KR20050093877A - 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이시스템 - Google Patents

광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 이 입체 디스플레이 시스템에서 영상 표시부는 기초 영상을 제공하고, 영상 제공부와 동일축 상에 위치하는 영상 표시부는 영상 제공부에 의해 제공된 영상을 표시한다. 광경로 제어기는 영상 표시부에 의해 표시된 영상에 두 가지 광경로와 두 가지 편광 상태를 부여하고, 편광 셔터는 광경로 제어기와 동일축 상에 위치하며, 두 가지 편광 상태를 교대로 반복하여 광경로 제어기에 의해 두 가지 편광 상태로 부여된 영상을 교대로 통과시킨다. 렌즈 어레이는 편광 셔터와 동일축 상에 위치하며, 편광 셔터에 의해 통과된 영상을 집합하여 대응되는 입체 영상을 표시한다. 본 발명에 따르면, IP 방식의 3차원 디스플레이 시스템에서 광경로를 제어함으로써 깊이감이 향상된 영상을 제공할 수 있다. 또한, 광경로를 제어하기 위한 장치가 영상을 표시하는 장치와 렌즈 어레이 사이에 삽입되는 형태로 사용되기 때문에 전체적인 시스템의 크기를 증가시키지 않으며, 기계적인 움직임이 또한 없다.

Description

광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템 {DEPTH ENHANCED THREE-DIMENSIONAL DISPLAY APPARATUS USING OPTICAL PATH CONTROL}
본 발명은 입체 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 3차원 화상을 구현하는 기술 중 렌즈 어레이를 사용하는 IP(Integral Photography) 방식은 1908년 리프만(Lippmann)에 의해 처음 제안된 후 점차 개선되었으나, 그 동안 촬영 소자나 디스플레이 소자 기술의 한계로 인해 크게 주목을 받지 못하다가 고분해능 촬영 소자와 고해상도 디스플레이 소자의 개발과 함께 최근 연구가 활발해지고 있다.
도 1은 일반적인 입체 디스플레이를 위한 IP의 기본 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, IP 방식은 전체 시스템이 크게 두개의 기능부, 즉, 촬영부 및 표시부로 구성된다.
촬영부는 제1 렌즈 어레이(120)를 구성하는 기초 렌즈들에 의해 생성되는 3차원 물체(110)의 여러 방향에서의 기초 영상을 촬영(촬상) 소자(130)에 저장한다.
표시부는 촬영부의 역과정으로서, 상기 저장된 기초 영상들을 표시 장치(140)에 의해 표시하고, 다시 이 기초 영상들이 제2 렌즈 어레이(150)를 통과하면서 합쳐져서 원래 3차원 물체가 있었던 위치에서 3차원 영상(160)으로 재생하게 된다.
도 2는 일반적인 IP의 재생 원리를 나타낸 도면으로서, IP 방식에서의 영상이 재생되는 원리가 보다 자세하게 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 표시 장치(240)에 기초 영상들이 표시되면, 그 기초 영상들은 각각의 기초 렌즈들(230)을 통해 집적 영상(220)으로 맺힘으로써, 관찰자(210)에 의해 관찰되게 된다.
그러므로 기초 영상들의 간격의 변화에 따라 표시되는 집적 영상(220)의 깊이감이 조절됨에 따라 3차원 입체 영상을 만들 수 있게 되는 것이다.
그런데, 종래의 IP 시스템에서는 촬영 장치와 표시 장치로 사진 필름이 이용되어 왔었기 때문에 동영상이 불가능했지만, 최근에는 전하결합 소자(charge coupled device: CCD) 카메라 및 디스플레이 장치를 이용하여 동영상도 입체적으로 표시할 수 있게 되었다.
한편, 도 3은 종래의 동영상을 입체적으로 디스플레이하는 IP 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 동영상을 입체적으로 디스플레이하는 IP 시스템의 구조가 도시되어 있으며, 촬영 장치로 CCD 카메라(340)를 사용하고, 디스플레이 장치로는, 예를 들어, LCD(liquid crystal device) 패널(350)을 사용하는 방법에 의해 3차원 동영상의 표시가 가능하도록 하였다. 여기서, 도면부호 330은 볼록렌즈를 나타낸다.
