KR100918294B1

KR100918294B1 - 입체 시화상(視畵像) 표시장치, 입체 시화상 표시방법 및컴퓨터 프로그램

Info

Publication number: KR100918294B1
Application number: KR1020077023866A
Authority: KR
Inventors: 코이치 히라마츠; 타카오 유치무라; 야스히토 슈치; 타다노리 오카다; 카즈유키 하토리; 사쿠 타케우치
Original assignee: 엔티티 데이터 산요 시스템 코포레이션; 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2009-09-18
Also published as: EP1901564A4; CN100592808C; US8482598B2; EP1901564A1; WO2006100805A1; KR20080025360A; CN101180891A; JP2006262397A; JP4578294B2; US20080192112A1

Abstract

가변 초점 렌즈를 사용하지 않고, 입체 시화상(視畵像)의 모든 영역을 정확하게 시각적으로 인식할 수 있으며, 계산기 처리 부하를 경감하면서, 복수의 관찰자가 어떤 위치에서 화상을 관찰하더라도 자연스러운 입체 화상을 망막에 형성할 수 있는 입체 시화상 표시장치, 입체 시화상 표시방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 관찰자의 망막에 입체 화상을 형성하는 입체 시화상을 생성하여 표시하는 입체 시화상 표시장치에 있어서, 관찰자의 망막에 입체 화상을 형성 가능한 시차의 경계인 한계 시차를 산출하고, 산출한 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수를 산출하여, 산출한 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하고, 분할한 공간마다 단일 주시점에 대한 피사체의 입체 시화상을 생성하며, 생성한 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하여, 생성한 단일 입체 시화상을 표시한다.

입체 시화상, 시차, 가변 초점 렌즈

Description

입체 시화상(視畵像) 표시장치, 입체 시화상 표시방법 및 컴퓨터 프로그램{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY UNIT, STEREOSCPIC IMAGE DISPLAYING METHOD AND COMPUTER PROGRAM}

본 발명은 관찰자의 양안(兩眼)의 시차(視差)를 이용하여, 관찰자의 보는 위치에 관계없이 입체 화상을 망막에 형성할 수 있으며, 피사체의 공간적 위치 관계를 자연스럽게 파악할 수 있는, 입체 시화상을 생성하여 표시하는 입체 시화상 표시장치, 입체 시화상 표시방법 및 프로그램에 관한 것이다.

최근 화상 처리 기술의 급속한 발전에 따라, 편광 렌즈 등의 광학 렌즈를 갖춘 특수한 안경을 이용함으로써 입체 영상을 즐길 수 있는 입체 시화상(視畵像) 표시장치뿐만 아니라, 나안(naked eye)으로도 입체 영상을 즐길 수 있는 입체 시화상 표시장치가 많이 개발되고 있다. 종래의 입체 시화상 표시장치는, 주시점(gazing point)이 단일인 경우에 대한 입체 시화상을 생성하여 표시하였으므로, 공간의 일부 영역에 대해서는 선명하게 인식할 수 있어 공간적 위치 관계를 정확하게 인식할 수 있음에 반해, 다른 영역에 대해서는 소위 흐릿한 화상(畵像)으로 인식하게 되 어, 공간의 전체 영역에 걸쳐 위치 관계를 정확하게 인식하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.

도 16은 종래의 입체 시화상 표시의 개념을 보여주는 모식도이다. 입체 시화상이 투영되는 스크린(1)을 통해서, 투영되고 있는 피사체(도 16에서는 차량)의 주시점(2)을 본 경우, 주시점(2)에서는 시차가 발생하지 않기 때문에 관찰자는 입체 시화상을 선명하게 시각적으로 인식할 수 있다. 한편, 주시점(2)으로부터 떨어진 위치에 있는 입체 시화상은 시차가 커질수록 좌안 망막에 형성된 입체 화상(3)과 우안 망막에 형성된 입체 화상(4) 사이의 괴리가 커져, 결과적으로 희미한 상태로 인식된다. 도 17은 종래의 입체 시화상 표시에서의 희미한 영역을 나타내는 도면이다. 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 입체 시화상 표시 장치에서는, 단초점 렌즈(5, 5,...)가 사용되어, 주시점(2) 근방의 피사체는 선명하게 인식할 수 있으나, 주시점(2)으로부터 떨어진 영역, 예를 들어 해칭한 영역(6)에서는, 좌우 화상의 시차가 소정 값보다 커서 희미한 화상으로 인식된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 예를 들어, 일본 특허 제3064992호 및 일본 공개특허공보 2001-238229호에서는 가변 초점(varifocal) 렌즈를 이용하여 관찰자와 스크린(1) 사이의 복수의 다른 위치에 주시점을 설치하여, 시각적으로 선명하게 인식될 수 있는 영역을 증가시켜서, 관찰자의 위치, 주시점 등의 상이에 따른 입체 화상의 보이는 방식을 균일화하고 있다. 도 18은 가변 초점 렌즈를 이용한 경우의 입체 시화상 표시에서의 희미한 영역을 나타내는 도면이다. 도 18에 따르면, 가변 초점 렌즈(7, 7,...)를 이용함으로써 복수 개의 주시점(2, 2,...)을 설치할 수 있으며, 가변 초점 렌즈(7, 7,...)를 다수개 이용하여 주시점(2, 2,...)의 배치를 정교하게 함으로써, 도 17에서 해칭한 영역(6), 즉 좌우 화상의 시차가 소정 값보다 커서 희미한 화상으로 인식되는 영역을 줄이거나 또는 제거할 수 있다.

삭제

그러나 위에서 언급한 가변 초점 렌즈(7, 7,...)를 이용한 입체 시화상 표시 시스템에서 희미한 영역을 완전하게 배제하기 위해서는 가변 초점 렌즈(7)를 다수 개 구비할 필요가 있으며, 이로 인해 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 가변 초점 렌즈(7)를 다수개 구비했더라도, 예를 들어, 어떤 주시점에서든 안쪽 방향으로 떨어진 위치에 존재하는 피사체의 화상은, 역시 어떤 주시점에 있어서도 좌우 화상의 시차가 소정 값보다 커져 희미한 화상으로 인식된다. 따라서 관찰자가 피사체의 공간적 위치 관계를 파악하기 위해 시점(視点)을 많이 변경하더라도, 희미한 화상 밖에는 인식할 수 없으며, 희미한 화상으로 인식되는 영역을 완전하게 배제할 수 없다는 문제점이 있었다.

이것은 종래의 입체 시화상 표시 시스템이, 관찰자가 입체 시화상을 희미해지지 않고 시각으로 인식할 수 있는 시차의 한계 값(이하, "한계시차(限界視差)"라고 함)을 고려하지 않았기 때문에 발생하는 것이다. 한계 시차는 관찰자와 스크린 사이의 위치 관계에 기초하여 구할 수 있다.

