KR100947366B1 - 입체영상 디스플레이 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

오브젝트 영상을 디스플레이 하는 단계, 3차원 영상 재생 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 단계 및 오브젝트 영상 및 배경영상이 동일 시야각(視野角)내에서 겹치도록 오브젝트 영상을 근거리에 배치시키고 배경 영상을 원거리에 배치시키는 단계를 포함하는 입체영상 디스플레이 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 서로 다른 깊이감을 갖는 영상을 사용함으로써 보다 실재감을 가지면서 고해상도의 영상을 디스플레이 할 수 있다.

3D, 입체 영상, 배경 영상, 플로팅 영상

Description

입체영상 디스플레이 방법 및 시스템 {3D image display method and system thereof}

본 발명은 입체영상 디스플레이 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 입체감을 주기 위한 배경 영상을 이용하는 입체영상 디스플레이 방법 및 시스템에 관한 것이다.

최근 3차원 영상과 영상 재생 기술에 관한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 3차원 영상 관련 미디어는 시각 정보의 수준을 한 차원 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 디스플레이를 주도하게 될 것으로 예상되고 있다. 현재 이에 따른 국내외 학계와 산업계를 중심으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 3차원 영상은 2차원 영상 보다 실감 있고 자연스러우며 보다 인간이 느끼는 현실에 가까워 3차원 영상에 대한 수요가 증가하고 있다. 기존의 2D 디스플레이 시스템은 평면 이미지를 제공하나 3D 디스플레이 시스템은 물체가 가지고 있는 실제 이미지 정보를 관찰자에게 보여주는 관점에서 궁극적인 영상 구현 기술이다.

이러한 3차원 입체 영상을 재생하기 위해서 스테레오스코피(stereoscopy), 홀로그래피(holography) 및 집적영상(integral imaging) 방법 등이 연구 개발되고 있다.

스테레오스코피 방식은 인간 시각 시스템(human visual system)을 모방한 방식이다. 스테레오스코피 방식은 좌ㅇ우 양쪽 눈에 대응되는 영상을 구분하여 각각 입력시키는 방식이다. 즉, 스테레오스코피 방식은 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 분리한 후, 편광 액정판으로 된 안경을 장착한 관측자의 좌안과 우안으로 각각의 영상을 입사시켜 입체 영상을 느끼게 하는 방식이다.

홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 똑같은 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 인간이 피로감이 없이 3차원 영상을 느끼는 가장 이상적인 방식이라고 알려져 있다.

집적 영상 디스플레이 방식은 크게 영상 획득 단계(픽업)와 영상 재생 단계로 나뉘어 진다. 영상 획득 단계(픽업)는 이미지 센서와 같은 2차원 감지기와 렌즈 어레이로 구성되며, 이때 3차원 객체는 렌즈 어레이 앞에 위치한다. 그러면 3차원 객체의 다양한 영상정보들이 렌즈 어레이를 통과한 후 2차원 감지기에 저장된다. 이때 저장된 영상은 요소영상으로서 3차원 재생을 위해 이용된다. 이후 집적 영상 기술의 영상 재생 단계는 영상 획득 단계(픽업)의 역과정으로, 액정 표시 장치와 같은 영상 재생 장치와 렌즈 어레이로 구성된다. 여기서, 영상 획득 단계(픽업)에서 얻은 요소영상은 영상 재생 장치에 표시되고, 요소영상의 영상 정보는 렌즈 어 레이를 통과하여 공간상에 3차원 영상으로 재생되게 된다.

한편, 무안경 3D 디스플레이 기술의 한 종류인 플로팅 디스플레이 시스템은 박물관이나 전시장에서 종종 볼 수 있는 3D 디스플레이 방법이다.

플로팅 디스플레이의 주요한 특징은 구조가 단순해서 구현이 쉽고, 고해상도의 영상을 실제 공간에 쉽게 디스플레이 할 수 있다는 점이다. 즉, LCD와 같은 평면 디스플레이 장치의 영상이 볼록 렌즈(Convex lens) 혹은 오목 거울(Concave mirror)을 이용하는 플로팅 렌즈를 통과하게 되면 그 상이 공간에 형성되고, 관찰자는 눈 앞에 위치하며 공중에 떠 있는 영상을 볼 수 있게 된다. 그러나 플로팅 디스플레이 방식은, 디스플레이 되는 영상이 한 개의 실제 평면(Real plane)에 제한되어 입체감을 표현하지 못하는 단점이 있다.

그러나 상술한 여러가지 3차원(3D) 디스플레이 방법은 하나의 2차원 또는 3차원 영상을 3D 영상으로 구현한다는 점에서 완벽한 입체감을 구현하기 위해서 데이터 처리량이 매우 많아 연속적인 3D 입체감을 제공하는데 한계가 있다. 또한 하나의 시스템에서 입체영상을 제공하는 경우 사용자가 느끼는 3D 입체감에는 한계가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해서 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 방법 및 시스템을 제시한다.

또한, 본 발명은 두 개 이상의 실제 평면을 사용할 경우 생기는 중첩 영역(occlusion region) 문제를 해결하고 보다 실감나는 입체 영상을 표현하기 위하여 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 방법 및 시스템을 제시한다.

또한, 본 발명은 3차원 영상 재생 기술로만 영상을 구현하는 경우 해상도가 저하되는 문제점을 해결하기 위하여, 3차원 영상 재생 기술을 이용하여 3D 배경 영상을 디스플레이하고, 고해상도의 오브젝트 영상을 별도로 디스플레이 하여 입체영상을 디스플레이 하는 방법 및 시스템을 제시한다.

또한, 본 발명은 3D 배경 영상을 추가적으로 사용하여 실재감을 갖는 배경 영상이 도입된 플로팅 디스플레이 방법 및 시스템을 제시한다.

본 발명이 제시하는 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 입체영상 디스플레이 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 입체영상 디스플레이 시스템에서 입체영상을 디스플레이 하는 방법에 있어서, 오브젝트 영상을 디스플레이 하는 단계; 3차원 영상 재생 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 단계; 및 상기 오브젝트 영상 및 상기 배경영상이 동일 시야각(視野角)내에서 겹치도록 상기 오브젝트 영상을 근거리에 배치시키고 상기 배경 영상을 원거리에 배치시키는 단계를 포함하는 입체영상 디스플레이 방법이 제공된다.

상기 배치시키는 단계에서, 상기 오브젝트 영상 또는 상기 배경 영상 중 일(一) 영상은 투과시키고 타(他) 영상은 반사하는 반투명 거울(Half Mirror)을 이용하여 상기 오브젝트 영상 또는 상기 배경 영상 중 일 영상은 실상, 타 영상은 허상으로 맺힐 수 있다.

상기 오브젝트 영상은 상기 반투명 거울에 반사되어 상기 반투명 거울의 배면 방향에 허상으로 맺힐 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 상기 배경 영상을 렌즈 어레이(Lens Array)에 투영하여 요소영상으로 디스플레이 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 상기 오브젝트 영상에 상응하는 마스크(Mask) 영상을 생성하는 단계; 상기 배경 영상영상과 상기 마스크 영상을 결합하는 단계; 및 상기 결합된 영상을 렌즈 어레이에 투영하여 요소영상으로 디스플레이 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 마스크 영상은 오브젝트 영상을 검은색으로 처리한 영상일 수있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 상기 배경 영상이 보색관계의 좌우 화상으로 출력되는 단계; 및 색안경 색필터를 사용하여 상기 보색관계의 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 보색관계의 좌우 화상은 적색과 청색의 보색관계일 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 편광 방향이 다른 편광안경을 사용하여 상기 배경 영상의 좌우 화상을 분리하는 편광 방식을 이용하여 상기 배경 영상을 디스플레이 할 수 있다.

상기 편광안경은 직선편광의 진동방향의 차이 또는 원편광의 회전방향의 차이를 이용한 것일 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 상기 배경 영상이 시차를 가지는 좌우 화상으로 주기적으로 반복하여 출력되는 단계; 및 상기 반복되는 주기에 동기된 전자셔터를 통하여 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함하는 시분할 방식을 이용할 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 머리에 디스플레이 장치를 쓰고 눈 바로 앞에서 화면을 띄워 입체감을 얻는 HMD(Head mount display) 방식을 이용할 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 상기 배경 영상의 디스플레이 패널에 좌우 화상이 교대로 배치되어 출력되는 단계; 및 상기 디스플레이 패널과 일정 거리에 베리어를 통과하여 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함하는 패러렉스 베리어(parallax barrier) 방식을 이용할 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 상기 배경 영상의 디스플레이 패널에 좌우 화상이 교대로 배치되어 출력되는 단계; 및 상기 디스플레이 패널과 일정 거리에 반원통형의 렌티큘러(Lenticular)를 통과하여 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는 상기 배경 영상의 디스플레이 패널에 좌우 화상의 교대로 배치되어 복수의 쌍으로 출력되는 단계; 및 상기 디스플레이 패널과 일정 거리에 베리어를 통과하여 좌우 화상이 복수의 시점으로 분리되 는 단계를 포함하는 멀티뷰(multiview) 방식을 이용할 수 있다.

