KR100616556B1 - 무손실 편광형 입체 디스플레이방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무손실 편광형 입체 디스플레이방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD 프로젝터 자체의 편광 특성과 컬러 신호처리 기법을 통해 편광필터를 효과적으로 제거해 줌으로써 출력 광 손실이 전혀 없는 새로운 형태의 고휘도 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 방법 및 장치에 관한 것이다. 바람직한 실시예에 따라 소정의 피사체를 각각 다른 각도에서 촬영한 제1 영상 및 제2 영상을 입체적으로 디스플레이하기 위한 본 발명은 제1 영상이 제2 영상과 90도 위상차가 가지며 제1 프로젝터에서 출력되도록, 제1 영상을 신호처리한 후, 제1 프로젝터로 출력하기 위한 제1 신호 처리부; 및 제2 영상이 제1 영상에 상응하여 90도 위상차를 가지며 제2 프로젝터에서 출력되도록, 제2 영상을 신호처리한 후, 제2 프로젝터로 출력하기 위한 제2 신호 처리부를 포함할 수 있다.

입체, LCD, 프로젝터, 편광, 스테레오스코픽

Description

무손실 편광형 입체 디스플레이방법 및 장치{Polarized stereoscopic display device and method without loss}

도 1a는 종래기술의 바람직한 실시예에 따른 입체 디스플레이 장치의 전체 구성도를 도시한 도면.

도 1b는 종래 기술에 따른 선형 편광 필터를 도시한 도면.

도 2는 바람직한 실시예에 따른 종류별 프로젝터 출력빔의 편광 특성을 도시한 도면.

도 3a 내지 도 3c는 종래기술의 바람직한 실시예에 따른 프로젝터 출력 신호 및 선형 편광 필터의 특성을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 출력빔의 편광 특성을 도시한 도면.

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.

도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체 디스플레이 장치의 동작을 설명한 순서도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 타입 입체 디스플레이 장치 를 도시한 도면.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 타입 입체 디스플레이 장치를 도시한 도면.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체 디스플레이 시스템 구현예를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 특성 분석을 위한 구성도를 도시한 도면.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 실험 결과를 도시한 그래프.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터 내부 LCD의 편광 필터의 방향을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

510 : 카메라부

520 : 신호 처리부

523 : 영상 회전부

524 : 리사이징부

527 : 신호 합성부

530 : 프로젝터부

540 : 스크린부

본 발명은 무손실 편광형 입체 디스플레이방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD 프로젝터 자체의 편광특성과 컬러 신호처리 기법을 이용하여 편광필터를 효과적으로 제거함으로써, 출력 광 손실이 전혀 없는 고휘도 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 방법 및 장치에 관한 것이다.

3D(3차원, 입체) 디스플레이란, 스테레오스코픽 기술을 적용하여 2차원 영상에 깊이 정보를 부가하고, 이 깊이 정보를 이용하여 시청자가 3차원의 생동감 및 현실감을 느낄 수 있게 하는 기술을 지칭한다.

지난 50여 년간 30여 가지에 달하는 다양한 3D 디스플레이 방식이 제안되어 왔는데, 이들 대부분은 인간의 양안시차 원리를 이용해 입체영상을 표시하고 있다. 즉, 이러한 종래 기술은 카메라 두 대로 찍은 좌, 우 영상이 동시에 프로젝션되는 경우, 상기 좌, 우 영상을 분리하여, 인간의 좌, 우안에 정확히 제공하도록 하는 부분에 초점을 맞추어 제안되고 있다.

종래 기술에 따라 좌, 우 영상을 분리하는 기법은 크게 안경 및 무안경 방식으로 나누어지고, 안경방식에는 애널글리프(anaglyph) 방식, 편광안경 방식, 액정셔터방식 등이 있고, 무안경식 방식에는 렌티큘러 쉬트 (lenticular sheet) 방식, 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식 및 광학판 방식 등이 있으며, 완전 입체 방식으로 홀로그램 및 체적형 3D 디스플레이 방식도 연구되고 있다. 이러한 종래 기술 중 이중 편광안경 방식은 가장 안정되고 오래된 3D 디스플레이 방식으로 입체영화, 입체 모니터 등에 가장 널리 사용되고 있다. 또한, 최근에는 두개의 LCD 프로젝터를 이용한 대형의 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템이 연구 개발되고 있다.

그러나 이러한 종래 기술에 따른 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템에 있어서, 좌우 프로젝터의 출력빔을 서로 직교하는 편광상태로 만들어주기 위하여 필수적으로 프로젝터 전면에 선형 또는 원형 편광필터가 삽입되게 되는데 이는 결과적으로 출력빔을 적어도 50% 이상 감쇄시키는 문제점이 있다.

이하, 도 1a를 참조하여 종래 기술의 바람직한 실시예에 따른 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템의 구성을 설명하기로 한다.

하나의 대상 물체(111)를 스테레오 카메라(112)로 사람의 두 눈의 시각차와 같은 각도의 시각차로 촬영을 하고, 그 스테레오 카메라(112)의 두 영상 신호에 의해 각각의 입체 프로젝터(113)를 구동시켜 좌안용 및 우안용 영상신호를 발생시켜 편광 필터(114)를 통해 프로젝터 스크린(115)에 투사하고, 시청자가 좌안과 우안이 서로 다른 편광 렌즈를 가진 편광 안경(116)을 통해서 상기 프로젝터 스크린(115)의 영상을 좌안과 우안으로 분리하여 봄으로써, 입체 영상을 구현한다.

종래의 입체프로젝터(113)는, 스테레오 카메라(112)에서 입력되는 좌측 영상과 우측 영상을 각각의 입체프로젝터 시스템에 의해 구동시켜서 좌측 영상과 우측영상을 발생시키고, 이를 직각 편광을 가진 편광 필터(114)를 통해서 서로 직각 위상차를 가진 영상으로 프로젝터 스크린(115)에 투사한다. 즉, 종래 입체프로젝터(113)는 두 개의 렌즈, 영상 신호에 의해 구동되어 영상을 구현하는 두개의 LCD 등등, 두 세트가 구성되어, 각각 좌측 영상과 우측 영상을 구현시켜 좌안용 및 우안용 편광필터(114)를 통해서 서로 수직 편광시켜 스크린에 투사하도록 되어 있다.

도 1b를 참조하면, 종래 기술에서 상기 프로젝터에 구비되는 선형 편광 필터(114)가 도시되어 있다. 편광 현상을 이용한 대형의 스테레오스코픽 프로젝션 시스템은 좌우 프로젝터 앞에 +/-45° 방향의 선형 편광필터(114)를 각각 삽입하거나 시계/반시계 방향의 원형 편광필터를 각각 설치한 후 같은 방향의 편광안경을 착용하여 좌, 우안 영상을 분리, 시청함으로써 입체감을 느낄 수 있다.