그리고 종래의 입체 시화상 표시 시스템은 복수 촬상된 화상 중에서 가장 초점이 일치하는 화상을 추출하기 위해서, 화상에 포함되는 화소수 전체에 대해서 비교 판정 처리를 실시할 필요가 있다. 즉, 모든 화소에 대해서, 상관도를 산출하여, 시차를 산출한다 그리고 산출된 시차는 복수의 화상 간에 비교할 필요가 있어, 계산기의 처리 부하가 팽대한다는 문제점도 남아 있었다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 가변 초점 렌즈를 사용하지 않고, 입체 시화상의 전체 영역을 시각적으로 정확하게 인식할 수 있으며, 계산기의 처리부하를 경감할 수 있는 입체 시화상 표시장치, 입체 시화상 표시방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 한계 시차를 가능한 한 정확하게 산출하여, 복수의 관찰자가 어떤 위치에서 화상을 관찰하더라도 자연스러운 입체 화상을 망막에 형성할 수 있는 입체 시화상 표시장치, 입체 시화상 표시방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 제1 발명에 따른 입체 시화상 표시장치는, 관찰자의 망막에 입체 화상을 형성하는 입체 시화상을 생성하여 표시하는 입체 시화상 표시장치에 있어서, 관찰자의 망막에 입체 화상의 형성이 가능한 시차의 경계인 한계 시차를 산출하는 한계 시차 산출수단과, 산출된 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수(dimension)를 산출하는 직육면체 치수 산출수단과, 산출된 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하는 공간 분할수단과, 분할된 공간마다 단일 주시점에 대한 피사체의 입체 시화상을 생성하는 주시점 화상 생성수단과, 생성된 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하는 주시점 화상 맞춤수단과, 생성된 단일 입체 시화상을 표시하는 시화상 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 발명에 따른 입체 시화상 표시장치는, 제1 발명에 있어서, 입체 시화상을 표시하는 스크린과 관찰자의 상대 위치를 검출하는 상대 위치 검출수단을 포함하고, 상기 한계 시차는 좌우 시선이 교차하는 점과 양안 사이의 거리의 역수, 및 입체 시화상을 표시하는 스크린과 양안 사이의 거리의 역수의 차가 소정치인 시차로서 산출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제3 발명에 따른 입체 시화상 표시장치는, 제1 발명 또는 제2 발명에 있어서, 상기 한계 시차 산출수단은 상기 한계 시차를 관찰자 개인적 특징에 근거하여 보정하는 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 제4 발명에 따른 입체 시화상 표시장치는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 주시점 화상 맞춤 수단은, 분할된 공간 중에서 하나의 공간을 기준으로 하여, 하나의 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과 인접하는 다른 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값의 차에 해당하는 휘도차를 산출하는 수단과, 하나의 공간에 대해 다른 공간을 평행 이동하여 휘도차를 재산출하는 수단과, 산출된 휘도차가 최소가 되는 다른 공간의 하나의 공간에 대한 상대 위치를 구하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제5 발명에 따른 입체 시화상 표시방법은, 관찰자의 망막에 입체 화상을 형성하는 입체 시화상을 생성하여 표시하는 입체 시화상 표시방법에 있어서, 관찰자의 망막에 입체 화상의 형성이 가능한 시차의 경계에 해당하는 한계 시차를 산출하고, 산출된 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수를 산출하고, 산출된 상기 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하고, 분할된 공간마다 단일 주시점에 대한 상기 피사체의 입체 시화상을 생성하고, 생성한 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하고, 생성한 단일 입체 시화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

그리고 제6 발명에 따른 입체 시화상 표시방법은, 제5 발명에 따른 입체 시화상 표시방법에 있어서, 입체 시화상을 표시하는 스크린과 관찰자의 상대 위치를 검출하고, 상기 임계 시차는 좌우의 시선이 교차하는 점과 양안간의 거리의 역수 및 입체 시화상을 표시하는 스크린과 양안간의 거리의 역수의 차가 소정값인 시차로서 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제7 발명에 따른 입체 시화상 표시방법은, 제5발명 또는 제6발명에 따른 입체 시화상 표시방법에 있어서, 상기 한계 시차를 상기 관찰자의 개인적인 특성에 근거하여 보정하는 것을 특징으로 한다.

그리고 제8 발명에 따른 입체 시화상 표시방법은, 제5발명 내지 제7 발명 중 어느 하나에 따른 입체 시화상 표시방법에 있어서, 분할된 공간 중에서 하나의 공간을 기준으로 하여, 하나의 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과 인접하는 다른 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과의 차를 산출하고, 하나의 공간에 대해 다른 공간을 평행 이동하여 휘도차를 재산출하며, 산출된 휘도차가 최소가 되는 다른 공간의 하나의 공간에 대한 상대 위치를 구하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제9 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 관찰자의 망막에 입체 화상을 형성하는 입체 시화상을 생성하여 표시하는 컴퓨터에서 실행 가능한 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 컴퓨터를, 관찰자의 망막에 입체 화상의 형성이 가능한 시차의 경계에 해당하는 한계 시차를 산출하는 한계 시차 산출수단, 산출된 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수를 구하는 직육면체 치수 산출수단, 산출된 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하는 공간 분할수단, 분할된 공간마다 단일 주시점에 대한 피사체의 입체 시화상을 생성하는 주시점 화상 생성수단 및 생성된 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하는 주시점 화상 맞춤수단으로 기능하게 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 제10 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 제9 발명에 따른 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 컴퓨터를, 입체 시화상을 표시하는 스크린과 관찰자의 상대 위치를 검출하는 상대 위치 검출수단으로서 기능하게 하고, 상기 한계 시차를, 좌우의 시선이 교차하는 점과 양안간의 거리의 역수 그리고 및 입체 시화상을 표시하는 스크린과 양안간의 거리의 역수의 차가 소정치인 시차로서 산출하도록 기능하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제11 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 제9 발명 또는 제10 발명에 따른 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 컴퓨터를, 상기 한계 시차를 관찰자의 개인적인 특징에 근거하여 보정하는 보정수단으로서 기능하게 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 제12 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 제9 내지 제11 발명에 따른 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 컴퓨터를, 분할된 공간 중에서 하나의 공간을 기준으로 하여, 하나의 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과 인접하는 다른 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과의 차에 해당하는 휘도차를 산출하는 수단, 하나의 공간에 대해 다른 공간을 평행 이동하여 휘도차를 재산출하는 수단, 및 산출된 휘도차가 최소가 되는 다른 공간의 하나의 공간에 대한 상대 위치를 구하는 수단으로서 기능하게 하는 것을 특징으로 한다.

