KR100248654B1 - 텔레비젼의 입체영상을 시청하기 위한 액정셔터 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 텔레비젼을 이용하여 입체영상(3D image)을 시청하기 위한 액정셔터안경의 액정셔터 구동회로에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 홀수필드에 좌안영상을, 짝수필드에 우안영상을 혹은 홀수필드에 우안영상을, 짝수필드에 좌안영상을 전송하는 3차원 영상신호를 텔레비젼을 통해 디스플레이 하고, 텔레비젼을 통해 디스플레이되는 좌안 혹은 우안영상을 액정셔터글래스를 통해 봄으로써 입체영상을 시청할 수 있도록 된 입체영상 시청시스템에 있어서, 3차원 영상신호를 입력받아 홀수/짝수 필드를 검출하기 위한 홀수/짝수 필드 검출부(322); 필드검출부가 출력하는 필드검출신호를 반전 및 비반전 증폭하여 좌안구동신호와 우안 구동신호를 제공하기 위한 증폭 구동부(323); 좌우 구동신호를 스위칭하기 위한 스위치(sw); 스위치가 입력되면 상기 증폭구동부가 출력하는 좌안구동신호와 우안구동신호를 서로 교환 전달하는 스위칭부(324); 및 좌안 액정셔터와 우안 액정셔터로 이루어져 상기 스위칭부(324)의 출력에 따라 구동전압이 인가되면 해당 액정셔터가 오프되고, 인가되지 않으면 온되는 액정셔터안경(330)으로 구성된다.

Description

텔레비젼의 입체영상을 시청하기 위한 액정셔터 구동회로

본 발명은 텔레비젼을 이용하여 입체영상(3D image)을 시청하기 위한 액정셔터안경의 액정셔터 구동회로에 관한 것이다.

일반적으로 입체 영상(혹은 3차원(3D) 영상이라고도 한다)이란 피사체와 소정의 거리 간격을 두고서 서로 다른 좌,우 각도에서 피사체를 촬상한 후 이를 합성하여 재생 시청시에 사람이 피사체를 직접 보는 것과 같은 입체감을 주는 영상신호 혹은 영상을 뜻한다.

이러한 입체 영상을 구현하는 방법은 LCD 셔터법, 색채필터법, 착시법 등이 있는데, LCD 셔터법은 각각 따로 제어되는 2매의 LCD 셔터를 좌우 눈앞에 배치하고, 이를 교대로 개/폐(on/off)하여 특정한 시간에는 한쪽의 영상만을 볼수 있게 하는 방식이다. 예컨대, 비디오 디스플레이 화면이 좌측에 해당하는 영상을 주사하고 있는 동안에는 우측영상을 차단하고, 반대로 우측에 해당하는 영상을 주사하고 있는 동안에는 좌측영상을 차단하여 인간으로 하여금 두가지 서로 다른 영상 소스를 해당하는 눈으로 볼 수 있게 하는 것이다. 이러한 LCD 셔터방법은 다른 방식에서와 같이 색채감의 상실이나 좌/우 시각의 편중이 없어 깨끗한 영상을 얻을 수 있는 반면에 온-오프 제어를 위한 전자회로 등이 필요하게 된다.

도 1은 입체 텔레비젼을 구현하는 개략적인 구성을 도시한 블록도로서, 대한민국 특허공고번호 90-5006호(1990.7.16 공고)로 공고된 기술에 관한 것이다. 도 1을 참조하면, 입체 텔레비젼은 좌,우 아날로그/디지탈 변환기(11a,11b), 좌,우 주사방식 변환부(12a,12b), 셔터 로직부(13), 디지탈/아날로그 변환부(14), 모니터(15), LCD셔터 안경(16) 등을 포함하여 좌,우 화면을 프레임 저장에 의해 프레임 주파수를 2배로 높이고, 이를 셔터에 의해 매 필드마다 좌,우 화면을 번갈아 모니터에 디스플레이한 후 셔터가 부착된 안경으로 입체 영상을 감상하도록 되어 있다.

이와 같은 특허 공고번호 90-5006호의 기술은 프레임 주파수를 높여 플리커가 없는 입체화면을 특징으로 하나 주사방식의 변환을 위하여 회로가 복잡하게 되고, 셔터구동을 위한 회로가 복잡하게 되는 문제점이 있다.

