KR20060096596A - Three-dimensional/ two-dimensional convertible display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a 3D / 2D convertible video display device.

본 발명에서는 집적 영상 기술(II: Integral Imaging 또는 IP: Integral Photography)에 기반하여 3차원 영상 또는 2차원 영상을 선택적으로 표시한다. 이를 위하여, 영상 처리부가 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하여 출력하거나 2차원 영상의 재생을 위해 표시하고자 하는 2차원 영상을 출력하고, 투과형 화상 표시부가 영상 처리부로부터 제공되는 영상을 표시한다. 이 때, 다수의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이로부터 제공되는 빛이 가변 확산기에 의하여 확산률이 조절되면서 상기 투과형 화상 표시부로 제공됨에 따라, 상기 투과형 화상 표시부에서 표시되는 영상이 3차원 영상 또는 2차원 영상으로 표시된다. In the present invention, a 3D image or a 2D image is selectively displayed based on integrated imaging technology (II: Integral Imaging or IP: Integral Photography). To this end, the image processing unit generates and outputs a basic image for reproducing the 3D image or outputs a 2D image to be displayed for reproduction of the 2D image, and the transmissive image display unit displays an image provided from the image processing unit. . At this time, since the light provided from the point light source array consisting of a plurality of point light sources is provided to the transmissive image display unit while the diffusion rate is controlled by a variable diffuser, the image displayed on the transmissive image display unit is a three-dimensional image or two. It is displayed as a 3D image.

본 발명에 따르면 가변 확산기의 조절을 통하여 점광원 어레이의 형성을 제어할 수 있기 때문에 3차원/2차원 변환 가능한 영상 표시를 구현할 수 있다. 또한 점광원 어레이에서 나오는 빛의 공간적 변조를 통하여 3차원 영상을 형성하기 때문에 표현 가능한 깊이 영역이 획기적으로 향상된다. According to the present invention, since the formation of the point light source array can be controlled by adjusting the variable diffuser, a 3D / 2D convertible image display can be realized. In addition, since the 3D image is formed through spatial modulation of the light emitted from the point light source array, the depth area that can be expressed is greatly improved.

입체영상, 3차원/2차원 변환, 점광원 어레이, 가변 확산기 Stereoscopic Image, 3D / 2D Transformation, Point Light Source Array, Variable Diffuser

Description

3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치{Three-dimensional/ two-dimensional convertible display device}3D / 2D convertible display device {Three-dimensional / two-dimensional convertible display device}

도 1은 일반적인 집적 영상 기술(II: Integral Imaging, 또는 IP: Integral Photography)의 기본 개념을 나타낸 도이다. 1 is a diagram illustrating a basic concept of a general integrated imaging technology (II: Integral Imaging, or IP: Integral Photography).

도 2는 컴퓨터 생성 집적 영상 기술(CGII: Computer-Generated Integral Imaging)을 나타낸 도이다. 2 illustrates computer-generated integrated imaging (CGII).

도 3은 실상 집적 영상 기술과 허상 집적 영상 기술의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a virtual integrated imaging technology and a virtual integrated imaging technology.

도 4는 본 발명의 기본 개념을 나타낸 도면이다. 4 illustrates the basic concept of the present invention.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치의 구조도이다. 5 is a structural diagram of a 3D / 2D convertible video display device according to a first embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시의 작동 원리를 각각 나타낸 도이다. 6A and 6B are diagrams illustrating operating principles of a 3D / 2D convertible image display according to a first embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치의 3차원 모드에서 기초 영상의 생성을 나타낸 도이다. FIG. 7 is a diagram illustrating generation of a base image in a 3D mode of a 3D / 2D convertible video display device according to a first embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치의 구조도이다. 8 is a structural diagram of a 3D / 2D convertible video display device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 영상 표시(display) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 집적 영상 기술(Integral Imaging 또는 Integral Photography, 이하 II라 명명함)을 사용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표시(display) 하는 영상 표시 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device, and more particularly, to selectively display two-dimensional and three-dimensional images using integrated imaging technology (Integral Imaging or Integral Photography, hereinafter referred to as II). The present invention relates to a video display device.

3차원 화상을 구현하는 기술 중 렌즈 어레이를 사용하는 II 방식은 1908년 리프만(Lippmann)에 의해 처음 제안된 후 점차 개선되었으나, 그 동안 촬영 소자나 표시 소자 기술의 한계로 인해 크게 주목을 받지 못하다가 고분해능 촬영 소자와 고해상도 표시 소자의 개발과 함께 최근 연구가 활발해지고 있다. Among the technologies for implementing 3D images, the II method using a lens array has been gradually improved since it was first proposed by Lippmann in 1908, but has not received much attention due to the limitations of the imaging device or display device technology. In recent years, with the development of high-resolution imaging devices and high-resolution display devices, research has been actively conducted.

종래의 II 방식을 사용하는 입체 영상 표시 장치에서는 촬영된 영상을 소정의 렌즈 어레이를 이용하여 3차원 영상으로 재생시키거나, 또는 컴퓨터 그래픽으로 제작된 기초 영상을 토대로 3차원 영상을 재생한다. In the conventional stereoscopic image display apparatus using the II method, the photographed image is reproduced as a 3D image using a predetermined lens array, or a 3D image is reproduced based on a basic image made of computer graphics.

그러나 기존 II 방식을 사용하는 입체 영상 표시 장치의 가장 큰 단점은 기존 II가 오직 3차원 영상만을 표시할 수 있고 2차원 영상은 표시할 수 없다는 것이다.However, the biggest disadvantage of the stereoscopic image display device using the conventional II method is that the existing II can display only 3D images and not 2D images.

그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 3차원 영상 표시 및 2차원 영상 표시가 모두 가능한 영상 표시 장치를 제공하는데 있다. Therefore, the present invention has been made in an effort to provide an image display apparatus capable of displaying both a 3D image and a 2D image.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 3차원 영상을 표시하는 경우, 해당 영상의 깊이감을 크게 향상시킬 수 있는 집적 영상 기술 기반의 영상 표시 장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide an image display apparatus based on integrated image technology capable of greatly improving a depth of a corresponding image when displaying a 3D image.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 특징에 따른 영상 표시 장치는 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하여 출력하거나 2차원 영상의 재생을 위해 표시하고자 하는 2차원 영상을 출력하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상 또는 출력되는 2차원 영상을 표시하는 투과형 화상 표시부; 다수의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이를 형성하며, 상기 점광원 어레이들로부터 출력되는 빛이 상기 투과형 화상 표시부로 제공되는 점광원 어레이 형성부; 및 상기 점광원 어레이로부터 출력되는 빛의 확산률을 가변시켜, 상기 투과형 화상 표시부에서 표시되는 영상이 3차원 영상 또는 2차원 영상으로 표시되도록 하는 가변 확산부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an image display apparatus including an image processor configured to generate and output a basic image for reproducing a 3D image or to output a 2D image to be displayed for reproduction of a 2D image; A transmissive image display unit displaying a base image generated by the image processor or a 2D image output; A point light source array forming unit configured to form a point light source array including a plurality of point light sources, wherein light output from the point light source arrays is provided to the transmissive image display unit; And a variable diffuser for varying a diffusion rate of light output from the point light source array so that an image displayed on the transmissive image display unit is displayed as a 3D image or a 2D image.

