KR100730404B1 - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

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다수의 제1 기초 영상을 출력하는 제1 영상 표시부, 다수의 제1 기초 영상을 결상함으로써 입체 영상을 재생하는 제1 렌티큘러 렌즈부, 다수의 제1 기초 영상과 동일한 다수의 제2 기초 영상을 출력하며, 제1 영상 표시부와 수직으로 결합되는 제2 영상 표시부, 다수의 제2 기초 영상을 결상함으로써 입체 영상을 재생하며, 제1 렌티큘러 렌즈부에 포함된 각각의 렌즈의 주변부에 투영된 제1 기초 영상과 동일한 제2 기초 영상을 중심부에 투영시키는 렌즈를 포함하는 제2 렌티큘러 렌즈부, 제1 영상 표시부와 제2 영상 표시부 사이에 위치하며 입사된 광을 분할함으로써 제1 기초 영상은 투과하고, 제2 기초 영상은 반사하는 광 분할기를 포함하는 입체 영상 표시 장치가 제시된다. 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 다수의 영상 표시부와 렌티큘러 렌즈를 여러 방법으로 배열함으로써 출력된 입체 영상에서 렌즈에 의해 왜곡된 부분을 제거할 수 있다.
입체 영상, 집적 영상, 렌티큘러 렌즈, 해상도.

Description

입체 영상 표시 장치{Volumetric image displaying apparatus}
도 1은 종래 기술에 따른 렌즈간 결합부에 의해 투영된 영상의 해상도가 낮아지는 원인을 도시한 모식도.
도 2는 렌티큘러 렌즈를 이용하여 입체 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치에 대한 시스템 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치에 대한 모식도.
도 4는 종래 기술에 따른 입체 영상 표시 장치에 의해 출력된 해상도가 낮은 입체 영상을 도시한 도면.
도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 영상 표시 장치에 출력된 입체 영상을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제2 영상 표시 장치에 출력된 입체 영상을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310 : 제1 영상 표시부
320 : 제1 렌티큘러 렌즈부
340 : 제2 영상 표시부
350 : 제2 렌티큘러 렌즈부
370 : 광 분할기
320, 360 : 렌즈 주변부에 의해 해상도가 낮아지는 부분
본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 특히 집적 영상(integral imaging) 방식을 사용하여 입체 영상(Volumetric image)을 표시하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
입체영상 표시에 대한 연구는 주로 홀로그래피나 스테레오스코피 방식에 기초하여 오랫동안 연구되어 왔다. 홀로그래피 방식은 이상적인 입체영상 표시방식이라고 여겨지나, 코히어런트 광원이 필요하고, 먼거리의 큰 물체를 기록하고 재생하는 것이 어렵다는 단점이 있다. 이와 달리 스테레오스코피 방식은 양안시차를 갖는 두 2차원 영상을 사람의 양쪽 눈에 각각 분리해서 보여줌으로써 입체감을 유발시키는 것이다. 이러한 방식은 2개의 평면 영상을 사용하므로 구현이 간단하고 높은 해상도와 큰 깊이감을 갖는 입체영상을 표시할 수 있는 장점이 있다. 그러나 스테레오스코피 방식은 영상을 보는 눈의 수렴각과 초점 사이에 불일치가 존재하여 시각 피로감이 커질 수 있으며, 시점이 하나로 고정되어 있거나 몇 개로 고정되어 있어 서(다시점 스테레오스코피 방식의 경우) 불연속적인 단점이 있다.
최근 스테레오스코피 방식의 단점을 피하기 위해 집적 영상 방식에 대한 연구가 수행되어 왔다. 이는 본래 완전 사진술이라는 이름으로 1908년 리프만(Lippmann)에 의해 처음 제안된 것으로, 영상표시패널과 CCD와 같은 광소자를 이용하여 실시간 완전 사진술을 구현하는 것이다. 종래의 집적 영상 방식은 렌즈어레이를 이용하여 입체 물체로부터 기초 영상을 CCD를 사용하여 기록한다. 기초 영상의 엘리멘트(element)들은 작은 정사각형 또는 직사각형의 형태를 갖는다. 이러한 기초영상은 LCD에 다시 표현되고 렌즈어레이를 통하여 입체 영상으로 재생된다.
