KR20190018900A

KR20190018900A - 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법

Info

Publication number: KR20190018900A
Application number: KR1020170103605A
Authority: KR
Inventors: 김성규; 윤기혁
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2019-02-26
Also published as: US20190058874A1; KR101963392B1; US10595013B2

Abstract

본 발명은 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에 관한 것으로, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 깊이 방향으로 벗어나면, 소정 주기(k)의 3D 단위화소들 별로 시점영상을 재배치하고, 상기 소정 주기(k)는 관찰자가 최적 관찰 거리에서 깊이 방향으로 벗어난 거리에 따라 결정된다.

Description

무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법{Method for Generating Dynamic Maximal Viewing Zone of 3D Autostereoscopic Display}

본 발명은 무안경식 3차원 영상표시장치에 관한 것으로, 특히 관찰자의 깊이 방향 이동에도 불구하고 관찰자에게 동적 최대 시역을 제공할 수 있는 방법에 관한 것이다.

안경식 3차원 디스플레이의 문제점을 해결할 대안으로서 제시된 3차원 영상구현 기술을 일반적으로 무안경식 3차원 디스플레이(auto-stereoscopic display)라고 한다. 이 중에서, 다시점(Multi-view) 3차원 디스플레이는 가장 보편적으로 알려져있는 것으로, 타임 멀티플렉싱(Time-Multiplexing) 또는 공간 멀티플렉싱(Space-Multiplexing) 기술을 사용하여 공간상 유한수의 3차원 시점영상을 배치함으로써 디스플레이 앞의 관찰자에게 양안시차와 운동시차 정보가 있는 3차원 영상을 제공한다.

이러한 무안경식 다시점(Multi-view) 3차원 디스플레이는 시차분리를 위해 시차장벽, 렌티큘라 렌즈 또는 선광원 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 발명자가 Optics Express에 2014년에 발표한 "Determination of the optimum viewing distance for a multi-view auto-stereoscopic 3D display"는 일반적인 다시점 설계에 대한 관계식을 사용하여 최적관찰 거리에서 공통시역이 형성되는 것을 보이고, 실험적으로 공통시역을 결정하는 방법을 기술한다. 이러한 다시점 설계기술은 최적관찰 거리에서의 시역특성만을 고려한다.

하지만, 일반적인 무안경식 3차원 영상표시장치는 최적관찰 거리가 하드웨어적으로 결정되어 있어서, 관찰자가 깊이방향 이동(영상표시장치로 가까워지는 방향 또는 반대 방향)을 할 경우에는 최적관찰 거리에서 벗어나게 된다. 따라서, 일반적인 무안경식 3차원 영상표시장치는 최적의 3차원 영상을 볼 수 있는 깊이방향 위치가 제한되어 있다.

도 1은 종래기술에 의한 일반적인 무안경식 3차원 영상표시장치의 깊이방향에 따른 시역특성을 설명하는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 3차원 영상표시장치의 디스플레이 패널 전면에 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈 같은 광학판이 배치되거나, 또는 후면에 선광원이 배치되어 3차원 영상이 구현된다. 이러한 3차원 영상표시장치에서 설계된 최적관찰 거리(DVD, Designed Viewing Distance)에서는 공통시역이 형성되어 최적의 3D 영상을 시청할 수 있다. 또한, 최적관찰 거리(DVD)에서는 공통시역이 형성되는 수평방향(영상표시장치의 디스플레이 패널의 가로방향과 동일 방향)의 위치 자유도(Central VZ)가 충분히 확보된다. 이는 관찰자가 DVD 위치에서는 공통시역 범위(Central VZ)내에 있으면, 그 위치에 따라 디스플레이의 전체영역으로부터 생성된 운동시차를 갖는 3D 영상을 볼 수 있다는 것을 의미한다.

그러나, 관찰자가 DVD 위치에서 깊이방향으로 이동하는 경우에는 디스플레이 전체 화면에서 생성되는 선명한 3D 영상을 볼 수 있는 수평범위가 좁아지는 현상이 발생한다. 예를 들어, 도 1에서 ΔZ1 만큼 DVD 위치로부터 디스플레이 패널 방향으로 이동하는 경우에는 공통시역보다 줄어든 R3 영역에서만 제대로 된 3D 영상을 볼 수 있게 되고, R2 또는 R1 영역에서는 제대로 된 3D 영상과 부시역의 영상이 섞여 들어옴에 따라 제대로 표현된 3D 영상을 볼 수 없게 된다.

도 2 내지 4는 관찰자가 특정위치에서 3차원 영상을 표현한 디스플레이를 관찰할 경우에 디스플레이 패널 내에서 3차원 영상이 제대로 표현되는 영역(사선 영역)과 부시역 3D 영상이 보여지는 영역을 설명하는 도면이다. 더욱 구체적으로, 도 2는 관찰자가 최적관찰 거리(DVD)에서 공통시역(Central VZ)내에 있을 때 또는 관찰자가 DVD로부터 깊이 방향으로 이동하여 R3 영역내에 있을 때, 관찰자의 양 안중 하나의 눈(좌안 또는 우안)으로 보았을 때 3차원 영상 정보가 제대로 표시되는 디스플레이의 영역이 디스플레이 전체가 됨을 나타낸다. 그러므로, 이 경우에는 관찰자가 디스플레이 전체영역으로부터 표현된 3차원 영상을 제대로 볼 수 있다. 도 3은 관찰자의 양 안중 하나의 눈이 DVD 위치로 부터 깊이 방향으로 ΔZ1 위치의 오른쪽 R1 영역에 있을 때 3차원 영상 정보가 제대로 표시되는 디스플레이 영역(사선표시영역)과 부시역 3D 영상이 보여지는 디스플레이 영역을 나타내며, 도 4는 관찰자의 양 안중 하나의 눈이 DVD 위치로 부터 깊이 방향으로 ΔZ1 위치의 오른쪽 R2 영역에 있을 때 3차원 영상 정보가 제대로 표시되는 디스플레이 영역(사선표시영역)과 부시역 3D 영상이 보여지는 디스플레이 영역을 나타낸다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 관찰자가 DVD 위치로부터 깊이방향으로 ΔZ1 위치에 있는 경우에는 DVD위치에서의 공통시역(Central VZ)보다 좁은 수평위치(R3)에서만 디스플레이 화면 전체에서 만들어진 제대로 된 3차원 영상을 볼 수 있고, 이 수평위치를 벗어난 위치(R1 또는 R2)에서는 제대로 된 3D 영상과 부시역의 3D 영상이 섞여서 관찰자는 최적의 3D 영상을 볼 수 없다. 더욱이, 깊이 방향으로 DVD 로부터 ΔZ2 만큼 관찰자의 관찰위치가 더 옮겨지는 경우에는 디스플레이 패널의 전체영역으로부터 생성된 3D 영상을 제대로 볼 수 있는 영역이 거의 없게 된다.

이러한 예는 DVD 앞쪽으로 관찰위치가 이동된 경우에 대한 설명이지만, DVD 뒤쪽으로, 예를 들어 DVD로부터 ΔZ3 위치로 관찰자의 관찰위치가 이동하는 경우에도 디스플레이 전체 화면에서 생성되는 선명한 3D 영상을 볼 수 있는 수평범위가 한정된다.

상기 문제들은 무안경식 3차원 영상표시장치의 대중적 상용화를 힘들게 하는 요인이다. 따라서, 관찰자의 깊이 방향 이동에도 불구하고 최적의 3차원 영상을 관찰할 수 있는 시역을 최대로 확보하여, 관찰자의 깊이 방향 이동 자유도를 높일 수 있는 방법이 요구되어 왔다.

Determination of the optimum viewing distance for a multi-view auto-stereoscopic 3D display (Optics Express(2014) Vol. 22, No. 19, Ki-Hyuk Yoon, Heongkyu Ju, Inkyu Park, Sung-Kyu Kim)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 관찰자의 깊이 방향 이동에도 불구하고 최적의 3차원 영상을 관찰할 수 있는 시역을 최대로 확보하여, 관찰자의 깊이 방향 이동 자유도를 높일 수 있는 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양은, 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에 있어서, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 깊이 방향으로 벗어나면, 소정 주기(k)의 3D 단위화소들 별로 시점영상을 재배치하고, 상기 소정 주기(k)는, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 깊이 방향으로 벗어난 거리에 따라 결정된다.

이때, 상기 무안경식 3차원 영상표시장치는, 화소들이 배열된 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 전면에 배치된 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 포함하거나, 또는 상기 무안경식 3차원 영상표시장치는, 화소들이 배열된 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치된 선광원을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 3D 단위화소는, 상기 시차장벽, 렌티큐라 렌즈 또는 선광원을 통해, 최적 관찰 거리에서 N개의 시역을 형성하는 화소들(1,... ,N)을 하나의 단위로 표현한 것이다.

