KR100433277B1 - Three-dimensional display - Google Patents
Three-dimensional display Download PDFInfo
- Publication number
- KR100433277B1 KR100433277B1 KR10-2001-0046026A KR20010046026A KR100433277B1 KR 100433277 B1 KR100433277 B1 KR 100433277B1 KR 20010046026 A KR20010046026 A KR 20010046026A KR 100433277 B1 KR100433277 B1 KR 100433277B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- image
- lens array
- focal length
- image display
- material layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
Abstract
본 발명은 집적 영상술(IP: Integral Photography)을 사용한 입체 영상 표시 장치로서, 렌즈 어레이의 초점 거리를 조절하는 초점거리 조절부, 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하고 이를 초점거리 조절부의 제어 신호와 동기 시키는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상을 표시하는 화상 표시 소자; 및 다수의 기초 렌즈로 이루어지며 상기 표시 소자에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 해당하는 3차원 영상을 재생하는 렌즈 어레이를 포함한다.The present invention provides a stereoscopic image display apparatus using integrated imaging (IP), which includes a focal length adjusting unit for adjusting a focal length of a lens array, a base image for reproducing a 3D image, and a focal length adjusting unit An image processor synchronizing with a control signal; An image display element displaying a basic image generated by the image processor; And a lens array formed of a plurality of elementary lenses and forming an elementary image displayed by the display element to reproduce a corresponding 3D image.
본 발명에 따르면 렌즈 어레이의 초점거리를 전기적인 방법으로 조절하기 때문에 기계적인 방법으로 렌즈 어레이를 움직여야 하는 방식에서 나타나는 문제점을 해결할 수 있으며, 실상 IP 방식과 허상 IP 방식을 함께 구현하여 보다 깊이감 있는 입체 영상을 표시할 수 있다.According to the present invention, since the focal length of the lens array is adjusted by an electric method, the problem that occurs in the method of moving the lens array by a mechanical method can be solved. Stereoscopic images can be displayed.
Description
본 발명은 입체 영상 표시(display) 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 집적 영상술(Integral Photography, 이하 IP라 명명함)을 사용하여 3차원 영상을 표시(display) 하는 입체 영상 표시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic image display apparatus and a method thereof, and more particularly, to a stereoscopic image display for displaying a 3D image using integrated photography (hereinafter referred to as IP). An apparatus and a method thereof are provided.
3차원 화상을 구현하는 기술 중 렌즈 어레이를 사용하는 IP 방식은 1908년 리프만 (Lippmann)에 의해 처음 제안된 후 점차 개선되었으나, 그 동안 촬영 소자나 표시 소자 기술의 한계로 인해 크게 주목을 받지 못하다가 고분해능 촬영 소자와 고해상도 표시 소자의 개발과 함께 최근 연구가 활발해지고 있다.The IP method using the lens array among 3D image realization techniques has been gradually improved since it was first proposed by Lippmann in 1908, but it has not received much attention due to the limitations of the imaging device or display device technology. In recent years, with the development of high-resolution imaging devices and high-resolution display devices, research has been actively conducted.
도 1a에 종래의 IP 방식에 대한 기본 원리가 도시되어 있다.The basic principle of the conventional IP scheme is shown in FIG.
IP 방식을 구현하기 위한 전체 시스템은 도 1a에서와 같이, 크게 두개의 기능부 즉, 촬영부와, 표시부로 구성된다. 촬영부는 3차원 형상을 가지는 물체의 상을 형성하는 렌즈 어레이와, 렌즈 어레이에 의하여 결상된 기초 영상을 저장하는 촬영 소자로 이루어지며, 표시부는 촬영 소자에 저장된 기초 영상을 표시하는 표시 소자와, 표시 소자에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 3차원 영상으로 재생시키는 렌즈 어레이를 포함한다. 각 렌즈 어레이는 다수의 단위 렌즈로 이루어진다.As shown in FIG. 1A, the entire system for implementing the IP scheme is largely composed of two functional units, that is, a photographing unit and a display unit. The photographing unit includes a lens array forming an image of an object having a three-dimensional shape, and a photographing element storing a basic image formed by the lens array. The display unit includes a display element displaying a basic image stored in the photographing element, and a display. It includes a lens array for forming a three-dimensional image by forming the base image displayed on the device. Each lens array consists of a plurality of unit lenses.
