KR101697591B1 - 입체영상표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 입체영상표시장치 및 그 구동방법은 시차 영상을 n개(n≥2)로 나누고 뷰(view)간 간격을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 시차 영상을 이동(shift)시켜 줌으로써 사용자의 움직임에 관계없이 자연스러운 입체 영상의 시청이 가능하게 하기 위한 것으로, 전압 인가에 따라 구동되어 렌즈 기능을 하는 액정렌즈; 및 상기 액정렌즈 후면에 위치하며, m-뷰의 경우에 상기 액정렌즈를 통해 제 1 내지 제 m 시차 영상을 출사하는 영상패널을 포함하며, 상기 m개의 시차 영상을 n개(n≥2)로 나누고 뷰간 간격을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

입체영상표시장치 및 그 구동방법{STEREOSCOPIC 3D DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 입체영상표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시청자의 움직임에 관계없이 자연스러운 입체 영상의 구현이 가능한 입체영상표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
3D 디스플레이(display)란 간단히 정의를 내리자면 "인위적으로 3D화면을 재생시켜 주는 시스템의 총체"라고 할 수 있다.
여기서, 시스템이란 3D로 보여질 수 있는 소프트웨어적인 기술과 그 소프트웨어적 기술로 만든 컨텐츠를 실제로 3D로 구현해내는 하드웨어를 동시에 포함한다. 소프트웨어 영역까지 포함시키는 이유는 3D 디스플레이 하드웨어의 경우 각각의 입체 구현방식마다 별도의 소프트웨어적 방식으로 구성된 컨텐츠가 따로 필요하기 때문이다.
또한, 가상 3D 디스플레이는 사람이 입체감을 느끼는 여러 요인 중 우리 눈이 가로방향으로 약 65mm 떨어져 있어서 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 평면적인 디스플레이 하드웨어에서 말 그대로 가상적으로 입체감을 느낄 수 있게 하는 시스템의 총체이다. 다시 말해 우리의 눈은 양안시차 때문에 똑같은 사물을 바라보더라도 각각 약간은(정확히 말하면 좌우의 공간적 정보를 약간씩 나눠 가지고 있는) 다른 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합시킴으로써 우리가 입체감을 느낄 수 있게 되는데, 그것을 이용하여 2D 디스플레이 장치에서 좌우 화상 2개를 동시에 표시하여 각각의 눈으로 보내는 설계를 통해 가상적인 입체감을 만들어 내는 것이 바로 가상 3D 디스플레이인 것이다.
이러한 가상 3D 디스플레이 하드웨어 장치에서 하나의 화면으로 두 채널의 화상을 나타내기 위해서는 대부분의 경우 하나의 화면에서 가로나 세로의 한쪽 방향으로 줄을 한 줄씩 바꿔가며 한 채널씩 출력하게 된다. 그렇게 동시에 두 채널의 화상이 하나의 디스플레이 장치에서 출력되면 하드웨어적 구조상 무안경 방식의 경우에는 오른쪽 화상은 그대로 오른쪽 눈으로 들어가고, 왼쪽 화상은 왼쪽 눈으로만 들어가게 된다. 또한, 안경을 착용하는 방식의 경우에는 각각의 방식에 맞는 특수한 안경을 통하여 오른쪽 화상은 왼쪽 눈이 볼 수 없게 가려주고, 왼쪽 화상은 오른쪽 눈이 볼 수 없게 각각 가려주는 방법을 사용한다.
이와 같이 사람이 입체감과 깊이감을 느끼는 요인으로 가장 중요하게는 두 눈 사이의 간격에 의한 양안시차를 들 수 있지만, 이외에도 심리적, 기억적 요인에도 깊은 관계가 있고, 이에 따라 입체 구현방식 역시 관찰자에게 어느 정도의 3차원 영상정보를 제공할 수 있는지를 기준으로 통상 부피표현방식(volumetric type), 3차원표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다.
부피표현방식은 심리적인 요인과 흡입효과에 의해 깊이방향에 대한 원근감이 느껴지도록 하는 방법으로서, 투시도법, 중첩, 음영과 명암, 움직임 등을 계산에 의해 표시하는 3차원 컴퓨터그래픽, 또는 관찰자에게 시야각이 넓은 대화면을 제공하여 그 공간 내로 빨려 들어가는 것 같은 착시현상을 불러일으키는 이른바 아이맥스 영화 등에 응용되고 있다.
가장 완전한 입체영상 구현기술이라 알려져 있는 3차원표현방식은 레이저광 재생 홀로그래피(holography) 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다.
