KR20010056539A

KR20010056539A - 패러랙스 배리어를 이용한 입체화상용 패널과 이를 채용한입체화상표시장치 및 입체화상용 패널의 제작방법

Info

Publication number: KR20010056539A
Application number: KR1019990058032A
Authority: KR
Inventors: 이재연; 이원식
Original assignee: 이원식; 이재연; 이윤철; 이준석
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-07-04

Abstract

본 발명은 입체화상을 구현하기 위한 것으로서, 특히 패러랙스 배리어(Parallax Barrier)를 이용하여 정지 입체화상을 제공하기 위한 것이다.

일정 두께를 갖고 빛을 잘 투과하는 재질의 투명체와; 투명체의 전면에 부착되고, 필름 위에 일정 간격으로 세로방향의 차단막이 인쇄된 패러랙스 배리어와; 투명체의 후면에 부착되고, 필름 위에 일정 간격으로 단위화상들이 배치, 합성되어 인쇄된 통합화상 쉬트를 구비한다.

기존의 입체화상 표시장치들과 비교해서 저가격으로 고성능의 입체상을 제공할 수 있으므로 실용성이 높고 제품 경쟁력이 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

패러랙스 배리어를 이용한 입체화상용 패널과 이를 채용한 입체화상표시장치 및 입체화상용 패널의 제작방법 {Stereoscopic Image Display System Including Stereoscopic Panel with Parallax Barrier and Making the Same}

본 발명은 입체 화상을 제공하는 표시장치 및 방법에 대한 것이다.

최근 입체화상에 관한 연구개발은 세계 각국에서 매우 활발하게 이루어지고 있으며, 그것을 구현하는 방식도 무척 다양하다. 입체화상 (정지화상 및 동영상)을 구현하는 방식은 매우 다양하나, 크게 보아서 1)홀로그래피 방식 2)입체용 특수안경을 사용하는 방식 3)입체용 특수안경을 사용하지 않는 방식 의 세 가지로 나눌 수 있다.

그 중에서 첫째 홀로그래피(Holography)방식은 가장 완벽에 가까운 입체화상을 구현할 수 있다는 장점이 있으나, 항상 레이저(Laser)를 써서 촬영해야 하므로 비용이 많이 들고 제작 공정이 복잡하다는 등의 단점이 있다. 더구나 레이저의 특성상 인물을 촬영하기에는 매우 위험하며, 야외 풍경 등의 촬영도 어렵다. 둘째, 입체용 특수안경을 사용하는 방식에는 다시 편광안경 방식, 시분할셔터안경 방식 등이 있는데, 비교적 간단하고 저렴하게 입체화상을 구현할 수 있으나 항상 별도의 입체화상용 특수안경을 쓰고 보아야 한다는 단점이 있다. 이에 반하여 셋째 특수안경을 사용하지 않는 방식은 특수장비가 없이도 입체화상이 구현된다는 장점 때문에현재 가장 활발히 연구 개발되고 있는 방식이기도 하다. 특수안경을 사용하지 않는 방식에도 1)패러랙스 배리어(Parallax barrier)방식 2)렌티큘러 쉬트(Lenticular sheet) 방식 3)시공간 분할 방식 4)이들 몇 가지를 조합한 방식 및 기타 등등 매우 다양한 방식들이 선보이고 있다.

본 발명은 위와 같은 여러 가지 입체화상 구현 방식 중에서도 특수안경을 사용하지 않는 패러랙스 배리어 방식에 속한다. 패러랙스 배리어(Parallax barrier) 방식이란, 가는 슬릿(slit) 모양의 개구부가 나란히 배열된 판으로써 뒷면에 적당한 사이를 두고 좌우 2안상(眼象) 혹은 다안상(多眼象)을 번갈아 배치하고 특정 시점에서 이 개구부를 통해서 입체화상을 맨눈으로 관찰할 수 있는 방식으로서, 렌티큘러 렌즈를 채용하는 렌티큘러 쉬트 방식과 유사한 점이 많다.

이와 같은 패러랙스 배리어를 이용한 입체구현에 관한 종래기술로는, 주로 액정표시장치(LCD) 등을 이용하여 동화상을 구현하는 방식이 주종을 이룬다. 그러나, 패러랙스 배리어나 렌티큘러 쉬트를 이용하여 동화상의 입체를 구현하는 기존의 방식들은 대부분 제작비용이 너무 많이 들거나, 혹은 비용이 저렴한 경우에는 입체감의 만족도 등이 소비자의 욕구에 크게 미흡해서 그 동안 실용화에 어려움이 많았다. 즉 예를 들면, 2안상 패러랙스 배리어나 렌티큘러 쉬트를 채용한 방식의 경우(미국특허 5,663,831 미국특허 5,825,541 미국특허 5,943,166 일본특허공개 평7-261119, 일본특허공개 평9-50019), 입체감을 느낄 수 있는 눈의 위치 폭이 매우 제한되기 때문에 관찰자가 조금만 이동하여도 입체화상이 깨지거나 부자연스런 느낌이 생기는 단점이 있다. 2안상 대신 구성화면을 늘려서 다안상으로 만들면(미국특허 5,945,965 일본특허공개 평9-102968, 일본특허공개 평9-138370) 비교적 여러 위치에서 입체감을 느낄 수 있으나 제작 과정이 더 복잡해지고 비용도 많이 들게 된다. 2안상 방식의 단점을 보완하기 위하여 관찰자의 위치를 추적해서 그에 맞게 화상을 변화시키는 머리위치 추적시스템을 채용한 경우(일본특허공개 평9-197344)도 있으나, 이 역시 별도의 장치를 부가하여야 하므로 번거롭고 비용이 많이 들게 된다. 또한 대부분 액정표시화면으로써 입체동화상을 구현한 종래기술들은, 액정표시장치, 편광필터 등 고가의 부품들을 다수 필요로 하므로, 저가격의 실용적인 입체화상 표시장치를 제공하기는 매우 어렵다.