촬영부에서는 렌즈 어레이의 단위 렌즈에 의하여 3 차원 물체의 여러 방향에서의 기초 영상이 촬영 소자에 맺혀 저장된다. 표시부에서는 촬영부의 역 과정으로 저장된 기초 영상들이 표시 소자에 의해 표시되고, 다시 이 기초 영상들이 렌즈 어레이를 통과하면서 합쳐져서(이를 집합 영상이라 부르기로 한다) 원래 3차원 물체가 있었던 위치에서 3차원 영상으로 재생된다.In the image capturing unit, the basic image in various directions of the 3D object is stored in the image capturing device by the unit lens of the lens array. In the display unit, the basic images stored in the reverse process of the photographing unit are displayed by the display element, and these basic images are then merged as they pass through the lens array (referred to as an aggregate image) to a three-dimensional image from where the original three-dimensional object was located. Is played.
이때 촬영 과정에서 발생하는 깊이 역전 현상 등의 문제를 해결하고 시스템의 구조를 보다 간단히 하기 위해 컴퓨터 그래픽으로 기초 영상을 제작하는 방식인 CGIP(Computer-Generated Integral Photography)가 제안되었다.In this case, CGIP (Computer-Generated Integral Photography), a method of producing basic images with computer graphics, has been proposed to solve problems such as depth inversion during the shooting process and to simplify the structure of the system.
도 1b에 CGIP 시스템의 구조가 도시되어 있다. 도 1b에서와 같이, 가상의 3차원 물체에 대한 기초 영상들을 컴퓨터를 이용해 생성하고 이를 표시 장치(예를 들어 액정 표시(LCD) 패널)로 전송한 후, 렌즈 어레이를 통해 입체 영상을 구현하는 간단한 구조이다. 이때 렌즈 어레이와 표시 패널과의 간격에 따라 집합 영상이 맺히는 위치가 달라지게 되는데 이는 다음의 식으로부터 쉽게 알 수 있다.The structure of the CGIP system is shown in FIG. As shown in FIG. 1B, a simple image of generating a basic image of a virtual three-dimensional object using a computer, transmitting it to a display device (for example, a liquid crystal display (LCD) panel), and then implementing a stereoscopic image through a lens array. Structure. At this time, the position where the aggregated image is formed varies depending on the distance between the lens array and the display panel. This can be easily seen from the following equation.
(여기에서d는 집합 영상의 렌즈 어레이로부터의 위치,g는 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격,f는 렌즈 어레이를 구성하는 기초 렌즈(단위 렌즈)의 초점 거리이다.)(Where d is the position from the lens array of the aggregate image, g is the distance between the lens array and the LCD panel, and f is the focal length of the elementary lens (unit lens) constituting the lens array.)
즉, 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 기초 렌즈의 초점거리보다 클 경우에는 상이 맺히는 거리 값이 양수가 되어 집합 영상이 렌즈 어레이의 앞면에 실상으로 맺히게 되고(실상 IP), 반대로 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 기초 렌즈의 초점거리보다 작을 경우에는 상이 맺히는 거리 값이 음수가 되는데, 이는 집합 영상이 렌즈 어레이의 뒷면에 허상으로 맺히게 됨을 뜻한다(허상 IP).In other words, if the distance between the lens array and the LCD panel is larger than the focal length of the base lens, the distance between images is positive and the aggregated image is actually formed on the front of the lens array (actual IP). If the distance from the panel is smaller than the focal length of the basic lens, the distance between the images becomes negative, which means that the aggregated image is formed as a virtual image on the back of the lens array (virtual IP).