그리고, 입체감표현방식은 양안의 생리적 요인을 이용하여 입체감을 느끼는 방식으로, 전술한 바와 같이 약 65㎜ 떨어져 존재하는 인간의 좌, 우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관 영상이 보일 경우에 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 입체 사진술(stereography)을 이용한 것이다. 이러한 입체감표현방식은 크게 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 무안경 방식이 있다.
안경을 착용하지 않는 방식으로서 알려진 대표적인 것으로는 원통형의 렌즈를 수직으로 배열한 렌티큘러(lenticular) 렌즈 판을 표시패널 전방에 설치하는 렌티큘러 방식과 패러렉스 배리어(parallax barrier) 방식이 있다.
이하, 일반적인 패러렉스 배리어 방식의 입체영상표시장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 패러렉스 배리어 방식에 의한 입체영상표시장치를 개략적으로 나타내는 예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 패러렉스 배리어 방식에 의한 입체영상표시장치는 좌, 우안용 영상을 동시에 표시하는 영상패널(image panel)(40) 및 상기 영상패널(40)의 전면(前面)에 배치된 배리어 셀(20)로 구성된다.
이때, 상기 영상패널(40)에는 좌안(左眼)용 영상을 표시하는 좌안 화소(L)와 우안(右眼)용 영상을 표시하는 우안 화소(R)가 번갈아 정의되어 있고, 상기 영상패널(40)과 사용자(30a, 30b) 사이에 상기 배리어 셀(20)이 배치된다.
상기 배리어 셀(20)은 패러렉스 배리어로 불리는 가느다란 배리어(21) 사이에 슬릿(slit)(22)이 형성되어 상기 배리어 셀(20)을 통해 좌, 우안 영상이 동시에 표시되게 된다.
이에 따라 상기 영상패널(40)의 좌안 화소(L)에 표시되는 좌안용 영상은 배리어 셀(20)의 슬릿(22)을 거쳐 사용자(30a)의 좌안에 도달되고, 상기 영상패널(40)의 우안 화소(R)에 표시되는 우안용 영상은 배리어 셀(20)의 슬릿(22)을 거쳐 사용자(30a)의 우안에 도달되는데, 이때 상기 좌, 우안용 영상에는 각각 인간이 감지 가능한 시차(視差)를 고려한 별개의 영상이 담겨 있고, 사용자(30a)는 이 2가지 영상을 결합하여 3차원 영상을 인식하게 된다.
즉, 사용자(30a)가 정상 위치에 위치하면, 상기 사용자(30a)의 좌안 및 우안에 각각 좌안용 영상 및 우안용 영상이 들어오게 되고, 이 경우 상기 좌안용 영상 및 우안용 영상간에 충분히 시차 정보가 형성되어 이로 인해 사용자(30a)가 3차원 영상을 즐길 수 있게 된다. 이 경우, 사용자(30a)는 정입체시 영역에 위치한다고 한다.
그러나, 사용자(30b)가 만일 정상 위치에서 우측이나 좌측으로 움직이게 되어 그 위치가 정입체시 영역에서 틀어질 경우, 상기 사용자(30b)의 좌안 및 우안에 각각 들어와야 할 좌안용 영상 및 우안용 영상이 상기 패러렉스 셀(20)의 배리어(21)에 의해 차단되어 3D 구현이 불가능하게 되다. 이 경우, 사용자(30b)가 역입체시 영역에 위치한다고 한다.
이와 같이 패러렉스 배리어 방식을 이용하면, 안경을 쓰지 않고 3차원 영상을 볼 수 있는 장점을 가지고 있는 반면 2D와 3D 전환이 불가능하고, 일반적인 경우 좌우 2안, 즉 2-뷰(view)에 대한 영상밖에 표시하고 있지 않기 때문에 시점을 이동해서 자유롭게 볼 수 없는 단점이 있다.
이와 같이 2-뷰 입체영상표시장치는 3D 시청영역이 매우 좁은 단점이 있다. 뷰간 간격이 65mm이기 때문에 사용자가 이동시 이미지 플리핑(flipping) 현상이 발생하게 된다.
이를 극복하기 위해 아이 트랙킹(eye tracking) 기술을 접목할 수 있는데, 이 중 영상을 이동시켜 정입체시 영역으로 변환하는 방법에서는 영상 신호를 변경하기 위한 구동회로의 수정이 필요하며, 좌, 우안 경계에서 3D 난시청 현상이 발생하는 단점이 있다. 또한, 사용자가 이동할 경우 자연스러운 영상 변환이 어렵다.
