KR100609379B1 - Three-dimensional display using point source array of light - Google Patents

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KR100609379B1
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point light
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이병호
김주환
박재형
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재단법인서울대학교산학협력재단
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    • G02B30/50Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
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Abstract

본 발명은 점광원 어레이를 이용한 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a stereoscopic image display apparatus using a point light source array.

본 발명에서는 면광원에서 나온 광을 렌즈 어레이에 통과시킨 후 면광원에서 초점거리만큼 떨어진 위치에 설치된 핀홀 어레이를 이용하여 점광원을 형성한다. 이를 위해 면광원에서 발사되는 광을 렌즈 어레이의 각각의 렌즈들이 집광하여 출력하며, 각각의 렌즈로부터 집광되는 광 중에서 상기 면광원의 발광면에 수직한 방향으로 방출된 광만이 핀홀 어레이의 각 구멍을 통과하여 점광원 어레이를 형성한다. 이렇게 형성된 점광원 어레이에서 출발한 광을 소정 영상을 표시하는 투과형 영상 표시부로 입사되어 통과됨으로써 3차원 영상을 형성한다. In the present invention, after passing the light from the surface light source to the lens array to form a point light source using a pinhole array installed at a position separated by a focal length from the surface light source. To this end, the light emitted from the surface light source is collected by each lens of the lens array, and only the light emitted from each lens in the direction perpendicular to the light emitting surface of the surface light source is directed to each hole of the pinhole array. Passes to form an array of point light sources. The light starting from the point light source array thus formed is incident to and passed through a transmission type image display unit displaying a predetermined image to form a 3D image.

이러한 본 발명에 따르면 점광원 어레이를 이용하는 집적 영상 방식의 부피를 작게 할 수 있으면서도, 면광원에서 발사된 광 중에서 발광면에 수직한 방향의 광 성분만이 추출되어 점광원 어레이로 사용됨으로써 광효율이 향상된다. According to the present invention, while the volume of the integrated imaging method using the point light source array can be reduced, only the light component in the direction perpendicular to the light emitting surface is extracted from the light emitted from the surface light source and used as the point light source array, thereby improving the light efficiency. do.

입체영상, 핀홀어레이, 점광원, 면광원 Stereoscopic image, pinhole array, point light source, surface light source

Description

점광원 어레이를 이용한 입체 영상 표시 장치{Three-dimensional display using point source array of light}Three-dimensional display using point source array of light}

도 1은 점광원을 이용하는 집적 영상 시스템의 기본 개념도이다.1 is a basic conceptual diagram of an integrated imaging system using a point light source.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 점광원 어레이를 이용한 입체 영상 표시 장치의 구조도이다. 2 is a structural diagram of a stereoscopic image display apparatus using a point light source array according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 점광원 어레이를 이용한 입체 영상 표시 장치의 구조도이다. 3 is a structural diagram of a stereoscopic image display apparatus using a point light source array according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 점광원 어레이를 이용한 입체 영상 표시 장치의 구조도이다. 4 is a structural diagram of a stereoscopic image display apparatus using a point light source array according to a third embodiment of the present invention.

본 발명은 영상 표시(display) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 집적 영상 기술(Integral Imaging 또는 Integral Photography, 이하 II라 명명함)을 이용하여 3차원 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display apparatus, and more particularly, to a stereoscopic image display apparatus that displays a three-dimensional image using integrated imaging technology (hereinafter referred to as II). .

3차원 영상을 구현하는 기술 중 렌즈 어레이를 사용하는 II 방식은 1908년 리프만 (Lippmann)에 의해 처음 제안된 후 점차 개선되었으나, 그 동안 촬영 소자 나 표시 소자 기술의 한계로 인해 크게 주목을 받지 못하다가 고분해능 촬영 소자와 고해상도 표시 소자의 개발과 함께 최근 연구가 활발해지고 있다. Among the technologies for implementing 3D images, the II method using a lens array has been gradually improved since it was first proposed by Lippmann in 1908, but it has not received much attention due to the limitations of the imaging device or display device technology. In recent years, with the development of high-resolution imaging devices and high-resolution display devices, research has been actively conducted.

특히 최근에는 점광원을 이용하여 3차원 영상을 표시하는 장치에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 점광원을 이용한 집적 영상 방식은 투과형 영상 표시 장치를 이용하여 점광원에서 방사되는 광에 각도별로 서로 다른 정보를 주어서 3차원 영상이 표시되도록 하는 방식이다.In particular, recent studies have been conducted on a device for displaying a 3D image using a point light source, and an integrated image method using a point light source uses different information for each angle of light emitted from a point light source using a transmissive image display device. The 3D image is displayed by giving.

도 1은 일반적인 점광원을 이용하는 집적 영상 방식의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an integrated imaging method using a general point light source.

첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 점광원을 이용하는 집적 영상 방식은 다수의 점광원으로 이루어진 점광원 어레이와 투과형 영상 표시 장치를 이용한다. 각각의 점광원에서 방사되는 광선들은 투과형 영상 표시 장치를 통과하면서 각도별로 다른 정보를 갖게 된다. 이렇게 다른 정보를 갖게 된 광선들이 3차원적으로 집적되면서 3차원 입체영상이 형성된다.As shown in FIG. 1, an integrated image method using a point light source uses a point light source array including a plurality of point light sources and a transmissive image display device. Light rays emitted from each point light source have different information for each angle as they pass through the transmissive image display device. As the rays having different information are integrated three-dimensionally, a three-dimensional stereoscopic image is formed.

그런데 이 방식은 깊이감에 따른 시야각의 제한이 없으며 표현 가능한 깊이가 종래의 집적 영상 방식보다 넓다는 장점이 있으나, 초고해상도의 투과형 영상 표시 장치를 필요로 한다. 또한 점광원에서 방사되는 광선들이 가능한 투과형 영상 표시 장치의 소정 영역에 정확하게 입사되어야 하나, 광이 퍼지는 현상 등으로 인하여 투과형 영상 표시 장치로 입사되는 광선량이 감소되어 선명한 입체 영상을 형성할 수 없는 단점이 있다. However, this method has an advantage that the viewing angle is not limited according to the depth and the depth that can be expressed is wider than that of the conventional integrated image method, but it requires an ultra-high resolution transmissive image display device. In addition, the light rays radiated from the point light source must be accurately incident on a predetermined area of the transmissive image display device, but the amount of light incident on the transmissive image display device is reduced due to light spreading, and thus a sharp stereoscopic image cannot be formed. have.

그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 점광원 어레이를 이용하 여 3차원 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치에서, 광효율을 향상시키면서도 보다 선명하면서도 깊이감 있는 3차원 영상을 표시하고자 하는데 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to display a three-dimensional image with a clear and deep while improving the light efficiency in a three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image using a point light source array.

또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 광효율이 높으면서도 부피가 작은 점광원 어레이를 이용한 입체 영상 표시 장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a stereoscopic image display apparatus using a point light source array having a high light efficiency and a small volume.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 특징에 따른 입체 영상 표시 장치는 표시하고자 하는 영상에 해당하는 영상 신호를 전송하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 전송되는 영상 신호에 해당하는 영상을 표시하는 투과형 영상 표시부; 및 다수의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이를 형성하여, 상기 점광원 어레이에서 출발한 광이 상기 투과형 영상 표시부로 입사 및 통과됨으로써, 상기 투과형 영상 표시부에서 표시되는 영상의 3차원 영상이 형성되도록 하는 점광원 어레이 형성부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image display device including an image processor for transmitting an image signal corresponding to an image to be displayed; A transmissive image display unit displaying an image corresponding to an image signal transmitted from the image processor; And forming a point light source array composed of a plurality of point light sources so that light from the point light source array is incident and passed through the transmissive image display unit to form a three-dimensional image of an image displayed on the transmissive image display unit. It includes a point light source array forming portion.

특히 상기 점광원 어레이 형성부는 소정 광을 발사하는 면광원, 상기 면광원에서 발사되는 광을 집광하여 출력하는 다수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어레이, 및 상기 렌즈 어레이의 각각의 렌즈로부터 집광되는 광 중에서 상기 면광원의 발광면에 수직한 방향으로 발사된 광을 통과시켜 상기 점광원 어레이를 형성하는 다수의 구멍으로 이루어진 핀홀 어레이를 포함한다. In particular, the point light source array forming unit may include a lens array including a surface light source for emitting a predetermined light, a plurality of lenses for collecting and outputting light emitted from the surface light source, and light collected from each lens of the lens array. It includes a pinhole array consisting of a plurality of holes passing through the light emitted in a direction perpendicular to the light emitting surface of the surface light source to form the point light source array.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여 기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구조도이다. 2 is a structural diagram of a stereoscopic image display device according to a first embodiment of the present invention.

첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치는 점광원 어레이를 형성하는 점광원 어레이 형성부(10), 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하거나 일반적인 2차원 영상을 그대로 전송하는 영상 처리부(20), 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상 혹은 일반적인 2차원 영상을 표시하는 투과형 표시 소자인 투과형 영상 표시부(30)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the stereoscopic image display apparatus according to the first embodiment of the present invention generates a point light source array forming unit 10 that forms a point light source array, and generates a base image for reproducing a 3D image. The image processing unit 20 transmits a general 2D image as it is, and a transmission type image display unit 30 which is a transmissive display element displaying a basic image or a general 2D image generated by the image processing unit.