상술한 바와 같이. 기존의 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템은 좌우 프로젝터의 출력빔을 서로 직교하는 편광상태로 만들어주기 위하여 프로젝터 전면에 선형 또는 원형 편광필터가 필수적으로 삽입되게 되는데, 이는 결과적으로 출력빔의 광세기를 50% 이상 감쇄시킨다는 구조적인 문제점을 앉고 있다. 최근, 이러한 광 손실을 줄이기 위한 편광형 프로젝션 디스플레이 구조가 제시되고 있으며 근본적인 해결책을 제시하지는 못하고 있는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LCD 프로젝터 자체의 편광특성과 컬러 신호처리 기법을 통해 편광필터를 효과적으로 제거해 줌으로써 출력 광 손실이 전혀 없는 새로운 형태의 고휘도 편광 형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 방법 및 장치를 제공함에 있다. 즉, 본 발명은 LCD 디스플레이 장치가 가지고 있는 고유의 출력빔 특성을 이용하여, 별도의 편광 필터를 구비하지 아니하고도 입체 영상을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 LCD 프로젝터의 고유한 편광특성과 컬러비디오 신호의 효과적인 처리를 통해 기존의 프로젝션 디스플레이 시스템으로부터 광손실의 원인이 되고 있는 편광 필터를 완전히 제거해줌으로써 출력 광손실이 전혀 없는 새로운 형태의 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템을 통하여, 광손실의 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 새로운 접근 방식을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 100″급 2D/3D 겸용 프로젝션 TV 형태로 프로토 타입을 실제 설계 및 제작하고 광학실험을 통해 성능 및 효과를 검증함으로써 실질적인 상품화 응용 가능성을 제공함에 있으며, 그 외의 다른 본 발명의 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.

상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에 따르면, LCD 프로젝터 자체의 편광특성과 컬러 신호처리 기법을 이용하여, 출력 광손실이 없는 무손실 편광형 입체 디스플레이장치를 제공할 수 있다.

바람직한 실시예에 의하면, 소정의 피사체를 각각 다른 각도에서 촬영한 제1 영상 및 제2 영상을 입체적으로 디스플레이하기 위한 상기 장치는 상기 제1 영상이 상기 제2 영상과 90도 위상차가 가지며 제1 프로젝터에서 출력되도록, 상기 제1 영 상을 신호처리한 후, 상기 제1 프로젝터로 출력하기 위한 제1 신호 처리부; 및 상기 제2 영상이 상기 제1 영상에 상응하여 90도 위상차를 가지며 상기 제2 프로젝터에서 출력되도록, 상기 제2 영상을 상기 제2 프로젝터로 출력하기 위한 제2 신호 처리부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 신호 처리부는 상기 제1 영상을 90도 회전하기 위한 영상 회전부; 및 상기 영상 회전부의 출력단에 연결되며, 상기 90도 회전된 제1 영상을 스크린에 크기에 상응하여 크기를 조절한 후, 상기 제1 프로젝터에 출력하기 위한 리사이징부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 신호 처리부는 상기 제1 영상의 R(RED) 신호, B(blue) 신호 및 상기 제2 영상의 G(Green)신호를 합성하기 위한 제1 신호 합성부를 포함하며, 상기 제2 신호 처리부는 상기 제1 영상의 G(Green)신호 및 상기 제2 영상의 R(RED) 신호와 B(blue) 신호를 합성하기 위한 제2 신호 합성부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 프로젝터는 상기 제1 신호 처리부의 출력단에 연결되며, 상기 제2 신호 처리부의 출력단에 연결된 상기 제2 프로젝터와 90도 위상차를 가지는 출력빔을 생성하도록 제2 프로젝터를 기준으로 90도 회전되어 설치될 수 있다. 물론, 상기 제1 프로젝터는 상기 제2 신호 처리부의 출력단에 연결된 상기 제2 프로젝터와 90도 위상차가 나는 출력빔을 생성하도록 제2 프로젝터에 포함한 제2 편광부를 기준으로 90도 회전되어 설치된 제1 편광부를 포함할 수 있다.

그리고 소정의 피사체를 각각 다른 각도에서 촬영하여, 좌안 및 우안용에 대응하는 제1 영상 및 제2 영상을 제공하기 위한 카메라부가 더 포함될 수 있다. 그 리고 상기 제1 프로젝터 및 상기 제2 프로젝터에 출력된 출력빔을 적어도 하나의 반사경을 이용하여 반사한 후, 스크린에 입사하기 위한 디스플레이부가 더 포함될 수 도 있다. 여기서, 상기 제1 영상은 우안(右眼)용 영상이고, 상기 제2 영상은 좌안(左眼)용 영상일 수 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면, LCD 프로젝터 자체의 편광특성과 컬러 신호처리 기법을 이용하여, 출력 광손실이 없는 무손실 편광형 입체 디스플레이방법을 제공할 수 있다.

바람직한 실시예에 의하면, 이러한 소정의 피사체를 각각 다른 각도에서 촬영한 제1 영상 및 제2 영상을 입체적으로 디스플레이하기 위한 상기 방법은 (a) 상기 제1 영상이 상기 제2 영상과 90도 위상차가 가지며 제1 프로젝터에서 출력되도록 상기 제1 영상을 신호처리하는 단계; 및 (b) 상기 신호처리된 제1 영상 신호 및 상기 제2 영상 신호를 각각 상기 제1 프로젝터 및 제2 프로젝터로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 (a) 단계는 상기 제1 영상의 위상을 90도 회전하는 단계; 및 상기 90도 회전된 제1 영상을 스크린에 크기에 상응하여 크기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 영상의 R(RED) 신호, B(blue) 신호 및 상기 제2 영상의 G(Green)신호를 합성하고, 상기 제1 영상의 G(Green)신호 및 상기 제2 영상의 R(RED) 신호와 B(blue) 신호를 합성하는 단계가 더 포함될 수 있다.

또한, (c) 상기 제2 신호 처리부의 출력단에 연결된 상기 제2 프로젝터와 90 도 위상차가 나는 출력빔을 생성하도록 제2 프로젝터를 기준으로 90도 회전되어 설치된 상기 제1 프로젝터에서 출력빔을 출력하는 단계가 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 제2 신호 처리부의 출력단에 연결된 상기 제2 프로젝터와 90도 위상차가 나는 출력빔을 생성하도록, 제2 프로젝터에 포함한 제2 편광부를 기준으로 90도 회전되어 설치된 제1 편광부를 포함하는 상기 제1 프로젝터에서 출력빔을 출력하는 단계가 더 포함될 수 도 있다.