그리고, 패러렉스 배리어나 렌즈의 위치를 이동시켜 정입체시 영역으로 변환하는 방법에서는 수동형(passive type)의 배리어나 렌즈에서는 적용이 불가능한 한계가 있다. 또한, 상기 패러렉스 배리어의 경우에는 배리어에 의해 휘도 저하가 발생하며, 액정렌즈의 경우 액정 응답속도가 느리기 때문에 빠른 렌즈 이동이 어렵다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 액정렌즈를 이용하여 2D 모드와 3D 모드를 모두 구현하도록 한 입체영상표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용자의 움직임에 관계없이 입체 영상의 구현이 가능하도록 한 입체영상표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 아이 트랙킹 기술을 적용하는 경우에 영상 이동에 따른 이미지 플리핑이 없는 더 자연스러운 영상을 제공하도록 한 입체영상표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 입체영상표시장치는 전압 인가에 따라 구동되어 렌즈 기능을 하는 액정렌즈 및 상기 액정렌즈 후면에 위치하며, m-뷰의 경우에 상기 액정렌즈를 통해 제 1 내지 제 m 시차 영상을 출사하는 영상패널을 포함하며, 상기 m개의 시차 영상 각각을 n개(n≥2)로 나누고, 뷰간 간격(상기 m개의 시차 영상 각각을 n개로 나누고 난 후의 뷰의 간격)을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 영상패널은 액정표시장치, 유기발광표시장치, 전계발광표시장치, 플라즈마영상표시장치, 전기발광표시장치 중 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 액정렌즈와 영상패널을 제어하는 제어부 및 사용자의 움직임을 읽어들여 이에 대한 정보를 상기 제어부에 전달하는 관측장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 입체영상표시장치의 구동방법은 시차 영상을 출사하는 영상패널 및 상기 영상패널과 사용자 사이에 배치되며, 전압 인가에 따라 구동되어 렌즈 기능을 갖는 액정렌즈를 포함하는 입체영상표시장치의 구동방법에 있어서, m-뷰의 경우에 상기 액정렌즈를 통해 제 1 내지 제 m 시차 영상을 출사하며, 상기 m개의 시차 영상 각각을 n개(n≥2)로 나누고, 뷰간 간격(상기 m개의 시차 영상 각각을 n개로 나누고 난 후의 뷰의 간격)을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 하나의 뷰 세트는 n쌍의 제 1 내지 제 m 시차 영상으로 이루어지되, n개의 제 1 시차 영상, ..., n개의 제 m 시차 영상의 순서로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 영상패널은 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 각각 표시하는 제 m 내지 제 1 영상화소가 반복 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 하나의 뷰 세트에 대응하는 제 1 내지 제 m 영상화소의 집합을 단위 화소로 정의하면, 상기 단위 화소는 한 쌍의 제 1 내지 제 m 영상화소가 n쌍의 제 1 내지 제 m 영상화소로 나뉘어져 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 단위 화소는 n개의 제 m 영상화소, ..., n개의 제 1 영상화소의 순서로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 액정렌즈의 가상적인 렌즈 면이 상기 하나의 뷰 세트에 대응하는 n쌍의 제 1 내지 제 m 영상화소의 길이와 실질적으로 동일한 피치를 가지는 것을 특징으로 한다.
사용자가 정상 위치에서 좌측이나 우측으로 움직이게 되어 그 위치가 정입체시 영역에서 틀어질 경우에는 상기 사용자의 움직임에 따라 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체영상표시장치 및 그 구동방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 액정렌즈를 이용하여 2D 모드와 3D 모드를 자유롭게 전환하여 사용하도록 함으로써 소비자의 다양한 요구에 대응하는 한편, 기존 패러렉스 배리어 방식에 비해 3D 휘도가 개선되는 효과를 제공한다.
둘째, 2-뷰로 3D를 구현할 경우, 정입체시 영역과 역입체시 영역이 1:1로 나타나 입체 영상을 볼 수 있는 영역이 매우 좁다. 이에 비해 본 발명의 경우에는 다시점(멀티 뷰) 3D를 구현하더라도, 시차 영상을 n개(n≥2)로 나누고 뷰간의 간격을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 시차 영상을 이동시켜 줌으로써 사용자의 움직임에 관계없이 자연스러운 입체 영상의 구현이 가능하게 된다.
셋째, 아이 트랙킹 기술을 이용한 영상 이동에 따른 이미지 플리핑 현상이 제거되는 한편, 비입체시 영역이 제거되는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 패러렉스 배리어 방식에 의한 입체영상표시장치를 개략적으로 나타내는 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구성을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 3은 다시점 입체영상표시장치의 원리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 입체영상표시장치 및 그 구동방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
양안시차를 이용하는 입체영상표시장치에 있어, 액정분자의 특성을 이용하여 액정층이 렌즈 역할을 하게 하는 액정렌즈, 즉 액정전계렌즈(liquid crystal lens electrically driven) 방식이 있다.