점광원 어레이 형성부(10)는 점광원(11), 콜리메이션 렌즈(12) 그리고 다수의 기초 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이(13)를 포함한다. 여기서 렌즈 어레이(13)와 투과형 영상 표시부(30)의 거리는 렌즈 어레이의 초점 거리보다 큰 영역에서 어느 위치에라도 위치시킬 수 있다. 여기서는 예를 들어, 투과형 영상 표시부(30)가 초점거리가 f인 렌즈 어레이(11)로부터 g_lens_slm (f<g_lens_slm)만큼 떨어져 있다고 가정할 수 있다. The point light source array forming unit 10 includes a point light source 11, a collimation lens 12, and a lens array 13 including a plurality of elementary lenses. The distance between the lens array 13 and the transmissive image display unit 30 may be positioned at any position in a region larger than the focal length of the lens array. For example, it may be assumed that the transmissive image display unit 30 is separated from the lens array 11 having the focal length f by g_lens_slm (f <g_lens_slm).

투과형 영상 표시부(30)는 영상 처리부(20)로부터 영상 신호를 받아 표시하는 장치로서 백라이트를 제거한 액정 표시 소자(LCD) 혹은 공간광변조기(Spatial light modulator)등 기존의 2차원 디스플레이에서 많이 쓰이는 장치 등이 사용될 수 있다. The transmissive image display unit 30 receives and displays an image signal from the image processor 20, and is a device commonly used in existing two-dimensional displays such as a liquid crystal display (LCD) or a spatial light modulator with a backlight removed. This can be used.

영상 처리부(20)는 투과형 영상 표시부(30)로 소정 영상을 표시하기 위한 영상 신호를 제공한다. 예를 들어, 영상 처리부(20)는 표시하고자 하는 3차원 영상의 3차원 정보로부터 기초 영상들을 계산하고, 상기 기초 영상에 해당하는 영상 신호 를 영상 표시부(30)로 전송한다. 또는 카메라 등의 촬영 장치로부터 촬영된 3 차원 형상의 물체에 대한 2차원 영상에 해당하는 영상 신호를 영상 표시부(30)로 전송한다. 여기서 기초 영상은 영상 처리부(20)가 자체적으로 소정 정보를 토대로 별도의 생성 과정을 통하여 생성한 영상이며, 2차원 영상은 외부로부터 제공되는 영상 정보이다. The image processor 20 provides an image signal for displaying a predetermined image to the transmissive image display unit 30. For example, the image processor 20 calculates basic images from three-dimensional information of a three-dimensional image to be displayed, and transmits an image signal corresponding to the basic image to the image display unit 30. Alternatively, an image signal corresponding to a two-dimensional image of a three-dimensional object captured by a photographing device such as a camera is transmitted to the image display unit 30. Here, the basic image is an image generated by the image processing unit 20 through a separate generation process based on predetermined information by itself, and the 2D image is image information provided from the outside.

이러한 영상 처리부에서 기초 영상들을 생성하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of generating the base images in the image processor will be described in detail.

표시하고자 하는 3차원 영상을 이루는 한 점 P의 평면상의 위치를 직교 좌표로 (x, y), 그 깊이 정보, 즉 점광원 어레이면(렌즈 어레이의 초점면)으로부터 그 점의 상이 맺히는 곳까지의 거리를 z (이때 점 P가 점광원 어레이면의 앞쪽 즉, 관측자 쪽에 있으면 z는 양수의 값을 가지며, 점 P가 점광원 어레이면의 뒤쪽에 있으면 z는 음수의 값을 가진다.), 형성된 점광원 어레이 중 왼쪽로부터 i 번째, 위로부터 j 번째에 위치되는 점광원의 중심 좌표를 (pls_x[i][j], pls_y[i][j]) (이 좌표는 그 점광원을 형성한 기초 렌즈의 중심 좌표와 같다), 그리고 점광원간의 x방향 간격을 Lx, y방향 간격을 Ly (여기서 Lx는 기초 렌즈의 x 방향으로의 중심 간 간격, Ly는 기초 렌즈의 y 방향으로의 중심 간 간격과 같다), 렌즈 어레이의 초점 거리를 f, 렌즈 어레이와 투과형 영상 표시부 사이의 거리를 g_lens_slm라고 하자. 점광원 어레이는 렌즈 어레이의 초점면에 생기므로 점광원 어레이와 투과형 영상 표시부 사이의 거리 g_pls_slm은 다음 식과 같이 계산된다.The position on the plane of a point P forming the three-dimensional image to be displayed is (x, y) in Cartesian coordinates, and its depth information, that is, from the point light source array surface (focal plane of the lens array) to the point where the image of the point is formed. The distance z (where point P is in front of the point light source array plane, i.e. the observer's side, z is positive; if point P is behind the point light source array plane, z is negative) (Pls_x [i] [j], pls_y [i] [j]) (i.e., the primary lens forming the point light source). Is equal to the center coordinate of the light source, and the distance between the light sources in the x direction is Lx and the y direction is Ly (where Lx is the distance between the centers of the primary lens in the x direction, and Ly is the distance between the centers of the primary lens in the y direction The focal length of the lens array, f, the lens array and the transmission image display unit. Let the distance between g_lens_slm. Since the point light source array is generated on the focal plane of the lens array, the distance g_pls_slm between the point light source array and the transmissive image display unit is calculated as follows.