제1발명, 제5발명 및 제9 발명에 따르면, 관찰자의 망막에 입체 화상의 형성이 가능한 시차의 경계에 해당하는 한계 시차를 산출하고, 산출된 한계 시차 내에서 임의의 직육면체의 치수를 산출하고, 산출된 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하고, 피사체를 포함하는 공간마다 단일 주시점에 대한 피사체의 입체 시화상을 생성하며, 생성된 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하여 표시 출력한다. 이로 인해, 관찰자가 희미한 화상으로 인식하는 일 없는 시차 범위 내에 있는 직육면체로 공간을 분할하고, 분할된 공간마다 종래과 마찬가지로 입체 시화상을 생성하고, 이들을 맞추어 입체 시화상을 생성하기 때문에 생성된 입체 시화상의 어떤 영역에 있어서도 한계 시차 내의 입체 시화상이며, 관찰자가 어떤 위치, 어떤 각도에서 입체 시화상을 보더라도 망막에는 희미한 입체 화상을 형성하지 않는다.

따라서, 가변 초점 렌즈를 사용하지 않고도 입체 시화상의 전체 영역을 시각적으로 정확하게 인식할 수 있으며, 피사체의 공간적인 위치 관계를 정확하게 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 피사체가 존재하는 직육면체 공간에서 생성된 입체 시화상만을 맞추기만 하면 충분하기 때문에 계산기 처리 부하를 대폭 줄일 수 있으며, 계산 비용의 경감을 꾀할 수 있게 된다.

제2 발명, 제6 발명 및 제10 발명에 따르면, 입체 시화상을 표시하는 스크린과 관찰자의 상대 위치를 검출하는 상대 위치 검출수단을 포함하고, 한계 시차를, 좌우의 시선이 교차하는 점과 양안간의 거리의 역수, 및 입체 시화상을 표시하는 스크린과 양안간의 거리의 역수의 차가 소정치인 시차로서 산출된다. 이로 인해, 관찰자의 관찰 위치에 따라 한계 시차를 정확하게 산출할 수 있으며 관찰자에게 적합한 입체 시화상을 표시하는 것이 가능하게 된다.

제3 발명, 제7 발명 및 제11 발명에 따르면, 한계 시차를 관찰자의 개인적인 특성에 근거하여 보정하는 보정수단을 포함한다. 이로 인해, 관찰자의 개인적인 특징점, 예를 들면, 근시 또는 원시에 의한 망막 위치의 전후, 수정체의 오염 유무 등에 따라서 산출한 한계 시차를 보정함으로써, 더욱 정확한 한계 시차를 산출할 수 있으며, 관찰자에게 더욱 적합한 입체 시화상을 표시하는 것이 가능해 진다.

제4 발명, 제8 발명 및 제12 발명에 따르면, 분할된 공간 중에서 하나의 공간을 기준으로 하여, 하나의 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과 인접하는 다른 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값의 차에 해당하는 휘도차를 산출하고, 하나의 공간에 대해 다른 공간을 평행 이동하여 휘도차를 재산출하면서, 산출된 휘도차가 최소가 되는 다른 공간의 하나의 공간에 대한 상대 위치를 구한다. 이로써, 단순히 입체 시화상을 원래의 공간 위치에서 맞춘 경우에 인접하는 입체 시화상의 경계에 생기는 투명 부분 등의 틈을 제거할 수 있으며,경계 부분에 있어서도 자연스러운 입체 화상을 관찰자의 망막에 형성할 수 있는 입체 시화상을 생성하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치의 중앙처리장치의 처리 과정을 나타내는 순서도.

도 3은 한계 시차를 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치의 중앙처리장치가 한계 시차를 산출하는 과정을 나타내는 순서도.

도 5는 화상 데이터 기억부에 기억되어 있는 화상 데이터의 입체 시화상의 구도를 결정하기 위해, 공간 내의 임의의 위치에 설정한 주시점 및 시점을 나타내는 도면.

도 6은 분할되는 공간의 주시점을 구하는 방법을 설명하는 도면.

도 7은 최초 분할 공간을 결정하는 방법을 나타내는 모식도.

도 8은 최초 분할 공간의 직육면체의 높이 및 폭을 구하는 방법을 나타내는 모식도.

도 9는 최초 분할 공간을 배치한 상태를 나타내는 도면.

도 10은 피사체의 분할 공간으로서 직육면체를 배치한 상태를 나타내는 도면.

도 11은 제1 열에서 생성된 입체 시화상의 예를 나타내는 도면.

도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치에서 중앙처리장가 입체 시화상을 맞추는 과정을 나타내는 흐름도.

도 13은 조정 대상인 입체 시화상을 도트(dot) 단위로 이동하는 상태를 나타내는 모식도.

도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치의 중앙처리장치가 한계 시차를 산출하는 과정을 나타내는 블록도이다.

도 16은 종래의 입체 시화상 표시의 개념을 나타내는 모식도.

도 17은 종래의 입체 시화상 표시에서의 희미한 영역을 나타내는 도면.

도 18은 가변 초점 렌즈를 이용한 경우의 입체 시화상 표시에서의 희미한 영역을 나타내는 도면.

[도면부호의 설명]

10: 입체 시화상 표시 장치 11: 중앙처리장치(CPU)

12: 기억수단 13: 램(RAM)

14: 통신수단 15: 입력수단

16: 표시 인터페이스 17: 보조 기억수단

18: 이동형 기록매체 20: 대화면 표시장치

30: 표시장치 40: 관찰자 센서

41: 센서 인터페이스 121: 화상 기억부

D: 한계 시차 g, g1, g2,...gn 주시점

(제1 실시 예)

이하, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치에 대해서 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입체 시화상 표시장치(10)는, 적어도 중앙처리장치(Central Processing Unit)(11), 기억수단(12), 램(13), 인터넷 등의 외부 네트워크망과 접속하는 통신수단(14), 입력수단(15), 복수의 관찰자가 볼 수 있는 외부의 대화면 표시장치(20)로 표시 화상 데이터를 출력하는 표시 인터페이스(16) 및 DVD, CD 등의 이동용 기억매체(18)를 이용한 보조 기억수단(17)을 포함한다.

중앙처리장치(11)는 내부 버스(19)를 통하여 입체 시화상 표시장치(10)의 상술한 바와 같은 하드웨어 각부와 접속되어 있어, 상술한 하드웨어 각부를 제어함과 동시에 기억수단(12)에 기억되어 있는 처리 프로그램, 예를 들면 한계 시차를 산출하는 프로그램, 공간을 한계 시차 내의 직육면체로 분할하는 프로그램, 단일 주시 점에 대한 피사체의 입체 시화상을 생성하는 프로그램, 복수의 입체 시화상을 맞추는 프로그램 등에 따라서 여러 가지 소프트웨어적 기능을 실행한다.