즉, 일반적인 렌즈는 렌즈를 구성하는 물질과 공기와의 굴절률 차이를 이용하여 입사광의 경로를 위치별로 제어하는 것이다. 그런데, 이러한 물리적 형상의 렌즈를 구성하지 않고, 액정층에 위치별로 서로 다른 전압을 인가하여 위치별로 서로 다른 수직전계에 의하여 액정층이 구동되도록 구성할 수 있다. 그러면, 액정층에 입사하는 입사광은 위치별로 서로 다른 위상 변화를 느끼게 되고, 그 결과 액정층은 실제 렌즈와 같이 입사광의 경로를 제어할 수 있게 된다. 이와 같이 수직전계를 인가하여 액정의 구동에 의해 광의 투과가 렌즈를 투과하는 바와 같이 얻어질 때, 액정 및 이를 구동하는 전극들을 포함하는 어레이 구조를 액정렌즈라 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구성을 개략적으로 나타내는 예시도로써, 상기 액정렌즈를 시차 배리어로 이용한 입체영상표시장치를 예를 들어 나타내고 있다.
이때, 상기 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 아이 트랙킹 기술을 영상 이동 방식에 접목한 경우를 예를 들어 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 크게 전압 인가에 따라 구동되어 렌즈 기능을 갖는 액정렌즈(120)와 상기 액정렌즈(120) 후면에 위치하여 2차원 영상 정보를 출사하는 영상패널(140) 및 상기 영상패널(140) 후면에 위치하여 상기 영상패널(140)로 광을 전달하는 광원(미도시)을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 상기 액정렌즈(120)와 영상패널(140)을 제어하는 제어부(160) 및 사용자(130)의 움직임을 읽어들여 이에 대한 정보를 상기 제어부(160)에 전달하는 관측장치(150)를 추가로 포함한다.
이때, 경우에 따라 상기 영상패널(140)이 광을 직접 발광하는 장치라면, 상기 광원의 생략이 가능하다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈(120)는 2차원 영상 신호를 렌즈 면의 프로파일(profile)과 같이 3차원 영상 신호로 출사하는 기능을 갖는 것으로, 상기 2차원을 구현하는 영상패널(140) 전면(前面)에 위치하며, 전압 인가 여부에 따라 선택적으로 3차원 영상 신호의 출사 혹은 2차원 영상 신호를 그대로 출사하는 기능을 한다. 즉, 전압 무인가 시 광이 투과되는 특성을 이용하여, 전압 무인가 시는 2차원 표시, 전압 인가 시는 3차원 표시와 같은 스위칭 기능을 겸용할 수 있다.
이때, 도면에는 자세히 도시하지 않았지만, 상기 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈(120)는 크게 다수의 렌즈영역이 정의되어 서로 마주보며 이격된 제 1 기판과 제 2 기판 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 영상패널(140)에는 예를 들어, 2-뷰(view)로 구동하는 경우 제 1 및 제 2 영상을 각각 표시하는 제 1 및 제 2 영상화소가 순차적으로 반복 배열되어 있으며, 이러한 영상패널(140)로는 직시형이나 투영형의 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display; OLED), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 등의 평판표시장치가 사용될 수 있다.
여기서, 상기 제어부(160)는 예를 들어, 상기 관측장치(150)와 전기적으로 연결되어 사용자(130)가 정상 위치로부터 어느 정도 이격되어 있는지를 판단하여 해당 이동 정보를 전달받고, 해당 이동 정보에 따라 상기 영상패널(140)에 인가하는 신호를 제어하여 사용자(130)의 움직임에 따라 영상을 이동시키는 방식으로 아이 트랙킹을 구현할 수 있다.
이때, 상기 관측장치(150)는 사용자(130)의 동공의 움직임이나 사용자(130)의 헤드(head)의 이동을 실시간으로 추적하고, 추적된 사용자(130)의 동공 또는 헤드의 움직임을 계산하며, 이에 대한 움직임을 이동 정보로 변환하여 저장하며, 이를 상기 제어부(160)로 전달한다.
한편, 안경 방식의 3D는 사실 어느 위치에서 보든지 좌안과 우안에 각각 좌안 영상과 우안영상이 들어오는 방식이다. 즉, 영상패널은 전방위로 좌안 영상과 우안 영상을 발산하고, 안경을 통해 상기 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 보는 방식이다.
무안경 방식도 단 한 명의 사용자가 고정된 위치에 있다면 상기 안경 방식과 같은 형태로 볼 수 있는데, 안경을 낀 것과 마찬가지로 영상패널 자체에서 좌안 영상과 우안 영상을 각각 사용자의 좌안과 우안으로 보내주면 된다. 그러나, 이는 일반적으로 모니터나 휴대폰 등 개인 디스플레이에 사용되는 방식으로 위치에 따라 3D로 보이지 않을 수 있다.
