KR20110064083A - 안경식 3ｄ 디스플레이 시스템과 그 동기 신호 제공 방법 - Google Patents

안경식 3ｄ 디스플레이 시스템과 그 동기 신호 제공 방법 Download PDF

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Abstract

3차원 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치가 개시된다. 본 장치는, 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이부, 3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치와 디스플레이부를 동기화하기 위한 동기 신호를 안경 장치로 전송하는 에미터부, 안경 장치의 위치 및 거리 중 적어도 하나의 변화를 감지하는 감지부 및 감지부의 감지 결과에 따라, 에미터부의 전송 조건을 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 동기 신호를 효과적으로 제공할 수 있게 된다.
3차원 영상, 동기 신호, 위치, 거리

Description

안경식 3Ｄ 디스플레이 시스템과 그 동기 신호 제공 방법{Glass apparatus type 3D display system, and method for providing sync signal thereof}
본 발명은 안경식 3D 디스플레이 시스템과 그 동기 신호 제공 방법에 대한 것이다.
최근, 영상 기술의 발달에 힘입어, 기존의 영상 디스플레이 방식과 차별화되도록 좀 더 현실감 있는 영상 디스플레이 기술에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 요구에 따라 3차원 입체 영상 기술이 개발되고 있다.
3차원 입체 영상 기술은, 정보통신, 방송, 의료, 교육 훈련, 군사, 게임, 애니메이션, 가상현실, CAD, 산업 기술 등 그 다양한 응용 분야에서 공통적으로 요구되는 차세대 3차원 입체 멀티미디어 정보 통신의 핵심 기반 기술이라고 할 수 있다.
일반적으로 사람이 지각하는 입체감은 관찰하고자 하는 물체의 위치에 따른 수정체의 두께 변화 정도, 양쪽 눈과 대상물과의 각도 차이, 그리고 좌우 눈에 보이는 대상물의 위치 및 형태의 차이, 대상물의 운동에 따라 생기는 시차, 그 밖에 각종 심리 및 기억에 의한 효과 등이 복합적으로 작용해 생긴다.
그 중에서도 사람의 두 눈이 가로 방향으로 약 6~7㎝가량 떨어져 위치함으로써 나타나게 되는 양안 시차(binocular disparity)는 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 즉 양안 시차에 의해 대상물에 대한 각도 차이를 가지고 바라보게 되고, 이 차이로 인해 각각의 눈에 들어오는 이미지가 서로 다른 상을 갖게 되며 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이 두 개의 정보를 정확히 서로 융합하여 본래의 3차원 입체 영상을 느낄 수 있는 것이다.
입체 영상 디스플레이 장치로는 특수안경을 사용하는 안경식과 특수안경을 사용하지 않는 비안경식으로 구분된다. 비안경식의 경우, 특수 안경과 같은 부가 장치가 불필요하다는 장점은 있으나 3차원 입체 영상 감이 떨어진다는 문제점이 있다.
이에 비해, 안경 식의 경우 3차원 효과는 확실하게 느낄 수 있다. 하지만, 이를 위해서는, 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치와 특수 안경과의 동기를 맞추어 구동되어야 한다는 제약이 있다. 동기를 맞추기 위하여, 디스플레이 장치에서는 동기 신호를 전송하는 에미터(emitter)를 구비할 수 있다. 하지만, 에미터에서 전송하는 동기 신호는 IR 신호로 구현되어 방향성을 가지는 것이 일반적이므로, 사용자가 시청 각도를 변화시킬 경우 동기 신호가 수신되지 않아, 동기가 틀려질 수 있는 문제점이 있었다. 이에 따라, 사용자는 수시로 에미터의 방향을 자신의 위치를 향하도록 조정하여야 한다는 번거로움이 있었다. 특히, 에미터가 디스플레이 장치에 고정된 장치인 경우, 방향 전환 자체가 불가능하거나 어려울 수 있다는 문제점도 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 안경 장치의 위치 및 거리 변화 등을 검출하고, 그에 따라 에미터의 전송 조건을 조정하여, 동기 신호를 효율적으로 제공할 수 있는 안경식 3D 디스플레이 시스템 및 그 동기 신호 제공 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치에 의해 시청 가능한 안경식 3D 디스플레이 장치는, 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 동기화하기 위한 동기 신호를 상기 안경 장치로 전송하는 에미터부, 상기 안경 장치의 위치 및 거리 중 적어도 하나를 감지하는 감지부 및 상기 감지부의 감지 결과에 따라, 상기 에미터부의 전송 조건을 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 안경 장치의 위치가 이동하면, 이동된 위치 방향으로 상기 동기 신호가 방사되도록 상기 에미터부의 방사 방향을 조정하고, 상기 안경 장치와의 거리가 변동되면, 변동된 거리에 대응하여 상기 동기 신호의 전송 세기를 조정할 수 있다.