바람직하게, 상기 소정 주기(k)와 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈 주기의 곱은, 특정한 관찰위치에서의 광이 시차장벽의 일 개구부 또는 일 렌티큐라 렌즈의 중심을 지나 디스플레이 패널 일 화소의 중심을 지나고, 동일 관찰위치에서의 광이 시차장벽의 타 개구부 또는 타 렌티큐라 렌즈의 중심을 지나 디스플레이 패널 타 화소의 중심을 지나는 경우, 시차장벽의 일 개구부 또는 일 렌티큐라 렌즈의 중심과 시차장벽의 타 개구부 또는 타 렌티큐라 렌즈의 중심 사이의 거리이거나, 또는 상기 소정 주기(k)와 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈의 주기의 곱은, 특정한 관찰위치에서의 광이 디스플레이 패널 일 화소의 중심을 지나 선광원의 일 중심을 지나고, 동일 관찰위치에서의 광이 디스플레이 패널 타 화소의 중심을 지나 선광원의 타 중심을 지나는 경우, 선광원의 일 중심과 선광원의 타 중심 사이의 거리이다.

상기 무안경식 3차원 영상표시장치가 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 포함할 때, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널에 가까워 지는 방향으로 벗어난 경우, 동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 건너 뛰어 형성될 수 있다. 또는, 상기 무안경식 3차원 영상표시장치가 선광원을 포함할 때, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널로부터 깊이방향으로 멀어지는 방향으로 벗어난 경우, 동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 건너 뛰어 형성될 수 있다.

이때, 화소 인덱스 배정이 되지 않은 화소에는, 인접한 3D 단위화소 중 어느 하나와 동일한 시점영상을 제공하거나, 또는 화소 인덱스 배정이 되지 않은 화소에는, 소정 주기(k) 마다 3D 단위화소를 이루는 화소들의 개수가 1개 증가된 것으로 처리할 수 있다.

상기 무안경식 3차원 영상표시장치가 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 포함할 때, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널로부터 깊이방향으로 멀어지는 방향으로 벗어난 경우, 동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 겹쳐서 형성될 수 있다.또는, 상기 무안경식 3차원 영상표시장치가 선광원을 포함할 때, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널에 가까워 지는 방향으로 벗어난 경우, 동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 겹쳐서 형성될 수 있다.

이때, 화소 인덱스 배정이 이중으로 되는 화소에는, 인접한 3D 단위화소 중 이중으로 배정된 화소 인덱스의 어느 하나와 동일한 시점영상을 제공하거나, 또는 화소 인덱스 배정이 이중으로 되는 화소에는, 소정 주기(k) 마다 3D 단위화소를 이루는 화소들의 개수가 1개 감소된 것으로 처리할 수 있다.

상기 무안경식 3차원 영상표시장치가 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 포함할 때, (a) 동적 최대시역의 수평중심 위치에서 상기 시차장벽의 최단거리에 있는 개구부 또는 최단거리에 있는 렌티큐라 렌즈의 중심을 통과하는 광선을 디스플레이의 화소에 배경 영사하여 화소를 선택하는 단계; (b) 선택된 화소에 최적 관찰 거리에서 대응하는 시점영상 인덱스의 중심시점을 할당하는 단계; (c) 중심시점이 할당된 선택된 화소를 기준으로, 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 3D 단위화소를 구성하는 단계; (d) 시차장벽의 최단거리에 있는 개구부의 주변 개구부, 또는 최단거리에 있는 렌티큐라 렌즈의 주변 렌티큐라 렌즈에 대해 상기 (a)~(c) 단계를 반복하는 단계를 포함하되, 상기 배경 영사 결과 선택된 화소에 대응되는 최적관찰거리에서의 시점영상 인덱스의 할당되는 시점정보에 증감이 발생하면, 증감된 시점정보를 반영하여 새로운 중심시점으로 정하고 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 시점 정보를 업데이트할 수 있다. 또는, 상기 무안경식 3차원 영상표시장치가 선광원을 포함할 때, (a) 동적 최대시역의 수평중심 위치에서 상기 최단거리에 있는 선광원의 중심을 통과하는 광선을 디스플레이의 화소에 배경 영사하여 화소를 선택하는 단계; (b) 선택된 화소의 위치에 최적 관찰 거리에서 대응하는 시점영상 인덱스의 중심시점을 할당하는 단계; (c) 중심시점이 할당된 선택된 화소를 기준으로, 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 3D 단위화소를 구성하는 단계; (d) 최단거리에 있는 선광원의 주변 선광원에 대해 상기 (a)~(c) 단계를 반복하는 단계를 포함하되, 상기 배경 영사 결과 선택된 화소에 대응되는 최적관찰거리에서의 시점영상 인덱스의 할당되는 시점정보에 증감이 발생하면, 증감된 시점정보를 반영하여 새로운 중심시점으로 정하고 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 시점 정보를 업데이트할 수 있다.

바람직하게, 상기 무안경식 3차원 영상표시장치는 관찰자의 안면위치 또는 동공 추적시스템을 포함하되, 상기 추적시스템에서 제공된 관찰자 안면 중심 또는 양안 사이 중심을 기준으로 최대 시역을 동적으로 형성할 수 있다.

바람직하게, 상기 무안경식 3차원 영상표시장치는 복수 관찰자의 안면위치 또는 동공 추적시스템을 포함하되, 상기 추적시스템에서 제공된 복수 관찰자 안면 중심 또는 양안 사이 중심의 깊이방향 평균위치를 기준으로 최대 시역을 동적으로 형성할 수 있다.

바람직하게, 상기 무안경식 3차원 영상표시장치는 복수 관찰자의 안면위치 또는 동공 추적시스템을 포함하되, 상기 추적시스템에서 제공된 복수 관찰자 안면 중심 또는 양안 사이 중심의 깊이방향 평균위치 및 수평방향 평균위치를 기준으로 최대 시역을 동적으로 형성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 관찰자의 깊이 방향 이동에도 불구하고, 최적의 3차원 영상을 관찰할 수 있는 시역을 최대로 확보하기 위하여 개별 3D 단위화소별로 시점영상 제공을 제어함으로써, 관찰자의 깊이 방향 이동 자유도를 높일 수 있다.

본 발명이 적용된 3차원 영상표시장치는 하드웨어적으로 설계된 최적관찰거리와 다른 깊이에서도 원래 최적관찰거리에서와 같이 소프트웨어적인 방법으로 최대시역폭을 구현할 수 있으므로, 어떠한 무안경식 3차원 영상표시장치(H/W)를 사용하더라도, 그 용도에 맞추어 최적관찰거리를 변경할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 무안경식 3차원 영상표시장치의 활용도를 높일 수 있다는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 이러한 무안경식 3차원 영상표시장치의 상용화 한계를 극복할 수 있는 방안으로, 범용적 3차원 영상표시장치(H/W)를 제조하고, S/W적으로 수요자의 사용환경에 맞추어 무안경식 3차원 영상표시장치를 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 일반적인 무안경식 3차원 영상표시장치의 깊이 방향에 따른 시역특성을 설명하는 개념도이다.
도 2는 관찰자의 양 안중 한눈이 도 1의 최적관찰 거리(DVD)의 공통시역에 있을 때 그 위치에서 바라본 디스플레이 패널에서 제대로 된 3차원 영상을 표현하는 영역을 나타내고, 도 3은 관찰자의 양 안중 한눈이 도 1의 DVD 위치로부터 디스플레이 패널방향으로 ΔZ1 위치만큼 이동한 깊이에서 오른쪽 R1 영역에 있을 때 그 위치에서 바라본 디스플레이 패널에서 제대로 된 3차원 영상을 표현하는 영역과 부시역 3D 영상을 표현하는 영역이 나뉘어져 있음을 나타내며, 도 4는 관찰자의 양 안중 한눈이 도 1의 DVD 위치로부터 디스플레이 패널방향으로 ΔZ1 위치만큼 이동한 깊이에서 오른쪽 R2 영역에 있을 때 그 위치에서 바라본 디스플레이 패널에서 제대로 된 3차원 영상을 표현하는 영역과 부시역 3D 영상을 표현하는 영역이 나뉘어져 있음을 나타낸다.
도 5는 일반적인 무안경식 3차원 영상표시장치의 시역 형성 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에 대해 설명하기 위한 것으로, 도 6은 무안경식 3차원 영상표시장치에서 깊이 방향으로 DVD 보다 앞쪽에 동적 최대 시역을 형성한 바람직한 실시예를 보여주는 개념도이고, 도 7은 무안경식 3차원 영상표시장치에서 깊이 방향으로 DVD 보다 뒤쪽에 동적 최대 시역을 형성한 바람직한 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에서 사용되는 3D 단위화소의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 11은 DVD와 깊이방향으로 다른 관찰위치에서의 화소 인덱스의 변경을 설명하기 위한 개념도로서, 도 10은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 앞에 위치한 경우이고, 도 11은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 뒤에 위치한 경우를 보여준다.
도 12 내지 14는 DVD로부터의 거리 ΔZ에 따른 ΔN 또는 k와의 관계를 그래프로 나타낸 것이다.
도 15 및 16은 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법을 구현하기 위한 개념도로서, 도 15는 동적 최대 시역이 DVD 보다 앞에 형성된 경우이고, 도 16은 동적 최대 시역이 DVD 보다 뒤에 형성된 경우를 나타낸다.
도 17 및 18은 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역을 형성하기 위해, 3D 단위화소 별로 시점영상을 재배치하는 방법에 대해 구체적으로 설명하는 개념도로서, 도 17은 동적 최대 시역이 DVD 보다 앞에 형성된 경우이고, 도 18은 동적 최대 시역이 DVD 보다 뒤에 형성된 경우를 나타낸다.
도 19는 동적 최대시역 위치가 DVD 위치에서 디스플레이 방향으로 이동한 경우, 3D 단위화소의 업데이트 주기 결정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 20은 동적 최대시역 위치가 DVD 위치에서 디스플레이 반대 방향으로 이동한 경우, 3D 단위화소의 업데이트 주기 결정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 21 및 22는 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에서 서브화소 레벨 업데이트 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 23과 도 24는 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에서 복수 시청자의 경우에 시청자들의 1차원과 2차원 평균 위치를 기반으로 동적 최대 시역을 형성한 예를 나타낸다.
도 25 및 26은 선광원이 적용된 무안경식 3차원 영상표시장치에서 본 발명에 의한 동적 최대 시역 형성 방법을 설명하는 개념도로서, 도 25은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 앞에 위치한 경우이고, 도 26은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 뒤에 위치한 경우를 보여준다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 일반적인 무안경식 3차원 영상표시장치의 시역 형성 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

