KR101278373B1 - 스위트 스팟 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 편평하고 제어 가능한 광 매트릭스(optical matrix)와 광 마스크(optical mask)에 의해 스위트 스팟의 공간에 있는 미리 정해진 영역에 광을 집광하는 스위트 스팟 유닛에 관한 것이다. 스위트 스팟은 복수 개의 제어 가능한 화소가 규칙적으로 배치된 제어 가능한 광 매트릭스(optical matrix)(BM)와, 제조 또는 기타 영향으로 인해 공차를 갖고, 이미지화 요소(L1^*, L2^*, …)를 구비하는 광 마스크(optical mask)(LM^*)를 포함하여, 임의의 라인의 화소를 따른 부위를 따라 이미지화 요소(L1^*, L2^*, …)에 화소가 할당되고, 상기 화소는 이미지화 요소에 의해 임의의 미리 정해진 스위트 스팟(sweet spot)으로 이미지화되고, 상기 이미지화 요소에 할당되고 미리 정해진 스위트 스팟으로 일치되게 이미지화되는 화소는 프로그램 수단에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.

스위트 스팟 유닛, 광 매트릭스, 광 마스크, 렌티큘러 어레이, 렌티클, 화소

Description

스위트 스팟 유닛{SWEET SPOT UNIT}

본 발명은 하나 이상의 편평하고 제어 가능한 광 매트릭스(optical matrix) 및 광 마스크(optical mask)에 의해 스위트 스팟의 공간에 있는 미리 정해진 영역에 광을 집광하는 스위트 스팟 유닛에 관한 것이다.

스위트 스팟은 크로스 토킹(cross-talking)이 없는 오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 시구역을 지칭한다.

스위트 스팟 유닛은 확대된 화상(畵像) 또는 비디오 시퀀스를, 이들의 크기 조절로 인해 한쪽 눈 또는 양쪽 눈으로 볼 수 있는 공간의 소정 영역에 투영하는 데 유리하게 사용된다.

오토스테레오스코픽 디스플레이에 있어서, 스위트 스팟 유닛의 광은 광파 방향으로 후속하는 대면적의 정보 패널을 투과한다. 상기 정보 패널은 좌우 화상 컨텐트에 대해서 교대로 광을 조절한다. 좌측 스위트 스팟을 위한 광은 좌측 화상에 대해 조절되고, 우측 스위트 스팟을 위한 광은 우측 화상에 대해 조절되며, 광은 시청자의 왼쪽 눈이나 오른쪽 눈으로 각각 집광된다.

스위트 스팟 유닛에서 패널을 바라볼 때, 다른 눈에 대한 크로스 토킹이나 정보 패널 상의 화상의 균일성에 대한 어떠한 방해도 허용되지 않는다.

화상 또는 비디오 시퀀스는 투과형 패널과 같은 투과 형태나 반사 형태를 이용하여 제공될 수 있다. 지향성 백라이트(directed backlight)의 중요한 응용 분야는 승객이 영화를 보는 동안에 차량의 운전자에게는 경로에 대한 정보가 제공되는 등의 개인마다 상이한 정보를 제공하는 것이다. 오토스테레오스코픽 디스플레이에서의 백라이트는 시간순으로 시청자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 좌측 화상과 우측 화상을 투영할 수 있다.

광 마스크는 스위트 스팟을 형성하는 대면적의 제어 가능한 광 매트릭스의 화소 구성을 이미지화하도록 되어 있다.

광 마스크는 마이크로 렌즈와 같은 이미지화 요소(imaging element)의 어레이를 포함하거나, 렌티큘러 어레이(lenticular-array)와 같은 스트라이프 형상으로 구현된다. 광 마스크는 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element; HOE), 초점 길이나 광축이 변하는 렌즈와 같은 전환 가능한 소자 또는 개별 광학 소자의 조합으로 구현될 수도 있다.

유리하게는, 이미지화 요소들은 가능한 한 가깝게 정렬된다. 이것은 확대된 광원을 이미지화할 때의 변이를 억제하고, 스위트 스팟으로부터의 정보를 조절하고 난 후 입체적인 화상을 보는 것을 가능하게 한다.

광 매트릭스는 스위트 스팟의 영역, 개수 및 범위를 조정하는 제어 요소이며, 유리하게는 복수 개의 규칙적이고 개별적으로 제어 가능한 화소 요소를 포함하는데, 이 화소 요소는 통상 매트릭스형 또는 라인형으로 배치된다.

본 명세서에서 제어 가능한 광 매트릭스는 자발광(self luminous) 투과형 또 는 반투과형 광 조절기 매트릭스이며, 이러한 광 매트릭스 요소는 개별적으로 제어 가능하고, 명암도(intensity)에 영향을 미치며, 일반적으로 모노크롬(monochrome)이다. 화상의 컬러 표시에 있어서, 패널과 같은 정보 전달 매체는 컬러 필터가 장비되거나, 순차적인 방식으로 광 매트릭스로부터의 주 색상에 의해 모노크롬식으로 조절된다. 일반적으로, 제어 가능한 광 매트릭스는 임의로 주어지는 스위트 스팟의 개수, 위치 및 크기를 제어하기 위한 스위트 스팟 유닛의 작동부를 구성한다.