또한, 상기 감지부는, 상기 안경 장치로부터 상기 안경 장치의 피치각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 상기 안경 장치의 위치 이동을 센싱할 수 있다.
한편, 상기 감지부는, 상기 안경 장치로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하여, 상기 안경 장치와의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 상기 에미터부는, 상기 동기 신호를 IR 신호 포맷으로 전송하는 IR 신호 전송부, 상기 IR 신호 전송부의 전송 세기를 조정하는 전송 세기 조정부, 상기 IR 신호의 전송 각도를 조정하는 전송 각도 조정부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 에미터부는, 상기 디스플레이 장치에 내장된 형태일 수 있다.
한편, 안경 장치는, 좌측 글래스, 우측 글래스, 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이 장치로부터 전송되는 동기 신호를 수신하는 동기 신호 수신부, 상기 디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리 중 적어도 하나를 센싱하는 센서, 상기 센서의 센싱 결과를 상기 디스플레이 장치로 전송하는 전송부 및 상기 센싱 결과에 따라 최적화된 전송 조건으로 전송된 동기 신호를 수신하여, 상기 좌측 글래스 및 우측 글래스를 교번적으로 활성화시키는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치에 의해 시청 가능한 안경식 3D 디스플레이 장치의 동기 신호 제공 방법은, 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이부와, 안경 장치를 동기화하기 위한 동기 신호를 생성하는 단계, 상기 안경 장치의 위치 및 거리를 감지하는 단계, 상기 감지 결과에 따라, 상기 동기 신호를 전송하는 에미터부의 전송 조건을 조정하는 단계 및, 상기 조정된 전송 조건에 따라 상기 에미터부가 상기 동기 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 에미터부의 전송 조건을 조정하는 단계는, 상기 안경 장치의 위치가 이동하면, 이동된 위치 방향으로 상기 동기 신호가 방사되도록 상기 에미터 부의 방사 방향을 조정하고, 상기 안경 장치와의 거리가 변동되면, 변동된 거리에 대응하여 상기 동기 신호의 전송 세기를 조정할 수 있다.
한편, 상기 안경 장치의 위치 및 거리를 감지하는 단계는, 상기 안경 장치로부터 상기 안경 장치의 롤각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계, 수신된 정보에 따라, 상기 안경 장치의 위치 이동 상태를 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 안경 장치의 위치 및 거리를 감지하는 단계는, 상기 안경 장치로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하여, 상기 안경 장치와의 거리를 산출하는 단계를 포함할 수도 있다.
한편, 상기 안경장치는, 상기 디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리 중 적어도 하나의 변화를 센싱하는 단계, 상기 센싱된 결과를 상기 디스플레이 장치로 전송하는 단계, 상기 센싱된 결과에 대응되는 전송 조건으로 전송된 동기 신호를 수신하는 단계 및 상기 동기 신호에 따라 좌측 글래스 및 우측 글래스를 교번적으로 활성화시키는 단계로 구동될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 장치 및 안경 장치를 효과적으로 동기화시킬 수 있게 된다.
이하에서 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경식 3D 디스플레이 시스템을 나타낸다. 안경식 3D 디스플레이 시스템이란, 안경 장치를 이용하여 3D 영상을 시청할 수 있도록 하는 시스템 형태를 의미한다. 도 1에 따르면, 본 안경식 3D 디스플레이 시스템은 디스플레이 장치(100) 및 안경 장치(200)를 포함한다.
디스플레이 장치(100)란 이미지를 디스플레이할 수 있는 수단을 구비한 장치를 의미한다. 예를 들어, TV, PC, 노트북, 전자 액자 등의 다양한 장치로 구현될 수 있다.
안경 장치(200)란 디스플레이 장치(100)에서 출력되는 영상을 3차원으로 인식할 수 있도록 하는 장치를 의미한다.
안경 장치(200)는 상호 보색 관계에 있는 색 필터를 이용해 영상을 분리 선택하는 색 필터 방식, 직교한 편광 소자의 조합에 의한 차광 효과를 이용해서 좌안과 우안의 영상을 분리하는 편광필터 방식 및 좌안 영상신호와 우안 영상신호를 스크린에 투사하는 동기신호에 대응하여 좌안과 우안을 교번적으로 차단함으로써 입체감을 느낄 수 있도록 하는 셔터 글래스 방식 등과 같이 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 본 발명의 여러 실시 예들에서는 셔터 글래스 방식으로 동작하는 안경 장치(200)를 사용할 수 있다.
