KR100416549B1 - Multi-view three dimensional image displaying apparatus - Google Patents

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KR100416549B1
KR100416549B1 KR10-2001-0062357A KR20010062357A KR100416549B1 KR 100416549 B1 KR100416549 B1 KR 100416549B1 KR 20010062357 A KR20010062357 A KR 20010062357A KR 100416549 B1 KR100416549 B1 KR 100416549B1
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    • G02OPTICS
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    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
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    • G02B30/27Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays

Abstract

본 발명은 다안식 3차원 영상 표시장치에 관하여 개시한다. 개시된 다안식 3차원 영상 표시장치는 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다안식 3차원 영상 표시장치는, 이미지 형성 디스플레이 평판 패널과, 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널의 전면에 배치되어 그로부터 방출되는 영상을 3차원 영상으로 변환시키는 렌즈부를 구비하는 다안식 3차원 영상 표시장치에 있어서, 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널 상의 상기 영상의 단위 픽셀은 횡방향의 단위 픽셀이 임의의 수 m 등분되어서 종방향으로 순차적으로 배치된 단위 픽셀이며, 상기 렌즈부는 상기 m 등분된 단위 픽셀에 대응되는 영역이 m 등분되어서 상기 m 등분된 단위 픽셀 위에 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 횡방향의 영상을 분할하여 종방향에 배치함으로써 사람의 눈에 민감한 횡방향의 해상도를 분할한 수 만큼 증가시킬 수 있으며, 또한 회절광학소자의 채용으로 눈의 피로를 현저히 줄이는 효과가 있다.The present invention relates to a multi-view three-dimensional image display device. In order to achieve the above object, the disclosed multi-eye 3D image display device includes an image forming display flat panel and an image disposed on a front surface of the image forming display flat panel and emitted therefrom. In the multi-view three-dimensional image display device having a lens unit for converting the image into a three-dimensional image, the unit pixel of the image on the image forming display flat panel is sequentially divided in the longitudinal direction by the unit pixel in the horizontal direction Wherein the lens unit is sequentially divided on the m-divided unit pixel by dividing an area corresponding to the m-divided unit pixel by m. According to this, by dividing the image in the lateral direction and arranged in the longitudinal direction, it is possible to increase the number of lateral resolution sensitive to the human eye by dividing the number, and also by reducing the fatigue of the eye by the use of the diffractive optical element. .

Description

다안식 3차원 영상 표시장치{Multi-view three dimensional image displaying apparatus}Multi-view three dimensional image displaying apparatus
본 발명은 다안식 3차원 영상 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 횡방향 및 종방향으로 다시점을 가지는 3차원 영상 표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-view three-dimensional image display device, and more particularly, to a three-dimensional image display device having a multiview in the lateral direction and the longitudinal direction.
3차원 영상 디스플레이는 크게 양안시(兩眼視)방식, 다시점(multi-viewpoint) 방식 및 체적표시방식으로 분류된다.Three-dimensional image display is largely classified into a binocular system, a multi-viewpoint system, and a volume display system.
양안시 방식(stereoscopic display)은 양안 시차를 이용하는 방식으로서, 좌우 양안에 2매의 화상을 보게하여 그 시차로부터 두뇌의 작용으로 입체상을 인식하게 하는 방법이다. 영화관, 각종 이벤트에서 이용되고 있는 안경착용방식도 그 일종이다. 2매의 화상에 있어서, 폭주(輻輳)와 초점위치에 모순이 생기지 않는다면 눈의 피로는 생기지 않으나, 실제로는 인간이 보는 위치에 의해 폭주의 위치와 초점위치가 다르기 때문에 인간이 이러한 2매의 화상을 장시간 계속해서 보면 눈의 피로가 생긴다.The binocular display is a method of using binocular disparity, and is a method of viewing two images on both left and right eyes and recognizing a stereoscopic image by the action of the brain from the parallax. Glasses are also used in movie theaters and other events. In the two images, if there is no contradiction between the congestion and the focusing position, eye fatigue does not occur. However, since the position and focusing position of the congestion are different depending on the position seen by human beings, the humans have two images. If you keep watching for a long time, eye fatigue occurs.
다시점 방식(multi-vientpoint)은 다른 각도로부터 복수매의 화상을 보여주어 입체상을 표시하는 방법이다. 관찰자가 이동할 때 관찰하는 상이 이동하기 때문에 다수의 사람이 관찰하는 것이 가능하다. 또한, 다른 각도로부터 다른 화상이 보여지는 것에 의해 양안시 보다 폭주와 초점 위치 사이의 모순을 적게 하거나 또는거의 생기지 않게 할 수도 있다. 따라서, 장시간 관찰하여도 양안시 방식 보다 눈의 피로가 적게 할 수 있다.Multi-vientpoint is a method of displaying a three-dimensional image by showing a plurality of images from different angles. As the observer moves, the observing image moves so that multiple people can observe. In addition, by displaying different images from different angles, it is possible to make the contradiction between congestion and the focus position less or less unlikely than in binocular vision. Therefore, even after prolonged observation, eye fatigue can be less than that of the binocular system.