무안경식 3차원 영상표시장치는 디스플레이 패널 전면에 시차분리 수단인 시차장벽 또는 렌티큘라 렌즈가 배치되거나, 또는 디스플레이 패널 후면에 선광원이 배치된다. 도 5에서 디스플레이 패널에는 수평 및 수직 방향으로 화소들이 배치되어 있으며, 디스플레이 패널 전면에 나타낸 시차장벽 또는 렌티큘라 렌즈는 실제 형태와 관계 없이 개념화되어 표현되었다. 이러한 3차원 영상표시장치에서 설계된 최적관찰 거리(DVD)에서는 공통시역(Central VZ)이 형성되어 최적의 3D 영상을 시청할 수 있다. 도 5는 디스플레이 패널의 최 외곽(D1, D3) 및 중심위치(D2)의 3D 단위 화소와 디스플레이 전면에 배치된 광학판(시차장벽 또는 렌티큘라 렌즈)에 의해 DVD 위치에서 공통시역을 형성함을 보여주고 있다. 이때, 디스플레이 패널상 최 외곽(D1, D3)과 중심위치(D2)에서의 αL, α, αR 은 3D 시야각을 나타내며, 도면에서 αL, α, αR 이 형성하는 영역의 외곽에는 부시역이 형성된다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에 대해 설명하기 위한 것으로, 도 6은 무안경식 3차원 영상표시장치에서 깊이 방향으로 DVD 보다 앞쪽에 동적 최대 시역을 형성한 예를 보여주는 개념도이고, 도 7은 무안경식 3차원 영상표시장치에서 깊이 방향으로 DVD 보다 뒤쪽에 동적 최대 시역을 형성한 예를 보여주는 개념도이다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 관찰자가 무안경식 3차원 영상표시장치에서 설계된 최적관찰 거리(DVD)에서 깊이 방향으로 벗어나는 경우, 제대로 된 3차원 영상을 관찰할 수 있는 수평범위가 좁아지거나(DVD로부터 ΔZ1 위치) 제대로 3차원 영상을 관찰할 수 있는 수평위치가 없게(DVD로부터 ΔZ2 위치) 된다. 따라서, 본 발명에서는 DVD 로부터 깊이 방향으로 벗어난 다른 위치의 관찰자에게 최적의 3D 영상을 제공하는 수평범위를 최대한 넓게 형성하고자 하는 방법에 대해 설명한다. 일반적인 다시점 3차원 영상표시장치 설계에서, 결정된 3D 시야각(α)은 일정하므로 이것은 고정된다. 하지만, 3차원 영상표시장치의 3D 영상을 형성하는 3D 단위화소(3D unit pixel) 개념을 도입하여, 하드웨어적으로 설계된 DVD가 아닌 영역에서도 최대한 넓은 수평영역에서 3차원 영상을 볼 수 있도록 3D 영상을 소프트웨어적으로 조절할 수 있게 한다. 이렇게 조절된 최대시역 형성위치를 동적 최대 시역(DMVZ: Dynamic Maximal Viewing Zone)이라 명명한다.

도 6은 무안경식 3차원 영상표시장치에서 깊이 방향으로 DVD 보다 앞쪽에 동적 최대 시역을 형성한 예로서, P1 위치에서 동적 최대 시역의 수평방향 너비인 R3가 도 1의 DVD에서 깊이방향으로 ΔZ1 위치에서의 종래 R3 보다 넓다. 또한, 도 7은 무안경식 3차원 영상표시장치에서 깊이 방향으로 DVD 보다 뒤쪽에 동적 최대 시역을 형성한 예로서, P1 위치에서 동적 최대 시역의 수평방향 너비인 R3가 도 1의 DVD에서 깊이방향으로 ΔZ3 위치에서의 종래 R3 보다 넓다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에서 사용되는 3D 단위화소의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 3D 단위화소(3D unit pixel)란 3차원 영상을 생성하는 기본 단위로서, 시차장벽 타입의 다시점 설계에서는 시차장벽의 개구부 중심(Aj-1, Aj, Aj+1)과, 각 개구부 중심에 대응하는 3D 시점영상이 배치된 화소들(1,... ,N)을 하나의 단위로 표현한 것이다. 즉, 도 8에서 N 시점으로 설계된 DVD에 공통시역이 형성되는 경우에는, 하나의 시차장벽의 개구부 중심(Aj)과, 이 개구부 중심에 대응하는 3D 시점영상이 배치된 화소들(1,... ,N)을 묶으면 하나의 3D 단위화소(Pj)가 된다. 도 8에서, 디스플레이 패널상의 수평방향으로 3D 단위화소들(Pj-1, Pj, Pj+1)이 연속적으로 배치되는 것을 볼 수 있다. 이러한 3D 단위화소들(Pj-1, Pj, Pj+1)은 DVD 위치에서 (1,... ,N) 시역을 형성한다.

만약 시차장벽 대신 렌티큘라 렌즈라면, 렌즈의 중심과 3D 시점영상이 배치된 화소들(1,... ,N)을 하나의 단위로 표현한 것이 3D 단위화소가 된다. 유사하게, 선광원이 적용된 경우에는, 선광원과 3D 시점영상이 배치된 화소들(1,... ,N)을 하나의 단위로 표현한 것이 3D 단위화소가 될 수 있다.

도 9는 디스플레이 패널의 수평 화소번호와 화소 인덱스 및 3D 단위화소의 관계를 설명하기 위한 개념도이다. 즉, 도 9의 디스플레이 패널은 서브픽셀 단위로 수평해상도가 5760(1920*3)이고, 10 시점 설계인 경우의 디스플레이 패널의 맨 왼쪽, 중간, 그리고 맨 오른쪽 부분을 나타낸 것이다.

일반적인 무안경 3D 영상표시장치의 디스플레이 패널에서는 z=DVD 위치에서 시점영상을 배치하는 화소 인덱스(Pixel index)가 수평방향 화소번호 순서대로 균일하게 배치된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 1차원 10시점 설계에서는, 수평 화소번호 순서대로 10개의 화소 인덱스가 순차적으로, 그리고 반복적 배치된다. 이렇게 반복적으로 순차 배치되는 화소 인덱스의 한 묶음을 3D 단위화소라고 하고, 이 3D 단위화소도 순차적으로 배치된다. 도 9의 예에서는 5760개의 수평 화소번호에 대해 576개의 3D 단위화소가 배치됨을 보여준다.

도 10 및 11은 DVD와 깊이 방향으로 다른 관찰위치에서의 화소 인덱스의 변경을 설명하기 위한 개념도로서, 도 10은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 앞에 위치한 경우이고, 도 11은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 뒤에 위치한 경우를 보여준다.

도 10을 참조하면, 디스플레이 패널에 배치된 화소 인덱스는 1~N이므로, N시점 설계이다. WP가 한 화소의 화소폭이므로, N*WP는 화소 인덱스의 주기 간격이 된다. 관찰위치인 Z가 DVD인 경우에는 1번 시역의 중심(또는 2번 시역의 중심)에서 해당 시차장벽의 개구부 중심 또는 렌티큘라 렌즈 중심을 지나는 광은 디스플레이 패널의 1번 화소 인덱스(또는 2번 화소 인덱스)를 갖는 화소의 중심에 대응된다. (도 10의 녹색선과 청색선 참조)

그러나, 관찰자의 깊이방향 위치가 DVD 위치에서 변경되는 경우(Z1 =DVD+△Z)에는, 예를 들어 관찰위치(V)에서 시차장벽 개구부의 중심 Aj를 지나는 광(청색선)은 2번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심을 지나지만, 관찰위치(V)에서 시차장벽 인접 개구부 중심 Aj+1을 지나는 광(적색선)은 해당 시차장벽 또는 렌티큘라 렌즈를 지나 대응되는 2번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심에서 약간 바깥쪽으로 벗어나게 된다. 이러한 벗어난 정도(폭)는 △N*WP로 나타낼 수 있다. 예를 들어, △N 이 0.1이라면, 해당 관찰위치에서 출발한 광이 한 시차장벽의 개구부(또는 렌티큐라 렌즈 중심)를 지나 디스플레이 화소위치에서의 동일 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심을 지났을 경우에 인접 시차장벽의 개구부(또는 렌티큐라 렌즈 중심)를 지나 디스플레이 화소위치에서의 동일 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심위치에서 화소폭 WP의 0.1 만큼 벗어난 것을 의미한다. 이 경우에는 10개의 시차장벽의 개구부(또는 렌티큐라 렌즈 중심)을 지나면, 디스플레이 위치에서 한 화소 만큼의 광의 중심위치가 바뀌게 된다. 즉, 설계된 DVD와 다른 깊이 위치에 있는 관찰자에게는 시차장벽 개구부(또는 렌티큐라 렌즈)의 중심간의 간격(TPB)은 동일 화소 인덱스 주기 간격(N*WP)과 정확히 대응되지 않게 된다.