기억수단(12)은 내장되는 고정형 기억장치(하드 디스크), ROM 등으로 구성되며, 통신수단(14)을 통해서 외부의 컴퓨터 또는 DVD, CD-ROM 등의 이동용 기록매체(18)로부터 취득한, 입체 시화상 표시장치(10)로서 기능 하도록 하기 위해 필요한 처리 프로그램을 기억하고 있다. 기억수단(12)은 처리 프로그램뿐만 아니라, 예를 들어 외부 컴퓨터로부터 수신한 피사체를 촬상한 화상 데이터를 화상 데이터 기억부(121)에 기억해 놓는다.

램(13)은 디램(DRAM) 등으로 구성되어, 소프트웨어 실행 시 발생하는 일반적인 데이터를 기억한다. 통신수단(14)은 내부 버스(19)에 접속되어 있으며, 인터넷 랜(LAN) 등의 네트워크 망과 통신할 수 있도록 접속함으로써, 처리에 필요한 데이터를 송수신한다.

입력수단(15)은 화면 상에서 임의의 위치를 지시하기 위한 마우스 등의 포인팅 디바이스(pointing device) 또는 화면 상에서 표시 화면의 가로 폭의 수치 데이터를 쳐서 입력하는 키보드 등일 수 있다.

표시 인터페이스(16)는 화상을 표시 출력하는 액정 표시장치(LCD), 표시 디스플레이(CRT) 등의 외부 대화면 표시장치(20)에 대해서, 표시 데이터를 송출하는 LSI 보드일 수 있다.

보조 기억수단(17)은 CD, DVD 등의 이동용 기록매체(18)를 이용하여 기억수단(12)로 중앙처리장치(11)가 처리하는 프로그램, 데이터 등을 다운로드 한다. 또 한 중앙처리장치(11)에 의해 처리된 데이터는 백업용으로 기록될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치(10)에서의 중앙처리장치(11)의 처리 과정을 나타내는 순서도다. 입체 시화상 표시장치(10)의 중앙처리장치(11)는, 우선 관찰자의 망막 상에 입체 화상을 형성할 수 있는 시차의 경계인 한계 시차를 산출한다(S201).

중앙처리장치(11)는 산출된 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수(dimension)를 산출하고(S202), 화상 데이터 기억부(121)로부터 피사체를 촬상한 화상 데이터를 읽어, 산출한 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수 개의 공간으로 분할한다(S203). 그리고 중앙처리장치(11)는 분할된 공간마다 단일 주시점에 대한 피사체의 입체 시화상을 생성한다(S204).

중앙처리장치(11)는 복수의 입체 시화상 중에서 차례대로 하나의 입체 시화상을 선택하고(S205), 선택한 입체 시화상에 피사체가 포함되어 있는지 여부를 판단한다(S206). 중앙처리장치(11)가 선택한 입체 시화상에 피사체가 포함되어 있는 것으로 판단된 경우(S206, 예), 중앙처리장치(11)은 선택한 입체 시화상을 전체의 입체 시화상 생성용으로서 램(13)에 기억하고(S207), 모든 입체 시화상을 선택했는지 여부를 판단한다(S208). 중앙처리장치(11)가 선택한 입체 시화상에 피사체가 포함되어 있지 않다고 판단된 경우(S206, 아니오), 중앙처리장치(11)은, 당해 입체 시화상을 램(13)에 기억하지 않고 S208 단계로 건너뛴다.

중앙처리장치(11)가 모든 입체 시화상을 선택하지 않는 것으로 판단된 경우(S208, 아니오), 중앙처리장치(11)는 S205 단계로 돌아가서 상술한 처리 과정을 반복 수행한다. 중앙처리장치(11)가 모든 입체 시화상을 선택한 것으로 판단된 경우(S208, 예), 중앙처리장치(11)는 기억하고 있는 복수의 입체 시화상을 맞추어(S209), 생성된 단일 입체 시화상을 표시 인터페이스(16)를 통해서 외부 대화면 표시장치(20)로 송출한다(S210).

도 3은 한계 시차를 설명하는 도면이다. 관찰자가 피사체를 보는 경우 좌우 양안(31, 32)의 광축이, 피사체 상에서 교차하도록, 안구의 회전, 수정체의 두께 조절 등을 실행한다. 이로 인해 좌우 양안(31,32)의 광축이 교차하는 점과 양안(31, 32)과의 거리 L1이 변동하여, 피사체가 투영되어 있는 표시장치(20)의 화면, 스크린 등과 양안(31, 32) 사이의 거리 L2의 상대 관계가 변동한다.

즉, 주시점으로부터 깊이 방향으로 떨어진 값에 존재하는 부분의 화상을 관찰하는 경우, 거리 L1 과 거리 L2는 상호 일치하지 않고, 상당한 거리차가 발생하게 된다. 이 거리차가 점차적으로 커졌을 경우, 소정의 거리차에 도달한 시점에서, 관찰자는 피사체를 희미한 것으로 인식하게 된다. 이러한 거리차에 있어서의 시차를 한계 시차로 정의한다.

일반적으로, 좌우 양안(31, 32)의 광축이 교차하는 점과 양안(31, 32)과의 거리 L1의 역수와, 피사체가 투영되어 있는 화면, 스크린 등과 양안(31, 32)과의 거리 L2의 역수의 차가 ±2 이내에 있는 경우, 희미하지 않은 입체 화상으로서 인식할 수 있다고 알려져 있다. 따라서 한계 시차는 아래에서 설명하는 순서에 의해 산출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치(10)의 중앙처리 장치(11)가 단계 S201에서 상세한 처리, 즉 한계 시차를 산출하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 입체 시화상 표시장치(10)의 중앙처리장치(11)는 우선, 아래의 순서에 의해 실공간에서의 한계 시차를 산출한다(S401).

거리 L1의 역수와 거리 L2의 역수 차가 ±2 이내에 있기 때문에, 거리 L1 과 거리 L2 사이에는 식 1이 성립한다.

(1/L2-2) < (1/L1) < (1/L2+2) ···(식1)

또한, 도 3의 시차 d를 저변(底邊)으로 하는 삼각형과 양안 거리 E를 저변으로 하는 삼각형은 유사하기 때문에 아래 식2가 성립한다.

L1 = L2 × E/(d+E) ··· (식2)

식1 및 식2를 기초로 하여 시차 d에 대해서 정리를 하면 아래 식3을 도출할 수 있으며, 식3을 구비하는지 아닌지의 경계에서의 시차 d의 절대치가 한계 시차 D가 된다.