본 발명은 종래기술들이 지니는 여러 단점들을 극복하여, 제작비용이 저렴하고 구조가 간단하면서도 높은 입체감을 제공할 수 있는 실용적인 입체화상 표시장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 입체화상 표시장치에 채용되는 입체화상용 패널을 제공하는 것이며, 아울러 입체화상용 패널을 제작하는 방법도 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 패러랙스 배리어를 이용한 입체화상 표시장치의 개략도.

도 2는 도 1의 표시장치 중 입체화상용 패널의 상세 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체화상용 패널의 정면도.

도 4는 도 3의 입체화상용 패널의 A - A 선을 따라 절단하여 도시한 패러랙스 배리어 쉬트 부분의 단면도.

도 5는 도 3의 입체화상용 패널의 B - B 선을 따라 절단하여 도시한 패러랙스 배리어 쉬트 부분의 단면도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체화상용 패널의 패러랙스 배리어 쉬트 부분의 단면도.

도 7은 본 발명의 제조방법에 따라 입체화상 패널의 통합화상 쉬트를 제작하기 위한 입체촬영의 원리를 도시한 도면.

도 8은 패러랙스 배리어의 제작 개념도.

도 9는 사람의 눈이 입체감을 느끼는 원리를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 패러랙스 배리어 쉬트 30 : 투명체

40 : 통합화상 쉬트 50 : 라이트박스

위와 같은 본 발명의 목적은 패러랙스 배리어를 이용하는 입체화상 표시장치에 있어서, 일정 두께를 갖고 빛을 잘 투과하는 재질의 투명체와;

상기 투명체의 전면에 부착되고, 필름 위에 일정 간격으로 세로방향의 차단막이 인쇄된 패러랙스 배리어 쉬트와;

상기 투명체의 후면에 부착되고, 필름 위에 일정 간격으로 단위화상들이 배치, 합성되어 인쇄된 통합화상 쉬트;

를 구비한 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 측면에 따르면 상기 입체화상용 패널을 채용한 입체화상 표시장치가 제공된다.

이하 도면을 참조하면서, 본 발명의 패러랙스 배리어를 이용한 입체화상 표시장치의 원리와 구조 및 작용(즉 관찰자가 본 입체감 효과), 입체화상용 패널의 제조방법 등에 대하여 상세히 설명한다.

< 입체화상 표시장치의 원리 및 구조 >

인간이 시각을 통하여 입체감을 느끼는 요인은 매우 다양하며 복잡하나, 크게 생리적 요인과 심리기억적 요인으로 나눌 수 있다. 생리적 요인으로서는 수정체의 조절(Accommodation), 단안의 운동시차(Motion parallax) 등 한쪽 눈만에 의한 인식 요인과 양안(兩眼)의 폭주각(Binocular convergence), 양안의 시차(Binocular parallax) 등 양쪽 눈을 이용하는 것이 있다. 심리기억적 요인으로는 물체의 크기, 높낮이, 중첩, 형상 등의 기하학적 입체시가 있고, 명암, 해상도, 채도, 색상 등의 광학적 입체시가 있다. 이중에서도, 입체감의 정도는 양안의 폭주각, 양안시차 등 양쪽 눈에 의한 생리적 요인이 가장 크며, 본 발명은 바로 이러한 양안의 시차를 이용한 입체시의 원리를 응용한 것이다.

도 1은 패러랙스 배리어를 이용한 입체화상 표시장치의 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입체화상 표시장치(10)는 입체화상 패널과 라이트장치(50)를 구비한다. 패널은 일정한 간격으로 세로길이의 차단막이 배치된 패러랙스 배리어쉬트(20; Parallax barrier sheet, 약칭 배리어), 상기 패러랙스 배리어 쉬트(20)와 후술하는 통합화상 쉬트(40) 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 주기 위한 판으로 된 투명체(30), 특정 간격으로 나누어져 분리된 2차원 화상들이 모아진 통합화상 쉬트(40)를 구비한다. 통합화상 쉬트(40) 쪽에서 빛을 비추어 주는 라이트장치(50)가 표시장치에 구비된다. 또한 표시장치(10)는 양측과 뒤쪽을 가리고 상기 패널과 라이트장치(50)를 구비하는 프레임(60)이 마련된다.

사람의 두 눈(11, 12) 사이의 간격은 약 6.5cm 정도이기 때문에 사물을 보았을 때 시선의 수평각도가 약간 다르게 된다. 따라서, 각기 다른 수평각도에서 기록된 2차원 화상을 특정한 간격으로 나누어 분리시키고, 각각의 분리된 화상을 고유의 수평각도를 유지하게 하여 통합한 후 패러랙스 배리어 쉬트(20)와 투명체(30)를 통해서 보면, 두 눈의 화상은 각기 다른 각도로 보이게 된다. 이러한 양안시차를 지닌 화상은 뇌에 의해 입체화상으로 인식되게 된다. 도 1은 설명을 위하여 패널의 배리어 쉬트와 통합화상을 횡방향으로 확대하여 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면 패널의 투명체(30)는 배리어 쉬트(20)와 화상 쉬트(40) 사이의 간격을 유지하고 양 쉬트(20)(40)가 제 위치에 있게 해 주며, 프레임(60)에 잘 고정되어 있도록 기판 역할을 한다. 투명체(30)는 빛을 잘 투과할 수 있는 투명판 재질이면 어느 것이나 사용할 수는 있으나, 그 특성이 화상 등에 큰 영향을 미치므로, 투명체(30)의 재질 선택은 매우 중요하다. 아크릴 수지는 빛의 투과성이 좋아서 화상의 선명도 측면에서 매우 우수하고 가격도 저렴하므로 가장 바람직한 재질이나, 여기에 맞는 접착제를 찾기가 어렵다. 페트(PET;Polyethylen Terephthalate) 수지는 쉬트(20, 40)의 접착이 용이하고 파손의 우려가 적은 반면에, 가격이 비싸고 빛의 투과성이 떨어지므로 화상의 선명도 측면에서도 불리하다. 유리는 투과성이 가장 우수하나 파손의 우려가 크고 너무 무겁다. 본 발명의 일 실시예에서는 후술하는 불포화 폴리에스테르 수지계열 접착제 등 아크릴 수지에 적합한 접착제들을 발굴, 채용하여, 가장 우수한 특성을 지니는 아크릴 수지를 투명체(30)의 재질로 선택하였다. 즉, 본 발명자는 투명체 재질로서의 우수한 특성의 아크릴 수지에 적용할 수 있는 접착제를 발굴, 선택하여 우수한 효과의 입체화상 패널을 창안한 것이다. 투명체(30)의 두께는 재질 및 용도에 따라 약간씩 달라지나, 아크릴 수지의 경우 2mm ~ 5mm 정도가 바람직하다. 주로 가까운 거리에서 볼 입체화상 표시장치에 쓰려면 얇은 투명판이 좋고, 광고용이나 인테리어용과 같이 거리를 두고 볼 입체화상 표시장치에 쓰려면 4mm ~ 5mm 정도가 바람직하다.