여기서, 상기 3차원 영상을 표시할 때, 상기 가변 확산부의 확산률이 낮게 조절되고 상기 영상 처리부는 3차원 영상을 위한 기초 영상을 생성하며, 상기 투과형 화상표시부는 상기 기초 영상을 표시한다. Here, when displaying the 3D image, the diffusion ratio of the variable diffusion unit is adjusted to be low, the image processor generates a base image for the 3D image, and the transmissive image display unit displays the base image.

또한 상기 2차원 영상을 표시할 때, 상기 가변 확산부의 확산률이 높게 조절되고 상기 영상 처리부는 상기 2차원 영상을 그대로 투과형 화상표시부에 전달하며, 투과형 화상표시부는 영상처리부가 제공하는 2차원 영상을 표시한다. In addition, when displaying the 2D image, the diffusion ratio of the variable diffusion unit is adjusted to be high, and the image processing unit transfers the 2D image to the transmission type image display unit as it is, and the transmission type image display unit displays the 2D image provided by the image processing unit. Display.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 동작을 이해하기 위하여, 입체 영상 표시를 위한 II 방식에 대하여 설명한다. First, in order to understand the operation of the video display device according to an exemplary embodiment of the present disclosure, a method II for stereoscopic image display will be described.

도 1에 II 방식에 대한 기본 원리가 도시되어 있다. In Fig. 1 the basic principle for the II scheme is shown.

II 방식을 구현하기 위한 전체 시스템은 도 1에서와 같이, 크게 두개의 기능부 즉, 촬영부와, 표시부로 구성된다. 촬영부는 3차원 형상을 가지는 물체의 상을 형성하는 렌즈 어레이와, 렌즈 어레이에 의하여 결상된 기초 영상을 저장하는 촬영 소자로 이루어지며, 표시부는 촬영 소자에 저장된 기초 영상을 표시하는 표시 소자와, 표시 소자에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 3차원 영상으로 재생시키는 렌즈 어레이를 포함한다. 각 렌즈 어레이는 다수의 단위 렌즈로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the entire system for implementing the II scheme includes two functional units, that is, a photographing unit and a display unit. The photographing unit includes a lens array forming an image of an object having a three-dimensional shape, and a photographing element storing a basic image formed by the lens array. The display unit includes a display element displaying a basic image stored in the photographing element, and a display. It includes a lens array for forming a three-dimensional image by forming the base image displayed on the device. Each lens array consists of a plurality of unit lenses.

촬영부에서는 렌즈 어레이의 단위 렌즈에 의하여 3 차원 물체의 여러 방향에서의 기초 영상이 촬영 소자에 맺혀 저장된다. 표시부에서는 촬영부의 역 과정으로 저장된 기초 영상들이 표시 소자에 의해 표시되고, 다시 이 기초 영상들이 렌즈 어레이를 통과하면서 합쳐져서(이를 집합 영상이라 부르기로 한다) 원래 3차원 물체가 있었던 위치에서 3차원 영상으로 재생된다.  In the image capturing unit, the basic image in various directions of the 3D object is stored in the image capturing device by the unit lens of the lens array. In the display unit, the basic images stored in the reverse process of the photographing unit are displayed by the display element, and these basic images are then merged as they pass through the lens array (referred to as an aggregate image) to a three-dimensional image from where the original three-dimensional object was located. Is played.

이때 촬영 과정을 생략하고 기초 영상들을 컴퓨터로 계산하여 생성하는 CGII(Computer-Generated Integral Imaging)가 제안되었다. In this case, CGII (Computer-Generated Integral Imaging) has been proposed, which omits the photographing process and calculates and generates the basic images by computer.

도 2에 CGII 시스템의 구조가 도시되어 있다. 도 2에서와 같이, 가상의 3차원 물체에 대한 기초 영상들을 컴퓨터를 이용해 생성하고 이를 표시 장치(예를 들 어 액정 표시(LCD) 패널)로 전송한 후, 렌즈 어레이를 통해 입체 영상을 구현하는 간단한 구조이다. 이때 렌즈 어레이와 표시 패널과의 간격에 따라 집합 영상이 맺히는 위치가 달라지게 되는데 이는 다음의 식으로부터 쉽게 알 수 있다. The structure of the CGII system is shown in FIG. As shown in FIG. 2, basic images of a virtual three-dimensional object are generated using a computer and transmitted to a display device (for example, a liquid crystal display (LCD) panel), and then a stereoscopic image is implemented through a lens array. It is a simple structure. At this time, the position where the aggregated image is formed varies depending on the distance between the lens array and the display panel. This can be easily seen from the following equation.

Figure 112005011100765-PAT00001
Figure 112005011100765-PAT00001

여기에서 d는 집합 영상의 렌즈 어레이로부터의 위치, g는 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격, f는 렌즈 어레이를 구성하는 기초 렌즈(단위 렌즈)의 초점 거리이다.Where d is the position from the lens array of the aggregated image, g is the distance between the lens array and the LCD panel, and f is the focal length of the elementary lens (unit lens) constituting the lens array.

즉, 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 기초 렌즈의 초점거리보다 클 경우에는 상이 맺히는 거리 값이 양수가 되어 집합 영상이 렌즈 어레이의 앞면에 실상으로 맺히게 되고(실상 II), 반대로 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 기초 렌즈의 초점거리보다 작을 경우에는 상이 맺히는 거리 값이 음수가 되는데, 이는 집합 영상이 렌즈 어레이의 뒷면에 허상으로 맺히게 됨을 뜻한다(허상 II). In other words, if the distance between the lens array and the LCD panel is larger than the focal length of the base lens, the distance between images is positive and the aggregated image is actually formed on the front of the lens array (act II). If the distance from the panel is smaller than the focal length of the elementary lens, the distance between the images becomes negative, which means that the aggregated image is formed as a virtual image on the back of the lens array (virtual II).

도 3에서 II의 두 가지 표시 방법인 실상 II와 허상 II를 비교하여 도시하였다. In FIG. 3, the two display methods of II, which are actually II and virtual II, are compared.

허상 II의 경우 집합 영상이 맺히는 위치가 실상 II보다 관찰자로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 관찰자는 보다 넓은 시야각을 확보할 수 있는 장점이 있다. 또한 도 3으로부터 알 수 있듯이 허상 II의 기초영상은 실상 II의 기초영상과는 달리 직립상이라는 차이점을 제외하고는 실상 II의 구현 방식과 유사하다.In the case of the virtual image II, since the position where the aggregated image is formed is farther from the viewer than the actual image II, the observer has an advantage of obtaining a wider viewing angle. Also, as can be seen from FIG. 3, the basic image of the virtual image II is similar to the implementation method of the virtual image II, except that the basic image of the virtual image II is upright.