도 2는 LCD 셔터법을 이용한 입체 영상기술에서 LCD 셔터를 구동하는 종래의 회로를 도시한 블록도로서, 대한민국 특허 공고번호 90-4639 호(공고일 90.5.30)로 공고된 기술에 관한 것이다. 도 2를 참조하면, 종래의 액정셔터 구동회로는 영상신호 필드 검출부(21), 액정구동 주파수 발생부(22), 필드구동 주파수 발생부(23), 제1 이단 완충부(24a), 제2 이단완충부(24b), 좌안 액정셔터구동부(25a), 우안 액정셔터 구동부(25b)로 구성되어 홀수 필드가 입력되면 좌안 액정셔터(26a)를 구동시키고 짝수 필드가 입력되면 우안 액정셔터(26b)를 구동하여 입체영상을 감상할 수 있도록 되어 있다.

그런데 도 2에 도시된 바와 같이 특허 공고번호 90-4639호로 공고된 액정셔터 구동회로는 회로 구성이 복잡할 뿐만아니라 송신측에서 홀수 필드에 우안영상을 보내고 짝수 필드에 좌안영상을 보내면 수신측에서 입체영상을 제대로 시청하지 못하게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회로구성이 간단하고 홀수/짝수 영상에 좌안/우안 영상이 바뀌어 실리더라도 용이하게 입체영상을 시청할 수 있도록 된 액정셔터 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 홀수필드에 좌안영상을, 짝수필드에 우안영상을 혹은 홀수필드에 우안영상을, 짝수필드에 좌안영상을 전송하는 3차원 영상신호를 텔레비젼을 통해 디스플레이 하고, 상기 텔레비젼을 통해 디스플레이되는 좌안 혹은 우안영상을 액정셔터글래스를 통해 봄으로써 입체영상을 시청할 수 있도록 된 입체영상 시청시스템에 있어서, 상기 3차원 영상신호를 입력받아 홀수/짝수 필드를 검출하기 위한 홀수/짝수 필드 검출부; 상기 필드검출부가 출력하는 필드검출신호를 반전 및 비반전 증폭하여 좌안구동신호와 우안 구동신호를 제공하기 위한 증폭 구동부; 좌우 구동신호를 스위칭하기 위한 스위치; 상기 스위치가 입력되면 상기 증폭구동부가 출력하는 좌안구동신호와 우안구동신호를 서로 교환 전달하는 스위칭부; 및 좌안 액정셔터와 우안 액정셔터로 이루어져 상기 스위칭부의 출력에 따라 구동전압이 인가되면 해당 액정셔터가 오프되고, 인가되지 않으면 온되는 상기 액정셔터안경을 구비한 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 텔레비젼을 이용하여 입체영상을 구현하는 개념을 도시한 블록도,

도 2는 텔레비젼의 3D 영상을 시청하기 위한 종래의 액정셔터 구동회로를 도시한 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 액정셔터 구동회로를 도시한 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 액정셔터 구동회로의 동작을 설명하기 위하여 도시한 타이밍도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

310: 텔레비젼 수상기 320: 액정셔터 구동회로

330: 액정셔터 안경 321: 신호전압 레벨 조정부

322: 홀수/짝수 필드 동기검출부 323: 증폭구동부

324: 스위칭부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.

텔레비젼을 이용하여 입체영상을 구현하는 방법 중 LCD셔텨법은 앞서 살펴본 바와 같이, 영상을 제공하는 측(방송송신측 혹은 VCR등)에서 홀수필드에 좌안 영상을 송신하고 짝수 필드에 우안영상을 송신하면(혹은 반대로 홀수 필드에 우측영상을 송신하고 짝수필드에 좌안영상을 송신하면), LCD셔텨 안경을 이용하여 홀수필드가 디스플레이될 때 액정셔터 안경의 좌안 셔터를 온하고 우안셔터를 오프하여 좌안으로 좌측영상을 보게하고, 우안으로 우측 영상을 보게하여 입체감을 느끼게 하는 기술이다.