도 1 및 도 2를 참조하면 투명체(30)의 뒤에는 통합화상 쉬트(40)가 부착된다. 화상 쉬트(40)는 투명필름의 일측에 화상이 인화(고정, 정착)된 형태이다. 통합화상 쉬트(40)를 구성하는 필름은 플라스틱 수지 재료의 필름이며 조명용 화상 필름인 것이 바람직하다. 여기서 조명용 화상 필름이라 함은 전시용, 광고용 등으로 많이 쓰이는 것으로서, 뒤에서 빛을 비춰서 화상을 나타내는 조명용 필름을 지칭하며, 통상 듀라필름이라고도 한다. (구체적인 상품명으로서 1) Fujitrans Crystal, Archive Display, Material 2) Agfatrans XA, Display film 3) Ilfocolor, Translucent, LT RA. F7 4) Kodak, Duratrans Ra, SP901을 들 수 있으며, 듀라라는 명칭은 처음에는 코닥(Kodak)사의 제품이름에서 나온 것이나, 현재당업계에서는 상기와 같은 용도의 조명용 화상 필름을 일반적으로 듀라필름이라 지칭한다.) 필름의 두께는 200㎛ ~ 300㎛인 것이 바람직하며 시험제작 시에는 212㎛ 두께의 필름을 사용하였다. 본 발명의 필름 두께는 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 필름 위에 인쇄되는 화상은 두께가 0.1㎛ ~ 7㎛가 보통이나 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에서는 8개의 컷으로 구성된 통합화상 쉬트를 도시한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 8컷의 화상을 단위 폭(W)으로 나누어 반복되도록 형성한 것이다. 하나의 컷의 폭은 60㎛ 내지 250㎛인 것이 바람직하다. 투명체에 부착할 때에는 화상이 정착된 면이 투명체(30)에 접하도록 하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

계속해서 도 1 및 도 2를 참조하면, 배리어 쉬트(20)는 투명체(30)의 앞에 부착된다. 패러랙스 배리어 쉬트(20)는 투명 필름에 인쇄한 것으로서 그 필름의 재질은 플라스틱 수지이며, 특히 열경화성 수지 중 폴리에스테르 수지인 것이 바람직하다. 패러랙스 배리어 쉬트(20)를 구성하는 필름의 두께는 한정되지 않으나 50㎛ ~ 200㎛인 것이 바람직하며, 실제 제작시에는 104㎛ 필름을 사용하였다. 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 인쇄되는 차단막(21)의 두께는 0.1㎛ ~ 7㎛인 것이 바람직하다. 도 2는 입체화상 패널의 단면도이다. 이해를 돕기 위해 도 2에서는 인쇄막의 두께를 두껍게 표시하였다. 패러랙스 배리어(20) 필름 상의 차단막(21)은 관찰자 쪽 혹은 투명체(30) 쪽 중 어느 방향으로나 형성될 수 있으나, 차단막(21)의 보호를 위하여 외부로 노출되지 않도록 투명체(30) 쪽으로 형성되는 것이 바람직하다.패러랙스 배리어 쉬트(20)는 차단막(21)과 개방된 투명부(22)가 반복되도록 인쇄된다. 차단막(21)은 그 폭이 통합화상의 컷수보다 하나 적은 컷수의 폭(즉 도 1, 2에서는 7컷의 폭)을 구비하며 투명부(22)는 1컷의 폭으로 이루어진다. (도 1 참조) 차단막(21)과 투명부(22)의 경계는 아래에 있는 컷 사이의 경계와 일치시키는 것이 바람직하다.

통합화상 쉬트(40)와 배리어 쉬트(20)는 후술하는 바와 같이, 접착제에 의해 접착된다.

투명체(30)에 통합화상 쉬트(40)와 패러랙스 배리어 쉬트(20)가 접착된 입체화상 패널은 프레임(60)에 고정된다. 백라이트, 즉 조명용 라이트장치(50)는 다수의 등(51)을 구비한다. 백라이트의 조도는 7,000 룩스 이상인 것이 바람직하다.