상기 오브젝트 영상을 디스플레이 하는 단계에서, 상기 렌즈는 볼록 렌즈 또는 오목 거울일 수 있다.

상기 오브젝트 영상을 디스플레이 하는 단계에서, 상기 렌즈는 복수개의 볼록 렌즈 또는 복수개의 오목 거울일 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면 기록매체가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 입체영상 디스플레이 방법이 구현되도록 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 입체영상 디스플레이 시스템이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 입체영상 디스플레이 시스템에 있어서, 오브젝트 영상을 디스플레이 하는 오브젝트 영상 디스플레이 시스템부(部); 배경 영상을 요소영상으로 디스플레이 하는 집적영상 디스플레이 시스템부; 및 상기 오브젝트 영상 및 상기 배경 영상이 동일 시야각(視野角)내에서 겹치도록 상기 오브젝트 영상을 근거리에 배치시키고 상기 배경 영상을 원거리에 배치시키는 광학수단을 포함하는 입체영상 디스플레이 시스템이 제공된다.

상기 집적영상 디스플레이 시스템부는 렌즈 어레이를 포함하되, 상기 집적영상 디스플레이 시스템부는 상기 배경 영상을 상기 렌즈 어레이에 투영할 수 있다.

상기 오브젝트 영상 디스플레이 시스템부는 상기 오브젝트 영상을 패널에서 디스플레이 하는 디스플레이 패널; 및 볼록 렌즈 또는 오목 거울인 플로팅 렌즈를 포함하되, 상기 디스플레이 패널에 디스플레이 된 영상은 상기 플로팅 렌즈에 투영되어 플로팅 디스플레이 될 수 있다.

상기 플로팅 렌즈는 복수개의 볼록 렌즈 또는 복수개의 오목 거울일수 있다.

상기 디스플레이 패널에 디스플레이된 오브젝트 영상이

로 산출되는 위치(H)에 상을 맺도록 하는 렌즈를 포함하되, 상기 디스플레이 패널과 상기 렌즈 사이의 거리는 h, 상기 렌즈의 초점거리는 f1, 상기 렌즈로부터 오브젝트 영상이 표시되는 위치는 H일 수 있다.

상기 집적 영상 디스플레이 시스템부는 배경 영상이 디스플레이 되는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 전면에 위치한 렌즈 어레이를 포함하되, 상기 배경영상은 상기 렌즈 어레이에 투영되어 요소영상으로 디스플레이 될 수 있다.

상기 광학수단은, 상기 오브젝트 영상 또는 상기 배경영상 중 일 영상은 투과시키고 타 영상은 반사하는 반투명 거울(Half Mirror)일 수 있다.

상기 반투명 거울은 상기 오브젝트 영상을 반사하되, 상기 오브젝트 영상은 상기 반투명 거울의 반사면의 배면에 허상으로 맺힐 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 방법 및 시스템은 중첩 영역(occlusion region) 문제를 해결하고, 기존의 디스플레이 시스템과 달리 3D 배경 영상과 오브젝트 영상을 분리하여 사용함으로써 보다 실재감을 가지면서 고해상도의 영상을 디스플레이 할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 11에서는 본 발명의 실시예에 따라 집적 영상 디스플레이 방식을 이용한 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 시스템에 대해 설명한다. 도 12이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 의하여 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 시스템에 대하여 설명한다.

먼저 도 1 및 2를 통하여 배경(Background)영상을 집적영상으로 디스플레이 하는 과정에 대하여 설명한 뒤 이를 오브젝트(Object)영상과 겹치도록 시야각 내부에 배치시키는 과정에 대하여 설명한다. 이 후 오브젝트 영상은 반투명 거울만을 이용하는 경우 허상으로 맺히며 플로팅 디스플레이 방법이 이용되는 경우 실상으로 맺히는데 이는 도3과 도6에서 각각 설명하도록 한다.

도 1은 집적 영상 디스플레이 방식의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 집적 영상 디스플레이 방식은 도 1에서와 같이 픽업(Pick up) 및 재생의 두 단계로 이루어 진다. 픽업 단계는, 3차원 객체(100)로부터 요소렌즈(104)를 이용하여 각 요소 렌즈(104)의 위치에 따른 시점(視點)의 차이(이하, "시차"라 칭함)를 가지는 요소(Element)영상을 획득하는 단계이다. 여기서, 다른 시차를 가지는 요소영상은 3차원 객체(100)의 서로 다른 시점으로부터 획득된 영상을 의미한다.

픽업 단계에서는 3차원 객체(100)로부터 서로 다른 시차를 가지는 요소영상을 추출할 수 있도록 요소렌즈(104)가 1차원 또는 2차원으로 배열된 렌즈 어레이(106)를 사용한다.

따라서 렌즈 어레이(106)로 픽업시에는 3차원 객체를 여러 방향에서 바라본 서로 다른 영상들이 렌즈 어레이(106)를 통하여 요소영상 형태로 저장된다. 예를 들어 52ⅹ52의 렌즈릿(Lenslet)으로 구성된 렌즈 어레이가 사용되면 2,704개의 렌지릿의 위치에 따른 요소영상이 획득된다.

재생 과정에서는 이들 요소영상들이 렌즈 어레이(106)를 통하여 집적되어 3차원 영상으로 재생된다. 요소영상의 형태에 대하여는 도 10을 통하여 후술하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 디스플레이 시스템에서 사용되는 중첩제거 배경영상의 제작 방법을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 입체영상 디스플레이 시스템은 후술할바와 같이 오브젝트 영상 디스플레이 시스템부와 집적영상 디스플레이 시스템부를 포함할 수 있다. 오브젝트 영상 디스플레이 시스템부와 집적영상 디스플레이 시스템부는 각각 독립적인 영상을 출력하는데 오브젝트 영상에 대하여는 도 3 및 도 6을 통하여 후 술하도록 한다.

이하에서는 도 2를 참조하여 도 1에서 설명한 요소영상의 픽업(Pick up)과정을 이용하여 중첩제거 배경영상을 제작하는 과정을 설명하도록 한다.

먼저, 집적 영상 디스플레이 시스템부는 입력 패널(210)과 렌즈 어레이(212)를 포함할 수 있다. 입력패널은 CMOS 이미지 센서 또는 CCD 이미지 센서일 수 있다. 따라서 입력 패널(210) 전방에 피사체가 존재하는 경우 피사체의 영상이 입력패널(210)에 저장된다.

그러나 입력 패널(210) 전방에는 렌즈 어레이(212)가 배치되어 있기 때문에 전방의 피사체로부터 방사(광원인 경우) 또는 반사되는 광은 렌즈 어레이를 통과하여 입력패널에 입력된다.

예를 들어 피사체는 렌즈 어레이(212)로부터 Z1(252)만큼 이격된 거리에 도시된 지구(200)일 수 있다. 지구(200)는 도 3에서 후술할 바와 같이 입체영상 중 배경으로 사용될 영상의 베이스로서 요소영상으로 픽업되기 이전의 영상에 해당하는 것이다. 또한 렌즈 어레이(212)로부터 Z2(250) 이격된 것은 비행선(290)으로 오브젝트로써 사용될 영상의 실루엣(Silhouette)에 해당한다. 즉, 오브젝트로써 사용될 영상의 내부를 검은색으로 처리한 마스크(Mask) 영상이다.

이러한 각각의 영상(200, 290)은 지구가 디스플레이된 LCD 패널(미도시) 및 비행선의 실루엣이 디스플레이된 LCD 패널(미도시)을 이용하여 각각의 영상이 Z2(252), Z1(250)에 위치시킨다. 이는 렌즈 및 거울(미도시)을 이용하여 각각의 상(Image)이 배치되도록 할 수 있다.

Z2와 Z1에 배치된 각각의 지구와 비행선은 렌즈 어레이를 통과하면서 요소영상으로 변하고 입력 패널(210)에는 요소영상으로 변환된 요소영상이 저장된다. 이 경우 입력 패널에 저장되는 요소영상은 비행선의 검은색 실루엣 영상과 중첩시켜 요소영상으로 변환한 영상이므로 중첩되는 부분이 검은색으로 제거된다.

이하에서는 이러한 픽업과정을 통하여 생성된 배경영상을 중첩제거 배경영상이라 한다. 입력 패널(210)은 입력 패널(210)에 연결된 메모리에 저장되어 후술할 입체영상을 디스플레이 하는 경우 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 배경영상인 지구에서 오브젝트 영상의 실루엣을 제거하는 이유는 오브젝트 영상(비행선)과 배경영상(지구)간의 중첩영역 및 폐색영역(Overlapping and Occlusion region)문제를 해소하기 위함이다.