디스플레이 장치(100)에는 에미터부(110)가 마련된다. 에미터부(110)는 디스플레이 장치(100)의 외부에 부착될 수도 있으며, 내장된 형태로 구현될 수도 있다.
에미터부(110)는 디스플레이 장치(100)와 안경장치(200)를 동기화시키기 위한 동기 신호를 송신한다. 이 경우, 에미터부(110)는 안경 장치(200) 방향으로, 적절한 세기로 동기 신호를 송신할 수 있다.
도 2는 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 동작과, 동기 신호에 따라 동기 화되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 따르면, (a)와 같이 좌안 영상 및 우안 영상은 교번적으로 반복 디스플레이된다. 도 2의 (a)에서는 좌안 영상 및 우안 영상이 계속 반복되는 경우를 도시하였으나, 좌안 영상 및 우안 영상 사이에 브레이크 구간을 둘 수도 있다. 즉, 각 영상 출력 사이에 기 설정된 시간 동안 흑색 영상을 출력할 수 있다.
에미터부(110)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같은 동기 신호를 출력한다. 도 2의 (b)에 따르면, 동기 신호는 기 설정된 개수의 펄스 신호 형태로 출력될 수 있다. 동기 신호의 출력 주기는 하나의 좌안 영상 및 하나의 우안 영상이 출력되는 전체 구간의 시간에 맞추어 질 수 있다. 일 예로, 동기 신호의 출력 주기는 16.7ms가 될 수 있으며, 출력 주파수는 60Hz로 맞추어 질 수 있다.
도 2의 (c)는 안경장치(200)에서 수신한 신호 파형의 일 예를 나타낸다. 도 2의 (c)와 같이 안경 장치(200)가 동기 신호를 수신하게 되면, 안경 장치(200)는 도 2의 (d)와 같이, 좌안 영상 및 우안 영상의 디스플레이 패턴과 대응되도록 좌측 글래스 및 우측 글래스를 교번적으로 활성화시킨다. 활성화란 광이 글래스를 투과할 수 있는 상태로 만드는 것을 의미하며, 비활성화란 글래스 투과를 차단하는 상태로 만드는 것을 의미한다. 구체적으로는, 좌측 글래스 및 우측 글래스 각각에 구비된 셔터를 오픈시키면 활성화가 이루어지고, 클로즈시키면 비활성화가 이루어진다. 한편, 각 글래스가 액정으로 이루어진 경우, 각 액정을 턴온 또는 턴오프시키는 방식으로 활성화 및 비활성화가 이루어질 수 있다.
도 2의 (d)에서 left ON 상태란 좌측 글래스를 활성화시키고 우측 글래스는 비활성화시킨 상태를 의미하며, Right ON 상태란 그 반대의 상태를 의미한다. 이와 같이, 안경장치(200)에서는 동기 신호를 이용하여 디스플레이 장치(100)의 영상 제공과 안경 좌우 글래스의 온-오프를 동기화함으로써, 서로 다른 각도에서 관찰된 영상을 이용하여, 대상을 입체적으로 느낄 수 있도록 한다.
한편, 도 1의 시스템에서와 같이 안경 장치(200)의 위치는 이동될 수 있다. 즉, 안경 장치(200)를 착용한 사용자가 자리를 이동하여, 다른 각도에서 디스플레이 장치(100)를 시청할 수 있다. 이 경우, 에미터부(110)에서 전송되는 동기 신호가 안경 장치(200)로 정상적으로 수신되지 않을 수 있다. 이에 따라, 안경 장치(200)와 디스플레이 장치(100)간의 동기가 이루어지지 않으면, 3차원 영상을 정상적으로 시청하기 어렵게 된다. 따라서, 디스플레이 장치(100)는 안경 장치(200)의 위치 이동을 감지하여 에미터부(110)의 전송 조건을 조정한다.
전송 조건에는 여러가지 조건이 포함될 수 있다. 예를 들어, 동기 신호의 전송 방향, 전송 각도, 전송 세기 등이 포함될 수 있다.
