KR101103710B1

KR101103710B1 - Image display apparatus using projection optics

Info

Publication number: KR101103710B1
Application number: KR1020100066380A
Authority: KR
Inventors: 김성규; 최규환
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-11

Abstract

PURPOSE: An image display device using a projection optical system is provided to control cross-talk in the field of vision which is finally formed using an optical plate and to prevent reduction of resolution per unit time. CONSTITUTION: An image display device comprises a light source(101), a projection optical system(102), a pin hole(103), a first optical plate(104), a screen(105). The projection optical system outputs light which has image information. The pin hole is corresponded to the projection optics one-to-one and diffracts the lights which are outputted from the projection optical system and focuses the lights. The first optical plate images image points in screen from the lights which are outputted from the pin hole and forms the area of the image points smaller than the area of the screen.

Description

Image display device using projection optical system {IMAGE DISPLAY APPARATUS USING PROJECTION OPTICS}

본 발명은 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투사광학계와 광학판을 이용하여 영상의 유효 해상도를 증가시킬 수 있는 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image display apparatus, and more particularly, to an image display apparatus capable of increasing the effective resolution of an image using a projection optical system and an optical plate.

또한, 본 발명은 다시점/초다시점의 3차원 영상을 구현할 수 있는 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to an image display apparatus capable of realizing a three-dimensional image of a multi-view / super multi-view.

또한, 본 발명은 3차원 영상의 시역 형성시 크로스토크를 조절할 수 있는 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
The present invention also relates to an image display apparatus capable of adjusting crosstalk when forming a viewing area of a 3D image.

일반적으로, 인간이 입체감을 느끼는 가장 큰 요인은 하나의 물체에 좌우의 눈이 다른 방향에서 물체를 봄으로써 생기는 좌우망막상의 공간적인 차이의 효과이다. 이 효과를 이용하여 좌우양안에 각각 서로 다른 영상, 즉 스테레오 스코픽 영상을 디스플레이하는 방법이 사용되었다. 이러한 스테레오 스코픽 영상은 디스플레이 방법에 따라 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 디스플레이 방법과 특수 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 디스플레이 방법으로 발전되었다. In general, the biggest factor that humans feel in three dimensions is the effect of the spatial difference on the left and right retinas caused by the left and right eyes looking at an object in one direction. Using this effect, a method of displaying different images, that is, stereoscopic images, in both left and right eyes was used. The stereoscopic image has been developed into a spectacle type 3D image display method requiring special glasses and a glassesless 3D image display method not requiring special glasses according to the display method.

안경식 3차원 영상 디스플레이 방법은 극장과 같은 넓은 공간에서 관찰자가 움직이지 않고 관찰하는 방법에 적당한 방법으로서, 2안식의 스테레오 스코픽 영상 디스플레이 방법을 사용한다. 또한, 무안경식 3차원 영상 디스플레이 방법으로서, 주로 소수 관찰자가 위치를 변해가며 서로 다른 각도에 사물을 관찰하는 듯한 느낌을 주는 다시점 영상을 사용한 디스플레이 방법이 있다. 그러나 2시점의 무안경식 3차원 영상 디스플레이 장치에는 일반적으로 영상을 볼 수 있는 시역이 지나치게 제한적이라는 문제가 있으며, 2D 평판 디스플레이를 사용하여 3차원 영상을 디스플레이할 때 시점 수가 증가할수록 3차원 영상의 단위 시점 영상의 해상도가 감소하는 문제가 발생한다. 또한 유효 해상도가 저하되는 문제점과 더불어, 시역 형성시 크로스토크가 발생하는 문제점이 있다.
The spectacle three-dimensional image display method is a method suitable for a viewer to observe without moving in a large space such as a theater, and uses a two-eye stereoscopic image display method. In addition, as an autostereoscopic three-dimensional image display method, there is a display method using a multi-view image that gives the impression that a small number of observers are observing objects at different angles while changing the position. However, the two-view autostereoscopic 3D image display device generally has a problem that the viewing area is too limited. Generally, when displaying a 3D image using a 2D flat panel display, the unit of the 3D image increases as the number of viewpoints increases. There is a problem that the resolution of the view image is reduced. In addition to the problem that the effective resolution is lowered, there is a problem that crosstalk occurs when forming the viewing area.

본 발명의 목적은 투사광학계와 광학판을 이용하여 영상의 유효 해상도를 증가시킬 수 있는 영상 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an image display apparatus capable of increasing the effective resolution of an image using a projection optical system and an optical plate.

본 발명의다른 목적은 다시점/초다시점의 3차원 영상을 구현할 수 있는 영상 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. The Another object is to provide an image display apparatus capable of realizing a 3D image of a multiview / ultra multiview.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원 영상의 시역 형성시 크로스토크를 조절할 수 있는 영상 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide an image display apparatus capable of adjusting crosstalk when forming a viewing area of a 3D image.

본 발명의 일 특징에 따르면, 투사광학계와 광학판을 이용하여 영상에 대한 유효 해상도를 증가시키고 크로스토크의 양을 조절할 수 있는 영상 디스플레이 장치가 개시된다. 이 장치에 따르면, 영상정보를 갖는 광을 출력하는 적어도 하나의 투사광학계와, 투사광학계에 일대일 대응되어, 투사광학계에서 출력되는 광들을 0차 회절시켜 포커싱하는 적어도 하나의 핀홀과, 핀홀을 통해 출력되는 광들로부터 영상점들을 스크린에 이미징시키는 제1 광학판과, 스크린을 포함한다. 또한, 스크린에서 투과되는 광으로부터 영상점들을 분리하여 관찰 시점 위치에 적어도 하나의 시역을 형성하는 제2 광학판을 더 포함한다. According to an aspect of the present invention, an image display apparatus capable of increasing the effective resolution of an image and controlling the amount of crosstalk using a projection optical system and an optical plate is disclosed. According to the device, at least one projection optical system for outputting light having image information, at least one pinhole corresponding to the projection optical system one-to-one diffraction by focusing the light output from the projection optical system, and outputs through the pinhole And a screen, and a first optical plate for imaging the image points on the screen from the light. The apparatus may further include a second optical plate that separates the image points from the light transmitted from the screen to form at least one viewing area at a viewing point position.

만약, 투사광학계의 개수가 1개인 경우, 제1 광학판에 사용되는 렌즈의 개수, 또는 투사광학계의 영상표시소자의 수평해상도를 조절하여 스크린에 형성되는 영상점들의 수를 제어할 수 있다. 또한, 제1 광학판과 스크린 사이의 거리를 조절하여 스크린에 형성되는 영상점들의 크기를 제어할 수 있다. If the number of projection optical systems is one, the number of lenses used in the first optical plate or the horizontal resolution of the image display device of the projection optical system may be adjusted to control the number of image points formed on the screen. In addition, the size of the image points formed on the screen may be controlled by adjusting the distance between the first optical plate and the screen.

한편, 투사광학계의 개수가 적어도 2개인 경우, 투사광학계의 개수를 조절하여 스크린에 형성되는 영상점들의 수를 제어할 수 있다. 또한, 제1 광학판에 사용되는 렌즈의 개수 또는 투사광학계의 영상표시소자의 수평해상도를 조절하여 스크린에 형성되는 영상점들의 수를 제어할 수 있다. 또한, 제1 광학판과 스크린 사이의 거리를 조절하여 스크린에 형성되는 영상점들의 크기를 제어할 수 있다. 또한, 투사광학계 간의 거리 또는 각도를 조절하여 스크린에 형성되는 영상점들 사이의 거리를 제어할 수 있다.
Meanwhile, when the number of projection optical systems is at least two, the number of image points formed on the screen may be controlled by adjusting the number of projection optical systems. The number of image points formed on the screen may be controlled by adjusting the number of lenses used in the first optical plate or the horizontal resolution of the image display device of the projection optical system. In addition, the size of the image points formed on the screen may be controlled by adjusting the distance between the first optical plate and the screen. In addition, the distance between the image points formed on the screen can be controlled by adjusting the distance or angle between the projection optical system.

본 발명에 의하면, 스크린에 형성되는 시점 영상의 수를 조절함으로써 영상의 유효 해상도를 제어할 수 있는 이점이 있다. According to the present invention, there is an advantage that the effective resolution of the image can be controlled by adjusting the number of viewpoint images formed on the screen.