이러한 IP 방식을 이용한 입체 디스플레이 시스템은 특별한 안경없이 3차원 영상(310)을 비교적 여러 시점에서 볼 수 있는 장점이 있는 반면에, 입체 영상(370)이 잘 표시되는 영역이 제2 렌즈 어레이(360)와 영상 표시 장치(350) 사이의 거리에 의해 결정되는 중심 영상 평면 앞뒤의 비교적 좁은 영역이기 때문에, 실질적으로 표시되는 입체 영상의 깊이감이 제한될 수 있다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, IP 방식으로 3차원 디스플레이가 가능하면서도 상대적으로 큰 깊이감을 디스플레이할 수 있는 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 입체 디스플레이 시스템은,
IP(Integral Photography) 방식의 입체 디스플레이 시스템으로서,
기초 영상을 제공하는 영상 제공부; 상기 기초 영상을 표시하는 영상 표시부; 상기 영상 표시부와 동일축 상에 위치하며, 상기 영상 표시부에 의해 표시된 영상에 두 가지 광경로와 두 가지 편광 상태를 부여하는 광경로 제어기; 상기 광경로 제어기와 동일축 상에 위치하며, 두 가지 편광 상태를 교대로 반복하여 상기 광경로 제어기에 의해 두 가지 편광 상태로 부여된 영상을 교대로 통과시키는 편광 셔터; 및 상기 편광 셔터와 동일축 상에 위치하며, 상기 편광 셔터에 의해 통과된 영상을 집합하여 대응되는 입체 영상을 표시하는 렌즈 어레이를 포함한다.
여기서, 상기 렌즈 어레이는 상기 광경로 제어기에 의해 두 가지 광경로를 갖는 영상을 각각 두 개의 상이한 중심 영상 평면에 표시하는 것을 특징으로 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.
일반적으로, IP 방식의 입체 디스플레이 시스템의 경우, 깊이감의 표현에 있어 제한이 생기는 이유는 입체 영상을 집합하기 위해 사용하는 렌즈 어레이의 개별 렌즈들이 상기 렌즈 어레이 평면에 평행한 일정한 초점면을 가지기 때문에, 그 초점면들의 집합으로 이루어지는 중심 영상 평면에서 벗어나는 영상은 회절이 크게 일어나게 된다.
따라서, 중심 영상 평면 앞뒤로 큰 깊이감을 갖는 입체 영상을 IP 방식의 입체 디스플레이 시스템을 이용하여 표시할 경우, 상기 중심 영상 평면에서 벗어날수록 표시되는 영상에 왜곡이 생겨 표현할 수 있는 깊이감에 제한이 생기게 되므로, 기존의 IP 방식의 입체 디스플레이 시스템으로는 큰 깊이감을 가지는 입체 영상을 표현하기 힘들다.
한편, 상기 중심 영상 평면의 위치는 렌즈 어레이와 영상 표시 수단 사이의 거리, 그리고 렌즈 어레이의 개별 렌즈들의 초점 거리에 의해서 결정된다. 이들의 관계를 결정짓는 렌즈 공식이 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 일반적인 렌즈 공식의 관계를 나타내는 도면으로서, a는 광원인 영상 표시 수단(410)과 렌즈 어레이(420) 사이의 거리를 나타내고, b는 렌즈 어레이 (420)와 중심 영상 평면(430) 사이의 거리를 나타낸다. 이때, 중심 영상 평면(430)은 렌즈 어레이(420)의 초점면에 해당한다.
여기서, 렌즈 어레이(420)의 초점 거리(f)는 f = ab/(a+b)인 관계가 성립되며, 초점 거리(f)가 고정된 값일 경우, a는 b에 반비례하는 관계가 성립한다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 렌즈 어레이(420)의 초점 거리(f)가 고정되어 있다면, 렌즈 어레이(420)와 영상 표시 수단(410) 사이의 거리(a)가 멀어질수록 중심 영상 평면(430)은 렌즈 어레이(420)에 가까워지게 되고, 렌즈 어레이(420)와 영상 표시 수단(410) 사이의 거리(a)가 가까워질수록 중심 영상 평면(430)은 렌즈 어레이(420)로부터 멀어지게 된다.
다시 말해서, 렌즈 어레이(420)와 영상 표시 수단(410) 사이의 거리(a)를 변화시킴으로써, 중심 영상 평면(430)과 렌즈 어레이(420) 사이의 거리(b)도 변화시킬 수 있다.