그리고 (d) 상기 제1 프로젝터 및 상기 제2 프로젝터에 출력된 출력빔을 적어도 하나의 반사경을 이용하여 반사한 후, 스크린에 입사하는 단계가 더 포함될 수 있다. 여기서, 상기 제1 영상은 우안(右眼)용 영상이고, 상기 제2 영상은 좌안(左眼)용 영상일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 네트워크를 통한 무손실 편광형 입체 디스플레이방법 및 장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 기술 사상이 상술한 하기 실시예에 따라 구체적으로 기술될 것이나, 이러한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

LCD 프로젝터의 편광 특성

본 발명은 LCD 프로젝터의 고유한 편광특성과 컬러비디오 신호의 효과적인 처리를 통해 기존의 프로젝션 디스플레이 시스템으로부터 광손실의 원인이 되고 있는 편광 필터를 완전히 제거해줌으로써 출력 광손실이 전혀 없는 새로운 형태의 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 이하, 도 2에서는 LCD 프로젝터 출력빔의 편광 특성을 설명하기로 하고, 도 3a 내지 3c에서는 종래 기술에 따른 스테레오그래픽 구현 방법을 설명하고, 도 4에서는 본 발명에 따른 스테레오그래픽 구현 방법을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 종류별 프로젝터 출력빔의 편광 특성을 도시한 도면이다.

일반적으로 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템에 사용되고 있는 상용 프로젝터는 출력빔의 편광상태에 따라 크게 세 가지 형태로 분류할 수 있다.

이하, 도2를 참조하여 설명하면, 무편광된 출력을 갖는 프로젝터의 출력빔(210)으로 CRT, DMD, DLP 프로젝터 등이 이에 해당한다. 그리고 대부분의 상용 3패널 LCD 프로젝터의 출력빔(220)은 적색 및 청색은 수직편광을 하고, 녹색은 수평 편광된 출력빔을 가진다. 일부 상용 1패널 혹은 3패널 LCD 프로젝터의 출력빔(230)은 적색, 청색 및 녹색 모두 동일 방향으로 선형 편광된다. 이하, 적색 및 청색은 수직편광을 하고, 녹색은 수평 편광되는 것과 같이 편광 방향이 상이하 게 편광되는 출력빔을 '부분 선형 편광 출력빔'이라 칭하고, 적색, 청색 및 녹색 모두 동일 방향으로 선형 편광되는 출력빔을 '동일 선형 편광 출력빔'이라 칭하기로 한다.

일반적으로 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템에서는 좌우 프로젝터 출력빔을 서로 직교하는 편광상태를 만들기 위하여 필수적으로 편광화 과정(polarization process)을 거치게 되며, 이와 같은 편광화 과정으로 인하여 약 50%의 광손실을 가져오는 문제점이 있다.

따라서 최적의 편광형 프로젝션 디스플레이 시스템을 구현하기 위해서는 프로젝터로부터 출력된 빔의 편광상태와 편광필터의 방향을 신중하게 고려해야만 한다. CRT나 DMD 프로젝터의 출력빔(210)이 무편광 상태임으로 편광필터의 방향이 그다지 중요하지 않지만, 부분 선형 편광 출력빔(220) 및 동일 선형 편광 출력빔(230)은 이미 편광되어 있기 때문에 효율적인 스테레오 프로젝션을 위해서는 이들 편광된 출력빔과 편광기의 방향을 신중하게 고려하여 시스템을 구현해야 한다.

하기 표 1을 참조하면, 부분 선형 편광 출력빔(220) 및 동일 선형 편광 출력빔(230)을 제1 타입 및 제2 타입으로 하여, 출력빔의 형태가 정리되어 있다.

출력빔의 종류	내용
제1 타입	부분 선형 편광 출력빔 - 적색, 녹색 및 청색의 출력빔의 편광 방향이 상이함
제2 타입	동일 선형 편광 출력빔 - 적색, 녹색 및 청색의 출력빔의 편광 방향이 동일함

이하, 종래 기술에 따른 출력빔의 형태와 본 발명에 따른 출력빔의 형태를 비교하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 3a 내지 도 3c는 종래 기술 및 본 발명에 따른 편광 방법의 차이를 설명한 도면이다.

우안 및 좌안에 대응하는 무편광 출력빔(311, 312)을 갖는 프로젝터 경우, 도 3a와 같이 프로젝터 앞단에 우안 및 좌안에 대응하는 선형 편광필터(313, 314)를 +/-45°의 각도로 각각 위치시켜 삽입함으로써 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템을 구성할 수 있다. 무편광 출력빔(311, 312)은 편광 필터(313, 314)를 통과한 후, 우안 및 좌안에 대응하는 출력빔(315, 316)의 세기가 감소(점선으로 표시)하는 문제점이 있다.

제1 타입의 부분 선형 편광 출력빔에 있어서, 우안 및 좌안에 대응하는 출력빔(321, 322)은 도 3b와 같이, 출력 빔 중 두 가지 컬러 성분(Red, Blue)은 수직으로 선형 편광되고, 나머지 한 컬러성분(Green)은 그에 직교하는 방향(수평)으로 선형 편광되는 출력을 가진다. 이 경우 역시 우안 및 좌안에 대응하는 선형 편광된 필터(323, 324)를 +/-45°의 각도에 각각 위치시킴으로써 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템을 구성할 수 있다. 부분 선형 편광 출력빔(321, 322)도 편광 필터(323, 324)를 통과한 후, 우안 및 좌안에 대응하는 출력빔(325, 326)의 세기가 감소(점선으로 표시)하는 문제점이 있다.

제2 타입의 동일 선형 편광 출력빔에 있어서, 우안 및 좌안에 대응하는 출력 빔(321, 322)은 도 3c와 같이, 편광회전기(polarization rotator)를 사용하여 우안 및 좌안에 대응하여 각각 +/-45°만큼 편광 방향을 회전시킨 후 그 방향으로 선형 편광된 필터(333, 334)를 위치시킴으로써 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템을 구성할 수 있다. 동일 선형 편광 출력빔(331, 332)도 편광 필터(333, 334)를 통과한 후, 우안 및 좌안에 대응하는 출력빔(335, 336)의 세기가 감소(점선으로 표시)하는 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 편광 방식은 편광 필터로 인하여, 스크린에 입사되는 출력빔의 세기가 감소하는 문제점이 있는 반면, 본 발명은 편광 필터를 제거하고, 프로젝터에서 LCD가 가지는 편광 특성을 이용하여 출력빔이 수직으로 직교하도록 구성하였다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이방법이 도시되어 있다. 종래 기술의 프로젝터의 종류에 따른 출력빔의 편광 특성을 참조하면, 상기 프로젝터에서 출력된 출력빔은 편광 필터를 통과하면서 편광 특성을 가짐과 동시에 광세기가 감쇄하는 문제점이 있다. 반면, 본 발명은 카메라부에서 입력된 영상 신호를 신호 처리부(520)에서 미리 신호처리한 후, 상기 신호처리된 좌안 영상 및 우안 영상을 프로젝터에 입사하여 편광 필터를 거치지 아니하고도, 직교하는 출력빔이 제1 프로젝터(531) 및 제2 프로젝터(532)에서 각각 출력되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명은 종래 기술에서와 같이, 프로젝터에서 출력된 빔을 신호처리하여 직교 신호를 생성하는 것이 아니라, 감쇄되지 아니한 직교된 신호(실선으로 표시)(541, 542)가 출력되도록 프로젝터의 성능에 맞게 전처리하여 프로젝터에 입력하도록 구성된다.