따라서 본 발명의 액정셔터 안경은 입력되는 입체영상신호에서 홀수필드와 짝수필드를 구분한 후 홀수 필드가 입력되면 좌안 액정 셔텨를 온함과 아울러 우안 액정셔터를 오프하여 좌안영상을 좌안으로만 보게 하고, 짝수 필드가 입력되면 우안 액정 셔텨를 온함과 아울러 좌안 액정셔터를 오프하여 우안영상을 우안으로만 보게 한다.

이를 위하여 입체영상을 보기 위한, 본 발명이 적용된 영상시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 홀/짝 필드별로 좌,우 영상을 실어주는 3차원 영상신호를 입력받아 필드단위로 좌안, 우안 영상을 디스플레이해주는 텔레비젼(310)과, 3차원 영상신호를 입력받아 홀/짝 필드별로 좌,우 영상을 시청하기 위한 액정셔터 안경(330), 및 액정셔터 안경(330)의 좌우측 액정 셔터(330a,330b)를 구동하기 위한 액정셔터 구동회로를 포함하고 있다.

그리고 본 발명에 따른 액정셔터 구동회로는 영상신호전압의 레벨을 조절하기 위한 신호전압 레벨 조정부(321)와, 홀수/짝수 필드 동기분리부(322), 증폭구동부(323), 스위칭부(324)로 구성되어 있고, 액정셔터 안경(330)은 좌측 액정셔터(330b)와 우측 액정셔터(330a)를 포함하고 있다.

도 3을 참조하면, 신호전압 레벨조정부(321)는 텔레비젼 혹은 VCR로부터 3차원 영상신호(즉, 필드별로 좌안영상과 우안영상을 분리하여 전송하는 영상신호)를 입력받아 레벨을 조정(전처리과정이라고도 함)하고, 홀수/짝수 필드 동기분리부(322)는 영상신호 입력으로부터 홀수 필드와 짝수 필드를 분리하여 필드검출신호를 선로325로 출력한다. 즉, 한 프레임의 홀수필드와 짝수필드는 수직동기신호에 의해 구분되므로 수직동기신호를 검출하여 한 필드가 출력되는 기간동안 하이를 유지하다가 다음 필드가 출력되면 로우신호를 출력한다. 이와 같이 필드검출신호는 수직동기신호가 검출될 때 마다 하이 혹은 로우신호가 번갈아 발생되는 신호이다.

증폭구동부(323)는 반전증폭기와 비반전증폭기로 이루어져 홀수/짝수 필드 동기분리부가 출력하는 필드검출신호를 그대로 구동레벨로 증폭하여 출력함과 아울러 반전 증폭하여 출력한다. 즉, 입체영상을 보기 위해는 좌측 눈에 입력되는 영상정보는 좌측눈에서만 볼수 있도록 우측 눈앞에 있는 액정셔터를 오프하고, 반대로 우측눈에 입력되는 영상정보는 우측눈에서만 볼 수 있도록 좌측 눈앞에 있는 액정셔터를 오프해야 한다. 따라서 좌측과 우측 사이에는 시간적으로 어느 하나가 온이면 다른 하나는 오프되어야 하므로 비반전증폭기와 반전증폭기를 사용하여 동시에 온 혹은 오프되는 것을 방지한다.

스위칭부(324)는 스위치(sw)신호에 따라 입체영상신호의 동기를 좌우로 바꿔주는 스위치 역할을 하는 좌우 영상 전환부로서, 영상을 시청하는 도중에 입체영상 제작상의 문제로( 예컨대, 입체영상 편집시 짝수/홀수를 어느쪽을 먼저 편집하느냐에 따라 입체신호의 좌우가 바뀔 수 있다. 이렇게 되면 좌측눈으로는 우측 영상을 보고, 우측눈으로는 좌측영상을 보게 되어 눈과 뇌에 혼란을 주게 된다)인하여 발생되는 좌우영상신호와 좌우액정셔터간의 동기가 바뀌는 것을 보정해준다.

액정 셔터안경(LCD shutter glasses:330)는 좌측 액정셔터(330b)와 우측 액정셔터(330a)로 구분되어 좌측 액정셔터(330b)는 신호선 332b을 통해 입력되는 구동전압에 의해 온/오프되고, 우측 액정셔터(330a)는 신호선 332a을 통해 입력되는 구동전압에 의해 온/오프된다.

