KR20000039515A - 입체영상 디스플레이장치 - Google Patents

Abstract

입체영상 디스플레이 장치가 개시된다. 입체영상 디스플레이 장치는 2차원 영상을 표시하는 2차원 영상 표시 수단과; 입체영상을 표시하기 위해 2차원 영상표시수단의 전체표시면을 좌안영상 표시면과 우안영상 표시면으로 분할하여, 좌안영상 표시면에는 좌안영상이 그리고, 우안영상표시면에는 우안영상이 각각 표시되도록 2차원 영상표시수단을 구동하는 좌우안 영상분리 구동드라이버; 2차원 영상 표시수단에서 표시된 좌안영상과 우안 영상에 대해 상호 다른 편광방향으로 바꾸는 편광선택수단과; 편광선택수단을 통해 결상면에 표시되는 좌우안 영상에 대해 좌안 영상과 우안 영상을 각각 분리하여 관찰자의 좌우 육안으로 제공하는 편광안경을 구비한다. 이와 같은 안경방식 입체영상 표시장치는 넓은 시청범위를 제공하며, 한대의 표시장치로 좌안영상과 우안영상을 분리 제공할 수 있어 제품의 단가를 대폭 낮출 수 있는 장점이 있다.

Description

입체영상 디스플레이장치

본 발명은 입체영상 표시장치에 관한것으로서, 상세하게는 편광안경을 착용한 관찰자의 좌우안에 시차를 야기시킬수 있도록 표시되는 좌우안 영상을 각각 달리 제공하여 입체영상을 표시할 수 있도록 된 입체영상 표시장치에 관한 것이다.

인간이 3차원 공간을 인식하는 요인은 여러 가지가 있으나 크게 생리적 요인과 경험적 요인으로 나눌 수 있다. 생리적 요인으로는 수정체의 조절(accomodation), 양안복주(convergence), 양안시차(binocular parallax) 등을 들 수 있으며, 경험적 요인으로 단안운동시차(monocular movement disparity), 선원근(linear perspective), 면적원근(areal perspective), 음영(light shade) 그리고 겹침(overlapping) 등을 들 수 있다. 인간의 3차원 인식은 위와 같은 요인들이 복합적으로 종합되어 나타나는 것이다. 최근 개발되고 있는 입체영상 디스플레이 장치는 주로 인간이 3차원 공간을 인식하는 요인 중의 하나인 양안시차를 이용하여 3차원 영상을 표현하고 있다.

양안 시차를 이용한 3차원 입체영상은 일반적으로, 적어도 두 개의 입체영상취득용 카메라로 서로 다른 각도에서 시청자가 왼눈을 통하여 시청하는 좌안상과 오른눈을 통하여 시청하는 우안상을 촬영한 후 이를 분리하여 시청자의 눈에 전달하는 방식을 이용한다.

입체영상을 구현하는 방식은 안경의 사용여부에 따라 안경방식과, 비안경방식으로 대별된다.

비안경방식은 렌티큘라렌즈(lenticular lens)나 프리즘 형상의 렌즈(prismatic lens), 광확산 광학계(light diffuser)등 복잡한 광학계를 사용하여 왼눈에 맺히는 상과, 오른눈에 맺히는 상을 분리하여 입체영상을 제공하는 방식으로 편광안경을 착용하지 않고, 입체 영상을 즐길 수 있는 장점이 있으나, 언급한 렌티큘라렌즈들을 채용하여 입체영상을 제공하므로 시점이 고정되어 관찰자의 시각 위치를 제한하는 단점이 있다. 따라서, 관찰자가 위치를 이동하거나 머리를 움직이면 비입체 또는 부입체 영상을 보게되어 실제적인 입체영상을 볼수 없게 된다.

