KR100622555B1 - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입체영상표시장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 영상 처리부가 기초영상들을 생성하고, 화상 표시부가 생성된 기초영상들을 표시한다. 화상표시부에서 표시된 기초영상들은 다수의 기초 렌즈들을 포함하는 복합렌즈 어레이에 의하여 다수의 영상평면들에 각각 결상된다. 이 때, 동작 제어부에 의하여 상기 영상처리부와 동기하여 복합렌즈어레이가 시분할왕복운동하여, 상기 영상들이 다중 영상 평면에 입체 영상으로 결상된다.
이러한 본 발명에 따르면 복합렌즈어레이를 사용하여 다중영상평면에 입체영상을 결상시킴으로써, 입체 영상의 깊이감이 보다 향상된다.
입체영상, 표시소자, 복합렌즈어레이, 다중영상평면

Description

입체 영상 표시 장치{Three-dimensional display}
도 1은 일반적인 집적영상술의 기본 개념을 나타낸 도면이다.
도 2는 실상 InIm 및 허상 InIm의 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 입체영상표시장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 입체영상표시장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 입체영상표시장치의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시 예에 따른 입체영상표시장치의 구조도이다.
본 발명은 입체영상표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하면, 집적영상술(Integral Imaging, 또는 Integral Photography, 이하 InIm 방식이라 명명함)을 사용하여 입체영상을 표시하는 입체영상표시장치에 관한 것이다.
입체영상을 구현하는 기술 중 렌즈어레이를 사용하는 InIm 방식은 1908년 리프만(Lippmann)에 의해 처음 제안되었으나, 그 동안 촬영소자나 표시소자 기술의 한계와 기술 자체가 갖는 깊이역전현상과 같은 문제들로 인해 크게 주목을 받지 못하다가 고분해능 촬영소자와 고해상도 표시소자의 개발과 함께 최근 연구가 활발해 지고 있다.
도 1은 종래의 InIm 방식을 구현하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에서와 같이, InIm 방식을 구현하기 위한 시스템은 크게 두개의 기능부 즉, 촬영부(10)와, 표시부(20)로 구성된다. 촬영부(10)는 입체형상을 갖는 물체의 상을 형성하는 렌즈어레이(13)와, 렌즈어레이(13)에 의하여 결상된 기초영상을 형성하는 촬영소자(12)를 포함한다. 표시부(20)는 촬영소자(12)에 형성된 기초영상을 표시하는 표시소자(22)와, 표시소자에서 표시된 기초영상을 결상하여 입체영상으로 재생시키는 렌즈어레이(23)를 포함한다. 각 렌즈어레이는 다수의 기초렌즈로 이루어진다.
촬영부(10)에서는, 렌즈어레이(13)의 기초렌즈에 의하여 물체의 여러 방향에서 물체의 입체 기초영상이 촬영소자(12)에 맺혀 저장된다.
표시부(20)에서는, 촬영부(10)의 역 과정을 통하여, 촬영소자(12)에 저장된 기초영상들이 표시소자(22)에 의해 표시되고, 다시 이 기초영상들이 렌즈어레이 (23)를 통과하면서 결합되어 원래 입체물체가 있었던 위치에서 입체영상으로 재생된다.
이와 같은, 렌즈어레이를 사용하는 InIm 방식에 의한 입체영상표시장치에서는, 재생되는 입체영상이 렌즈어레이를 통하여 결상되므로, 표현할 수 있는 입체영상의 두께가 초점이 잘 맞는 중심위치에서부터 수 cm 이내로 제한된다. 이 때문에, 재생된 입체영상의 깊이감이 제한된다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 깊이감이 향상된 입체영상을 표시하는 입체영상표시장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 입체영상표시장치는, 기초영상들을 생성하는 영상처리부; 상기 영상처리부에서 생성된 기초영상들을 표시하는 화상표시부; 및 상기 화상표시부에서 표시된 기초영상들을 다수의 영상 평면들에 결상시켜주는 다수의 기초렌즈들을 포함하는 복합렌즈어레이를 포함한다.