체적표시방식은 입체적으로 남아있는 잔상으로부터 입체상을 인식하는 방법이다. 디스플레이 또는 스크린을 회전시키는 체적표시방식과, 홀로그램, 인테그럴 포토그래피(integral photography) 등에 의한 광선 재생방법이 있다. 이러한 방법은 폭주와 초점위치의 모순은 생기지 않기 때문에 눈의 피로는 생기지 않는다. 그러나 체적표시방법은 디스플레이 또는 스크린을 회전시키기 때문에 복잡한 광학기계기구가 필요하며, 광선 재생방법은 현재의 수백 또는 천배 이상의 해상도를 가지는 판넬이 필요하다.The volume display method is a method of recognizing a stereoscopic image from a residual image remaining in three dimensions. There is a volume display method for rotating a display or a screen, and a light ray reproducing method using holograms, integral photography, and the like. In this method, there is no contradiction between the congestion and the focus position, so no eye fatigue occurs. However, the volume display method requires a complicated optical instrument because it rotates a display or a screen, and the ray reproduction method requires a panel having a resolution of hundreds or thousand times more than the present.
다시점 방식에는 렌티큘러(lenticular) 방식, 필터(filter 또는 slit) 방식 등이 있다.Multi-view methods include a lenticular method, a filter or a slit method.
도 1은 국제특허 WO 99/5559호에 개시된 렌티큘러 방식의 일례로서 7시점의 다시점 방식이다. 도면을 참조하면, 참조번호 10은 판넬 상의 서브픽셀(sub-pixel)의 어레이이며, 참조번호 12는 서브픽셀을 가리킨다. 서브 픽셀(12) 내의 숫자는 각 시점의 순서를 가리키는 숫자이다. 컬러 픽셀인 경우에는 연속되는 동일한 시점 숫자를 가지는 3개의 서브픽셀이 R,G,B 의 서브 픽셀로 되어 하나의 컬러 픽셀을 구성한다. 서브픽셀 어레이(10) 위에는 경사진 렌티큘러 렌즈(14)가 부착되어 있다. 제1열에서는 서브 픽셀이 2,4,6,1,3,5,7 순으로 반복되며, 제2열에서는 서브 픽셀이 1,3,5,7,2,4,6 순으로 반복된다. 연속되는 7개의 서브픽셀 위에는 렌티큘러 2개가 놓여 있다. 렌티큘러의 경사에 평행하게 선을 그어서 우측으로 진행하면, 서브픽셀 1부터 순차적으로 서브픽셀 7 까지 7시점을 보는 것이 가능해진다. 즉, 도 1에서 A 점선을 따라서 서브픽셀 2가 연결되며, 우측의 점선 B에서는 서브픽셀 2 및 3이 연결되며, 점선 C에서는 서브픽셀 3이 연결된다.FIG. 1 is a multi-view system at 7 time point as an example of the lenticular method disclosed in WO 99/5559. Referring to the drawings, reference numeral 10 denotes an array of sub-pixels on a panel, and reference numeral 12 denotes a subpixel. The number in the subpixel 12 is a number indicating the order of each viewpoint. In the case of a color pixel, three subpixels having the same successive view number become R, G, and B subpixels to form one color pixel. An inclined lenticular lens 14 is attached to the subpixel array 10. In the first column, the subpixels are repeated in the order of 2,4,6,1,3,5,7, and in the second column, the subpixels are repeated in the order of 1,3,5,7,2,4,6. Two lenticulars lie on seven consecutive subpixels. By drawing a line parallel to the inclination of the lenticular and proceeding to the right, it becomes possible to see seven viewpoints from the subpixel 1 to the subpixel 7 sequentially. That is, in FIG. 1, subpixels 2 are connected along a dotted line A, subpixels 2 and 3 are connected at a dotted line B on the right, and subpixels 3 are connected at a dotted line C. FIG.
그러나, 이와 같은 방식의 3차원 영상의 해상도는 정확히 표시하는 것이 곤란하다. 이는 영상이 3차원이기 때문이다. 2차원과 같은 기준으로 생각하면 이미지 형성 디스플레이의 해상도가 XGA급으로 1024 x 768 인 경우, 7시점의 3차원의 화상의 해상도는 438 x 256 이다. 더욱이 시점수를 7시점으로부터 14시점으로 늘리면 수평방향의 해상도가 1/2배로 되어 전체 해상도가 219 x 256으로 저하된다. 인간의 눈은 수평방향으로 존재하기 때문에 수평방향의 해상도는 적어도 400 이상은 확보되는 것이 바람직하다. 따라서 종래의 방법으로 시점수를 증가하는 데 문제점이 있다.However, it is difficult to accurately display the resolution of the three-dimensional image in this manner. This is because the image is three-dimensional. Considering the same criteria as the two-dimensional, when the resolution of the image forming display is 1024 x 768 in the XGA class, the resolution of the three-dimensional image at 7 o'clock is 438 x 256. Furthermore, increasing the number of viewpoints from 7 to 14 o'clock, the horizontal resolution is halved and the overall resolution is reduced to 219 x 256. Since the human eye exists in the horizontal direction, at least 400 or more resolution in the horizontal direction is preferably secured. Therefore, there is a problem in increasing the number of viewpoints by the conventional method.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 3차원 영상의 시점수를 증가시켜도 수평방향의 해상도를 감소시키지 않는 다시점 방식의 3차원 영상 표시장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention was created to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-view 3D image display apparatus that does not decrease the resolution in the horizontal direction even if the number of viewpoints of the 3D image is increased. will be.