하지만, 여러 명이, 또는 움직이면서 보는 3D는 인위적으로 좌안 영상과 우안 영상을 분리할 수 없다. 그래서 다시점 무안경 방식에서 뷰라는 것을 만들게 된다. 즉, 좌안 영상과 우안 영상의 2개의 영상을 조합하여 n개의 뷰를 만들게 된다.
도 3은 다시점 입체영상표시장치의 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 예를 들어 사용자(130)가 좌안에 V1을, 우안에 V2를 보는 위치에 서면 왼쪽에서 보는 영상이 비교적 생생하게 느껴지고, 오른쪽으로 이동해 좌안에 V6을, 우안에 V7이 들어오는 위치가 되면 오른쪽에서 보는 영상이 비교적 생생하게 느껴지게 된다.
이때, 뷰 1~8까지는 3D를 정상적으로 느끼지만, 뷰의 세트가 바뀌는 가령 좌안에 V8을, 우안에 V1을 받는 시점에서는 3D를 전혀 느끼지 못하게 된다.
참고로, 가장 단순한 2안식(2-뷰)은 어떤 시점을 정하여, 그 위치에서 좌안과 우안에 다른 화상이 보이도록 영상패널과 시차 배리어를 배치한다. 영상패널에는 시점부터 영상패널까지의 거리에 투영면이 있으며, 좌안과 우안에 각각 투시 중심이 있는 2개의 투시 투영 화상을 영상패널의 화소 1열마다 세로로 분할하여 교대로 배치한다. 이것을 실현하는 것은 비교적 용이하지만, 정해진 위치 이외에서는 입체적으로 보이지 않아 시각 영역이 매우 좁다는 점과 좌우 눈 거리만큼 이동한 위치로부터 보면 역입체시, 즉 볼록하게 돌출되는 부분과 오목하게 들어가는 부분이 반대로 보이는 것과 같은 이상한 화면이 된다는 결점이 있다.
다시점(멀티 뷰)은 시차 수를 4 내지 8 정도로 늘려, 정상적으로 보이는 위치를 늘리고 있다. 운동 시차, 즉 관찰자가 가로 방향으로 이동하여 보는 각도를 바꾼 경우에 그것에 따라 입체영상표시장치(100)에서도 상이한 각도로부터의 화상을 볼 수 있다.
보통 하나의 뷰의 크기는 사람의 보편적인 좌우 눈 거리인 65mm로 만들게 된다. 뷰가 많아지면 3D 시야각이 넓어지지만, 해상도는 상대적으로 떨어지게 된다.
상기와 같이 뷰간 간격을 65mm로 하여 사용자의 이동을 트랙킹(tracking)할 때 영상 이동 방식의 경우에는 뷰간 간격이 65mm이어서 영상 교체 시 이미지 플리핑 현상이 발생하게 된다.
이에 본 발명의 경우에는 2-뷰 및 멀티 뷰 3D를 트랙킹 기술로 구현할 때, 시차 영상을 n개(n≥2)로 나누고 뷰간 간격을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 시차 영상을 이동시켜 줌으로써 사용자의 움직임에 관계없이 자연스러운 입체 영상의 구현이 가능하게 되는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이때, 상기 n이 커질수록 더 자연스러운 영상을 제공할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면으로써, 아이 트랙킹 기술을 영상 이동 방식에 접목한 경우를 예를 들어 나타내고 있다.
이때, 상기 도 4a 및 도 4b는 2-뷰에 있어 기존 하나의 시차 영상을 n(=2)개로 나누고 뷰간 간격을 65mm/2로 설계한 경우의 구동방법을 예를 들어 나타내고 있다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 사용자가 정상 위치에 있는 경우에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영상패널(140)에 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)을 각각 표시하는 제 2 및 제 1 영상화소(V2, V1)가 반복 배열되게 된다.
이때, 하나의 뷰 세트(S)는 2쌍의 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)으로 이루어지는데, 한 쌍의 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)이 교대로 배열되는 것이 아니라 예를 들어, 2개의 제 1 시차 영상(1)과 2개의 제 2 시차 영상(2)의 순서로 배열되게 된다.
그리고, 이에 대응하여 영상패널(140)에도 2쌍의 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)가 예를 들어, 2개의 제 2 영상화소(V2)와 2개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 배열되게 된다. 이때, 하나의 뷰 세트에 대응하는 제 1 및 제 2 영상화소의 집합을 단위 화소(unit pixel)로 정의하면, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단위 화소(145)는 기존의 단위 화소에서 한 쌍의 제 1 및 제 2 영상화소가 2쌍의 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)로 나뉘어져 구성되는 것으로 볼 수 있다. 그리고, 그 배열은 전술한 바와 같이 2개의 제 2 영상화소(V2)와 2개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 이루어지게 된다.