바람직하게는, 상기 영상처리부와 동기하여 복합렌즈어레이가 시분할왕복운동을 하도록 상기 복합렌즈어레이의 동작을 제어하는 동작제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복합렌즈어레이는, 상기 화상표시부로부터 제1거리만큼 떨어지고 화상표시부와 평행한 제1평면에 일정한 간격으로 배열된 제1기초렌즈, 및 화상표시부로부터 제2거리만큼 떨어지고 화상표시부와 평행한 제2평면상에 일정한 간격으로 배열된 제2기초렌즈를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1기초렌즈와 상기 제2기초렌즈가 서로 중첩되지 않게 교대로 배열되어 형성되며, 상기 제1기초렌즈와 상기 제2기초렌즈는 서로 동일한 초점거리를 갖는다.
또한, 상기 제1거리와 상기 제2거리가 모두 상기 초점거리보다 크거나, 상기 제1거리는 상기 초점거리보다 크고 상기 제2거리는 상기 초점거리보다 작을 수 있다.
또한, 상기 복합렌즈어레이는, 제1초점거리를 갖는 제1기초렌즈 및 제2초점거리를 갖는 제2기초렌즈를 포함하고, 상기 제1기초렌즈 및 상기 제2기초렌즈가 상기 화상표시부로부터 설정 거리만큼 떨어진 동일한 평면상에 교대로 배열되어 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1초점거리 및 상기 제2초점거리가 모두 상기 설정 거리보다 작거나, 상기 제1초점거리는 상기 설정 거리보다 크고 상기 제2초점거리는 상기 설정 거리보다 작을 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
일반적으로, InIm 방식은 입체영상이 맺히는 위치에 따라 실상 InIm 또는 허상 InIm으로 나눌 수 있으며, 도 2에 이러한 실상 InIm 및 허상 InIm에 따라 영상이 결상되는 원리가 도시되어 있다. 여기서, 입체영상이 맺히는 위치는 렌즈어레이와 표시소자와의 간격 및 기초렌즈의 초점거리에 따라 달라지게 된다. 입체영상이 맺히는 위치와 렌즈어레이 사이의 거리는 다음의 수학식 1로부터 쉽게 알 수 있다.
Figure 112003048166204-pat00001
z : 렌즈어레이(23)에서부터 입체영상까지의 거리
a : 렌즈어레이(23)와 표시소자(22)와의 간격
f : 렌즈어레이(23)를 구성하는 기초렌즈의 초점거리
수학식 1에서 알 수 있듯이, 도 1을 참조하면 렌즈어레이(23)와 표시소자 (22)와의 간격(a)이 기초렌즈의 초점거리(f)보다 클 경우에는, 렌즈어레이(23)에서부터 입체영상까지의 거리(z)는 양수가 된다. 즉, 입체영상은 렌즈어레이(23)의 앞면에 맺히게 된다(실상 InIm).
한편, 렌즈어레이와 표시소자와의 간격(a)이 기초렌즈의 초점거리(f)보다 작을 경우에는, 렌즈어레이(23)에서부터 입체영상까지의 거리(z)는 음수가 된다. 따라서, 입체영상은 렌즈어레이(23)의 뒷면에 맺히게 된다(허상 InIm).
이와 같이, 실상 InIm과 허상 InIm은 입체영상이 맺히는 위치가 다르지만, 허상 InIm의 기초영상(25)은 실상 InIm의 기초영상(24)과는 달리 직립상이라는 점(도 2 참조)을 제외하고 허상 InIm의 구현방법과 실상 InIm 구현방법은 유사하다.