특히, Z가 DVD로부터 디스플레이 패널에 가까워질수록, 관찰위치에서 출발한 광이 하나의 시차장벽의 개구부를 지나 디스플레이 위치에서 대응되는 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심을 지난 경우에도, 관찰위치에서 출발하여 인접 시차장벽의 개구부를 지난 광은 디스플레이 위치에서 대응되는 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심에서 벗어나는 정도는 심해진다. 따라서, 이와 같은 경우에는 디스플레이 패널 상의 화소들에 배치된 화소 인덱스를 변경할 필요가 생긴다.

또한, 도 11을 참조하면, 관찰위치인 Z가 DVD위치 보다 먼 경우(△Z가 양수인 경우)에는, 예를 들어 관찰위치(V)에서 시차장벽 개구부의 중심 Aj를 지나 2번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심을 지나지만, 관찰위치(V)에서 시차장벽 인접 개구부 중심 Aj+1을 지나는 광(적색선)은 해당 시차장벽 또는 렌티큘라 렌즈를 지나 대응되는 2번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심에서 약간 안쪽으로 벗어나게 된다. 이러한 벗어난 정도(폭)는 △N*WP로 나타낼 수 있다.

즉, 도 10에서와 유사하게, 설계된 DVD와 다른 깊이 위치에 있는 관찰자에게는 시차장벽 개구부(또는 렌티큐라 렌즈)의 중심간의 간격(TPB)은 동일 화소 인덱스 주기 간격(N*WP)과 정확히 대응되지 않게 된다. 특히, Z가 DVD로부터 디스플레이 패널에서 멀어질수록, 관찰위치에서 출발한 광이 하나의 시차장벽의 개구부를 지나 디스플레이 위치에서 대응되는 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심을 지난 경우에도, 관찰위치에서 출발하여 인접 시차장벽의 개구부를 지난 광은 디스플레이 위치에서 대응되는 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심에서 벗어나는 정도는 심해진다. 따라서, 이와 같은 경우에도 디스플레이 패널 상의 화소들에 배치된 화소 인덱스를 변경할 필요가 생긴다.

즉, 도 10 및 11에서 설명한 바와 같이, 관찰자의 깊이방향 위치가 DVD가 아닌 경우에는 화소주기와 광학판 주기에 오차가 발생한다. 이렇게, 깊이방향 관찰위치가 DVD로부터 벗어나게 된 경우에 있어서, 시차장벽 개구부의 주기와 화소 인덱스 주기 차이가 발생하는 정도를 다시점 3D 디스플레이 설계 변수들을 사용하여 수식적으로 정리하면 다음과 같다.

도 10(또는 도11)에서 DVD 위치가 아닌 관찰자 위치(양안의 중심위치) V에서 시차장벽 2개의 개구부(A j와 Aj+1)의 중심을 지나는 광이 디스플레이 패널의 화소위치에서 동일 화소 인덱스를 갖는 화소간의 간격(N*Wp)과 얼마나 차이가 있는 지를 비례관계식을 표현하여 나타내면 다음과 같다.

식(1)

이때, DVD는 최적관찰거리이고, ΔZ는 관찰위치(V)가 깊이방향으로 DVD로 부터의 벗어난 정도(양수면 DVD보다 먼 관찰위치이고, 음수면 DVD보다 가까운 관찰위치인 경우)이고, d는 디스플레이 패널의 화소와 시차장벽과의 거리이고 air gap으로 환산한 값이다. N은 하나의 데이터행에 배치된 시점수이며, Wp는 시점영상이 구별하여 배치되는 단위 화소의 수평폭이다. 이때의 단위 화소는 RGB 서브화소가 수평으로 배치된 경우에는 서브화소가 된다. ΔN은 관찰위치가 DVD 위치에서 벗어난 경우에, 관찰위치(V)에서 출발한 광이 시차장벽의 인접 개구부를 지나 디스플레이 화소위치에 도달했을 때의 광 간의 간격(N*Wp)에서 벗어난 정도를 정의하는 값을 Wp 단위로 환산한 값이다.

식(1)을 정리하여 ΔN으로 표현하면 다음과 같다.

식(2)

또한, 최적관찰거리(DVD), 하나의 데이터행에 배치된 시점수(N), 시점간격(E), 그리고 디스플레이 화소의 수평폭(Wp)이 결정되었을 때, 시차장벽의 주기(TPB)는 다음 수식으로 표현된다.

식(3)

식(3)의 TPB를 식(2)에 대입하여 정리하면, ΔN은

식(4)

로 표현된다.

이때, 새로운 변수 k를 다음과 같이 정의한다.

식(5)

식(5)에서 정의된 k는 특정한 관찰위치(V)에서 하나의 시차장벽의 개구부 중심을 지나 디스플레이 패널 화소의 중심을 지나는 경우에, 이로부터 몇 번째 떨어져 있는 시차장벽의 개구부 중심을 지나는 광이 디스플레이 패널 화소의 중심을 지나게 되는지를 수치화 한 것이다. 예를 들어 ΔN=0.2 인 경우에는 k=5가 되어, 관찰위치(v)에서 시차장벽의 개구부(Aj)를 지난 광이 디스플레이 상의 한 화소의 중심위치에 도달하였다면, 이로부터 5개의 시차장벽의 개구부(Aj+5)를 지난 광이 또다시 디스플레이 상의 한 화소의 중심위치에 도달함을 의미한다.

식(4)를 사용하여 식(5)를 k로 정리하면,

식(6)

또한, 시차장벽 개구부의 주기(TPB)와 식(5)에서 정의된 k를 곱하면, 디스플레이 상의 화소 인덱스가 유지되는 수평크기 Δx 가 된다.

식(7)

식(3)의 TPB와 식(6)의 k를 식(7)에 대입하여 정리하면,

식(8)

이 된다.

따라서 상기 수학식에서 설명한 바와 같이, 무안경식 3D 영상표시장치의 설계치가 정해진 경우, ΔN은 ΔZ의 함수가 된다.

상기와 같은 수학식은 광학판이 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈 시트인 경우이나, 식(3)과 식(4)의 수식을 변경하면 무광학판 방식인 선광원 등에도 적용가능 함은 물론이다.

도 12 내지 14는 DVD로부터의 거리 ΔZ에 따른 ΔN 또는 k와의 관계를 그래프로 나타낸 것이다.

도 12를 참조하면, DVD 보다 앞의 위치(ΔZ가 음의 경우)에서는 화소 인덱스 주기 보다 인접 광학판의 중심점을 통과한 광의 주기가 더 길어지는 현상 발생한다. 반대로, DVD 보다 뒤의 위치(ΔZ가 양의 경우)에서는 화소 인덱스 주기가 인접 광학판의 중심점을 통과한 광의 주기 보다 더 짧아지는 현상이 발생한다.

이와 같은 현상을 k로 표현하면, 도 13 및 14에 도시한 바와 같이, k는 DVD위치에서 발산하고, DVD로 부터 멀어질수록 k가 작아짐을 알 수 있다. 도 13 및 14 는 DVD로부터의 거리 ΔZ에 따른 k와의 관계를 그래프로 나타낸 것으로, 도 14는 도 13에서 세로축인 k를 확대한 그래프이다.

상기와 같은 현상을 10시점 3차원 영상표시장치의 설계에 적용한 예에 대해 설명한다. 표 1은 10시점 3차원 영상표시장치의 설계값을 나타낸 것으로, DVD=1000mm, 화소(서브화소)크기(WP)는 0.054mm인 경우이다. 표 2는 표 1과 같은 설계에서 계산한 ΔZ, ΔN, k 값을 나타낸다.

(표1)

(표2)

표 2를 참조하면, DVD 보다 앞의 위치(ΔZ가 음의 경우)에서는 주기가 길어져서 일정 인접 광학판의 중심이 k만큼 이동하면 한 화소 인덱스가 화소배치에서 변경되어야 한다. 그러나, 일반적인 임의의 ΔZ에서는 k가 정수로 떨어지지 않는다는 문제가 있다(예: ΔZ=-250mm, k=91.97). 따라서 DVD+△Z인 위치를 대략 결정하고, k가 정수가 되는 ΔZ 위치를 선정하는 것이 필요하다.