Figure 112005023085568-pat00001
Figure 112005023085568-pat00001

이 때 가상의 물체 포인트(object point)인 점 P의 기초 영상 중 왼쪽으로부터 i 번째, 위로부터 j 번째에 위치한 점광원을 위한 기초 영상은 다음 식에 의한 좌표값을 가지는 점 E_ij 가 된다.At this time, the base image for the point light source located in the i-th from the left and the j-th from the left among the basic images of the point P, which is a virtual object point, becomes a point E_ij having a coordinate value according to the following equation.

Figure 112005023085568-pat00002
Figure 112005023085568-pat00002

Figure 112005023085568-pat00003
Figure 112005023085568-pat00003

그러나 위의 수학식 2 및 3에 의하여 계산된 점 E_ij가 반드시 왼쪽으로부터i 번째, 위로부터 j 번째에 위치한 점광원을 위한 기초 영상이 되는 것은 아니고 다음 두 가지 조건을 동시에 만족시킬 때만 기초 영상이 된다.However, the point E_ij calculated by Equations 2 and 3 above is not necessarily the base image for the point light source located at the i th from the left and the j th from the top, but is a base image only when the following two conditions are satisfied at the same time. .

(조건1)

Figure 112005023085568-pat00004
(Condition 1)
Figure 112005023085568-pat00004

(조건2)

Figure 112005023085568-pat00005
(Condition 2)
Figure 112005023085568-pat00005

위의 수학식 2와 수학식 3에 의하여 계산된 값이 조건 1과 조건 2를 동시에만족시키지 못할 때에는 점 E_ij 는 점 P 의 기초 영상이 될 수 없다. 조건 1과 조건 2의 만족여부에 관계없이 수학식 2와 수학식 3에 의하여 계산된 점들을 모두 기초 영상을 이루는 점으로 취급하여 기초 영상을 구성하게 되면, 각 점광원의 기초 영상들 간의 상호 간섭에 의하여 재생된 3차원 영상의 질이 현저히 떨어지게 된다. 이와 같은 방법으로 점 P에 대한 기초 영상들을 생성 할 수 있으며 이와 같은 연산을 표시하고자 하는 3차원 영상을 이루는 모든 점들에 대하여 수행하고 이들을 중첩시킴으로써 완전한 기초 영상을 얻을 수 있다. 이 때 3차원 영상을 이루는 각 점에 대한 기초 영상들을 중첩시키는 데 있어서, 깊이의 역순으로, 즉 z가 작은 점에 대한 기초 영상위에 z가 큰 점의 기초 영상을 중첩시키는 방식으로 기초 영상들을 중첩해야 생성된 3차원 영상이 psedoscopic 해지는 현상을 피할 수 있으며 이점은 기존의 컴퓨터생성 집적 영상 기술(Computer-Generated Integral imaging 혹은 Computer-Generated Integral Photography 혹은 CGII 혹은 CGIP)와 같다. When the values calculated by Equations 2 and 3 above do not satisfy Condition 1 and Condition 2 simultaneously, the point E_ij cannot be the base image of the point P. Regardless of whether the condition 1 and condition 2 are satisfied, when the points calculated by Equation 2 and Equation 3 are treated as the points forming the base image, the base image is constructed, and the mutual interference between the base images of each point light source The quality of the reproduced three-dimensional image is significantly degraded. In this way, the basic images for the point P can be generated, and a complete basic image can be obtained by performing all the points forming the 3D image to be displayed and superimposing them. At this time, in superimposing the base images for each point constituting the 3D image, the base images are superimposed in the reverse order of depth, that is, by superimposing the base images of the large z points on the base images of the small Z points. This avoids psedoscopic phenomena of the generated 3D image, which is the same as the existing computer-generated integrated imaging technology (Computer-Generated Integral imaging or Computer-Generated Integral Photography or CGII or CGIP).