이와 같은 InIm 구현방법에서는, 깊이역전현상과 같은 문제들이 발생될 수 있다. 이것을 방지하기 위하여, 컴퓨터그래픽으로 기초영상을 제작하는 컴퓨터생성집적영상술(Computer-Generated Integral Imaging, 이하 CGII라고 명명함)방식을 사용할 수 있다.
영상처리부가 CGII방식을 이용하여 기초영상을 생성하는 경우, 실상 InIm의 기초영상과 허상 InIm의 기초영상의 제작방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, (x, y) : 재생될 입체영상을 이루는 한 점 P의 평면상의 위치의 직교좌표, z : 렌즈어레이로부터 P점의 상이 맺히는 곳까지의 거리(깊이정보), (lens_x[i][j], lens_y[i][j]) : 렌즈어레이의 각 기초렌즈 중 왼쪽으로부터 i번째, 위로부터 j번째에 위치되는 기초렌즈의 중심 좌표, f : 초점 거리, (Elemental_image_x[i][j], Elemental_image_y[i][j]): 점 P의 기초영상 중 왼쪽으로부터 i번째 위로부터 j번째에 위치한 기초렌즈에 해당하는 기초영상을 구성하는 점의 좌표값(이하 E_ij라고 명명함)이라고 하자.
실상 InIm일 경우, 점 P의 기초영상 중 왼쪽으로부터 i번째 위로부터 j번째에 위치한 기초렌즈에 해당하는 기초영상을 구성하는 점의 좌표값 E_ij는 다음의 수학식 2 및 수학식 3에 의하여 얻어진다.
Figure 112003048166204-pat00002
Figure 112003048166204-pat00003
또한, 허상 InIm일 경우, 점 P의 기초영상 중 왼쪽으로부터 i번째 위로부터 j번째에 위치한 기초렌즈에 해당하는 기초영상을 구성하는 점의 좌표값 E_ij는 수학식 4 및 수학식 5에 의하여 얻어진다.
Figure 112003048166204-pat00004
Figure 112003048166204-pat00005
수학식 2 및 수학식 3 또는 수학식 4 및 수학식 5에 의하여 계산된 점 E_ij들 중 재생된 입체영상이 동시에 여러 개가 보이는 현상을 피하기 위해, L_x가 기초렌즈의 x방향 크기이고, L_y가 기초렌즈의 y방향 크기인 경우, 다음의 조건을 동시에 만족시키는 점들만이 최종적으로 왼쪽으로부터 i번째 위로부터 j번째에 위치한 기초렌즈에 의한 기초영상이 된다.
(조건1) -L_x/2 < Elemental_image_x[i][j] - lens_x[i][j] < L_x/2
(조건2) -L_y/2 < Elemental_image_y[i][j] - lens_y[i][j] < L_y/2
이하에서는, 위에 기술된 바와 같이 기초 영상을 생성하는 토대로 하여, 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구체적인 구조 및 동작에 대하여 설명한다. 각 도면에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에는 동일한 번호를 부여하였다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체영상장치의 구조도이다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체영상표시장치는 영상처리부(100), 화상표시부인 LCD패널(200), 복합렌즈어레이(300) 및 동작제어부(400)를 포함한다.
영상처리부(100)는 입체영상을 표시할 기초영상을 생성한다. 본 실시 예의 영상처리부(100)에서는, 깊이역전현상과 같은 문제들이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 위에 기술된 바와 같이, 컴퓨터그래픽으로 기초영상을 제작하는 CGII방식을 사용하여 기초 영상을 생성한다. 그러나, 반드시 위에 기술된 방법에 한정되지는 않는다.
LCD패널(200)은, 영상처리부(100)에서 생성한 기초영상을 표시하는 표시부잉다. 본 실시 예에서는 표시부로 LCD패널을 사용하고 있으나, 평면CRT 등 기존의 표시장치를 사용할 수도 있다.