도 15 및 16은 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법을 구현하기 위한 개념도로서, 도 15는 동적 최대 시역이 DVD 보다 앞에 형성된 경우이고, 도 16은 동적 최대 시역이 DVD 보다 뒤에 형성된 경우를 나타낸다. 이때, 도 15및 16에서 표현한 3D 단위화소(3D Unit pixel)별로 형성된 시역들은 동적 최대시역이 형성되는 깊이(Z1)에서 수평시역 형성위치가 정확히 일치하지 않으나, 최대한 넓은 동적 수평시역이 형성될 수 있도록 3D 단위화소를 선택한 결과를 개념적으로 표현한 것이다.

도 15를 참조하면, Z1 = DVD+△Z(△Z가 음인 경우)에서 동적 최대 시역(VZ)을 형성하기 위해, k주기(정수)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래의 화소위치에서 한 화소만큼 건너 뛰어 형성됨을 알 수 있다. 즉, 도 15에서 적색의 3D 단위화소가 k 주기 마다 청색의 3D 단위화소로부터 한 화소 건너뛰어 형성된다. 즉, k주기(정수)는 몇 개의 개구부 중심(또는 3D 단위화소)을 지나야 한 화소 건너뛰어 다음번 화소에 3D 단위화소의 동일 시점을 형성하는가를 의미한다.

이때, 3D 단위화소에 포함되지 않은 화소(즉, 도 15에서 화소 인덱스 배정이 되지 않은 청색 화소와 적색 화소의 사이 화소)에 대해서는, 임의의 시점영상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 좌 또는 우의 인접한 3D 단위화소와 동일한 시점영상을 제공할 수 있다. 또는 독립적인 시점영상을 제공하는 경우에는, k주기 마다 3D 단위화소를 이루는 화소들의 개수가 1개 증가된 경우로 처리하고 증가된 화소에 추가되는 시점영상을 제공하면 된다.

도 16을 참조하면, Z1 = DVD+△Z(△Z가 양인 경우)에서 동적 최대 시역(VZ)을 형성하기 위해, k주기(정수)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 화소위치에서 한 화소 겹쳐져 형성됨을 알 수 있다. 즉, 도 16에서 k 주기 마다 청색의 3D 단위화소가 다음의 3D 단위화소(적색 단위화소)와 한 화소 겹쳐서 형성된다. 즉, k주기(정수)는 몇 개의 개구부 중심(또는 3D 단위화소)을 지나야 다음번 화소에 중첩하여 시점을 형성하는가를 의미한다.

이때, 3D 단위화소가 중첩된 일 화소(즉, 도 16에서 화소인덱스 배정이 이중으로 된 화소)에 대해서는, 임의의 시점영상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 인접한 3D 단위화소 중 어느 하나와 동일한 시점영상을 제공할 수 있다. 또는 3D 단위화소를 이루는 화소의 개수가 k 주기 마다 하나 적게 설정할 수도 있다. 즉, 3D 단위화소에 포함되는 화소의 개수를 변경하는 방법이다. 또한, 3D 단위화소를 k 주기별로 그룹화하여 이동된 다른 세트의 시점영상을 제공할 수 있다.

도 15 및 16을 참고하여 설명한 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법은, 도 15 및 16과 같이 디스플레이 패널 앞에 시차장벽이 배치된 경우 뿐만 아니라, 렌티큘라 렌즈가 배치된 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다. 이하, 본 발명에 대한 설명에서는 디스플레이 패널 앞에 시차장벽이 배치된 경우를 예로 들어 설명한다.

도 17 및 18은 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역을 형성하기 위해, 3D 단위화소 별로 시점영상을 배치하는 방법에 대해 구체적으로 설명하는 개념도이다. 도 17은 동적 최대 시역이 DVD 보다 앞에 형성된 경우이고, 도 18은 동적 최대 시역이 DVD 보다 뒤에 형성된 경우를 나타낸다.

도 15에서 설명한 바와 같이 DVD보다 앞쪽에 설정된 관찰위치를 중심으로 최대시역을 형성할 경우에는, 관찰위치를 중심으로 시차장벽 개구부의 일정주기(k) 별로 3D 단위화소가 연속적으로 배치되고, 다음 k 주기 3D 단위화소들이 배치된다. 이 것을 보다 구체적으로 기술하기 위해, 도 17과 도 18에서는 ΔS를 도입하였다. ΔS는 도 9에서와 같이 DVD위치를 기준으로 설계된 수평 화소번호에 순차적으로 배치된 화소 인덱스와 이의 묶음인 3D 단위화소들로 부터의 차이를 정의하는 것으로, ΔS=0인 경우는 도 9와 같은 규칙에 맞게 3D 단위화소들이 배치된 경우이고, ΔS이 1이상의 정수(m)인 경우는 도 9의 수평화소번호(i)와 대응되는 화소 인덱스(또는 3D 단위화소)가 i+m인 수평 화소번호의 화소에 대응되는 3D 단위화소 세트를 의미한다. 유사하게, ΔS이 -1이하의 정수(-m)인 경우는 도 9의 수평 화소번호(i)와 대응되는 화소 인덱스(또는 3D 단위화소)가 i-m인 수평 화소번호의 화소에 대응되는 3D 단위화소 세트를 의미한다.

또한, Cj (j=1, 2, …, N)는 DVD위치의 j시점 위치의 카메라 영상을 의미하여, Cj 는 VZj (j=1, 2, …, N) 위치에서 보여지는 시차영상이 된다. 동적 최대 시역위치를 DVD와 동일하게 할 경우에는, 도 9에 보여지듯이 규칙적인 3D 단위화소들이 수평화소 순서대로 배치되므로 디스플레이 패널상의 전체 3D 단위화소들이 ΔS=0이 되고, 각 화소에 배정된 화소 인덱스(j)에 해당되는 영상(Cj)을 제공해주면 된다.

그러나, 도 17과 도 18과 같이 동적 최대 시역위치가 DVD위치로부터 벗어날 경우에는, 다음 설명과 같이 시점영상을 배치하여 소프트웨어적으로 최대 시역위치를 변경할 수 있다. 도 17과 도 18은 수평 시점수가 11인 경우(즉, N=11)를 예로 들어 설명한다.

도 17은 동적 최대시역 위치가 DVD 위치에서 디스플레이 방향으로 이동한 경우(Z1=DVD+ΔZ, ΔZ < 0) 인데, Z1 위치에서 최대시역을 형성시키기 위해, ΔS=0인 3D 단위화소 세트에 포함된 3D 단위화소들은 DVD위치에서의 시점위치(VZj)와 대응되는 카메라의 3D 시차영상(Cj)을 제공한다. ΔS=0인 3D 단위화소 세트의 오른편에 존재하는 ΔS=+1인 3D 단위화소 세트에 포함된 3D 단위화소들은 한 화소를 건너뛰어 배치되는데, ΔS=+1인 3D 단위화소 세트에 포함된 3D 단위화소의 DVD 위치에서의 공통시역 형성 위치가 관찰자 위치의 수평방향의 왼편으로 한 시역만큼 이동한다. 결과적으로 ΔS=+1인 3D 단위화소는 정시역 범위 중 VZ2~VZ11 이 공통시역으로 사용되고, 그 왼편 첫번째 부시역(VZ1)이 공통시역에 포함된다. 이 중 원래부터 정시역 범위에 있었던 VZ2~VZ11 에는 동일한 3D 시점영상 C2~C11을 대응시키고, 공통시역에 새롭게 포함된 왼편 첫번째 부시역(VZ1)에는 그 위치에서의 3D 카메라 시차영상(C12)을 제공한다. 도 17에는 포함되지 않았지만, k개의 3D 단위화소 오른편에 한 화소를 건너뛰어 ΔS가 2인 3D 단위화소세트가 존재하고, 이 경우에는 원래부터 정시역 범위에 있었던 VZ3~VZ11 에는 동일한 3D 시점영상 C3~C11을 대응시키고, 공통시역에 새롭게 포함된 왼편 부시역(VZ1, VZ2)에는 그 위치에서의 3D 카메라 시차영상(C12, C13)을 제공한다. 이후 ΔS가 3이상인 경우도 같은 방법으로 해당 3D 단위화소세트에 해당하는 국부적 공통시역에 맞게 새로운 3D 카메라 시차영상을 제공할 수 있다.

유사하게 ΔS=0인 3D 단위화소 세트의 왼편에 존재하는 ΔS=-1인 3D 단위화소 세트에 포함된 3D 단위화소들은 왼편으로 한 화소를 건너뛰어 배치되는데, ΔS=-1인 3D 단위화소 세트에 포함된 3D 단위화소의 DVD 위치에서의 공통시역 형성 위치가 관찰자 위치의 수평방향의 오른편으로 한 시역만큼 이동한다. 결과적으로 ΔS=-1인 3D 단위화소는 정시역 범위 중 VZ1~VZ10 이 공통시역으로 사용되고, 그 오른편 첫번째 부시역(VZ11)이 공통시역에 포함된다. 이 중 원래부터 정시역 범위에 있었던 VZ1~VZ10 에는 동일한 3D 시점영상 C1~C10을 대응시키고, 공통시역에 새롭게 포함된 오른편 첫번째 부시역(VZ11)에는 그 위치에서의 3D 카메라 시차영상(C0)을 제공한다. 도 17에는 포함되지 않았지만, k개의 3D 단위화소 왼편에 한 화소를 건너뛰어 ΔS가 -2인 3D 단위화소 세트가 존재하고, 이 경우에는 원래부터 정시역 범위에 있었던 VZ1~VZ9 에는 동일한 3D 시점영상 C1~C9을 대응시키고, 공통시역에 새롭게 포함된 왼편 부시역(VZ11, VZ10)에는 그 위치에서의 3D 카메라 시차영상(C0, C-1)을 제공한다. 이후 ΔS가 -3이상인 경우도 같은 방법으로 해당 3D 단위화소세트에 해당하는 국부적 공통시역에 맞게 새로운 3D 카메라 시차영상을 제공할 수 있다.