또한 본 발명에 따르면, 스크린에 형성되는 시점 영상의 수를 조절함으로써 다시점 또는 초다시점의 시역을 형성할 수 있고 다시점 또는 초다시점에서 발생하는 단위 시점당 해상도 저하를 해소할 수 있으며, 시점 영상의 간격, 크기 등을 조절함으로써 최종적으로 형성되는 시역에서 크로스토크를 제어할 수 있는 장점이 있다.
In addition, according to the present invention, by adjusting the number of viewpoint images formed on the screen, it is possible to form the field of view of the multi-view or super multi-view, and to resolve the resolution degradation per unit view occurring at the multi-view or ultra-multi-view, By controlling the spacing, size, etc. of the viewpoint image, there is an advantage in that crosstalk can be controlled in the finally formed visual field.

도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도1b는 본 발명의 실시예에 따라 투사광학계의 구성을 상세하게 도시한 도면.
도1c는 본 발명의 실시예에 따라 제1 광학판과 스크린 사이의 거리 변화에 따른 영상점의 크기 변화를 도시한 도면.
도1d는 본 발명의 실시예에 따라 스크린에서 영상점 형성의 분포를 도시한 도면.
도2a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도2b는 본 발명의 실시예에 따라 투사광학계의 배치를 도시한 도면.
도2c는 본 발명의 실시예에 따라 스크린에서 다시점 영상점 형성의 분포를 도시한 도면.
도3은 본 발명의 제3 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도4는 본 발명의 제4 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도5a 및 도6a는 본 발명의 일실시예에 따라 스크린에 형성된 영상점이 각각 렌티큘라 렌즈와 시차장벽인 제2 광학판을 통과하여 시청위치에 3개의 시역을 형성하는 광 진행 경로를 도시한 도면.
도5b 및 도6b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 스크린에 형성된 영상점이 각각 렌티큘라 렌즈와 시차장벽인 제2 광학판을 통과하여 시청위치에 5개의 시역을 형성하는 광 진행 경로를 도시한 도면.
도7a는 본 발명의 제5 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도7b는 본 발명의 실시예에 따라 스크린에서 영상점 형성의 분포와 제2 광학판 사이의 관계를 도시한 도면.
도8은 본 발명의 제6 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면. 1A is a diagram showing the configuration of an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 1B is a diagram showing details of the configuration of the projection optical system according to the embodiment of the present invention.
1C is a view showing a change in size of an image point according to a change in distance between a first optical plate and a screen according to an embodiment of the present invention.
1D illustrates the distribution of image point formation on a screen in accordance with an embodiment of the present invention.
2A is a diagram showing the configuration of an image display apparatus according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 2B illustrates an arrangement of a projection optical system in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.
2C illustrates the distribution of multi-view image point formation on a screen in accordance with an embodiment of the invention.
3 is a diagram showing the configuration of an image display apparatus according to a third embodiment of the present invention;
4 is a diagram showing the configuration of an image display apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
5A and 6A illustrate light propagation paths through which image points formed on a screen pass through a lenticular lens and a second optical plate that is a parallax barrier, respectively, to form three viewing areas at a viewing position according to one embodiment of the present invention; .
5B and 6B illustrate light propagation paths in which image points formed on a screen pass through a lenticular lens and a second optical plate, which is a parallax barrier, respectively to form five viewing areas at a viewing position according to another embodiment of the present invention. .
7A is a diagram showing the configuration of an image display apparatus according to a fifth embodiment of the present invention;
FIG. 7B illustrates a relationship between distribution of image point formation on a screen and a second optical plate in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a diagram showing the configuration of an image display apparatus according to a sixth embodiment of the present invention;

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions will not be described in detail if they obscure the subject matter of the present invention.

도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도1b는 본 발명의 실시예에 따라 투사광학계의 구성을 상세하게 도시한 도면이다.FIG. 1A is a diagram showing the configuration of an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing the configuration of a projection optical system in detail according to the embodiment of the present invention.

이해의 편의를 위하여 도면에서는 제1 광학판(104)을 통과해 스크린(105)으로 입사하는 광경로를 과장하여 표시하였다. 도면의 도식은 제1 광학판(104)을 통과하여 스크린(105)에 입사하는 광의 광학적 경로를 포괄적으로 표현하고 있다. For convenience of understanding, in the drawing, the optical path passing through the first optical plate 104 and entering the screen 105 is exaggerated and displayed. The schematic of the figure comprehensively represents the optical path of light entering the screen 105 through the first optical plate 104.

도1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치는, 광원(101), 투사광학계(102), 핀홀(103), 제1 광학판(104), 스크린(105)을 포함한다. As shown in FIG. 1A, the image display apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a light source 101, a projection optical system 102, a pinhole 103, a first optical plate 104, and a screen 105. It includes.

본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치는, 투사광학계(102)를 포함하고, 투사광학계(102)를 통과한 광축의 계산되어진 전면부에는 제1 광학판(104)을 구비한다. 일실시예에 있어서, 제1 광학판(104)은 반원통 모양의 렌즈들을 배열하여 만든 렌티큘라 렌즈(Lenticular Lens)일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 광학판(104)은 다수의 렌즈가 소정의 행ㆍ열로 배치되어 이루어지는 플라이 아이 렌즈(Fly-eye Lens)일 수 있다. The image display apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a projection optical system 102 and includes a first optical plate 104 on the calculated front portion of the optical axis passing through the projection optical system 102. In one embodiment, the first optical plate 104 may be a lenticular lens made by arranging semi-cylindrical lenses. In another embodiment, the first optical plate 104 may be a fly-eye lens in which a plurality of lenses are arranged in predetermined rows and columns.

도1b에 도시된 바와 같이, 투사광학계(102)는, 광원(101)에서 나온 빔을 평행광으로 만드는 제1 렌즈(106)와, 제1 렌즈(106)를 투과한 빔이 영상 정보를 갖도록 하는 다수의 영상표시소자(예컨대 해상도 1920×1080)를 구비하는 영상표시장치(107)와, 영상표시장치(107)를 통과한 빔을 집광시키는 제2 렌즈(108)를 구비한다. 여기서 영상표시장치(107)로는 DMD(Digital Micromirror Device) 영상표시소자, 레이저 스캔 방식의 영상표시소자, FLCD(Ferro Liquid Crystal Display) 영상표시소자, LCD(Liquid Crystal Display) 영상표시소자, LED(Light Emitting Diode) 영상표시소자, OLED(Organic Light Emitting Diode) 영상표시소자, PDP(Plasma Display Panel) 영상표시소자, CRT(Cathod Ray Tube) 영상표시소자 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한 광원(101)은 프로젝터 광원, PDP 광원, LCD 광원, LED 광원, OLED 광원 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1B, the projection optical system 102 includes a first lens 106 that makes the beam emitted from the light source 101 into parallel light, and a beam transmitted through the first lens 106 to have image information. An image display device 107 including a plurality of image display elements (e.g., resolution 1920x1080) and a second lens 108 for condensing a beam passing through the image display device 107 are provided. The image display device 107 may include a digital micromirror device (DMD) image display device, a laser scan image display device, a ferro liquid crystal display (FLCD) image display device, an LCD (liquid crystal display) image display device, and an LED (light). Emitting Diode (LCD) image display device, OLED (Organic Light Emitting Diode) image display device, Plasma Display Panel (PDP) image display device, may be configured to include at least one of the CRT (Cathod Ray Tube) image display device. In addition, the light source 101 may be configured to include at least one of a projector light source, a PDP light source, an LCD light source, an LED light source, and an OLED light source.

투사광학계(102)는 레이저 스캔 방식의 2차원 투사 영상표시소자, DMD 영상표시소자, FLCD 영상표시소자, LCD 영상표시소자 등을 이용하는 별도의 광원을 필요로 하는 방식과, PDP 영상표시소자, CRT 영상표시소자, LED 영상표시소자, OLED 영상표시소자 등과 같이 자체적으로 발광하는 방식을 포함할 수 있다. The projection optical system 102 requires a separate light source using a laser scanning two-dimensional projection image display device, a DMD image display device, an FLCD image display device, an LCD image display device, a PDP image display device, and a CRT. It may include a light emitting method such as an image display device, LED image display device, OLED image display device.