여기서는 기초 영상을 계산할 때, 관측자의 위치를 고려하지 않거나 고려할 수 있다. 즉, 몇 개의 관측자의 위치(시점)를 가정하고(시점의 위치, 개수 등), 그 위치에서 해당하는 영상을 관측할 수 있도록 투과형 영상 표시부에 표시되는 기초 영상을 생성할 수도 있다. 또한 물체의 3차원 정보만이 고려될 뿐, 관측자의 위치는 고려되지 않고 기초 영상들이 생성될 수도 있다. Here, the position of the observer may or may not be taken into account when calculating the base image. That is, assuming a position (viewpoint) of several observers (position, number of views, etc.), a base image displayed on the transmissive image display unit may be generated so that a corresponding image can be observed at the position. In addition, only three-dimensional information of the object is considered, and the base images may be generated without considering the position of the observer.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 점광원(11)에서 발사된 광은 콜리메이션 렌즈(12)를 통하여 평행광으로 출력된다. 이 때 평행광을 만들기 위해서 점광원(11)과 콜리메이션 렌즈(12)간의 거리는 콜리메이션 렌즈의 초점거리와 일치한다.In the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention having such a structure, the light emitted from the point light source 11 is output as parallel light through the collimation lens 12. At this time, the distance between the point light source 11 and the collimation lens 12 coincides with the focal length of the collimation lens to produce parallel light.

콜리메이션 렌즈(12)로부터 출력된 평행광이 렌즈 어레이(13)를 통과함으로써, 렌즈 어레이(13)의 초점면에서 초점이 맺게 된다. 이 때, 렌즈 어레이를 이루는 각각의 렌즈들이 그에 해당하는 초점(점광원)을 맺게 되므로, 결국 렌즈 어레이 를 이루는 렌즈들의 개수만큼의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이가 렌즈 어레이(13)의 초점면에서 형성된다. 이렇게 형성된 점광원 어레이에서 출발한 광은 다시 투과형 영상 표시부(30)를 통과하여 3차원 영상을 형성한다.The parallel light output from the collimation lens 12 passes through the lens array 13, whereby focus is achieved at the focal plane of the lens array 13. At this time, since each lens constituting the lens array has a corresponding focal point (point light source), the point light source array composed of as many point light sources as the number of lenses constituting the lens array is eventually the focal plane of the lens array 13. Is formed. The light starting from the point light source array thus formed passes through the transmissive image display unit 30 to form a 3D image.

이러한 제1 실시 예에 따르면 점광원에서 발사되는 광들이 가능한 투과형 영상 표시부의 소정 영역에 정확하게 입사됨으로써, 광이 퍼지는 현상 등으로 인하여 투과형 영상 표시 장치로 입사되는 광선량이 감소되는 것을 방지할 수 있다. According to the first exemplary embodiment, since the light emitted from the point light source is accurately incident on a predetermined region of the transmissive image display unit, the amount of light incident to the transmissive image display device may be prevented from being reduced due to light spreading.

한편 위의 제1 실시 예에서는 콜리메이션 렌즈를 이용하여 평행광을 형성함으로써 콜리메이션 렌즈를 설치하기 위한 공간이 소요된다. 이하의 제2 실시 예에서는 상기 공간을 감소시켜 작은 부피를 차지하는 표시 장치가 구현될 수 있도록 한다. 제2 실시 예 및 추후에 기술되는 제3 실시 예에서 제1 실시 예와 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에는 동일한 번호를 부여하였다. Meanwhile, in the first embodiment, space for installing the collimation lens is required by forming parallel light using the collimation lens. In the following second embodiment, a display device occupying a small volume may be implemented by reducing the space. In the second embodiment and the third embodiment described later, the same numbers are assigned to components that perform the same functions as the first embodiment.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 점광원 어레이를 사용한 입체 영상 표시 장치의 구조도이다. 3 is a structural diagram of a stereoscopic image display apparatus using a point light source array according to a second embodiment of the present invention.

첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치도 위의 제1 실시 예와 동일하게, 점광원 어레이 형성부(40), 투과형 영상 표시부(30), 및 영상 처리부(20)를 포함한다. 투과형 영상 표시부(30) 및 영상 처리부(20)는 제1 실시 예와 동일하게 기능함으로써 상세한 설명을 생략한다. As shown in FIG. 3, the stereoscopic image display device according to the second embodiment of the present invention also has a point light source array forming unit 40, a transmissive image display unit 30, and the same as the first embodiment. An image processor 20 is included. The transmission image display unit 30 and the image processing unit 20 function in the same manner as in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted.

그러나 제1 실시 예와는 달리, 점광원 어레이 형성부(40)가 면광원(41) 및 다수의 핀홀 즉, 구멍이 형성되어 있는 핀홀 어레이(42)를 포함한다. However, unlike the first embodiment, the point light source array forming unit 40 includes a surface light source 41 and a pinhole array 42 having a plurality of pinholes, that is, holes.

이러한 구조로 이루어지는 제2 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치에서는 위의 제1 실시 예와는 달리 핀홀 어레이를 사용함으로써 매우 작은 부피를 차지하고도 점광원 어레이를 형성할 수 있다. In the stereoscopic image display device according to the second exemplary embodiment having the above structure, unlike the above first exemplary embodiment, the pinhole array may be used to form the point light source array while occupying a very small volume.