그러나 종래의 집적 영상 기술은 2차원 구조의 렌즈어레이를 이용하기 때문에 해상도가 극히 낮은 3차원 영상이 구현되기 때문에 이를 극복하기 위한 렌티큘라 렌즈를 이용하는 집적 영상 방식이 보고되었다. 이 렌티큘라 렌즈를 이용하는 집적 영상 방식에 의해 출력된 입체 영상은 다수의 렌즈들이 서로 결합하는 부분에 영상이 투영되는 경우 렌즈 자국이 입체 영상에 출력되어 출력된 입체 영상의 해상도가 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 다수의 영상 표시부(LCD, CRT 등)를 이용함으로써 렌즈의 주변부에 의해 입체 영상의 해상도가 낮아지는 문제점을 해결할 수 있는 입체 영상 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 다수의 영상 표시부와 렌티큘러 렌즈를 여러 방법으로 배열함으로써 출력된 입체 영상에서 렌즈에 의해 왜곡된 부분을 제거할 수 있는 입체 영상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 제1 기초 영상을 출력하는 제1 영상 표시부, 다수의 제1 기초 영상을 결상함으로써 입체 영상을 재생하는 제1 렌티큘러 렌즈부, 다수의 제1 기초 영상과 동일한 다수의 제2 기초 영상을 출력하며, 제1 영상 표시부와 수직으로 결합되는 제2 영상 표시부, 다수의 제2 기초 영상을 결상함으로써 입체 영상을 재생하며, 제1 렌티큘러 렌즈부에 포함된 각각의 렌즈의 주변부에 투영된 제1 기초 영상과 동일한 제2 기초 영상을 중심부에 투영시키는 렌즈를 포함하는 제2 렌티큘러 렌즈부, 제1 영상 표시부와 제2 영상 표시부 사이에 위치하며 입사된 광을 분할함으로써 제1 기초 영상은 투과하고, 제2 기초 영상은 반사하는 광 분할기를 포함하는 입체 영상 표시 장치를 제시할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 입체 물체를 서로 다른 각도로 촬상하는 다수의 렌즈를 포함하는 카메라부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 카메라부에서 촬상된 입체 물체에 대응하는 제1 기초 영상 및 제2 기초 영상을 생성하는 영상 생성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 제1 기초 영상 및 제2 기초 영 상의 크기, 색도 및 휘도 중 적어도 어느 하나에 대해 영상 처리하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 집적결상방식에 대한 입체 영상 출력 원리에 대해서 먼저 설명하기로 한다.
도 2는 렌티큘러 렌즈를 이용하여 입체 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치에 대한 시스템 구성도이다. 도 2를 참조하면, 입체 영상 표시 장치는 렌티큘러 렌즈부(220, 260), 촬상부(230), 영상 표시부(250)를 포함하며, 입체 물체(210), 기초 영상(240) 및 입체 영상(270)이 도시되어 있다.
렌티큘러 렌즈부(220)를 이용하여 입체 물체(210)로부터 기초영상(240)을 촬상부(230)(예를 들면, CCD)를 사용하여 기록한다. 촬상부(230)에 기록되는 기초 영상(240)의 엘리멘트들은 렌티큘러 렌즈부(220)에 대응하여 세로로 길쭉한 형태를 가진다. 기초 영상(240)의 엘리멘트(element)들은 렌티큘러 렌즈부(220)의 배열에 상응하여 작은 정사각형 또는 직사각형의 형태를 갖는다. 이러한 기초 영상(240)은 영상 표시부(250)에 다시 표현되고 렌티큘러 렌즈부(260)를 통하여 입체 영상(270) 으로 재생된다. 여기서 영상 표시부(250)는 액정 표시 장치(LCD), 평면 CRT 또는 프로젝션 장치 등 종래의 영상을 출력하는 장치이다. 촬상부(230)와 영상 표시부(250) 사이에 촬상부(230)에서 생성된 기초 영상(240)을 압축, 깊이감 조절, 또는 요소영상의 확대/축소와 같은 영상처리를 하여 영상 표시부(250)로 전달하는 영상 처리부(미도시)가 더 포함될 수 있다.