전체 구성 및 동작 절차

이하, 본 발명에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이장치의 구성 및 동작 원리를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 이하, 도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이장치의 구성을 설명하고, 도 5b에서는 상기 도 5a에 도시된 장치의 동작 원리를 설명하기로 한다.

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이장치의 구성을 도시한 도면.

본 발명은 LCD 프로젝터의 고유한 편광특성과 컬러비디오 신호의 효과적인 처리를 통해 기존의 프로젝션 디스플레이 시스템으로부터 광손실의 원인이 되고 있는 편광 필터를 완전히 제거해줌으로써 출력 광손실이 전혀 없는 새로운 형태의 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이장치(500)는 카메라부(510), 신호 처리부(520), 프로젝터부(530) 및 스크린부(540)를 포함할 수 있다.

카메라부(510)는 도면에 도시되지 아니한 소정의 대상 물체를 사람의 두 눈(좌안 및 우안)의 시각차와 같은 각도의 시각차로 촬영을 하고, 촬영된 두 영상 신호를 신호 처리부(520)에 제공할 수 있다. 여기서, 상기 카메라부(510)는 좌안 및 우안에 대응하여 두 개의 스테레오 카메라(511, 512)를 포함할 수 있다.

신호 처리부(520)는 프로젝터부의 출력빔이 서로 직각 위상차를 가진 영상으로 가지도록 카메라부에서 출력된 영상 신호를 전처리하는 기능을 수행한다. 상기 신호 처리부(520)에서 출력된 영상 신호는 각각의 프로젝터(531, 532)를 통과하면서 직교하는 좌안용 및 우안용 영상신호를 발생시킬 수 있다. 시청자가 좌안과 우안이 서로 다른 편광 렌즈를 가진 편광 안경을 통해서 상기 프로젝터 스크린(540)의 영상을 좌안과 우안으로 분리하여 시청함으로써 입체 영상이 구현될 수 있다.

프로젝터부(530)는 영상을 확대시켜 대형 화면에 투사시키는 장치로서, 모니터의 크기를 초대형 화면으로 확대할 수 있다는 장점 때문에 다양하게 이용되고 있다. 종래의 프로젝터는 좌안 및 우안에 대응하는 각 프로젝터가 동일한 구성 및 기능인 반면, 본 발명에 따른 프로젝터 중 하나의 프로젝터(531)는 다른 프로젝터를 기준으로 90도 회전된 출력빔을 출력하도록 구성되며, 신호 처리부(520)는 상기 프로젝터(531)의 출력빔이 정상 각도로 복귀된 출력빔을 출력하도록, 미리 반대 방향으로 90도 회전하는 전처리를 수행하도록 구성된다.

본 발명에 따른 상기 신호 처리부(520)는 영상 회전부(523) 및 리사이징부(524)를 포함하며, 신호 합성부(527)를 더 포함할 수 있다.

영상 회전부(523)는 영상 신호의 위상을 90도 회전하는 기능을 수행하고, 리사이징부(524)는 회전된 영상이 좌우 크기가 스크린에 상응하여 크기를 조정하는 기능을 수행한다. 그리고 일반적으로, 입체 영상을 구현하는 방법은, 두 개의 카메라를 이용하여 영상을 촬영하고 그 두 개의 영상을 편광수단을 이용하여 서로 직각 편차를 가진 겹침 영상을 하나의 화면에 디스플레이시키고, 좌우측이 서로 수직하 는 방향의 편광 렌즈를 가진 편광 안경을 통해 두 개의 카메라가 촬영한 영상을 각각 좌우측 눈으로 보게 함으로써, 입체 영상을 구현하는 방법이다. 이러한 입체 영상 구현 방법은 입체 영화나 입체 영상 프로젝터 등에서 이용되고 있다.

도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이장치의 동작을 설명한 순서도.

이하, 도 5b를 참조하여 본 발명에 따른 동작 절차를 설명하면 다음과 같다.

단계 S510에서 소정의 피사체를 각각 다른 각도에서 촬영한 제1 영상 및 제2 영상에 상응하는 영상 신호를 스테레오 카메라로부터 입력 받는다.

단계 S520에서 상기 프로젝터의 종류에 따라 좌안 영상 및 우안 영상의 합성 처리가 필요한 여부를 결정한다. 바람직한 실시예에 의할 때, 제1 타입은 상기 합성 처리 과정이 필요한 반면, 제2 타입은 상기 합성 처리 과정이 필요하지 아니하다.

합성 처리가 필요한 경우, 단계 S530에서 우안 신호에 포함된 RGB 영상 중 적어도 하나의 신호와 좌안 영상에 포함된 RGB 영상 중 적어도 하나의 신호를 합성하여 프로젝트에 입력하기 위한 RGB 신호를 생성한다.

단계 S540에서 상기 좌안 영상 및 우안 영상 중 하나의 영상 신호에 대하여 90도 영상을 회전하고, 단계 S550에서 상기 회전된 영상의 크기를 스크린에 상응하여 리사이징한다. 단계 S560에서 이렇게 처리된 좌안 영상 및 우안 영상 신호를 프로젝터에 입력한다.

여기서, 90도 위상 회전된 영상에 대응하는 프로젝터는 다른 프로젝터를 기준으로 90도 회전되어 설치되거나, 다른 프로젝터에 포함한 편광부를 기준으로 90도 회전되어 설치된 편광부를 포함함으로써 정상 각도의 위상을 가지는 출력빔을 출력할 수 있다.

상기 프로젝터에 출력된 출력빔은 적어도 하나의 반사경을 이용하여 반사한 후, 스크린에 입사된다. 이하, 부분 선형 편광 출력빔(220) 및 동일 선형 편광 출력빔(230)을 제1 타입 및 제2 타입으로 하여, 보다 상세한 구성을 설명하기로 한다.