이러한 두 가지 II 표시 방법에서 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 고정 되어 있다면 집합 영상이 특정 평면을 중심으로 맺히게 되므로, 표시하려는 물체가 두께를 가진 3차원 물체라면 물체의 중심 평면에서 영상의 해상도가 최적화된다. 즉, 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 3차원 물체의 중심 평면을 기준으로 설정되어 있으므로 중심 평면에서 멀어지는 영상일수록 그 해상도는 떨어지게 된다. 이는 표현할 수 있는 3차원 물체의 두께가 제한될 수밖에 없는 II 방식의 한계이다. 더욱이 실상 II의 재생을 위해서는 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 렌즈 어레이의 초점거리보다 길어야 하고, 허상 II의 재생을 위해서는 렌즈 어레이와 LCD 패널과의 간격이 렌즈 어레이의 초점거리보다 작아야 하므로, 기존의 II 방식에서는 실상 II와 허상 II를 동시에 표시하는 것이 불가능하였다.In these two II display methods, if the distance between the lens array and the LCD panel is fixed, the aggregated image is formed around a specific plane. If the object to be displayed is a three-dimensional object with a thickness, the resolution of the image in the center plane of the object is Is optimized. That is, since the distance between the lens array and the LCD panel is set based on the center plane of the 3D object, the resolution of the image is farther from the center plane. This is a limitation of the II method in which the thickness of a three-dimensional object that can be expressed is limited. In addition, the distance between the lens array and the LCD panel should be longer than the focal length of the lens array for the reproduction of the image II, and the distance between the lens array and the LCD panel should be smaller than the focal length of the lens array for the reproduction of the virtual image II. In the II method, it was impossible to display the real II and the virtual II at the same time.

도 1 혹은 도 2에서와 같이 기존의 II 방식에서는 렌즈 어레이가 LCD 패널 앞에 위치하게 되어, 관측자는 반드시 렌즈 어레이가 기초 영상들을 결상하여 집적한 영상, 즉 3차원 영상만을 관측하게 된다. 물론 평평한 영상을 공간상의 소정 깊이의 평면에 표시하는 것은 가능하지만 이 경우 표시된 영상의 해상도와 시야각이 현재 상용화된 기존의 2차원 영상 표시에 비하여 현격히 나쁘므로, 실용적이라 할 수 없다. As shown in FIG. 1 or FIG. 2, in the conventional II method, the lens array is positioned in front of the LCD panel, and the observer always observes only the image in which the lens array is formed by accumulating the basic images, that is, the 3D image. Of course, it is possible to display a flat image on a plane of a predetermined depth in space, but in this case, since the resolution and the viewing angle of the displayed image are significantly worse than the conventional two-dimensional image display currently commercialized, it is not practical.

그러므로 본 발명의 실시 예에서는 3차원 영상 표시 및 2차원 영상 표시가 모두 가능한 영상 표시 장치를 제공한다. 또한 3차원 영상을 표시하는 경우에는 영상의 깊이감을 크게 향상시킬 수 있는 집적 영상 기술 기반의 영상 표시 장치를 제공한다.Therefore, an embodiment of the present invention provides an image display apparatus capable of displaying both a 3D image and a 2D image. Also, when displaying a 3D image, an image display apparatus based on integrated image technology capable of greatly improving an image depth is provided.

도 4는 본 발명의 기본 개념과 함께 본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시 장 치의 구조를 나타낸 도이다. 4 is a diagram illustrating a structure of an image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention together with the basic concept of the present invention.

본 발명의 실시 예에서는 기존 II 방식에서의 '화상 표시 소자 - 렌즈 어레이' 구성 대신 '점광원 어레이 - 투과형 화상 표시 소자'구성을 도입하고 가변형 확산기를 채용하여 점광원 어레이의 형성을 전기적으로 제어하는 방식을 사용한다.In the embodiment of the present invention, instead of the 'image display element-lens array' configuration of the conventional II method, a 'point light source array-transmissive image display element' configuration is introduced and a variable diffuser is used to electrically control the formation of the point light source array. Use the method.

구체적으로는 도 4에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시 장치는, 일정한 발산각을 가지는 점광원 어레이를 형성하기 위한 점광원 어레이 형성부(10), 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하거나 일반적인 2차원 영상을 그대로 전송하는 영상 처리부(20), 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상 혹은 제공되는 2차원 영상을 표시하는 투과형 화상 표시 소자(30), 및 상기 점광원 어레이의 앞 혹은 뒤에 배치되어 점광원 어레이의 형성을 제어하는 가변 확산기(40)를 포함한다. 또한 모드에 따라 가변 확산기(40)의 확산률을 조절하는 모드 선택부(50)를 더 포함할 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 4, the image display device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a point light source array forming unit 10 for forming a point light source array having a predetermined divergence angle, and for reproducing a 3D image. An image processing unit 20 for generating a basic image or transmitting a general two-dimensional image as it is, a transmissive image display element 30 for displaying a basic image or a provided two-dimensional image generated by the image processing unit, and the point light source array A variable diffuser 40 is disposed before or behind to control the formation of the point light source array. The apparatus may further include a mode selector 50 that adjusts the diffusion rate of the variable diffuser 40 according to the mode.

영상 처리부(20)는 표시하고자 하는 3차원 영상의 3차원 정보로부터 기초 영상들을 계산을 통하여 생성하거나, 또는 촬영부 등에 의하여 촬영된 영상 정보 등의 표시하고자 하는 2차원 영상을 별도의 처리 없이 화상 표시 소자로 제공한다. 즉, 기초 영상은 영상 처리부(20)가 자체적으로 소정 정보를 토대로 별도의 생성 과정을 통하여 생성한 영상이며, 2차원 영상은 외부로부터 제공되는 영상 정보이다.The image processing unit 20 generates the basic images from the three-dimensional information of the three-dimensional image to be displayed through calculation, or displays an image of the two-dimensional image to be displayed, such as image information captured by the photographing unit, without additional processing. Provided by an element. That is, the basic image is an image generated by the image processor 20 through a separate generation process based on predetermined information by itself, and the 2D image is image information provided from the outside.

여기서, 가변 확산기(40)는 입사되는 빛의 확산률(diffusing rate, haze rate)을 전기적으로 조절할 수 있는 장치이며, 3차원 영상을 표시하기 위하여 투과 형 화상 표시 소자에 기초 영상이 표시될 때는 빛의 확산률이 최대로 작아지고, 2차원 영상을 표시하기 위하여 투과형 화상 표시 소자에 표시하고자 하는 2차원 영상이 표시될 때는 빛의 확산률이 커지도록 조절되는 것이 바람직하다. 모드 선택부(50)는 가변 확산기(40)로 소정 전압을 인가시켜 상기 확산률이 가변되도록 하지만, 이에 한정되지는 않는다. Here, the variable diffuser 40 is an apparatus that can electrically adjust the diffusing rate (haze rate) of the incident light, and when the base image is displayed on the transmissive image display device to display a 3D image, It is preferable that the diffusion rate of is reduced to the maximum and that the diffusion rate of light is preferably increased when the two-dimensional image to be displayed on the transmissive image display element is displayed in order to display the two-dimensional image. The mode selector 50 applies a predetermined voltage to the variable diffuser 40 to vary the diffusion rate, but is not limited thereto.

먼저, 이러한 개념을 토대로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 표시장치에 대하여 설명한다. First, an image display device according to a first embodiment of the present invention will be described based on this concept.