구체적으로, 면광원(41)에서 발사된 광들은 핀홀 어레이(42)에 의하여 일부만 통과되어 투과형 영상 표시부(30)로 입사된다. 이 때, 핀홀 어레이(42)의 각 구멍으로 입사된 광만이 투과되어 투과형 영상 표시부(30)로 입사되며, 핀홀 어레이(42)를 이루는 각각의 구멍들에 해당하는 개수만큼의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이가 핀홀 어레이(42) 면에 형성된다. 이렇게 형성된 점광원 어레이에서 출발한 광은 투과형 영상 표시부(30)를 통과하여 3차원 영상을 형성한다.Specifically, the light emitted from the surface light source 41 is partially passed by the pinhole array 42 to be incident to the transmissive image display unit 30. In this case, only light incident to each hole of the pinhole array 42 is transmitted to the transmission type image display unit 30, and the number of point light sources corresponding to the respective holes of the pinhole array 42 is formed. A point light source array is formed on the pinhole array 42 surface. Light starting from the point light source array thus formed passes through the transmissive image display unit 30 to form a 3D image.

이러한 제2 실시 예에 따르면 핀홀 어레이를 이용하여 점광원 어레이를 형성함으로써, 매우 부피가 작은 입체 영상 표시 장치를 제공할 수 있다. 그런데 제2 실시 예에는 평행광을 필요로 하지 않기 때문에 부피는 작게 차지하나 대부분의 광이 핀홀 어레이에 의하여 차단되기 때문에 광효율이 떨어질 수 있다. According to the second exemplary embodiment, a very small volume stereoscopic image display device may be provided by forming a point light source array using a pinhole array. However, in the second embodiment, since the parallel light is not required, the volume is small but the light efficiency may be reduced since most of the light is blocked by the pinhole array.

이에 따라 이하의 제3 실시 예에서는 광효율이 높으면서도 작은 부피를 차지하는 점광원 어레이를 이용한 입체 영상 표시 장치를 제공한다. Accordingly, according to the third embodiment, a stereoscopic image display apparatus using a point light source array having high light efficiency and occupying a small volume is provided.

도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구조도이다. 4 is a structural diagram of a stereoscopic image display device according to a third embodiment of the present invention.

첨부한 도 4에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치도 제1 실시 예와 동일하게, 점광원 어레이를 형성하는 점광원 어레이 형성부(50), 영상 처리부(20), 투과형 영상 표시부(30)를 포함한다. 투과형 영상 표시부(30) 및 영상 처리부(20)는 제1 실시 예와 동일하게 기능함으로써 상세한 설명을 생략한다. As shown in FIG. 4, the stereoscopic image display device according to the third embodiment of the present invention also has the same point light source array forming unit 50 and the image processing unit 20 as the first embodiment. ), And a transmissive image display unit 30. The transmission image display unit 30 and the image processing unit 20 function in the same manner as in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted.

제1 및 제2 실시 예와는 달리, 점광원 어레이 형성부(50)는 면광원(51)과, 다수의 기초 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이(52), 그리고 핀홀 어레이(53)를 포함한다. 다수의 구명을 포함하는 핀홀 어레이(53)는 3차원 영상이 생성되는 상측 방향으로 렌즈 어레이(52)의 초점거리만큼 떨어진 곳에 위치된다. 면광원(51)은 소정 광을 발사하며, 면광원으로부터 발사된 광은 렌즈 어레이(52)에 의하여 그 초점면에서 초점이 맺게 된다. 이 때, 렌즈 어레이를 이루는 각각의 렌즈들이 그에 해당하는 초점을 맺게 되며, 핀홀 어레이(53)가 렌즈 어레이(52)의 초점거리만큼 떨어진 곳에 위치되어 있으므로, 렌즈 어레이(52)로부터 출사된 광은 핀홀 어레이(53)의 구멍들을 통과하여 점광원 어레이를 형성한다. Unlike the first and second embodiments, the point light source array forming unit 50 includes a surface light source 51, a lens array 52 composed of a plurality of elementary lenses, and a pinhole array 53. The pinhole array 53 including a plurality of life preservers is positioned at a distance apart from the focal length of the lens array 52 in the image direction in which the 3D image is generated. The surface light source 51 emits a predetermined light, and the light emitted from the surface light source is focused on the focal plane by the lens array 52. At this time, each lens constituting the lens array has a corresponding focus, and since the pinhole array 53 is located at a distance away from the focal length of the lens array 52, the light emitted from the lens array 52 Passing through the holes of the pinhole array 53 forms a point light source array.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치에서는, 첨부한 도 4에서 보는 바와 같이 면광원(51)의 발사 방향에 렌즈 어레이(52)를 설치하고, 특히, 렌즈 어레이(52)의 중심축이 면광원(51)의 발광면에 수직인 선과 일치하도록 배치한다. 즉, 면광원(51)의 발광면과 렌즈 어레이(52) 면이 서로 평행하게 배열되도록 한다. 또한 렌즈 어레이(52)의 초점거리만큼 떨어진 곳에 핀홀 어레이(53)를 설치한다.In the stereoscopic image display device according to the third embodiment of the present invention having such a structure, the lens array 52 is provided in the firing direction of the surface light source 51 as shown in FIG. The central axis of 52 is arranged so as to coincide with the line perpendicular to the light emitting surface of the surface light source 51. That is, the light emitting surface of the surface light source 51 and the lens array 52 surface are arranged in parallel with each other. In addition, the pinhole array 53 is provided at a distance apart from the focal length of the lens array 52.