지금까지는 입체화상용 패널로서, 패러랙스 배리어 쉬트(20), 투명체(30), 통합화상 쉬트(40)만으로 구성되는 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 필요에 따라 부가적인 구조와 새로운 기능을 함께 지니는 입체화상용 패널의 제공이 요청된다. 입체화상 표시장치(10)를 실외에서 사용할 경우에, 주간에는 백라이트(51)보다 강렬한 햇빛으로 인하여 입체화상이 제대로 보이지 않으며 배리어 쉬트(20)상의 인쇄된 면이 그대로 드러난다. 따라서, 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 다른 글자나 기호, 도형 등을 추가로 인쇄한 입체화상용 패널을 구성하면, 주간에는 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 쓰여진 내용으로 광고나 알림판 등의 기능으로 쓸 수 있고, 야간에는 입체화상 표시장치로 쓸 수 있으므로 더욱 효과적이다. 또한 입체화상 표시장치(10)를 실내에서 사용하는 경우에도,백라이트(51)를 껐을 때는 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 인쇄된 내용만 보이게 하고, 백라이트(51)를 켰을 때는 입체화상이 나타나게 만들 수도 있다. 백라이트(51)를 켰을 때 입체화상과 함께 패러랙스 배리어 쉬트(20)에 쓰여진 내용을 함께 디스플레이하도록 할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체화상용 패널의 정면도이고, 도 4는 도 3의 입체화상용 패널의 A - A 선을 따라 절단하여 도시한 패러랙스 배리어 쉬트 부분의 단면도이다. 도 5는 도 3의 입체화상용 패널의 B - B 선을 따라 절단하여 도시한 패러랙스 배리어 쉬트 부분의 단면도이다. 예를 들어 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 'H'라는 문자를 표기하였다고 가정하고 도 3 내지 도 5를 참조하면, 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에는 차단막(21), 투명부(22), 표기부(23)가 번갈아서 나타나게 된다. 이 경우 표기부(23)를 제외한 차단막(21)과 투명부(22)의 간격, 폭 등은 도 1 및 도 2에서 설명한 상기의 실시예와 동일하되, 표기부(23)는 투명부 없이 연속적으로 구성된다. 즉, 표기부(23) 상에는 차단막(21)과 투명부(22)가 따로 구성되지 않으므로, 도 3에서의 점선 표시부분(22a)도 불투명한 표기부(23)로 나타나게 된다. 표기부(23)가 없는 상기의 실시예에서는 차단막(21)은 검은 색으로 구성하는 것이 가장 바람직하나, 차단막(21)이 불투명한 짙은 색이어도 무방하므로, 본 실시예에서는 차단막(21)과 표기부(23)는 서로 다른 어두운 계통의 색상들로 구성하는 것이 바람직하다. 가령, 차단막(21)은 암청색, 표기부(23)는 암적색 으로 인쇄할 수 있다. 다만, 표기부(23)를 통합화상 쉬트(40)상의 배경화면 부분(배리어 쉬트의 표기부와 겹쳐지는 부분)과 일치하도록 인쇄할 경우에는, 배경화면의 색상과도 조화를 이루도록 보색관계 등을 고려하여 표기부(23)의 색상을 선택하여야 한다. 차단막(21)과 표기부(23)의 인쇄방법은 '입체화상용 패널의 제조방법'에서 후술한다.

상기의 실시예에서는 표기부(23)에는 투명부가 없도록 구성하는 것만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이것에만 한정되지는 않는다. 즉, 상기 실시예와 달리 표기부(23) 상에도 상기 투명부(22)에 해당하는 투명부를 둘 수도 있다. 이 경우 도 3에서의 점선 표시부분(22a)은 투명부를 구성하게 된다. 또한, 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 글자, 기호, 도형 등으로만 표기부(23)를 구성하지 않고, 사진, 그림 등의 이미지로 구성할 수도 있다. 이 경우, 주간이나 야간, 혹은 백라이트를 껐을 때와 켰을 때에 선택적으로 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 인쇄된 글자나 이미지, 혹은 통합화상 쉬트(40)에 의한 입체화상을 각각 디스플레이할 수 있으므로 색다른 효과를 나타낼 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는 차단막 자체를 그림 등의 이미지로 구성할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체화상용 패널의 패러랙스 배리어 쉬트 부분의 단면도이다. 본 실시예에서는 표기부를 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 차단막, 투명부와 나란히 구성하지 않고, 별도로 투명한 표기 쉬트(70) 상에 표기부(71)를 인쇄하여 패러랙스 배리어 쉬트(20) 위에 접착하여 구성하였다. 이 경우에도 표기 쉬트(70) 상의 표기부(71)와 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상의 차단막(21)은 서로 다른 어두운 색상들로 구성하되, 배경화면의 색상을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다. 표기 쉬트(70)의 재질은 패러랙스 배리어 쉬트(20)와동일하다. 표기 쉬트(70) 상에 인쇄되는 표기부(71)는 패러랙스 배리어 쉬트(20) 쪽을 향하는 것이 바람직하다.

< 입체화상용 패널의 제조방법 >

본 발명의 입체화상용 패널의 대략적인 제조방법은 1)입체촬영단계 2)화상 입력 및 수정, 합성단계 3)패러랙스 배리어 쉬트 제작과 통합화상 인쇄 단계 4)배리어, 투명체, 통합화상 쉬트의 접착 단계로 나눌 수 있다.

첫 번째 입체촬영단계는, 카메라를 수평으로 이동시키면서 여러 개의 화상을 촬영하는 단계이다. 촬영장치를 이용하여 수직 각을 고정시킨 채 일정한 수평거리를 이동시켜 수평각도가 변화된 화상을 기록한다. 카메라는 통상의 일반 카메라도 이용 가능하다. 다른 실시예에서는 디지털 카메라를 사용할 수도 있다. 보다 빠르게 다수의 수평변화 화상을 촬영하기 위해서는 자동화된 로봇과 컴퓨터 컨트롤러의 활용이 바람직하다. 도 1과 같이 8컷의 합성화상인 경우 차례로 위치를 이동시키면서 8개의 위치에서 촬영한다.

