이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예는 외부 영상 신호를 복수의 서브 프레임으로 분리하는 영상 처리부; 및 상기 영상 처리부의 동기 신호에 따라 상기 복수의 서브 프레임을 교번하여 스크린에 투사하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부에 의하여 분리된 복수의 서브 프레임을 상기 구동부로 전송하는 DMD(Digital Micromirror Device)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 외부 영상 신호를 복수의 서브 프레임으로 분리하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부의 동기 신호에 따라 상기 서브 프레임을 스크린에 투사하는 구동부; 및 상기 영상 처리부에 의하여 분리된 복수의 서브 프레임을 상기 구동부로 전송하는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부는 3D 입력 신호를 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 스테레오 영상 분리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부는 2D 입력 신호를 복수의 서브 프레임으로 분리하는 2D 영상 분리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 구동부는 상기 영상 처리부의 동기 신호에 따라 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 교번하여 스크린에 투사하는 편광 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 구동부는 상기 영상 처리부의 동기 신호에 따라 상기 서브 프레임을 교번하여 스크린에 투사하는 거울 작동기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 외부 영상 신호를 복수의 서브 프레임으로 분리하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부의 동기 신호에 따라 상기 서브 프레임을 교번하여 스크린에 투사하는 거울 작동기; 및 상기 영상 처리부의 동기 신호에 따라 상기 서브 프레임을 교번하여 스크린에 투사하는 편광 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부는 3D 입력 신호를 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 스테레오 영상 분리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부는 2D 입력 신호를 복수의 서브 프레임으로 분리하는 2D 영상 분리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 영상 처리부에 의하여 분리된 복수의 서브 프레임을 상기 편광 회전자로 전송하는 DMD(Digital Micromirror Device)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 외부 영상 신호를 좌안 영상 및 우안영상으로 분리하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부의 동기 신호에 따라 상기 좌안 영상 및 우안영상을 교번하여 스크린에 투사하는 편광 회전자; 및 상기 영상 처리부에 의하여 분리된 좌안 영상 및 우안영상을 상기 편광 회전자로 전송하는 DMD(Digital Micromirror Device)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 3 은 본 발명에 의한 2D/3D 겸용 입체 프로젝션 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명은 DLP 영상투사장치(30)를 이용하여 구현되는 것을 전제로 한다. 아울러서, 본 발명은 2D/3D 겸용 프로젝션 시스템을 구현하고 있으며, 3D 입체 영상은 편광 안경을 이용함을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 DLP 영상투사장치(30)는 DTV 신호와 같은 2D 입력시 3D 입체 영상과는 별개로 처리하여 사용자에게 제공하며, 2D 입력에 따른 본 발명은 다음과 같다.
먼저, 영상 처리부(31)내의 2D 영상 분리기(33)는 입력된 2D 신호를 2개의 서브 프레임(sub frame) 즉, DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame)으로 분리한다.
2D 영상 분리기(33)는 분리된 신호 즉, DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame)을 순차적으로 DMD(34)로 전송한다.
DMD(34)는 전술한 바와 같이 미세구동거울을 집적한 반도체 광 스위치를 말하며, 본 발명에서 DMD(34)는 2D 영상 분리기(33)로부터 전송된 2D 신호인 DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame)을 거울 작동기(37)에 전송한다. 이때 실제적으로2D 신호는 편광판(35) 및 편광 회전자(36)를 통과하게 되나 2D 신호는 아무런 영향을 받지 않는다.
거울 작동기(37)는 영상 처리부(31)의 동기신호에 따라 2D 영상 분리기(33) 로부터 전송된 2D 신호인 DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame)을 교번적으로 스크린(39)에 투사한다. 거울 작동기(37)는 미세한 각도로 거울을 구동함으로써 DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame) 간에는 1/2 픽셀만큼 천이(shift)가 발생되도록 하며 이는 순차적으로 도달하는 2D 신호가 상호 중첩되어 의도하는 색상이 파괴되는 것을 방지하기 위함이다.
1/2 픽셀만큼 천이(shift)되어 순차적으로 스크린(39)에 투사되는 DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame) 은 잔상 효과에 의하여 동일한 하나의 이미지를 표현하는 것으로 인식된다. 따라서 개별 서브 프레임이 제공하지 못하는 양질의 영상을 제공할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 의한 3D 입체 영상은 전술한 바와 같이 2D 입력과는 별개로 처리된다.
먼저, 영상 처리부(31)내의 스테레오 영상 분리기(32)는 입력된 3D 신호를 2개의 영상 서브 프레임(image sub-frame) 즉, 좌안 영상(left image sub-frame)과 우안 영상(right image sub-frame)으로 분리한다.
DMD(34)는 스테레오 영상 분리기(32)로부터 전송된 3D 신호를 편광 회전자(36)로 전송한다.
한편, 편광판(35)은 DMD(34)와 편광 회전자(36)사이에 배치되어 스테레오 영상 분리기(32)로부터 전송된 3D 신호 중 편광 방향과 일치하는 신호를 투과한다.
편광 회전자(36)는 편광판(35)을 투과한 3D 신호 즉, 좌안 영상(left image sub-frame)과 우안 영상(right image sub-frame)을 영상 처리부(31)의 동기 신호에 따라 교번적으로 90 도 방향으로 회전시킨다. 따라서 3D 신호는 편광 회전자(36)에 의하여 수평 방향 및 수직 방향의 편광을 형성한 다음 투사렌즈(38)를 통하여 스크린(39)에 투사된다. 투사렌즈(38)는 DMD(34)로 부터 전송된 영상을 확대하여 스크린(39)에 표시한다.