도 2에서 IP의 두 가지 표시 방법인 실상 IP와 허상 IP를 비교하여 도시하고 있다. 허상 IP의 경우 집합 영상이 맺히는 위치가 실상 IP보다 관찰자로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 관찰자는 보다 넓은 시야각을 확보할 수 있는 장점이 있다. 또한 도 2의 그림으로부터 알 수 있듯이 허상 IP의 기초영상은 실상 IP의 기초영상과는 달리 직립상이라는 차이점을 제외하고는 실상 IP의 구현 방식과 유사하다.In FIG. 2, the two IP display methods, real IP and virtual IP, are compared and shown. In the case of the virtual IP, since the location of the aggregated image is farther from the viewer than the IP, the observer has an advantage of obtaining a wider viewing angle. Also, as can be seen from the figure of FIG. 2, the basic image of the virtual IP is similar to the actual IP implementation except for the difference of being upright, unlike the basic image of the actual IP.
이러한 두 가지 IP 표시 방법에서 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 고정되어 있다면 집합 영상이 특정 평면에서 맺히게 되므로 표시 하려는 물체가 두께를 가진 3차원 물체라면 물체의 중심 평면에서 영상의 해상도가 최적화 된다. 즉, 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 3차원 물체의 중심 평면을 기준으로 설정되어 있으므로 중심 평면에서 멀어지는 영상일수록 그 해상도는 떨어지게 된다. 이는 표현할 수 있는 3차원 물체의 두께가 제한될 수밖에 없는 IP 방식의 한계이다.In these two IP display methods, if the distance between the lens array and the LCD panel is fixed, the aggregated image is formed in a specific plane. If the object to be displayed is a three-dimensional object with a thickness, the resolution of the image is optimized in the center plane of the object. That is, since the distance between the lens array and the LCD panel is set based on the center plane of the 3D object, the resolution of the image is farther from the center plane. This is a limitation of the IP method that the thickness of the three-dimensional object that can be expressed is limited.
본 발명자들은 최근 렌즈 어레이와 표시 소자와의 간격을 조절하여 3차원 물체의 두께에 의한 해상도 저하를 막고, 실상 IP 방식과 허상 IP 방식을 함께 구현하여 보다 깊이감 있는 입체 영상을 표시할 수 있는 방법을 제안하여 대한민국 특허출원 제2001-0023760호로 출원하였다.The present inventors have recently adjusted the distance between the lens array and the display element to prevent the resolution degradation due to the thickness of the three-dimensional object, and to implement a real IP method and a virtual image IP method to display a three-dimensional image with a deeper sense Was proposed and filed in Korean Patent Application No. 2001-0023760.
그러한 발명은 도 3의 그림에서와 같이 렌즈 어레이와 표시 소자와의 간격을 임의로 조절할 수 있는 렌즈 어레이 구동부, 렌즈 어레이 구동부를 제어하는 간격 제어부; 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하고 이를 간격 제어부의 제어 신호와 동기 시키는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상을 표시하는 표시 소자; 및 다수의 기초 렌즈로 이루어지며 상기 표시 소자에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 해당하는 3차원 영상을 재생하는 렌즈 어레이를 포함하였다. 하지만 그러한 방식에서는 렌즈 어레이와 디스플레이 소자와의 간격을 조절하기 위해 렌즈 어레이가 앞 뒤 방향으로 움직여야 하므로 기계적인 움직임이 필요하다는 단점이 있다. 특히 실상과 허상을 매우 빠르게 교차적으로 움직여 잔상 효과를 유도하고자 할 때에는 그 움직임이 렌즈 어레이의 움직임과 동기 되어야 하므로 고속의 액츄에이터(actuator)가 필요하고 발열 문제 등이 생기게 된다.Such an invention includes a lens array driver that can arbitrarily adjust the distance between the lens array and the display element as shown in FIG. 3, and a gap controller that controls the lens array driver; An image processor for generating a basic image for reproducing a 3D image and synchronizing it with a control signal of an interval controller; A display device configured to display a base image generated by the image processor; And a lens array formed of a plurality of elementary lenses and forming an elementary image displayed by the display element to reproduce a corresponding 3D image. However, such a method has a disadvantage in that mechanical movement is required because the lens array needs to be moved back and forth to adjust the distance between the lens array and the display element. In particular, when the real and virtual images are to be moved very quickly and induces the afterimage effect, the movement must be synchronized with the movement of the lens array, so a high speed actuator is required and heat generation problems are caused.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기계적인 움직임 없이 전기적인 방법으로 실상 IP 방식과 허상 IP 방식을 동시에 적용하여 보다 깊이감 있는 입체 영상을 표시할 수 있는 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a three-dimensional image display device that can display a three-dimensional image with a sense of depth by applying the real IP method and the virtual IP method at the same time in an electrical manner without mechanical movement.