도 7을 참조하면, 몇 개의 사물로 구성된 임의의 정물 풍경(100)은 카메라(210, 220, 230)로부터의 원근에 따라 맨 앞쪽의 전경(110), 가운데의 중경(120), 맨 뒤의 후경(130)으로 나뉠 수 있다. 이때 카메라를 시선에 수직한 방향으로 수평 이동하면서 풍경(100)을 촬영하게 되면 전경(110), 중경(120), 후경(130)의 위치가 약간 씩 달라지는 화상을 얻을 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 2에서 좌측의 카메라(210) 위치에서 촬영하면 왼쪽에 도시된 화상(310), 가운데의 카메라(220) 위치에서 촬영하면 중간에 도시된 화상(320), 우측의 카메라(230) 위치에서 촬영하게 되면 오른쪽에 도시된 화상(330)이 나온다. 이와 같은 방식으로 수평각도를 달리 하면서 촬영한 각각의 화상은 일정 간격으로 분리된 후 통합화상면을 이룬다. 하나의 풍경에 대하여 수평 이동하면서 촬영하는 화상의 수가 늘어날수록 입체감이 더욱 향상된 통합화상을 제작할 수 있다.

두 번째 화상 입력 및 수정, 합성단계는 촬영하여 인화한 화상들을 크기에 맞추어 스캐너로 이미지 스캔(Image scan)하여 디지털 데이터화하여 컴퓨터로 입력하고, 컴퓨터를 이용하여 입력된 이미지를 수정하고 합성하는 단계이다. 먼저 2차원 화상들을 순서에 맞추어 차례로 스캔한다. 각각의 컷의 데이터를 영상처리 소프트웨어로 수정하고 입력된 데이터를 이미지 합성 소프트웨어를 이용하여 각각의 데이터를 순서대로 하나로 모은다. 이때 도 1과 같이 하려면 8컷의 사진이 필요하며 초점이 일치하도록 즉, 사진 촬영 시 초점을 맞출 때 사용한 피사체의 일점(기준점)이 모든 컷에서 일치하도록 맞춘다. 그리고, 모든 컷을 단위 폭(W)이 되도록 상하방향으로 각각의 2차원 화상을 자른 후, 각 컷에서 차례로 하나씩(도 1 및 도 2에서 1 내지 8) 취하여 하나의 화상으로 합성한다. 즉, 도 1 및 도 2의 숫자 1로 표시된 위치의 화상은 첫 번째 컷의 해당 위치에 있는 상하방향으로 연장되는 조각을 취한다. 다른 컷의 숫자 1로 표시된 위치에 해당하는 화상조각들은 버려진다. 차례로 숫자 2로 표시된 위치의 화상은 두 번째 컷의 해당 위치에 있는 상하방향으로 연장되는 화상조각을 취한다. 이러한 형태로 해당 위치에 대응하는 컷으로부터 화상조각을 취하여 합성화상을 만든다.

세 번째 패러랙스 배리어 쉬트 제작과 통합화상 인쇄 단계는 패러랙스 배리어 쉬트(20)의 차단막과 합성된 화상데이터를 필름 위에 출력, 인쇄하는 단계이다.

도 8은 패러랙스 배리어 쉬트(20)의 제작 개념도이다. 실제의 구조가 아니라, 통합된 화상데이터와 배리어 차단막의 관계를 설명하기 위하며 편의상 도시한 것이다. 패러랙스 배리어 쉬트(20)의 차단막(21)은 통합화상 쉬트(40) 상에 합성한 화상을 관찰자의 눈의 위치에 따라 일정부분 가려주어 이미지를 전달하는 역할을 하므로, 합성한 화상의 컷 수에서 한 컷을 제외한 나머지 컷만큼 같은 간격으로 선택하여 불투명한 색으로 칠하여 제작한다. 도 8에서는 8개의 컷으로 구성된 통합화상 중 관찰자의 눈 위치에서 1번 화상만을 볼 수 있도록 나머지 화상들을 가리는 것으로 예를 들어 도시하였다.

먼저 차단막(21)의 폭과 간격 투명부(22)의 폭에 맞추어 배리어의 필름 위에 감광제가 묻은 상태에서 레이저(Laser)로 노광한다. 그후 현상, 인화하면 빛을 쬔 부분이 검은 색의 차단막(21)으로 남는 양화상이 얻어진다.

하나로 합성된 통합화상은 배리어 쉬트 제조방법과 유사하게 필름 위에 레이저로 현상, 인화하여 양화상으로 출력한다. 백라이트 조명을 이용하므로 원화상의 밝기를 100% 라 하면, 출력시 30% 정도 줄여서 약간 어둡게 출력해야 라이트박스(50) 위에서는 원화상에 가깝게 표현된다. 통합화상 출력에 쓰이는 프린터는 통상 레이저 프린터를 사용하여야 가장 우수한 화상을 얻을 수 있으나, 잉크젯 프린터를 사용하여도 입체화상을 구현할 수 있다.

도 3 내지 도 5에서 예시된 입체화상용 패널의 다른 실시예에서는 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 차단막(21)과 아울러 표기부(23)를 인쇄하여, 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 차단막(21), 투명부(22) 및 표기부(23)가 나란히 나타나도록 한다. 이 경우 인쇄방법은 상기에서와 같은 레이저 노광 후 현상, 인화하는 방법, 잉크젯 프린터를 사용하는 방법 이외에 옵셋 인쇄와 같은 통상적 인쇄방법을 이용할 수도 있다.

도 6에서 예시된 입체화상용 패널의 또 다른 실시예에서는 별도의 표기 쉬트(70) 위에 표기부(71)를 인쇄한다. 표기 쉬트(70) 상에 표기부(71)를 인쇄하는 방법은 패러랙스 배리어 쉬트(20) 상에 차단막(21)을 인쇄하는 방법과 동일하다.

패러랙스 배리어 쉬트(20), 통합화상 쉬트(40), 혹은 표기 쉬트(70) 상에 차단막(21)이나 표기부(23), 통합화상 등을 인쇄할 경우, UV잉크(자외선을 막아주는 잉크)를 사용하여 인쇄할 수도 있다. UV잉크로 인쇄하면 특히 입체화상 표시장치(10)를 실외에 설치할 경우 내구성이 좋아진다.