한편, 종래의 안경방식은 두 대의 영상투사기를 구비하고, 각각의 영상투사기가 좌안 영상과 우안영상을 각각 따로 스크린에 투사하는 방식을 사용하였다. 즉, 두대의 영상투사기를 통해 투영되는 상은 상호 편광방향이 직교되어 투사되며, 관찰자는 편광방향이 직교하는 편광안경을 채용한후 관람하는 방식이다. 이와 같은 투영방식을 이용한 입체영상 투사장치는 시청범위가 넓고, 간단한 편광안경의 착용으로 입체 영상을 즐길 수 있는 장점이 있으나, 고가의 2대의 영상투사기를 채용하여야 하므로 가격이 비싸다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서 창안된 것으로서, 한 개의 영상표시장치와 편광안경으로 입체영상을 제공할 수 있는 안경방식의 입체영상 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 입체영상 표시장치의 광학적 배치를 나타내보인 도면이고,

도 2는 도 1의 입체영상 표시장치의 입체영상입력을 통한 좌안영상과 우안영상의 표시영역을 도식적으로 나타내보인 개략도이고,

도 3은 도 1의 편광선택수단으로서 위상지연판을 나타내보인 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 좌안용 카메라 2: 우안용 카메라

3: 좌우안 영상 합성부 10: 좌우안 영상분리 구동드라이버

20: 액정표시장치 21: 광원

22: 제1편광판 23: 액정표시소자

24: 제2편광판 30: 편광선택부재

31: 기판 32: 위상지연판

40: 편광안경 50: 화면

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 입체영상 표시장치는 2차원 영상을 표시하는 2차원 영상 표시 수단과; 입체영상을 표시하기 위해 상기 2차원 영상표시수단의 전체표시면을 좌안영상 표시면과 우안영상 표시면으로 분할하여, 좌안영상 표시면에는 좌안영상이 그리고, 우안영상표시면에는 우안영상이 각각 표시되도록 상기 2차원영상표시수단을 구동하는 좌우안 영상분리 구동드라이버와; 상기 2차원 영상 표시수단에서 표시된 상기 좌안영상과 상기 우안 영상에 대해 상호 다른 편광방향으로 바꾸는 편광선택수단과; 상기 편광선택수단을 통해 결상면에 표시되는 좌우안 영상에 대해 좌안 영상과 우안 영상을 각각 분리하여 관찰자의 좌우 육안으로 제공하는 좌우안 영상 분리수단;을 구비한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 입체영상 표시장치의 광학적 배치를 나타내보인 도면이다.

도면을 참조하면, 입체영상 표시장치는 좌우안 영상분리 구동 드라이버(10)와, 2차원영상표시장치(20), 편광선택부재(30) 및 편광안경(40)을 구비하고 있다. 참조부호 50은 2차원 영상표시장치(20)에서 투사된 상이 결상되는 면인 화면이다. 화면(50)이 반사스크린으로 된 경우 관찰자는 편광선택부재(30)와 반사스크린(50)사이에서 편광안경(40)를 채용하여 관람하면된다.

좌우안 영상분리 구동드라이버(10)는 좌우안 영상신호를 입력받아 좌안영상과 우안영상이 2차원 영상표시장치(20)의 전체화면에 분할되어 표시되도록 2차원 영상표시장치(20)를 구동한다.

입체영상을 볼 수 있도록 편광방향이 서로 직교하는 편광판(41)(42)을 가지는 편광안경(40)은 2차원 영상표시장치(20)로부터 제공되는 좌우안 영상을 선별하여 왼눈은 좌안영상을 볼 수 있고, 오른눈은 우안영상을 볼 수 있도록 되어 있다.

2차원 영상표시수단으로서 도시된 액정표시장치(LCD; liquid crystal display)(20)는 광원(21)과, 제1 및 제2편광판(22)(24)과,, 액정표시소자(23)가 구비된다.

통상 백라이트(back light)라 부르는 광원(21)은 액정표시소자(23)의 표시면 전체에 걸쳐 면조사할 수 있도록 무편광의 광을 생성한다.