본 발명에서 투사광학계(102)에서 출력되는 광은 투사광학계(102)에서 사용되는 렌즈(106,108)의 광학적 성능에 의해 초점지점에서 초점이 맺어진 후, 핀홀(103)에 의해 0차 회절광만 선택 및 발산되어 제1 광학판(104)으로 입사된다. 참고적으로, 종래에 투사광학계(102)에서 출력되는 광은 핀홀(103)에 의해 0차 회절되지 않고 제1 광학판(104)으로 바로 입사된다. In the present invention, the light output from the projection optical system 102 is focused at the focus point by the optical performance of the lenses 106 and 108 used in the projection optical system 102, and then only the 0th diffraction light is selected by the pinhole 103. And divergent to enter the first optical plate 104. For reference, light conventionally output from the projection optical system 102 is incident directly to the first optical plate 104 without being zero-order diffracted by the pinhole 103.

핀홀(103)에 의해 0차 회절되어 제1 광학판(104)으로 입사된 광은 제1 광학판(104)의 광학적 성능에 의하여 스크린(105)에 영상점들을 형성(이미징)한다. 즉 투사광학계(102), 핀홀(103), 제1 광학판(104)을 통과한 광은 영상을 스크린(105)에 이미징시킨다. Light diffracted by the pinhole 103 and incident on the first optical plate 104 forms (images) image points on the screen 105 by the optical performance of the first optical plate 104. That is, light passing through the projection optical system 102, the pinhole 103, and the first optical plate 104 images an image on the screen 105.

상기에서 스크린(105)은 투과형 혹은 반사형을 사용한다. 스크린(105)에 이미징된 영상은, 사용자에 의해 관찰이 가능하다. 아울러, 스크린(105)에 이미징된 영상은, 투과형의 경우에는 스크린(105)의 다음에 위치한 제2 광학판을 통과하여 하나 이상의 시점을 형성하고 크로스토크 조절이 가능한 시역을 형성하도록 구성되거나(하기의 제3 내지 제6 실시예에서 보다 상세하게 설명하기로 함), 반사형의 경우에는 제1 광학판(104)을 다시 지나면서 하나 이상의 시점을 형성하고 크로스토크 조절이 가능한 시역을 형성하도록 구성될 수 있다. 즉 반사형의 경우에는 제1 광학판(104)이 하기의 제3 내지 제6 실시예에서 설명될 제2 광학판의 역할을 대신한다. 일실시예에 있어서, 스크린(105)은 방향성을 갖지 않는 광학소자인 전방향성 투과형 혹은 반사형 확산판 또는 수직 방향으로 빔을 확산시키는 투과형 혹은 반사형 수직 확산판으로 구성될 수 있다. 일실시예에 있어서, 수직 확산판은 스크린(105)에 초점 맺어진 영상점들을 수직바 형태로 발산한다. The screen 105 uses a transmissive or reflective type. The image imaged on the screen 105 can be observed by the user. In addition, the image imaged on the screen 105 may be configured to pass through a second optical plate located next to the screen 105 in the case of a transmissive form to form one or more viewpoints and to form a cross-view capable of crosstalk adjustment (see below). The third to sixth embodiments of the present invention will be described in more detail), and in the case of the reflective type, the first optical plate 104 is formed again to form one or more viewpoints and to form a cross-view capable of crosstalk adjustment. Can be. That is, in the case of the reflective type, the first optical plate 104 replaces the role of the second optical plate to be described in the following third to sixth embodiments. In one embodiment, the screen 105 may be composed of an omni-directional transmissive or reflective diffuser, which is an optical element having no orientation, or a transmissive or reflective vertical diffuser, which diffuses the beam in a vertical direction. In one embodiment, the vertical diffuser diverges the image points focused on the screen 105 in the form of vertical bars.

도1c는 제1 광학판(104)과 스크린(105) 사이의 간격을 조절하였을 때 스크린(105)에 형성되는 영상점(시점 영상)의 크기 변화를 나타낸 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 스크린(105)이 서로 다른 위치(a, b, c)에 존재할 때 영상점의 크기 변화는 증대 또는 감소함을 알 수 있다. 예컨대, 위치 a를 기준 위치로 가정하면, 제1 광학판(104)과 스크린(105) 사이의 간격이 기준 위치(a) 보다 클수록(위치 b, 위치 c) 영상점의 크기는 증가한다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만 제1 광학판(104)과 스크린(105) 사이의 간격이 기준 위치(a) 보다 좁을수록 영상점의 크기는 증가한다. FIG. 1C illustrates a change in the size of an image point (viewing point image) formed on the screen 105 when the distance between the first optical plate 104 and the screen 105 is adjusted. As shown in the figure, it can be seen that the size change of the image point increases or decreases when the screen 105 exists at different positions a, b, and c. For example, assuming position a as the reference position, the size of the image point increases as the distance between the first optical plate 104 and the screen 105 is larger than the reference position a (position b, position c). In addition, although not shown in the drawing, the smaller the distance between the first optical plate 104 and the screen 105 than the reference position (a) increases the size of the image point.

도1d는 하나의 투사광학계(102)와 핀홀(103), 제1 광학판(104), 스크린(105)을 사용하였을 경우, 스크린(105)에 표시되는 영상점(105d)의 수를 나타낸다. 도1d에 도시된 바와 같은 스크린(105)에 형성되는 영상점(105d)의 수를 도2c에 도시된 바와 같이 증가시킬 수 있다. 일실시예에 있어서, 스크린(105)에 형성되는 영상점(105d)의 수는 제1 광학판(104)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수, 또는/및 영상표시장치(107)의 각 영상표시소자의 수평해상도에 비례한다. FIG. 1D shows the number of image points 105d displayed on the screen 105 when one projection optical system 102, the pinhole 103, the first optical plate 104, and the screen 105 are used. The number of image points 105d formed on the screen 105 as shown in FIG. 1D can be increased as shown in FIG. 2C. In one embodiment, the number of image points 105d formed on the screen 105 is the number of lenticular lenses used for the first optical plate 104, and / or each image display of the image display device 107. It is proportional to the horizontal resolution of the device.

따라서, 도1a에 도시된 바와 같이 하나의 투사광학계(102)와 핀홀(103)을 사용하는 경우, 제1 광학판(104)에 사용되는 렌티큘라 렌즈(혹은 플라이 아이 렌즈)의 개수, 또는/및 영상표시장치(107)의 각 영상표시소자의 수평해상도를 조절함으로써 스크린(105)에 형성되는 영상점(105d)의 수를 증가시켜(도1d → 도2c) 유효 해상도를 높일 수 있다. Thus, when using one projection optical system 102 and pinhole 103 as shown in FIG. 1A, the number of lenticular lenses (or fly's eye lenses) used for the first optical plate 104, or / And by adjusting the horizontal resolution of each image display element of the image display apparatus 107, the effective resolution can be increased by increasing the number of image points 105d formed on the screen 105 (FIGS. 1D to 2C).

또한, 유효 해상도를 높이기 위한 제1 실시예에서, 제1 광학판(104)과 스크린(105) 사이의 거리(간격)를 조절하여 스크린(105)에 형성되는 영상점(화소점)의 크기를 변화시킬 수 있다(도1c 참조).Further, in the first embodiment for increasing the effective resolution, the size of the image point (pixel point) formed on the screen 105 is adjusted by adjusting the distance (interval) between the first optical plate 104 and the screen 105. Can be changed (see FIG. 1C).

전술한 바와 같이 하나의 투사광학계(102)를 사용하는 경우, 스크린(105)에 형성되는 영상점(105d)의 수는 제1 광학판(104)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수, 또는/및 영상표시장치(107)의 각 영상표시소자의 수평해상도에 의해 조절될 수 있다. As described above, when one projection optical system 102 is used, the number of image points 105d formed on the screen 105 is the number of lenticular lenses used for the first optical plate 104, and / or It can be adjusted by the horizontal resolution of each image display element of the image display device 107.