-2 × L2 × E < d < 2 × L2 × E ··· (식3)

중앙처리장치(11)는 산출한 한계 시차 D, 대화면 표시장치 20 화면의 가로폭 W 및 화면의 수평 방향의 해상도 R에 기초하여, 한계 시차 D의 화소수를 산출한다(S402). 즉, 식4에 의해서 한계 시차 D를 표시하는 화면의 화소수 Q로 환산된다.

Q = D × R/W ··· (식4)

이와 같이, 한계 시차 D는 표시장치의 표시화면의 픽셀 단위로 구함으로써, 주시점을 중심으로 하고 한계 시차 D를 직경으로 하는 구의 내부에서는 관찰자가 피사체를 희미하게 인식하지 않는다. 이 범위를 입체 시한계(stereoscopic limit)라고 한다. 따라서 실시 예1에서는, 피사체를 포함하는 공간을 틈 없이 분할함으로써 입체 시한계에 내접하는 직육면체를 산출하고, 구해진 직육면체에 의해 피사체를 포함하는 공간을 분할한다.

도 5는 기억수단(12)의 화상 데이터 기억부(121)에 기억되어 있는 화상 데이터의 입체 시화상의 구도를 결정하기 위해, 공간 내 임의의 위치에 설정한 주시점 및 시점(viewpoint)을 도시한 도면이다. 도 5의 예에서는, 피사체에 해당하는 차량의 중심 근방에 주시점 g를 설정하고 주시점 g를 향하는 시점 v를 설정하였다.

그리고 중앙처리장치(11)는 접수한 주시점 g 와 시점 v를 기초로 하여 공간을 분할하는 최초의 직육면체를 결정한다. 도 6은 분할된 공간의 주시점 g1을 구하는 방법을 설명하는 도면이다. 주시점 g와 시점 v를 연결하는 선분과 3차원 모델인 피사체의 표면과의 교점 P1을 구한다. 교점 P1으로부터 선분상에 소정 거리 M 만큼 주시점 g측으로 이동한 점을, 최초의 분할 공간의 주시점 g1으로서 구한다. 이동거 리 M은 M = L × p (0≤p≤1)로부터 구한 거리이다. 여기서 계수 p는 교점 P1 부근의 화상을 조정하기 위한 파라미터이다.

또한, L은 최초의 분할 공간의 주시점 g1을 중심으로 한 직육면체의 깊이로서, 한계 시차 D를 기초로 하여 산출된다. 직육면체의 형상은 형상 파라미터 q(0≤q≤1)를 한계 시차 D에 곱함으로써 조정한다. 즉, q를 크게 할수록 깊이는 길어지고 높이 및 폭은 짧아진다.

중앙처리장치(11)는, 시점 v와 최초의 분할공간의 주시점 g1을 연결하는 선분 상의 임의의 점 a에서의 시차가, 한계 시차 D에 형상 파라미터 q를 곱한 값을 넘지 않도록 점 a의 좌표를 결정한다. 도 7은 최초의 분할 공간을 결정하는 방법을 나타내는 모식도이다. 중앙처리장치(11)는 시점 v로부터 최초의 분할 공간의 주시점 g1을 향하는 깊이 방향에서, 한계 시차 D를 넘지 않는 점 a의 좌표를 구한다. 다음으로, 대각선의 교점이 주시점 g1과 일치하고, 대각선의 길이의 2분의 1이 주시점 g1과 점 a의 거리에 일치하도록 직사각형 D1을 결정한다.

도 8(a) 및 도 8(b)는, 최초의 분할 공간 직육면체의 높이를 구하는 방법을 나타내는 모식도이다. 중앙처리장치(11)은, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 직사각형 D1을 포함하는 평면과 직교하는 직선상에서, 한계시차 D를 넘지 않는 점 b의 좌표를 정한다. 다음에, 중앙처리장치(11)는, 도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 주시점 g1을 중심으로 하여, 저면이 직사각형 D1, 높이가 a 와 b의 거리 h의 2배가 되도록, 최초의 분할공간인 직육면체를 결정한다.

중앙처리장치(11)는, 공간을 분할하는 직육면체의 깊이, 높이 및 폭이 결정 된 시점에서, 주시점 g1을 중심으로 하는 직육면체를, 최초의 분할 공간으로서 배치한다. 도 9는 최초의 분할 공간을 배치한 상태를 도시한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 1개의 직육면체가 1개의 분할 공간이 되고, 직육면체의 중심이 분할 공간의 주시점 g1이 된다. 그리고 중앙처리장치(11)는 최초의 분할 공간에 해당하는 직육면체의 상하, 좌우 전후에 인접하도록 직육면체를 순차적으로 배치한다.

도 10은 피사체의 분할 공간으로서 직육면체를 배치한 상태를 도시한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 중앙처리장치(11)는 직육면체 내에 피사체를 나타내는 3차원 모델을 포함하지 않게 될 때까지 반복하여 직육면체를 순차 배치한다. 이와 같이 배치함으로써, 어떤 직육면체에 포함되는 3차원 모델의 화상의 시차도, 도 8(a)에 도시된 정점 b를 넘지 않게 된다. 여기서 배치하는 직육면체는, 최초의 직육면체로부터의 거리가 떨어질수록 입체 시화상 상에서는 작아지기 때문이다.

중앙처리장치가, 이와 같이 분할된 공간마다 입체 시화상을 생성하는 경우, 시점 v를 고정하고, 분할 공간의 직육면체마다 주시점 g1, g2,···,gn(n은 자연수)에 대한 입체 시화상을 종래와 동일하게 생성한다.

입체 시화상의 생성은 시점 v에 가까운 분할 공간에서부터 순차적으로 수행된다. 예를 들어, 도 10과 같이 깊이 방향으로 m열(m은 자연수) 직육면체가 배치되어 있는 경우, 중앙처리장치(11)는 제1 열째에서부터 차례로 입체 시화상을 생성한다. 제2 열, 제3 열, …, 제k 열째(k는 1≤k≤m의 범위인 자연수)의 입체 시화상을 생성하는 경우 그보다 전에 생성된 입체 시화상, 즉, 제1 열째에서 제(k-1) 열째까지의 입체 시화상에 의해, 분할 공간이 시점 v로부터 완전히 숨어버리게 될 때에 는, 그 분할 공간에 대해서는 입체 시화상의 생성을 건너뛴다. 도 11은 제1 열째에서 생성된 입체 시화상의 예를 도시한 도면이다. 이와 같이, 차례로 시점 v로부터 관찰자가 볼 수 있는 입체 시화상을 가생성함으로써, 이들의 화상을 맞추어, 관찰자가 대화면에 표시되는 화상의 어떤 보더라도 입체 화상으로 인식할 수 있게 된다.