도 1은 종래의 렌티큘러 렌즈를 채용한 3차원 영상장치의 설명도,1 is an explanatory diagram of a three-dimensional imaging apparatus employing a conventional lenticular lens,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 영상표시장치의 사시도,2 is a perspective view of an image display device according to a first embodiment of the present invention;
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예를 설명하는 도면,3 and 4 illustrate a first embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 회절광학소자의 평면도,5 is a plan view of a diffractive optical element according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 서브픽셀의 어레이 상에 도 5의 회절광학소자를 배치한 상태를 나타내는 평면도,6 is a plan view showing a state in which the diffraction optical element of FIG. 5 is disposed on an array of subpixels;
도 7은 회절광학소자를 사용한 8시점 3차원 영상표시장치의 설명도,7 is an explanatory diagram of an eight-view three-dimensional image display device using a diffractive optical element;
도 8은 회절광학소자의 배치가 도 7과 다른 예를 보여주는 설명도,8 is an explanatory diagram showing an example in which the arrangement of diffractive optical elements is different from that in FIG. 7;
도 9는 본 발명의 제2실시예의 서브픽셀의 어레이 및 회절광학소자의 관계를 설명하기 위한 단면도,9 is a cross-sectional view for explaining the relationship between an array of subpixels and a diffractive optical element according to a second embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 분할된 단위 회절광학소자가 그에 대응하는 서브 픽셀 어레이 위에 배치된 상태의 평면도.Fig. 10 is a plan view showing a divided unit diffraction optical element according to a third embodiment of the present invention disposed on a corresponding sub pixel array.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *
100: 이미지 형성 디스플레이 평판 패널 102: 서브 픽셀100: image forming display flat panel 102: sub pixel
200: 렌즈부 210: 회절광학소자200: lens unit 210: diffractive optical element
212: 회절격자 220, 230: 코팅 시트212: diffraction grating 220, 230: coated sheet
222: 기판222: substrate
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다안식 3차원 영상 표시장치는, 이미지 형성 디스플레이 평판 패널과, 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널의 전면에 배치되어 그로부터 방출되는 영상을 3차원 영상으로 변환시키는 렌즈부를 구비하는 다안식 3차원 영상 표시장치에 있어서,In order to achieve the above object, the multi-view 3D image display apparatus of the present invention includes an image forming display flat panel and a lens unit disposed on a front surface of the image forming display flat panel and converting an image emitted therefrom into a 3D image. In the multi-view three-dimensional image display device provided,
상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널 상의 상기 영상의 단위 픽셀은 횡방향의 단위 픽셀이 임의의 수 m 등분되어서 종방향으로 순차적으로 배치된 단위 픽셀이며, 상기 렌즈부는 상기 m 등분된 단위 픽셀에 대응되는 영역이 m 등분되어서 상기 m 등분된 단위 픽셀 위에 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.The unit pixel of the image on the image forming display flat panel is a unit pixel in which horizontal unit pixels are sequentially divided in an arbitrary number m, and are sequentially disposed in the longitudinal direction, and the lens unit has an area corresponding to the m divided unit pixels. m divided into equal parts and sequentially disposed on the m divided unit pixels.
상기 렌즈부는 m 등분된 렌티큘러이거나, 다수의 회절격자가 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널 상방에서 상호 평행하게 배열되어 구성하는 단위 회절광학소자의 집합체를 구비하는 것이 바람직하다.Preferably, the lens unit is an m equalized lenticular, or a unit diffraction grating comprising an aggregate of unit diffraction optical elements arranged in parallel with each other above the image forming display flat panel.
상기 이미지 형성 디스플레이는, 음극선관(CRT), 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 전자발광(EL) 디스플레이로 구성되는 그룹으로부터 선택된 디스플레이인 것이 바람직하다.The image forming display is preferably a display selected from the group consisting of cathode ray tube (CRT), liquid crystal display (LCD), plasma display (PDP) and electroluminescent (EL) display.
상기 단위 회절광학소자 및 그 하부의 단일 픽셀은 횡방향으로 하나 이상의 서브 픽셀의 피치만큼 일정하게 이동되어 계단형상으로 배치될 수도 있다.The unit diffraction optical element and a single pixel below the unit diffraction optical element may be uniformly moved in the transverse direction by a pitch of one or more subpixels and arranged in a step shape.
