図１に戻っ
て、検光子４の観察眼側には、半透過膜１１が形成され
ており、この半透過膜は観察光と外界光とを合成するた
めの光路合成手段を構成している。
から順に、透明基板８と液晶層９と透明基板１０とから
構成されている。なお、透明基板８と液晶層９との間お
よび液晶層９と透明基板１０との間には、透明電極層、
光電導層、保護層、反射防止膜などの機能膜（不図示）
が必要に応じて形成されている。また、液晶層９は、偏
光子６を介して所定の偏光状態に偏光された外界光の偏
光状態を局所的に変化させる機能を有する。図１に戻っ
て、検光子４の観察眼側には、半透過膜１１が形成され
ており、この半透過膜は観察光と外界光とを合成するた
めの光路合成手段を構成している。
【００１２】したがって、偏光子６を介してたとえば直
線偏光になった外界光１２は、組立部材３の液晶層９を
介して局所的に変調された後、半透過膜１１を透過す
る。一方、観察光学系を介して半透過膜１１に入射した
観察光は半透過膜１１で反射され、半透過膜１１を透過
した外界光と合成される。ところで、従来のヘッドマウ
ントディスプレイ装置では、たとえば外界像が図３に示
すような物体を含む場合、物体の外側の背景領域にたと
えば文字からなる電子像を重ね合わせても、物体の背景
が明るいため電子像を観察することが困難であった。
線偏光になった外界光１２は、組立部材３の液晶層９を
介して局所的に変調された後、半透過膜１１を透過す
る。一方、観察光学系を介して半透過膜１１に入射した
観察光は半透過膜１１で反射され、半透過膜１１を透過
した外界光と合成される。ところで、従来のヘッドマウ
ントディスプレイ装置では、たとえば外界像が図３に示
すような物体を含む場合、物体の外側の背景領域にたと
えば文字からなる電子像を重ね合わせても、物体の背景
が明るいため電子像を観察することが困難であった。
【００１３】第１実施例では、偏光子６を介してたとえ
ば直線偏光となった外界光の偏光方向が、液晶層９の作
用により局所的に変化する。したがって、偏光方向の変
化しなかった外界光は検光子４をそのまま透過するが、
偏光方向の変化した外界光は検光子４を介して減光（ま
たは遮光）される。その結果、図４に示すように、物体
の外側に必要に応じて暗い背景領域を選択的に形成し、
その暗い背景領域に電子像を重ね合わせることによっ
て、外界像と電子像とを良好な状態で同時に観察するこ
とができる。
ば直線偏光となった外界光の偏光方向が、液晶層９の作
用により局所的に変化する。したがって、偏光方向の変
化しなかった外界光は検光子４をそのまま透過するが、
偏光方向の変化した外界光は検光子４を介して減光（ま
たは遮光）される。その結果、図４に示すように、物体
の外側に必要に応じて暗い背景領域を選択的に形成し、
その暗い背景領域に電子像を重ね合わせることによっ
て、外界像と電子像とを良好な状態で同時に観察するこ
とができる。
【００１４】このように、液晶層９は外界光を局所的に
減光するための減光手段を構成しており、この液晶層９
の作用により必要に応じて電子像の背景を選択的に暗く
することができる。その結果、第１実施例では、外界像
に依存することなく電子像が常に観察し易く、且つ外界
像を背景とし電子像を前景とした良好な合成観察像を得
ることができる。
減光するための減光手段を構成しており、この液晶層９
の作用により必要に応じて電子像の背景を選択的に暗く
することができる。その結果、第１実施例では、外界像
に依存することなく電子像が常に観察し易く、且つ外界
像を背景とし電子像を前景とした良好な合成観察像を得
ることができる。
【００１５】図５は、本発明の第２実施例にかかるヘッ
ドマウントディスプレイ装置の構成を概略的に示す図で
ある。第２実施例は第１実施例と類似の構成を有する
が、第２実施例では組立部材３の液晶層９が外界光を局
所的に散乱させる機能を有する点、および偏光子６およ
び検光子４を備えていない点、および組立部材３の観察
眼側に半透過膜１１が形成されている点だけが第１実施
例と相違する。したがって、図５において、第１実施例
の構成要素と同様の機能を有する要素には図１と同じ参
照符号を付している。以下、第１実施例との相違点に着
目して第２実施例を説明する。
ドマウントディスプレイ装置の構成を概略的に示す図で
ある。第２実施例は第１実施例と類似の構成を有する
が、第２実施例では組立部材３の液晶層９が外界光を局
所的に散乱させる機能を有する点、および偏光子６およ
び検光子４を備えていない点、および組立部材３の観察
眼側に半透過膜１１が形成されている点だけが第１実施
例と相違する。したがって、図５において、第１実施例
の構成要素と同様の機能を有する要素には図１と同じ参
照符号を付している。以下、第１実施例との相違点に着
目して第２実施例を説明する。
【００１６】第２実施例では、組立部材３の液晶層９
が、たとえばポリマー分散型液晶層で形成されている。
したがって、組立部材３の液晶層９を介した外界光は局
所的に散乱し、この外界光の局所的な散乱に応じて外界
像の一部が暗くなる。すなわち、第２実施例において
も、第１実施例と同様に、外界像の一部に暗い背景領域
を必要に応じて選択的に形成し、その暗い背景領域に電
子像を重ね合わせることによって、外界像と電子像とを
良好な状態で同時に観察することができる。
が、たとえばポリマー分散型液晶層で形成されている。
したがって、組立部材３の液晶層９を介した外界光は局