그러나 단순히 입체 시화상을 맞추는 것만으로는, 분할 공간의 경계에 투명한 틈이 생겨 부자연스러운 입체 화상이 된다. 따라서 중앙처리장치(11)는, 경계에 투명한 틈이 없어지도록 하나의 분할 공간에 대해 인접하는 다른 분할 공간을 1도트(dot) 씩 이동 시킨다. 도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치(10)에서 중앙처리장치(11)의 입체 시화상 맞춤 처리를 나타내는 순서도이다.

입체 시화상 표시장치(10)의 중앙처리장치(11)는, 생성된 복수의 입체 시화상 중에서 맞춤 처리를 수행하는 기준이 되는 입체 시화상과 조정 대상이 되는 입체 시화상을 특정한다(S1201). 일반적으로, 기준이 되는 입체 시화상은, 최초의 분할공간의 직육면체에 대응하는 입체 시화상에서부터 순차적으로 맞춤 처리를 수행한 입체 시화상으로 이동해 간다.

중앙처리장치(11)는, 기준이 되는 입체 시화상의 주시점(기준 주시점) 을 향해, 조정 대상이 되는 입체 시화상을 1 도트 이동하고(S1202), 미리 배경색으로 등록된 휘도 값에 해당하는 점, 즉 배경을 투과 가능한 투면 부분이 있는지 여부를 판단한다(S1203). 도 13은, 조정 대상이 되는 입체 시화상(62)을 도트 단위로 이동하는 상태를 나타내는 모식도이다. 도 13에서, 기준이 되는 입체 시화상(61)의 주 시점(기준 주시점) g 를 향해, 조정 대상이 되는 입체 시화상(62)를 도트 단위로 이동함으로써, 기준이 되는 입체 시화상(61)과 조정 대상이 되는 입체 시화상(62) 사이에 존재하는 배경색 부분, 즉 투명 부분(63)을 소멸시키고 있다.

중앙처리장치(11)가 투명 부분이 있다고 판단한 경우(S1203: 예), 중앙처리장치(11)는 단계 S1202로 돌아가서, 반복하여 1 도트씩 조정대상인 입체 시화상을 접근 이동시킨다. 중앙처리장치(11)가 투명 부분이 없다고 판단한 경우(S1203: 아니오), 중앙처리장치(11)는 경계의 휘도값의 차분(差分) 을 산출하고(S1204), 휘도값의 차분이 소정치 이하인지 여부를 판단한다(S1205).

중앙처리장치(11)가, 휘도값의 차분이 소정치 이하에 있지 않은 것으로 판단한 경우(S1205: 아니오), 중앙처리장치(11)는 단계 S1202로 돌아가서 위에서 설명한 처리를 반복 실행한다. 중앙처리장치(11)가 휘도값의 차분이 소정치 이하에 있는 것으로 판단한 경우(S1205: 예), 중앙처리장치(11)는 모든 입체 시화상에 대한 맞춤 처리를 완료했는지 여부를 판단한다(S1206).

중앙처리장치(11)가 모든 입체 시화상에 대한 맞춤 처리를 완료한 것으로 판단한 경우(S1206: 예), 중앙처리장치(11)는 표시 인터페이스(16)를 통해서 대화면 표시장치(20)로 생성된 입체 시화상을 송출한다(S1207). 중앙처리장치(11)가 모든 입체 시화상에 대한 맞춤 처리를 완료하지 않은 것으로 판단한 경우(S1206: 아니오), 중앙처리장치(11)는 단계 S1201로 돌아가서 상술한 처리를 반복 실행한다.

상술한 처리에서는, 경계의 휘도값의 차분이 소정치 이하에 있는지 여부에 따라서 맞춤 처리에 있어서의 조정 대상인 입체 시화상의 기준이 되는 입체 시화상 과의 상대 위치를 결정하고 있으나, 일정 범위 내에 있는 모든 휘도값의 차분을 산출하고, 휘도값의 차분이 최소가 되는 위치를 조정 대상인 입체 시화상의 기준이 되는 입체 시화상과의 상대 위치로 하는 것이어도 좋다. 이로 인해, 단순히 입체 시화상을 원래의 공간 위치에서 맞춘 경우에 인접하는 입체 시화상의 경계에 발생하는 투명 부분 등의 틈을 보다 효율적으로 제거할 수 있으며, 경계 부분에 있어서도 자연스러운 입체 화상을 관찰자의 망막에 형성할 수 있는 입체 시화상의 생성이 가능해진다.

이상에서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 관찰자가 희미한 화면으로 인식하는 일 없는 시차 범위 내에 있는 직육면체로 공간을 분할하고, 분할된 공간마다 종래와 동일하게 입체 시화상을 생성한 후, 이들을 맞추어 입체 시화상을 생성하기 때문에, 생성된 입체 시화상의 어떤 영역에 있어서도 한계 시차 내의 입체 시화상이 되며, 관찰자가 어떤 위치, 어떤 각도에서 입체 시화상을 보더라도 망막에 희미한 입체 화상을 형성하지 않는다.

따라서 가변 초점 렌즈를 이용하지 않고도, 입체 시화상의 모든 영역을 시각적으로 정확하게 인식할 수 있으며, 피사체의 공간적 위치 관계를 정확하게 파악할 수 있게 된다. 또한, 피사체가 존재하는 직육면체 공간에 형성된 입체 시화상만을 맞추기만 하면 충분하므로, 계산기 처리 부하를 대폭 줄일 수 있고 계산 비용의 경감을 도모할 수 있다.

(제2 실시 예)

이하 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치에 대해서 도면을 기초로 하여 구체적으로 설명한다. 도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치(10)의 구성은, 제1 실시 예와 동일하기 때문에 동일한 도면 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하기로 한다. 제2 실시 예는, 다수의 관찰자가 볼 수 있는 대화면 표시장치(20)가 아니라, 단일 관찰자가 볼 수 있는 외부의 표시장치(30)로 입체 시화상을 송출하고 관찰자 센서(40)에 의해 검출한 관찰자와 화면까지의 거리, 양안 거리 등에 기초하여 입체 시화상을 생성하는 기준이 되는 한계 시차를 보정하는 점에 특징이 있다.

입력수단(15)는 화면 상의 임의의 위치를 지시하기 위한 마우스 등의 포인팅 장치 또는 화면 상에서 표시 화면의 가로폭 등의 수치 데이터를 쳐서 입력하는 키보드 등일 수 있다.

표시 인터페이스(16)는 화상을 표시 출력하는 액정 표시장치(LCD), 표시 디스플레이(CRT) 등의 외부 장치(30)에 대해서 표시 데이터를 송출하는 LSI 보드 등일 수 있다.