이렇게 형성된 시역에 대해, 검정색(VZj, Cj)은 DVD 위치에서의 공통시역과 3D 단위화소 세트(ΔS)에서의 정시역의 카메라 시차영상을 의미하고, 적색(VZj, Cj)은 DVD 위치에서의 부시역과 3D 단위화소 세트(ΔS)에서의 부시역의 카메라 시차영상을 의미한다.

이 경우, k 주기 마다 3D 단위화소 세트 사이에 시점영상이 배정되지 않은 화소, 예를 들어 ΔS=0과 ΔS=+1 경계의 빈 화소에 대해서는 인접 화소에 제공되는 C12 영상을 제공하거나 또는 C1 영상을 제공할 수 있다.

다음으로, 도 18을 참조하면, 동적 최대 시역의 수평방향 중심을 기준으로 대칭적으로 k 주기 마다 시점영상의 배치를 이동시킨다. 다만, 이동방향은 동적 최대 시역이 DVD 보다 앞에 형성되는 도 17과 비교하여 반대이다.

구체적으로, 동적 최대 시역의 수평방향 중심에 대응하는 3D 단위화소 세트(ΔS=0)에 의해 공통시역 VZ1~VZ11이 Z1=DVD+△Z에서 형성되는데, 3D 단위화소 세트(ΔS=0)에 포함된 각 3D 단위화소의 각 화소들에 시점영상 C1~C11이 제공되어 공통시역 VZ1~VZ11이 형성되는 것이다. 이어서, k 주기 이후 한 화소 중첩되어 다음번 3D 단위화소 세트(ΔS=-1)에서는 정시역 범위 중 VZ1~VZ10 이 공통시역으로 사용되고, 그 오른편 첫번째 부시역(VZ11)이 공통시역에 포함된다. 이 중 원래부터 정시역 범위에 있었던 VZ1~VZ10 에는 동일한 3D 시점영상 C1~C10을 대응시키고, 공통시역에 새롭게 포함된 오른편 첫번째 부시역(VZ11)에는 그 위치에서의 3D 카메라 시차영상(C0)을 제공한다.

유사하게, k 주기 이전의 3D 단위화소 세트(ΔS=+1)에서는 정시역 범위 중 VZ2~VZ11 이 공통시역으로 사용되고, 그 왼편 첫번째 부시역(VZ1)이 공통시역에 포함된다. 이 중 원래부터 정시역 범위에 있었던 VZ2~VZ11 에는 동일한 3D 시점영상 C2~C11을 대응시키고, 공통시역에 새롭게 포함된 왼편 첫번째 부시역(VZ1)에는 그 위치에서의 3D 카메라 시차영상(C12)을 제공한다.

이 경우, k 주기 마다 3D 단위화소가 중첩되어 배정된 화소, 예를 들어 ΔS=0과 ΔS=-1 경계의 중첩 화소에 대해서는, ΔS=-1에 원래 제공되는 C0 영상을 제공하거나 또는 ΔS=0에 원래 제공되는 C11 영상을 제공할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에서 3D 단위화소 세트(ΔS)의 업데이트 주기(k) 결정 방법과 서브화소 인덱스 배열의 업데이트 방법에 대해 알고리즘 구현 방법을 설명한다.

도 19는 동적 최대시역 위치가 DVD 위치에서 디스플레이 방향으로 이동한 경우(Z1=DVD+ΔZ, ΔZ < 0), 3D 단위화소의 업데이트 주기(k)와 단위화소 세트(ΔS)를 결정하는 방법을 도식적으로 설명하는 개념도이다. 도 19에서 Z0 = DVD 위치의 노란색 박스는 디스플레이 설계 단계에서 시청자의 수평방향 위치에 따라 보여지도록 설정된 시점영상의 초기 인덱스를 나타내고, P1은 동적 최대시역의 Z1 지점에서 수평중심 위치, A1은 P1에서 가장 근접거리의 개구부의 중심을 각각 나타낸다. 디스플레이 패널의 각 서브화소의 배열은 색상으로 구분된 작은 직사각형 박스들로 표현하였고, 3D 단위화소 별로 검은색 점선(혹은 실선) 박스로 다시 묶어서 구분하였다. 도 19는 11개 시점을 사용하는 다시점 3D 영상표시장치의 예시이지만, 공간상의 효율성을 위하여 5개의 서브화소 집합으로 축약하여 묘사하였다. 이때 검은색 점선 박스는 서브화소의 시점영상 인덱스 배열의 업데이트가 필요한 3D 단위화소를 나타내고, 검은색 실선 박스는 먼저 업데이트된 3D 단위화소의 서브화소 배열을 그대로 사용하는 3D 단위화소를 나타낸다. 이해를 돕고자, 도면의 가장 상단에는 각 3D 단위화소 세트 내의 대표 3D 단위화소를 시점영상 인덱스와 함께 확대하여 나타내었다. 점선과 실선 화살표는 P1 지점에서 각 개구부 중심을 통과하는 광선(ray)을 묘사한 것인데, 점선 화살표는 새롭게 중심시점 업데이트가 필요한 3D 단위화소를 지나는 경우, 실선 화살표는 추가적 중심시점 업데이트가 필요 없는 3D 단위화소를 지나는 경우를 나타낸다.

본 특허에서는 동적 최대시역의 깊이방향 위치(Z1=DVD+ΔZ)와 동적 최대시역의 수평중심 위치(P1)가 결정되면, 그 위치(P1)로부터 최단거리에 있는 시차장벽 개구부의 중심(A1)을 지나는 3D 단위화소(이하, 정 중앙의 3D 단위화소 라 명명)를 시작으로, 차례대로 나머지 3D 단위화소를 업데이트한다. 이때, 중앙 개구부(A1)를 기준으로 좌측 혹은 우측 방향으로 순차적으로 3D 단위화소 업데이트를 진행하고, 좌측 혹은 우측 간의 우선순위는 없으며 동시에 진행될 수도 있다. 여기서, 업데이트라 함은 필요에 따라 앞서 설명한 시점영상 배치 이동을 적용하는 것을 의미한다.

구체적으로, 동적 최대시역의 수평중심 위치(P1)에서 최단거리에 있는 시차장벽 개구부의 중심(A1)을 통과하는 광선을 가장 먼저 배경 영사(back projection)한다. 이때 개구부를 통과하여 디스플레이 패널에 매칭되는 서브화소에 본래 DVD 위치(Z0)에서 관찰되어야 하는 시점영상 인덱스를 중심시점으로 할당한다. 예를 들어, 도 19에서 DVD 거리에서 초기 시점영상 배치는 C1~C11에 해당하고, C6가 3D 단위화소의 중심시점에 해당된다. 따라서, Z1 거리에서 중앙 개구부(A1)를 통과하여 매칭되는 정 중앙의 3D 단위화소의 서브화소에 C6이 중심시점 인덱스로 할당된다.

이어서, 중심시점이 할당된 서브화소를 기준으로, 목표시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 서브화소에 할당하여 3D 단위화소(서브화소 집합)를 구성한다. 예를 들어, 도 19에서 C1~C5은 C6의 좌측에 C7~C11은 우측에 할당되어 중앙 개구부를 통과하는 정 중앙의 3D 단위화소는 C1~C11의 서브화소 배치를 가지며, 이는 DVD 거리에서의 3D 단위화소와 동일하고, ΔS=0에 해당하여 시점이동 배치가 필요 없는 경우에 해당된다.

마찬가지 방법으로, Z1의 동적 최대시역의 중심 위치(P1)에서 시차장벽의 주변 개구부 중심을 통과하는 광선을 배경 영사하고, 가장 근접거리에 매칭되는 서브화소에 중심시점 인덱스를 할당하고, 이를 기준으로 이웃화소에 나머지 주변 시점정보를 할당하여 나머지 3D 단위화소를 차례대로 모두 업데이트 한다.

만약, 시차장벽의 개구부 중심을 통과하는 광선의 배경 영사 결과, 가장 근접거리 서브화소에 할당되어야 하는 중심시점 인덱스에, 앞서 업데이트를 수행한 3D 단위화소의 중심시점 인덱스 대비 +/- 증감이 발생하면, 증감된 시점정보를 새로운 중심시점으로 정하고, 새로운 중심시점 인덱스를 기준으로 목표시점 수 만큼 연속하여 이웃하는 서브화소의 시점정보를 업데이트한다. 이 경우에는, 위에서 수식적으로 설명한 k주기 마다 3D 단위화소의 시점영상 배치 이동을 수행하는 경우에 해당된다.