상기 단위 회절광학소자는, 일련의 동일중심의 동일 높이의 스텝을 가지며, 각 스텝의 폭은 중심으로부터 주변까지 일정 비율로 감소하는 것을 특징으로 한다.The unit diffraction optical element has a series of steps of the same height at the same center, and the width of each step is reduced at a constant ratio from the center to the periphery.
상기 회절격자가 형성된 면이 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널과 대향되게 배치되며, 상기 회절격자 형성면과 상기 기판 사이를 채우는 코팅 시트가 마련되거나, 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널로부터 바깥쪽을 향하게 배치되며, 상기 회절격자들 상에서 상기 회절격자 형성면 사이의 오목부를 채워서 형성된 코팅 시트가 마련되는 것이 바람직하다.A surface on which the diffraction grating is formed is disposed to face the image forming display flat panel, a coating sheet filling the diffraction grating forming surface and the substrate is provided, or is disposed to face outward from the image forming display flat panel, It is preferable that a coating sheet formed by filling recesses between the diffraction grating formation surfaces on the diffraction gratings is provided.
상기 회절격자와 코팅 시트의 굴절률은 서로 다르며, 상기 회절격자와 코팅시트 중 적어도 하나의 재질이 메타 아크릴레이트계 폴리머이거나, 메타 아크릴레이트계 폴리머인 것이 바람직하다.The refractive indexes of the diffraction grating and the coating sheet are different from each other, and at least one material of the diffraction grating and the coating sheet is preferably a methacrylate polymer or a methacrylate polymer.
또한, 상기 회절광학소자는 금형을 사용하여 제조되는 것이 바람직하다.In addition, the diffractive optical element is preferably manufactured using a mold.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다안식 3차원 영상 표시장치에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 본 발명의 이해를 돕기 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment according to the multi-view three-dimensional image display device of the present invention in detail. In this process, the thicknesses of the layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated to help the understanding of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 영상장치의 사시도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예를 설명하는 도면이다.2 is a perspective view of an imaging apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are views illustrating a first exemplary embodiment of the present invention.
먼저 도 3을 참조하면, 렌티큘러(202) 하부에 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100)이 배치되어 있으며, 평판 패널(100) 위에는 24개의 서브픽셀(102)로 이루어진 단일 픽셀이 형성된다. 하나의 렌티큘러(202) 하부에 24개 서브픽셀(102)이 배치되어 있으며, 제1서브픽셀은 회절하여 가장 오른쪽 방향(도면 기준)을 향하고 제24서브픽셀은 가장 왼쪽 방향으로 회절되어 회절광선이 만나는 지점에 3차원 영상을 나타낸다. 따라서 관찰자의 양안이 회절영역에 위치하면 두 눈이 인근하는 두 개의 시점을 보게되므로 입체영상을 지각하게 된다. 또한, 관찰자가 회절영역내에서 움직이더라도 이웃하는 두 개의 시점을 보게 되므로 입체영상을 보게 된다. 그러나, XGA급 디스플레이를 사용하는 경우, 시점수의 증가에 따른 수평방향의 해상도는 128 로 매우 낮아진다.First, referring to FIG. 3, an image forming display flat panel 100 is disposed below the lenticular 202, and a single pixel including 24 subpixels 102 is formed on the flat panel 100. Twenty-four subpixels 102 are disposed under one lenticular 202, and the first subpixel is diffracted toward the rightmost direction (based on the drawing), and the 24th subpixel is diffracted toward the leftmost direction, so that the diffracted ray A three-dimensional image is displayed at the meeting point Therefore, when both eyes of the observer are located in the diffraction region, the two eyes see two adjacent viewpoints and thus perceive the stereoscopic image. In addition, even if the observer moves in the diffraction region, the viewer sees two neighboring viewpoints, and thus the stereoscopic image is viewed. However, in the case of using an XGA display, the horizontal resolution becomes very low as the number of views increases.
도 4를 참조하면, 도 3의 렌티큘러(202) 및 24시점 서브픽셀(102)이 함께 3등분되는 것을 보여준다. 각각의 3등분된 부분에는 8개의 시점을 표시하는 8개의서브픽셀(102)이 포함되어 있다.Referring to FIG. 4, the lenticular 202 and the 24-view subpixel 102 of FIG. 3 are divided into three portions. Each third portion includes eight subpixels 102 representing eight viewpoints.
도 2를 참조하면, 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100)과, 그 전면에 배치되어서 상기 패널(100)로부터 방출되는 영상을 3차원 영상으로 변환시켜주는 렌즈부(200)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, an image forming display flat panel 100 and a lens unit 200 disposed on a front surface thereof to convert an image emitted from the panel 100 into a 3D image is illustrated.
상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100)은 음극선관(CRT), 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 전자발광(EL) 디스플레이 중 어느 하나를 사용한다.The image forming display flat panel 100 uses any one of a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), and an electroluminescent (EL) display.