이러한 점을 이용하여 본 발명의 실시예에서는 광경로 제어기를 이용하여 렌즈 어레이(420)와 영상 표시 수단(410) 사이의 거리를 광학적으로 제어함으로써, 기존의 고정된 단일 중심 영상 평면을 가지는 IP 방식의 디스플레이 시스템을 두 개의 중심 영상 평면을 가지는 IP 방식의 디스플레이 시스템으로 구현할 수 있다.
이와 같이 두 개의 중심 영상 평면을 가지는 IP 시스템은 렌즈 축 방향으로 왜곡이 적은 영상을 표시할 수 있는 영역이 더 넓어지므로 더 큰 깊이감을 가지는 입체 영상을 쉽게 표시할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템의 개념적 구조를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템은 기초 영상을 제공하는 영상 제공부(510), 영상 제공부(510)에서 제공되는 기초 영상을 표시하는 영상 표시부(520), 영상 표시부(520)와 동일축 상에 순차적으로 위치되어 있는 광경로 제어기(530), 광경로 제어기(530)와 동일축 상에 순차적으로 위치되어 있는 편광 셔터(540), 및 편광 셔터(540)와 동일축 상에 순차적으로 위치되어 있는 렌즈 어레이(550)를 포함한다.
영상 제공부(510)는 일반적인 촬영 시스템으로 예를 들어 피사체를 결상하는 렌즈; 렌즈에 의하여 결상된 피사체의 영상에 대한 전기적인 신호를 출력하는 촬영 소자; 및 촬영 소자에서 출력되는 전기적인 신호를 처리(노이즈 제거, 신호 증폭 등)하여 기초 영상을 형성하는 신호 처리부를 포함하는 CCD 카메라일 수 있으며, 또한 입력된 정보를 토대로 기초 영상을 계산하여 생성하는 컴퓨터일 수도 있다.
영상 표시부(520)는 영상 제공부(510)에서 생성된 기초 영상을 표시하는 장치로서, LCD나 CRT(Cathode-Ray Tube)와 같은 디스플레이 장치를 이용하여 영상을 표시하는데, 이러한 영상 표시부(520)에서 영상이 표시되는 기술은 이미 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
광경로 제어기(530)는 1×N의 행렬로 이루어진 다수의 광분할기(532)와 2N 개의 편광자(534, 536)로 이루어져 있다.
각각의 광분할기(532)는 직사각형 형태로, 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈 어레이(550)와 45°의 각도를 이루고 있으며, 영상 표시부(520)에 표시된 기초 영상에 두 가지 광경로를 주는 역할을 하게 된다. 구체적으로는 영상 표시부(520)에서 표시된 기초 영상을 직접 통과시켜서 편광자(534)를 통해 편광 셔터(540)로 보내는 경로와, 이웃하는 광분할기(532)에서 반사되어 편광자(536)를 통해 오는 기초 영상은 반사시켜서 편광자(534)를 통해 편광 셔터(540)로 보내는 경로 두 가지 광경로를 가지도록 한다.
여기서, 개별 광분할기(532)들의 크기는 제공하고자하는 광경로차에 따라서 적절히 결정되고, 개별 편광자(534, 536)들 역시 직사각형 형태를 가지며, 그 크기는 광분할기(532)의 크기에 의존하여 결정된다.
편광자(534, 536)들 중 N개의 편광자(536)는 각각의 광분할기(532)들 사이에 위치하며, 렌즈 어레이(550)와 90°의 각도를 이루고 놓여져 있다. 이 때, 각각의 편광자(536)는 편광 셔터(540)의 두 편광 상태와 동일한 서로 직교하는 편광 상태를 교대로 가지게 되는데, 도 5에서는 s-편광과 p-편광을 두 직교하는 편광 상태의 일례로서 제시하고 있다.
나머지 N개의 편광자(534)는 렌즈 어레이(550)와 평행하게 각각의 광분할기(532)들 사이에 놓여져 있으며, 이들 역시 편광 셔터(540)의 두 편광 상태, 즉 s-편광 상태, p-편광 상태와 동일한 서로 직교하는 편광 상태를 교대로 가지게 된다. 이 때, 이 편광자(534)들의 편광 상태의 순서의 일예는 도 5에 도시한 바와 같다. 여기서 편광자(534)는 광분할기(532)에 의해 두 가지 광경로를 가지게 된 기초 영상에 서로 다른 편광 상태를 부여하게 된다. 이 때, 광분할기(532)별로 2개의 편광자(534, 536)가 각각 대응되도록 위치하며, 대응되는 2개의 편광자(534, 536)는 동일한 편광 상태를 가진다.