도2a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.2A is a diagram illustrating a configuration of an image display apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치는, 광을 출력하는 투사광학계(202)를 적어도 한 개 이상(202a~202c) 포함하고, 투사광학계(202)를 통과한 광축의 계산되어진 전면부에는 제1 광학판(204)을 구비한다. 도면에서는 투사광학계(202a~202c)의 개수에 따라 이에 대응되는 광원(201a~201c) 및 핀홀(203a~203c)의 개수가 동일하게 형성됨을 보여준다(200). 각 투사광학계(202a~202c)의 상세 구성은 상기 도1b에서 설명한 바와 동일하다. An image display apparatus according to a second embodiment of the present invention includes at least one projection optical system 202 for outputting light, 202a to 202c, and a calculated front portion of an optical axis passing through the projection optical system 202. The first optical plate 204 is provided. The drawing shows that the number of light sources 201a to 201c and the pinholes 203a to 203c corresponding to the number of the projection optical systems 202a to 202c are the same (200). Details of the projection optical systems 202a to 202c are the same as those described with reference to FIG. 1B.

각 투사광학계(202a~202c) 및 핀홀(203a~203c)과 제1 광학판(204)을 통과한 광은 영상점들을 스크린(205)에 이미징시킨다. 도2a의 경우는 3개의 투사광학계(202a~202c)를 사용한 예로서, 각 투사광학계(202a~202c) 및 핀홀(203a~203c)을 통과한 광은 제1 광학판(204)을 통과하여 스크린(205)에 영상점들을 이미징시킨다. 도2a의 경우 제1 광학판(204)의 각 렌티큘라 렌즈에 의해서 형성되는 영상점들은 투사광학계(202a~202c)의 개수에 비례한다. 따라서 다수의 투사광학계를 사용하게 되면 제1 광학판(204)의 각 렌티큘라 렌즈에 의해서 형성되는 영삼점들의 수를 증가시킬 수 있다. 이를 통해 3차원 영상의 유효 해상도를 높일 수 있다. Light passing through each of the projection optical systems 202a to 202c and the pinholes 203a to 203c and the first optical plate 204 images the image points on the screen 205. In the case of FIG. 2A, three projection optical systems 202a to 202c are used, and light passing through each of the projection optical systems 202a to 202c and the pinholes 203a to 203c passes through the first optical plate 204 and is screened. Image points are imaged at 205. In the case of FIG. 2A, image points formed by each lenticular lens of the first optical plate 204 are proportional to the number of projection optical systems 202a to 202c. Therefore, using a plurality of projection optical systems can increase the number of zero and three points formed by each lenticular lens of the first optical plate 204. This can increase the effective resolution of the 3D image.

또한, 이와 같이 투사광학계(202)를 다수로 사용하는 경우, 도2b와 같이 각 투사광학계(202a~202c)의 수평적 공간 배치를 다르게 하여 투사광학계(202a~202c) 사이의 거리(간격) 또는/및 각도를 조절함으로써 스크린(205) 상에서 영상점들 사이의 거리(간격)를 조절할 수 있다.In addition, in the case of using a plurality of projection optical systems 202 in this manner, the distance (interval) between the projection optical systems 202a to 202c by varying the horizontal spatial arrangement of each projection optical system 202a to 202c as shown in FIG. And / or by adjusting the angle, the distance (interval) between the image points on the screen 205 can be adjusted.

각 투사광학계(202a~202c)의 수평적 공간 배치의 유형으로는, 평행 배치(2a), 타원형 배치(2b), 평행위치에서 측면(위, 아래방향)에 존재하는 투사광학계의 출사 각도를 조절하여 배치(2c)하는 방법 등이 포함된다. As a type of horizontal spatial arrangement of each projection optical system 202a to 202c, the projection angle of the projection optical system existing on the side (up and down) in the parallel arrangement 2a, the elliptical arrangement 2b, and the parallel position is adjusted. The arrangement 2c and the like.

도2c는 3개의 투사광학계(202a~202c)와 핀홀(203a~203c), 제1 광학판(204), 스크린(205)을 사용하였을 경우, 스크린(205)에 표시되는 영상점(205d)의 수를 나타낸다. 도2c는 도1d에 도시된 바와 같은 스크린(105)에 형성되는 영상점(105d)의 수를 증가시킨 것이다. 일실시예에 있어서, 스크린(205)에 형성되는 영상점(205d)의 수는 투사광학계(202) 내의 영상표시소자의 해상도와 투사광학계(202)의 개수에 비례한다. 예컨대, 사용되는 투사광학계(202)의 개수에 비례하여 스크린(205)에 형성되는 영상점의 수를 증가시킴으로써 유효 해상도를 높일 수 있다. 만약 수평방향으로 적절히 배치된(도 2b 참조) 투사광학계(202)의 개수가 N(N은 자연수)이고 각 투사광학계에 사용되는 영상표시소자의 수평해상도 (수평화소수)가 M이고 제1 광학판(204)의 렌티큘라 렌즈의 개수가 투사광학계(202)의 영상표시소자의 수평해상도와 동일한 개수인 M(M은 자연수)인 경우, 스크린(205)에 형성되는 전체 수평방향의 영상점의 개수는 N×M이며, 하나의 렌티큘라 렌즈에 의해 형성되는 영상점은 각각 N개이다. 예컨대 2개의 투사광학계를 사용하면 스크린(205)에 표시되는 전체 수평방향의 영상점(205d)의 개수는 2M이고, 3개의 투사광학계를 사용하면 스크린(205)에 표시되는 전체 영상점(205d)의 개수는 3M이다. 다른 실시예에 있어서, 스크린(205)에 형성되는 영상점(205d)의 수는 제1 광학판(204)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수, 또는/및 영상표시장치(107)의 각 영상표시소자의 수평해상도에 비례한다.2C shows an image point 205d displayed on the screen 205 when three projection optical systems 202a to 202c, pinholes 203a to 203c, a first optical plate 204, and a screen 205 are used. Indicates a number. FIG. 2C increases the number of image points 105d formed on the screen 105 as shown in FIG. 1D. In one embodiment, the number of image points 205d formed on the screen 205 is proportional to the resolution of the image display element in the projection optical system 202 and the number of projection optical systems 202. For example, the effective resolution may be increased by increasing the number of image points formed on the screen 205 in proportion to the number of projection optical systems 202 used. If the number of projection optical systems 202 appropriately arranged in the horizontal direction (see FIG. 2B) is N (N is a natural number), and the horizontal resolution (horizontal pixel) of the image display element used in each projection optical system is M, the first optical When the number of lenticular lenses of the plate 204 is the same number as M (M is a natural number) of the horizontal resolution of the image display element of the projection optical system 202, the total horizontal image points formed on the screen 205 The number is N × M, and the number of image points formed by one lenticular lens is N each. For example, when two projection optical systems are used, the total number of horizontal image points 205d displayed on the screen 205 is 2M. When three projection optical systems are used, the total image points 205d displayed on the screen 205 are used. The number of is 3M. In another embodiment, the number of image points 205d formed on the screen 205 is the number of lenticular lenses used for the first optical plate 204, and / or each image display of the image display device 107. It is proportional to the horizontal resolution of the device.

따라서, 도2a에 도시된 바와 같이 두 개 이상의 투사광학계(202)와 핀홀(203)을 사용하는 경우, 스크린(205)에 형성되는 영상점(205d)의 수를 증가시켜(도1d → 도2c) 유효 해상도를 높이거나, 이와 독립적으로 또는 병행하여 제1 광학판(104)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수, 또는/및 영상표시장치(107)의 각 영상표시소자의 수평해상도를 조절함으로써 스크린(205)에 형성되는 영상점(205d)의 수를 증가시켜(도1d → 도2c) 유효 해상도를 높일 수 있다.Therefore, when two or more projection optical systems 202 and pinholes 203 are used as shown in Fig. 2A, the number of image points 205d formed on the screen 205 is increased (Fig. 1D to Fig. 2C). ) The screen by increasing the effective resolution or adjusting the number of lenticular lenses used in the first optical plate 104 independently or in parallel thereto, and / or the horizontal resolution of each image display element of the image display device 107. The effective resolution can be increased by increasing the number of image points 205d formed at 205 (FIGS. 1D to 2C).