안경 장치(200)의 위치 이동은 다양한 방식으로 검출할 수 있다. 일 예로, 안경 장치(200)에는 지자기센서가 구비되어, 지자기 센서에서 감지되는 방위각의 변화에 따라 안경 장치(200)의 위치를 파악할 수 있다. 예를 들어, 안경장치(200)의 방위가 정북을 향하다가 정북에서 좌측으로 5도 정도 방위각이 변화된 경우, 디스플레이 장치(100)의 정면에서 우측 방향으로 5도 정도 이동하였다고 판단할 수 있다. 이와 같이, 안경 장치(200)의 위치가 변동되었다고 판단되면, 에미터부(110)의 방사 방향을 그 각도만큼 좌우로 조절할 수 있다.
또한, 안경 장치(200)에는 가속도 센서가 구비되어, 가속도 센서를 통해 감지되는 기울기를 이용하여 안경 장치(200)의 사용자가 현재 앉아 있는 상태인지, 누워 있는 상태인지 등을 파악할 수도 있다. 누워 있는 상태라고 판단되면, 안경 장치(200)와의 거리와, 디스플레이 장치(100)의 설치 높이 등을 고려하여, 상하 조절 범위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 하측으로 5도 정도 방사 각도를 낮출 수 있다.
한편, 상하좌우 방향으로의 조절은 에미터(110) 하단에 부착된 엑츄에이터(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 다만, 상하 각도가 동기 신호의 수신에 크게 영향을 미치지 않는 경우에는, 상하 방향의 조절은 생략될 수도 있다. 이 경우에는, 에미터부(110)에는 좌우 방향 조절만이 가능하도록 하는 엑츄에이터(미도시)가 마련될 수 있다.
안경장치(200)의 위치 및 자세 등에 대한 정보는, 상술한 바와 같이 안경 장치(200)가 지자기 센서, 가속도 센서 등을 이용하여 자체적으로 검출한 후, 디스플레이 장치(100)에 전송하여 줄 수 있다. 지자기 센서 및 가속도 센서를 이용한 위치 파악 방법에 대해서는 안경 장치(200)의 세부 구성에 대한 설명 부분에서 구체적으로 기재한다. 한편, 상술한 예에서는 지자기 센서, 가속도 센서를 이용하는 경우를 설명하였으나, 그 이외에 자이로 센서, GPS 신호 처리 모듈 등을 이용하여 위치 등을 파악할 수도 있다. 또한, 디스플레이 장치(100)가 수광 소자를 별도로 구비하여, 안경장치(200)측에서 방사되는 광의 수렴 각도에 따라 안경 장치(200)의 위치를 자체적으로 파악할 수도 있다.
한편, 디스플레이 장치(100)는 안경 장치(200)와의 사이에서 송수신되는 IR 신호의 수신 세기의 변동 여부를 파악하여, 거리를 산출할 수도 있다.
또는, 안경 장치(200)로부터 위치 정보와 함께 거리 정보도 수신할 수 있다. 이러한 위치 정보 및 거리 정보 등은 안경 장치(200)로부터 IR 신호로 전송될 수도 있고, 별도로 마련된 블루투스 등과 같은 통신 인터페이스를 통해 전송될 수도 있다.
도 3은 안경 장치(200)가 디스플레이 장치(100)로부터 멀어진 경우를 나타내는 도면이다. 도 3에 따르면, 안경 장치(200)가 (a) 지점에서 (b) 지점으로 이동한 경우, 동기 신호의 크기가 증대되는 것을 알 수 있다. 즉, 디스플레이 장치(100)는 안경 장치(200)가 일정 수준 이상으로 멀어졌다고 판단되면, 동기 신호의 전송 세기를 조정한다.
이상에서는, 안경 장치(200)의 위치, 자세, 거리 등의 모든 상태 변화에 따라 전송 조건을 조정하는 것을 설명하였다. 자세 변화는 결국 안경 장치(200)의 수직적 위치의 변화에 대응되는 것이므로, 본 명세서에서는 위치 변화에 포함되는 개념으로 기재한다. 한편, 제품 구현 시에는 이들 여러 상태 중 어느 하나의 상태 변화에 따라 대응되는 전송 조건을 조정하는 것으로도 구현할 수 있다. 즉, 안경 장치(200)의 위치에 따라 전송 방향만을 조정할 수 있다.
또한, 안경 장치(200)의 사용자는 잠시 다른 곳을 쳐다보거나, 안경 장치(200)를 벗을 수도 있다. 따라서, 디스플레이 장치(100)는 안경 장치(200)의 상태 변화가 기 설정된 시간(예를 들어, 1분)이상 지속될 경우, 그에 대응하여 에미 터부(110)의 전송 조건을 조정하도록 할 수도 있다.