한편, 편광 셔터(540)는 영상 표시부(520)에 의해 표시된 후 편광자(534, 536)에 의해 서로 직교하는 편광 상태의 빛을 교대로 통과시키며, 영상 표시부 (520)와 광경로 제어기(530) 사이 또는 광경로 제어기(530)와 렌즈 어레이(550) 사이 또는 렌즈 어레이(550)와 관찰자(560) 사이에 놓일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 광경로 제어기(530)와 렌즈 어레이(550) 사이에 놓는 것을 예로 들어 설명한다. 이 편광 셔터(540)의 동작 속도는 사람의 눈에 잔상 효과를 일으킬 수 있을만큼 충분히 빠른 속도를 가지며, 영상 제공부(510)와 동기하여 작동한다.
렌즈 어레이(550)는 M×N (여기서 N=M 또는 N≠M)의 행렬로 이루어진 다수의 볼록 렌즈, 프레넬 렌즈 또는 용도에 따라 다양한 형태의 렌즈로 이루어질 수 있다.
이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템의 작용에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 영상 제공부(510)는 촬영 또는 계산에 의하여 두 개의 중심 영상 평면에 대한 기초 영상을 교대로 생성하여 영상 표시부(520)로 제공하고, 영상 표시부(520)는 그 기초 영상을 표시한다.
다음, 광경로 제어기(530)는 영상 표시부(520)에 의해 표시된 기초 영상을 두 가지 광경로로 통과시키며, 편광 상태들을 부여하게 된다.
다음, 편광 셔터(540)는 광경로 제어기(530)를 통과한 기초 영상 중 한 가지 편광 상태만을 교대로 선택적으로 통과시키며, 편광 셔터(540)를 통과한 기초 영상은 렌즈 어레이(550)에 의해 집합되어 교대로 두 개의 중심 영상 평면에 입체 영상을 표시하게 된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템에서의 입체 영상 재생 원리를 나타낸 도면이다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 영상 표시부(520)에 의해 표시되는 기초 영상은 광경로 제어기(530)의 개별 광분할기(532)를 곧바로 통과하는 경로와, 이웃하는 개별 광분할기(532)에서 반사된 후 편광자(536)를 통과하여 다시 자신의 광분할기(532)에서 반사된 후 편광자(534)를 통과하는 경로, 두 가지의 경로를 가지게 된다. 후자의 경로를 가지는 경우에는, 개별 광분할기(532)의 두께만큼 기초 영상이 가려지게 되어 영상 정보의 손실이 있을 수 있으므로, 따라서 개별 광분할기(532)의 두께는 되도록 얇게 하는 것이 좋다.
한편, 개별 편광자(534, 536)들은 기초 영상에 편광 상태를 부여하여, 개별 광분할기(532)들마다 교대로 서로 직교하는 편광 상태를 갖는 기초 영상이 통과하게 된다. 이것은 편광 셔터(540)에 의해 제어된다.
다음, 광경로 제어기(530)를 곧바로 통과한 기초 영상은 렌즈 어레이(550)에 의해 집합되어 렌즈 어레이(550)로부터 일정한 거리인 중심 영상 평면 A 근방에서 깊이감을 갖고 입체 영상을 표시하게 된다. 이와는 달리, 광경로 제어기(530)의 개별 광분할기(532)들 사이에서 반사되어 통과한 기초 영상은 광경로 제어기(530)를 곧바로 통과한 기초 영상보다 반사되는 거리만큼 광경로가 늘어나는 효과를 가지게 되어, 상기 도 4에서 설명한 관계에 의해서 중심 영상 평면 A보다 렌즈 어레이(550)에 가까운 중심 영상 평면 B 근방에서 깊이감을 갖고 입체 영상을 표시하게 된다.
도 6a와 도 6b에는 각각 편광 셔터(540)의 서로 다른 편광 상태에 따라 입체 영상의 부분들이 재생되는 원리가 상세히 도시되어 있다.