즉, 오브젝트 영상과 배경 영상이 동시에 디스플레이 될 경우 발생하는 사용자의 시각에서 나타날 중첩 영역(occlusion region)을 사전에 제거하는 것이다.

도 3에서 설명할 바와 같이 사용자는 오브젝트 영상과 배경 영상을 동일 시야각에서 겹쳐지게 바라보게 되는데 중첩제거가 되지 않은 배경영상과 오브젝트 영상이 겹쳐지면 오브젝트의 컬러가 왜곡되어 보이기 때문이다.

따라서 상술한 바와 같이 오브젝트 영상을 배경 영상에서 미리 제거(즉, 오브젝트 영상의 마스크 영상을 배경 영상에 겹치도록 하여)하여, 중접제거 배경영상을 생성하여 오브젝트 영상이 후에 왜곡되어 보이는 것을 방지한다. 중첩제거 배경영상이 렌즈 어레이(212)를 통하여 요소영상으로 입력(또는 변환)되어 입력 패널(210)에 저장되는 것은 설명한 바와 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 입체영상 디스플레이 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3를 참조하면, 디스플레이 시스템은 집적영상 디스플레이부(211, 212), 반투명 거울(250), 오브젝트 영상 디스플레이부(260)를 포함할 수 있다.

도 2에서 상술한 바와 같이 본 발명의 입체영상은 서로 다른 원근거리를 갖는 오브젝트 영상(290)과 중첩제거 배경영상(200R)을 이용하여 사용자에게 인식되는 입체영상이다. 원근거리는 사용자의 시야각 내부에서 인식되는 깊이를 의미한다. 예를 들어 배경사진에서 인물이 선명하게 나오고 뒤의 산은 선명하지 않게 나온 것처럼 구분되는 깊이감을 의미한다. 중첩제거 배경영상(200R)은 디스플레이 패널에서 출력되는 것으로 도 2에서 설명한 바와 같이 마스크 영상과 합쳐지고 렌즈 어레이를 거쳐 요소영상으로서 입력패널에 입력 또는 저장된 영상이다.

즉, 도 2에서는 픽업과정을 설명한 것이고 도 3에서는 픽업과정에 대한 설명은 생략하고 픽업된 중첩제거 배경영상이 디스플레이 패널(예를 들면 LCD 패널 등)을 통하여 출력되는 "재생"과정을 중심으로 설명한다.

서로 다른 원근거리를 갖는 오브젝트 영상(290)과 중첩제거 배경영상(200R)은 하나의 디스플레이 패널에서 생성되는 것이 아니라 각각의 디스플레이 패널을 통하여 각각 출력되어 상을 맺는다. 다만 두 영상(290, 200R)은 반투명 거울(250)을 통하여 사용자의 눈에 입체영상으로 인지된다.

오브젝트 영상(290)은 디스플레이 패널 1(260)에서 디스플레이 된다. 디스플 레이 패널 1(260)은 LCD, PDP 등의 평면 디스플레이 패널일 수 있다.

디스플레이 패널1(260)은 광원(Light Source)로써 오브젝트 영상(290)을 이루는 광을 출력한다. 예를 들어 오브젝트 영상은 비행선(Shuttle)일 수 있다. 오브젝트 영상(290)은 배경 없이 비행선(오브젝트)만이 표현된 영상일 수 있다.

즉, 도3에 도시된 바와 달리 사용자가 디스플레이 패널1(260)에 디스플레이 되는 영상을 거울 없이 수직으로 직접 바라보는 경우를 가정하면 비행선 부분만이 시야에 들어오게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 입체영상 디스플레이 시스템에서 오브젝트 영상(290)은 디스플레이 패널1(260)을 직접 사용자에게 향하도록 배치되지 않으며 디스플레이 패널1(260)에서 출력되는 광은 반투명 거울(250)에 반사됨으로써 사용자 방향으로 진행된다.

반투명 거울(250)은 거울의 양면 중 빛의 일부는 반사시키고 빛의 일부는 투과시키는 거울이다. 반투명 거울(250)은 하프 미러(Half Mirror) 또는 투 웨이 미러(2 Way Mirror)의 명칭으로 대체될 수 있다.

따라서 도면상에서 반투명 거울(250)의 오른쪽에서 관측하는 사용자를 기준으로 하면, 반투명 거울(250)은 오브젝트 영상(290)은 반사시키지만 후술할 중첩제거 배경영상(200R)은 투과시킴으써 사용자의 시야각 내에서는 오브젝트 영상(290)과 중첩제거 배경영상(200R)이 겹쳐질 수 있도록 한다. 도 3에서는 반투명 거울(250)이 오브젝트 영상(290)을 반사시키고, 중첩제거 배경영상(200R)은 투과시키도록 배치되어 사용자가 오른쪽에서 관측하는 것으로 도시되었으나 사용자가 아래 쪽에서 관측하는 것도 가능함은 자명하다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위하여 사용자가 반투명 거울(250)의 오른쪽에서 관측하는 경우를 중심으로 설명하도록 한다.

중첩제거 배경영상(200R)에 대하여는 오브젝트 영상(290)을 설명한 후 설명 하도록 한다.

사용자는 반투명 거울(250)을 통하여 오브젝트 영상(290)인 비행선을 볼 수 있다. 사용자가 보는(즉, 인지하는) 비행선(290)의 위치는 반투명 거울(250)의 반대면으로 거리 L만큼 떨어진 지점이다. 즉, 비행선은 허상(Virtual Image)으로서 반투명 거울(250)의 반사면 반대면에 거리 L만큼 떨어져 있는 것으로 사용자에게 인식된다. 반투명 거울(250)은 디스플레이 패널1로부터 출력되는 영상을 반사시켜 사용자의 시야각 내부로 진행하여 사용자가 볼 수 있도록 일정각도(예를 들어 45도)로 기울어 배치될 수 있다.

평면거울의 경우 사용자가 보게 되는 상(Image)은 항상 정립허상이며 피사체(도 3에서는 디스플레이 패널 1(260))까지의 거리 L만큼 거울 뒷면 방향으로 이격 되어 맺힌 허상이다.

따라서 광원이자 디스플레이 패널 1(260)로부터 디스플레이 된 오브젝트 영상은 사용자의 시선과 수직으로 반투명 거울(250)에서 L 만큼 이격되어 있지만 사용자는 사용자의 시선방향으로 거울에서 L만큼 이격되어 있는 것으로 인지한다. 이는 잠망경(潛望鏡)의 원리와 동일하다.

그러나 상술한 바와 같이 본 발명의 입체영상 디스플레이 시스템에 의하여 생성되는 입체영상은 오직 오브젝트 영상(290)만으로 구성되는 것은 아니다. 오브젝트 영상과 다른 깊이(원근거리)를 갖는 배경 영상(200R)이 존재하는 경우 사용자가 입체영상으로서 인지하게 되는 것이다.

따라서 집적영상 시스템부는 중첩제거 배경영상(200R)을 디스플레이 패널 2를 통하여 디스플레이 한다. 디스플레이 패널 2(211)는 디스플레이 패널 1(260)와 마찬가지로 LCD, PDP 등의 평면 디스플레이 장치일 수도 있으며 프로젝션(Projection) 디스플레이 장치로 대체될 수도 있다.

디스플레이 패널 2(211)는 중첩제거 배경영상(200R)의 광원으로써 중첩제거 배경영상(200R)을 출력하며 중첩제거 배경영상(200R)을 구성하는 광은 2차원의 렌즈 어레이(212)를 통과한다.

렌즈 어레이(212)를 통화한 광은 렌즈 어레이(212)를 구성하는 각각의 미소렌즈(Lenslet)를 통과하면서 렌즈 어레이(212)로부터 Z2(252)만큼 이격 되어 상을 이룬다. 중첩제거 배경영상(200R)은 예를 들어 우주에서 바라본 지구가 입체적으로 나타나는 3D 집적영상이다.

다만 중첩제거 배경영상(200R)은 오브젝트 영상(290)과 다른 깊이를 가지는 위치에서 상을 이루어야 하므로 중첩제거 배경영상(200R)의 위치는 오브젝트 영상(290)으로부터 Z1(250)-Z2(252)만큼 이격되어 있어야 한다. 즉 중첩제거 배경영상(200R)은 사용자의 시선에서 오브젝트 영상(290) 뒤에 존재하는 것으로 인식된다.