도 4는 에미터부(110)가 내장된 디스플레이 장치(100) 구성의 일 예를 나타낸다. 도 1과 같이 에미터부(110)가 디스플레이 장치(100) 상단에 탈부착 가능한 형태가 될 수도 있지만, 도 4와 같이 에미터부(110)가 디스플레이 장치(100)에 내장되는 경우가 될 수도 있다. 이 경우, 에미터부(110)는 상하 좌우 등의 방향 조정이 가능하도록, 디스플레이 장치(100)의 외부 프레임으로부터 어느 정도 돌출된 형태로 구현될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 5에 따르면, 디스플레이 장치(100)는 에미터부(110), 디스플레이부(120), 감지부(130), 제어부(140)를 포함한다.
에미터부(110)는 상술한 바와 같이 동기 신호를 외부의 안경 장치(200)로 전송하는 부분이다.
디스플레이부(120)는 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력한다. 디스플레이부(120)는 튜너(미도시)를 통해 선국되거나, 소스로부터 재생된 3차원 영상 신호를 적절한 포맷으로 변환 처리하여, 좌안 영상 데이터 및 우안 영상 데이터를 생성한다. 이에 따라, 생성된 데이터에 따라 좌안 영상 및 우안 영상을 교번적으로 출력한다. 상술한 바와 같이 그 출력 패턴은 다양하게 설정될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
감지부(130)는 안경 장치(200)의 위치 및 거리 중 적어도 하나를 감지한다. 이 경우, 감지부(130)는 안경 장치(200)에서 센싱된 센싱 정보를 수신하여 위치 및 거리를 파악할 수도 있고, 안경 장치(200)로부터 수신되는 신호의 수신 방향 및 수신 세기 등을 이용하여, 안경장치(200)의 위치 및 거리를 직접 산출할 수도 있다. 직접 산출하는 경우에 대하여 구체적으로 설명하면, 감지부(130)는 디스플레이 장치(100)의 외관의 다양한 영역에 설치된 복수 개의 수광 소자를 포함할 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 수광 소자 중 광 신호가 수광된 소자의 위치를 파악하여, 안경 장치(200)의 위치를 파악할 수 있다. 이 경우, 광 신호의 세기를 측정하여, 안경 장치(200)와의 거리 또한 파악할 수 있다.
제어부(140)는 동기 신호를 생성하여 에미터부(110)를 통해 전송한다. 또한, 제어부(140)는 감지부(130)의 감지 결과에 따라, 에미터부(110)의 전송 조건을 제어한다. 상술한 바와 같이 전송 조건이란 전송 방향, 전송 각도, 전송 세기 등을 포함한다. 여기서 전송 방향은 디스플레이 화면을 기준으로 좌측 및 우측 방향을 의미하고, 전송 각도는 디스플레이 화면을 기준으로 상측으로의 전송 각도 및 우측으로의 전송 각도를 의미한다. 따라서, 전송 방향 및 전송 각도는 동일한 의미의 용어로 사용될 수 있다.
도 6은 에미터부(110)의 구성의 일 예를 나타내는 블럭도이다. 도 6에 따르면, 에미터부(110)는 IR 신호 전송부(111), 전송 각도 조정부(112), 전송 세기 조정부(113)를 포함한다. IR 신호 전송부(111)란 동기 신호를 IR(Infra Red) 신호 형태로 변환하여 전송하는 구성을 의미하며, 전송 세기 조정부(113)는 IR 신호의 출력 강도를 조정하는 구성을 의미한다. 전송 각도 조정부(112)란 IR 신호의 전송 방향 또는 전송 각도를 조정한다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 에미터부(110)에는 돌출된 형태의 IR 신호 전송부(111)가 일 표면에 마련되고, 에미터부(110)의 하측에는 각 모서리마다 전송 각도 조정을 위한 전송 각도 조정부(112), 즉, 엑츄에이터(112-a, b, c, d)가 형성될 수 있다. 각 엑츄에이터(112-a, b, c, d)는 인가되는 전기 신호의 세기에 대응되는 높이로, 에미터부(110)를 리프팅시킨다.