所的に散乱し、この外界光の局所的な散乱に応じて外界
像の一部が暗くなる。すなわち、第２実施例において
も、第１実施例と同様に、外界像の一部に暗い背景領域
を必要に応じて選択的に形成し、その暗い背景領域に電
子像を重ね合わせることによって、外界像と電子像とを
良好な状態で同時に観察することができる。
【００１７】なお、上述の各実施例では、組立部材３の
液晶層９の位置と外界の位置とが共役でないため、液晶
層９の作用により外界像の一部に形成される暗い背景領
域が観察者にはボケ像として観察される。このボケ像
は、組立部材３の液晶層９が観察眼５の瞳に近づきすぎ
ると大きくなってしまう。したがって、組立部材３の液
晶層９が観察眼５の瞳から少なくとも２ｃｍ程度間隔を
隔てて配置されていることが望ましい。
液晶層９の位置と外界の位置とが共役でないため、液晶
層９の作用により外界像の一部に形成される暗い背景領
域が観察者にはボケ像として観察される。このボケ像
は、組立部材３の液晶層９が観察眼５の瞳に近づきすぎ
ると大きくなってしまう。したがって、組立部材３の液
晶層９が観察眼５の瞳から少なくとも２ｃｍ程度間隔を
隔てて配置されていることが望ましい。
【００１８】また、上述の第１実施例では、半透過膜１
１と液晶層９とをそれぞれ別個の部材として構成してい
る。しかしながら、第２実施例に示すように、光路合成
手段である半透過膜１１と減光手段である液晶層９とを
共通の組立部材３において一体的に形成することもでき
る。さらに、上述の各実施例では、光路合成手段として
半透過膜１１を用いているが、偏光分離膜により光路合
成手段を構成することもできる。
１と液晶層９とをそれぞれ別個の部材として構成してい
る。しかしながら、第２実施例に示すように、光路合成
手段である半透過膜１１と減光手段である液晶層９とを
共通の組立部材３において一体的に形成することもでき
る。さらに、上述の各実施例では、光路合成手段として
半透過膜１１を用いているが、偏光分離膜により光路合
成手段を構成することもできる。
【００１９】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、外界像
に依存することなく電子像が常に観察し易く、且つ外界
像を背景とし電子像を前景とした良好な合成観察像を得
ることのできるヘッドマウントディスプレイ装置を実現
することができる。
に依存することなく電子像が常に観察し易く、且つ外界
像を背景とし電子像を前景とした良好な合成観察像を得
ることのできるヘッドマウントディスプレイ装置を実現
することができる。
【図１】本発明の第１実施例にかかるヘッドマウントデ
ィスプレイ装置の構成を概略的に示す図である。
ィスプレイ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の組立部材３の構成を示す断面図である。
【図３】従来のヘッドマウントディスプレイ装置におい
て観察される物体と観察し難い電子像とを示す図であ
る。
て観察される物体と観察し難い電子像とを示す図であ
る。
【図４】本発明のヘッドマウントディスプレイ装置にお
いて観察される物体と観察し易い電子像とを示す図であ
る。
いて観察される物体と観察し易い電子像とを示す図であ
る。
【図５】本発明の第２実施例にかかるヘッドマウントデ
ィスプレイ装置の構成を概略的に示す図である。
ィスプレイ装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】 １ ＣＲＴ（画像表示手段） １ａ 画像表示面 ２ 観察光学系 ３ 組立部材 ４ 検光子 ５ 観察眼 ６ 偏光子 ７ 物体 ８ 基板 ９ 液晶層 １０ 基板 １１ 半透過膜
Claims (5)
- 【請求項１】 観察すべき画像を表示するための画像表
示手段と、 前記画像表示手段の表示画像からの光を観察者に適切な
視度の光に変換するための観察光学系と、 前記観察光学系を介した前記表示画像からの光を観察眼
に向かって反射し且つ外界からの光を前記観察眼に向か
って透過させることによって、前記表示画像からの光と
前記外界からの光とを合成するための光路合成手段と、 前記表示画像からの光に基づいて観察される表示画像の
背景を選択的に暗くするために、前記外界からの光を局
所的に減光するための減光手段とを備えていることを特
徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項２】 前記光路合成手段の外界側に配置された
偏光子と、 前記偏光子を介して所定の偏光状態に偏光された外界か
らの光を透過させる検光子とをさらに備え、 前記減光手段は、前記偏光子と前記検光子との間に配置
され、前記偏光子を介した外界からの光の偏光状態を局
所的に変化させるための液晶層を有することを特徴とす
る請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項３】 前記減光手段は、前記光路合成手段の外
界側に配置され、前記外界からの光を局所的に散乱させ
るための液晶層を有することを特徴とする請求項１に記
載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項４】 前記液晶層は、ポリマー分散型液晶層で
あることを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウント
ディスプレイ装置。 - 【請求項５】 前記減光手段は、前記観察眼の瞳から少
なくとも２ｃｍだけ間隔を隔てて配置されていることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッ
ドマウントディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8277171A JPH10104549A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ヘッドマウントディスプレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8277171A JPH10104549A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ヘッドマウントディスプレイ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104549A true JPH10104549A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17579805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8277171A Pending JPH10104549A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ヘッドマウントディスプレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10104549A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003001275A3 (en) * | 2001-06-21 | 2003-10-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | Display device |
| JP2014145734A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Nikon Corp | 情報入出力装置、及び情報入出力方法 |
| WO2016104279A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | シャープ株式会社 | 表示装置およびウェアラブルデバイス |
| WO2016114130A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | Ricoh Company, Ltd. | Head-mounted display apparatus, and display method |
| KR101693150B1 (ko) * | 2016-06-23 | 2017-01-05 | 김휘운 | Vr과 ar의 선택적 제공이 가능한 광학 시스템 |
| US10339896B2 (en) | 2015-01-13 | 2019-07-02 | Ricoh Company, Ltd. | Head-mounted display apparatus, and display method |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP8277171A patent/JPH10104549A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003001275A3 (en) * | 2001-06-21 | 2003-10-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | Display device |
| CN1316286C (zh) * | 2001-06-21 | 2007-05-16 | 皇家菲利浦电子有限公司 | 显示装置 |
| JP2014145734A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Nikon Corp | 情報入出力装置、及び情報入出力方法 |
| WO2016104279A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | シャープ株式会社 | 表示装置およびウェアラブルデバイス |
| WO2016114130A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | Ricoh Company, Ltd. | Head-mounted display apparatus, and display method |
| US10339896B2 (en) | 2015-01-13 | 2019-07-02 | Ricoh Company, Ltd. | Head-mounted display apparatus, and display method |
| KR101693150B1 (ko) * | 2016-06-23 | 2017-01-05 | 김휘운 | Vr과 ar의 선택적 제공이 가능한 광학 시스템 |
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