KR20040026032A - 3차원 영상 디스플레이 시스템 - Google Patents

3차원 영상 디스플레이 시스템 Download PDF

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KR20040026032A KR1020020056542A KR20020056542A KR20040026032A KR 20040026032 A KR20040026032 A KR 20040026032A KR 1020020056542 A KR1020020056542 A KR 1020020056542A KR 20020056542 A KR20020056542 A KR 20020056542A KR 20040026032 A KR20040026032 A KR 20040026032A
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Abstract

본 발명은 빛의 편광현상을 이용한 3차원 영상 디스플레이 장치중의 한가지로, 특히 원편광을 이용한 3차원 영상 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 기존의 유사 장치에 비하여 관찰각도의 확대와 관찰거리를 더 길게 확보하는 점은 물론, 장치의 원가 절감에 주안점을 두고 발명된 3차원 영상 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 3차원 영상 디스플레이 시스템은 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와, 영상표시 소자와 대응되도록 가공된 격자 형태의 1/2위상차판과 필름 형태의 1/4위상차판으로 이루어져 있으며, 이 위상차판들로 인해서 영상표시소자로부터 표시된 영상을 각각 좌원편광과 우원편광으로 변환되어 투과되고, 이를 다시 각각 90도의 편광방향차가 있는 직선편광으로 변환시켜 주는 원편광안경으로 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치는, 유사 장치에 비하여 좌우 관찰각도의 확대 및 관찰자 머리의 기울어짐에도 입체감이 유지되며, 관찰가능거리를 더 길게 확보하는 점은 물론, 원가 절감 효과가 우수하며, 관찰시 편안한 자세로 입체감을 실감할 수 있는 3차원 영상 디스플레이 장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

3차원 영상 디스플레이 시스템 {3-dimension display system}
본 발명은 빛의 편광현상을 이용한 3차원 영상 디스플레이 시스템중의 한가지로, 특히 원편광(circularly polarized light)을 이용한 3차원 영상 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
오래 전부터 3차원 영상 디스플레이 장치에 대한 연구는 계속되어 왔고, 최근에는 관찰자들이 현장감 있고 실감나는 영상을 감상할 수 있게 하는 3차원 영상 디스플레이 장치에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다.
일반적으로 3차원 영상은 좌우 눈에 서로 다른 영상이 감지된 후, 두뇌에서 좌우 영상이 인식됨으로써 입체영상으로 느껴지게 된다. 이에 따라, 입체영상을 만들기 위해서는 좌우 눈에 서로 다른 영상이 인식되도록 하는 영상표시장치가 필요하게 되었다.
이 중에서 빛의 편광 특성을 이용하여 좌우 눈에 서로 다른 영상을 볼 수 있도록 하여 입체영상을 구현하는 표시장치가 관찰자의 눈을 편안하게 한다는 장점이 인식되면서 주목을 받고 있다.
종래의 원편광을 이용한 3차원 영상 디스플레이 시스템은, 도 1과 같이 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 액정 디스플레이 패널(1-1,1-2) 2개를 서로 직각으로 배치한 후, 표시된 영상을 각각 좌원편광과 우원편광으로 변환하기 위한 1/4위상차판(2-1, 2-2)과, 좌원편광과 우원편광을 합성하기 위한 하프미러(3)와, 합성된 좌원편광과 우원편광이 표시되어 유지되는 스크린(5)과, 합성된 좌원편광과 우원편광을 스크린(5) 쪽으로 안내하기 위한 투사광학계(4)와, 좌원편광과 우원편광을 투과시키는 좌원편광판 및 우원편광판 안경(6)을 구비하여 구성되어 있다. 액정 디스플레이 패널(1-1, 1-2)은 미도시한 백라이트에서 투사된 빛에 의해 좌우 영상에 해당하는 상을 표시하게 된다. 액정 디스플레이 패널(1-1, 1-2)에서 표시된 상은 두 개의 1/4위상차판(2-1, 2-2)에서 한 쪽은 좌원편광으로 변환되고 다른 쪽은 우원편광으로 변환된다. 하프미러(3)는 입사된 광을 1/2은 투과시키고 1/2은 반사시킴으로써 좌원편광과 우원편광을 합성하여 투사광학계(4)에 입사시키게 된다. 투사광학계(4)를 통과한 빛은 스크린(5)에 조사되어 편광 특성이 유지된다. 