복합 렌즈어레이(300)는 입체영상이 다중영상평면에 결상되도록, LCD패널 (200)로부터 간격(a)만큼 떨어지고 LCD패널(200)과 평행한 제1평면에 일정한 간격으로 배열된 제1기초렌즈(301)와, LCD패널(200)로부터 간격(b)만큼 떨어지고 LCD패널(200)과 평행한 제2평면상에 일정한 간격으로 배열된 제2기초렌즈(302)로 이루어진다. LCD패널(200)에 표시된 기초영상은 제1기초렌즈(301) 및 제2기초렌즈(302) 중 어느 하나를 통과하여만 입체영상으로 결상될 수 있으므로, 제1기초렌즈(301)와 제2기초렌즈(302)는 서로 중첩되지 않고 교대로 배열된다.
동작제어부(400)는, 상기 복합렌즈어레이(300)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 결상된 입체영상이 관찰자(500)에게 완전한 입체로 인식되게 하기 위하여, 동작제어부(400)는 영상처리부(100)와 동기하여 시분할왕복운동을 하도록 복합렌즈어레이(300)를 제어한다.
다음에는 이러한 구조를 토대로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 영 상 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 영상처리부(100)는 CGII방식을 사용하여 기초영상을 제작한다. 따라서, 앞서 설명한 수학식 2 내지 수학식 3을 이용하여 기초영상을 생성할 수 있다. 다만, 본 실시 예에서는, LCD패널(200)에서 렌즈어레이까지의 거리가 제1기초렌즈 (301)의 경우에는 "a" 이고, 제2기초렌즈(302)의 경우에는 "b"인 복합렌즈어레이 (300)를 사용하기 때문에, 렌즈어레이로부터 상이 맺히는 곳까지의 거리(z)가 다수의 값으로 설정될 수 있다. 따라서, 영상처리부(100)에서는, 각 z 값에 따른 기초영상들을 각각 생성한다.
즉, LCD패널(200)에서 거리 a만큼 떨어진 기초렌즈들을 위한 기초영상은 다음의 수학식 6 및 수학식 7에 의해 얻어진다.
Figure 112003048166204-pat00006
Figure 112003048166204-pat00007
또한, 액정 표시 패널에서 거리 b만큼 떨어진 기초렌즈들을 위한 기초영상은 수학식 8 및 수학식 9에 의해 얻어진다.
Figure 112003048166204-pat00008
Figure 112003048166204-pat00009
상기 수학식들을 이용하여, 가상의 물체 포인트인 점 P의 기초영상 중 왼쪽으로부터 i 번째 위로부터 j 번째에 위치한 기초렌즈에 해당하는 기초영상을 구성하는 점의 좌표값 E_ij 가 각각 얻어진다. 이렇게 하여, 도 3과 같이, 제1기초영상(201) 및 제2기초영상(202)이 생성된다.
이렇게 생성된 기초영상들(201, 202)은 복합렌즈어레이(300)를 통과하여 제1영상평면에 형성된 상(211) 및 제2 영상평면에 형성된 상(212)으로 결상된다.
이 경우 제1 및 제2 영상평면간의 간격은 각 기초렌즈들이 위치하는 기초렌즈평면들 사이의 간격에 따라 정해지며 이는 다음의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112003048166204-pat00010
D : 두 영상평면 사이의 간격,
a : 제1기초렌즈평면과 LCD패널과의 거리,
b : 제2기초렌즈평면과 LCD패널과의 거리,
f : 렌즈어레이를 구성하는 기초렌즈의 초점거리
이 방법은 종래의 방식과 비교하여 각 영상평면에 입체영상을 결상하는 기초렌즈의 수가 절반으로 줄어든다. 그러나, 본 실시 예에서는, 영상처리부(100)와 동 기하여 복합렌즈어레이(300)의 동작을 제어하는 동작제어부(400)를 마련한다. 이 동작제어부(400)에서는, 잔상효과를 일으키기에 충분한 속도로 영상처리부(100)와 동기하여 복합렌즈어레이(300)를 좌우로 기초렌즈 하나의 간격만큼 시분할왕복운동하도록 제어한다. 이와 같은 복합렌즈어레이(300)의 시분할왕복운동에 의한 잔상효과에 의해, 관찰자(500)는 두 개의 영상평면에 각각 형성된 입체영상이 완전한 입체영상으로 결상된 것처럼 느끼게 된다.