도 3에서는 설명의 편의를 위하여 중첩배경 영상(220R)이 렌즈 어레이(212) 로부터 Z2만큼 이격된 위치에 실상을 이루는 것으로 도시하였으나, 렌즈 어레이에 포함된 렌즈의 곡률반경 또는 디스플레이 패널 2(211)의 위치에 따라 허상으로 상이 맺힐 수 있다. 즉, 렌즈 어레이(212) 종류 등 미리 설정된 광학조건에 따라 중첩배경 영상(220R)이 허상으로 맺힐 수 있음은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

종래 기술에 따르면, 사용자의 시선에서 오브젝트 영상(290)과 배경영상(200)이 중첩되어 보이는 중첩 영역(occlusion region)이 존재하여 오브젝트 영상의 컬러가 왜곡되는 문제가 생긴다. 따라서 도 2에서 설명한 바와 같이 본 발명의 디스플레이 패널 2(211)는 배경영상(200)에서 오브젝트 영상(290)에 해당하는 영역이 제거된 중첩제거 배경영상(200R)을 출력한다.

여기서, 중첩제거 배경영상(200R)은 사용자의 시선에서 중첩영역이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 오브젝트 영상(290)으로 중첩될 부분을 입력 패널(210)이 획득한 영상을 의미한다. 디스플레이 패널2(211)는 입력패널(210)과 연결되거나 입력패널(210)을 포함하여 입력패널이 픽업한 중첩제거 배경영상(200R)을 출력할 수 있다.

따라서 상술한 본 발명의 입체영상 시스템에 의하면 사용자는 반투명 거울을 기준으로 거울 후면으로 L만큼 떨어진 위치에 비행선이 존재하며 비행기로부터 Z1-Z2만큼 떨어진 위치에 지구가 존재하는 것으로 인지한다. 즉, 사용자는 우주에서 바라본 지구(200R)와 비행선(290)을 입체적으로 인식할 수 있게 된다.

도 4는 플로팅 디스플레이 방식의 원리에 대해 설명하기 위한 도면이다. 플로팅 디스플레이 방식은 도 1내지 도 3에서 설명한 오브젝트 영상을 디스플레이 하기 위하여 사용된다.

도 4를 살펴보면, 플로팅 디스플레이 장치는 영상 표시를 위한 디스플레이 패널(400)과 볼록 렌즈(402)를 포함한다. 이때, 볼록 렌즈(402)는 초점 거리를 줄이기 위해서 2개 이상을 조합할 수도 있다. 또한, 플로팅 디스플레이 장치는 볼록 렌즈(402) 대신 오목 거울을 사용하여 구성될 수도 있다. 볼록렌즈는 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)일 수 있다.

디스플레이 패널(400)에 표시되는 영상은 디스플레이 패널(400)의 해상도와 동일하게 표시가 가능하다. 따라서 고해상도의 오브젝트 영상을 디스플레이 패널(400)에 표시하면, 볼록 렌즈(402)를 통하여 공간상에 오브젝트 영상(404)이 디스플레이된다. 여기서 디스플레이 패널(400)과 볼록 렌즈(402) 사이의 거리를 h(420) 라고 하고, 볼록 렌즈(402)의 초점거리를 f1 이라고 하면 볼록 렌즈(202)로부터 오브젝트 영상(404)이 표시되는 위치 H(422)는 렌즈 공식(1)에 의해서 다음과 같다.

(1)

오브젝트 영상(404)은 식(1)에 의해 계산된 H(222) 위치에 표시되게 된다. 이러한 기술이 영상을 공간에 실상으로 맺히게 하는 플로팅 디스플레이(Floating Display) 기술이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 플로팅 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참고하면, 플로팅 디스플레이 시스템은 오브젝트 영상을 디스플레이 하기 위하여 사용된다. 플로팅 디스플레이 시스템부는 디스플레이 패널(500)과 볼록 렌즈(502)를 포함할 수 있다.

이때, 볼록 렌즈(502)는 초점 거리를 줄이기 위해서 2개 이상을 조합할 수도 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면 볼록 렌즈(502) 대신에 오목 거울을 사용하여 오브젝트 영상을 플로팅할 수도 있다.

디스플레이 패널 (500)에는 표현하고자 하는 오브젝트가(비행선) 디스플레이 된다. 이 오브젝트는 일반적인 2D 영상이며, 디스플레이 패널 (500)의 해상도와 동일하게 표시가 가능하다. 따라서 고해상도의 오브젝트 영상을 디스플레이 패널 (500)에 표시하면, 볼록 렌즈(502)를 통하여 공간상에 오브젝트 영상(비행선, 504)이 표시된다.

즉, 디스플레이 패널 (500)에 나타난 2D 영상의 비행선은 볼록 렌즈(502)를 통하여 볼록 렌즈(502)부터 H(542)만큼 떨어진 거리에 실제 오브젝트 영상(비행선, 522)으로 디스플레이 된다.

여기서 실제 영상이 맺히는 위치 H는 렌즈 공식에 의해 산출될 수 있다. 디스플레이 패널 (500)과 볼록 렌즈(502) 사이의 거리를 h(540)라고 하고, 볼록렌즈의 초점거리를 f1 이라고 한다. 이때 오브젝트 영상(522)이 표시되는 위치 H(542) 는 렌즈 공식 (1)과 같다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입체영상 디스플레이 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 6을 참조하면, 오브젝트 영상을 플로팅 렌즈(602)를 이용하여 입상시키는 디스플레이 시스템인 것을 알 수 있다.

즉 도 6에 도시된 입체영상 시스템은 크게 두 종류의 시스템부로 분리할 수 있다. 하나는 플로팅 디스플레이 시스템부이고, 다른 하나는 집적 영상 디스플레이 시스템부이다. 플로팅 디스플레이 시스템부는 오브젝트 영상 디스플레이 시스템부에 해당한다.

여기서 두 시스템부는 반투명 거울(630)를 통하여 오브젝트 영상과 중첩제거 배경영상이 동일 시야각(視野角)내에서 겹치도록 오브젝트 영상을 근거리에 배치시키고 배경 영상을 원거리에 배치시킬 수 있다.

이를 위하여 반투명거울(630)은 플로팅 디스플레이 시스템부에서 디스플레이 된 오브젝트 영상(620) 또는 집적 영상 디스플레이 시스템부에서 디스플레이 된 중첩제거 배경영상(614R) 중 어느 하나는 투과하며 나머지 하나는 반사하는 기능을 한다. 도 6에서는 반투명 거울(630)이 오브젝트 영상(620)을 반사시키고, 중첩제거 배경영상(614R)은 투과시키도록 배치되어 사용자가 오른쪽에서 관측하는 것으로 도시되었으나 반투명 거울(630)의 특성상 사용자가 아래쪽에서 관측하는 것도 가능함은 자명하다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위하여 사용자가 반투명 거울(630)의 오른쪽에서 관측하는 경우를 중심으로 설명하도록 한다. 다만 도 6에서는 오브젝트 영상(620)이 반사되며 중첩제거 배경영상(614R)이 투과되어 오른쪽 사용자의 시야각으로 진입되는 구성을 중심으로 설명한다.

플로팅 디스플레이 시스템부는 디스플레이 패널 1(600)과 볼록 렌즈(602)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널 1(600)에는 표현하고자 하는 오브젝트 영상이 3D 영상으로 디스플레이된다. 디스플레이 패널 1(600)에 나타난 3D 영상은 볼록 렌즈(602)를 통하여 반투명 거울(630) 근처에서 실제 오브젝트 영상(620)으로 디스플레이된다. 이는 도 4 및 도 5를 통하여 설명한 바와 같으므로 설명을 생략하도록 한다.

집적 영상 디스플레이 시스템부는 디스플레이 패널 2(610)와 렌즈 어레이(612)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널 2(610)에는 표현하고자 하는 배경 영상(지구)이 중첩제거 배경영상(비행선이 제거된 지구)으로 디스플레이 된다. 디스플레이 패널 2(610)로부터 출력되는 배경 요소 영상은 렌즈 어레이(612)를 통하여 반투명 거울(630) 근처에서 중첩제거 배경영상(614R)으로 디스플레이된다. 또한, 도 6에서는 설명의 편의를 위하여 중첩배경 영상(614R)이 렌즈 어레이(612)로부터 Z2만큼 이격된 위치에 실상을 이루는 것으로 도시하였으나, 렌즈 어레이에 포함된 렌즈의 곡률반경 또는 디스플레이 패널 2(610)의 위치에 따라 허상으로 상이 맺힐 수 있다. 이는 도 2 및 도3에서 설명한 바와 같다.

본 발명의 실시예에 따라 디스플레이되는 3D 입체 영상(620)은 기존의 플로팅 디스플레이 시스템들과 다른 특징을 가진다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 디스 플레이되는 3D 입체 영상(620)은 두 개의 큰 영역으로 3D 영상이 나누어져서 디스플레이 된다. 하나는 플로팅 디스플레이 방식으로 표시되는 오브젝트 영상(620)이다. 다른 하나는 이 오브젝트 영상의 뒤에 위치하고, 집적 영상 디스플레이 방식으로 표시되는 집적 영상 배경(614R)이다.