이때, 액정렌즈(미도시)의 가상적인 렌즈 면(125)이 하나의 뷰 세트(S)에 대응하는 2쌍의 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)의 길이와 실질적으로 동일한 피치를 가지도록 형성되어 있다.
이 경우의 뷰간 간격(P1)은 기존 하나의 시차 영상이 n(=2)개로 나뉘어짐에 따라 65mm/n, 즉 32.5mm로 설계되게 된다.
한편, 사용자가 상기 정상 위치에서 예를 들어, 우측으로 움직이게 되어 그 위치가 정입체시 영역에서 틀어질 경우에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 사용자의 움직임에 따라 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)을 이동시켜 줌으로써 역입체시를 없앨 수 있어 시청영역이 확대되게 된다.
또한, 기존과 같이 제 1 시차 영상과 제 2 시차 영상 사이에 존재하는 비입체시 영역에 사용자가 위치하는 경우에도 하나의 제 1 및 제 2 시차 영상이 2개로 나뉘어짐에 따라 자연스러운 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.
또한, 액정렌즈를 사용하는 경우는 패러렉스 배리어보다 3D 구현 시 휘도 저하가 작은 장점이 있다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)의 이동은 실질적으로 영상패널(140)에 배열되는 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)의 이동을 통해 이루어지게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면으로써, 2-뷰에 있어 기존 하나의 시차 영상을 n(=3)개로 나누고 뷰간 간격을 65mm/3으로 설계한 경우의 구동방법을 예를 들어 나타내고 있다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 사용자가 정상 위치에 있는 경우에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상패널(240)에 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)을 각각 표시하는 제 2 및 제 1 영상화소(V2, V1)가 반복 배열되게 된다.
이때, 하나의 뷰 세트(S)는 3쌍의 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)으로 이루어지는데, 한 쌍의 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)이 교대로 배열되는 것이 아니라 예를 들어, 3개의 제 1 시차 영상(1)과 3개의 제 2 시차 영상(2)의 순서로 배열되게 된다.
그리고, 이에 대응하여 영상패널(240)에도 3쌍의 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)가 예를 들어, 3개의 제 2 영상화소(V2)와 3개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 배열되게 된다. 이때, 하나의 뷰 세트에 대응하는 제 1 및 제 2 영상화소의 집합을 단위 화소로 정의하면, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단위 화소(245)는 기존의 단위 화소에서 한 쌍의 제 1 및 제 2 영상화소가 3쌍의 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)로 나뉘어져 구성되는 것으로 볼 수 있다. 그리고, 그 배열은 전술한 바와 같이 3개의 제 2 영상화소(V2)와 3개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 이루어지게 된다.
이때, 액정렌즈(미도시)의 가상적인 렌즈 면(225)이 하나의 뷰 세트(S)에 대응하는 3쌍의 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)의 길이와 실질적으로 동일한 피치를 가지도록 형성되어 있다.
이 경우의 뷰간 간격(P2)은 기존 하나의 시차 영상이 n(=3)개로 나뉘어짐에 따라 65mm/3, 대략 21.6mm로 설계되게 된다.
한편, 사용자가 상기 정상 위치에서 예를 들어, 우측으로 움직이게 되어 그 위치가 정입체시 영역에서 틀어질 경우에는 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 사용자의 움직임에 따라 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)을 이동시켜 줌으로써 역입체시를 없앨 수 있어 시청영역이 확대되게 된다.
또한, 기존과 같이 제 1 시차 영상과 제 2 시차 영상 사이에 존재하는 비입체시 영역에 사용자가 위치하는 경우에도 하나의 제 1 및 제 2 시차 영상이 3개로 나뉘어짐에 따라 자연스러운 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 시차 영상(1, 2)의 이동은 실질적으로 영상패널(240)에 배열되는 제 1 및 제 2 영상화소(V1, V2)의 이동을 통해 이루어지게 된다.
이때, 상기 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법은 2-뷰의 있어 기존 하나의 시차 영상을 2개 또는 3개로 나눈 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 하나의 시차 영상을 4개 이상으로 나눈 경우에도 적용 가능하며, n이 커질수록 더 자연스러운 영상을 제공할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예는 2-뷰의 경우에 대한 입체영상표시장치의 구동방법을 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 멀티 뷰의 경우에도 좌우 시청영역의 마진에도 변화가 없으면서 더 자연스러운 영상 시청을 제공할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면으로써, 4-뷰에 있어 기존 하나의 시차 영상을 n(=2)개로 나누고 뷰간 간격을 65mm/2로 설계한 경우의 구동방법을 예를 들어 나타내고 있다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 사용자가 정상 위치에 있는 경우에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 영상패널(340)에 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)을 각각 표시하는 제 4, 제 3, 제 3 및 제 1 영상화소(V4, V3, V2, V1)가 반복 배열되게 된다.