여기서, 기초 영상(240)에 포함되는 다수의 영상들이 영상 표시부(250)와 렌티큘러 렌즈부(260)에 포함되는 각각의 렌즈를 통과하면서, 렌즈의 중심부를 통과하는 영상은 해상도가 높게 출력되지만, 렌즈의 주변부를 통과하는 영상은 렌즈 자국에 의해서 상대적으로 해상도가 낮게 출력된다. 따라서 본 발명에서는 입체 영상을 출력하는 영상 표시부(250) 및 렌티큘러 렌즈부(260)를 다수개로 구비하고, 하나의 렌티큘러 렌즈부에 포함된 렌즈의 주변부에서 통과하는 영상이 다른 하나의 렌티큘러 렌즈부에 포함된 렌즈의 중심부를 통과할 수 있도록 하고, 각각의 렌티큘러 렌즈부를 통과한 영상이 하나로 합성될 수 있도록 한다. 따라서 렌즈 주변부에 의해 해상도가 낮아진 부분을 다른 영상 표시부에 의해 보상할 수 있도록 한다. 여기서, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에 포함되는 영상 표시부(250) 및 렌티큘러 렌즈부(260)는 미리 설정된 개수만큼 구비될 수 있고, 영상 표시부(250) 및 렌티큘러 렌즈부(260)의 종류도 미리 설정된 구조에 상응하는 정해질 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈부를 이용하여 렌즈 자국을 제거하는 방법을 이용하는 입체 영상 표시 장치에 대한 모식도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 제1 영상 표시부(310), 제1 렌티큘러 렌즈부(320), 제2 영상 표시부(340), 제2 렌티큘러 렌즈부(350) 및 광 분할기(370)를 포함하며, 렌즈 주변부에 의해 해상도가 낮아지는 부분(320, 360) 및 관찰자의 눈이 도시되어 있다.
제1 영상 표시부(310)와 제2 영상 표시부(340)는 입체 물체에 대한 동일한 기초 영상들을 출력한다. 여기서, 제1 영상 표시부(310)에서 출력하는 기초 영상을 제1 기초 영상이라 하고, 제2 영상 표시부(340)에서 출력하는 기초 영상을 제2 기초 영상이라 한다. 제2 영상 표시부(340)는 다수의 제1 기초 영상과 동일한 다수의 제2 기초 영상을 출력하며, 제1 영상 표시부와 수직으로 결합된다. 여기서 수직은 수학적으로 정확한 수직에 한정되지 않으며, 광 분할기(370)에서 광을 분할하기에 충분한 기울기로 결합되어 있을 정도로 실질적으로 수직한 경우도 포함한다.
제1 영상 표시부(310)에서 출력된 제1 기초 영상은 제1 렌티큘러 렌즈부(320)를 통과하여 광 분할기(370)를 투과한 후 관찰자에게 입체 영상을 재생한다. 또한, 제2 영상 표시부(340)에서 출력된 제2 기초 영상은 제2 렌티큘러 렌즈부(350)를 통과하고 광 분할기(370)에서 반사된 후 관찰자에게 입체 영상을 재생한다. 여기서, 제1 영상 표시부(310) 및 제1 렌티큘러 렌즈부(320)는 제2 영상 표시부(340) 및 제2 렌티큘러 렌즈부(350)와 각각 광 분할기(370)에 렌즈의 중심부를 통과하는 영상이 서로 다르도록 배열된다.
도 3을 참조하면, 선분 a와 b에서 각각 출력되는 제1 기초 영상과 제2 기초 영상은 서로 동일하다, 그러나, 제2 영상 표시부(340) 및 제2 렌티큘러 렌즈부(350)가 광 분할기(370)와 이격된 거리는 제1 영상 표시부(310) 및 제1 렌티큘러 렌즈부(320)가 광 분할기(370)와 이격된 거리보다 크다. 따라서 렌즈의 주변부(320, 360)이 서로 엇갈리게 되고, 제2 렌티큘러 렌즈부(350)의 주변부에서 출력된 제2 기초 영상(선분 b를 따라 출력되는 기초 영상)은 제1 렌티큘러 렌즈부(320)의 중심부에서 출력된 제1 기초 영상(선분 a를 따라 출력되는 기초 영상)에 의해 보상되어 관찰자가 바라보는 입체 영상은 해상도가 높은 영상이 된다. 여기서, 제1 영상 표시부(310) 및 제2 영상 표시부(340)가 광 분할기(370)와 이격된 거리를 중심으로 설명하였으나, 동일한 거리를 유지하면서, 제1 영상 표시부(310) 및 제2 영상 표시부(340)에서 출력되는 기초 영상의 위치를 변경함으로써 동일한 영상 보정을 해줄 수도 있다.