또한, 유효 해상도를 높이기 위한 제2 실시예에서, 스크린(205)에 형성되는 영상점(화소점)의 크기를 제1 광학판(204)과 스크린(205) 사이의 거리(간격)를 조절함으로써 변화시킬 수 있고(도1c 참조), 영상점(화소점) 사이의 거리(간격)를 투사광학계(202)의 수평적 공간 배치(투사광학계 간의 거리(간격) 또는/및 각도)를 조절함으로써 변화시킬 수 있다(도2b 참조).Further, in the second embodiment for increasing the effective resolution, by adjusting the distance (interval) between the first optical plate 204 and the screen 205, the size of the image point (pixel point) formed on the screen 205 is adjusted. Can be changed (see FIG. 1C), and the distance (interval) between the image points (pixel points) can be changed by adjusting the horizontal spatial arrangement (distance (or spacing) or angle between the projection optical systems) of the projection optical system. (See Fig. 2b).

전술한 바와 같이 두 개 이상의 투사광학계(202)를 사용하는 경우, 스크린(205)에 형성되는 영상점(205d)의 수는 투사광학계(202)의 개수에 의해 조절될 수 있고, 이와 독립적으로 또는 병행하여 제1 광학판(204)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수, 또는/및 영상표시장치(107)의 각 영상표시소자의 수평해상도에 의해 조절될 수 있다. When using two or more projection optical systems 202 as described above, the number of image points 205d formed on the screen 205 may be adjusted by the number of projection optical systems 202, independently of or In parallel, the number of lenticular lenses used in the first optical plate 204 may be adjusted, and / or the horizontal resolution of each image display device of the image display device 107.

이와 같이 투사광학계(202)의 개수를 조절(증가)시키게 되면 다음의 제5 및 제6 실시예에서와 같이 다시점/초다시점의 영상 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 그러나 다음의 제3 실시예(또는 제4 실시예)에서와 같이 하나의 투사광학계를 사용하면서도 제2 광학판에 사용되는 렌티큘라 렌즈(또는 시차장벽 개구)의 크기와 주기를 조절함으로써 2시점 이상의 구현도 가능하다. When the number of projection optical systems 202 is adjusted (increased) as described above, a multi-view / ultra-view image display apparatus can be implemented as in the fifth and sixth embodiments. However, as in the following third embodiment (or the fourth embodiment), two or more viewpoints are used by adjusting the size and period of the lenticular lens (or parallax barrier opening) used in the second optical plate while using one projection optical system. Implementation is also possible.

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of an image display apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치는, 광원(301), 투사광학계(302), 핀홀(303), 제1 광학판(304), 스크린(305), 제2 광학판(306a)를 포함한다. 비록 도면에서는 단일 시점 및 시역을 형성하는 것을 도시하였으나, 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 크기와 주기를 조절함으로써 다시점/초다시점의 시역을 구현할 수도 있다. 즉, 제1 광학판(304)과 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 크기와 주기를 동일 또는 다르게 구성할 수 있다. As shown in FIG. 3, the image display apparatus according to the third embodiment of the present invention includes a light source 301, a projection optical system 302, a pinhole 303, a first optical plate 304, and a screen 305. And a second optical plate 306a. Although the drawing illustrates the formation of a single viewpoint and a viewing area, the viewing area of a multiview / ultra-viewpoint may be realized by adjusting the size and the period of the lenticular lens used in the second optical plate 306a. That is, the size and the period of the lenticular lens used in the first optical plate 304 and the second optical plate 306a may be the same or different.

여기서, 제1 광학판(304)은 유효 해상도를 증가시키는 3차원 영상을 생성하는 역할을 하고, 제2 광학판(306a)은 다시점/초다시점의 시역을 갖는 3차원 영상을 구현하는 역할을 한다. 일실시예에 있어서, 제2 광학판(306a)은 반원통 모양의 렌즈들을 배열하여 만든 렌티큘라 광학판일 수 있다. 이 렌티큘라 광학판의 촛점면에 좌우안에 대응하는 영상을 배치하고 렌티큘라 광학판을 통하여 관찰하면 렌티큘라 광학판의 특성에 따라 좌안과 우안에 영상이 분리되어 입체로 보이게 된다. 보통 성인의 눈은 65mm 떨어져 위치하고 있는데, 그 때문에 좌우의 눈은 렌티큘라 광학판의 표면에서 시차가 있는 서로 다른 위치의 영상을 봄으로써 입체감을 느끼게 된다. 렌티큘라 광학판의 재료로는 아크릴 수지 또는 염화비닐 등을 사용한다. 다른 실시예에 있어서, 제2 광학판(306a)은 다수의 렌즈가 소정의 행ㆍ열로 배치되어 이루어지는 플라이 아이 렌즈(Fly-eye Lens) 광학판일 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 제2 광학판(306a)은 균일하게 이격된 슬릿들의 그룹인 시차장벽(Parallax Barrier) 광학판일 수 있다. Here, the first optical plate 304 serves to generate a 3D image to increase the effective resolution, and the second optical plate 306a implements a 3D image having a field of view of a multiview / ultra perspective. Do it. In one embodiment, the second optical plate 306a may be a lenticular optical plate formed by arranging semi-cylindrical lenses. When the image corresponding to the left and right eyes is placed on the focal plane of the lenticular optical plate and observed through the lenticular optical plate, the images of the left and right eyes are separated and displayed in three dimensions according to the characteristics of the lenticular optical plate. Normally, the eyes of an adult are located 65mm apart, so that the left and right eyes feel a three-dimensional effect by viewing images of disparity at different positions on the surface of the lenticular optical plate. Acrylic resin, vinyl chloride, etc. are used as a material of a lenticular optical plate. In another embodiment, the second optical plate 306a may be a fly-eye lens optical plate in which a plurality of lenses are arranged in predetermined rows and columns. In another embodiment, the second optical plate 306a may be a Parallax Barrier optical plate that is a group of evenly spaced slits.

투사광학계(302) 및 핀홀(303)에서 나온 빔은 제1 광학판(304)을 지나 스크린(305)에 영상점을 이미징시키고, 다시 제2 광학판(306a)을 통과하여 시청위치(307)에 시역(308)을 형성한다. The beam from the projection optical system 302 and the pinhole 303 passes through the first optical plate 304 to image the image point on the screen 305, and then passes through the second optical plate 306a to view the viewing position 307. Forms a viewing area 308.

여기서 제1 광학판(304)에 사용되는 렌티큘라 렌즈들의 크기 및 주기와 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈들의 크기 및 주기는 동일하게 구성할 수 있지만, 3차원 영상이 다시점/초다시점 및 시역을 갖도록 서로 다르게 구성할 수도 있다. 즉 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈들의 크기 및 주기를 조절하여 입체 영상의 시점 및 시역을 조절할 수 있다. Here, although the size and the period of the lenticular lenses used in the first optical plate 304 and the size and the period of the lenticular lenses used in the second optical plate 306a may be configured to be the same, the three-dimensional image may be viewed in multiple views. It may be configured differently to have a super-viewpoint and a field of view. That is, the viewpoint and the viewing area of the stereoscopic image may be adjusted by adjusting the size and the period of the lenticular lenses used in the second optical plate 306a.

본 발명의 제3 실시예에서 제2 광학판(306a)은 시점 영상을 분리하는 역할을 하는 렌티큘라 렌즈들로 구성 가능한데, 이를 본 발명의 제4 실시예(도4 참조)에 따라 시차장벽들로도 구성할 수 있다. 제4 실시예에서도 제2 광학판(306b)에 사용되는 시차장벽들의 개구 크기와 주기를 조절함으로써 다시점/초다시점 및 시역을 구현할 수 있다. In the third embodiment of the present invention, the second optical plate 306a may be composed of lenticular lenses that serve to separate the viewpoint image, which may also be used as parallax barriers according to the fourth embodiment of the present invention (see FIG. 4). Can be configured. In the fourth exemplary embodiment, a multiview / ultra-viewpoint and a viewing area may be realized by adjusting the opening size and period of the parallax barriers used in the second optical plate 306b.

여기서 즉 제2 광학판(306a)에 사용되는 시차장벽들의 개구 크기 및 주기를 조절하여 입체 영상의 시점 및 시역을 조절할 수 있다.In other words, the opening size and period of the parallax barriers used in the second optical plate 306a may be adjusted to adjust the viewpoint and viewing field of the stereoscopic image.