업데이트된 3D 단위화소들은 위에서 기술한 시점영상 배치 이동량과 동일한 개념으로, DVD에서의 초기 중심시점을 기준으로 중심시점 인덱스의 변화량에 따라서 3D 단위화소 세트(ΔS)로 구분될 수 있다. 마찬가지로, 이때 3D 단위화소 세트들 사이에는 시점영상이 배정되지 않는 빈 서브화소(U1 또는 U-1로 표시된 남색 서브화소)가 하나씩 발생하고, 여기에 임의의 시점정보를 할당 할 수 있게 된다.

도 20은 동적 최대시역 위치가 DVD 위치에서 디스플레이로부터 깊이방향으로 멀어지는 방향으로 이동한 경우(Z1=DVD+ΔZ, ΔZ > 0), 3D 단위화소의 업데이트 주기(k)와 단위화소 세트(ΔS)를 결정하는 방법을 도식적으로 설명하는 개념도이다. 도 19와 유사하게, 도 20에서 노란색 박스는 Z0 = DVD 위치에서 시청자의 수평방향 위치에 따라 보여지도록 설정된 시점영상의 초기 인덱스를 나타내고, P1은 동적 최대시역의 Z1 지점에서 수평중심 위치, A1은 P1에서 가장 근접거리의 개구부의 중심을 각각 나타낸다. 디스플레이 패널의 각 서브화소의 배열은 색상으로 구분된 작은 직사각형 박스들로 표현하였고, 3D 단위화소 별로 검은색 점선(혹은 실선) 박스로 다시 묶어서 구분하였다. 도 20은 11개 시점을 사용하는 다시점 3D 영상표시장치의 예시이지만, 공간상의 효율성을 위하여 5개의 서브화소 집합으로 축약하여 묘사하였다. 이때 검은색 점선 박스는 서브화소의 시점영상 인덱스 배열의 업데이트가 필요한 3D 단위화소를 나타내고, 검은색 실선 박스는 먼저 업데이트된 3D 단위화소의 서브화소 배열을 그대로 사용하는 3D 단위화소를 나타낸다. 이해를 돕고자, 도면의 가장 상단에는 각 3D 단위화소 세트 내의 대표 3D 단위화소를 시점영상 인덱스와 함께 확대하여 나타내었다. 점선과 실선 화살표는 P1지점에서 각 개구부 중심을 통과하는 광선(ray)을 묘사한 것인데, 이 중 점선 화살표는 새롭게 중심시점 업데이트가 필요한 3D 단위화소를 지나는 경우, 실선 화살표는 추가적 중심시점 업데이트가 필요 없는 3D 단위화소를 지나는 경우를 나타낸다.

기본적인 과정은 도 19에서 설명한 Z1 < DVD 경우와 동일하다. 다만, Z1 > DVD 경우, k주기 후 시점이동 배치가 발생하면(도면에서 동적 최대시역 수평중심 위치(P1)에서 시차장벽 개구부 중심을 지나는 선이 점선인 경우), 3D 단위화소들 사이에 중첩되는 서브화소(W1 또는 W-1로 표시된 서브화소)가 발생하는데, 중첩된 서브화소는 새로운 시점정보 인덱스로 다시 변경하지 않아도 된다.

예를 들어, 도 18에서 설명한 바와 같이 ΔS=0과 ΔS=-1 경계의 중첩 서브화소에 대해서는 ΔS=0 주기에서 이미 C11 시점영상 인덱스가 할당되었으므로 ΔS=-1 주기를 업데이트 할 때 해당 서브화소에 C0를 할당하는 것을 생략할 수 있다. 즉, 도 20에서와 같이 주기 업데이트가 발생하는 3D 단위화소에는 가장 내측 서브화소 하나가 배제된다. 도 20에는 3D 단위화소 세트들 사이에서 중첩되어, 중복하여 서브화소의 시점영상 인덱스 업데이트가 필요없는 서브화소의 위치를 흰색 점선의 박스로 나타내었고, 내측의 이미 선행하여 3D 단위화소 업데이트에 사용된 시점영상 인덱스가 계속 사용됨을 나타내었다.

도 21 및 22는 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에서 서브화소 레벨 업데이트 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

시스템의 개념적으로는 목표로 하는 시청위치에서 3D 단위화소 세트의 업데이트 주기의 결정 방법과 구성 방법은 앞에서 기술한 방법을 따른다. 그러나 실제 디스플레이 패널의 서브화소 배치를 구현할 때는 다음의 규칙에 따라 서브화소의 인덱스 배열을 업데이트할 수 있다.

앞의 방법에 따라 3D 단위화소의 업데이트 주기(k)와 3D 단위화소 세트의 결정이 완료되면, 실제 업데이트는 3D 단위화소 세트(ΔS)의 가장 내측 3D 단위화소(서브화소 집합)(ΔS=0)에 대해서 다음의 과정을 수행하여 먼저 업데이트하고, 세트 내 나머지 3D 단위화소들을 이미 업데이트 한 3D 단위화소의 시점정보 배치를 복사하여 재사용하는 방식으로 업데이트를 진행할 수 있다.

먼저, DVD 위치에서 사용되는 3D 단위화소의 기초 서브화소 배치를 기준으로 정한다. 이어서, 실제 시청위치 Z1와 3D 단위화소의 업데이트 주기(k) 에 따라 결정되는 시점정보 배치 이동량 (ΔS 값과 동일) 만큼 서브화소 배열에 할당된 인덱스 값을 더한다.

만약 Z1 < DVD 인 경우, 새로운 3D 단위화소 세트를 구성할 때 해당 세트의 가장 내측 3D 단위화소 앞에 개념적으로 실제 시청되지 않는 빈 서브화소가 발생하므로 이를 반영하기 위하여 디스플레이의 가장자리(외측) 방향으로 서브화소들을 한 칸씩 배치 이동한다.

반대로 Z1 > DVD 인 경우, 새로운 3D 단위화소 세트를 구성할 때 해당 세트의 가장 내측 3D 단위화소에 포함되는 서브화소 수가 하나씩 개념적으로 감소하므로 이를 반영하기 위하여 디스플레이의 중심 (내측) 방향으로 서브화소들을 한 칸씩 배치 이동한다.

이상에서 설명한 동적 최대 시역 형성 방법은 하나의 관찰자 또는 복수의 관찰자에게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 동적 최대 시역 형성 방법을 수행하는 무안경식 3차원 영상표시장치는 관찰자의 안면위치 또는 동공 추적시스템을 구비할 수 있다. 이 경우 실시간으로 추적시스템에서 제공된 관찰자 안면 중심 또한 양안 사이 중심을 기준으로 최대 시역을 동적으로 형성할 수 있다. 또한, 관찰자가 복수인의 경우 추적시스템에서 제공된 복수 관찰자의 안면 중심 또는 양안의 중심의 평균 위치를 기준으로 하여 동적 최대 시역을 형성할 수 있다.

도 23과 도 24는 본 발명에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에서 복수 시청자의 경우에 시청자들의 1차원과 2차원 평균 위치를 기반으로 동적 최대 시역을 형성한 예를 설명하기 위한 것이다.

도 23은 두 명의 관찰자(V1, V2)가 각각 Z1 (Z1=DVD+ΔZ, ΔZ < 0), Z2 (Z2=DVD+ΔZ, ΔZ < 0)에 위치하고 두 명의 관찰자가 디스플레이 중심을 기준으로 양쪽으로 배치하여 있는 경우, 두 시청자 위치의 깊이방향 중심 위치(Zavg.)에서 본 발명의 동적 최대 시역 형성의 예시를 나타낸다. 이때, 두 시청자의 위치는 안면 중심 혹은 양안 중심 추적시스템에 의해서 실시간으로 제공받으며, 사용자들의 평균 위치는 산술적으로 계산될 수 있다. 도 23에서 나머지 표기의 의미는 도 6과 동일하다.

도 24는 본 발명의 또 다른 실시 예로서, DVD 위치와 다른 깊이 방향에서의 동적 최대 시역의 형성을 복수 관찰자의 깊이방향(Z축 방향) 평균위치 뿐 아니라 복수 관찰자의 수평방향 평균위치 정보를 사용할 수 있음을 보여주고 있다. 이러한 응용은 한정된 DMVZ의 수평시역에서 최대한 많은 관찰자가 제대로 형성된 3D 영상을 볼 수 있게 한다.

이상에서 도 23과 도 24는 두 명의 관찰자에 대해, 예를 들어 각각 1차원과 2차원 관찰자 위치 정보를 사용하여 DMVZ를 형성할 수 있음을 보여주고 있으나, 이를 한 명의 관찰자에 대해서만 적용할 수 있거나, 한 명 또는 복수의 관찰자의 3차원 정보의 평균 3차원 위치 정보를 피드백 받아 DMVZ 형성위치를 결정할 수 있음은 물론이다.