도 1a는 일반적인 집적 영상술(IP: Integral Photography)의 기본 개념을 나타낸 도면이다.FIG. 1A illustrates a basic concept of general integrated photography (IP).
도 1b는 CGIP(Computer-Generated Integral Photography)의 기본 개념을 나타낸 도면이다.1B is a diagram illustrating a basic concept of computer-generated integrated photography (CGIP).
도 2는 실상 IP와 허상 IP의 개념을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating the concept of a real IP and a virtual IP.
도 3은 렌즈 어레이의 움직임을 통해 실상 IP와 허상 IP를 함께 구현하는 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram of a stereoscopic image display device which implements a real IP and a virtual IP by moving a lens array.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.4 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 렌즈 어레이를 움직여서 렌즈 어레이와 디스플레이 소자와의 간격을 변화시키는 방식이 아니라, 렌즈 어레이의 초점 거리를 전기적으로 변화시키는 방식을 사용한다.In order to achieve this technical problem, the present invention uses a method of electrically changing the focal length of the lens array, not a method of changing the distance between the lens array and the display element by moving the lens array.
구체적으로는 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하는 영상 처리부, 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상을 표시하는 화상 표시부, 상기 화상 표시부에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 해당하는 3차원 영상을 재생하며 전기적인 방법으로 초점거리가 조절되는 렌즈 어레이, 상기 렌즈 어레이에 전기 신호를 인가하여 그 초점거리를 조절하는 초점 거리 조절부를 포함하는 입체 영상 표시 장치를 마련한다.Specifically, an image processor for generating a base image for reproducing a 3D image, an image display unit for displaying a base image generated by the image processor, and an image for which the base image displayed on the image display unit is formed to reproduce a corresponding 3D image. And a lens array in which the focal length is adjusted by an electrical method, and a focal length adjusting unit for applying an electric signal to the lens array to adjust the focal length.
이 때, 상기 초점거리 조절부는 상기 영상 처리부가 생성하는 기초 영상과 동기시켜 상기 렌즈 어레이의 초점 거리를 변화시키는 것이 바람직하고, 상기 렌즈 어레이는 가변 초점 거리 프레넬 렌즈 어레를 사용할 수 있다.In this case, the focal length adjusting unit may change the focal length of the lens array in synchronization with the base image generated by the image processor, and the lens array may use a variable focal length Fresnel lens array.
또는, 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하는 영상 처리부, 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상을 표시하는 화상 표시부, 다수의 기초 렌즈로 이루어지며, 상기 화상 표시부에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 해당하는 3차원영상을 재생하는 렌즈 어레이, 상기 화상 표시부와 상기 렌즈 어레이 사이에 삽입되어 있는 전기적으로 굴절률이 조절되는 물질층, 상기 전기적으로 굴절률이 조절되는 물질층에 전기 신호를 인가하여 그 굴절률을 조절하는 초점거리 조절부를 포함하는 입체 영상 표시 장치를 마련한다.Alternatively, the image processing unit generates a base image for reproducing a 3D image, an image display unit displaying a base image generated by the image processing unit, and a plurality of base lenses, and forms a base image displayed on the image display unit. An electrical signal is applied to a lens array for reproducing a corresponding 3D image, an electrically refractive index material layer inserted between the image display unit and the lens array, and an electrical signal layer for controlling the refractive index. A stereoscopic image display device including a focal length adjusting unit to adjust is provided.