제1 타입-부분 선형 편광 출력빔

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 부분 선형 편광 출력빔을 가지는 프로젝터에 있어서 입체 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다. 이하, 상기 제1 영상은 우안(右眼)용 영상이고, 상기 제2 영상은 좌안(左眼)용 영상인 것을 기준으로 설명하기로 하나, 본 발명이 이에 한정되지 아니함은 당연하다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 신호처리부(520)는 제1 신호 처리부(521) 및 제2 신호 처리부(525)를 포함할 수 있다.

제1 신호 처리부(521)는 제1 영상이 상기 제2 영상과 90도 위상차가 가지며 제1 프로젝터에서 출력되도록, 상기 제1 영상을 신호처리한 후, 상기 제1 프로젝터로 출력할 수 있다. 그리고 제2 신호 처리부(525)는 상기 제2 영상이 상기 제1 영 상에 상응하여 90도 위상차를 가지며 상기 제2 프로젝터에서 출력되도록, 상기 제2 영상을 신호처리한 후, 상기 제2 프로젝터로 출력할 수 있다.

여기서, 상기 제1 신호 처리부는 상기 제1 영상을 90도 회전하기 위한 영상 회전부 및 상기 영상 회전부의 출력단에 연결되며, 상기 90도 회전된 제1 영상을 스크린에 크기에 상응하여 크기를 조절한 후, 상기 제1 프로젝터에 출력하기 위한 리사이징부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 신호 처리부는 상기 제1 영상의 R(RED) 신호, B(blue) 신호 및 상기 제2 영상의 G(Green)신호를 합성하기 위한 제1 신호 합성부(522)를 포함하며, 상기 제2 신호 처리부는 상기 제1 영상의 G(Green)신호 및 상기 제2 영상의 R(RED) 신호와 B(blue) 신호를 합성하기 위한 제2 신호 합성부(526)를 포함할 수 있다.

도 6b를 참조하면, 제1 타입에 따른 스테레오 LCD 프로젝터의 출력 편광특성이 도시되어 있다.

도 6b의 좌측 영역(600)은 합성 처리 하기 전의 좌안 영상(정상상태)(601), 우안 영상(90도 회전된 상태)(602)에 대한 프로젝터의 출력편광 상태를 도시한 도면이다. 그리고 도 6b의 우측 영역(610)은 컬러성분의 재합성으로 새로이 구성된 좌안 영상(수직)(611) 및 우안 영상(수평)(612)에 대한 프로젝터의 출력편광 상태를 도시한 도면이다.

도 6b의 좌측 영역(600)에 있어서, 좌안 영상에 대응하는 프로젝터(L) 는 정상상태로 Red와 Blue 성분은 수직으로 편광되어 있고, Green 성분은 수평으로 편광 되어 있다. 반면에 우안 영상에 대응하는 오른쪽 프로젝터(R)는 왼쪽에 비해 물리적으로 90도 회전시키게 되면 결과적으로 Red와 Blue 성분은 수평으로, Green은 수직 성분으로 변환되게 된다.

여기서, 미리 신호처리된 영상 신호가 입력되는 경우, 정상 상태로 설치된 프로젝터의 Red, Blue 성분과 90도 회전시킨 프로젝터의 Green 성분은 수직 편광되고, 반대로 정상 상태의 프로젝터의 Green 성분과 90도 회전시킨 프로젝터의 Red, Blue 성분은 수평 편광된다. 따라서 좌, 우 프로젝터의 컬러성분을 신호처리를 통해 수직, 수평성분으로 재합성한 다음 좌, 우 프로젝터에 입력시키고, 스크린에 투영된 좌, 우안 영상은 0도와 90도로 각각 선형 편광된 편광안경을 착용함으로써 입체영상을 감상할 수 있게 된다.

즉, 단순히 오른쪽 프로젝터를 왼쪽 프로젝트에 비해 90도 회전시킨 다음 입력된 좌우 영상신호를 신호처리를 통해 수직, 수평으로 편광된 컬러성분으로 재합성하여 새로운 좌우 영상을 만들 수 있다. 따라서 신호처리된 영상 신호를 좌우 프로젝터에 입력시켜 투영시키고 0도와 90도로 각각 선형 편광된 편광안경을 통해 좌우 영상을 분리하여 입체영상을 감상할 수 있게 된다. 따라서 새로이 제안된 스테레오 프로젝션 시스템에서는 기존 시스템에서 좌, 우 프로젝터의 출력빔을 서로 수직한 편광상태로 만들어주기 위해서 삽입되는 편광필터가 전혀 필요 없고 따라서 이것에 의한 광손실도 완전히 제거할 수 있게 된다.

이하, 제1 타입에 따른 동작 절차를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 두 대의 카메라로부터 입력된 좌우 영상은 각각 Red, Blue, Green 성분으로 나누어진 다음 좌안 영상의 Red, Blue 성분에 우안 영상의 Green 성분을 합쳐서 모든 컬러 성분이 수직으로 편광된 새로운 좌안 영상이 만들어지게 된다. 이후, 상기 영상은 정상위치의 왼쪽 프로젝터를 이용해 스크린에 투영되게 된다. 마찬가지로, 우안 영상의 Red, Blue 성분에 좌안 영상의 Green 성분을 합쳐서 모든 컬러 성분이 수평으로 편광된 새로운 우안 영상이 만들어진다. 이후, 상기 우안 영상을 90도 회전시킨 다음 화면크기에 따라 크기를 재조정하게 된다. 즉, 90도 회전된 영상은 화면 비율이 3:4이므로 이를 4:3으로 재조정하게 된다. 최종적으로 합성된 우안 영상은 물리적으로 90도 회전시킨 오른쪽 프로젝터를 통해 스크린에 투영시켜 좌안 영상과 매칭시키게 된다.

제2 타입-동일 선형 편광 출력빔

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 동일 선형 편광 출력빔을 가지는 프로젝터에 있어서 입체 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 신호처리부(520)는 제1 신호 처리부(521)를 포함하며, 제2 신호 처리부는 별도의 구성없이 상기 제2 영상이 상기 제1 영상에 상응하여 90도 위상차를 가지며 상기 제2 프로젝터에서 출력되도록, 상기 제2 영상을 신호처리한 후, 상기 제2 프로젝터로 출력하는 기능만을 수행할 수 있다. 그 외의 설명은 도 6a와 동일 또는 유사하므로 생략하기로 한다.

도 7b를 참조하면, 제2 타입에 따른 스테레오 LCD 프로젝터의 출력 편광특성이 도시되어 있다.