도 2는 도 4의 분할된 3부분(L, M, R)이 횡방향으로 교번적으로 배열되어 있는 대신에 횡방향으로는 각각의 분할된 부분(L, M, R)이 반복하여 배치되고, 종방향으로는 분할된 부분(L, M, R)이 교번적으로 배치되어 있다. 따라서 24시점을 표시하는 서브픽셀(102) 중 제1~8시점 서브픽셀(L)은 제1행에, 제9~16시점 서브픽셀(M)은 제2행에, 제17~24시점 서브픽셀(R)은 제3행에 각각 반복하여 배치되며, 종방향의 서브픽셀들은 제1~24시점의 하나의 단위 픽셀을 이룬다.FIG. 2 shows that the divided three parts L, M, and R of FIG. 4 are alternately arranged in the transverse direction, and the respective divided parts L, M, and R are repeatedly arranged in the transverse direction. In the longitudinal direction, the divided portions L, M, and R are alternately arranged. Therefore, the first to eighth subpixels L are displayed in the first row, the nineth to sixteenth subpixels M are in the second row, and the seventeenth to twenty-fourth time subpixels are displayed. The pixels R are repeatedly arranged in the third row, and the subpixels in the longitudinal direction form one unit pixel of the first to 24th viewpoints.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 회절광학소자의 평면도이며, 도 6은 서브픽셀의 어레이 상에 도 5의 회절광학소자를 배치한 상태를 나타내는 평면도이며, 도 7은 회절광학소자를 사용한 8시점 3차원 영상표시장치의 설명도이며, 도 8은 회절광학소자의 배치가 도 7과 다른 예를 보여주는 설명도이며, 도 9는 본 발명의 제2실시예의 서브픽셀의 어레이 및 회절광학소자의 관계를 설명하기 위한 단면도이며, 제1실시예에서와 동일한 구조의 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.5 is a plan view of a diffraction optical element according to a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a plan view showing a state in which the diffraction optical element of FIG. 5 is disposed on an array of subpixels, and FIG. 8 is an explanatory diagram of an eight-point three-dimensional image display device, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example in which the arrangement of diffractive optical elements is different from FIG. 7, and FIG. It is sectional drawing for demonstrating the relationship of an element, The same reference number is used for the component of the same structure as in 1st Example, and detailed description is abbreviate | omitted.
먼저, 도 7을 참조하면, 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100) 상에 렌즈부(200)가 배치되어 있다. 상기 렌즈부(200)는 점선으로 표시된 하나의렌티큘러(214)에 해당되는 영역에 다수의 회절격자(212)로 구성된 단위 회절광학소자(210)를 구비하며, 단위 회절광학소자(210)에 대응하는 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100) 상에는 8개의 서브 픽셀(102)이 형성되어 있어 8시점을 제공한다.First, referring to FIG. 7, the lens unit 200 is disposed on the image forming display flat panel 100. The lens unit 200 includes a unit diffraction optical element 210 including a plurality of diffraction gratings 212 in a region corresponding to one lenticular 214 indicated by a dotted line, and corresponds to the unit diffraction optical element 210. Eight sub-pixels 102 are formed on the image forming display flat panel 100 to provide eight views.
상기 회절광학소자(210)는 그 회절격자면이 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100)에 대향되게 배치되어 있으며, 일련의 동일 중심의 동일한 높이(h)의 스텝을 가지며, 각 스텝의 폭(w)은 단위 회절광학소자(210)의 중심으로부터 가장자리로 가면서 소정의 비율로 감소되는 특징을 가진다.The diffraction optical element 210 has a diffraction grating surface disposed to face the image forming display flat panel 100, and has a series of steps of the same height h at the same center and a width w of each step. Is reduced from the center of the unit diffraction optical element 210 to the edge at a predetermined rate.
회절광학소자(210)와 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100) 사이에는 회절광학소자의 기판 역할과 회절격자면을 보호하는 역할을 하는 코팅 시트(220)가 배치되어 있다.A coating sheet 220 is disposed between the diffractive optical element 210 and the image forming display flat panel 100 to serve as a substrate of the diffractive optical element and to protect the diffraction grating plane.
상기 서브픽셀의 영상 중 제1서브픽셀은 회절하여 가장 오른쪽 방향(도면 기준)을 향하고 제8서브픽셀은 가장 왼쪽 방향으로 회절되어 회절광선이 만나는 지점에 3차원 영상(260)을 나타낸다. 따라서 상기 회절광학소자(210)는 렌티큘러 렌즈 기능을 하며, 관찰자의 양안이 회절영역에 위치하면 두 눈이 인근하는 두 개의 시점을 보게되므로 입체영상을 지각하게 된다. 또한, 회절영역내에서 움직이더라도 이웃하는 두 개의 시점을 보게 되므로 입체영상을 보게 된다.Among the images of the subpixels, the first subpixel is diffracted toward the rightmost direction (reference to the drawing), and the eighth subpixel is diffracted toward the leftmost direction to show the 3D image 260 at the point where the diffracted rays meet. Therefore, the diffractive optical element 210 functions as a lenticular lens, and when both eyes of the observer are located in the diffraction region, two eyes are adjacent to each other, thereby perceiving a stereoscopic image. In addition, even when moving within the diffraction region, two neighboring viewpoints are viewed, so that a stereoscopic image is viewed.