도5a는 스크린(305)에서 형성된 다수의 영상점들 중 임의의 영상점들이 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈들 중 하나의 렌티큘라 렌즈를 통과하여 시청위치(307)에 다수의 시역(308)을 형성하는 광경로를 나타낸 것이다. 도5a는 3개의 영상점이 렌티큘라 렌즈 하나에 대응하도록 하여 3개의 시역을 형성하는 것을 예시로 보여주고 있다. 수평방향으로 적절히 배치된(도 2b 참조) N개의 투사광학계(302) 및 각 투사광학계에 사용되는 영상표시소자의 수평해상도(수평화소수)가 M이고 제1 광학판(304)의 각 렌티큘라 렌즈의 개수가 투사광학계의 영상표시소자의 수평해상도와 동일한 M인 경우, 스크린(305)에 형성되는 전체 수평방향의 영상점의 개수는 N×M이다. FIG. 5A illustrates that any of the plurality of image points formed on the screen 305 passes through the lenticular lens of one of the lenticular lenses used for the second optical plate 306a to be viewed at the viewing position 307. It shows the optical path to form the viewing area (308). FIG. 5A illustrates that three image points correspond to one lenticular lens to form three viewing areas. The N projection optical systems 302 properly arranged in the horizontal direction (see Fig. 2B) and the horizontal resolution (horizontal pixel number) of the image display elements used in each projection optical system are M, and each lenticular of the first optical plate 304 is When the number of lenses is M equal to the horizontal resolution of the image display element of the projection optical system, the number of image points in the entire horizontal direction formed on the screen 305 is N × M.

이때, 스크린(305) 이후의 제2 광학판(306a)의 렌티큘라 렌즈의 크기를 제1 광학판(304)의 렌티큘라 렌즈의 크기와 동일하게 조정하게 되면, 제2 광학판(306a)은 렌티큘라 렌즈별로 N개의 영상점들에 대해 시점 영상을 분리하여 관찰자가 관찰할 수 있는 시점위치(307)에 N개의 시역(308)을 형성한다. 즉 각 렌티큘라 렌즈는 N개의 영상점들에 관여한다. 도5a의 경우는 N이 3인 경우로서 렌티큘라 렌즈로 이루어진 제2 광학판(306a)을 통과한 후에 3개의 시역이 형성됨을 예시로 보여주고 있다. In this case, when the size of the lenticular lens of the second optical plate 306a after the screen 305 is adjusted to be the same as the size of the lenticular lens of the first optical plate 304, the second optical plate 306a is The N visual field 308 is formed at a viewpoint position 307 that an observer can observe by separating the viewpoint image for the N image points for each lenticular lens. That is, each lenticular lens is involved in N image points. In the case of FIG. 5A, when N is 3, three viewing areas are formed after passing through the second optical plate 306a made of a lenticular lens.

이와 같이 다시점/초다시점 및 시역을 형성하기 위해서는 N개의 투사광학계(302)를 이용하거나, 제2 광학판(306a)의 각 렌티큘라 렌즈의 크기 및 주기를 조절함으로써 다중 시점 및 시역의 구현도 가능하다. In order to form a multi-view / ultra-view and a viewing area as described above, multiple views and viewing areas are realized by using N projection optical systems 302 or by adjusting the size and period of each lenticular lens of the second optical plate 306a. It is also possible.

도5a의 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 광학판은 도6a에 도시된 바와 같이 시차장벽 광학판(306b)으로도 구성될 수 있다. 제2 광학판(306b)에 사용되는 시차장벽의 개구 크기와 주기를 조절함으로써 다중 시점 및 시역의 구현도 가능하다. 도6a는 스크린(305)에서 형성된 다수의 영상점들 중 임의의 영상점들이 제2 광학판(306b)에 사용되는 시차장벽들 중 하나의 시차장벽의 개구를 통과하여 시청위치(307)에 다수의 시역(308)을 형성하는 광경로를 나타낸 것이다. 도6a는 3개의 영상점과 시차장벽의 개구부의 주기를 맞추어 3개의 시역을 형성하는 광 경로를 나타낸 것이다.The lenticular optical plate used for the second optical plate 306a of FIG. 5A may also be configured as a parallax barrier optical plate 306b as shown in FIG. 6A. By adjusting the opening size and period of the parallax barrier used for the second optical plate 306b, it is also possible to implement multiple views and viewing areas. FIG. 6A illustrates that any of the plurality of image points formed on the screen 305 passes through an opening of one of the parallax barriers used in the second optical plate 306b to pass through the opening of the parallax barrier to the viewing position 307. It shows the optical path to form the viewing area (308). FIG. 6A illustrates an optical path that forms three viewing areas by matching the period of three image points with the opening of the parallax barrier.

도5b와 도6b는 상기 도5a와 도6a에서 설명하였던 바와 같이 각각 렌티큘라 렌즈와 시차장벽을 이용하여 3개의 시역을 형성하는 대신에 5개의 시역을 형성하는 광경로에 대한 개념을 나타낸다.5B and 6B illustrate a concept of an optical path forming five viewing regions instead of forming three viewing regions using a lenticular lens and a parallax barrier, respectively, as described with reference to FIGS. 5A and 6A.

도5a 및 도5b는 전체 스크린에서 하나의 렌티큘라 렌즈에 해당하는 영상점만을 도시하였지만, 전체 수평영상점의 개수는 각 투사광학계(302)의 영상표시소자의 수평영상점의 개수에 사용하는 투사광학계(302)의 개수를 곱한 만큼이 됨에 따라 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수가 제1 광학판(304)의 렌티큘라 렌즈의 개수와 동일한 경우에 하나의 렌티큘라 렌즈에 입사하는 영상점의 개수 증가를 보여준다. 이는 기존 이차원 평면 디스플레이를 삼차원 디스플레이 도구로 사용하였을 경우, 투사광학계(302)의 수를 증가시켜 영상점의 개수를 증가시킴으로써 유효 해상도가 감소되는 것을 막을 수 있다. 5A and 5B show only image points corresponding to one lenticular lens on the entire screen, the total number of horizontal image points is used for the number of horizontal image points of the image display element of each projection optical system 302. One lenticular lens when the number of lenticular lenses used for the second optical plate 306a is equal to the number of lenticular lenses of the first optical plate 304 as the number of the optical systems 302 is multiplied. It shows the increase in the number of image points incident on. This can prevent the effective resolution from being reduced by increasing the number of image points by increasing the number of projection optical systems 302 when the existing two-dimensional flat panel display is used as a three-dimensional display tool.

전술한 바와 같이, 스크린(305)에 형성되는 영상점의 개수는 최소 하나 이상의 투사광학계(302) 및 핀홀(303)과 제1 광학판(304)에 의해 형성된다. 또한 스크린(305)에 형성되는 영상점 사이의 거리(간격)는 인접한 투사광학계(302)의 수평적 공간 배치(투사광학계 간의 거리 또는/및 각도)를 다르게 함으로써 조절할 수 있고, 영상점 자체의 크기는 제1 광학판(304)과 스크린(305) 사이의 거리(간격)에 따라 조절할 수 있다.As described above, the number of image points formed on the screen 305 is formed by at least one projection optical system 302 and the pinhole 303 and the first optical plate 304. In addition, the distance (interval) between the image points formed on the screen 305 can be adjusted by varying the horizontal spatial arrangement (distance and / or angle between the projection optical systems) of the adjacent projection optical system 302, the size of the image point itself May be adjusted according to the distance (interval) between the first optical plate 304 and the screen 305.

투사광학계(302)의 공간적 배치를 조절(투사광학계의 개수를 증가시킴)함으로써 3차원 영상을 디스플레이할 때 영상점의 수를 증가시켜 유효 해상도를 증가시킬 수 있으며, 또한 제2 광학판(306a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 크기와 주기를 조절하거나 제2 광학판(306b)에 사용되는 시차장벽의 개구 크기와 주기를 조절함으로써 다중 시점 및 시역의 구현도 가능하고 해상도의 변화도 가능하다. 투사광학계(302)의 수평적 공간 배치를 다르게 하여 영상점 사이의 거리를 조절하고 제1 광학판(304)과 스크린(305) 사이의 거리를 조절함으로써, 영상점의 크기 및 간격을 조절하여 3차원 영상을 디스플레이할 때 발생하는 크로스토크의 양을 조절할 수 있다. By adjusting the spatial arrangement of the projection optical system 302 (increasing the number of projection optical systems), the effective resolution can be increased by increasing the number of image points when displaying a 3D image, and the second optical plate 306a is also provided. By adjusting the size and period of the lenticular lens used in the control panel or by adjusting the size and period of the opening of the parallax barrier used in the second optical plate 306b, it is possible to implement multiple viewpoints and field of view and to change the resolution. By controlling the distance between the image points by varying the horizontal spatial arrangement of the projection optical system 302 and adjusting the distance between the first optical plate 304 and the screen 305, the size and spacing of the image points are adjusted. You can adjust the amount of crosstalk generated when displaying a 3D image.