도 7b의 좌측 영역(700)은 합성 처리 한기 전의 좌안 영상(정상상태)(701), 우안 영상(90도 회전된 상태)(702)에 대한 프로젝터의 출력편광 상태를 도시한 도면이다. 그리고 도 7b의 우측 영역(710)은 컬러성분의 재합성으로 새로이 구성된 좌안 영상(수직)(711) 및 우안 영상(수평)(712)에 대한 프로젝터의 출력편광 상태를 도시한 도면이다.

도 7b의 좌측 영역(700)을 참조하면, 왼쪽 프로젝터(L)는 정상상태로 모든 컬러성분이 수직방향으로 편광 되어있다. 이때, 오른쪽 프로젝터(R)를 왼쪽에 비해 물리적으로 90도 회전시킨다면 모든 컬러 성분의 편광상태는 수직에서 수평방향으로 변환되게 된다. 따라서 서로 수직한 편광상태를 갖는 이들 프로젝터를 통해 좌우 영상을 동시에 투영시킨 다음 0도 및 90도로 선형 편광된 안경을 착용함으로써 스테레오 입체영상을 감상할 수 있다.

제2 타입의 경우, 제1 타입과는 달리 모든 컬러성분이 같은 편광상태임으로 좌우 프로젝터간의 컬러성분 교환은 필요하지 않다. 따라서 두 대의 카메라로부터 입력된 좌우 영상 중 좌안 영상은 정상상태의 좌측 프로젝터를 통해 스크린에 투영되고 우안 영상은 90도 회전시킨 다음 화면의 크기를 4:3 비율로 다시 재조정한다. 그리고 이 영상은 물리적으로 90도 회전시킨 오른쪽 프로젝터를 통해 스크린에 투영되어 좌안 영상과 매칭시킬 수 있다.

실험 결과

이하, 본 발명에 따른 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 시스템의 성능을 분석하기 위해서 구성한 광학실험 실험 결과를 설명하기로 한다. 즉, 본 발명에 따른 카메라부는 서로 6.5cm의 간격이 떨어진 두 개의 IEEE 1394 규격 카메라를 에피폴라 라인선상에 위치시켜 사용하였다. 실험에 사용된 스테레오 카메라(제품명 : Aplux C102T)의 사양은 표 2와 같다.

데이터 포맷	YUV(4:1:1), YUV(4:0:0), YUV(4:4:4), RGB 24-Bit, UYVY, YUY2
센서	Sony 1/4 inch CCD sensor
해상도	350K pixels
비디오 모드	640x480/ 320x240/ 160x120
프레임 율	Still image to 30 frames per second
초점거리	2.42[mm]
시야각	50[degree]

그리고 좌, 우 카메라로부터 획득된 좌, 우안 영상은 본 발명에 따른 신호 처리된 컬러영상 변환기법에 의해 재합성된 다음 좌, 우 프로젝터에 입력시켜 스크린에 투사되게 된다. 이때, 하나의 프로젝터는 정상상태로 위치시키는 반면, 다른 프로젝터는 물리적으로 90도 회전시켜 위치시키게 된다. 실험에서는 NEC 프로젝터(Model: MT1060)를 사용하였으며 그 사양은 표 3과 같다.

LCD 패널	1.0″Polysilicon TFT
해상도	1024x768[XGA]
최고 해상도	1600x1200[UXGA]
컨트라스트 비	800 : 1
밝기	2600 [ANSI Lumens]

그리고 스크린은 100인치급 마이크로젬 스크린을 사용하였으며 이를 통해 수 직/수평으로 160도 이상의 시야각을 확보하면서 고휘도의 균일한 영상을 투영할 수 있다. 하기의 표 4는 본 실험에 사용된 마이크로젬 스크린의 시양을 나타낸 것이다.

스크린 사이즈	100인치
광효율	80%±2%
프러널 렌즈 초점거리	2250mm
최대 이득	3±0.5
수직/수평 시야각	160°±6°

본 실험 결과에 따르면, 90도 회전된 우측 프로젝터로 스크린에 투영된 우축영상은 화면크기가 3:4로 변환되어 있기 때문에 프로젝터의 3D Reform 기능을 이용하여 좌측 프로젝터 영상과 같은 크기인 4:3의 비율로 조정한 후, 스크린에서 정밀한 매칭된 좌, 우 영상을 획득할 수 있었다. 이렇게 스크린에 투영된 좌, 우 영상은 사용자가 착용한 0도와 90도로 각각 선형 편광된 편광안경을 통하여 분리됨으로써 고휘도의 입체 영상을 감상할 수 있었다.

실험결과, 기존의 방식에서 프로젝터의 앞에 선형 또는 원형 편광 필터를 위치시켜 광량이 50% 이상 감소되었던 것과는 달리 제안된 시스템에서는 편광필터가 제거되고 LCD 프로젝터 자체의 편광 특성을 이용함으로써 결과적으로 출력광 손실이 없는 고효율의 스테레오 프로젝션 시스템이 가능함을 확인하였다.

시스템 구현

이하, 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 본 발명에 따른 프로젝터부를 포함하는 입체 프로젝션 시스템을 구현예를 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 반사판의 개수에 따라 실시예를 구분하여 설명하기로 하나, 본 발명이 도 8a 및 도 8b의 실시예에 한정되지 아니함은 당연하다.

도 8a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시스템 구현예를 도시한 도면이고, 도 8b는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 시스템 구현예를 도시한 도면이다.

도 8a 및 도 8b는 실제 설계 제작된 100인치급 2D/3D 겸용 스테레오스코픽 프로젝션형 디스플레이 시스템을 나타낸 것이다. 본 시스템에서는 실시간 영상 입력 장치로 IEEE 1394 카메라를 사용하였으며 스테레오 카메라의 간격은 6.5cm로 유지시키고 에피폴라 라인선상에 위치시켰다. 또한, 카메라는 Aplux C102T를 사용하였고, RGB24 모드, 640x480의 해상도로 초당 15 프레임의 스테레오 영상을 획득하였다. 그리고 좌우 카메라로부터 획득된 좌우 영상은 컬러 신호처리를 거친 다음 좌우 프로젝터를 통해 스크린에 투영된다. 프로젝션 디스플레이를 위해서는 두 대의 NEC MT 1060 프로젝터가 사용되었고 한 대의 프로젝터는 물리적으로 90도 회전시켜 고정시켰다. 그리고 스크린은 100인치급 마이크로젬(microgem) 스크린을 사용하였으며 이를 통해 수직/수평으로 160도 이상의 시야각을 확보하면서 균일한 영상을 투영할 수 있었다. 스크린에 투영된 영상은 0도와 90도로 각각 선형 편광된 편광안경을 착용하여 시청함으로써 완전한 입체영상을 감상할 수 있었다. 본 발명에 서 제공하는 출력 광손실이 전혀 없는 새로운 형태의 고휘도 편광 스테레오스코픽 입체 프로젝션 디스플레이 시스템을 실제로 100″급의 2D/3D 겸용 입체 프로젝션 TV 형태로 프로토 타입으로 설계 및 제작하였다.