이 때, 초점거리 조절부는 상기 전기적으로 굴절률이 조절되는 물질층의 굴절률을 상기 영상 처리부가 생성하는 기초 영상과 동기시켜 조절함으로써 상기 렌즈 어레이의 초점 거리를 조절하는 것이 바람직하고, 상기 전기적으로 굴절률이 조절되는 물질층은 두 개의 투명 전극 사이에 주입되어 있는 액정 물질층을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 초점거리 조절부에 의하여 조절되는 상기 렌즈 어레이의 초점거리는 상기 렌즈 어레이와 화상 표시부 사이의 간격보다 큰 범위와 작은 범위를 오가며 변동할 수 있다.In this case, the focal length adjusting unit may adjust the focal length of the lens array by adjusting the refractive index of the material layer to which the refractive index is electrically adjusted in synchronization with the base image generated by the image processing unit. Preferably, the material layer to be controlled uses a liquid crystal material layer injected between two transparent electrodes, and a focal length of the lens array controlled by the focal length adjusting unit is greater than a distance between the lens array and the image display unit. It can fluctuate between ranges and small ranges.
그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
제 1 실시예에서 가변 초점 렌즈 어레이로 사용되는 렌즈 어레이는 가변 초점 프레넬 렌즈 어레이로서 전기적인 방법으로 가변 초점 프레넬 렌즈 어레이의 초점 거리를 바꾸는 방식에 대해서는 이미 논문 등을 통해 보고된 바 있다.In the first embodiment, the lens array used as the variable focus lens array is a variable focus Fresnel lens array, and the method of changing the focal length of the variable focus Fresnel lens array by an electrical method has already been reported through the paper.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.4 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 화상 표시 소자, 영상 처리부, 렌즈 어레이, 초점거리 조절부로 이루어진다.A stereoscopic image display device according to a first embodiment of the present invention includes an image display element, an image processor, a lens array, and a focal length adjuster.
여기서, 화상 표시 소자는 영상 처리부로부터 영상 신호를 받아 표시하는 장치로서 액정 표시 장치(LCD)나 평면 CRT 등 기존의 표시 장치이다. 본 실시예에서는 액정 표시 장치를 화상 표시 소자의 예로서 제시한다.Here, the image display element is a conventional display device such as a liquid crystal display (LCD) or a flat panel CRT as a device that receives and displays an image signal from an image processing unit. In this embodiment, the liquid crystal display device is shown as an example of an image display element.
영상 처리부는 입체 영상을 표시하기 위하여 화상 표시 소자에 나타나야 할 영상 신호를 생성하여 화상 표시 소자에 전달한다. 영상 처리부는 표시하고자하는 영상 정보가 실상일 경우 실상 IP의 기초 영상 제작 방식에 따라, 허상일 경우 허상 IP의 기초 영상 제작 방식에 따라 제작하고 제작된 기초 영상을 표시부에 표시하는 시각을 초점거리 조절부에서 초점거리가 변화하는 시각과 동기 시킨다.The image processor generates and transmits an image signal to be displayed on the image display device in order to display a stereoscopic image. If the image information to be displayed is a real image, the focal length control unit displays a time for displaying the produced basic image on the display unit according to the basic video production method of the actual IP, and in the case of a virtual image, based on the basic video production method of the virtual IP. Synchronize with the time at which the focal length changes.
이때 예를 들어 표시하고자하는 영상 정보가 도 4의 d1에 해당하는 경우에는 렌즈 어레이의 초점거리를 f1으로, 표시하고자 하는 영상 정보가 d2에 해당하는 경우에는 렌즈 어레이의 초점거리를 f2로 조절한다.In this case, for example, when the image information to be displayed corresponds to d 1 of FIG. 4, the focal length of the lens array is f 1 , and when the image information to be displayed corresponds to d 2 , the focal length of the lens array is f 1. Adjust to 2 .
여기서 초점거리 f1은 실상 IP에, 초점거리 f2는 허상 IP에 해당하므로, 렌즈 어레이와 화상 표시장치와의 간격이 g 이고 표시하고자 하는 집적 영상이 렌즈 어레이로부터 각각 d1, d2만큼 떨어진 위치에 있을 때 수학식 2와 수학식 3을 만족시키는 관계에 있다.Since the focal length f 1 corresponds to the actual IP and the focal length f 2 corresponds to the virtual IP, the distance between the lens array and the image display device is g and the integrated image to be displayed is separated from the lens array by d 1 and d 2 , respectively. It is in a relationship that satisfies the equations (2) and (3) when in position.