편광 셔터(540)는 광경로 제어기(530)를 통과한 서로 직교하는 편광 상태를 가지는 영상들 중 한 가지 편광 상태만을 선택적으로 통과시키며, 따라서 하나의 편광 상태에서 광경로 제어기(530)의 개별 광분할기(532)들의 하나건너 하나씩 사이를 통과한 영상들만을 통과시킨다. 이 때 편광 셔터(540)의 한 가지 편광 상태에 의하여 통과된 영상들이 렌즈 어레이(550)에 의해 집합되어, 두 중심 영상 평면의 해당 부분들을 표시하게 된다.
이와 같이, 편광 셔터(540)는 도 6a와 도 6b의 두 편광 상태를 교대로 바꾸어주어 잔상 효과를 이용하여 두 개의 중심 영상 평면 A 및 B에 대한 완전한 영상 정보를 동시에 표시하게 된다.
또한, 편광 셔터(540)의 서로 다른 편광 상태에 대해서는 기초 영상도 다르게 제공되어야 하므로, 영상 제공부(510)는 편광 셔터(540)와 동기하여 편광 상태에 적합한 기초 영상을 제공하여야 한다. 기초 영상 중 광경로 제어기(530)를 곧바로 통과하는 부분은 중심 영상 평면 A에 해당하는 정보를 표시해줘야 하고, 광경로 제어기(530)의 개별 광분할기(532)들 사이에서 반사된 후 통과하는 부분은 중심 영상 평면 B에 해당하는 정보를 표시해줘야 한다.
한편, 개별 광분할기(532)들의 길이, 즉 렌즈 어레이면과 45°를 이루는 방향으로의 길이가 렌즈 어레이(5)의 개별 렌즈들의 지름×에 해당하도록 제시되어 있으나, 이 길이는 중심 영상 평면 A와 B의 상대적인 거리 차이에 영향을 미치는 요소로서, 필요에 따라 적절한 길이로 조정될 수 있다.
또한, 기초 영상이 광분할기(532)와 편광자(534, 536)를 통과할 때마다 광량이 1/2로 줄어들어 광효율 측면에서 불리한 점이 있기 때문에, 이를 보완하기 위해 광분할기(532)와 편광자(534, 536)의 조합을 편광 광분할기(Polarization Beam Splitter)로 대체할 수 있다. 여기서 편광 광분할기는 입력 광의 경로를 변경하면서 각 경로에 따라 상이한 편광 상태를 부여하는 장치이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템에서의 입체 영상 재생 원리를 나타낸 도면이다. 여기에서는, 도 6a 및 도 6b에서와 동일한 기능을 갖는 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 1×N의 행렬로 이루어진 다수의 편광 광분할기(600)를 영상 표시부(520)와 편광 셔터(540) 사이에 놓으면 도 5에 제시되고, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명된 광경로 제어기(530)와 유사한 역할을 할 수 있는 광경로 제어기(600)를 만들 수 있다. 이 경우에는 기초 영상이 편광 광분할기(600)를 처음 만날 때에만 광량이 1/2로 줄어들기 때문에 광효율 측면에서 이득을 볼 수 있다.
또한, 도6a 및 도 6b에서와는 달리, 개별 편광 광분할기(600)들을 통과한 기초 영상들의 편광 상태가 개별 편광 광분할기(600)에 대해 하나 건너씩 다른 것이 아니라 개별 편광 광분할기(600)를 직접 통과하는 기초 영상과 개별 편광 광분할기(600)들 사이를 반사하여 통과하는 기초 영상별로 다르며, 편광 셔터(540)는 편광 광분할기(600)를 통과한 서로 직교하는 편광 상태를 가지는 영상들 중 한 가지 편광 상태만을 선택적으로 통과시키고, 따라서 하나의 편광 상태, 예를 들어 도 7a에서와 같은 편광 상태에서는 개별 편광 광분할기(600)들 사이에서 반사되어 통과하는 기초 영상들만이 통과된 후 렌즈 어레이(550)에 의해 집합되어 중심 영상 평면 B에 해당 영상을 완전히 표현할 수 있다. 또한 7a에서와 같은 편광 상태에서는 개별 편광 광분할기(600)들을 직접 통과한 기초 영상들만이 통과된 후 렌즈 어레이(550)에 의해 집합되어 중심 영상 평면 A에 해당 영상을 완전히 표현할 수 있다. 따라서, 따라서, 영상 제공부(510)에 의해 기초 영상이 만들어져 제공되는 방식도 도 6a 및 도 6b에서와 달라져야 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
본 발명에 따르면, IP 방식의 3차원 디스플레이 시스템에서 광경로를 제어함으로써 깊이감이 향상된 영상을 제공할 수 있다.