본 발명에 따른 무손실 편광형 스테레오 프로젝션 시스템의 구현예를 나타낸 도 8a 및 8b를 참조하면, 상기 프로젝터부(530)는 두개의 프로젝터(531, 532)를 포함할 수 있다.

바람직한 실시예에 의할 때, 좌측 프로젝터(532)는 정상상태로 위치시키고 우측 프로젝터(531)는 90도 회전시켜 위치시키게 된다. 이때 정상상태로 놓인 좌측 프로젝터(532)의 투영화면은 4:3 비율을 갖는 반면, 90도 회전시켜 위치시킨 우측 프로젝터(531)는 3:4의 화면비율로 변하기 때문에 이는 프로젝터의 3D Reform 기능을 이용하여 4:3의 비율로 재조정해 준 다음 스크린부(540)에서 좌안 영상과 매칭시키게 된다. 특히, 본 발명에 따르면, 기존의 2D 프로젝션 TV에 단지 하나의 프로젝터를 추가시킴으로써 2D/3D 겸용의 입체 프로젝션 TV형태로 구현할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 입체 영상 프로젝션 디스플레이 장치는 별도의 편광 필터없이 서로 직교된 좌안 영상과 우안 영상을 출력하여 대형 스크린(540)으로 출력한다. 시청자는 편광 안경을 통해 스크린에 투영되는 3차원 입체 영상을 볼 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 프로젝션 시스템을 90도 회전된 프로젝터 및 정상 각도의 프로젝터를 포함하는 프로젝터부(530) 및 적어도 하나의 반사판 및 스크린(540)을 포함할 수 있다. 여기서, 스크린은 도 8a 와 같이 하나의 반사판(810)을 구비할 수도 있고, 도 8b와 같이 제1 및 제2 반사판(810, 820)을 구비할 수 도 있다.

이하, 도 8b를 참조하면, 프로젝터부(530)로부터 출력되는 3차원 영상의 광은 제1 반사판(820)으로 투영된다. 제1 반사판(820)으로 투영된 광은 제2 반사판(810)으로 투영되고, 다시 제2 반사판(810)에 의해 스크린(540)으로 최종 투영된다. 물론, 상기 적어도 하나의 반사판의 각도에 따라 영상 신호를 제어할 수 있음은 당연하며, 스크린(540)을 확대 또는 축소하는 경우, 상기 스크린에 크기에 상응하여 반사판의 크기 및 개수를 조절할 수 있다. 본 발명의 실험 결과에 의하면 100인치 이상의 대형 화면에서도 고화질의 선명한 입체 영상을 구현할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

다른 실시예

이하, 도 9에서는 프로젝터의 회전없이 편광부의 회전을 통하여 직교하는 좌안 및 우안 영상을 생성하는 방법을 설명하고, 도 10a 및 도 10b는 도 9의 다른 실시예의 효과를 검증하기로 한다. 그리고 도 11a 및 도 11b는 프로젝터 내부 LCD의 편광 필터의 방향을 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.

이상에서는 프로젝터부(540) 중 하나의 프로젝터를 90도 회전하여 설치한 경 우를 기준으로 설명하였으나, 프로젝터는 그대로 두고, 프로젝터에 포함된 편광부(910)를 90도 회전하여 구성할 수 있음은 당연하다.

예를 들어, 종래의 3-패널 LCD 프로젝터의 내부 구조를 참조하면, LCD 패널(900)을 포함하며, 이러한 LCD 패널(900)은 자체의 편광 특성을 갖게 된다. 본 발명은 LCD 패널(900)이 가지는 자체 편광 특성을 이용하여 편광 필터없이 입체 영상을 구현하였으며, 이를 위하여 스테레오스코픽 프로젝션 시스템을 구현할 때 편광의 방향을 조절하기 위하여 프로젝터를 물리적으로 회전하는 경우를 기준으로 설명하였다. 그러나 프로젝터 내부에 붙어있는 편광부(910)의 방향을 회전시키면, 프로젝터의 물리적인 회전 없이도 스테레오스코픽 프로젝션 시스템을 구성할 수 있음은 당연하다. 여기서, 편광부(910)는 편광자(911)(polarizer)와 검광자(912)(Analyzer)를 포함하는 것으로 한다.

LCD 패널(900)의 양 면에 편광자(911)(polarizer)와 검광자(912)(Analyzer)를 구비되며, 편광되지 않은 빛이 편광자(911)를 거치면서 일정한 방향으로 편광이 되고 액정을 지나면서 90도 회전하게 된다. 그리고 나서 LCD 패널(900)의 후면에 붙은 검광자(912)를 통과하여 이미지를 나타낼 수 있다. 이때 한쪽 프로젝터는 편광자(911)와 검광자(912)의 방향을 수직이 되게 하고, 다른 프로젝터는 같은 방향이 되도록 한다면 프로젝터 출력의 편광 방향은 90도로 바뀔 수 있다. 여기서, 편광자(911) 및 검광자(912)의 방향 변화에 따른 그레이 값(gray level) 또는 전압값을 조절하면, 프로젝터의 회전 없이도 고효율의 스테레오스코픽 프로젝션 시스템의 구성할 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LCD 패널(900)의 특성 분석을 위한 구성이 도시되어 있다. LCD 패널(900)의 전 후에 편광자(911) 및 검광자(912)를 위치시킨 도 9에 있어서, 실험의 편의를 위하여 편광자(911)는 그대로 두고 검광자(912)만을 변화시키며 실험을 수행하였다.

도 10a는 편광자(911)와 검광자(912)의 편광방향이 90도인 경우를 나타내고, 도 10b는 편광자(911)와 검광자(912)의 편광방향이 같은 방향인 경우를 나타내고 있다.

도 10a 및 10b를 참조하면, 두 경우가 서로 대칭이 되어 나타나므로 프로젝터 내부의 LCD 패널(900)에 부착되어 있는 검광자(912)의 방향을 바꾸어 준다면 프로젝터의 물리적 회전 없이도 고효율의 스테레오스코픽 프로젝션 시스템의 구성이 가능해짐을 알 수 있다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 프로젝터 내부 LCD의 편광 필터의 방향이 도시되어 있다. 좌안 영상에 대응하는 적색 출력빔의 편광 필터(1110) 및 우안 영상에 대응하는 적색 출력빔의 편광 필터(1210)가 직교하도록 구성된다. 마찬가지로, 좌안 영상에 대응하는 녹색 출력빔의 편광 필터(1120) 및 우안 영상에 대응하는 녹색 출력빔의 편광 필터(1220)도 직교하며, 좌안 영상에 대응하는 청색 출력빔의 편광 필터(1130) 및 우안 영상에 대응하는 적색 출력빔의 편광 필터(1230)도 직교한다.