따라서, 제어부(140)는 각 엑츄에이터(112-a, b, c, d)에 유입되는 전기 신호의 세기를 조정하여, 각 모서리 측의 리프팅 정도를 상이하게 조정하여 IR 신호의 전송 방향을 상하좌우와 같이 다양한 방향으로 조절할 수 있다. 이 경우, 서로 마주보는 엑츄에이터 쌍(112-a 및 112-b, 112-c 및 112-d)에 대하여 동일한 기준값에 상이한 극성 값을 가산한 값을 전기 신호로 사용할 수 있다. 즉, 제1 엑츄에이터 쌍(112-a 및 112-b)에 대해서는 각각 Th1 + a, Th1 - a 크기의 전기 신호를 출력할 수 있고, 제 2 엑츄에이터 쌍(112-c 및 112-d)에 대해서는 Th2 + b, Th2 - b 크기의 전기 신호를 출력할 수 있다. 제어부(140)는 상기 수식 중 a 또는 b 값을 조정할 수 있다. 따라서, 상하 좌우 측의 방향 전환이 일정한 각도로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치(200)에서 상태 변화를 측정하는 원리를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8에 따르면, 디스플레이 장치(100) 정면에 안경 장치(200)가 배치된 경우, 안경 장치(200)의 피치각, 롤각, 요우각은 각각 화살표 방향으로 변화될 수 있다. 따라서, 요우각을 산출하게 되면, 안경 장치(200)가 어느 방향을 향하고 있는 지 알 수 있게 되는 바, 디스플레이 장치(100)의 위치와 안경 장치(200)가 향하는 방향을 비교하면, 안경 장치(200)의 위치를 알 수 있게 된다. 이에 따라, 에미터부(110)의 좌우 조정 각도가 결정된다.
또한, 피치각을 산출하게 되면, 안경장치(200)가 상측 또는 하측으로 기울어진 기울기 각을 알 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치(100)의 에미터부(110)의 상하 조정 각도가 결정된다.
한편, 롤각을 산출하게 되면, 안경장치(200)의 좌측 또는 우측 기울기를 알 수 있다. 따라서, 안경 장치(200)의 사용자가 현재 앉아 있는 상태인지, 누워 있는 상태인지, 비스듬하게 앉아 있는 상태인지 등을 알 수 있게 된다.
이러한 피치각, 롤각, 요우각은 지자기센서 및 가속도센서를 이용하여 산출할 수 있다. 지자기센서란 인간이 느낄 수 없는 지구 자기의 세기 및 방향을 측정하여 검출하는 장치를 의미한다. 일반적으로 플럭스게이트를 사용하여 지자기를 검출하는 플럭스게이트형 지자기센서가 사용된다. 플럭스게이트형 지자기 센서란 퍼말로이(permalloy)와 같은 고투자율 재료를 자심으로 사용하며, 그 자심을 감은 구동권선(coil)을 통해 여기자장을 가하여 그 자심의 자기포화 및 비선형 자기 특성에 따라 발생하는 외부자장에 비례하는 2차 고조파 성분을 측정하므로써 외부자장의 크기 및 방향을 측정하는 장치를 의미한다. 외부자장의 크기 및 방향을 측정함에 따라 현재 방위각을 검출하게 되고, 이에 따라 회전정도를 측정할 수 있게 된다. 지자기 센서는 2축 또는 3축 플럭스게이트로 이루어질 수 있다. 2축 플럭스게이트 센서란 서로 직교하는 X축 플럭스게이트 및 Y축 플럭스게이트로 이루어진 센 서를 의미하고, 3축 플럭스게이트란 X축 및 Y축 플럭스게이트에 Z축 플럭스게이트가 추가된 센서를 의미한다.
도 8과 같이 배치된 상태에서는, 안경 장치(200)의 요우각이 곧 방위각이 된다. 지자기 센서에서 방위각을 측정하는 것은 다양한 연산 방식에 따라 이루어질 수 있다. 간단하게는, 아래 수식과 같이 측정될 수 있다.
Figure 112009075414172-PAT00001
수학식 1에서, ψ는 방위각을 의미하고, cosψ 및 sinψ는 X축 및 Y축 플럭스게이트 출력값을 의미한다.
한편, 가속도 센서란 중력 가속도를 이용하여 객체의 기울어진 정도를 센싱하는 센서로, 통상적으로 2축 또는 3축 플럭스게이트로 이루어질 수 있다. 서로 직교하는 X축 및 Y축 가속도 센서를 포함하는 2축 가속도 센서로 구현된 경우, 피치각 및 롤각은 아래 수식을 이용하여 연산될 수 있다.
φ=sin-1(ay / g)
θ=sin-1(ax / g)
수학식 2에서 g는 중력 가속도, φ는 롤각, θ는 피치각, ax 는 X축 가속도 센서 출력값, ay는 Y축 가속도 센서 출력값을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치(200)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 9에 따르면, 안경 장치(200)는 센서(210), 동기 신호 수신부(220), 좌측글래스(230), 우측 글래스(240), 전송부(250), 제어부(260)를 포함한다.