네 번째 배리어, 투명체, 통합화상 쉬트의 접착 단계는, 투명체(30)의 양쪽에 패러랙스 배리어 쉬트(20) 및 통합화상 쉬트(40)를 접착하는 단계이다.

투명체(30)에 패러랙스 배리어 쉬트(20)와 통합화상 쉬트(40)를 부착하는 데에는 접착제가 사용된다. 접착제의 종류로는, 불포화 폴리에스테르 수지(Polyester resin) 계열 접착제나 폴리우레탄 수지 계열 접착제, 혹은 에폭시 수지(Epoxy resin) 접착제, 양면 테이프 또는 아크릴 수지를 주제로 한 스프레이식 접착제, 스티렌 부타디엔 접착제 등이 있다.

상기 불포화 폴리에스테르 수지(Polyester resin) 접착제는 불포화 폴리에스테르 수지 55% ~ 65%와 스티렌 모노머 35% ~ 45% 용액을 배합한 원액을 타 물질인B.P.O.(Benzol Per Oxide; 과산화벤졸)에 200대 1로 배합한 것을 사용한다. 이것을 접착제로 쓰면 화상이 번지지 않고 배리어와 화상 필름에 기타 화학변화나 물성변화가 없으며 빠른 시간(6시간 정도)내에 잘 접착된다.

상기 폴리우레탄 수지 접착제는 폴리우레탄 프리폴리머(Polyurethane Prepolymer; 주제) 용액에 경화제 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyol) 또는 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol)을 배합하여 사용하는 것으로서 장기간 부착상태에서도 변색이나 변화가 일어나지 않는다.

상기 에폭시 수지 접착제는 폴리아미드(Polyamide)성분 90%와 희석제 10%를 섞어서 에폭시 수지 용액에 1/5의 비율로 배합하여 사용한다.

본 발명의 일실시예에 따른 패러랙스 배리어 쉬트(20)와 통합화상 쉬트(40)를 접착하는 방법은 다음과 같다. 먼저 인쇄된 통합화상 쉬트(40)를 투명체(30) 위에 올려 놓고 상기 접착제를 도포한 다음, 압축 롤러(Roller)로 밀착하여 붙인 후 건조시킨다. 그 위에 패러랙스 배리어 쉬트(20)를 정확히 일치시킨다(Align). 그 후 패러랙스 배리어 쉬트(20)를 테이프로 고정 후 접착제를 도포하고 압축 롤러로 밀착한다. 임시로 고정할 때 테이프만을 써서 고정해야 하는 것은 아니다. 인쇄마크 등으로 표시한 후 접착제를 도포, 접착하는 방법을 이용할 수도 있다. 배리어 쉬트를 정렬시킬 때 육안으로 입체감이 가장 크게 되는 위치에서 정렬시키는 것이 가능하다. 더욱 정밀하게 일치시키기 위하여 확대경 또는 현미경 등의 장비를 이용하여 정렬시킬 수도 있다.

이와 같이 투명체(30)에 패러랙스 배리어 쉬트(20)와 통합화상 쉬트(40)를접착하여 입체화상용 패널을 제작하면 손쉽게 패러랙스 배리어와 화상 사이의 간격을 일정하게 유지시켜줄 수 있다. 따라서 이들을 지지, 또는 고정하기 위한 별도 부품이 필요 없으므로 훨씬 간단하게 입체화상용 패널을 구성할 수 있다.

도 6에서 예시된 입체화상용 패널의 또 다른 실시예에서는 패러랙스 배리어 쉬트(20) 위에 표기부(71)가 인쇄된 표기 쉬트(70)를 추가로 접착한다. 접착시 사용되는 접착제의 종류 및 접착 후 압착 방법은 패러랙스 배리어 쉬트(20)를 투명체(30)에 접착하는 경우와 동일하다.

각 쉬트의 접착이 끝나면, 통합화상 쉬트(40) 뒤쪽에 라이트박스(50)를 부착, 설치하여 입체감 효과를 검사해 본다. 라이트박스(50) 내에 설치되는 등(51)은 밝기가 7000 룩스 이상 되어야 입체감 효과를 제대로 제공할 수 있다. 라이트박스(50)는 범용으로 제작되는 것을 사용할 수 있으며, 특수반사판을 채용하여 밝기를 높인 것을 쓰면 더욱 바람직하다.

< 관찰자가 본 입체감 효과와 패널의 각 구성의 관계 >

상기와 같은 입체화상 패널 및 표시장치에 있어서, 관찰자의 입장에서 보았을 때 입체감을 더욱 효과적으로 느끼게 하기 위한 각 구성의 특성에 대해 설명하면 다음과 같다.

위에서 언급했듯이, 사람의 좌우 눈(11, 12) 사이의 거리는 약 6.5cm로 각각의 눈이 보는 물체의 상이 다르다. 도 1을 참조하면 알 수 있듯이, 관찰자와 화상의 거리 및 패러랙스 배리어 쉬트(20)의 차단막(21) 사이의 폭과 간격, 이격거리, 화상배치간격에 따라 시선의 수평각도 및 해상도가 달라지게 된다. 또한,차단막(21) 사이의 투명부의 폭과 화상배치의 단위 폭(W)은 화상의 최소단위인 픽셀(Pixel)을 기준으로 결정하는 것이 가능하다. 이때 제작물의 크기, 이미지의 종류 등을 고려하여 해상도(DPI)를 조절하여야 한다. 일반적으로 관찰 거리가 짧을수록 해상도는 높아야 하고, 관찰 거리가 길어질수록 해상도는 낮아질 수 있다. 화상의 해상도는 DPI(Dot Per Inch) 기준으로 100 DPI ~ 400 DPI의 범위에서 제작한다.