여기서 오브젝트 영상(620)은 관측자의 관심을 끄는 영상으로 고해상도의 영상이 필요한바 플로팅 디스플레이 방식을 이용하여 표시할 수 있다. 한편, 집적 영상 배경(614R)은 입체감을 제공하기 위한 배경 영상을 제공하기 위해 집적 영상 디스플레이 방식을 이용하여 표시할 수 있다.

본 발명은 집적 영상 디스플레이 기술로 표시되는 집적 영상 배경(614R)을 사용하여 다시점 영상을 제공하며 오브젝트 영상의 마스크를 결합한 중첩제거 배경영상(614R)을 사용하여 깊이 있는 입체감을 표현할 수 있다.

또한, 집적 영상 디스플레이 방식의 단점인 저해상도를 극복하기 위해서 오브젝트 영상은 플로팅 디스플레이 기술로 표시되는 오브젝트 영상(620)을 사용함으로써, 고해상도의 오브젝트 영상(620)을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 입체영상 디스플레이 시스템은 3D 입체 영상(620)의 디스플레이 되는 위치를 특정할 수 있다. 플로팅 디스플레이 시스템부에서 오브젝트 영상이 거리 Z1(650)에 위치하도록 하기 위해서 렌즈 공식(1)을 사용하고, 디스플레이된 오브젝트 영상을 반사시키는 반투명 거울(630)을 사용할 수 있다. 집적 영상 디스플레이 시스템부에서는 집적 영상 배경을 거리 Z2(652)에 위치하도록 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 디스플레이 방식을 이용한 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 시스템의 구성에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 디스플레이 방식을 이용한 배경 영상을 가지는 입체영상 디스플레이 시스템을 적용한 실험에 대하여 실험 조건 및 실험 데이터를 구체적으로 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 배경을 가지는 플로팅 디스플레이 방법의 실험 구성도이다.

플로팅 디스플레이 시스템부는 위쪽에 표시되어 있고, 집적 영상 디스플레이 시스템부는 아래쪽에 나타난다. 이 두 시스템에서 표시되는 영상을 결합하여 관측자가 볼 수 있도록 두 시스템 사이에 반투명 거울(630)을 위치시켰다.

플로팅 디스플레이 시스템부에는 오브젝트 영상이 디스플레이 패널 1(600)에 표시된다. 디스플레이 패널 1(600)은 프로젝터와 확산스크린이 될 수 있다. 여기에 사용된 프로젝터와 확산스크린은 기초 실험을 위해 사용되었으며, 이 디바이스는 사용 용도와 각 특성에 따라서 다른 디스플레이 장치인 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel), 그 외의 다른 영상 디스플레이 장치로 대체 가능함은 상술한 바와 같다.

볼록 렌즈(602)로는 낮은 초점을 쉽게 구현할 수 있는 프렌넬 렌즈를 사용하였다. 볼록 렌즈(602)는 확산스크린으로부터 680mm에 위치시켰다. 즉, 디스플레이 패널 1(600)과 볼록 렌즈(602) 사이의 거리를 h(640)는 680mm이다. 식(1)의 조건에 의해 오브젝트 영상(비행선, 622)의 이미지는 볼록 렌즈(602)로부터 254mm에 나타난다. 즉, 오브젝트 영상(622)이 표시되는 위치 H(642)는 254mm이다.

한편 집적 영상 디스플레이 시스템부에서는 요소영상을 디스플레이 패널 2(610)에 나타낸다. 디스플레이 패널 2(610)는 프로젝터와 확산 스크린이 될 수 있다. 렌즈 어레이(612)는 디스플레이 패널 2(610)의 전면에 위치시켰다.

실험에 사용한 렌즈 어레이(612)는 총 53ⅹ53의 렌즈릿(Lenslet)으로 구성되어 있고 렌즈릿의 초점거리는 3mm이다.

디스플레이 패널 2(610)와 렌즈 어레이(612)의 사이의 거리는 렌즈릿의 초점거리와 동일하게 위치시키면, 중첩제거 배경영상으로 재생되는 지구의 배경 영상(614R)은 약 6 mm(Z2, 652)에 재생된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 배경을 가지는 입체영상디스플레이 방법의 실험에 사용된 오브젝트 영상 도면 및 배경 영상 도면이다.

본 발명의 유용성을 증명하는 실험을 수행하기 위해서 오브젝트 영상과 중첩제거 배경영상을 제작한다. 도 8을 살펴보면, 실험에서는 오브젝트 영상(620)은 '비행선'영상이고, 배경 영상(613)은 '지구' 영상으로 구성하였다. 오브젝트 영상은 변형 없이 바로 디스플레이 패널 1(600)에 디스플레이 된다. 배경 영상(613)은 디스플레이 패널 2(610)에 표시되기 전에 중첩제거 배경영상(614R)으로 변형되어야 한다. 중첩제거 배경영상(614R)의 제작과정에 대해서는 도 2를 참조하여 상술한 바와 같으므로 설명을 생략하도록 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 디스플레이 시스템부에서 사용되는 중첩제거 배경영상 제작 도면이다. 디스플레이 패널 2(610)에서 출사될 중첩제거 배경영상의 제작 방법은 도 2를 통하여 상술하였고, 중첩제거 배경영상이 렌즈 어레이(612 또는 212)를 통하여 입체감을 갖는 영상으로 사용자에게 인지됨은 앞서 상술하였다.

도 9를 살펴보면, 집적 영상 디스플레이 시스템부에서 사용될 중첩제거 배경영상의 제작 예를 알 수 있다.

먼저 세 영상은 모두 렌즈 어레이(612 또는 212)를 통하여 입력수단(210)에 입력 및 저장된 영상의 모습이다. 즉 렌즈 어레이를 통한 다시점 집적영상으로써 입체감을 갖는 "요소영상"이다.

이러한 요소영상 중 배경 요소영상은 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이 피사체를 렌즈어레이를 통과시켜 배치시키고 이를 컴퓨터 픽업 방식으로 재현한 배경영상이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 배경 요소영상은 52ⅹ52의 요소로 구성된 배경 요소영상이 된다.

배경 요소영상(800)과 오브젝트 영상의 오브젝트를 검은색으로 처리한 오브젝트 영상의 마스크 영상(실루엣)의 요소영상(802)을 제작한다. 이후, 배경 영상의 요소영상(800)과 오브젝트 영상의 마스크 영상(실루엣)의 요소영상(802)을 결합하여 중첩제거 배경영상(900R)을 얻을 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 중첩제거 배경영상(900R)도 렌즈 어레이(612 또는 212)를 통하여 픽업 및 재생된 영상이므로 "요소영상"에 해당한다.

이는 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이 오브젝트 영상의 요소영상(802)을 배경 요소영상(800)에서 제거하여 중첩 영역을 제거하기 위함이다.

따라서 도 3 및 도 6에서 설명한 중첩제거 배경영상(200R, 614R)은 집적영상 시스템부에 의한"요소영상"이며 도 9에 도시된 식별번호 900R의 영상과 동일하다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 디스플레이 방법에 따른 입체영상을 나타낸 도면이다.

이를 위하여 도 7의 실험조건에 의하여 디스플레이 패널 1(600)에서 출사된 오브젝트 영상(620)과 디스플레이 패널 2(610)에서 출사된 중첩제거 배경영상(614R)을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 배경을 가지는 플로팅 디스플레이 방법의 실험을 수행하였다.

도 10을 살펴보면, 실제 3D 영상 디스플레이 실험 결과를 나타내는 영상을 볼 수 있다. 도 10의 각각의 영상들은 오브젝트 영상만 디스플레이 한 경우의 영상(620)과 중첩제거 배경영상(614R)만 디스플레이 한 경우 및 중첩제거 배경영상(614R)을 함께 디스플레이 한 경우의 영상(904)이다.

구체적으로 도 6 및 도 7의 실험 구성도에서 각각 두 종류의 영상을 표시하여 얻은 실험 결과를 나타낸 것이다. 오브젝트 영상(620)만 디스플레이한 경우 플로팅 디스플레이 시스템부에서 재생하는 영상이다. 실험에서는 XGA급의 프로젝터를 이용하였고, 비행선의 해상도는 약 600ⅹ400 픽셀 정도이다. 중첩제거 배경영상만 디스플레이 한 경우의 영상(614R)은 집적 영상 디스플레이 시스템부에서 재생되는 영상이다. 이때 재생되는 집적 영상 배경(624)은 렌즈 어레이(612)의 수와 일치하는 50ⅹ50개 정도의 (원형)점으로 표현된다.