센서 인터페이스(41)는, 외부에 구비되어 있는 관찰자 센서(40)에서 검출한 신호를 중앙처리장치(11)로 전달한다. 관찰자 센서(40)는, 예를 들어, 표시장치(30)의 화면 상방에 설치한 광센서, 초음파 센서 등일 수 있고, 중앙처리장치(11)는 취득한 검출 신호에 기초하여 관찰자까지의 거리, 관찰자의 양안의 간격 등을 산출한다.

일반적으로, 좌우 양안(31, 32)의 광축이 교차하는 점과 양안(31, 32)의 거리 L1의 역수와, 피사체가 투영되어 있는 화면, 스크린 등과 양안의 거리 L2의 역수의 차가 ±2 이내일 경우, 희미해지는 일 없이 입체 화상으로서 인식할 수 있다는 것이 알려져 있다. 그러나 개인의 특질, 예를 들면 관찰자의 표시 화면까지의 거리, 관찰자의 양안 거리의 상이에 의해서 전술하는 경우도 상정된다.

따라서 본 발명의 제2 실시 예는, 이러한 허용 한계의 변동을 흡수하기 위해거리 L1의 역수와 거리 L2의 역수와의 허용차 Z를, 관찰자 센서(40)로 검출한 신호에 기초하여 산출한 관찰자까지의 거리, 관찰자의 양안 간격 등에 의해 중앙처리장치(11)가 산출한다.

도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 시화상 표시장치(10)의 중앙처리장치(11)의 한계 시차를 산출하는 순서를 나타낸 순서도이다. 입체 시화상 표시장치(10)의 중앙처리장치(11)는 관찰자 센서(40)로 검출한 검출 신호를 취득하고(S1501), 피사체가 투영되어 있는 표시장치(20)의 화면, 스크린 등과 양안(31, 32) 사이의 거리 L2 및 관찰자의 양안 간격 E 등을 산출한다(S1502).

중앙처리장치(11)는 거리 L1의 역수와 거리 L2의 역수와의 허용차 Z를 산출하고(S1503), 아래의 순서에 의해 실공간에 있어서의 한계 시차를 산출한다(S1504). 거리 L1의 역수와 거리 L2의 역수의 차가 ±Z 이내에 있기 때문에, 거리 L1과 거리 L2 사이에는 아래 식5가 성립한다.

(1/L2-Z) < 1/L1 < (1/L2+Z) ··· (식5)

또한, 도 3의 시차 d를 저변으로 하는 삼각형과 양안 거리 E를 저변으로 하는 삼각형이 상호 유사하므로, 식6이 성립한다.

L1 = L2 × E/(d+E) ··· (식6)

식5 및 식6을 기초로 하여 시차 d에 대해서 정리하면, 식 7을 도출할 수 있으며, 식7을 구비하는지 아닌지의 경계에서의 시차 d의 절대값이 한계 시차 D가 된다.

-Z×L2×E < d < Z×L2×E ··· (식7)

그러나 관찰자의 개인적인 특징점, 예를 들면, 근시 또는 원시에 의한 망막 위치의 전후, 수정체의 오염 유무 등에 따라서 희미해 보이는 범위에 개인차가 발생한다. 관찰자의 개인적인 특징점에 보다 더 적합하게 하기 위해서, 한계 시차 D를 보정하는 계수를, 입력수단(15)를 통해서 설정한다. 이로 인해, 관찰자에게 보다 적합한 입체 시화상을 생성하는 것이 가능하게 된다.

중앙처리장치(11)는 산출한 한계 시차 D, 표시장치(30) 화면의 가로 폭 W 및 화면의 수평 방향의 해상도 R에 기초하여 한계 시차 D의 화소수를 산출한다(S1505). 즉, 아래 식8에 의해 한계 시차 D를 표시하는 화면의 화소수 Q 로 환산 한다.

Q = D×R/W ··· (식8)

이와 같이, 한계 시차 D를 표시장치의 표시 화면의 픽셀 단위로 구함으로써, 주시점을 중심으로 하고 한계 시차 D를 직경으로 하는 구의 내부에서는, 관찰자가 피사체를 희미하게 인식하지 않는다. 이러한 범위를 입체 시한계(stereoscopic limit)라 한다. 따라서 제2 실시 예에서는 피사체를 포함하는 공간을 틈 없이 분할하기 위해, 입체 시한계에 내접하는 직육면체를 산출하고, 산출된 직육면체에 의해 피사체를 포함하는 공간을 분할한다.

이하, 제1 실시 예와 동일하게, 분할된 공간마다 입체 시화상을 생성하고, 생성된 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성함으로써, 관찰자의 보는 자세, 방향 등에 관계없이 정확한 입체 화상을 볼 수 있다.

이상과 같이, 제2 실시 예에 따르면, 관찰자의 관찰 위치에 의해 한계 시차를 정확하게 산출할 수 있으며, 관찰자에게 적합한 입체 시화상을 표시하는 것이 가능하게 된다. 또한, 관찰자의 개인적인 특징점, 예를 들어, 근시 또는 원시에 의한 망막 위치의 전후, 수정체의 오염 유무 등에 따라 산출된 한계 시차를 보정함으로써, 더욱 정확한 한계 시차를 산출할 수 있으며, 관찰자에게 더욱 적합한 입체 시화상을 표시할 수 있게 된다.

제1 발명, 제5 발명 및 제9 발명에 따르면, 관찰자가 희미한 화상으로 인식하는 일 없는 시차 범위 내에 있는 직육면체로 공간을 분할하고, 분할된 공간마다 종래와 마찬가지로 입체 시화상을 생성하여, 이들을 맞추어 입체 시화상을 생성하기 때문에, 생성된 입체 시화상의 어떤 영역에 있어서도 한계 시차 내의 입체 시화상이며, 관찰자가 어떤 위치, 어떤 각도에서 입체 시화상을 보더라도 망막에는 희미한 입체 화상을 형성하지 않는다.

따라서, 가변 초점 렌즈를 사용하지 않고 입체 시화상의 전체 영역을 시각적으로 정확하게 인식할 수 있으며, 피사체의 공간적인 위치 관계를 정확하게 파악하는 것이 가능해 진다. 또한, 피사체가 존재하는 직육면체 공간에서 생성된 입체 시화상만을 맞추기만 하면 충분하기 때문에 계산기 처리 부하를 대폭 줄일 수 있으며 계산 비용을 줄일 수 있게 된다.

제2 발명, 제6 발명 및 제10 발명에 따르면, 관찰자의 관찰 위치에 의해 한계 시차를 정확하게 산출할 수 있으며, 관찰자에게 적합한 입체 시화상을 표시하는 것이 가능해 진다.