본 발명의 제 1 실시 예에서는 렌즈 어레이와 평행광을 이용하여 점광원 어레이를 형성하는 점광원 어레이 형성부를 구성하고, 전기적 가변확산기로서 고분자분산액정(Polymer-Dispersed Liquid Crystal)을 사용하는 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 방식을 설명한다. In the first embodiment of the present invention, a three-dimensional / integrated point light source array forming unit for forming a point light source array using a lens array and parallel light, and using a polymer-dispersed liquid crystal as an electric variable diffuser / A two-dimensional convertible image display method will be described.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 구조 및 그에 따른 영상 표시의 개념도이다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치에서, 투과형 화상 표시 소자(30)는 영상 처리부(20)로부터 영상 신호를 받아 표시하는 장치로서 백라이트를 제거한 액정 표시 소자(LCD) 혹은 공간광변조기(Spatial light modulator)등 기존의 2차원 디스플레이에서 많이 쓰이는 장치이다. 본 실시예에서는 투과형 화상 표시 소자로서 공간광 변조기를 사용하지만 이에 한정되지는 않는다. 5 is a conceptual diagram of a structure of an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention and an image display according thereto. In the 3D / 2D convertible image display device according to the first embodiment of the present invention, the transmissive image display device 30 is a device that receives and displays an image signal from the image processing unit 20. It is a device commonly used in existing two-dimensional display such as LCD or Spatial light modulator. In this embodiment, a spatial light modulator is used as the transmissive image display element, but is not limited thereto.

점광원 어레이 형성부(10)는 다수의 렌즈로 이루어지는 렌즈 어레이(11)를 포함한다. 렌즈 어레이(11)와 투과형 화상 표시 소자(30)의 거리는 렌즈 어레이의 초점 거리보다 크고 초점거리의 두 배보다는 작은 영역에서 어느 위치에라도 위치시킬 수 있다. 가변 확산기(40) 역시 렌즈 어레이의 바로 뒤나 렌즈 어레이와 투과형 화상 표시 소자 사이 어느 위치에라도 위치시킬 수 있다. 여기서는 투과형 화상 표시 소자(30)가 초점거리가 f인 렌즈 어레이(11)로부터

Figure 112005011100765-PAT00002
만큼 떨어져 있고, 가변 확산기(40)는 렌즈 어레이 바로 뒷면에 위치한다고 가정하고 설명하지만, 이에 한정되지는 않는다. The point light source array forming unit 10 includes a lens array 11 composed of a plurality of lenses. The distance between the lens array 11 and the transmissive image display element 30 may be located at any position in an area larger than the focal length of the lens array and less than twice the focal length. The variable diffuser 40 may also be located immediately after the lens array or at any position between the lens array and the transmissive image display element. Here, the transmissive image display element 30 is formed from the lens array 11 having the focal length f.
Figure 112005011100765-PAT00002
Apart from each other, it is assumed that the variable diffuser 40 is located directly behind the lens array, but is not limited thereto.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 표시 장치는 3차원 모드와 2차원 모드 등 2 가지 동작 모드로 동작하며, 이하에서는 이들 모드의 동작을 각각 설명한다. The video display device according to the first embodiment of the present invention operates in two operation modes such as a three-dimensional mode and a two-dimensional mode. Hereinafter, operations of these modes will be described.

먼저 영상 표시 장치가 3차원 모드로 동작하는 경우에 대하여 설명한다. First, a case in which the video display device operates in the 3D mode will be described.

도 6a에 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 표시 장치가 3차원 모드로 동작할 경우의 작동 원리가 도시되어 있다. 6A illustrates an operation principle when the image display device according to the first exemplary embodiment of the present invention operates in the 3D mode.

3차원 모드는 영상 표시 장치가 3차원 영상을 표시하는 모드로서, 이 모드에서는 가변확산기(40)의 확산률이 최저가 되도록 조절된다. 본 발명의 제1 실시 예에서와 같이 고분자분산액정을 가변확산기로서 채용했을 때는 고분자분산액정에 일정한 크기의 전압을 가해줌으로써 확산률을 조절 할 수 있다. The three-dimensional mode is a mode in which the video display device displays a three-dimensional image. In this mode, the diffusion rate of the variable diffuser 40 is adjusted to be the lowest. When the polymer dispersion liquid crystal is employed as the variable diffuser as in the first embodiment of the present invention, the diffusion rate can be adjusted by applying a constant voltage to the polymer dispersion liquid crystal.

3차원 모드에서 가변 확산기(40)의 확산률은 뒤에서 입사하는 평행광이 가변 확산기에 의하여 심각하게 확산(diffusion, scattering)되지 않고 대부분의 평행광이 그대로 통과될 만큼 작아져야 한다. 가변 확산률이 이와 같이 작아지면 뒤에서 입사하는 평행광은 마치 가변 확산기가 없는 듯이 그대로 가변 확산기(40)를 통과하게 되고, 가변 확산기(40)를 통과한 평행광은 렌즈 어레이(11)에 의하여 그 초점 면에서 초점이 맺게 된다. 이 때, 렌즈 어레이를 이루는 각각의 렌즈들이 그에 해당하는 초점(점광원)을 맺게 되므로, 결국 렌즈 어레이를 이루는 렌즈들의 개수만큼의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이(DA)가 렌즈 어레이(11)의 초점면에서 형성된다. 이렇게 형성된 점광원 어레이(DA)에서 출발한 빛은 다시 투과형 화상 표시 소자(30)를 통과하며 3차원 영상을 형성한다. 이 때 투과형 화상 표시 소자(30)에는 영상 처리부(20)에 의하여 생성된 기초 영상들이 표시된다. In the three-dimensional mode, the diffusion rate of the variable diffuser 40 should be small enough that most of the parallel light passes through without being severely diffused or scattered by the variable diffuser. When the variable diffusion rate becomes small in this way, the parallel light incident from the back passes through the variable diffuser 40 as if there is no variable diffuser, and the parallel light passed through the variable diffuser 40 is separated by the lens array 11. In terms of focus, focus is achieved. At this time, since each lens constituting the lens array has a corresponding focal point (point light source), the point light source array DA consisting of as many point light sources as the number of lenses constituting the lens array eventually becomes the lens array 11. Is formed in the focal plane. Light starting from the point light source array DA thus formed passes through the transmissive image display device 30 to form a three-dimensional image. In this case, the base image generated by the image processor 20 is displayed on the transmissive image display device 30.

영상 처리부(20)는 표시하고자 하는 3차원 영상의 3차원 정보로부터 기초 영상들을 계산하고 화상 표시 소자(30)로 전송한다. 영상 처리부(20)에서 기초 영상들을 생성하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The image processor 20 calculates the basic images from the 3D information of the 3D image to be displayed and transmits the basic images to the image display device 30. Hereinafter, a method of generating basic images by the image processor 20 will be described in detail.