여기서, 좌,우 액정 셔터안경의 개략적인 구조를 살펴보면, 고분자 분산 액정의 앞,뒤에 투명전극과 편광자가 각각 설치되어 있으며, 편광자는 서로 직교하도록 되어 있다. 만일, 투명전극들 사이에 구동전압이 인가되지 않으면 액정 분자들이 한 편광자에서 다른 편광자로 감에 따라 약 90°비틀려 있고, 따라서 일 편광자를 통과한 빛이 액정분자를 따라 비틀리면서 다른 편광자를 통해 통과하게 된다. 투명전극 사이에 구동전압이 인가되면 유전효과에 의해 액정분자들이 편광자에 수직하게 전기장의 방향으로 배열되어 첫 번째 편광자를 통과한 빛의 편광이 액정분자들의 전혀 영향을 받지 않아 두 번째 편광자에 의해 빛이 차단된다. 따라서 액정셔터 안경은 구동전압이 인가되지 않으면 빛이 통과되어 텔레비젼에서 디스플레이되는 영상을 볼 수 있게 하나 구동전압이 인가되면 빛이 차단되어 디스플레이되는 영상을 보지 못하게 한다. 이때 인가되는 구동전압에 따라 빛의 투과량을 조정할 수 있다. 즉, 액정셔터는 보통 12V전압을 인가시키므로써 셔터 글래스를 온/오프(시각적으로 보이고 안보이고를 하는 것을 의미함)되게 하므로써 텔레비젼을 보는 동안 3D 입체영상이 디스플레이될 경우에는 서로 다른 좌우측 영상을 좌우눈을 통해 보는 것과 같은 효과를 얻으므로써 3차원 입체영상을 볼 수 있게 되는 것이다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 액정셔터 글래스 구동회로의 동작을 도 4의 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4의 (가)는 3차원 입력영상을 도시한 것으로서, 홀수 필드에 좌측영상이 실려 있고, 짝수 필드에 우측영상이 실려있으며 좌측영상과 우측영상이 번갈아가면서 입력되고 있다. 이때 좌측영상과 우측영상의 교번적으로 나타나는 주기는 수직동기주파수의 주기와 동일하다. 이때 편집상의 착오등으로 화면전환으로 표시된 부분에서는 홀수필드에 우측영상이 입력되고 짝수필드에 좌측영상이 입력된다.

도 4의 (나)는 홀수/짝수 필드검출부(322)가 출력하는 필드검출신호를 도시한 것으로, 홀수필드가 검출되면 '로우'가 짝수필드가 검출되면 '하이'가 나타난다. 도 4의 (다)는 선로 332b에 나타나는 좌측셔터 구동신호를 도시한 것으로, 필드검출신호가 비반전 증폭기에서 구동전압 레벨로 증폭되어 출력된 것을 보여준다. 도 4의 (라)는 선로 332a에서 나타나는 우측셔터 구동신호를 도시한 것으로, 필드검출신호가 반전 증폭기에서 반전 증폭되어 출력된 것을 보여준다.

본 발명의 실시예에서 좌측 액정셔터(330b)에 도 4의 (다)에 도시된 바와 같은 구동전압이 인가되고 우측 액정셔터(330a)에 도 4의 (라)에 도시된 바와 같은 구동전압이 인가되면 홀수 필드 기간에 좌측액정에 구동전압이 안가되지 않아 홀수필드 기간에 좌안영상을 볼 수 있게 함과 아울러 홀수필드기간에 우측액정셔터에 구동전압이 인가되어 우측 액정셔터(330a)는 오프되게 된다. 반대로, 짝수 필드기간에는 우측액정셔터에 구동전압이 안가되지 않아 짝수필드 기간에 우안영상을 볼 수 있게 함과 아울러 짝수필드기간에 좌측 액정셔터(330b)에 구동전압이 인가되어 좌측 액정셔터(330b)는 오프되게 한다.

이때 도 4의 (가)에 표시된 화면전환 이후에는 홀수필드에 우안영상이 전송되고 짝수필드에 좌안영상이 전달되므로 도 4의 (다) 및 (라)와 같은 구동전압이 계속 인가되게 되면 우안영상을 좌측액정셔터(330b)를 통해 좌측눈으로 보게 되고, 좌안영상을 우측 액정셔터(330a)를 통해 우측눈으로 보게 되므로 영상이 혼란되게 된다.