도 8을 참조하면, 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100) 상에 렌즈부(200)가 배치되어 있다. 렌즈부(200)는 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100) 상의 기판(222)과, 기판(222) 상에 형성된 회절광학소자(210)와, 회절광학소자(210) 상의 코팅 시트(230)를 구비한다. 상기 회절광학소자의 격자면은 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100)로부터 바깥쪽을 향해 배치되어 있다.Referring to FIG. 8, the lens unit 200 is disposed on the image forming display flat panel 100. The lens unit 200 includes a substrate 222 on the image forming display flat panel 100, a diffraction optical element 210 formed on the substrate 222, and a coating sheet 230 on the diffraction optical element 210. do. The grating plane of the diffractive optical element is disposed outward from the image forming display flat panel 100.
상기 코팅 시트(230)는 회절광학소자의 격자면을 먼지 및 기름 등으로부터 보호하며, 회절격자(212)의 높이(h) 이상으로 코팅되어 있다.The coating sheet 230 protects the grating surface of the diffractive optical element from dust, oil, and the like, and is coated at a height h or more of the diffraction grating 212.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 회절광학소자(210)와 코팅 시트(220, 230)의 굴절률은 서로 다르며 이에 따라서 회절광학소자(210)는 회절을 시키는 역할을 하게 된다. 또한, 상기 회절광학소자(210)의 굴절률이 코팅 시트(220, 230)의 굴절률 보다 커야 한다. 이러한 렌즈부(200)는 회절광학소자의 굴절률의 미세조정이 가능한 장점이 있다.7 and 8, the refractive indexes of the diffractive optical element 210 and the coating sheets 220 and 230 are different from each other, and thus the diffractive optical element 210 serves to diffract. In addition, the refractive index of the diffractive optical element 210 should be larger than that of the coating sheets 220 and 230. The lens unit 200 has an advantage in that fine adjustment of the refractive index of the diffractive optical element is possible.
상기 코팅 시트(220, 230)는 회절격자면을 보호하는 것으로서 기계적 가공 또는 플라스틱 사출형성으로 제작될 수 있다.The coating sheets 220 and 230 may protect the diffraction grating surface and may be manufactured by mechanical processing or plastic injection molding.
상기 회절광학소자(210)는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 각 회절격자(212)의 폭 등의 변수를 계산한 후, 금형을 제작한다. 그리고 두꺼운 플라스틱 시트에 압축시켜서 스크린을 제작한다.The diffractive optical element 210 calculates a variable such as the width of each diffraction grating 212 by computer simulation, and then manufactures a mold. The screen is then pressed into a thick plastic sheet.
상기 기판(222), 코팅 시트(220, 230) 및 회절광학소자(210)는 폴리카보네이트계 또는 폴리메타 아크릴레이트계의 플라스틱 등으로 제작되는 것이 바람직하다.The substrate 222, the coating sheets 220 and 230, and the diffractive optical element 210 may be made of polycarbonate-based or polymethacrylate-based plastic.
도 9를 참조하면, 24시점의 서브픽셀(102)로 이루어지는 단일 픽셀과, 상기 단일 픽셀 상방에 배치되는 하나의 회절광학소자(도 7의 210)가 3등분되어서 종방향으로 순차적으로 배치되어 있다. 회절격자(212)가 형성된 면이 디스플레이 평판 패널(100) 상의 서브픽셀(102)과 대향되게 배치되어 있다. 이 때 24시점 중 제1~8시점은 제1열에, 제9~16시점은 제2열에, 제17~24시점은 제3열에 배치되어 하나의픽셀을 이룬다.Referring to Figure 9, it may be a three equal parts one diffractive optical element (210 in FIG. 7) disposed in the single pixel, and above the single pixel composed of sub-pixels 102 of the 24 point, are sequentially disposed in the longitudinal direction . The surface on which the diffraction grating 212 is formed is disposed to face the subpixel 102 on the display flat panel 100. In this case, the first to eighth time points are arranged in the first column, the nineth to sixteenth points in the second column, and the seventeenth to twenty-fourth points in the third column to form one pixel.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2실시예는 제1실시예와 같은 원리로 24시점을 형성하는 24개의 서브픽셀(102)과, 상기 서브픽셀(102) 상방에 위치하며 도 4의 하나의 렌티큘러에 해당하는 단일 회절광학소자(210)를 3등분하여 종방향으로 배치되어 있다. 즉, 단일 회절광학소자(210)는 종방향으로 배치된 3부분(L', M', R')으로 구성된다.5 and 6, the second embodiment has 24 subpixels 102 forming 24 viewpoints on the same principle as the first embodiment, and one of FIG. 4 positioned above the subpixels 102. The single diffractive optical element 210 corresponding to the lenticular is divided into three and disposed in the longitudinal direction. That is, the single diffractive optical element 210 is composed of three portions L ', M', and R 'arranged in the longitudinal direction.