오브젝트 영상(620) 및 중첩제거 배경영상(614R)을 함께 디스플레이 한 경우의 영상(904)은 플로팅 디스플레이 시스템부에서 재생되는 영상과 집적 영상 디스플레이 시스템부에서 재생되는 영상이 반투명 거울(630)을 통하여 합쳐졌을 때의 영상이다. 도 10의 실험 결과에서 살펴보듯이, 서로 다른 두 시스템부의 영상들을 조합하여 입체감이 있는 3D 영상을 제작할 수 있다. 또한 실험 결과에서 플로팅 디스플레이 방식에 의해서 디스플레이되는 영상, 즉 오브젝트 영상만 디스플레이 한 경우의 영상(620)의 해상도가 집적 영상 디스플레이 시스템으로부터 재생되는 배경 영상, 즉 중첩제거 배경영상만 디스플레이 한 경우의 영상(614R)에 비해서 훨씬 높은 해상도를 가지는 것을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 배경을 가지는 플로팅 디스플레이의 다양한 각도에서 관측한 3D 영상 도면이다. 여기서는 재생된 결과를 다양한 각도에서 관측한 영상을 나타내었다. 도 11은 위에서 바라본 입체 영상(1000), 왼쪽에서 바라본 입체 영상(1002), 오른쪽에서 바라본 입체 영상(1004), 중앙에서 바라본 입체 영상(1006), 아래에서 바라본 입체 영상(1008)으로 구성되어 있다.

구체적으로 중앙에서 바라본 입체 영상(1006)을 기준으로 위에서 바라본 입체 영상(1000)과 아래에서 바라본 입체 영상(1008)의 우주선의 머리 부분을 살펴보 면, 위에서 바라본 입체 영상(1000)의 머리 부분이 더 넓게 나타난다.

중앙에서 바라본 입체 영상(1006)을 기준으로 왼쪽에서 바라본 입체 영상(1002)과 오른쪽에서 바라본 입체 영상(1004)의 지구 배경의 왼쪽 부분을 살펴보면, 왼쪽에서 바라본 입체 영상(1002)이 더 넓은 면적을 차지함을 알 수 있다.

이와 같이 도 11에서 살펴보면 다양한 각도에서 관측한 3D 입체 영상(620)의 배경 영상이 입체감을 가짐을 확인할 수 있다.

상기에서는 배경 영상으로 집적 영상 기법을 이용한 방법에 대한 실험을 통해 상술하였으나, 이하에서는 배경 영상을 렌즈 어레이에 의한 "요소영상"이 아닌 다른 3차원 영상 재생 방법으로 디스플레이 하는 경우에 대해 설명한다.

도 12 내지 도 14는 스테레오스코피 방식을 적용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면이다.

스테레오스코피 방식은 가상 3D 디스플레이 방식으로써, 인간이 입체감을 느끼는 여러 요인 중 하나인 양안 시차(binocular disparity)를 이용하여 평면 디스플레이에서 가상적으로 입체감을 느끼는 방법이다.

일반적으로 인간의 눈은 좌우 65mm정도 떨어져 있기 때문에 각각의 눈에 시차 정보를 가진 좌우 영상이 시신경을 통해 각각 반대편 뇌로 들어가면, 이후 시각령(시각적인 정보를 처리하는 뇌 뒤쪽의 대뇌 피질 영역)에서 두 영상이 하나로 합쳐지면서 공간감을 느낄 수 있게 된다.

즉, 인간은 양안 시차 때문에 같은 물체를 보더라도 좌우의 공간적 정보를 약간씩 나눠가지고 있는 다른 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 인간의 뇌는 이 두 화상을 서로 융합하여 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 스테레오스코피 방식은 이러한 원리를 이용하여 2D 디스플레이 장치에 시차가 다른 좌우 영상 두 개를 동시에 띄워 각각의 눈으로 보내는 설계를 통하여 가상적으로 입체를 만들어 내는 것이다.

이러한 스테레오스코피 방식은 안경의 착용 유무에 따른 안경 방식과 무안경 방식으로 나누어 지고, 얼마나 다양한 각도의 입체를 표현 할 수 있는가에 따른 2안 방식과 이의 확장 개념인 멀티뷰(multiview) 방식으로 구분될 수 있다.

안경 방식은 색차 방식, 편광 방식, 시분할 방식, HMD(Head mount display)등이 있다.

색차 방식은 보색관계의 적색과 청색으로 좌우 화상을 그리고 색필터로 좌우상을 선택, 분리하여 양안에 각각 적색과 청색의 색안경을 쓰고 보는 방법이다.

편광방식은 직선편광의 진동방향이 다른 성질, 혹은 원편광의 회전방향이 다른 성질을 각각 이용하여 양안에 편광 방향이 다른 편광안경을 쓰고 보는 방법이다.

시분할 방식은 좌우 화상을 양안에 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기 시킨 전자셔터가 설치된 안경을 씀으로써 입체감을 얻는 방식이다.

HMD 방식은 머리에 디스플레이 장치를 쓰고 눈 바로 앞에서 화면을 띄워 입체감을 얻는 방식이다.

여기서, 전술한 각각의 방식을 적용하여 배경 영상을 가지는 플로팅 디스플 레이 시스템을 구성할 수 있다. 다만, 편광을 사용하는 방법은 편광 방향의 특성이 플로팅 영상 디스플레이도 영향을 미치게 되므로 사용하는데 제약이 있을 수 있고, HMD방식 역시 머리에 장치를 착용하여 시야를 제한하기 때문에 플로팅 영상을 가리게 되는 제약이 있으므로 전술한 각각의 방식 중에는 시분할 방식을 사용하여 시스템을 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이는 배경 영상을 디스플레이 하는 방식을 한정하려는 의도는 아니며, 전술한 각각의 방식을 적용하더라도 배경 영상을 디스플레이 할 수 있음은 당연하다.

한편, 안경을 착용하지 않는 대표적인 무안경 방식은 패러렉스 베리어(parallax barrier) 방식, 렌티큘러(lenticular) 방식 등이 있다. 무안경 방식은 안경과 같은 도구를 사용하지 않고, 디스플레이 장치의 구조와, 렌즈의 굴절 등을 이용하여 특정 시점 내에서 각각의 좌,우안에 영상을 분리 시키는 방법이다.

이하 각각의 세부적인 방법으로 배경 영상을 디스플레이 하는 다양한 실시예를 설명한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시분할 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면이다.

시분할 방식은 하나의 화면에서 좌우 채널의 이미지가 빠른 속도로 번갈아 가면서 나타내는 화면을 셔터안경 등을 이용하여 빠르게 차단과 개폐를 반복하여, 한쪽 눈에 한 방향의 이미지만을 들어가도록 만드는 방식이다.

도 12를 살펴보면, 디스플레이 패널 2(610)에서 각각의 시차가 다른 영상이 번갈아 가면서 빠르게 디스플레이 된다. 실험에서는 좌측 영상(1100)은 녹색 영상으로 구성하고, 우측 영상(1102)은 파란색 영상으로 구성하였다. 관찰자가 착용한 셔터 안경은 각각의 눈에 맞는 영상을 받아 들이기 위해 전자적인 작동을 하여 각각 번갈아 가면서 눈을 가려주게 된다. 이러한 작동이 60회 이상의 빠른 속도로 이루어 지면서 관찰자는 두 개의 화상이 동시에 하나의 화면에서 출력되는 것처럼 느끼게 되고, 이 두개의 화상은 관찰자의 뇌 속에서 합쳐져 입체감을 느낄 수 있게 된다.

즉, 도 12에서 관찰자의 우안(1104)에는 파란색 영상이 맺히고, 좌안(1106)에는 녹색 영상이 맺히게 된다.

시분할 방식은 편광 방식보다 시야각에서 자유로울 수 있고, 단순히 똑같은 화면에서 좌우 채널만 번갈아 가면서 출력되는 것이기 때문에 상하좌우 모든 방향의 시야각에서 전혀 손실이 없다. 따라서 관찰자는 자유로운 자세로 가상 입체 화면을 볼 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패러렉스 베리어 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면이다.

패러렉스 베리어 방식은 광학적 기술을 사용하는 것이 아닌, 단순한 시야가리개 정도의 구조를 이미지를 구분시키는 방식이다.

패러렉스　베리어 방식은 패러렉스 베리어(1200)로 불리는 가느다란 슬릿상의 개구부 뒤쪽에 일정한 간격을 두어 좌우 2안분의 화상을 교대로 배치하여 특정 한 시점에서 이 개구부를 통해 보았을 때 정확하게 양쪽 화상을 분리해서 볼 수 있는 방식이다. 즉, 편광 방식 같은 광학적 기술을 사용하는 것이 아니라 단순히 좌우 채널을 벽으로 막아 구분시키는 것이다.