즉 본 발명에서는 투사광학계(302)의 수 만큼 시점수 또는 단위 시점의 해상도가 변화한다. 이 경우 사용하는 투사광학계(302)의 수평 공간 간격 조절을 통해 3차원 영상의 해상도 감소를 없앨 수 있으며, 또한 영상점의 공간 간격 변화를 통하여 주위의 다른 광들을 차단할 수 있는 효과가 있으므로 크르스토크 또한 조절이 가능하다. That is, in the present invention, the number of viewpoints or the resolution of a unit viewpoint changes by the number of projection optical systems 302. In this case, it is possible to eliminate the reduction of the resolution of the 3D image by adjusting the horizontal space spacing of the projection optical system 302 to be used, and also because it is possible to block other lights around by changing the space spacing of the image point, so that the Cristok also Adjustable

도7a는 본 발명의 제5 실시예에 따라 영상 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.7A is a diagram illustrating a configuration of an image display apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

도7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치는, 광을 출력하는 투사광학계(702)를 적어도 한 개 이상(702a~702c) 포함하고, 투사광학계(702)를 통과한 광축의 계산되어진 전면부에는 제1 광학판(704)을 구비한다. 도면에서는 투사광학계(702a~702c)의 개수에 따라 이에 대응되는 광원(701a~701c) 및 핀홀(703a~703c)의 개수가 동일하게 형성됨을 보여준다. 각 투사광학계(702a~702c)의 상세 구성은 도1b에서 설명한 바와 같다. As shown in FIG. 7A, the image display apparatus according to the fifth embodiment of the present invention includes at least one projection optical system 702 for outputting light, and includes the projection optical system 702. The first optical plate 704 is provided on the calculated front portion of the optical axis that has passed. The drawing shows that the number of light sources 701a to 701c and the pinholes 703a to 703c corresponding to the projection optical systems 702a to 702c are the same. The detailed configuration of each projection optical system 702a to 702c is as described in FIG. 1B.

각 투사광학계(702a~702c) 및 핀홀(703a~703c)과 제1 광학판(704)을 지나 스크린(705)에 초점 맺어진 영상점들은 스크린(705)에서 수직바 형태로 발산하고, 스크린(705)에서 수직바 형태로 발산하는 빔은 그 전면부에 구비된 제2 광학판(706)을 지나 시청자의 위치(707)에 크로스토크를 조절할 수 있는 다중 시점 및 시역(708)을 형성한다. 여기에서는 제1 광학판(704)과 제2 광학판(706a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 크기 및 주기가 동일한 경우를 가정하였다. 하지만 제2 광학판(706a)의 렌티큘라 렌즈의 크기 및 주기를 제1 광학판(704)의 렌티큘라 렌즈의 크기 및 주기와 다르게 함으로써, 생성하는 시점의 수나 단위 시점의 해상도를 변화시킬 수 있다. Image points focused on the screen 705 through the projection optical systems 702a to 702c and the pinholes 703a to 703c and the first optical plate 704 are diverged from the screen 705 in the form of vertical bars. The beam diverging in the form of a vertical bar passes through the second optical plate 706 provided at the front portion thereof to form a multi-view and viewing field 708 that can adjust crosstalk at the viewer's position 707. Here, it is assumed that the size and the period of the lenticular lens used in the first optical plate 704 and the second optical plate 706a are the same. However, by varying the size and period of the lenticular lens of the second optical plate 706a from the size and period of the lenticular lens of the first optical plate 704, the number of generated viewpoints or the resolution of the unit viewpoint can be changed. .

본 발명의 제5 실시예에 따르면 적어도 한 개 이상의 투사광학계(702a~702c) 및 핀홀(703a~703c)을 포함하고, 투사광학계(702a~702c) 및 핀홀(703a~703c)의 전면부에 두 개의 광학판(704,706a)이 배열되어, 제1 광학판(704)은 유효 해상도를 증가시키는 3차원 영상을 생성하는 역할을 하고, 제2 광학판(706a)은 다시점/초다시점 및 시역을 갖는 3차원 영상을 구현하는 역할을 한다. According to a fifth embodiment of the present invention, at least one projection optical system 702a to 702c and pinholes 703a to 703c are included, and two projection optical systems 702a to 702c and pinholes 703a to 703c Two optical plates 704 and 706a are arranged so that the first optical plate 704 serves to generate a three-dimensional image which increases the effective resolution, and the second optical plate 706a is a multi-view / ultra multiview and viewing field It plays a role of implementing a three-dimensional image having a.

이해의 편의를 위하여 도면에서는 제1 광학판(704)을 통과해 스크린(705)으로 입사하는 광경로를 과장하여 표시하였다. 도면의 도식은 제1 광학판(704)을 통과하여 스크린(705)에 입사하는 광의 광학적 경로를 포괄적으로 표현하고 있다. For the sake of understanding, in the drawing, the optical path passing through the first optical plate 704 and entering the screen 705 is exaggerated and displayed. The schematic of the figure comprehensively represents the optical path of light entering the screen 705 through the first optical plate 704.

도7b는 스크린(705)에서 영상점 형성의 분포와 스크린(705)과 제2 광학판(706a) 사이의 관계를 보여준다. 스크린(705)에서 형성된 다수의 영상점들이 제2 광학판(706a)에 사용되는 렌티큘라 렌즈별로 소정 개수씩 할당된다. 즉 N개의 투사광학계(702a~702c) 및 각 투사광학계에 사용되는 영상표시소자의 수평해상도(수평화소수)와 제1 광학판(704)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수가 동일하게 M인 경우에 스크린(705)에 형성되는 전체 수평 영상점들 N×M 중 N개씩이 제2 광학판(706a)의 렌티큘라 렌즈별로 할당된다. 도7a와 도7b는 N이 3인 경우를 예를 들어 설명하였다.7B shows the distribution of image point formation on the screen 705 and the relationship between the screen 705 and the second optical plate 706a. A plurality of image points formed on the screen 705 are allocated by a predetermined number for each lenticular lens used in the second optical plate 706a. In other words, the horizontal resolution (horizontal resolution) of the N projection optical systems 702a to 702c and the image display elements used in each projection optical system and the number of lenticular lenses used for the first optical plate 704 are equal to M. N out of the horizontal image points N × M formed on the screen 705 are allocated for each lenticular lens of the second optical plate 706a. 7A and 7B have described the case where N is 3 as an example.

도7a는 스크린(705)에서 형성된 전체 N×M 개의 수평 영상점들 중 N개씩의 영상점이 제2 광학판(706a)의 각 렌티큘라 렌즈를 통과하여 시청위치(707)에 N개의 시역(708)을 형성하는 광경로를 나타낸 것이다. N개의 투사광학계(702a~702c) 및 제1 광학판(704)에 사용되는 렌티큘라 렌즈의 개수 M에 의해서 스크린(705)에 형성되는 전체 수평 영상점들의 개수는 N×M이다. 제2 광학판(706a)의 M개 렌티큘라 렌즈는 N개의 수평 영상점들에 대해 시점 영상을 분리하여, 관찰자가 관찰할 수 있는 시점위치(707)에 N개의 시역(708)을 형성한다. FIG. 7A illustrates N viewing areas 708 at viewing positions 707 by passing through each lenticular lens of the second optical plate 706a out of N of the total N × M horizontal image points formed on the screen 705. ) Shows the optical path to form. The number of total horizontal image points formed on the screen 705 by the number M of lenticular lenses used for the N projection optical systems 702a to 702c and the first optical plate 704 is N × M. The M lenticular lenses of the second optical plate 706a separate the viewpoint images with respect to the N horizontal image points to form N viewing areas 708 at a viewpoint position 707 that an observer can observe.