또한, 광경로를 제어하기 위한 장치가 영상을 표시하는 장치와 렌즈 어레이 사이에 삽입되는 형태로 사용되기 때문에 전체적인 시스템의 크기를 증가시키지 않으며, 기계적인 움직임이 또한 없다.
도 1은 일반적인 입체 디스플레이를 위한 IP의 기본 개념도이다.
도 2는 일반적인 IP의 재생 원리를 나타낸 도면으로서, IP 방식에서의 영상이 재생되는 원리가 보다 자세하게 도시되어 있다.
도 3은 종래의 동영상을 입체적으로 디스플레이하는 IP 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 일반적인 렌즈 공식의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템의 개념적 구조를 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템에서의 입체 영상 재생 원리를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 제어를 통해 깊이감이 향상된 입체 디스플레이 시스템에서의 입체 영상 재생 원리를 나타낸 도면이다.

Claims (11)

  1. IP(Integral Photography) 방식의 입체 디스플레이 시스템에 있어서,
    기초 영상을 제공하는 영상 제공부;
    상기 기초 영상을 표시하는 영상 표시부;
    상기 영상 표시부와 동일축 상에 위치하며, 상기 영상 표시부에 의해 표시된 영상에 두 가지 광경로와 두 가지 편광 상태를 부여하는 광경로 제어기;
    상기 광경로 제어기와 동일축 상에 위치하며, 두 가지 편광 상태를 교대로 반복하여 상기 광경로 제어기에 의해 두 가지 편광 상태로 부여된 영상을 교대로 통과시키는 편광 셔터; 및
    상기 편광 셔터와 동일축 상에 위치하며, 상기 편광 셔터에 의해 통과된 영상을 집합하여 대응되는 입체 영상을 표시하는 렌즈 어레이
    를 포함하는 입체 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 상기 광경로 제어기에 의해 두 가지 광경로를 갖는 영상을 각각 두 개의 상이한 중심 영상 평면에 표시하는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두 개의 상이한 중심 영상 평면은 상기 렌즈 어레이로부터의 거리가 각각 다른 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상 제공부는 상기 편광 셔터와 동기하여 상기 편광 셔터의 편광 상태에 적합한 기초 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광경로 제어기는,
    영상 표시부에서 표시된 기초 영상을 통과시키거나 반사시켜서 두 가지 광경로를 부여하는 적어도 하나 이상의 광분할기;
    상기 광분할기에서 반사되는 기초 영상에 편광 상태를 부여하는 적어도 하나 이상의 제1 편광자; 및
    상기 광분할기를 통과하는 기초 영상 및 상기 광분할기에서 반사되는 기초 영상에 대해 상기 제1 편광자와 동일한 편광 상태를 부여하는 적어도 하나 이상의 제2 편광자
    를 포함하는 입체 디스플레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 편광자, 상기 제2 편광자 및 상기 광분할기는 상기 렌즈 어레이의 렌즈별로 대응되도록 위치하며, 상기 제1 편광자 및 제2 편광자는 상기 편광 셔터의 두 가지 편광 상태와 동일한 서로 직교하는 편광 상태를 상기 광분할기별로 교대로 가지는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 편광자 및 제2 편광자는 직사각형 형태이고,
    상기 제1 편광자는 상기 렌즈 어레이와 90°의 각도를 이루도록 상기 광분할기들 사이에 위치하며,
    상기 제2 편광자는 상기 렌즈 어레이와 평행하도록 상기 광분할기들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 두 가지 편광 상태는 s-편광과 p-편광인 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 광분할기의 크기는 상기 두 개의 상이한 중심 영상 평면 사이의 거리에 따라 조절 가능한 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 광분할기는 직사각형 형태이며, 상기 렌즈 어레이와 45°의 각도를 이루도록 위치하는 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광경로 제어기는,
    상기 영상 표시부에서 표시된 기초 영상에 두 가지 광경로를 부여하는 동시에, 광경로가 상이한 기초 영상에 대해 편광 상태가 서로 상이하도록 부여하는 편광 광분할기인 것을 특징으로 하는 입체 디스플레이 시스템.
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