도 12를 살펴보면, 디스플레이 패널 2(610)에는 좌측 영상(1100)과 우측 영상(1102)이 번갈아 가면서 배열되어 있다. 실험에서는 좌측 영상(1100)은 녹색 영상으로 구성하고, 우측 영상(1102)은 파란색 영상으로 구성하였다. 디스플레이 패널 2(610) 앞에 가느다란 슬릿 어레이인 패러렉스　베리어(1200)가 위치하게 되면, 특정 거리의 관찰자는 두 영상이 분리되어 양안에 들어오게 된다. 즉, 도 12에서 관찰자의 우안(1104)에는 파란색 영상이 맺히고, 좌안(1106)에는 녹색 영상이 맺히게 된다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌티큘러 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면이다.

렌티큘러 방식은 세로로 배열시킨 스크린 위에 렌티큘러 렌즈 어레이(1300)를 통해 좌우 화상을 굴절시켜 관찰자의 양 눈으로 각각의 화상을 보내는 방법이다. 도 13을 살펴보면, 디스플레이 패널 2(610)에는 렌티큘러 렌즈 1개에 양안에 들어갈 좌측 영상(1100)과 우측 영상(1102)이 어레이로 구성된다. 실험에서는 좌측 영상(1100)은 녹색 영상으로 구성하고, 우측 영상(1102)은 파란색 영상으로 구성하였다. 디스플레이 패널 2(610) 앞에 렌티큘러 렌즈 어레이(1300)를 위치 시키면, 좌측 영상(1100)과 우측 영상(1102)이 분리되어 좌안(1106)과 우안(1104)에 각각 입력되게 된다. 즉, 도 13에서 관찰자의 우안(1104)에는 파란색 영상이 맺히고, 좌안(1106)에는 녹색 영상이 맺히게 된다.

이때 인간의 뇌는 기존의 가상 3D 디스플레이 방법에서 느끼는 것과 같이 입체감을 느끼게 된다.

렌티큘러 방식은 패러렉스 베리어 방식에 비하여 밝기의 저하가 덜하고 2D 화면상에서 베리어 같이 눈에 거슬릴 수 있는 구조물이 없는 장점이 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티뷰 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면이다.

멀티뷰 방식은 앞서 설명한 2안 방식의 시점을 확장하는 개념이다. 기존의 스테레오스코피 방식은 양안에 입력되는 두 개의 영상을 인지하여 생기는 1시점의 영상을 받아들여 입체감을 느끼는 방식이었다. 하지만 멀티뷰는 그 시점의 개수를 증가시켜 동일 시야각 내에서 2개 이상의 시점을 만들어 내는 방법이다.

도 15를 살펴보면, 디스플레이 패널 2(610)에는 각각의 좌우영상 쌍이 5개 단위(최좌측영상, 좌측영상, 중간영상, 우측영상, 최우측영상)로 배열 되어 있는 것을 볼 수 있다. 이는 기존의 배리어 방식과 렌티큘러 방식에서 보는 것과 비슷한 구조이나, 연속되는 영상이 2가지의 색의 배열이 아니라 5가지 색의 배열로 구분된다.

여기서는 설명의 편의를 위해 5시점 배열로 구성하였으나, 5시점의 배열로 한정되지 않고, 복수개의 시점을 이용하여 멀티뷰 방식을 적용할 수 있음은 당연하 다. 이렇게 만들어진 영상이 디스플레이 패널 2(610) 앞에 위치한 베리어(1400)를 통과하여, 영상을 만들어 내게 되고, 이 때 시야각을 변화시키며 영상을 관찰 하게 되면 최좌측영상부터 최우측영상까지 5개의 시점이 순차적으로 눈에 들어오게 된다. 이로서 다시점을 가지는 디스플레이를 구현 할 수 있게 되는 것이다.

시점의 개수를 늘리기 위해 디스플레이 패널 2(610) 앞에 설치하는 배리어(1400)를 수직으로 구성하는 것이 아니라. 45도 혹은 특성에 맞게 기울기를 적용하여, 시점을 늘릴 수도 있다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그래피 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면이다.

홀로그래피 방식은 레이저에서 나온 광선을 2개로 나누어 하나의 빛은 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나의 빛은 우리가 보려고 하는 물체에 비추는 것이다. 이때 직접 스크린을 비추는 빛을 기준광(reference beamㆍ참조광)이라고 하고, 물체를 비추는 빛을 물체광(object beam)이라고 한다.

물체광은 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 빛이므로 물체 표면에 따라 위상차(물체 표면에서부터 스크린까지의 거리)가 각각 다르게 나타난다. 이때 변형되지 않은 기준광이 물체광과 간섭을 일으키며 이때의 간섭 무늬가 스크린에 저장된다. 이러한 간섭 무늬가 저장된 필름을 홀로그램이라고 한다.

저장된 영상을 다시 재현하려면 기록할 때 사용된 광선을 다시 스크린에 쏘아야 한다. 재생 시 사용하는 광선은 기록 시와 같은 진동수를 가진 파동만이 3차 원으로 재현되고, 파장과 위상이 다른 파들은 아무런 효과가 없이 저장된 홀로그램을 통과해 버리기 때문에 기록시 사용된 기준광과 반드시 정확히 일치해야 한다.

이러한 홀로그램이 기존의 사진과 다른 점은 저장 시와 재생 시에 같은 광선을 이용해야 한다는 것과 3차원 영상이 재현된다는 것이다.

홀로그램은 물체광의 강도만을 저장하는 2차원 사진과 달리 그 빛의 방향까지 기록하기 때문에 3차원 영상을 볼 수 있다.

여기서는 실험의 용이성을 위해 실제 홀로그램 패턴을 스크린에 저장시키는 것이 아니라, CGH(Computer generated hologram)을 이용하여 패턴을 생성하고 여기에 평행 광을 이용하여 공간광변조기에 의해서 홀로그램 패턴의 회절을 일으키고 실제 공간에 3차원 영상을 표시하게 되는 것이다.

도 16는 배경 영상을 디스플레이 하기 위한 홀로그램 디스플레이를 장치를 구성한 것이다. 도 16을 참고하면, 레이저(1500)에서 나온 광은 광 정렬기(collimating)(1502)및 광 확대기(expander)(1504)를 거쳐 평행광으로 만들어 진다. 그리고 이 광은 편광 광 분할기(polarized beam splitter, PBS)(1506)를 통해 공간광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(1508)에 입사된다. 여기서 사용되는 공간광변조기는 반사형 공간광변조기 또는 투과형 공간광변조기가 될 수 있다. 공간광변조기(1508)에는 생성된 홀로그램 패턴이 입력되어 있어 여기서 회절되어 나온 빛은 필드렌즈를 통해 실상의 3차원 홀로그램 영상을 관찰할 수 있게 된다.

도 12 내지 도 16에서는 배경 영상을 가지는 플로팅 디스플레이 시스템의 배경 영상 부분을 디스플레이하는 방법에 대해 설명하였다. 상술한 디스플레이 방법 이외에도 3차원 영상을 재생할 수 있는 방식이라면 어느 것이라도 상기의 배경 영상을 디스플레이 하는데 적용 가능함은 본 발명의 통상의 지식을 가진자에게 자명하다. 이하에서는 기존의 프레넬 렌즈를 사용하는 플로팅 시스템의 대체 구현 방법을 보인다.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 디스플레이 방법에 관한 도면이다.

상기에서는 플로팅 디스플레이 시스템은 디스플레이 패널 1(600)에서 출력되는 2차원 평면 영상이 스크린에 맺히고, 이 영상은 볼록 렌즈를 통과하여 렌즈 공식에 의해 반투명 거울 근처에 있는 오브젝트 영상의 마스크 영상과 같은 위치에 디스플레이 되는 방식에 대해 상술하였다.

도 17을 참고하여, 플로팅 디스플레이 시스템부의 볼록 렌즈를 대신하여 구형의 오목 거울을 장치한 시스템을 설명한다.

플로팅 디스플레이 시스템부는 볼록 렌즈 또는 동일한 특성을 지니는 오목 거울(1600)로 구현할 수 있다고 전술한 바 있다. 여기서 오목 거울(1600)을 사용하는 이유는 볼록 렌즈를 사용함으로써 생기는 문제점 들을 효과적으로 극복 수 있기 때문이다.

오목 거울(1600)은 디스플레이 패널 1(600)에 맺힌 영상을 투과하는 것이 아니라 반사하는 특성이 있고, 오목한 굴곡을 통해 볼록 렌즈와 동일한 효과를 내게 되므로 볼록 렌즈를 이용하는 경우 발생하는 밝기 저하, 왜곡, 수차 등의 문제를 개선할 수 있다.

구체적으로, 도 17을 살펴보면, 2차원 오브젝트 영상이 디스플레이 패널 1(600)에서 출력되어 새롭게 추가한 반투과 거울(1602)에 반사되어 오목 거울(1600)로 입사된다. 입사된 영상은 오목 거울(1600)의 굴곡면의 특성(즉, 볼록 렌즈를 투과한 특성)을 가지게 되고, 오목 거울(1600)에서 반사된 영상 정보는 입사된 방향의 반대방향으로 영상을 출력시킨다. 최종적으로는 볼록 렌즈를 통과하여 렌즈공식에 의해 생성되는 영상의 거리와 같이, 반투과 거울(1602)을 지나, 오목 거울(1600)과 거리에 의해 정해진 초점거리의 실제 영역에 오브젝트 영상(620)이 디스플레이 되는 것이다.