즉, 좌안 영상에 대응하는 LCD의 편광 필터 및 우안 영상에 대응하는 LCD의 편광 필터가 서로 대칭이 되어 구성되므로, 프로젝터 내부의 LCD 패널에 부착되어 있는 검광자(Analyzer)의 방향을 변화시키면, 프로젝터 자체의 물리적 회전 없이도 고효율의 스테레오스코픽 프로젝션 시스템을 구현할 수 있다.

도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 무손실 편광형 입체 디스플레이장치는 LCD 프로젝터 자체의 편광특성과 컬러 신호처리 기법을 통해 편광필터를 효과적으로 제거해 줌으로써 출력 광손실이 전혀 없는 새로운 형태의 고휘도 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 방법 및 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 LCD 디스플레이 장치가 가지고 있는 고유의 출력빔 특성을 이용하여, 별도의 편광 필터를 구비하지 아니하고도 입체 영상을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 LCD 프로젝터의 고유한 편광특성과 컬러비디오 신호의 효과적인 처리를 통해 기존의 프로젝션 디스플레이 시스템으로부터 광손실의 원인이 되고 있는 편광 필터를 완전히 제거해줌으로써 출력 광손실이 전혀 없는 새로운 형태의 편광형 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 시스템을 통하여, 광손실의 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 새로운 접근 방식을 제공할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 100″급 2D/3D 겸용 프로젝션 TV 형태로 프로토 타입을 실제 설계 및 제작하고 광학실험을 통해 성능 및 효과를 검증함으로써 실질적인 상품화 응용 가능성을 제공할 수 있는 효과도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

1. 소정의 피사체를 각각 다른 각도에서 촬영한 제1 영상 및 제2 영상을 입체적으로 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,

   상기 제1 영상에 대응하여 제1 프로젝터에서 출력되는 제1 출력빔이 상기 제2 영상에 대응하여 제2 프로젝터에서 출력되는 제2 출력빔과 90도 위상차가 가지며 상기 제1 프로젝터에서 출력되도록, 상기 제1 영상을 신호처리하여 제1 입력 영상을 생성하고, 이를 상기 제1 프로젝터로 입력하기 위한 제1 신호 처리부를 포함하되,

   상기 제1 신호 처리부는,

   상기 제1 영상의 R(Red) 신호, B(Blue) 신호 및 상기 제2 영상의 G(Green) 신호를 합성한 영상을 출력하는 제1 신호 합성부;

   상기 제1 신호 합성부의 출력단에 연결되며, 상기 합성한 영상을 90도 회전하기 위한 영상 회전부; 및

   상기 영상 회전부의 출력단에 연결되며, 상기 90도 회전된 영상을 스크린의 크기에 상응하도록 크기를 조절한 후, 상기 제1 프로젝터에 출력하기 위한 리사이징부를 포함하며,

   상기 제1 출력빔이 편광 필터를 거치지 아니하고도 입체 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 출력빔이 상기 제1 출력빔에 상응하여 90도 위상차를 가지며 상기 제2 프로젝터에서 출력되도록, 상기 제2 영상을 신호처리하여 제2 입력 영상을 생성하고, 이를 상기 제2 프로젝터로 입력하기 위한 제2 신호 처리부;

   가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제2 신호 처리부는 상기 제1 영상의 G(Green)신호 및 상기 제2 영상의 R(RED) 신호와 B(blue) 신호를 합성하기 위한 제2 신호 합성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 장치.
5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 프로젝터는

   상기 제1 신호 처리부의 출력단에 연결되며, 상기 제1 출력빔이 상기 제2 출력빔과 90도 위상차를 가지도록, 상기 제2 프로젝터를 기준으로 90도 회전되어 설치되는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 장치.
6. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 프로젝터는

   상기 제1 신호 처리부의 출력단에 연결되며, 상기 제1 출력빔이 상기 제2 출력빔과 90도 위상차를 가지도록, 상기 제2 프로젝터에 포함한 제2 편광부를 기준으로 90도 회전되어 설치된 제1 편광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 장치.
7. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 프로젝터 및 상기 제2 프로젝터에 출력된 출력빔을 적어도 하나의 반사경을 이용하여 반사한 후, 스크린에 입사하기 위한 디스플레이부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이장치.
8. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 영상은 우안(右眼)용 영상이고, 상기 제2 영상은 좌안(左眼)용 영상인 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이장치.
9. 소정의 피사체를 각각 다른 각도에서 촬영한 제1 영상 및 제2 영상에 대하여 상기 제1 영상에 상응하는 제1 출력빔이 상기 제2 영상에 상응하는 제2 출력빔과 90도 위상차를 가지며 제1 프로젝터에서 출력되어 입체적으로 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,

   (a) 상기 제1 영상에 포함된 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) 영상 중 적어도 하나의 신호와 상기 제2 영상에 포함된 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) 영상 중 적어도 하나의 신호를 합성하여 제1 입력 영상 및 제2 입력 영상을 생성하는 단계;

   (b) 상기 생성된 제1 입력 영상을 제2 입력 영상과 90도 위상차를 가지도록 회전하는 단계;

   (c) 상기 90도 회전된 제1 입력 영상을 스크린의 크기에 상응하도록 크기를 조절하는 단계; 및

   (d) 상기 크기가 조절된 제1 입력 영상을 제1 프로젝터로 출력하고 제2 입력 영상을 제2 프로젝터로 출력하는 단계를 포함하며,

   상기 제1 출력빔 및 제2 출력빔이 편광 필터를 거치지 아니하고도 입체 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 제1 프로젝터는,

    상기 제2 프로젝터를 기준으로 물리적으로 90도 회전되어 설치된 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 방법.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 제2 출력빔과 90도 위상차가 나는 제1 출력빔을 생성하도록, 제2 프로젝터에 포함한 제2 편광부를 기준으로 90도 회전되어 설치된 제1 편광부를 포함하는 상기 제1 프로젝터에서 제1 출력빔을 출력하는 단계

    가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 방법.
14. 제 9 항에 있어서,

    상기 제1 출력빔 및 상기 제2 출력빔을 적어도 하나의 반사경을 이용하여 반사한 후, 스크린에 입사하는 단계

    가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이 방법.
15. 제 9 항, 제 12 항, 제 13 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 영상은 우안(右眼)용 영상이고, 상기 제2 영상은 좌안(左眼)용 영상인 것을 특징으로 하는 편광형 입체 디스플레이방법.

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