따라서 이와 같이 화면이 전환된 경우에는 본 발명에 따라 사용자가 스위치(sw)를 조작하면 스위칭부가 증폭기의 출력을 서로 교환시켜 연결하므로써 도 4의 (바) 및 (사)와 같이, 구동신호전압이 바뀌어 화면전환이 이루어진 후에도 좌안영상을 좌측 눈으로, 우안영상은 우측 눈으로 시청할 수 있다. 즉, 도 4의 (마)와 같이 스위치가 전환되면 스위칭부(324)가 증폭구동부(323)의 출력을 스위칭하여 화면전환 후에는 홀수필드에 구동전압을 좌안액정 셔터(330b)에 인가하여 좌안액정 셔터(330b)를 오프시키고, 우안 액정셔터(330a)에 로우레벨을 인가하여 우안액정셔터(330a)를 온시켜 홀수필드에 전달되는 우안영상을 우측눈으로 볼 수 있게 한다.

도 4의 (바)는 선로 332b에 나타나는 좌측셔터 구동신호를 도시한 것으로 본 발명에 따라 스위치가 전환되면, 스위칭부(324)가 증폭구동부(323)의 출력을 스위칭하여 화면전환 후에는 홀수필드에 구동전압을 좌안 액정셔터(330b)에 인가하여 좌안 액정셔터(330b)를 오프시키고, 우안 액정셔터(330a)에 로우레벨을 인가하여 우안액정셔터(330a)를 온시켜 홀수필드에 전달되는 우안영상을 우측눈으로 볼 수 있게 한다.

도 4의 (사)는 선로 332a에 나타나는 우측셔터 구동신호를 도시한 것으로 본 발명에 따라 스위치가 전환되면, 스위칭부(324)가 증폭구동부(323)의 출력을 스위칭하여 화면전환 후에는 짝수필드에 구동전압을 우안액정 셔터(330a)에 인가하여 우안 액정셔터(330a)를 오프시키고, 좌안 액정셔터(330b)에 로우레벨을 인가하여 좌안 액정셔터(330b)를 온시켜 짝수필드에 전달되는 좌안 영상을 좌측눈으로 볼 수 있게 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 액정셔터 구동회로는 홀수/짝수 필드에 수신되는 좌안/우안 영상이 서로 바뀔 경우에 좌안,우안 액정셔터를 구동시키는 신호를 서로 바꿔주므로써 입체영상을 계속해서 볼 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 홀수필드에 좌안영상을, 짝수필드에 우안영상을 혹은 홀수필드에 우안영상을, 짝수필드에 좌안영상을 전송하는 3차원 영상신호를 텔레비젼을 통해 디스플레이 하고, 상기 텔레비젼을 통해 디스플레이되는 좌안 혹은 우안영상을 액정셔터글래스를 통해 봄으로써 입체영상을 시청할 수 있도록 된 입체영상 시청시스템에 있어서,

   상기 3차원 영상신호를 입력받아 홀수/짝수 필드를 검출하기 위한 홀수/짝수 필드 검출부(322);

   상기 필드검출부가 출력하는 필드검출신호를 반전 및 비반전 증폭하여 좌안구동신호와 우안 구동신호를 제공하기 위한 증폭 구동부(323);

   좌우 구동신호를 스위칭하기 위한 스위치(sw);

   상기 스위치가 입력되면 상기 증폭구동부가 출력하는 좌안구동신호와 우안구동신호를 서로 교환 전달하는 스위칭부(324); 및

   좌안 액정셔터와 우안 액정셔터로 이루어져 상기 스위칭부(324)의 출력에 따라 구동전압이 인가되면 해당 액정셔터가 오프되고, 인가되지 않으면 온되는 상기 액정셔터안경(330)을 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레비젼의 입체영상을 시청하기 위한 액정셔터 구동회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정셔터구동회로는 상기 3차원 영상신호입력받아 레벨을 조절하여 상기 필드검출부로 전달하기 위한 신호전압 레벨조정부(321)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 텔레비젼의 입체영상을 시청하기 위한 액정셔터 구동회로.
3. 제1항에 있어서, 증폭구동부(323)는 반전증폭기와 비반전증폭기로 이루어진 것을 특징으로 하는 텔레비젼의 입체영상을 시청하기 위한 액정셔터 구동회로.

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