제1편광판(22))은 액정표시소자(23)와 광원(21) 사이에 구비되어 광원(21)에서 조사되는 무편광의 광중 특정 편광방향의 광만을 통과시킨다.

액정표시소자(23)는 두매의 유리기판과, 유리기판사이에 개재된 액정분자층과, 대향되는 유리 기판 각각의 내측에 각각 형성되어 독립적으로 구동전원이 인가되는 복수개의 스트라이프형 전극을 구비한다. 두 기판에 각각 형성된 스프라이프형 전극은 상호 직교하도록 배열되어 있으며, 두 전극층이 마주하는 각 부분이 하나의 화소를 이룬다. 각 화소를 이루는 전극 양단에 전원이 인가되면, 액정분자가 일렬로 배열되어 제1편광판(22)을 통과한 광과 동일 편광의 광을 투과시킨다. 반면, 각 화소를 이루는 전극 양단에 전원이 인가되지 않으면, 액정분자가 배향막의 러빙방향에 따라 비틀리게 배향되어 제1편광판(22)을 통과한 광의 편광 방향을 소정 각도 바꾸어 준다. 따라서, 각 전극의 전원인가 유무에 따라 액정표시소자를 거쳐 출사되는 편광의 방향이 바뀌게 된다.

제2편광판(24)은 액정표시소자(23)에서 전원인가 유무에 따라 편광방향이 상호 다른 광중 일 편광방향의 광만을 통과시키는 편광판이다. 따라서, 액정표시소자(23)의 화소별 선택적 구동 및 제2편광판(24)의 선택투과에 의해 화상이 형성된다.

편광선택부재(30)는 2차원 영상표시장치인 액정표시장치(20)를 통해 만들어진 동일 편광방향을 가지는 좌안영상과 우안영상의 편광방향을 각각 다르게 선택하는 편광선택수단으로 좌안영상을 편광안경(40)의 좌안용 편광판(41)의 편광방향과 동일 편광방향을 가지도록 바꾸어주며, 우안영상을 편광안경(40)의 우안용 편광판(42)의 편광방향과 동일 편광방향을 가지도록 바꾸어준다. 편광선택부재(30)는 도 3에서와 같이 기판(31)과, 이 기판(31) 위에 일정간격을 두고 마련된 위상지연판(32)이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 위상지연판(32)은 리타더라부르는 것으로 좌안영상과 우안영상 중 하나의 영상에 대해 위상을 지연하여 편광방향을 바꾸어준다. 이 위상지연판(32)은 상기 좌안영상표시영역 또는 우안영상표시영역에 선택적으로 구비된다. 상기 위상지연판(32)은 바람직하게는 상기 좌안상과 우안상의 편광방향이 직교되도록 위상을 180°지연시키는 λ/2파장판이다.

이와 같이 구비된 입체영상 표시장치에 있어서, 액정표시장치(20)가 화상을 형성하는 화소를 분할하여 좌안영상과 우안영상을 동시에 나타내고, 편광선택수단인 편광선택부재(30)에 의해 좌안영상과 우안영상의 편광방향을 다르게 하여 편광안경(40)을 착용한 시각자에게 입체영상을 제공하는 과정을 도 2를 통해 보다 상세하게 설명한다.

좌안용 카메라(1)와 우안용 카메라(2) 및 좌우안 영상 합성부(3)는 좌우안 영상 입력장치이다. 좌안용 카메라(1)와 우안용 카메라(2)는 서로 다른 각도에서 시각자가 왼눈을 통하여 시각하는 좌안상과 오른눈을 통하여 시각하는 우안상을 촬영한다. 좌우안 영상합성부(30)는 좌안용 카메라(1)와 우안용 카메라(2)로부터 제공되는 좌안상과 우안상을 합성하여 좌우안 영상정보로 좌우안 영상분리 구동드라이버(10)에 제공한다.