표시하고자 하는 3차원 영상을 이루는 한 점 P의 평면상의 위치를 직교 좌표로 (x, y), 그 깊이 정보, 즉 점광원 어레이면(렌즈 어레이의 초점면)으로부터 그 점의 상이 맺히는 곳까지의 거리를 z (이때 점 P가 점광원 어레이면의 앞쪽 즉, 관측자 쪽에 있으면 z는 양수의 값을 가지며, 점 P가 점광원 어레이면의 뒤쪽에 있으면 z는 음수의 값을 가진다.), 형성된 점광원 어레이 중 왼쪽로부터 i 번째, 위로부터 j 번째에 위치되는 점광원의 중심 좌표를 (pls_x[i][j], pls_y[i][j]) (이 좌표는 그 점광원을 형성한 기초 렌즈의 중심 좌표와 같다), 그리고 점광원간의 x방향 간격을 Lx, y방향 간격을 Ly (여기서 Lx는 기초 렌즈의 x 방향으로의 중심 간 간격, Ly는 기초 렌즈의 y 방향으로의 중심 간 간격과 같다), 렌즈 어레이의 초점 거리를 f, 렌즈 어레이와 투과형 화상 표시 소자 사이의 거리를 g_lens_slm라고 하자. 점광원 어레이는 렌즈 어레이의 초점면에 생기므로 점광원 어레이와 투과형 화 상 표시 소자 사이의 거리 g_pls_slm은 다음 식과 같이 계산된다.The position on the plane of a point P forming the three-dimensional image to be displayed is (x, y) in Cartesian coordinates, and its depth information, that is, from the point light source array surface (focal plane of the lens array) to the point where the image of the point is formed. The distance z (where point P is in front of the point light source array plane, i.e. the observer's side, z is positive; if point P is behind the point light source array plane, z is negative) (Pls_x [i] [j], pls_y [i] [j]) (i.e., the primary lens forming the point light source). Is equal to the center coordinate of the light source, and the distance between the light sources in the x direction is Lx and the y direction is Ly (where Lx is the distance between the centers in the x direction of the base lens, and Ly is the distance between the centers in the y direction of the base lens). F), the focal length of the lens array is f, the lens array and the transmissive image display element Let the distance between g_lens_slm. Since the point light source array is formed on the focal plane of the lens array, the distance g_pls_slm between the point light source array and the transmission image display element is calculated as follows.

Figure 112005011100765-PAT00003
Figure 112005011100765-PAT00003

이 때 가상의 물체 포인트(object point)인 점 P의 기초 영상 중 왼쪽으로부터 i 번째, 위로부터 j 번째에 위치한 점광원을 위한 기초 영상은 다음 식에 의한 좌표값을 가지는 점 E_ij 가 된다.At this time, the base image for the point light source located in the i-th from the left and the j-th from the left among the basic images of the point P, which is a virtual object point, becomes a point E_ij having a coordinate value according to the following equation.

Figure 112005011100765-PAT00004
Figure 112005011100765-PAT00004

Figure 112005011100765-PAT00005
Figure 112005011100765-PAT00005

위의 식들은 도 7의 기초 영상 제작의 개념도에서 보듯이 두개의 닮은꼴 삼각형의 비례관계에 의해 쉽게 얻을 수 있다. 그러나 위의 수학식 3 및 4에 의하여 계산된 점 E_ij가 반드시 왼쪽으로부터i 번째, 위로부터 j 번째에 위치한 점광원을 위한 기초 영상이 되는 것은 아니고 다음 두 가지 조건을 동시에 만족시킬 때만 기초 영상이 된다.The above equations can be easily obtained by the proportional relation of two similar triangles as shown in the conceptual diagram of basic image production of FIG. 7. However, the point E_ij calculated by Equations 3 and 4 above is not necessarily the base image for the point light source located at the i th and the j th from the left, but is the base image only when the following two conditions are satisfied at the same time. .

(조건1)

Figure 112005011100765-PAT00006
(Condition 1)
Figure 112005011100765-PAT00006

(조건2)

Figure 112005011100765-PAT00007
(Condition 2)
Figure 112005011100765-PAT00007

위의 수학식 3과 수학식 4에 의하여 계산된 값이 조건 1과 조건 2를 동시에만족시키지 못할 때에는 점 E_ij 는 점 P 의 기초 영상이 될 수 없다. 조건 1과 조 건 2의 만족여부에 관계없이 수학식3과 수학식 4에 의하여 계산된 점들을 모두 기초 영상을 이루는 점으로 취급하여 기초 영상을 구성하게 되면, 각 점광원의 기초 영상들 간의 상호 간섭에 의하여 재생된 3차원 영상의 질이 현저히 떨어지게 된다. 이와 같은 방법으로 점 P에 대한 기초 영상들을 생성 할 수 있으며 이와 같은 연산을 표시하고자 하는 3차원 영상을 이루는 모든 점들에 대하여 수행하고 이들을 중첩시킴으로써 완전한 기초 영상을 얻을 수 있다. 이 때 3차원 영상을 이루는 각 점에 대한 기초 영상들을 중첩시키는 데 있어서, 깊이의 역순으로, 즉 z가 작은 점에 대한 기초 영상위에 z가 큰 점의 기초 영상을 중첩시키는 방식으로 기초 영상들을 중첩해야 생성된 3차원 영상이 pseudoscopic 해지는 현상을 피할 수 있으며 이점은 기존의 컴퓨터생성 집적 영상 기술(Computer-Generated Integral imaging 혹은 Computer-Generated Integral Photography 혹은 CGII 혹은 CGIP)과 같다. 또한 주목할 만한 점은 본 발명에서 기초 영상을 계산할 때, 관측자의 위치를 고려하지 않는다는 것이다. 이것은 본 발명에 의한 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치의 3차원 모드 부분이 기존의 점광원 어레이를 이용한 다시점 3차원 영상 표시 방식과 구별되는 중대한 특징이다. 즉, 기존의 점광원 어레이를 이용한 다시점 3차원 영상 표시에서는 몇 몇 개의 관측자의 위치(시점)를 가정하고, 그 위치에서 그 위치에 해당하는 영상을 관측할 수 있도록 투과형 화상 표시 소자에 표시되는 영상을 생성하여 관측자는 양안시차에 의하여 입체감을 느꼈으나, 본 발명에 따른 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치의 3차원 모드에서는 점광원 어레이로부터 나오는 빛이 투과형 화상 표시 소자를 통과하며 그 기초 영상에 의하여 적절히 변조되어 공간상 에 실제로 3차원 영상으로서 결상되게 되므로 관측자의 위치에 상관없이 일정한 시야각내에서는 연속적인 시차를 관측할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 모드는 일반적인 다시점 3차원 디스플레이 방식이 아니라 집적 영상 기술의 일종이며, 점광원 어레이를 이용하는 방식을 포함한 일반적인 다시점 3차원 디스플레이 방식에서 화상 표시 소자에 표시하는 영상을 계산할 때 관측자의 위치, 즉 시점의 위치, 개수를 고려하는 데 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 모드에서는 기초 영상들을 생성하는 데 있어 위에서 설명한 바와 같이 표시하고자 하는 물체의 3차원 정보만이 고려될 뿐, 관측자의 위치는 고려되지 않는다. When the values calculated by Equations 3 and 4 above do not satisfy Condition 1 and Condition 2 simultaneously, the point E_ij cannot be the base image of the point P. Regardless of whether the condition 1 and condition 2 are satisfied, when the points calculated by Equation 3 and Equation 4 are treated as the points forming the base image, the base image is constructed. Due to the interference, the quality of the reproduced 3D image is remarkably degraded. In this way, the basic images for the point P can be generated, and a complete basic image can be obtained by performing all the points forming the 3D image to be displayed and superimposing them. At this time, in superimposing the base images for each point constituting the 3D image, the base images are superimposed in the reverse order of depth, that is, by superimposing the base images of the large z points on the base images of the small Z points. It is possible to avoid pseudoscopic generation of generated 3D images, which is the same as the existing computer-generated integrated imaging technology (Computer-Generated Integral imaging or Computer-Generated Integral Photography or CGII or CGIP). It is also noteworthy that the position of the observer is not taken into account when calculating the base image in the present invention. This is a significant feature that the three-dimensional mode portion of the three-dimensional / two-dimensional convertible image display apparatus according to the present invention is distinguished from the multi-view three-dimensional image display method using a conventional point light source array. That is, in the multi-view three-dimensional image display using the conventional point light source array, the position (viewpoint) of some observers is assumed and displayed on the transmissive image display element so that the image corresponding to the position can be observed at the position. Although the viewer felt the three-dimensional effect by the binocular disparity, in the three-dimensional mode of the three-dimensional two-dimensional convertible image display apparatus according to the present invention, the light from the point light source array passes through the transmissive image display element and the basic image. Because it is properly modulated by an image and actually formed as a 3D image in space, continuous parallax can be observed within a certain viewing angle regardless of the position of the observer. Therefore, the 3D mode of the image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention is not a general multiview 3D display method but a type of integrated image technology, and displays an image in a general multiview 3D display method including a method using a point light source array. While the position of the observer, i.e. the position and number of viewpoints, is taken into account when calculating the image to be displayed on the device, in the three-dimensional mode of the image display device according to the embodiment of the present invention, as described above in generating basic images Only three-dimensional information of the object to be displayed is considered, not the position of the observer.