관찰자는 각각 좌원편광과 우원편광이 투사되는 좌원편광판 및 우원편광판 안경(6)으로 이루어진 편광안경을 이용하여 스크린(5)을 보게 되면, 좌우 각각의 눈에 서로 다른 방향의 편광을 지닌 영상이 들어오게 되어 입체영상을 감상할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같이 액정 디스플레이 패널과 1/4위상차판을 각각 2개씩이나 사용하기 때문에 장치가격이 대폭 상승할 뿐만 아니라 장치의 부피가 커지게 되며, 하프미러(3)를 사용하기 때문에 액정 디스플레이 패널로부터 출사되는 영상의 밝기가 1/2이하로 감소된 채로 전달되어 영상이 어두워지는 등의 치명적인 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 유사 장치에 비하여 좌우 관찰각도의 확대 및 관찰자 머리의 기울어짐에도 입체감이 유지되게 하며, 관찰가능거리를 더 길게 확보하게 함은 물론, 대폭적인 원가 절감을 가능하게 하고, 관찰시 편안한 자세로 입체감을 실감할 수 있는 디스플레이 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치는, 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와; 상기 영상표시 소자와 대응되도록 격자 형태로 가공되어, 상기 영상표시 소자의 전면에 설치된 1/2위상차판과; 상기 영상표시 소자와 대응되도록 필름 형태로 가공되어, 상기 1/2위상판의 전면에 설치된 1/4위상차판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치는, 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와; 상기 영상표시 소자와 대응되도록 필름 형태로 가공되어, 영상표시 소자의 전면에 설치된 1/4위상차판과; 상기 영상표시 소자와 대응되도록 격자 형태로 가공되어, 상기 1/4위상판의 전면에 설치된 1/2위상차판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템은, 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와, 상기 영상표시 소자와 대응되도록 격자 형태로 가공되어 상기 영상표시 소자의 전면에 설치된 1/2위상차판과, 상기 영상표시 소자와 대응되도록 필름 형태로 가공되어, 상기 1/2위상판의 전면에 설치된 1/4위상차판을 포함하여 구성된 입체 영상표시장치와; 상기 입체 영상표시장치의 1/2위상차판과 1/4위상차판에 의하여 상기 영상표시소자로부터 표시된 영상이 각각 좌원편광과 우원편광으로 변환되어 투과된 것을, 다시 직선편광으로 변환시켜 주는 원편광안경을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 원편광(circularly polarized light)을 이용한 3차원 영상 디스플레이 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 사용되는 영상표시소자의 영상처리방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템을 나타내는 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1-1, 1-2, 10 : 평면 디스플레이 패널(LCD 패널 또는 PDP 패널)
2-1, 2-2, 40, 60 : 1/4위상차판 3 : 하프미러
4 : 투사광학계 5 : 스크린
6 : 좌/우 원편광안경 20 : 편광판
30 : 격자구조의 1/2위상차판 50 : 편광안경
L : 좌안용 영상 R : 우안용 영상
이하, 본 발명의 실시예에 따른 3차원영상 디스플레이 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명을 제대로 구현하기 위해 영상표시소자의 영상 표시형태를 나타내는 도면이다.
동 도면에 도시한 바와 같이 LCD와 PDP와 같은 평면 디스플레이 패널(10)의 전면에 편광판(20)이 설치되어 있다. 상기 편광판(20)에서 수평방향으로 홀수라인(L)은 좌안에 보이게 할 영상을 표시하고, 짝수라인(R)에는 우안에 보이게할 영상을 표시하는데, 이와 같은 신호처리 방법을 인터레이스(Interlace)방법이라고 하며, 이를 구현하는 방법은 프로그램으로 처리하기도 하고, 회로 구성으로도 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템을 나타내는 도면이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 평면 디스플레이 패널(10)의 전면에는 설치된 편광판(20)이 설치되어 있으며, 상기 편광판(20)의 수평방향 홀수라인(L)에는 좌안용 영상이, 짝수라인(R)에는 우안용 영상이 인터레이스되어 표시된다.
그리고, 상기 편광판(20)의 전면에는 상기 평면 디스플레이 패널(10)로부터 표시된 좌안용 영상과 우안용 영상을 분리하기 위해 격자 구조로 가공된 1/2위상차판(30)이 설치되는데, 이 1/2위상차판(30)의 a부분은 1/2위상차판이 남아 있는 부분이고, b부분은 1/2위상차판이 제거된 부분이다. 상기 1/2위상차판(30)의 전면에는 1/2위상차판(30)을 통과한 직선편광 상태를 원편광 상태로 변환시키기 위한 1/4위상차판(40)이 설치된다.