좌우안 영상합성부(3)로부터 좌안상과 우안상의 연속상인 좌안영상과 우안영상의 합성영상신호를 제공받은 좌우안 영상분리 구동드라이브(10)는 좌안영상정보와 우안영상정보를 분리하여 액정표시장치(20)의 전체표시면을 좌안영상 표시영역과 우안표시영역으로 분할하여 좌안영상과 우안영상이 각각 대응 표시면에 표시되도록 액정표시장치(20)를 구동한다.

즉, 좌우안용 영상신호가 액정표시장치(20)에 입력되면, 액정표시장치(20)의 R, G, B 화소(23a)를 단위군으로하여 수직으로 첫 번째, 세 번째,..., RGB화소(23a)에는 좌안용 영상이, 두번째, 네 번째, ..., RGB화소(23a)에는 우안용 영상이 교번으로 표시된다.

그리고, R, G, B 화소(23a)를 단위군으로 하여 교번으로 표시되는 좌안영상정보 표시면과 대응되는 영역마다(또는 우안영상정보 표시면과 대응되는 영역마다) 편광선택용 위상지연판(32)이 배치되어 있다. 따라서, 편광선택부재(30)를 거친 좌안영상신호와 우안영상신호는 상호 다른 편광방향을 갖게된다. 그결과, 편광선택부재를 통과하여 결상면인 화면(50)에 형성된 영상은 편광방향을 달리한 좌안영상과 우안 영상이 교변으로 표시되고, 위상지연판(32)을 거친 좌안영상정보의 편광방향과 동일한 편광방향을 갖는 편광안경(40)의 좌안용 편광자(41)를 통해서 좌측눈에는 좌안영상정보만 필터링되어 보여진다. 같은 방식으로 편광선택부재(30)를 통과한 후의 우안영상정보의 편광방향과 동일한 편광방향을 갖는 편광안경(40)의 우안용 편광자(42)를 통해서 우측눈에는 우안영상정보만 필터링되어 보여지게된다.

결과적으로 시각자는 양안시차를 인위적으로 느끼게 할 수 있는 좌안영상과 우안영상을 각각 좌측눈과 우측눈을 통해 따라 봄으로써 입체감을 느낄수 있게된다.

지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 안경방식 입체영상 표시장치는 넓은 시청범위를 제공하며, 한대의 표시장치로 좌안영상과 우안영상을 분리 제공할 수 있어 제품의 단가를 대폭 낮출 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 2차원 영상을 표시하는 2차원 영상 표시 수단과;

   입체영상을 표시하기 위해 상기 2차원 영상표시수단의 전체표시면을 좌안영상 표시면과 우안영상 표시면으로 분할하여, 좌안영상 표시면에는 좌안영상이 그리고, 우안영상표시면에는 우안영상이 각각 표시되도록 상기 2차원영상표시수단을 구동하는 좌우안 영상분리 구동드라이버;

   상기 2차원 영상 표시수단에서 표시된 상기 좌안영상과 상기 우안 영상에 대해 상호 다른 편광방향으로 바꾸는 편광선택수단과;

   상기 편광선택수단을 통해 결상면에 표시되는 좌우안 영상에 대해 좌안 영상과 우안 영상을 각각 분리하여 관찰자의 좌우 육안으로 제공하는 좌우안 영상 분리수단;을 구비한 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 2차원 영상 표시 수단은 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 편광선택수단은 상기 좌안영상 표시면 또는 상기 우안영상 표시면에 대응되는 위치에 선택적으로 위상을 지연시키도록 마련된 위상지연판인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 위상지연판은 상기 좌안영상과 상기 우안영상의 편광방향이 직교되도록 위상을 180도 지연시키는 λ/2파장판인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 좌우안 영상분리수단은 좌안영상의 편광방향과 대응되는 좌안용 편광판과, 우안영상의 편광방향과 대응되는 우안용 편광판을 구비한 편광안경인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.