본 실시 예에 따르면, 복합렌즈어레이(300)를 사용하므로, 초점이 맞는 위치를 다수개 설정할 수 있다. 따라서, 초점이 맞는 위치를 하나만 설정할 수 있는 종래의 InIm방식에서의 깊이감이 상기 다수개의 위치마다 각각 표현될 수 있으므로, 보다 향상된 깊이감을 갖는 입체영상이 제공될 수 있다.
이하에서 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체영상장치에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체영상장치의 구조도이다. 여기서는 제1실시 예와 동일한 기능을 수행하는 영상처리부(100) 및 동작제어부 (400)에 대해서는 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
도 4에서와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치는 제1 실시 예와 동일한 구조로 이루어지나, 복합렌즈어레이를 구성하는 방법이 제1실시 예와는 다르다. 즉, 제1실시 예에 따른 복합렌즈어레이(300)는 LCD패널(200)과 제1기초렌즈(301) 사이의 거리는 "a"로 하고, LCD패널(200)과 제2기초렌즈(302) 사이의 거리는 "b"로 다르게 함으로써 렌즈어레이와 영상평면의 거리들을 다르게 하여 다중영상평면을 형성하는 것이다. 그러나, 제2실시 예에 따른 복합렌즈어레이(600) 는, 크기는 동일하고 초점거리가 다른 기초렌즈들(601 및 602)을 사용하여 렌즈어레이와 영상평면의 거리들을 다르게 함으로써, 다중영상평면을 형성한다.
이에 따라 제2 실시 예에 따른 복합렌즈어레이(600)는 LCD패널(200)로부터 간격(a)만큼 떨어지고 LCD패널(200)과 평행한 하나의 평면상에, 초점거리가 f1인 기초렌즈(601) 및 초점거리가 f2인 기초렌즈(601)가 교대로 배치되는 구조로 이루어진다.
영상처리부(100, 미도시)는 각 기초렌즈들이 위치하는 평면에 맞추어 그 기초렌즈에 맞는 기초영상들을 생성한다. 즉, 초점거리가 다른 기초렌즈들(601 및 602)로 이루어진 복합렌즈어레이(600)를 사용함으로써 렌즈어레이로부터 상이 맺히는 곳까지의 거리(z)가 다수의 값으로 설정될 수 있다. 따라서, 영상처리부(100)에서는, 각 z 값에 따른 기초영상들을 각각 생성한다.
즉, 초점거리가 f1인 제1기초렌즈(601)를 위한 기초영상은 수학식 11 및 수학식 12에 의해 얻어진다.
Figure 112003048166204-pat00011
Figure 112003048166204-pat00012
초점거리가 f2인 제2기초렌즈(602)를 위한 기초영상은 수학식 13 및 수학식 14에 의해 얻어진다.
Figure 112003048166204-pat00013
Figure 112003048166204-pat00014
이 경우, 이렇게 형성된 제1기초영상(203)의 상(213)이 맺힌 영상평면과 제2기초영상(204)의 상(214)이 맺힌 영상평면 사이의 거리는 각 기초렌즈들의 초점거리(f1 및 f2) 및 LCD패널와의 거리(a)에 따라 정해지며 이는 다음의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112003048166204-pat00015
D' : 두 영상평면간의 간격
a : 렌즈어레이와 액정표시패널과의 간격
f1 : 초점거리가 긴 기초렌즈의 초점거리,
f2 : 초점거리가 짧은 기초렌즈들의 초점거리
초점거리가 서로 다른 기초렌즈들을 동일한 평면 위에 교대로 배열하여 복합렌즈어레이를 구성하고, 제1실시 예와 같은 방법으로 동작 제어부가 복합 렌즈 어 레이를 시분할 왕복 운동시킴으로써, 다중영상평면에 결상된 입체영상의 깊이감을 향상시킬 수 있다.