이상과 같은 방법으로 계산된 기초 영상들은 투과형 화상 표시 소자(30)에 표시되며, 렌즈 어레이(11)에 의하여 형성된 점광원 어레이(DA)로부터 출발한 빛이 투과형 화상 표시 소자(30)를 통과하며 그 면에 표시된 기초 영상에 따라 적절히 변조됨으로써 3차원 영상이 표시된다. The basic images calculated by the above method are displayed on the transmissive image display element 30, and light from the point light source array DA formed by the lens array 11 passes through the transmissive image display element 30. A three-dimensional image is displayed by appropriately modulating according to the base image displayed on the surface.

기존의 집적 영상 기술에서는 렌즈 어레이를 통한 기초 영상들의 결상을 통하여 3차원 영상을 표시하므로, 렌즈 어레이(11)와 화상 표시 소자(30) 사이의 간격에 따라 최적화된 3차원 영상을 표시할 수 있는 깊이 방향 위치(z)가 수학식 1에 의하여 결정되고, 그 위치 주위의 한정된 깊이에서만 3차원 영상을 표시할 수 있었다. 더구나 실상 3차원 영상(z>0)을 표시할 때는 렌즈 어레이(11)와 화상 표시 소자(30) 사이의 간격이 수학식 1에 따라 렌즈 어레이의 초점거리보다 길어져야 하고, 허상 3차원 영상(z<0)을 표시할 때는 렌즈 어레이(11)와 화상 표시 소자(30) 사이의 간격이 렌즈 어레이의 초점거리 보다 작아져야 하므로, 따라서 실상 3차원 영상과 허상 3차원 영상의 어느 하나만을 표현할 수 있었다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 모드에서는 기초 영상의 결상에 의하여 3차원 영상을 표시하지 않고 점광원으로부터 나오는 빛의 기초 영상을 통한 적절한 변조를 통하여 3차원 영상을 표시하므로, 표시하고자 하는 3차원 영상의 깊이 방향 위치(z)에 상관없이, 더구나, 실상이냐(z>0) 허상이냐(z<0)에 상관없이 렌즈 어레이와 투과형 화상 표시 소자간의 간격이 일정하며, 다만 투과형 화상 표시 소자에 표시되는 기초 영상들만이 달라지므로, 어떠한 기계적인 움직임 없이도 실상 3차원 영상과 허상 3차원 영상을 동시에 표현할 수 있어, 표현 가능한 3차원 영상의 깊이감이 기존의 집적 영상 기술에 비하여 비약적으로 증대되는 장점이 있다.In the conventional integrated imaging technology, since the 3D image is displayed through the imaging of the base images through the lens array, the 3D image optimized according to the distance between the lens array 11 and the image display device 30 may be displayed. The depth direction position z was determined by Equation 1, and the 3D image could be displayed only at a limited depth around the position. In addition, when displaying the 3D image z> 0, the distance between the lens array 11 and the image display element 30 should be longer than the focal length of the lens array according to Equation 1, and the virtual image 3D image ( When displaying z <0, the distance between the lens array 11 and the image display element 30 should be smaller than the focal length of the lens array, so that only one of the real 3D image and the virtual 3D image can be represented. there was. However, in the three-dimensional mode of the image display device according to an embodiment of the present invention, since the three-dimensional image is displayed by appropriate modulation through the basic image of the light emitted from the point light source without displaying the three-dimensional image due to the imaging of the basic image, Regardless of the depth direction position z of the three-dimensional image to be displayed, the distance between the lens array and the transmissive image display element is constant regardless of whether the image is a real image (z> 0) or a virtual image (z <0). Since only the basic images displayed on the transmissive image display device are different, it is possible to simultaneously express real 3D images and virtual 3D images without any mechanical movement, so that the depth of expressible 3D images is higher than that of conventional integrated image technologies. There is an advantage that is dramatically increased.

다음에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 2차원 모드에서의 동작을 설명한다. Next, operations in the two-dimensional mode of the video display device according to the first embodiment of the present invention will be described.

2차원 모드는 2차원 영상을 표시하는 모드로서, 도 6b에 그 동작 원리가 도시되어 있다. 2차원 모드에서는 가변 확산기의 확산률(haze rate, scattering rate, diffusing rate)이 커지도록 조절된다. 뒤에서 입사하는 평행광은 가변 확산기에 의하여 확산되어 일정한 방향성 없이 넓은 각도로 불규칙하게 퍼진 상태로 렌즈 어레이를 통과하게 된다. 이 경우 가변 확산기와 렌즈 어레이 사이의 간격이 너무 좁아서 렌즈 어레이(11)는 가변 확산기(40)에 의하여 확산된 빛을 결상하지 못하며 단지 그 확산된 빛을 투과형 화상 표시 소자(30)로 전달하는 역할만을 한다. 따라서 일정한 방향성이 없는 확산된 빛이 투과형 화상 표시 소자(30)를 비추게 되 므로 관측자는 투과형 화상 표시 소자(30)에 표시된 영상을 투과형 화상 표시 소자 면에서 그대로 2차원 영상으로 관측하게 된다. 이와 같은 2차원 모드에서 영상 처리부(20)는 특별한 영상 처리 없이 표시하고자 하는 2차원 영상을 그대로 투과형 화상 표시 소자(30)에 전달하며, 관측자는 그 2차원 영상을 그대로 관측하게 된다. 본 발명의 실시 예에서 확산된 빛이 투과형 화상 표시 소자를 비추는 구조는 투과형 화상 표시 소자를 사용하는 일반적인 2차원 디스플레이 (예를 들면 액정 디스플레이 LCD)의 구조와 동일한 것으로서, 따라서 관측자는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 2차원 모드에서 사용하는 투과형 화상 표시 소자 자체의 완전한 해상도와 시야각으로 2차원 영상을 관측하게 된다. The two-dimensional mode is a mode for displaying a two-dimensional image, the operation principle of which is shown in Figure 6b. In the two-dimensional mode, the spreading rate (haze rate, scattering rate, diffusing rate) of the variable diffuser is adjusted to be large. Parallel light incident from the back is diffused by the variable diffuser, and passes through the lens array in a randomly spread state at a wide angle without constant direction. In this case, the distance between the variable diffuser and the lens array is so narrow that the lens array 11 cannot image light diffused by the variable diffuser 40 and merely transmits the diffused light to the transmissive image display element 30. Do it. Accordingly, since the diffused light having no directivity shines on the transmissive image display device 30, the observer observes the image displayed on the transmissive image display device 30 as a two-dimensional image as it is on the transmissive image display device. In this two-dimensional mode, the image processor 20 transfers the two-dimensional image to be displayed without any special image processing to the transmissive image display device 30 as it is, and the observer observes the two-dimensional image as it is. In the embodiment of the present invention, the structure in which the diffused light illuminates the transmissive image display element is the same as that of a general two-dimensional display (for example, a liquid crystal display LCD) using the transmissive image display element, and thus the observer implements the present invention. The 2D image is observed at the full resolution and viewing angle of the transmissive image display device itself used in the 2D mode of the image display device according to the example.