이때, 하나의 뷰 세트(S)는 2쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)으로 이루어지는데, 한 쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)이 교대로 배열되는 것이 아니라 예를 들어, 2개의 제 1 시차 영상(1), 2개의 제 2 시차 영상(2), 2개의 제 3 시차 영상(3) 및 2개의 제 4 시차 영상(4)의 순서로 배열되게 된다.
그리고, 이에 대응하여 영상패널(340)에도 2쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)가 예를 들어, 2개의 제 4 영상화소(V4), 2개의 제 3 영상화소(V3), 2개의 제 2 영상화소(V2) 및 2개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 배열되게 된다. 이때, 하나의 뷰 세트에 대응하는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소의 집합을 단위 화소로 정의하면, 상기 본 발명의 제 3 실시예에 따른 단위 화소(345)는 기존의 단위 화소에서 한 쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소가 2쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)로 나뉘어져 구성되는 것으로 볼 수 있다. 그리고, 그 배열은 전술한 바와 같이 2개의 제 4 영상화소(V4), 2개의 제 3 영상화소(V3), 2개의 제 2 영상화소(V2) 및 2개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 이루어지게 된다.
이때, 액정렌즈(미도시)의 가상적인 렌즈 면(325)이 하나의 뷰 세트(S)에 대응하는 2쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)의 길이와 실질적으로 동일한 피치를 가지도록 형성되어 있다.
이 경우의 뷰간 간격(P3)은 기존 하나의 시차 영상이 n(=2)개로 나뉘어짐에 따라 65mm/n, 즉 32.5mm로 설계되게 된다.
한편, 사용자가 상기 정상 위치에서 예를 들어, 우측으로 움직이게 되어 그 위치가 정입체시 영역에서 틀어질 경우에는 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 사용자의 움직임에 따라 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)을 이동시켜 줌으로써 역입체시를 없앨 수 있어 시청영역이 확대되게 된다.
또한, 기존과 같이 제 1 시차 영상과 제 2 시차 영상, 제 2 시차 영상과 제 3 시차 영상, 제 3 시차 영상과 제 4 시차 영상 또는 제 4 시차 영상과 제 1 시차 영상 사이에 존재하는 비입체시 영역에 사용자가 위치하는 경우에도 하나의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상이 2개로 나뉘어짐에 따라 자연스러운 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.
이때, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)의 이동은 실질적으로 영상패널(340)에 배열되는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)의 이동을 통해 이루어지게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법을 예시적으로 나타내는 도면으로써, 4-뷰에 있어 기존 하나의 시차 영상을 n(=3)개로 나누고 뷰간 간격을 65mm/3으로 설계한 경우의 구동방법을 예를 들어 나타내고 있다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 사용자가 정상 위치에 있는 경우에는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 영상패널(440)에 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)을 각각 표시하는 제 4, 제 3, 제 3 및 제 1 영상화소(V4, V3, V2, V1)가 반복 배열되게 된다.
이때, 하나의 뷰 세트(S)는 3쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)으로 이루어지는데, 한 쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)이 교대로 배열되는 것이 아니라 예를 들어, 3개의 제 1 시차 영상(1), 3개의 제 2 시차 영상(2), 3개의 제 3 시차 영상(3) 및 3개의 제 4 시차 영상(4)의 순서로 배열되게 된다.
그리고, 이에 대응하여 영상패널(440)에도 3쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)가 예를 들어, 3개의 제 4 영상화소(V4), 3개의 제 3 영상화소(V3), 3개의 제 2 영상화소(V2) 및 3개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 배열되게 된다. 이때, 하나의 뷰 세트에 대응하는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소의 집합을 단위 화소로 정의하면, 상기 본 발명의 제 4 실시예에 따른 단위 화소(445)는 기존의 단위 화소에서 한 쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소가 3쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)로 나뉘어져 구성되는 것으로 볼 수 있다. 그리고, 그 배열은 전술한 바와 같이 3개의 제 4 영상화소(V4), 3개의 제 3 영상화소(V3), 3개의 제 2 영상화소(V2) 및 3개의 제 1 영상화소(V1)의 순서로 이루어지게 된다.
이때, 액정렌즈(미도시)의 가상적인 렌즈 면(425)이 하나의 뷰 세트(S)에 대응하는 3쌍의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)의 길이와 실질적으로 동일한 피치를 가지도록 형성되어 있다.