이하에서 도 5를 참조하여 제3실시 예에 따른 입체영상장치에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 입체영상장치의 구조도이다.
도 5에서와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치는 제1 실시 예와 동일한 구조로 이루어지나, 복합렌즈어레이(700)의 구조가 제1실시 예와 다르다. 기본적으로 복합 렌즈 어레이(700)의 구조가 제1 실시 예에 따른 복합렌즈어레이(300)와 구성이 유사하지만, 제3 실시 예에 따른 복합 렌즈 어레이(700)는 실상 InIm과 허상 InIm을 동시에 구현할 수 있는 것으로, 입체영상의 깊이감을 더욱더 개선할 수 있다. 즉, 제1실시 예와는 달리, 본 발명의 제3 실시 예에서는 LCD패널와 렌즈어레이 사이의 간격 "a"는 기초렌즈의 초점거리(f) 보다 크고, 간격 "b"는 기초렌즈의 초점거리(f) 보다 작은 값을 갖는다.
기초영상의 생성에 있어서, LCD패널(200)에서 거리 a만큼 떨어진 제1기초렌즈들을 위한 제1기초영상은 제1실시 예와 동일하게 수학식 6 및 수학식 7에 의해 얻어진다.
한편, LCD패널(200)에서 거리 b만큼 떨어진 제2기초렌즈(702)를 위한 기초영상은, b가 초점거리 f보다 작기 때문에, 허상 InIm방식을 이용하고 제1실시 예와 동일하게 수학식 8 및 수학식 9로부터 얻어질 수 있다.
이렇게 하여, 가상의 물체 포인트인 점 P의 기초영상 중 왼쪽으로부터 i 번 째 위로부터 j 번째에 위치한 기초렌즈에 해당하는 기초영상을 구성하는 점의 좌표값 E_ij 가 얻어진다.
이 경우 두 영상평면간의 간격은 각 기초렌즈들이 위치하는 기초렌즈평면들 사이의 간격에 따라 정해지며 이는 제1실시 예와 같이 수학식 10에 의해 계산될 수 있다.
이러한 제3 실시 예에 따르면, 서로 다른 두 평면에 위치한 기초렌즈들을 사용하여 각각 실상 InIm과 허상 InIm을 구현할 수 있으며, 또한 제1 실시 예와 같은 방법으로 동작 제어부가 복합 렌즈 어레이를 시분할 왕복 운동시킴으로써 실상과 허상 InIm을 동시에 구현하여 깊이감을 더욱더 향상시킬 수 있다.
이하에서 도 6을 참조하여 제4실시 예에 따른 입체영상장치에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 입체영상장치의 구조도이다.
본 발명의 제4 실시 예에 따른 복합렌즈어레이(800)는 제2실시 예의 복합렌즈어레이(600)와 기본적인 구성이 유사하며, 제2 실시 예와는 달리, 복합렌즈어레이(800)가 실상 InIm과 허상 InIm을 동시에 구현할 수 있는 구조로서, 입체영상의 깊이감을 더욱더 개선할 수 있다. 즉, 제2실시 예와는 달리, 복합렌즈어레이(800)는 LCD패널(200)과 렌즈어레이 사이의 거리(a)보다 작은 초점거리(f1)를 갖는 제1기초렌즈(801)와 거리(a)보다 큰 촛점거리(f2)를 갖는 제2기초렌즈(802)를 포함한다.