이상과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는 렌즈 어레이와 평행광을 이용하여 점광원 어레이를 형성하고 가변 확산기의 확산율을 전기적으로 조절함으로써 깊이감이 향상된 3차원 영상과, 높은 해상도의 2차원 영상을 표시할 수 있다. As described above, the first embodiment of the present invention forms a point light source array using a lens array and parallel light, and electrically adjusts the diffusion ratio of the variable diffuser, thereby increasing the depth of the 3D image and the high resolution 2D image. Can be displayed.

다음, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 표시 장치에 대하여 설명한다. Next, a video display device according to a second embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 실시예의 평행광과 렌즈 어레이 대신 광섬유(optical fiber) 어레이를 이용하여 점광원 어레이를 형성하고 이를 이용하여 3차원/2차원 변환 가능 영상 표시 장치를 구성하는 방식을 제시한다. In the second embodiment of the present invention, a method of forming a point light source array using an optical fiber array instead of the parallel light and the lens array of the first embodiment and configuring a 3D / 2D convertible video display device using the same To present.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치의 구조 및 영상 표시의 개념도이다. 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 구조는 제1 실시 예와 동일하게 이루어지며, 단지 점광원 어레이 형성부(10)의 구조가 제1 실시 예와는 다르다. 8 is a conceptual diagram of a structure and an image display of an image display apparatus according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the structure of the image display device according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, and the structure of the point light source array forming unit 10 is different from that of the first embodiment. different.

제2 실시 예에 따른 영상 표시 장치에서, 점광원 어레이 형성부(10)는 렌즈 어레이 대신에 하나 혹은 다수의 광원에서 나오는 빛을 전달하는 적어도 하나 이상의 광섬유로 이루어지는 광섬유 어레이(12)를 포함한다. 그리고 광섬유 어레이(12)의 끝단과 투과형 화상 표시 소자(30) 사이에 가변확산기(40)가 위치되지만 이에 한정되지는 않는다. In the image display apparatus according to the second exemplary embodiment, the point light source array forming unit 10 includes an optical fiber array 12 made of at least one optical fiber that transmits light from one or more light sources instead of the lens array. The variable diffuser 40 is located between the end of the optical fiber array 12 and the transmissive image display element 30, but is not limited thereto.

광원에서 출사된 빛은 광섬유 어레이(12)를 통하여 투과형 화상 표시 소자(30)까지 전달되며, 이 때 광원에서 출발하여 광섬유 어레이(12)로 입사된 빛은 광섬유내에서 광섬유를 따라 진행하다가 광섬유의 끝단에서 퍼져 나오게 된다. 따라서 각각의 광섬유의 끝단은 그 각각이 하나의 점광원으로 볼 수 있으며, 광섬유의 개수와 그 간격이 점광원의 개수와 점광원 간의 간격이 된다. 또, 점광원 어레이가 형성되는 면이 광섬유 어레이의 끝단과 같으므로, 광섬유 어레이 끝단과 투과형 화상 표시 소자간의 간격이 점광원 어레이와 투과형 화상 표시 소자간의 간격 g_pls_slm이 된다.The light emitted from the light source is transmitted to the transmissive image display device 30 through the optical fiber array 12. At this time, the light incident from the light source and incident on the optical fiber array 12 proceeds along the optical fiber in the optical fiber, Spread out from the end. Therefore, each end of each optical fiber can be viewed as a single point light source, and the number and spacing of the optical fibers are the distance between the number of point light sources and the point light source. In addition, since the surface on which the point light source array is formed is the same as the end of the optical fiber array, the distance between the end of the optical fiber array and the transmissive image display element is the interval g_pls_slm between the point light source array and the transmissive image display element.

따라서 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 모드에서는 가변확산기의 확산률이 최저로 조절되고, 영상 처리부(20)는 수학식 3,4와 조건 1,2를 이용하여 위 제1 실시예와 같은 방법으로 기초 영상을 생성하고 투과형 화상 표시소자(30)에 표시하여 3차원 영상을 표시한다. 또, 2차원 모드에서는 가변 확산기(40)의 확산률을 증가시켜, 광섬유 끝단에서 나오는 빛을 가변 확산기(40)에서 확산시키고 이 확산된 빛이 투과형 화상 표시 소자를 비추도록 함으로써 투과형 화상 표시 소자(30) 표면에서 2차원 영상을 재생한다.  Therefore, in the 3D mode of the image display device according to the second embodiment of the present invention, the spreading rate of the variable diffuser is adjusted to the minimum, and the image processing unit 20 uses the above equations 3, 4 and condition 1,2. In the same manner as in the first embodiment, a base image is generated and displayed on the transmissive image display device 30 to display a three-dimensional image. In addition, in the two-dimensional mode, the diffusion rate of the variable diffuser 40 is increased to diffuse the light from the end of the optical fiber to the variable diffuser 40 so that the diffused light illuminates the transmissive image display element. 30) Play the 2D image on the surface.

비록, 이 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허 청구 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다Although this invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments disclosed above, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.

이상에서와 같이 위에 기술된 이 발명의 실시 예에 따라 가변 확산기의 확산률을 조절하고 각 모드에 맞는 영상을 투과형 화상 표시 소자에 표시함으로써 3차원/2차원 변환 가능한 영상 표시 장치를 구성할 수 있다. As described above, the 3D / 2D convertible image display apparatus can be configured by adjusting the diffusion ratio of the variable diffuser and displaying the image suitable for each mode on the transmissive image display element. .

특히 본 발명의 3차원 모드는 집적 영상 기술의 원리에 기반하여, 일정한 시야각 내에서 연속적인 수직, 수평 시차를 제공하는 등 집적 영상 기술의 유용한 장점들을 그대로 가지고 있으면서도, 기존의 집적 영상 기술과는 달리 표시할 3차원 영상의 깊이에 따라 점광원 어레이와 투과형 화상 표시 소자간의 간격을 조절할 필요가 없이 실상 3차원 영상과 허상 3차원 영상을 동시에 표시할 수 있다. 그 결과 영상의 깊이감(입체감)이 기존 집적 영상 기술에 비해 훨씬 증대된다. In particular, the three-dimensional mode of the present invention is based on the principle of integrated imaging technology, and unlike the existing integrated imaging technology, while maintaining the useful advantages of integrated imaging technology such as providing continuous vertical and horizontal parallax within a certain viewing angle. It is possible to simultaneously display the real 3D image and the virtual image 3D image without the need to adjust the distance between the point light source array and the transmissive image display element according to the depth of the 3D image to be displayed. As a result, the depth of image (stereoscopic sense) is greatly increased compared to the existing integrated imaging technology.