1/d2+ 1/g = 1/f2 1 / d 2 + 1 / g = 1 / f 2
렌즈 어레이는 화상 표시 소자에서 표시되는 기초 영상들을 결상하여 집합 영상으로 합함으로써 3차원 영상으로 재생시킨다.The lens array reproduces the 3D image by forming the base images displayed on the image display element and combining them into a set image.
초점거리 조절부는 영상 처리부의 제어 신호에 따라 렌즈 어레이의 초점 거리를 조절한다. 렌즈 어레이의 초점 거리가 변동하면 이에 따라 렌즈 어레이로부터 집합 영상까지의 거리 d가 변동하게 된다.(g는 불변). 즉, 렌즈 어레이의 초점 거리를 전기적인 방법으로 조절함으로써 집합 영상의 결상 위치를 제어할 수 있다.The focal length controller adjusts the focal length of the lens array according to the control signal of the image processor. If the focal length of the lens array is changed, the distance d from the lens array to the aggregated image is changed accordingly (g is invariant). That is, the imaging position of the aggregated image may be controlled by adjusting the focal length of the lens array by an electrical method.
다음, 본 발명의 제2 실시예에서는 전기적인 방법을 통해 렌즈 어레이의 초점 거리를 직접적으로 바꾸지 않고, 렌즈 어레이와 화상 표시 소자 사이에 전기적으로 굴절률 조절이 가능한 물질을 삽입하여 결국 렌즈 어레이의 초점 거리가 바뀌는 것과 동일한 효과를 주는 입체 영상 표시 장치를 제시한다.Next, in the second embodiment of the present invention, an electrically refractive index adjustable material is inserted between the lens array and the image display device without directly changing the focal length of the lens array through an electrical method, and thus the focal length of the lens array is eventually changed. A stereoscopic image display device having the same effect as that is changed is presented.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.
도 5에서와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 화상 표시 소자, 영상 처리부, 렌즈 어레이, 초점거리 조절부 및 전기적으로 굴절률 조절이 가능한 물질로 이루어진다.As shown in FIG. 5, the stereoscopic image display device according to the first exemplary embodiment of the present invention is formed of an image display element, an image processor, a lens array, a focal length controller, and an electrically refractive index material.
렌즈 어레이와 화상 표시 소자 사이에 전기적으로 굴절률의 조절이 가능한 물질을 삽입해 놓고, 영상 처리부와 동기화된 초점 거리 조절부로 하여금 전기적으로 굴절률의 조절이 가능한 물질에 전기 신호를 인가하도록 하여 굴절률을 조절한다. 이로 인해 광 경로 차이가 조절되므로 렌즈 어레이의 초점 거리가 바뀌는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 경우에는 사용되는 렌즈 어레이가 반드시 가변 초점형 프레넬 렌즈 어레이가 아닌, 일반 렌즈 어레이나 프레넬 렌즈여도 좋다. 작동 과정은 본 발명의 제 1 실시예와 유사하나, 차이점은 렌즈 어레이의 초점 거리를 직접적으로 바꾸는 것이 아니고 렌즈 어레이와 화상 표시 소자 사이에 삽입된 물질의 굴절률을 조절해 렌즈 어레이의 초점 거리를 바꿔주는 간접적인 방식이라는 점이다. 여기서, 전기적으로 굴절률의 조절이 가능한 물질의 예로는 액정 물질을 들 수 있다. 두 개의 투명한 전극판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 두 투명한 전극판에 서로 다른 전압을 인가하면 이들 사이에서 형성되는 전기장에 의하여 액정 분자의 배열이 바뀌면서 굴절률이 변화하게 된다.An electrically adjustable refractive index material is inserted between the lens array and the image display device, and the focal length adjuster synchronized with the image processor is configured to apply an electrical signal to the electrically adjustable refractive index material to adjust the refractive index. . As a result, the optical path difference is adjusted, thereby changing the focal length of the lens array. In this case, the lens array used may be a general lens array or Fresnel lens, not necessarily a variable focus Fresnel lens array. The operation process is similar to that of the first embodiment of the present invention, but the difference is that the focal length of the lens array is changed by adjusting the refractive index of the material inserted between the lens array and the image display element rather than directly changing the focal length of the lens array. The state is an indirect way. Here, the liquid crystal material may be used as an example of a material that can electrically adjust the refractive index. When a liquid crystal material is injected between two transparent electrode plates and different voltages are applied to the two transparent electrode plates, the refractive index changes as the arrangement of the liquid crystal molecules is changed by an electric field formed therebetween.