이 경우의 뷰간 간격(P4)은 기존 하나의 시차 영상이 n(=3)개로 나뉘어짐에 따라 65mm/3, 대략 21.6mm로 설계되게 된다.
한편, 사용자가 상기 정상 위치에서 예를 들어, 우측으로 움직이게 되어 그 위치가 정입체시 영역에서 틀어질 경우에는 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 사용자의 움직임에 따라 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)을 이동시켜 줌으로써 역입체시를 없앨 수 있어 시청영역이 확대되게 된다.
또한, 기존과 같이 제 1 시차 영상과 제 2 시차 영상, 제 2 시차 영상과 제 3 시차 영상, 제 3 시차 영상과 제 4 시차 영상 또는 제 4 시차 영상과 제 1 시차 영상 사이에 존재하는 비입체시 영역에 사용자가 위치하는 경우에도 하나의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상이 3개로 나뉘어짐에 따라 자연스러운 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.
이때, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 시차 영상(1, 2, 3, 4)의 이동은 실질적으로 영상패널(440)에 배열되는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영상화소(V1, V2, V3, V4)의 이동을 통해 이루어지게 된다.
이때, 상기 본 발명의 제 3 실시예 및 제 4 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구동방법은 4-뷰의 있어 기존 하나의 시차 영상을 2개 또는 3개로 나눈 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 하나의 시차 영상을 4개 이상으로 나눈 경우에도 적용 가능하며, n이 커질수록 더 자연스러운 영상을 제공할 수 있다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
120 : 액정렌즈 125,225,325,425 : 렌즈 면
140,240,340,440 : 영상패널 145,245,345,445 : 단위 화소
V1,V2,V3,V4 : 영상화소

Claims (10)

  1. 전압 인가에 따라 구동되어 렌즈 기능을 하는 액정렌즈; 및
    상기 액정렌즈 후면에 위치하며, m-뷰의 경우에 상기 액정렌즈를 통해 제 1 내지 제 m 시차 영상을 출사하는 영상패널을 포함하며,
    상기 m개의 시차 영상 각각을 n개(n≥2)로 나누고, 뷰간 간격(상기 m개의 시차 영상 각각을 n개로 나누고 난 후의 뷰의 간격)을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 이동시키는 입체영상표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 영상패널은 액정표시장치, 유기발광표시장치, 전계발광표시장치, 플라즈마영상표시장치, 전기발광표시장치 중 하나인 입체영상표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액정렌즈와 상기 영상패널을 제어하는 제어부; 및
    사용자의 움직임을 읽어 들여 이에 대한 정보를 상기 제어부에 전달하는 관측장치를 추가로 포함하는 입체영상표시장치.
  4. 시차 영상을 출사하는 영상패널 및 상기 영상패널과 사용자 사이에 배치되며, 전압 인가에 따라 구동되어 렌즈 기능을 갖는 액정렌즈를 포함하는 입체영상표시장치의 구동방법에 있어서,
    m-뷰의 경우에 상기 액정렌즈를 통해 제 1 내지 제 m 시차 영상을 출사하며, 상기 m개의 시차 영상 각각을 n개(n≥2)로 나누고, 뷰간 간격(상기 m개의 시차 영상 각각을 n개로 나누고 난 후의 뷰의 간격)을 65mm/n으로 설계하여 사용자의 움직임에 따라 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 이동시키는 입체영상표시장치의 구동방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 하나의 뷰 세트는 n쌍의 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상으로 이루어지되, n개의 제 1 시차 영상, ..., n개의 제 m 시차 영상의 순서로 배열되는 입체영상표시장치의 구동방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 영상패널은 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 각각 표시하는 제 m 내지 제 1 영상화소가 반복 배열되는 입체영상표시장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 하나의 뷰 세트에 대응하는 상기 제 1 내지 제 m 영상화소의 집합을 단위 화소로 정의하면, 상기 단위 화소는 한 쌍의 제 1 내지 제 m 영상화소가 n쌍의 제 1 내지 제 m 영상화소로 나뉘어져 구성되는 입체영상표시장치의 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 단위 화소는 n개의 제 m 영상화소, ..., n개의 상기 제 1 영상화소의 순서로 배열되는 입체영상표시장치의 구동방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 액정렌즈의 가상적인 렌즈 면이 상기 하나의 뷰 세트에 대응하는 n쌍의 상기 제 1 내지 제 m 영상화소의 길이와 실질적으로 동일한 피치를 가지는 입체영상표시장치의 구동방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 사용자가 정상 위치에서 좌측이나 우측으로 움직이게 되어 그 위치가 정입체시 영역에서 틀어질 경우에는, 상기 사용자의 움직임에 따라 상기 제 1 내지 제 m 시차 영상을 이동시키는 입체영상표시장치의 구동방법.
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