또, 본 발명의 2차원 모드는 투과형 화상 표시 소자를 확산광으로 비춘다는 점에서 일반적인 액정 디스플레이(LCD)의 구조와 거의 흡사하여 사용되는 투과형 화상 표시 소자 자체의 완전한 해상도와 시야각으로 2차원 영상을 관측할 수 있는 장점이 있다. In addition, in the two-dimensional mode of the present invention, the transmissive image display element is illuminated with diffused light, and thus the two-dimensional image is obtained at the full resolution and viewing angle of the transmissive image display element itself, which is used almost in a similar manner to the structure of a general liquid crystal display (LCD). There is a merit that can be observed.

Claims (9)

3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하여 출력하거나 2차원 영상의 재생을 위해 표시하고자 하는 2차원 영상을 출력하는 영상 처리부;An image processor for generating and outputting a basic image for reproducing a 3D image or for outputting a 2D image to be displayed for reproducing the 2D image; 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상 또는 출력되는 2차원 영상을 표시하는 투과형 화상 표시부;A transmissive image display unit displaying a base image generated by the image processor or a 2D image output; 다수의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이를 형성하며, 상기 점광원 어레이들로부터 출력되는 빛이 상기 투과형 화상 표시부로 제공되는 점광원 어레이 형성부; 및A point light source array forming unit configured to form a point light source array including a plurality of point light sources, wherein light output from the point light source arrays is provided to the transmissive image display unit; And 상기 점광원 어레이로부터 출력되는 빛의 확산률을 가변시켜, 상기 투과형 화상 표시부에서 표시되는 영상이 3차원 영상 또는 2차원 영상으로 표시되도록 하는 가변 확산부Variable diffusion unit for varying the diffusion rate of the light output from the point light source array, so that the image displayed on the transmissive image display unit is displayed as a three-dimensional image or a two-dimensional image 를 포함하는 영상 표시 장치.Image display device comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 3차원 영상을 표시할 때, 상기 가변 확산부의 확산률이 낮게 조절되고 상기 영상 처리부는 3차원 영상을 위한 기초 영상을 생성하며, 상기 투과형 화상표시부는 상기 기초 영상을 표시하며,When displaying the 3D image, the diffusion ratio of the variable diffusion unit is adjusted to be low, the image processing unit generates a base image for the 3D image, and the transmissive image display unit displays the base image, 상기 2차원 영상을 표시할 때, 상기 가변 확산부의 확산률이 높게 조절되고 상기 영상 처리부는 상기 2차원 영상을 그대로 투과형 화상표시부에 전달하며, 투 과형 화상표시부는 영상처리부가 제공하는 2차원 영상을 표시하는 영상 표시 장치.When displaying the 2D image, the diffusion ratio of the variable diffusion unit is adjusted to be high, and the image processing unit transfers the 2D image to the transmission type image display unit as it is, and the transmission type image display unit displays the 2D image provided by the image processing unit. Video display device to display. 제2항에서,In claim 2, 선택된 모드에 따라 상기 가변 확산부의 확산률을 조절하는 모드 선택부를 더 포함하는 영상 표시 장치.And a mode selector configured to adjust the diffusion ratio of the variable diffusion unit according to the selected mode. 제1항에서,In claim 1, 상기 영상 처리부는 3차원 모드에서, 3차원 영상 정보의 물체 포인트(object point)인 점 P의 좌표가 (x.y)이고, 상기 점광원 어레이로부터 상기 점 P의 상이 맺히는 곳까지의 거리가 z인 경우, 상기 점 P에 대한 기초 영상은 다음의 식에 따라 산출되는 영상 표시 장치.In the 3D mode, in the 3D mode, the coordinate of the point P, which is an object point of 3D image information, is (xy), and the distance from the point light source array to where the image of the point P is formed is z. And the base image for the point P is calculated according to the following equation.
Figure 112005011100765-PAT00008
Figure 112005011100765-PAT00009
Figure 112005011100765-PAT00008
Figure 112005011100765-PAT00009
 pls_x[i][j], pls_y[i][j]) : 상기 점광원 어레이의 점광원 중 왼쪽으로부터 i 번째, 위로부터 j 번째에 위치되는 점광원의 중심 좌표.pls_x [i] [j], pls_y [i] [j]): center coordinates of the point light source located i th from the left and j th from the top among the point light sources of the point light source array. g_pls_slm : 점광원 어레이로부터 투과형 화상 표시부까지의 거리.g_pls_slm: Distance from the point light source array to the transmissive image display unit. 제4항에서,In claim 4, 상기 영상 처리부는 3차원 모드에서, 상기 식에 의하여 산출된 상기 점 P에 대한 기초 영상 중 다음의 조건을 만족하는 값만을 추출하여 상기 점 P에 대한 기초 영상으로 설정하는 영상 표시 장치.And the image processing unit extracts only a value satisfying a next condition from the base image of the point P calculated by the equation and sets the base image of the point P in the 3D mode.
Figure 112005011100765-PAT00010
Figure 112005011100765-PAT00010
Figure 112005011100765-PAT00011
Figure 112005011100765-PAT00011
 Lx: 상기 점광원 어레이의 점광원 간의 x방향 간격Lx: interval in the x direction between the point light sources of the point light source array Ly,: 상기 점광원 어레이의 점광원 간의 y방향 간격Ly ,: y-direction spacing between the point light sources of the point light source array 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 점광원 어레이 형성부는 다수의 기초 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이를 포함하며, 상기 렌즈 어레이로 평행광이 입사됨에 따라 상기 점광원 어레이가 상기 렌즈 어레이의 초점면에 형성되는 영상 표시 장치.The point light source array forming unit includes a lens array including a plurality of elementary lenses, and the point light source array is formed on a focal plane of the lens array as parallel light is incident on the lens array. 제6항에서In paragraph 6 상기 렌즈 어레이의 초점거리가 f인 경우, 상기 투과형 화상 표시부는 상기 렌즈 어레이로부터
Figure 112005011100765-PAT00012
만큼 떨어져 위치되는 영상 표시 장치.When the focal length of the lens array is f, the transmissive image display unit is separated from the lens array.
Figure 112005011100765-PAT00012
Video display device located as far apart. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 점광원 어레이 형성부는 하나 혹은 다수의 광원으로 제공되는 빛을 전 달하는 적어도 하나 이상의 광섬유로 이루어지는 광섬유 어레이를 포함하는 영상 표시 장치.And the point light source array forming unit comprises an optical fiber array including at least one optical fiber for transmitting light provided by one or more light sources. 제1항에서,In claim 1, 상기 가변 확산부는 인가되는 전압에 따라 입사되는 빛의 확산률을 가변시키는 고분자분산액정으로 이루어지는 영상 표시 장치.And the variable diffusion part is made of a polymer dispersion liquid crystal that varies the diffusion rate of incident light according to an applied voltage.
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