본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예에서 공통적으로 구현 가능한 방식은 실상 IP 방식과 허상 IP 방식을 잔상 효과가 일어나는 수준으로 고속으로 번갈아 사용하는 것이다. 종전 기술에서 렌즈 어레이가 움직이는 방식은 기계적인 방법으로 고속으로 움직여야 하므로 열이 많이 발생하고 사용되는 액츄에이터(actuator)의 성능이 우수해야 하는 한계가 있었다. 하지만 본 발명의 방식에서는 기계적인 움직임이 전혀 필요하지 않고 초점 거리만을 전기적으로 바꿔주므로 보다 효과적이라 할 수 있다.Commonly implementable methods in the first and second embodiments of the present invention are to alternately use the real IP method and the virtual IP method at a high speed at which the afterimage effect occurs. In the conventional technology, the method of moving the lens array has to move at high speed in a mechanical manner, which generates a lot of heat and has a limitation in that the performance of the actuator used is excellent. However, the method of the present invention is more effective because it does not require any mechanical movement and only changes the focal length electrically.
비록, 이 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허 청구 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다Although this invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments disclosed above, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.
이상에서와 같이 위에 기술된 이 발명의 실시예에 따라 렌즈 어레이의 초점 거리가 전기적인 방법으로 기초 영상들과 동기된 상태로 조절되므로 기존의 렌즈 어레이의 움직임이 필요한 IP 방식에서 발생되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.As described above, according to the above-described embodiment of the present invention, the focal length of the lens array is adjusted to be synchronized with the base images by an electric method, thereby solving the problem occurring in the IP method requiring the movement of the existing lens array. It becomes possible.
구체적으로는 첫째, 기존의 렌즈 어레이의 움직임이 필요한 IP 방식에서는 기계적인 구조가 필요하므로 시스템의 구조가 불안정적이고, 고속 왕복 운동이 필요한 경우 열이 발생하는 문제점이 있었다. 제안된 방식에 따르면 렌즈 어레이와 화상 표시 장치와의 간격을 조절하는 대신에 렌즈 어레이의 초점 거리를 전기적인 방법으로 조절 하므로 이러한 문제가 해결된다.Specifically, first, since the mechanical structure is required in the IP method that requires the movement of the conventional lens array, the structure of the system is unstable, and heat is generated when high-speed reciprocating motion is required. According to the proposed method, this problem is solved by adjusting the focal length of the lens array by an electric method instead of adjusting the distance between the lens array and the image display device.
둘째, 실상 IP와 허상 IP 방식을 함께 사용하는 경우에는 두 개의 집합 영상(실상과 허상)들간의 깊이 차이가 커지므로 관찰자는 더욱 큰 입체감을 느낄 수 있다.Second, when the real IP and the virtual IP method are used together, the depth difference between the two aggregated images (real and virtual) becomes larger, thereby allowing the observer to feel a greater three-dimensional effect.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0046026A KR100433277B1 (en) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | Three-dimensional display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0046026A KR100433277B1 (en) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | Three-dimensional display |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030012143A KR20030012143A (en) | 2003-02-12 |
| KR100433277B1 true KR100433277B1 (en) | 2004-05-31 |
Family
ID=27717323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0046026A KR100433277B1 (en) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | Three-dimensional display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100433277B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100658709B1 (en) * | 2002-03-18 | 2006-12-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Autostereoscopic display apparatus |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3878329A (en) * | 1973-08-22 | 1975-04-15 | Itt | Orthoscopic image tube |
| US5455689A (en) * | 1991-06-27 | 1995-10-03 | Eastman Kodak Company | Electronically interpolated integral photography system |
| KR19990022726A (en) * | 1995-06-07 | 1999-03-25 | 제이콥 엔 올스테드터 | 3D imaging system |
| KR19990050022A (en) * | 1997-12-16 | 1999-07-05 | 전주범 | Dual Focus Optical Pickup Device Using Optical Control Liquid Crystal Panel |
| KR19990053445A (en) * | 1997-12-24 | 1999-07-15 | 윤종용 | 3D stereoscopic image generating device using liquid crystal lens |
| JP2000224614A (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Three dimensional display method and device |