이와 같이 다시점/초다시점 및 시역을 형성하기 위해서는 N개의 투사광학계(702a~702c)를 이용하거나, 제2 광학판(706a)에 사용되는 각 렌티큘라 렌즈의 크기 및 주기를 조절함으로써 다중 시점 및 시역의 구현도 가능하다. In order to form a multi-view / ultra-view and a viewing area as described above, the N-viewing optical systems 702a to 702c are used, or the size and period of each lenticular lens used for the second optical plate 706a are adjusted. And the implementation of the city view is also possible.

도7a의 렌티큘라 광학판(706a)은 도8에 도시된 바와 같이 시차장벽 광학판(706b)으로도 구성될 수 있다. 시차장벽 광학판(706b)의 개구 크기와 주기를 조절함으로써 다중 시점 및 시역의 구현도 가능하다. 도8은 스크린(705)에서 형성된 전체 N×M개의 수평 영상점들 중 N개씩의 영상점이 제2 광학판(706b)의 각 시차장벽의 개구를 통과하여 시청위치(707)에 N개의 시역(708)을 형성하는 광경로를 나타낸 것이다.The lenticular optical plate 706a of FIG. 7A may also be configured as a parallax barrier optical plate 706b, as shown in FIG. By adjusting the opening size and period of the parallax barrier optical plate 706b, it is possible to realize multiple views and viewing areas. FIG. 8 shows N visual fields at the viewing position 707 by passing N apertures of each of the N × M horizontal image points formed on the screen 705 through the opening of each parallax barrier of the second optical plate 706b. 708 shows the optical path to form.

도7a 및 도8에서 영상점의 개수는 사용하는 투사광학계(702a~702c)의 증가에 의한 것으로써, 제2 광학판(706a,706b)의 하나의 렌티큘라 렌즈 또는 시차장벽 개구에 입사하는 영상점의 개수의 증가를 보여준다. 이는 기존 이차원 평면 디스플레이를 삼차원 디스플레이 도구로 사용하였을 경우, 투사광학계(702)의 수를 증가시켜 영상점의 개수를 증가시킴으로써 유효 해상도가 감소되는 것을 막을 수 있다. The number of image points in FIGS. 7A and 8 is due to the increase in the use of the projection optical systems 702a to 702c, and thus the image incident on one lenticular lens or parallax barrier opening of the second optical plates 706a and 706b. Show an increase in the number of points. This can prevent the effective resolution from being reduced by increasing the number of image points by increasing the number of projection optical systems 702 when the existing two-dimensional flat panel display is used as a three-dimensional display tool.

전술한 바와 같이, 스크린(705)에 형성되는 영상점의 개수는 최소 하나 이상의 투사광학계(702a~702c) 및 제1 광학판(704)에 의해 형성된다. 또한 스크린(705)에 형성되는 영상점 사이의 거리는 인접한 투사광학계(702)의 수평적 공간 배치를 다르게 함으로써 조절할 수 있고, 영상점 자체의 크기는 제1 광학판(704)과 스크린(705) 사이의 거리에 따라 조절할 수 있다.As described above, the number of image points formed on the screen 705 is formed by at least one projection optical system 702a to 702c and the first optical plate 704. In addition, the distance between the image points formed on the screen 705 can be adjusted by varying the horizontal spatial arrangement of the adjacent projection optical system 702, the size of the image point itself between the first optical plate 704 and the screen 705 Can be adjusted according to the distance.

투사광학계(702a~702c)의 공간적 배치를 조절(투사광학계의 개수를 증가시킴)함으로써 3차원 영상을 디스플레이할 때 영상점의 수를 증가시켜 유효 해상도를 증가시킬 수 있으며, 또한 제2 광학판(706a,706b)에 사용되는 렌티큘라 렌즈 또는 시차장벽 개구의 크기와 주기를 조절함으로써 다중 시점 및 시역의 구현도 가능하고 해상도의 변화도 가능하다. 투사광학계(702)의 수평적 공간 배치를 다르게 하여 영상점 사이의 거리를 조절하고 제1 광학판(704)과 스크린(705) 사이의 거리를 조절함으로써, 영상점의 크기 및 간격을 조절하여 3차원 영상을 디스플레이할 때 발생하는 크로스토크의 양을 조절할 수 있다. By adjusting the spatial arrangement of the projection optical systems 702a to 702c (increasing the number of projection optical systems), the effective resolution can be increased by increasing the number of image points when displaying a 3D image, and the second optical plate ( By adjusting the size and period of the lenticular lens or parallax barrier opening used in 706a and 706b), it is possible to realize multiple viewpoints and field of view and to change the resolution. By adjusting the horizontal spatial arrangement of the projection optical system 702, the distance between the image points is adjusted, and the distance between the first optical plate 704 and the screen 705 is adjusted to adjust the size and spacing of the image points. You can adjust the amount of crosstalk generated when displaying a 3D image.

즉 본 발명에서는 투사광학계(702)의 수 만큼 시점수 또는 단위 시점의 해상도가 변화한다. 이 경우 사용하는 투사광학계(702)의 수평 공간 간격 조절을 통해 3차원 영상의 해상도 감소를 없앨 수 있으며, 또한 영상점의 공간 간격 변화를 통하여 주위의 다른 광들을 차단할 수 있는 효과가 있으므로 크로스토크 또한 조절이 가능하다. That is, in the present invention, the number of viewpoints or the resolution of a unit viewpoint changes by the number of projection optical systems 702. In this case, the reduction of the resolution of the 3D image can be eliminated by adjusting the horizontal space spacing of the projection optical system 702, and crosstalk is also possible because there is an effect that can block other lights around by changing the space spacing of the image point. Adjustable

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
While the invention has been described in connection with some embodiments herein, it should be understood that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as would be understood by those skilled in the art. something to do. Also, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims appended hereto.

101,201,301,701: 광원 102,202,302,702: 투사광학계
103,203,303,703: 핀홀 104,204,304,704: 제1 광학판
105,205,305,705: 스크린 106: 제1 렌즈
107: 영상표시장치 108: 제2 렌즈
306a,706a: 제2 광학판 306b,706b: 시차장벽 광학판
307,707: 시청위치 308,708: 시역101,201,301,701: light source 102,202,302,702: projection optical system
103,203,303,703: Pinhole 104,204,304,704: First optical plate
105,205,305,705: Screen 106: First lens
107: video display device 108: second lens
306a and 706a: second optical plates 306b and 706b: parallax barrier optical plates
307, 707: City Hall location 308,708

Claims

A three-dimensional image display device,
At least one projection optical system for outputting light having image information;
At least one pinhole corresponding to the projection optical system one-to-one and diffracting the light output from the projection optical system by zero order diffraction;
A first optical plate for imaging the image points on the screen from light output through the pinhole to form an area of the image points smaller than an area of the screen; And
The screen
Image display device comprising a.

The method of claim 1,
And controlling the number of lenses used in the first optical plate or the horizontal resolution of the image display device of the projection optical system to control the number of image points formed on the screen.

The method of claim 2,
And controlling the size of image points formed on the screen by adjusting a distance between the first optical plate and the screen.

The method of claim 1,
The number of the projection optical system is at least two,
And controlling the distance between the image points formed on the screen by adjusting the distance or angle between the projection optical systems.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A second optical plate separating at least two image points from light transmitted from the screen to form at least two viewing areas at a viewing point
Video display device further comprising.

The method of claim 5,
And at least two viewpoints are formed by adjusting a size or a period of a lens used in the second optical plate.

The method of claim 5,
And at least two viewpoints are formed by adjusting the size or period of the parallax barrier opening used in the second optical plate.

The method of claim 5,
The lens used in the first and second optical plates is a lenticular lens or a fly eye lens.

The method of claim 5,
And the screen is any one of a transmissive or reflective omnidirectional diffuser and a transmissive or reflective vertical diffuser for diffusing a beam in a vertical direction.

The method of claim 1,
The projection optical system, characterized in that it comprises a laser scanning two-dimensional projection image display device, any one of the image display device of DMD, FLCD, LCD, PDP, CRT, LED, OLED.