좌측 글래스(230)란 안경 장치(200)를 착용한 사용자의 좌안에 대응되는 글래스이고, 우측 글래스(240)란 우안에 대응되는 글래스를 의미한다.
동기 신호 수신부(220)는 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이 장치(100)로부터 전송되는 동기 신호를 수신한다.
센서(210)는 안경 장치(200)의 위치, 거리 등과 같은 상태 변화를 센싱한다. 구체적으로, 센서(210)는 상술한 바와 같이 지자기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 발광 소자, 수광 소자 등으로 포함할 수 있다. 이에 따라, 다양한 방식으로 안경 장치(200)의 위치 이동, 거리 변화 등을 측정하여, 제어부(260)로 통지한다.
제어부(260)는 센서(210)의 센싱 결과를 전송부(250)를 통해 디스플레이 장치(100)로 전송한다. 한편, 디스플레이 장치(100) 자체에서 안경 장치(200)의 위치, 거리 변화 등을 감지할 수 있는 실시 예라면, 전송부(250) 구성은 생략될 수도 있다.
한편, 디스플레이 장치(100)는 전송부(250)를 통해 전송된 센싱 결과에 따라 전송 조건을 안경 장치의 현재 상태에 최적화시킨다. 즉, 안경 장치의 위치가 이동하였다고 판단되면, 그 이동된 위치 방향으로 동기 신호 전송 방향을 조정하고, 거 리가 멀어졌다고 판단되면, 전송 세기를 증대시킬 수 있다.
동기 신호 수신부(220)는 센싱 결과에 따라 최적화된 전송 조건으로 전송된 동기 신호를 수신하여 제어부(260)로 전달한다.
제어부(260)는 동기 신호에 따라 좌측 글래스(230) 및 우측 글래스(240)를 교번적으로 활성화시킨다. 즉, 좌안 영상이 출력되는 시점에 좌측 글래스(230)를 턴-온 시키고, 우측 글래스(240)는 턴-오프시킨다. 또한, 우안 영상이 출력되는 시점에 우측 글래스(240)를 턴-온 시키고, 좌측 글래스(230)는 턴-오프시킨다.
이에 따라, 3차원 영상을 시청할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)의 동기 신호 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10에 따르면, 디스플레이 장치(100)는 동기 신호를 생성한 후(S1010), 안경 장치(200)의 위치, 거리 등과 같은 상태 변화를 감지한다(S1020).
이에 따라, 위치나 거리 등의 변화가 있었다고 판단되면, 그 변화된 상태에 대응되도록 전송 조건을 조정한다(S1030). 즉, 동기 신호를 전송하는 IR 소자의 방향이나, 전송 강도 등을 조정할 수 있다.
이에 따라, 안경 장치(200)의 상태에 최적화된 전송 조건으로 맞추어 준 후, 동기 신호를 전송한다(S1040). 한편, 도 10에서는 동기 신호를 먼저 생성한 후, 상태 변화 감지 및 전송 조건 조정이 이루어지는 것으로 도시하였으나, 그 순서는 설계에 따라 변경될 수 있다. 즉, 전송 조건 조정이 있은 후 동기 신호를 생성하여 전송할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치(200)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 11에 따르면, 안경 장치(200)는 자신의 위치 및 거리 변화를 센싱하여(S1110), 센싱 결과를 디스플레이 장치(100)로 전송한다(S1120).
전송 결과에 따라 디스플레이 장치(100)에서 전송 조건을 최적화하여 동기 신호를 전송하면, 전송된 동기 신호를 수신한다(S1130).
이에 따라, 수신된 동기 신호에 맞추어 좌측 및 우측 글래스를 활성화시킨다(S1140).
이에 따라, 안경 장치(200)를 착용한 사용자가 자리 이동을 하더라도, 3차원 영상을 시청하기 위한 동기 신호를 끊김 없이 수신할 수 있게 된다.