면광원(51)은 소정 광을 발사하며, 이 때, 면광원(51)에서 나오는 광은 상용되고 있는 보통의 면광원들과 마찬가지로 발광면에 수직한 방향으로 방출되는 광 성분이 다른 방향으로 방출되는 광 성분에 비해 많은 것으로 가정한다. The surface light source 51 emits a predetermined light. At this time, the light emitted from the surface light source 51 emits a light component emitted in a direction perpendicular to the emitting surface in a different direction, similar to ordinary surface light sources that are commonly used. It is assumed to be more than the light component being.

렌즈 어레이의 중심축이 면광원의 발광면에 수직인 선과 일치하고, 핀홀 어레이(53)가 렌즈 어레이로부터 초점거리만큼 떨어진 위치에 설치되어 있으므로, 면 광원(51)에서 발광면에 수직한 방향으로 방출된 광 성분은 렌즈 어레이(52)를 통과한 후 핀홀 어레이(53)의 구멍들을 통과하여 점광원 어레이를 형성한다. 이 때 면광원(51)에서 면에 수직하지 않은 방향으로 방출된 광선들은 렌즈 어레이(52)를 통과한 후 핀홀 어레이(53)의 구멍 이외의 부분에 조사됨으로써, 결국 핀홀 어레이에 의해 차단된다. Since the central axis of the lens array coincides with the line perpendicular to the light emitting surface of the surface light source, and the pinhole array 53 is provided at a position separated by the focal length from the lens array, the surface light source 51 is perpendicular to the light emitting surface. The emitted light component passes through the lens array 52 and then through the holes of the pinhole array 53 to form a point light source array. At this time, the light rays emitted from the surface light source 51 in a direction not perpendicular to the surface are irradiated to portions other than the holes of the pinhole array 53 after passing through the lens array 52, thereby being blocked by the pinhole array.

이와 같은 방법으로 면광원(51)에서 발사된 광 중에서 발광면에 수직한 방향의 광 성분만이 추출되어 점광원 어레이로 사용할 수 있으므로 광효율이 향상될 수 있다. 특히 렌즈 어레이 없이 핀홀 어레이만을 두었을 때보다 광효율이 좋아지게 된다. In this manner, since only the light component in the direction perpendicular to the light emitting surface is extracted from the light emitted from the surface light source 51 and used as the point light source array, the light efficiency may be improved. In particular, the light efficiency becomes better than when the pinhole array is provided without the lens array.

결국, 렌즈 어레이를 이루는 렌즈들의 개수만큼의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이가 렌즈 어레이의 초점면에서 형성된다. 이렇게 형성된 점광원 어레이에서 출발한 광은 소정 영상을 표시하는 투과형 영상 표시부(30)로 입사되어 통과되어 3차원 영상을 형성한다. As a result, a point light source array consisting of as many point light sources as the number of lenses constituting the lens array is formed at the focal plane of the lens array. The light starting from the point light source array thus formed is incident on and passed through the transmissive image display unit 30 displaying a predetermined image to form a 3D image.

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 포함한다Although this invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments disclosed above, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.

이상에서와 같이 위에 기술된 이 발명의 실시 예에 따라 점광원을 이용하는 집적 영상 방식의 부피를 작게 하면서도 광효율이 좋은 입체 영상 장치를 제공할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention described above, it is possible to provide a stereoscopic imaging apparatus having high light efficiency while reducing the volume of the integrated imaging method using a point light source.