상술한 모든 실시예는 광학장치를 통과한 면, 즉 실제 영역(real field)에 영상을 생성시키는 방법으로 구현하였다. 그러나, 집적 영상 디스플레이 방법과 플로팅 디스플레이 방법, 그리고 언급된 모든 3차원 디스플레이 방법은 광학적 구성을 달리하거나, 소프트웨어적인 영상의 픽업 방법 등을 달리하여 실제 공간 영역이 아닌, 반대의 영역인 허상 영역(virtual field)에도 영상을 생성 할 수 있다. 또한, 허상 영역을 사용함으로써 더 넓은 영역의 깊이감을 나타내거나, 시야각의 변형 등과 같이 사용 용도에 따라 새로운 분야로의 적용이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 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.

도 1은 집적 영상 디스플레이 방식의 개념을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 디스플레이 시스템에서 사용되는 중첩제거 배경영상의 제작 방법을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 입체영상 디스플레이 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 4는 플로팅 디스플레이 방식의 원리에 대해 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 플로팅 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입체영상 디스플레이 시스템을 나타낸 구성도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 배경을 가지는 플로팅 디스플레이 방법의 실험 구성도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 배경을 가지는 입체영상디스플레이 방법의 실험에 사용된 오브젝트 영상 도면 및 배경 영상 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 디스플레이 시스템부에서 사용되는 중첩제거 배경영상 제작 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 디스플레이 방법에 따른 입체영상을 나타낸 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 배경을 가지는 플로팅 디스플레 이의 다양한 각도에서 관측한 3D 영상 도면.

도 12 내지 도 14는 스테레오스코피 방식을 적용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패러렉스 베리어 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌티큘러 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티뷰 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그래피 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 방법에 관한 도면.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플로팅 디스플레이 방법에 관한 도면.

Claims (26)

1. 입체영상 디스플레이 시스템에서 입체영상을 디스플레이 하는 방법에 있어서,

   오브젝트 영상을 디스플레이 하는 단계;

   3차원 영상 재생 방식을 이용하여 배경 영상을 디스플레이 하는 단계; 및

   상기 오브젝트 영상 및 상기 배경영상이 동일 시야각(視野角)내에서 겹치도록 상기 오브젝트 영상을 근거리에 배치시키고 상기 배경 영상을 원거리에 배치시키는 단계를 포함하는 입체영상 디스플레이 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 배치시키는 단계에서,

   상기 오브젝트 영상 또는 상기 배경 영상 중 일(一) 영상은 투과시키고 타(他) 영상은 반사하는 반투명 거울(Half Mirror)을 이용하여

   상기 오브젝트 영상 또는 상기 배경 영상 중 일 영상은 실상, 타 영상은 허상으로 맺히도록 하는 입체영상 디스플레이 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 오브젝트 영상은 상기 반투명 거울에 반사되어 상기 반투명 거울의 배면 방향에 허상으로 맺히는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

   상기 배경 영상을 렌즈 어레이(Lens Array)에 투영하여 요소영상으로 디스플레이 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

   상기 오브젝트 영상에 상응하는 마스크(Mask) 영상을 생성하는 단계;

   상기 배경 영상과 상기 마스크 영상을 결합하는 단계; 및

   상기 결합된 영상을 렌즈 어레이에 투영하여 요소영상으로 디스플레이 하는 단계를 포함하는 입체영상 디스플레이 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 마스크 영상은 오브젝트 영상을 검은색으로 처리한 영상인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

   상기 배경 영상이 보색관계의 좌우 화상으로 출력되는 단계; 및

   색안경 색필터를 사용하여 상기 보색관계의 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함하는 색차 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 보색관계의 좌우 화상은 적색과 청색의 보색관계인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

   편광 방향이 다른 편광안경을 사용하여 상기 배경 영상의 좌우 화상을 분리하는 편광 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 편광안경은 직선편광의 진동방향의 차이 또는 원편광의 회전방향의 차이를 이용한 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

    상기 배경 영상이 시차를 가지는 좌우 화상으로 주기적으로 반복하여 출력되는 단계; 및

    상기 반복되는 주기에 동기된 전자셔터를 통하여 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함하는 시분할 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

    머리에 디스플레이 장치를 쓰고 눈 바로 앞에서 화면을 띄워 입체감을 얻는 HMD(Head mount display) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

    상기 배경 영상의 디스플레이 패널에 좌우 화상이 교대로 배치되어 출력되는 단계; 및

    상기 디스플레이 패널과 일정 거리에 베리어를 통과하여 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함하는 패러렉스 베리어(parallax barrier) 방식을 이용하는 것을 입체영상 디스플레이 방법.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

    상기 배경 영상의 디스플레이 패널에 좌우 화상이 교대로 배치되어 출력되는 단계; 및

    상기 디스플레이 패널과 일정 거리에 반원통형의 렌티큘러(Lenticular)를 통과하여 좌우 화상이 분리되는 단계를 포함하는 렌티큘러 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 배경 영상을 디스플레이 하는 단계는

    상기 배경 영상의 디스플레이 패널에 좌우 화상이 교대로 배치되어 복수의 쌍으로 출력되는 단계; 및

    상기 디스플레이 패널과 일정 거리에 베리어를 통과하여 좌우 화상이 복수의 시점으로 분리되는 단계를 포함하는 멀티뷰(multiview) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 오브젝트 영상을 디스플레이 하는 단계는 볼록 렌즈 또는 오목 거울을 이용하여 디스플레이 하는 단계인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
17. 제 1항에 있어서,

    상기 오브젝트 영상을 디스플레이 하는 단계는 복수개의 볼록 렌즈 또는 복수개의 오목 거울을 이용하여 디스플레이 하는 단계인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 방법.
18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 기재된 배경 영상을 가지는 플로팅 디스플레이 방법이 구현되도록 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며,

    상기 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 입체영상 디스플레이 프로그램이 기록된 기록매체.
19. 입체영상 디스플레이 시스템에 있어서,

    오브젝트 영상을 디스플레이 하는 오브젝트 영상 디스플레이 시스템부(部);

    배경 영상을 요소영상으로 디스플레이 하는 집적영상 디스플레이 시스템부; 및

    상기 오브젝트 영상 및 상기 배경 영상이 동일 시야각(視野角)내에서 겹치도록 상기 오브젝트 영상을 근거리에 배치시키고 상기 배경 영상을 원거리에 배치시키는 광학수단을 포함하는 입체영상 디스플레이 시스템.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 집적영상 디스플레이 시스템부는 렌즈 어레이를 포함하되,

    상기 집적영상 디스플레이 시스템부는 상기 요소영상을 상기 렌즈 어레이에 투영함으로써 상기 배경영상을 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 시스템.
21. 제 19항에 있어서,

    상기 오브젝트 영상 디스플레이 시스템부는

    상기 오브젝트 영상을 패널에서 디스플레이 하는 디스플레이 패널; 및

    볼록 렌즈 또는 오목 거울인 플로팅 렌즈를 포함하되,

    상기 디스플레이 패널에 디스플레이 된 영상은 상기 플로팅 렌즈에 투영되어 플로팅 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 시스템.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 플로팅 렌즈는 복수개의 볼록 렌즈 또는 복수개의 오목 거울인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 시스템.
23. 제 21항에 있어서,

    상기 디스플레이 패널에 디스플레이된 오브젝트 영상이

    

    로 산 출되는 위치(H)에 상을 맺도록 하는 렌즈를 포함하되,

    상기 디스플레이 패널과 상기 렌즈 사이의 거리는 h, 상기 렌즈의 초점거리는 f1, 상기 렌즈로부터 오브젝트 영상이 표시되는 위치는 H인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 시스템.
24. 제 19항에 있어서,

    상기 집적 영상 디스플레이 시스템부는

    배경 영상이 디스플레이 되는 디스플레이 패널; 및

    상기 디스플레이 패널 전면에 위치한 렌즈 어레이를 포함하되,

    상기 배경영상은 상기 렌즈 어레이에 투영되어 요소영상으로 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 시스템.
25. 제 19항에 있어서,

    상기 광학수단은,

    상기 오브젝트 영상 또는 상기 배경영상 중 일 영상은 투과시키고 타 영상은 반사하는 반투명 거울(Half Mirror)인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 시스템.
26. 제25항에 있어서,

    상기 반투명 거울은 상기 오브젝트 영상을 반사하되,

    상기 오브젝트 영상은 상기 반투명 거울의 반사면의 배면에 허상으로 맺히는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 시스템.

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