이때 실제적으로는 편광된 3D 신호는 거울 작동기(37)에 의하여 3D 영상을 반사하게 되나 거울 작동기(37)구동이 이루어지지 않음에 따라 3D 영상에는 아무런 영향을 미치치 않게 된다. 편광 안경(40)은 스크린(39)을 투과한 좌안 영상 및 우안 영상을 수집하여 입체 영상을 형성하게 된다.
한편, 본 발명에 의한 스크린(39)은 편광 방향을 유지하도록 이루어지며, 캐스팅 타입으로 만들어진 플라스틱 스크린임을 특징으로 한다.
도 4 는 본 발명에 의한 2D 영상 표시 장치에 있어서 2D 영상 투사 시 영상 흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다이아몬드 형태의 픽셀(pixel) 구조를 갖는 DMD 를 전제로 한다. 전술한 바와 같이, 외부로부터 2D 신호인 60Hz 의 입력 프레임(Input frame)(40)이 DLP 영상 투사 장치로 입력되면, 영상처리부는 입력 프레임(Input frame)(40)을 두 개의 DMD 서브 프레임(Sub-frame) (41, 42)으로 나눈다.
DMD소자는 두 개의 DMD 서브 프레임(Sub-frame) 즉, DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame)(41) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame)(42)으로 나누어진 입력 프레임(Input frame)(40)을 120Hz 이상의 refresh rate 로 순차적으로 투 사한다.
120Hz 이상의 refresh rate 는 DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame)(41) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame)(42)이 각각 60Hz 임에 따른 결과이다.
거울 작동기(mirror actuator)(43)는 영상처리부의 동기신호(20)에 의해 동작하여 1/2 픽셀 거리만큼 DMD 업 서브 프레임(DMD up sub-frame)(41) 과 DMD 다운 서브 프레임(DMD down sub-frame)(42)을 위 아래로 투사한다. 이는 전술한 바와 같이, 동일 영역에 별개의 영상 데이터가 중첩되어 원하는 영상이 훼손되는 것을 방지하기 위함이다.
투사렌즈(44)를 통과한 영상 데이터는 스크린(45)에 투사되어 원래의 Full image를 60Hz Refresh rate 로 구현할 수 있게 되어 부드러운 영상의 표현이 가능하게 된다.
도 5 는 본 발명에 의한 3D 입체 영상 표시 장치에 있어서 입체 영상 투사 시 영상 흐름을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 멀티플렉싱된 좌/우안 시차영상인 입력 프레임(50)을 두 개의 DMD Sub-frame(51, 52)에 각각 좌안영상과 우안영상을 배열한 후 120Hz의 refresh rate로 순차적으로 투사한다. 이때 거울 작동기(mirror actuator)는 작동되지 않으며, 대신 편광 회전자(53)가 구동되어 좌안영상과 우안영상을 상호수직 편광 변환한다.
편광 회전자(53)는 영상처리부의 동기 신호에 따라 편광판을 통과한 빛인 좌 안 영상과 우안 영상이 서로 90 도를 형성하도록 회전한다. 투사렌즈(54)는 편광 회전자(53)에 의하여 90도 편광된 빛을 순차적으로 스크린(55)에 투사하여 60Hz의 Flicker없는 입체영상을 구현한다.
이를 좀 더 상세하게 살피면 다음과 같다.
입체영상 투사 시 영상투사장치에는 좌/우안에 대응되는 멀티플렉싱된 시차영상이 입력되고 영상투사장치의 영상처리부에서 스테레오 영상 분리기는 좌안 영상과 우안 영상을 순차적으로 디멀티플렉싱 한다.
전술한 바와 같이, 편광 회전자(53)는 스테레오 영상 분리기에 의해 순차적으로 출력되는 좌안영상(51)과 우안영상(52)을 영상처리부의 동기 신호에 따라 변환한다.
즉, 편광 회전자(53)는 좌안 영상(51) 출력을 좌편광 영상으로 변환하고, 우안 영상(52) 출력을 우편광 영상으로 상호 수직 편광 변환되도록 한다.
투사렌즈(54)는 변환된 좌편광 영상과 우편광영상을 스크린(55)에 순차적으로 투사하고, 관람자는 편광안경을 사용하여 좌우 영상을 분리하여 보게 되고, 두뇌 속에서 서로 융합되어 입체영상으로 인식하게 된다.
한편, 시스템으로 입력된 멀티플렉싱된 시차영상은 스테레오 영상 분리기에서 좌안영상(51)과 우안영상(52)으로 분리되어 출력될 때 120Hz 이상으로 구동된다. 이는 좌안영상(51)과 우안영상(52)이 각각 60Hz 임에 따른 결과이다. 또한 스크린에 투사되어 사용자가 인식하는 영상은 좌안영상(51)과 우안영상(52)이 결합된 영상임에 따라 60Hz 의 Refresh rate 를 가지게 된다. 이때 편광안경을 착용한 관 람자의 좌안에는 좌편광 영상이 우안에는 우편광 영상이 입력되어 입체영상 감상이 가능하게 된다.
본 발명은 좌안 영상과 우안 영상이 두 개로 분리되어 입력되는 것이 아니라 샘플링 및 멀티플렉싱된 하나의 입력데이터를 이용함으로써 시스템 효율성이 개선되었다. 또한, 스테레오 영상 분리기와 편광 회전자를 추가하여 하나의 영상투사장치를 이용함으로써 시스템 설계상의 비용 절감과 설계 시 공간 확보에 유리하며 60Hz이상으로 Flicker 없는 입체영상을 감상할 수 있는 2D/3D 겸용 입체 프로젝션 시스템을 구현하였다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.