통합화상을 구성하는 각각의 분리된 단위 화상의 수, 즉 사진 컷의 수는 이론적으로 최소 2개 이상이면 입체감 효과를 제공할 수 있다. 그러나 단위화상이 2개인 경우는, 입체상으로 보이는 관찰자의 눈 위치가 극히 제한되므로 다른 곳에서 보거나 관찰자가 조금만 이동하여도 입체상이 깨지거나 매우 부자연스런 느낌을 주게 된다. 따라서, 통합화상을 구성하는 단위 화상의 수가 많을수록, 즉 수평이동하면서 촬영하는 사진 컷의 수가 많을수록 입체상으로 보이는 관찰자의 위치 범위가 넓어지고 더욱 자연스런 입체감 효과를 제공할 수 있다. 그러나, 단위 화상의 개수가 너무 많으면 제작과정이 복잡해지거나 입체상이 어두워질 우려가 있으므로 대략 5-10개 정도가 바람직하다. 도 1을 비롯한 본 실시예에서는 8개를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 이보다 더 많거나 적을 수도 있다.

배리어(20)의 차단막(21)과 통합화상 쉬트(40) 사이의 거리, 즉 투명체(30)의 두께는 입체감을 느끼는 관찰자의 위치에 영향을 미친다. 앞에서 언급했듯이 일반적으로 관찰거리가 길면 투명체(30)를 두껍게 하고, 관찰거리가 짧으면 투명체(30)의 두께도 얇게 한다.

도 9는 사람의 눈이 입체감을 느끼는 원리 중의 하나를 도시한 도면이다. 일반적으로 대상물을 보는 사람의 두 눈 사이의 각이 클수록 앞으로 튀어나와 보이고, 각이 작을수록 뒤로 들어가 보인다. 도면의 예와 같이 제작 대상물의 상을 전경(Fore ground; F), 중경(Key subject; K), 후경(Back ground; B)으로 나누어 설명하기로 한다.

통합화상 쉬트(40) 상에서 사람의 오른쪽 눈(11)이 보는 전경의 이미지(FR)와 왼쪽 눈(12)이 보는 전경의 이미지(FL)는 서로 다르다. 따라서 전체적인 전경의 이미지는 통합화상 쉬트(40) 보다 앞인 위치(F)에서 초점이 맺혀지므로 사람의 뇌에서 인식하기에는 전경이 앞으로 튀어나와 있는 것처럼 느끼게 된다. 중경의 경우는 두 눈(11, 12)이 모두 통합화상 쉬트(40) 상의 같은 이미지(K)를 보고 초점도 그곳에서 맺혀지므로 통합화상 쉬트(40)의 위치에 상이 있는 것처럼 느낀다. 후경의 경우는 통합화상 쉬트(40) 상에서 오른쪽 눈(11)이 보는 이미지(BR)와 왼쪽 눈(12)이 보는 이미지(BL)가 다르고 초점은 통합화상 쉬트(40) 보다 뒤(B)에서 맺혀지게 되므로 전체적으로 인식하는 후경의 이미지는 뒤로 들어가 있는 것처럼 느끼게 된다. 따라서, 전체적으로 입체감을 느끼게 된다.

본 발명자가 실시한 실시예들에서는 크기 30cm의 대상물인 경우, 효과적인 관찰거리는 3m ~ 6m 로서 가시적인 느낌은 전경은 30cm 정도가 돌출되고 후경은 50cm 정도가 후퇴한 느낌을 받게 된다. 제작되는 대상물의 크기가 커질수록 가시적 공간 느낌도 비례하여 커진다. 또한, 도 3 내지 도 6에서 예시된 다른 실시예들에서는 표기부(23, 71)로 인쇄되어 나타나는 내용이 거의 중경(K)의 위치에서 초점이 맺히므로 백라이트(51)가 꺼져 있는 경우 등의 입체화상 없이 보는 경우, 혹은 배경의 입체화상과 아울러 보는 경우에도 자연스럽게 보이는 효과를 제공한다.

지금까지 본 발명의 실시예로서, 하나의 정지 입체화상의 구현만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이것에만 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예로서 서로 다른 2개 이상의 정지화상을 합성하여, 관찰자가 보는 방향에 따라 다른 이미지가 보이도록 할 수도 있고, 관찰자가 이동함에 따라 움직이는 이미지처럼 보이게 구현할 수도 있다. (예를 들어, 팔을 굽힌 이미지와 팔을 편 이미지를 함께 합성하여 관찰자가 움직이면서 보면 팔을 굽혔다 폈다 하는 것처럼 보이게 하는 방법 등이 있음) 이러한 실시예 역시 컴퓨터에 디지털 데이터를 합성하는 것에 의해 가능하며, 화상의 입력, 합성과정만 약간 다를 뿐 다른 제작 공정들은 앞의 실시예와 거의 동일하다.

본 발명의 패러랙스 배리어를 이용한 입체화상용 패널과 이를 채용한 입체화상표시장치 및 입체화상용 패널을 제작하는 방법은 다음과 같은 효과와 장점이 있다.

첫째, 입체상을 보기 위하여 특수안경 등을 쓰는 등의 번거로움이 없고 누구나 간편하게 정지 입체화상을 즐길 수 있다. 둘째, 특수안경을 쓰지 않는 입체구현 방식 중에서도 제작이 간단한 패러랙스 배리어만을 채용했기 때문에 렌티큘러 쉬트나 홀로그램 소자 등을 채용한 다른 방식에 비해서 제작비용이 훨씬 적게 들고 용이하게 제작할 수 있다. 셋째, 입체상을 나타내는 통합화상을 구성하는 단위화상을 2 이상의 충분한 다수로 구현할 수 있으므로 입체감을 느낄 수 있는 관찰 범위가넓고, 머리위치 추적장치 등의 별도 장치를 부가하지 않고 관찰자가 이동하여도 입체상이 깨지거나 부자연스런 느낌을 주는 일이 없다. 넷째, 투명체에 필름을 부착하여 입체상을 구현하는 방식이므로 단위화상의 수를 많이 늘려도 제작비용이 그다지 증가하지 않으며, 패러랙스 배리어와 화상면을 일정 간격으로 유지하기 위한 별도의 수단이 불필요하고 편광필터 등의 고가의 부품도 필요로 하지 않는다. 다섯째 투명체에 필름을 부착하여 제작되므로 제작이 간편하고 우수한 입체효과와 아울러 제품의 내구성도 크다. 여섯째, 패러랙스 배리어 쉬트 상이나 그 위에 별도로 다른 글자나 기호, 도형 등을 추가로 인쇄한 입체화상용 패널을 구성하면, 실내외에서 주간, 야간에 따라 입체화상 및 별도의 광고나 알림판 등의 기능으로 번 갈아서 이용하거나, 입체화면의 일부를 배경으로 아울러 함께 디스플레이할 수 있으므로 더욱 다양한 효과와 실용성을 갖는 입체화상용 표시장치를 제공할 수 있다.