Claims (5)

표시하고자 하는 영상에 해당하는 영상 신호를 전송하는 영상 처리부;An image processor for transmitting an image signal corresponding to an image to be displayed; 상기 영상 처리부에서 전송되는 영상 신호에 해당하는 영상을 표시하는 투과형 영상 표시부; 및A transmissive image display unit displaying an image corresponding to an image signal transmitted from the image processor; And 다수의 점광원들로 이루어진 점광원 어레이를 형성하여, 상기 점광원 어레이에서 출발한 광이 상기 투과형 영상 표시부로 입사 및 통과됨으로써, 상기 투과형 영상 표시부에서 표시되는 영상의 3차원 영상이 형성되도록 하는 점광원 어레이 형성부를 포함하며, Forming a point light source array consisting of a plurality of point light sources, the light from the point light source array is incident and passed through the transmission type image display unit, thereby forming a three-dimensional image of the image displayed on the transmission type image display unit A light source array forming unit, 상기 점광원 어레이 형성부는 The point light source array forming unit 소정 광을 발사하는 면광원,A surface light source for emitting predetermined light, 상기 면광원에서 발사되는 광을 집광하여 출력하는 다수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어레이, 및A lens array including a plurality of lenses for collecting and outputting light emitted from the surface light source; 상기 렌즈 어레이의 각각의 렌즈로부터 집광되는 광 중에서 상기 면광원의 발광면에 수직한 방향으로 발사된 광을 통과시켜 상기 점광원 어레이를 형성하는 다수의 구멍으로 이루어진 핀홀 어레이를 포함하는 입체 영상 표시 장치.A stereoscopic image display device including a pinhole array made up of a plurality of holes through which light emitted from each lens of the lens array passes in a direction perpendicular to a light emitting surface of the surface light source to form the point light source array . 제1항에 있어서The method of claim 1 상기 핀홀 어레이는 상기 렌즈 어레이의 초점 거리에 위치되어 있는 입체 영상 표시 장치.And the pinhole array is positioned at a focal length of the lens array. 제1항 또는 제2항에 있어서The method according to claim 1 or 2 상기 렌즈 어레이의 중심축이 상기 면광원의 발광면에 수직인 선과 일치하도록 배치되어 있는 입체 영상 표시 장치.And a center axis of the lens array coincides with a line perpendicular to the light emitting surface of the surface light source. 제3항에 있어서The method of claim 3, 상기 영상 처리부는 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하고 그에 해당하는 영상 신호를 상기 투과형 영상 표시부로 전달하는 입체 영상 표시 장치.And the image processor generates a basic image for reproducing a 3D image and transmits a corresponding image signal to the transmissive image display. 제3항에 있어서The method of claim 3, 상기 영상 처리부는 3차원 형상의 물체를 촬영한 2차원 영상에 해당하는 영상 신호를 상기 투과형 영상 표시부로 전달하는 입체 영상 표시 장치.And the image processor transmits an image signal corresponding to a two-dimensional image of a three-dimensional object to the transmission type image display unit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100928332B1 (en) * 2007-10-23 2009-11-26 재단법인서울대학교산학협력재단 Stereoscopic Imaging System Using Dynamic Pinhole Array and Its Image Display Method
US8879154B2 (en) 2010-10-22 2014-11-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Surface light source device for recording/reproducing holograms
CN109870820A (en) * 2019-03-26 2019-06-11 成都工业学院 Pin hole reflection mirror array integration imaging augmented reality device and method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07128630A (en) * 1993-10-29 1995-05-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Three-dimensional image pickup device
JP2002328335A (en) 2001-04-27 2002-11-15 Sanyo Electric Co Ltd Three dimensional video display device
WO2003038506A1 (en) 2001-11-02 2003-05-08 Japan Science And Technology Agency Three-dimensional display method and device therefor
JP2004101589A (en) 2002-09-05 2004-04-02 Toshiba Corp Display device and terminal device
JP2004184895A (en) 2002-12-06 2004-07-02 Toshiba Corp Stereoscopic image display device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07128630A (en) * 1993-10-29 1995-05-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Three-dimensional image pickup device
JP2002328335A (en) 2001-04-27 2002-11-15 Sanyo Electric Co Ltd Three dimensional video display device
WO2003038506A1 (en) 2001-11-02 2003-05-08 Japan Science And Technology Agency Three-dimensional display method and device therefor
JP2004101589A (en) 2002-09-05 2004-04-02 Toshiba Corp Display device and terminal device
JP2004184895A (en) 2002-12-06 2004-07-02 Toshiba Corp Stereoscopic image display device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100928332B1 (en) * 2007-10-23 2009-11-26 재단법인서울대학교산학협력재단 Stereoscopic Imaging System Using Dynamic Pinhole Array and Its Image Display Method
US8879154B2 (en) 2010-10-22 2014-11-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Surface light source device for recording/reproducing holograms
US9256203B2 (en) 2010-10-22 2016-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Surface light source device for recording/reproducing holograms
CN109870820A (en) * 2019-03-26 2019-06-11 成都工业学院 Pin hole reflection mirror array integration imaging augmented reality device and method
CN109870820B (en) * 2019-03-26 2023-10-17 成都工业学院 Pinhole reflector array integrated imaging augmented reality device and method

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