앞에서는 디스플레이 패널 전면에 배치된 광학판(시차장벽 또는 렌티큐라렌즈)을 무안경식 3차원 영상표시장치에 적용한 경우을 실시예를 통하여 설명하였다. 이하에서는, 디스플레이 패널 후면에 일정 주기(TLS)를 갖는 선광원이 배치된 무안경식 3차원 영상표시장치에 본 발명에 의한 동적 최대시역 형성방법이 적용된 예에 대해 설명한다.

도 25 및 26은 선광원이 적용된 무안경식 3차원 영상표시장치에서 본 발명에 의한 동적 최대 시역 형성 방법을 설명하는 개념도로서, 도 25은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 앞에 위치한 경우이고, 도 26은 관찰자가 깊이방향으로 DVD 보다 뒤에 위치한 경우를 보여준다.

도 25을 참조하면, 관찰위치인 Z1가 DVD위치 보다 가까운 경우(△Z가 음수인 경우)에는, 예를 들어 관찰위치(V)에서 광(청색선)은 1번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심을 지나 선광원 중심 Lj 을 지난다. 하지만, 관찰위치(V)에서 인접 선광원 중심 Lj+1을 지나는 광(적색선)은 1번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심에서 약간 안쪽으로 벗어나게 된다. 이러한 벗어난 정도(폭)는 △N*WP로 나타낼 수 있다. 이는 전면에 광학판(시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈)이 배치된 경우 관찰자가 DVD에서 디스플레이로부터 멀어지는 쪽으로 움직인 경우(도 11 참조)와 같은 경향을 보인다.

도 26을 참조하면, 관찰위치인 Z1가 DVD위치 보다 멀어진 경우(△Z가 양수인 경우)에는, 예를 들어 관찰위치(V)에서 광(청색선)은 1번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심을 지나 선광원 중심 Lj 을 지난다. 하지만, 관찰위치(V)에서 인접 선광원 중심 Lj+1을 지나는 광(적색선)은 1번 화소 인덱스를 갖는 화소의 중심에서 약간 바깥쪽으로 벗어나게 된다. 이러한 벗어난 정도(폭)는 △N*WP로 나타낼 수 있다. 이는 전면에 광학판(시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈)이 배치된 경우 관찰자가 DVD에서 디스플레이에 가까와지는 쪽으로 움직인 경우(도 10 참조)와 같은 경향을 보인다.

이와 같이, 선광원을 적용한 무안경식 3차원 영상표시장치에서 본 발명에 의한 동적 최대시역 형성방법이 적용되는 경우에는, DVD로부터 동적 최대시역이 형성되는 깊이방향 위치에 따른 특성이, 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈가 적용된 무안경식 3차원 영상표시장치에 본 발명에 의한 동적 최대시역 형성방법이 적용되는 경우와 반대 특성을 갖는 것 외에는 동일한 원리가 적용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법에 있어서,
관찰자가 최적 관찰 거리에서 깊이 방향으로 벗어나면, 소정 주기(k)의 3D 단위화소들 별로 시점영상을 재배치하고, 상기 소정 주기(k)는 관찰자가 최적 관찰 거리에서 깊이 방향으로 벗어난 거리에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 무안경식 3차원 영상표시장치는, 화소들이 배열된 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 전면에 배치된 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 무안경식 3차원 영상표시장치는, 화소들이 배열된 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치된 선광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 3D 단위화소는, 상기 시차장벽, 렌티큐라 렌즈 또는 선광원을 통해, 최적 관찰 거리에서 N개의 시역을 형성하는 화소들(1,... ,N)을 하나의 단위로 표현한 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제2항에 있어서,
상기 소정 주기(k)와 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈의 주기의 곱은, 특정한 관찰위치에서의 광이 시차장벽의 일 개구부 또는 일 렌티큐라 렌즈의 중심을 지나 디스플레이 패널 일 화소의 중심을 지나고, 동일 관찰위치에서의 광이 시차장벽의 타 개구부 또는 타 렌티큐라 렌즈의 중심을 지나 디스플레이 패널 타 화소의 중심을 지나는 경우, 시차장벽의 일 개구부 또는 일 렌티큐라 렌즈의 중심과 시차장벽의 타 개구부 또는 타 렌티큐라 렌즈의 중심 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제3항에 있어서,
상기 소정 주기(k)와 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈의 주기의 곱은, 특정한 관찰위치에서의 광이 디스플레이 패널 일 화소의 중심을 지나 선광원의 일 중심을 지나고, 동일 관찰위치에서의 광이 디스플레이 패널 타 화소의 중심을 지나 선광원의 타 중심을 지나는 경우, 선광원의 일 중심과 선광원의 타 중심 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제2항에 있어서, 관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널에 가까워 지는 방향으로 벗어난 경우,
동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 건너 뛰어 형성되는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제3항에 있어서,
관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널로부터 깊이방향으로 멀어지는 방향으로 벗어난 경우,
동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 건너 뛰어 형성되는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제7항 또는 8항에 있어서,
화소 인덱스 배정이 되지 않은 화소에는, 인접한 3D 단위화소 중 어느 하나와 동일한 시점영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제7항 또는 8항에 있어서,
화소 인덱스 배정이 되지 않은 화소에는, 소정 주기(k) 마다 3D 단위화소를 이루는 화소들의 개수가 1개 증가된 것으로 처리하고 증가된 화소에 추가되는 시점영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제2항에 있어서,
관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널로부터 깊이방향으로 멀어지는 방향으로 벗어난 경우,
동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 겹쳐서 형성되는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제3항에 있어서,
관찰자가 최적 관찰 거리에서 디스플레이 패널에 가까워 지는 방향으로 벗어난 경우,
동적 최대 시역을 형성하기 위해, 소정 주기(k)의 3D 단위화소 마다 화소 인덱스가 원래 화소위치에서 한 화소만큼 겹쳐서 형성되는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제11항 또는 12항에 있어서,
화소 인덱스 배정이 이중으로 되는 화소에는, 인접한 3D 단위화소 중 이중으로 배정된 화소 인덱스의 어느 하나와 동일한 시점영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제11항 또는 12항에 있어서,
화소 인덱스 배정이 이중으로 되는 화소에는, 소정 주기(k) 마다 3D 단위화소를 이루는 화소들의 개수가 1개 감소된 것으로 처리하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제7항 또는 제 11항에 있어서,
(a) 동적 최대시역의 수평중심 위치에서 상기 시차장벽의 최단거리에 있는 개구부 또는 최단거리에 있는 렌티큐라 렌즈의 중심을 통과하는 광선을 디스플레이의 화소에 배경 영사하여 화소를 선택하는 단계;
(b) 선택된 화소에 최적 관찰 거리에서 대응하는 시점영상 인덱스의 중심시점을 할당하는 단계;
(c) 중심시점이 할당된 선택된 화소를 기준으로, 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 3D 단위화소를 구성하는 단계;
(d) 시차장벽의 최단거리에 있는 개구부의 주변 개구부, 또는 최단거리에 있는 렌티큐라 렌즈의 주변 렌티큐라 렌즈에 대해 상기 (a)~(c) 단계를 반복하는 단계를 포함하되,
상기 배경 영사 결과 선택된 화소에 대응되는 최적관찰거리에서의 시점영상 인덱스의 할당되는 시점정보에 증감이 발생하면, 증감된 시점정보를 반영하여 새로운 중심시점으로 정하고 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 시점 정보를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제8항 또는 제12항에 있어서,
(a) 동적 최대시역의 수평중심 위치에서 상기 최단거리에 있는 선광원의 중심을 통과하는 광선을 디스플레이의 화소에 배경 영사하여 화소를 선택하는 단계;
(b) 선택된 화소의 위치에 최적 관찰 거리에서 대응하는 시점영상 인덱스의 중심시점을 할당하는 단계;
(c) 중심시점이 할당된 선택된 화소를 기준으로, 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 3D 단위화소를 구성하는 단계;
(d) 최단거리에 있는 선광원의 주변 선광원에 대해 상기 (a)~(c) 단계를 반복하는 단계를 포함하되,
상기 배경 영사 결과 선택된 화소에 대응되는 최적관찰거리에서의 시점영상 인덱스의 할당되는 시점정보에 증감이 발생하면, 증감된 시점정보를 반영하여 새로운 중심시점으로 정하고 설계된 시점 수 만큼의 나머지 시점 인덱스를 좌 및 우 이웃 화소에 할당하여 시점 정보를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 무안경식 3차원 영상표시장치는 관찰자의 안면위치 또는 동공 추적시스템을 포함하되,
상기 추적시스템에서 제공된 관찰자 안면 중심 또는 양안 사이 중심을 기준으로 최대 시역을 동적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 무안경식 3차원 영상표시장치는 복수 관찰자의 안면위치 또는 동공 추적시스템을 포함하되,
상기 추적시스템에서 제공된 복수 관찰자 안면 중심 또는 양안 사이 중심의 깊이방향 평균위치를 기준으로 최대 시역을 동적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 무안경식 3차원 영상표시장치는 복수 관찰자의 안면위치 또는 동공 추적시스템을 포함하되,
상기 추적시스템에서 제공된 복수 관찰자 안면 중심 또는 양안 사이 중심의 깊이방향 평균위치 및 수평방향 평균위치를 기준으로 최대 시역을 동적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 동적 최대 시역 형성 방법.