상기 회절격자들(212)의 배열은 도 5에 도시된 바와 같이 3등분된 단위 픽셀내에서 상호 종방향으로 평행하게 배치되어 있다.The arrangement of the diffraction gratings 212 is arranged parallel to each other in the longitudinal direction in the unit pixel divided into three, as shown in FIG.
상기 제1 및 제2실시예의 3차원 영상장치는 이미지 형성 디스플레이 평판 패널(100) 상의 24개 서브픽셀(102)이 8시점씩 3등분되어서 종방향으로 배치되므로, 관찰자의 양안이 회절영역에 위치하면 두 눈이 인근하는 두 개의 시점을 보게 되므로 입체영상을 지각하게 된다. 또한, 회절 영역내에서 움직이더라도 이웃하는 두 개의 시점을 보게 되므로 입체영상을 보게 된다. 이때 24개 서브픽셀(102)이 3등분되어 횡방향으로 8시점씩 나타나므로, 종래의 방식으로 횡방향으로 24시점을 연속적으로 나타내는 장치에 비해 그 해상도가 3배 증가된다.In the three-dimensional imaging apparatus of the first and second embodiments, since 24 subpixels 102 on the image forming display flat panel 100 are arranged in three directions by eight points, both eyes of the observer are positioned in the diffraction region. The two eyes see two nearby viewpoints and perceive the stereoscopic image. In addition, even when moving in the diffraction region, two neighboring viewpoints are seen, so that a stereoscopic image is seen. At this time, since the 24 subpixels 102 are divided into three and appear by 8 views in the lateral direction, the resolution is increased by three times as compared to a device which continuously displays 24 views in the transverse direction in a conventional manner.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 분할된 단위 회절광학소자가 서브 픽셀 어레이 위에 배치된 상태의 평면도이며, 상기 실시예에서와 동일한 구조의 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.FIG. 10 is a plan view showing a divided unit diffraction optical element according to a third embodiment of the present invention disposed on a subpixel array, and the same reference numerals are used for the components having the same structure as in the above embodiment, and detailed description thereof will be given. Omit.
도면을 참조하면, 16시점을 가지는 영상장치로서 하나의 영상 픽셀을 2등분할 하여서 등분할된 영상 픽셀 및 그 위에 대응하는 회절광학소자(210)가 횡방향으로 배치되어 있다. 횡방향으로 배치된 2개 열의 단위 픽셀 및 그에 대응하는 회절광학소자(210)는 블록을 형성하여서 하나의 블록씩 아래로 내려가면서 서브픽셀(102)의 하나의 피치만큼 왼쪽으로 이동하여 계단형태의 배치를 이루고 있다.Referring to the drawing, as an image device having a 16-view point, an image pixel divided into two equal parts by dividing one image pixel and a diffractive optical element 210 corresponding thereto are disposed in the lateral direction. Two rows of unit pixels arranged in the transverse direction and the corresponding diffractive optical element 210 form a block and move downward to the left by one pitch of the subpixels 102 by moving down one block to form a step shape. Placement.
이러한 구조를 가지는 영상장치는 제2실시예와 같은 작용으로 횡방향으로 16시점을 보여주며 또한, 횡방향에서 이웃하는 두 개의 회절광학소자(210) 사이에서 발생될 수도 있는 모아레(moire) 현상을 방지할 수 있어서 3차원 영상 및 2차원 영상도 상이 선명해진다.The imaging device having such a structure shows 16 views in the lateral direction by the same operation as in the second embodiment, and also prevents moire phenomenon that may occur between two neighboring diffractive optical elements 210 in the lateral direction. It is possible to prevent the image of the 3D image and the 2D image from being clear.
제3실시예의 작용도 제2실시예와 같으므로 상세한 설명을 생략한다.The operation of the third embodiment is also the same as that of the second embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
제3실시예의 회절광학소자는 제1실시예의 광학소자에 비교하여 복잡하다. 따라서 금형제작시 제1실시예 보다 많은 시간을 요구하지만, 플라스틱 시트에 압착시키는 제조공정에서 요구되는 시간에서는 차이가 없다.The diffractive optical element of the third embodiment is more complicated than the optical element of the first embodiment. Therefore, the time required for manufacturing the mold is longer than that of the first embodiment, but there is no difference in the time required in the manufacturing process of pressing the plastic sheet.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다안식 3차원 영상 표시장치는 횡방향의 영상을 분할하여 종방향에 배치함으로써 사람의 눈에 민감한 횡방향의 해상도를 분할한 수 만큼 증가시킬 수 있으며, 따라서, 수평방향의 3차원 영상의 시점수를 증가시키더라도 수평방향의 해상도를 희생시키지 않는다. 또한 회절광학소자의 채용으로 눈의 피로를 현저히 줄이는 효과가 있다.As described above, the multi-view 3D image display device according to the present invention can increase the number of horizontal resolutions sensitive to the human eye by dividing the images in the horizontal direction and arranging them in the longitudinal direction. Increasing the number of views of the three-dimensional image in the horizontal direction does not sacrifice the horizontal resolution. In addition, the adoption of the diffractive optical element has the effect of significantly reducing eye fatigue.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments with reference to the drawings, this is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined only by the appended claims.