제3 발명, 제7 발명 및 제11 발명에 따르면, 관찰자의 개인적인 특징점, 예를 들면, 근시 또는 원시에 의한 망막 위치의 전후, 수정체의 오염 유무 등에 따라서 산출한 한계 시차를 보정하기 때문에, 더욱 정확한 한계 시차를 산출할 수 있으며 관찰자에게 더욱 적합한 입체 시화상을 표시하는 것이 가능해 진다.

제4 발명, 제8 발명 및 제12 발명에 따르면, 단순히 입체 시화상을 원래의 공간 위치에서 맞춘 경우 인접하는 입체 시화상의 경계에 생기는 투명 부분 등의 틈을 제거할 수 있으며, 경계 부분에 있어서도 자연적인 입체 화상을 관찰자의 망막에 형성할 수 있는 입체 시화상을 생성하는 것이 가능해 진다.

Claims

관찰자의 망막에 입체 화상을 형성하는 입체 시화상을 생성하여 표시하는 입체 시화상 표시장치에 있어서,

상기 관찰자의 망막에 입체 화상을 형성할 수 있는 시차의 경계에 해당하는 한계 시차를 산출하는 한계 시차 산출수단과,

산출된 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수(dimension)를 산출하는 직육면체 치수 산출수단;

산출된 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하는 공간 분할수단;

분할된 공간마다 단일 주시점에 대한 상기 피사체의 입체 시화상을 생성하는 주시점 화상 생성수단;

생성된 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하는 주시점 화상 맞춤수단, 및

생성된 단일 입체 시화상을 표시하는 화상 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 시화상 표시장치.
제1항에 있어서,

입체 시화상을 표시하는 스크린과 관찰자와의 상대 위치를 검출하는 상대 위치 검출수단을 더 포함하고,

상기 한계 시차는, 좌우 시선(optical axe)이 교차하는 점과 양안 사이의 거리의 역수, 및 입체 시화상을 표시하는 스크린과 양안 사이의 거리의 역수의 차가 소정치가 되는 시차로서 산출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 시화상 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 한계 시차 산출수단은, 관찰자의 개인적인 특징에 기초하여 상기 한계 시차를 보정하는 계수를 설정하는 보정수단을 포함하되, 상기 특징은 근시 또는 원시에 의한 망막 위치의 전후, 수정체의 오염 유무를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 시화상 표시장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 주시점 화상 맞춤수단은,

상기 분할된 공간 중에서 하나의 공간을 기준으로 하고 상기 하나의 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도(brightness) 값과, 인접한 다른 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값의 차에 해당하는 휘도차를 산출하는 수단과,

상기 하나의 공간에 대해 다른 공간을 평행 이동하여 휘도차를 재산출하는 수단과,

산출된 휘도차가 최소가 되는 다른 공간의 상기 하나의 공간에 대한 상대 위치를 구하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 시화상 표시장치.
관찰자의 망막에 입체 화상을 형성하는 입체 시화상을 생성하여 표시하는 입체 시화상 표시방법에 있어서,

관찰자의 망막에 입체 화상을 형성할 수 있는 시차의 경계에 해당하는 한계 시차를 산출하는 단계;

산출된 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수(dimension)를 산출하는 단계;

산출된 상기 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하는 단계;

분할된 공간마다 단일 주시점에 대한 상기 피사체의 입체 시화상을 생성하는 단계;

생성한 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하는 단계; 및

생성된 단일 입체 시화상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 시화상 표시방법.
제5항에 있어서,

상기 생성한 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하는 단계는,

상기 입체 시화상을 표시하는 스크린과 관찰자와의 상대 위치를 검출하는 단계를 포함하며,

상기 한계 시차는 좌우의 시선이 교차하는 점과 양안 사이의 거리의 역수, 및 입체 시화상을 표시하는 상기 스크린과 양안 사이의 거리의 역수의 차가 소정값이 되는 시차로서 산출되는 것을 특징으로 하는 입체 시화상 표시방법.
제5항에 있어서,

상기 한계 시차는 관찰자의 개인적인 특징에 기초하여 상기 한계 시차를 보정하는 계수를 설정하여 보정하되, 상기 특징은 근시 또는 원시에 의한 망막 위치의 전후, 수정체의 오염 유무를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 시화상 표시방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 분할된 공간 중에서, 하나의 공간을 기준으로 하여 상기 하나의 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과 인접하는 다른 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값의 차에 해당하는 휘도차를 산출하는 단계;

상기 하나의 공간에 대해서 다른 공간을 평행 이동하여 휘도차를 재산출하는 단계;

산출된 휘도차가 최소가 되는 다른 공간의 상기 하나의 공간에 대한 상대 위치를 구하는 단계를 포함하는 입체 시화상 표시방법.
관찰자의 망막에 입체 화상을 형성하는 입체 시화상을 생성하여 표시하는 컴퓨터에서 실행 가능한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체에 있어서, 상기 컴퓨터가,

관찰자의 망막에 입체 화상을 형성할 수 있는 시차의 경계에 해당하는 한계 시차를 산출하는 단계,

산출된 한계 시차를 직경으로 하는 구에 내접하는 직육면체의 치수(dimension)를 산출하는 단계,

산출된 직육면체로 피사체를 포함하는 공간을 복수의 공간으로 분할하는 단계,

분할된 공간마다 단일 주시점에 대한 상기 피사체의 입체 시화상을 생성하는 단계, 및

생성된 복수의 입체 시화상을 맞추어 단일 입체 시화상을 생성하는 단계를 수행하도록 기능시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
제9항에 있어서,

상기 컴퓨터가,

입체 시화상을 표시하는 스크린과 관찰자와의 상대 위치를 검출하는 단계를 수행하되,

상기 한계 시차를, 좌우 시선이 교차하는 점과 양안 사이의 거리의 역수 및 입체 시화상을 표시하는 스크린과 양안 사이의 거리의 역수의 차가 소정치에 해당하는 시차로서 산출되도록 기능시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
제9항에 있어서,

상기 컴퓨터가,

상기 한계 시차를 관찰자의 개인적인 특징에 기초하여 보정하는 계수를 설정하는 단계를 수행하되,

상기 특징은 근시 또는 원시에 의한 망막 위치의 전후, 수정체의 오염 유무를 포함하도록 기능시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 컴퓨터가,

상기 분할된 공간 중에서, 하나의 공간을 기준으로 하여 상기 하나의 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값과 인접하는 다른 공간에서 생성된 입체 시화상의 휘도값의 차에 해당하는 휘도차를 산출하는 단계,

상기 하나의 공간에 대해 다른 공간을 평행 이동하여 휘도차를 재산출하는 단계, 및

산출된 휘도차가 최소가 되는 다른 공간의 상기 하나의 공간에 대한 상대 위치를 구하는 단계를 수행하도록 기능시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.