상기 디스플레이패널(10)과 1/2위상차판(30) 및 1/4위상차판(40)을 포함하여 이루어진 3차원 영상 디스플레이장치에서 표시되는 3차원 영상은, 1/4위상차판(60)이 부착된 편광안경(50)에 의하여 시각적으로 확인할 수 있다. 여기에서 1/4위상차판(60)이 부착된 편광안경(50)은 원편광안경 역할을 하는 것이다.
상기 평면 디스플레이 패널(10)의 좌안용 영상의 빛은 표면에 부착되어 있는편광판(20)에 의해 직선편광 상태이고 이 빛이 1/2위상차판(20)의 a부분을 통과하면 편광방향이 90도 바뀐 직선편광 상태로 되며, 다시 1/4위상차판(40)을 통과하면 원편광 상태가 되고, 이 원편광은 1/4위상차판(60)을 지나면 직선편광으로 바뀌며, 이는 편광안경(50)의 좌안용 편광판을 통과해서 좌안에 도달한다.
또한, 평면 디스플레이 패널(10)의 우안용 영상의 빛은 표면에 부착되어 있는 편광판(20)에 의해 직선편광 상태이고 이 빛이 1/2위상차판(20)의 b부분을 통과하면 편광방향이 바뀌지 않은 상태로 통과되지만 1/4위상차판(40)을 통과하면 원편광상태가 되고, 이 원편광은 1/4위상차판(60)을 지나면 직선편광으로 바뀌며, 이는 편광안경(50)의 우안용 편광판을 통과해서 우안에 도달한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템에서는 3차원 영상 디스플레이장치에서 표시되는 3차원 영상이 원편광 상태로 출력되므로, 1/4위상차판이 부착된 편광안경을 착용한 관찰자의 좌우 관찰각도가 확대되며, 또한 관찰자가 머리가 기울어져서 관찰자의 시야가 움직여지더라도 입체감이 유지될 수 있다. 따라서, 관찰자는 편안한 자세로 입체감을 실감할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 1개의 디스플레이패널과 1/2위상차판 및 1/4위상차판를 적층하여 배치하는 구성으로 디스플레이 장치를 생산함으로써 3차원 영상 디스플레이장치의 대폭적인 원가 절감을 가능하게 하고, 또한 3차원 영상 디스플레이장치의 부피도 현저히 작게 할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템을 나타내는 도면이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 평면 디스플레이 패널(10)의 전면에는 설치된 편광판(20)이 설치되어 있으며, 상기 편광판(20)의 수평방향 홀수라인에는 좌안용 영상이, 짝수라인에는 우안용 영상이 인터레이스되어 표시된다.
그리고, 상기 평면 디스플레이 패널(10)로부터 표시된 좌안용 영상과 우안용 영상을 원편광으로 변환하기 위해 상기 편광판(20)의 전면에는 필름형태의 1/4위상차판(40)이 설치된다.
상기 1/4위상차판(40)의 전면에는 평면 디스플레이 패널(10)로부터 표시된 좌안용 영상과 우안용 영상이 1/4위상차판(40)에 의하여 원편광으로 변환된 영상에 대하여, 좌안용 원편광 영상과 우안용 원편광 영상으로 분리하기 위해 격자 구조로 가공된 1/2위상차판(30)이 설치되는데, 이 1/2위상차판(30)의 a부분은 1/2위상차판이 남아 있는 부분이고, b부분은 1/2위상차판이 제거된 부분이다.
상기 디스플레이패널(10)과 1/4위상차판(40) 및 1/2위상차판(30)을 포함하여 이루어진 3차원 영상 디스플레이장치에서 표시되는 3차원 영상은, 1/4위상차판(60)이 부착된 편광안경(50)에 의하여 시각적으로 확인할 수 있다.
상기 평면 디스플레이 패널(10)의 좌안용 영상의 빛은 표면에 부착되어 있는 편광판(20)에 의해 직선편광 상태이고 이 빛이 1/4위상차판(40)을 통과하면서 원편광으로 변환되며, 이 원편광이 1/2위상차판(20)의 a부분을 통과하면 편광방향이 90도 바뀐 원편광 상태로 되고, 이 원편광은 1/4위상차판(60)을 지나면 직선편광으로 바뀌며, 이는 편광안경(50)의 좌안용 편광판을 통과해서 좌안에 도달한다.