| JP2000261833A (en) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Oki Data Corp | Three-dimensional image display device |
| KR20010026891A (en) * | 1999-09-09 | 2001-04-06 | 구자홍 | 3d integral image display system |
| KR20010098308A (en) * | 2000-04-29 | 2001-11-08 | 박호군 | Multiview three-dimensional image system using point optical source array and image mask |
-
2001
- 2001-07-30 KR KR10-2001-0046026A patent/KR100433277B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3878329A (en) * | 1973-08-22 | 1975-04-15 | Itt | Orthoscopic image tube |
| US5455689A (en) * | 1991-06-27 | 1995-10-03 | Eastman Kodak Company | Electronically interpolated integral photography system |
| KR19990022726A (en) * | 1995-06-07 | 1999-03-25 | 제이콥 엔 올스테드터 | 3D imaging system |
| KR19990050022A (en) * | 1997-12-16 | 1999-07-05 | 전주범 | Dual Focus Optical Pickup Device Using Optical Control Liquid Crystal Panel |
| KR19990053445A (en) * | 1997-12-24 | 1999-07-15 | 윤종용 | 3D stereoscopic image generating device using liquid crystal lens |
| JP2000224614A (en) * | 1999-02-04 | 2000-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Three dimensional display method and device |
| JP2000261833A (en) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Oki Data Corp | Three-dimensional image display device |
| KR20010026891A (en) * | 1999-09-09 | 2001-04-06 | 구자홍 | 3d integral image display system |
| KR20010098308A (en) * | 2000-04-29 | 2001-11-08 | 박호군 | Multiview three-dimensional image system using point optical source array and image mask |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030012143A (en) | 2003-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2920051B2 (en) | 3D display device | |
| JP2807573B2 (en) | Image display device | |
| KR100876619B1 (en) | Stereoscopic Image System Using Multi-layer Display Device | |
| WO2000041399A1 (en) | Three-dimensional image sensing device and method, three-dimensional image displaying device and method, and three-dimensional image position changing device and method | |
| Brar et al. | Laser-based head-tracked 3D display research | |
| Woodgate et al. | Autostereoscopic 3D display systems with observer tracking | |
| KR100430381B1 (en) | Three-dimensional display | |
| JP4495982B2 (en) | Stereoscopic image display device and light deflection element | |
| EP1083757A2 (en) | Stereoscopic image display apparatus | |
| JP2010160362A (en) | Three-dimensional display apparatus, three-dimensional display method, three-dimensional display object, three-dimensional image forming device, three-dimensional image forming method, program, and recording medium | |
| KR100433276B1 (en) | Three-dimensional display | |
| JPH08334730A (en) | Stereoscopic picture reproducing device | |
| US20230077212A1 (en) | Display apparatus, system, and method | |
| JP3756481B2 (en) | 3D display device | |
| JP2000224614A (en) | Three dimensional display method and device | |
| JP3426593B2 (en) | Stereoscopic display device and driving method thereof | |
| KR100433277B1 (en) | Three-dimensional display | |
| Surman et al. | Glasses-free 3-D and augmented reality display advances: from theory to implementation | |
| KR100539638B1 (en) | Three-dimensional display | |
| KR100622556B1 (en) | Depth enhanced three-dimensional display apparatus using optical path control | |
| JP3825414B2 (en) | 3D display device | |
| JP2004163644A (en) | Three-dimensional display method | |
| KR20030045706A (en) | 3 dimensional display using variable focusing lens array | |
| JP2000201359A (en) | Three-dimensional image photographing device and device and method for three-dimensional image display | |
| JPH0764020A (en) | Three-dimensional display and display method using it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130508 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140428 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150430 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160128 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170421 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180425 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190429 Year of fee payment: 16 |