Claims (12)

  1. 이미지 형성 디스플레이 평판 패널과, 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널의 전면에 배치되어 그로부터 방출되는 영상을 3차원 영상으로 변환시키는 렌즈부를 구비하는 다안식 3차원 영상 표시장치에 있어서,In the multi-view three-dimensional image display device having an image forming display flat panel and a lens unit disposed on the front of the image forming display flat panel and converting the image emitted from the image forming display flat panel,
    상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널 상의 상기 영상의 단위 픽셀은, 횡방향의 단위 픽셀이 임의의 수 m 등분되어서 종방향으로 순차적으로 배치된 단위 픽셀이며,The unit pixel of the image on the image forming display flat panel is a unit pixel in which horizontal unit pixels are sequentially divided in an arbitrary number m and sequentially arranged in a longitudinal direction,
    상기 렌즈부는, 상기 m 등분된 단위 픽셀에 대응되는 영역이 m 등분되어서 상기 m 등분된 단위 픽셀 위에 상기 m 등분된 렌즈부가 대응되게 배치되는 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.And the lens unit is divided into m-divided areas corresponding to the m-divided unit pixels so that the m-divided lens unit is disposed to correspond to the m-divided unit pixels.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 렌즈부는 m 등분된 렌티큘러인 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.And the lens unit is m equalized lenticulars.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 렌즈부는, 다수의 회절격자가 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널 상방에서 상호 평행하게 배열되어 구성하는 단위 회절광학소자의 집합체를 구비하는 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.And the lens unit includes an aggregate of unit diffraction optical elements in which a plurality of diffraction gratings are arranged in parallel to each other above the image forming display flat panel.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이미지 형성 디스플레이는,The image forming display,
    음극선관(CRT), 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 전자발광(EL) 디스플레이로 구성되는 그룹으로부터 선택된 디스플레이인 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.And a display selected from the group consisting of a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP) and an electroluminescent (EL) display.
  5. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 단위 회절광학소자 및 그 하부의 단일 픽셀은 횡방향으로 하나 이상의 서브 픽셀의 피치만큼 일정하게 이동되어 계단형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.And the unit diffraction optical element and a single pixel below the unit diffraction optical element are moved in a lateral direction by a pitch of one or more subpixels and are arranged in a step shape.
  6. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 단위 회절광학소자는, 일련의 동일중심의 동일 높이의 스텝을 가지며, 각 스텝의 폭은 중심으로부터 주변까지 일정 비율로 감소하는 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.The unit diffraction optical element has a series of steps of the same height of the same center, the width of each step is reduced in a certain ratio from the center to the periphery.
  7. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 회절격자가 형성된 면이 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널과 대향되게 배치되며, 상기 회절격자 형성면과 상기 기판 사이를 채우는 코팅 시트가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.And a coating sheet filling the surface between the diffraction grating forming surface and the substrate, the surface on which the diffraction grating is formed to face the image forming display flat panel.
  8. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 회절격자가 형성된 면이 상기 이미지 형성 디스플레이 평판 패널로부터 바깥쪽을 향하게 배치되며, 상기 회절격자들 상에서 상기 회절격자 형성면 사이의 오목부를 채워서 형성된 코팅 시트;가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.The coating sheet formed by filling the concave portion between the diffraction grating forming surface on the diffraction grating is disposed so that the surface on which the diffraction grating is formed is facing outward from the image forming display flat panel. Dimensional video display.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 8,
    상기 회절격자와 코팅 시트의 굴절률은 서로 다른 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.And a refractive index of the diffraction grating and the coating sheet is different from each other.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 회절격자와 코팅 시트 중 적어도 하나의 재질이 메타 아크릴레이트계 폴리머인 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.At least one material of the diffraction grating and the coating sheet is a methacrylate polymer, characterized in that the multi-view image display device.
  11. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 회절격자와 코팅 시트 중 적어도 하나의 재질이 메타 아크릴레이트계 폴리머인 것을 특징으로 하는 다안식 3차원 영상 표시장치.At least one material of the diffraction grating and the coating sheet is a methacrylate polymer, characterized in that the multi-view image display device.
  12. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 회절광학소자는 금형을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 다안식3차원 영상 표시장치.The diffraction optical element is a multi-eye three-dimensional image display device, characterized in that the manufacturing using a metal mold.
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