기초영상의 생성에 있어서, 초점거리(f1)를 갖는 제1기초렌즈들을 위한 제1 기초영상(207)은, 초점거리(f1)가 거리(a)보다 작기 때문에 실상 InIm방식을 이용한다. 한편, 촛점거리(f2)를 갖는 제2기초렌즈(802)를 위한 기초영상(208)은 LCD패널 (200)과 렌즈어레이 사이의 거리(a)보다 크기 때문에 허상 InIm방식을 이용한다.
기초영상은, 제2실시 예와 동일하게 실상 InIm의 경우 수학식 11과 수학식 12에 의해, 허상 InIm의 경우 수학식 13과 수학식 14에 의해 얻어질 수 있다.
이 경우, 두 영상평면간의 간격은 격열로 배열된 기초렌즈들의 초점거리에 따라 결정되며 이는 제2실시 예와 같이 수학식 15에 의해 계산될 수 있다.
이러한 제4 실시 예에 따르면, 서로 다른 두 평면에 위치한 기초렌즈들을 사용하여 각각 실상 InIm과 허상 InIm을 구현하고, 제1실시 예와 같은 방법으로 시분할 작업을 함으로써 실상과 허상 InIm을 동시에 구현하여 깊이감을 더욱더 향상시킬 수 있다.
비록, 이 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시 예를 참조하여 설명되었지만, 이 발명은 상기 개시된 실시 예에 한정되지 않으며 후술되는 특허 청구 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다
이상에서와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 종래의 InIm에서는, 기초영상 제작방식에서는 입체영상이 결상되는 위치가 하나의 평면으로 정해져 있던 것에 반하여, 복합렌즈어레이를 사용하여 다중영상평면에 입체영상을 결상시킴으로써, 종래의 InIm방식보다 입체 영상의 깊이감을 보다 향상시킬 수 있다. 특히, 실 상 InIm과 허상 InIm을 동시에 구현하여 깊이감을 더욱더 개선시킬 수 있다.
또한, 다수의 영상평면에 입체영상을 결상할 수 있는 구조를 가진 복합렌즈어레이가 기초영상을 생성하는 영상처리부와 동기하여 시분할왕복운동을 함으로써, 이에 의해 발생한 잔상효과를 통하여 관찰자는 다수의 영상평면 모두에 완전한 입체영상이 결상된 것처럼 느낄 수 있다.

Claims (12)

  1. 입체영상표시장치에 있어서,
    입체 영상 표시를 위한 기초영상들을 생성하는 영상처리부;
    상기 영상처리부에서 생성된 기초영상들을 표시하는 화상표시부; 및
    상기 화상표시부에서 표시된 기초영상들을 서로 다른 다수의 영상평면들에 각각 결상시키는 다수의 기초렌즈들을 포함하는 복합렌즈어레이
    를 포함하며,
    상기 복합렌즈 어레이의 하나의 기초 렌즈로 입사되는 기초 영상은 상기 기초 렌즈에 의하여 해당하는 영상 평면에 결상되는 입체영상표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합렌즈어레이는,
    상기 화상표시부로부터 제1거리만큼 떨어지고 화상표시부와 평행한 제1평면에 일정한 간격으로 배열된 제1기초렌즈; 및
    상기 화상표시부로부터 제2거리만큼 떨어지고 화상표시부와 평행한 제2평면상에 일정한 간격으로 배열된 제2기초렌즈
    를 포함하고, 상기 제1기초렌즈와 상기 제2기초렌즈가 서로 중첩되지 않게 교대로 배열되어 형성되며, 상기 제1기초렌즈와 상기 제2기초렌즈는 서로 동일한 초점거리를 갖고,
    상기 영상처리부는 상기 평면에 대응하는 기초 영상을 각각 생성하는 입체영상표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1거리와 상기 제2거리는 상기 초점거리보다 큰 입체영상표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1거리는 상기 초점거리보다 크고, 상기 제2거리는 상기 초점거리보다 작은 입체영상표시장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 영상처리부는,
    재생될 입체영상을 이루는 한 점 P의 평면상의 위치의 직교좌표가 (x, y)이고, 렌즈어레이의 각 기초렌즈 중 왼쪽으로부터 i번째, 위로부터 j번째에 위치되는 기초렌즈의 중심좌표는 lens_x[i][j], lens_y[i][j])이며, 초점 거리가 f이며, 상기 제1거리가 a, 상기 제2거리가 b인 경우,