한편, 동기 신호 수신이 되지 않는 구간이 도래하면, 이전에 수신되었던 동기 신호에 근거하여 좌측 및 우측 글래스를 그대로 활성화시키다가, 다시 동기 신호가 수신되면 수신된 동기 신호에 맞추어 오프셋을 조정할 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져 서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경식 3D 디스플레이 시스템의 동작의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 동기화 과정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경식 3D 디스플레이 시스템의 동작의 다른 예를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 형태의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치 구성을 나타내는 블럭도,
도 6은 에미터부의 구성의 일 예를 나타내는 블럭도,
도 7은 에미터부의 구성의 일 예를 나타내는 모식도,
도 8은 안경 장치의 위치 변화 과정을 설명하기 위한 모식도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 동기 신호 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 디스플레이 장치 200 : 안경장치
110 : 에미터부 120 : 디스플레이부
130 : 감지부 140 : 제어부
111 : IR 신호 전송부 112 : 전송각도조정부
113 : 전송세기조정부

Claims (12)

  1. 3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치에 의해 시청 가능한 안경식 3D 디스플레이 장치에 있어서,
    좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부를 동기화하기 위한 동기 신호를 상기 안경 장치로 전송하는 에미터부;
    상기 안경 장치의 위치 및 거리 중 적어도 하나의 변화를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 결과에 따라, 상기 에미터부의 전송 조건을 제어하는 제어부;를 포함하는 안경식 3D 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 안경 장치의 위치가 이동하면, 이동된 위치 방향으로 상기 동기 신호가 방사되도록 상기 에미터부의 방사 방향을 조정하고,
    상기 안경 장치와의 거리가 변동되면, 변동된 거리에 대응하여 상기 동기 신호의 전송 세기를 조정하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 안경 장치로부터 상기 안경 장치의 피치각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 상기 안경 장치의 위치 이동을 센싱하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 안경 장치로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하여, 상기 안경 장치와의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에미터부는,
    상기 동기 신호를 IR 신호 포맷으로 전송하는 IR 신호 전송부;
    상기 IR 신호 전송부의 전송 세기를 조정하는 전송 세기 조정부;
    상기 IR 신호의 전송 각도를 조정하는 전송 각도 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에미터부는,
    상기 디스플레이 장치에 내장된 형태인 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안경 장치는,
    좌측 글래스;
    우측 글래스;
    좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이 장치로부터 전송되는 동기 신호를 수신하는 동기 신호 수신부;
    상기 디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리 중 적어도 하나를 센싱하는 센서;
    상기 센서의 센싱 결과를 상기 디스플레이 장치로 전송하는 전송부; 및,
    상기 센싱 결과에 따라 최적화된 전송 조건으로 전송된 동기 신호를 수신하여, 상기 좌측 글래스 및 우측 글래스를 교번적으로 활성화시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치.
  8. 3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치에 의해 시청 가능한 안경식 3D 디스플레이 장치의 동기 신호 제공 방법에 있어서,
    좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 패턴에 따라 교번적으로 출력하는 디스플레이부와, 상기 안경 장치를 동기화하기 위한 동기 신호를 생성하는 단계;
    상기 안경 장치의 위치 및 거리를 감지하는 단계;
    상기 감지 결과에 따라, 상기 동기 신호를 전송하는 에미터부의 전송 조건을 조정하는 단계; 및,
    상기 조정된 전송 조건에 따라 상기 에미터부가 상기 동기 신호를 전송하는 단계;를 포함하는 안경식 3D 디스플레이 장치의 동기 신호 제공 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에미터부의 전송 조건을 조정하는 단계는,
    상기 안경 장치의 위치가 이동하면, 이동된 위치 방향으로 상기 동기 신호가 방사되도록 상기 에미터부의 방사 방향을 조정하고,
    상기 안경 장치와의 거리가 변동되면, 변동된 거리에 대응하여 상기 동기 신호의 전송 세기를 조정하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치의 동기 신호 제공 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 안경 장치의 위치 및 거리를 감지하는 단계는,
    상기 안경 장치로부터 상기 안경 장치의 롤각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계;
    수신된 정보에 따라, 상기 안경 장치의 위치 이동 상태를 인식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치의 동기 신호 제공 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 안경 장치의 위치 및 거리를 감지하는 단계는,
    상기 안경 장치로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하여, 상기 안경 장치와의 거리를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치의 동기 신호 제공 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 안경장치는,
    상기 디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리 중 적어도 하나의 변화를 센싱하는 단계;
    상기 센싱된 결과를 상기 디스플레이 장치로 전송하는 단계;
    상기 센싱된 결과에 대응되는 전송 조건으로 전송된 동기 신호를 수신하는 단계; 및,
    상기 동기 신호에 따라 좌측 글래스 및 우측 글래스를 교번적으로 활성화시키는 단계;로 구동되는 것을 특징으로 하는 안경식 3D 디스플레이 장치의 구동 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101287251B1 (ko) * 2011-12-26 2013-07-17 고려대학교 산학협력단 능동적 가상현실 서비스 제공 장치
US9571824B2 (en) 2013-02-06 2017-02-14 Samsung Display Co., Ltd. Stereoscopic image display device and displaying method thereof

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