여기서, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 입체 물체를 서로 다른 각도로 촬상하는 다수의 렌즈를 포함하는 카메라부를 더 포함할 수 있다. 즉, 입체 영상 표시 장치를 구성함에 있어, 입체 물체를 촬상하는 장치를 추가적으로 포함시킬 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 이러한 카메라부에서 촬상된 입체 물체에 대응하는 제1 기초 영상 및 상기 제2 기초 영상을 생성하는 영상 생성부를 더 포함할 수도 있다. 이후 생성된 제1 기초 영상 및 상기 제2 기초 영상의 크기, 색도 및 휘도 중 적어도 어느 하나에 대해 영상 처리하는 영상 처리부가 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에 더 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체 영상과 비교되는 종래 기술 에 따른 입체 영상 표시 장치에 의해 출력된 해상도가 낮은 입체 영상(400)을 도시한 도면이고, 도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 영상 표시 장치에 출력된 입체 영상(500)을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제2 영상 표시 장치에 출력된 입체 영상(600)을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 입체 영상(400)에서 입체감은 있으나, 세로로 렌즈의 주변부에 의해 발생한 렌즈 자국이 출력된다. 도 5을 참조하면, 제1 영상 표시 장치(310)에 출력된 입체 영상(500)은 렌즈의 주변부에 의해 발생한 렌즈 자국을 포함한다. 또한, 도 6을 참조하면, 제2 영상 표시 장치(340)에 출력된 입체 영상(600)은 렌즈의 주변부에 의해 발생한 렌즈 자국을 포함한다. 그러나 제1 렌티큘러 렌즈(320)의 배열과 제2 렌티큘러 렌즈(350)의 배열은 하나의 렌즈 중심부에서 출력되는 영상이 다른 하나의 렌즈 주변부에서 출력되는 영상과 동일하도록 서로 상대적으로 정해진다. 따라서 제1 영상 표시 장치(310)에 의해 재생된 입체 영상(500)은 제2 영상 표시 장치(340)에 의해 재생된 입체 영상(600)에 의해 렌즈 자국이 보상되므로, 결과적으로 해상도가 높은 입체 영상이 재생된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 다수의 영상 표시 부를 이용함으로써 렌즈의 주변부에 의해 입체 영상의 해상도가 낮아지는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 다수의 영상 표시부와 렌티큘러 렌즈를 여러 방법으로 배열함으로써 출력된 입체 영상에서 렌즈에 의해 왜곡된 부분을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 집적 영상(integral imaging) 방식을 이용하여 입체 영상을 출력하는 입체 영상 표시 장치에 있어서,
    서로 다른 다수의 제1 기초 영상을 출력하는 제1 영상 표시부;
    상기 다수의 제1 기초 영상을 결상함으로써 입체 영상을 재생하는 제1 렌티큘러 렌즈부;
    상기 다수의 제1 기초 영상과 동일한 다수의 제2 기초 영상을 출력하며, 상기 제1 영상 표시부와 수직으로 결합되는 제2 영상 표시부;
    상기 다수의 제2 기초 영상을 결상함으로써 입체 영상을 재생하며, 상기 제1 렌티큘러 렌즈부에 포함된 각각의 렌즈의 주변부에 투영된 상기 제1 기초 영상과 동일한 상기 제2 기초 영상을 중심부에 투영시키는 렌즈를 포함하는 제2 렌티큘러 렌즈부; 및
    상기 제1 영상 표시부와 상기 제2 영상 표시부 사이에 위치하며 입사된 광을 분할함으로써 상기 제1 기초 영상은 투과하고, 상기 제2 기초 영상은 반사하는 광 분할기를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기초 영상 및 상기 제2 기초 영상을 생성하기 위해 입체 물체를 서로 다른 각도로 촬상하는 다수의 렌즈를 포함하는 카메라부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카메라부에서 촬상된 입체 물체에 대응하는 상기 제1 기초 영상 및 상기 제2 기초 영상을 생성하는 영상 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기초 영상 및 상기 제2 기초 영상의 크기, 색도 및 휘도 중 적어도 어느 하나에 대해 영상 처리하는 영상 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
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