또한, 평면 디스플레이 패널(10)의 우안용 영상의 빛은 표면에 부착되어 있는 편광판(20)에 의해 직선편광 상태이고 이 빛이 1/4위상차판(40)을 통과하면서 원편광으로 변환되며, 이 원편광이 1/2위상차판(20)의 b부분을 통과하면 편광방향이 바뀌지 않은 원편광 상태로 통과되며, 이 원편광은 1/4위상차판(60)을 지나면 직선편광으로 바뀌며, 이는 편광안경(50)의 우안용 편광판을 통과해서 우안에 도달한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템에서는 상기한 일실시예와 마찬가지로 3차원 영상 디스플레이장치에서 표시되는 3차원 영상이 원편광 상태로 출력되므로, 1/4위상차판이 부착된 편광안경을 착용한 관찰자의 좌우 관찰각도가 확대되며, 또한 관찰자가 머리가 기울어져서 관찰자의 시야가 움직여지더라도 입체감이 유지될 수 있다. 따라서, 관찰자는 편안한 자세로 입체감을 실감할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 디스플레이패널과 1/2위상차판 및 1/4위상차판를 적층하여 배치하는 구성으로 함으로써 3차원 영상 디스플레이장치의 대폭적인 원가 절감을 가능하게 하고, 또한 3차원 영상 디스플레이장치의 부피도 현저히 작게 할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와, 영상표시 소자와 대응되도록 가공된 격자 형태의 1/2위상차판과 필름 형태의 1/4 위상차판을 광학기술적으로 사용하여, 이 위상차판들로 인해서 영상표시소자로부터 표시된 영상을 각각 좌원편광과 우원편광으로 변환되어 투과되고 하고, 이를 다시 직선편광으로 변환시켜 주는 원편광안경으로 구성함으로써, 다른 유사 장치에 비하여 좌우 관찰각도의 확대 및 관찰자 머리의 기울어짐에도 입체감이 유지되게 하며, 관찰가능거리를 길게 확보하게 함은 물론, 대폭적인 원가 절감 및 장치의 소형화를 가능하게 하고, 관찰시 편안한 자세로 입체감을 실감할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와;
    상기 영상표시 소자와 대응되도록 격자 형태로 가공되어, 상기 영상표시 소자의 전면에 설치된 1/2위상차판과;
    상기 영상표시 소자와 대응되도록 필름 형태로 가공되어, 상기 1/2위상판의 전면에 설치된 1/4위상차판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상표시소자는 액정표시소자와 플라즈마표시소자 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영상표시소자에서는 좌안용 영상과 우안용 영상이 인터리브되어 표시출력되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상표시소자의 전면에는 편광판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  5. 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와;
    상기 영상표시 소자와 대응되도록 필름 형태로 가공되어, 영상표시 소자의 전면에 설치된 1/4위상차판과;
    상기 영상표시 소자와 대응되도록 격자 형태로 가공되어, 상기 1/4위상판의 전면에 설치된 1/2위상차판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  6. 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와, 상기 영상표시 소자와 대응되도록 격자 형태로 가공되어 상기 영상표시 소자의 전면에 설치된 1/2위상차판과, 상기 영상표시 소자와 대응되도록 필름 형태로 가공되어 상기 1/2위상판의 전면에 설치된 1/4위상차판을 포함하여 구성된 입체 영상표시장치와;
    상기 입체 영상표시장치의 1/2위상차판과 1/4위상차판에 의하여 상기 영상표시소자로부터 표시된 영상이 각각 좌원편광과 우원편광으로 변환되어 투과된 것을, 다시 직선편광으로 변환시켜 주는 원편광안경을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 시스템.
  7. 좌우 양눈에 해당하는 영상을 표시하기 위한 영상표시소자와; 상기 영상표시 소자와 대응되도록 필름 형태로 가공되어, 영상표시 소자의 전면에 설치된 1/4위상차판과; 상기 영상표시 소자와 대응되도록 격자 형태로 가공되어, 상기 1/4위상판의 전면에 설치된 1/2위상차판을 포함하여 구성된 입체 영상표시장치와;
    상기 입체 영상표시장치의 1/4위상차판과 1/2위상차판에 의하여 상기 영상표시소자로부터 표시된 영상이 각각 좌원편광과 우원편광으로 변환되어 투과된 것을, 다시 직선편광으로 변환시켜 주는 원편광안경을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 영상표시소자는 액정표시소자와 플라즈마표시소자 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 영상표시소자에서는 좌안용 영상과 우안용 영상이 인터리브되어 표시출력되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 영상표시소자의 전면에는 편광판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 시스템.
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