종합적으로 보아서, 기존의 입체화상 표시장치들과 비교해서 저가격으로 간편한 제조과정을 거쳐 고성능의 입체상을 제공할 수 있으므로 실용성이 높고 제품 경쟁력이 우수한 장점이 있다.

Claims

패러랙스 배리어를 채용하는 입체화상용 패널로서,

일정 두께를 갖고 빛을 잘 투과하는 재질의 투명체와;

상기 투명체의일면에 부착하며 가로방향으로 일정한 폭을 가지며 세로방향으로 길게 연장되는 단위화상들이 가로방향으로 연속 배치, 합성된 화상이 마련된 통합화상 쉬트와;

상기 화상 쉬트가 부착된 면의 반대쪽 면에 부착되고 그 일면에 상기 단위화상 폭만큼의 투명부가 일정간격을 두고 반복되도록 세로방향의 차단막이 형성된 패러랙스 배리어 쉬트;

를 구비한 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널.
제1항에 있어서, 상기 투명체는 아크릴 수지 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널.
제1항에 있어서, 상기 배리어 쉬트에는 별도의 글자나 기호, 도형 등의 표기부가 마련된 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널.
제1항에 있어서, 상기 패러랙스 배리어 쉬트의 일면에 부착되고 별도의 글자나 기호, 도형 등의 표기부가 마련된 표기 쉬트를 더 구비한 것을 특징으로 하는입체화상용 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 패러랙스 배리어 쉬트는 열경화성 수지 필름으로 이루어지며, 상기 차단막은 레이저빔으로 현상, 인화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 패러랙스 배리어 쉬트의 필름 상에 인쇄된 차단막이 관찰자의 반대쪽 면에 형성된 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명체의 두께는 2㎜ ~ 5㎜인 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 통합화상 쉬트는 투명 플라스틱 수지의 필름 상에 화상이 레이저빔에 의해 현상, 인화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널.
패러랙스 배리어를 채용하는 입체화상 표시장치로 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 기재된 입체화상용 패널과 상기 입체화상용 패널의 화상 쉬트 쪽에서 빛을 비추어 주기 위한 라이트장치를 구비한 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
패러랙스 배리어를 채용하는 입체화상 패널의 제조방법으로서,

카메라를 대체로 수평으로 이동시키면서 대상물을 사전 설정된 다수개의 위치에서 촬영하여 여러 컷의 2차원 화상을 준비하는 단계와;

상기 2차원 화상들을 디지털 데이터화하는 화상입력단계와;

상기 2차원 화상들의 초점을 맞추도록 데이터를 처리하는 단계와;

각 컷의 화상을 단위 폭을 가지도록 세로로 절단하고 각 컷으로부터 단위화상을 선택하고 각각의 화상으로부터 하나씩의 단위화상을 차례로 선택하여 이를 하나의 화상으로 합성하는 단계와;

투명 필름 상에 상기 합성된 통합화상을 고정하여 화상쉬트를 마련하는 단계와;

투명 필름 상에 단위 폭의 투명부가 일정 간격으로 나타나도록 세로방향의 차단막을 일정간격으로 형성하여 패러랙스 배리어 쉬트를 준비하는 단계와;

상기 패러랙스 배리어 쉬트와 통합화상 쉬트를 일정 두께를 갖고 빛을 잘 투과하는 투명체의 양쪽 면에 부착하는 단계;

를 구비한 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널의 제조방법.
제10항에 있어서, 패러랙스 배리어 쉬트를 준비하는 단계는 투명 필름 위에 감광제가 묻은 상태에서 레이저(Laser)로 노광한 후 현상, 인화하여 차단막을 형성하는 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널의 제조방법.
제10항에 있어서, 통합화상 쉬트를 마련하는 단계는 투명 필름 위에 레이저빔으로 노광한 후 현상, 인화하여 형성하는 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널의 제작 방법.
제10항에 있어서, 상기 패러랙스 배리어 쉬트와 통합화상 쉬트를 투명체에 부착하는 단계에서는 접착제로 접착하며, 상기 접착제는 불포화 폴리에스테르 수지(Polyester resin) 접착제, 폴리우레탄 수지 접착제, 에폭시 수지(Epoxy resin) 접착제, 양면 테이프, 아크릴 수지를 주제로 한 스프레이식 접착제, 스티렌 부타디엔 접착제 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널의 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 불포화 폴리에스테르 수지(Polyester resin) 접착제는 불포화 폴리에스테르 수지 55% ~ 65%와 스티렌 모노머 35% ~ 45% 용액을 배합한 원액을 타 물질인 B.P.O.(Bensol Per Oxide)에 200대 1로 배합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널의 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지 접착제는 폴리우레탄 프리폴리머(주제) 용액에 경화제 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올을 배합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널의 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 에폭시 수지 접착제는 폴리아마이드(Polyamaide)성분 90%와 희석제 10%를 섞어서 에폭시 수지 용액에 1/5의 비율로 배합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 입체화상용 패널의 제조방법.