    상기 점 P의 기초영상 중 상기 복합렌즈어레이에서 왼쪽으로부터 i번째 위로부터 j번째에 위치한 기초렌즈에 해당하는 기초영상의 좌표 (Elemental_image_x[i][j], Elemental_image_y[i][j])를, 이하의 식
    Figure 112003048166204-pat00016
    Figure 112003048166204-pat00017
    Figure 112003048166204-pat00018
    Figure 112003048166204-pat00019
    을 이용하여 산출하는 입체영상장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복합렌즈어레이는, 제1초점거리를 갖는 제1기초렌즈 및 제2초점거리를 갖는 제2기초렌즈를 포함하고, 상기 제1기초렌즈 및 상기 제2기초렌즈가 상기 화상표시부로부터 소정 거리만큼 떨어진 동일한 평면상에 교대로 배열되어 형성되어 있으며,
    상기 영상처리부는 상기 평면에 대응하는 기초 영상을 각각 생성하는 입체영상표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1초점거리 및 상기 제2초점거리는 모두 상기 소정 거리보다 작은 입체영상표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1초점거리는 상기 소정 거리보다 크고, 상기 제2초점거리는 상기 소정 거리보다 작은 입체영상표시장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 영상처리부는,
    재생될 입체영상을 이루는 한 점 P의 평면상의 위치의 직교좌표가 (x, y)이고, 렌즈어레이의 각 기초렌즈 중 왼쪽으로부터 i번째, 위로부터 j번째에 위치되는 기초렌즈의 중심좌표는 lens_x[i][j], lens_y[i][j])이며, 제1초점거리가 f1, 제2초점거리는 f2이며, 상기 소정거리가 a인 경우,
    상기 점 P의 기초영상 중 상기 복합렌즈어레이에서 왼쪽으로부터 i번째 위로부터 j번째에 위치한 기초렌즈에 해당하는 기초영상의 좌표(Elemental_image_x[i][j], Elemental_image_y[i][j])를, 이하의 식
    Figure 112003048166204-pat00020
    Figure 112003048166204-pat00021
    Figure 112003048166204-pat00022
    Figure 112003048166204-pat00023
    을 이용하여 산출하는 입체영상표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 영상처리부에서 제작된 상기 점 P에 대한 기초영상의 좌표(Elemental_image_x[i][j], Elemental_image_y[i][j])는, 이하의 조건들
    -L_x/2 < Elemental_image_x[i][j] - lens_x[i][j] < L_x/2,
    -L_y/2 < Elemental_image_y[i][j] - lens_y[i][j] < L_y/2
    을 각각 만족하고,
    여기서, L_x 는 기초렌즈의 x방향 크기이고, L_y 는 기초렌즈의 y방향 크기 인 입체영상표시장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 영상처리부에서 제작된 상기 점 P에 대한 기초영상의 좌표(Elemental_image_x[i][j], Elemental_image_y[i][j])는, 이하의 조건들
    -L_x/2 < Elemental_image_x[i][j] - lens_x[i][j] < L_x/2,
    -L_y/2 < Elemental_image_y[i][j] - lens_y[i][j] < L_y/2
    을 각각 만족하고,
    여기서, L_x 는 기초렌즈의 x방향 크기이고, L_y 는 기초렌즈의 y방향 크기인 입체영상표시장치.
  12. 제1항, 제2항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상처리부와 동기하여 복합렌즈어레이가 시분할왕복운동을 하도록 상기 복합렌즈어레이의 동작을 제어하는 동작제어부를 더 포함하는 입체영상표시장치.
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