TFT, CRT, LED, OLED뿐만 아니라, 마이크로미러(micro-mirror) 장치, 위상 조절기 및 기타 장치는 적절한 제어 가능한 최적 매트릭스이다. 이러한 구성 요소는 종종 규칙적인 화소 배치로 구성된다. 컬러 디스플레이에 있어서, 상기 배치는 대부분의 경우 컬러 부화소(subpixel)로 구성된다. 때때로 모노크롬 디스플레이도 부화소로 분할되는 화소를 사용한다. 이하에서, 화소는 최소의 제어 가능한 일반적인 모노크롬 유닛으로, 부화소도 포함하는 것으로 이해해야 한다, 가장 간단한 경우에, 제어 가능한 광 매트릭스는 개별 광원을 포함하며, 광 마스크는 단일 렌즈일 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 현저한 광 에러를 일으키며, 이로 인해 오토스테레오스코픽 시스템에서 부적절한 시청자의 눈에 크로스 토킹을 초래한다. 또한, 이러한 구성은 부피가 매우 크며, 단일 렌즈의 요구되는 초점 거리로 인해 디스플레이의 소망하는 평탄도에 상반되는 매우 깊은 깊이를 갖는다.

제어 가능한 광 매트릭스와 광 마스크로서 사용되는 병렬 광학계(parallel optical system)는 디스플레이의 광 에러, 구조적인 깊이 및 중량을 저감하고, 제어를 간단하게 하며, 광 에러를 보정할 수 있게 하여, 크로스 토킹을 회피하고, 화 상과 화상 시퀀스 보기가 균일화된다.

통상 광 마스크는 렌티큘러 어레이로 구현되며, 전형적으로 매우 작은 피치를 갖는다. 스위트 스팟 유닛에 있어서, 제어 가능한 광 매트릭스에 대한 이미지화 요소의 위치 및 피치는 매우 정확하게 형성되어, 제어 가능한 광 매트릭스의 화소 피치가 복수 개이다. 광 마스크에 대한 화소의 위치와 렌티큘러 어레이의 피치는 고정 할당되며 서로에 대해 조정된다.

정확한 이미지화에 관하여, 각각의 이미지화 요소에 대한 제어 가능한 광 매트릭스의 화소의 정확한 할당이 요구된다.

따라서, 제어 가능한 광 매트릭스와 광 마스크의 조정 및 할당에 대한 매우 높은 요구 사항이 설정된다. 매트릭스 제조 기술은 잘 구현되어 있기 때문에, 편차는 무시할 수 있다. 본 명세서 내에서, 제어 가능한 광 매트릭스는 이상적이고 정확한 것으로 간주된다.

통상 마스크는 복제 기법에 의해 제조되기 때문에, 특히 광 마스크의 형상 및 구조에 있어서의 편차는 제조 기술에 의해 야기된다. 이로써, 유리 기판은 예컨대 얇은 폴리머로 코팅된 후 렌티큘러 어레이를 형성하도록 엠보싱 가공되고 UV 광에 의해 경화된다. 또한, 전체 렌티큘러 어레이는 폴리머 자체로 형성될 수 있다.

엠보싱 형태의 렌티큘러 어레이를 포함하는 필름은 특히 문제가 있지만, 특별히 이러한 실시예는 비용면에서 효율적인 제조로 인해 시도되고 있다.

예컨대 발광 화소의 배치와 같은 광 매트릭스 제조 기술은 잘 발달되어 대부분의 이상적인 화소 위치를 형성하지만, 공지의 광 에러 이외에도 광 마스크는 특히 이미지화 요소의 피치 및 위치의 편차를 보여 스위트 스팟을 형성할 때 에러를 야기한다.

고품질의 광학적 이미지화를 달성하기 위해서는, 이미지화 요소, 예에서의 렌티귤러 어레이의 렌티클이 정확하게 제어 가능한 광 매트릭스의 화소에 할당되는 것이 필요하다.

모든 공지된 해결책에서는, 일반적으로 렌티큘러는 제어 가능한 광 매트릭스의 화소 피치에 비해 모든 렌티클에 대해서 균일한 피치와 규정된 위치를 갖는다. 각각의 광 마스크의 공차에 대한 이들 요건은 높은 제조 노력시에만 달성될 수 있다. 본 발명의 대상이 아닌 렌티클의 형태의 편차뿐만 아니라, 특히 렌티귤의 위치 편차도 광학적 이미지화의 품질에 악영향을 미친다. 이들로 인해 개별 렌티클이 그들의 스위트 스팟 부분을 소정 공간에 부정확하게 이미지화하게 된다. 불리하게는, 시청자는 입체 화상을 볼 때 크로스 토킹과 비균일성을 인식한다.

렌티큘러 어레이의 뒤틀림 또는 오프셋은 단지 광 마스크 전체에 대한 적절한 조정에 의해 보정될 수 있다. 그러나, 이러한 조정은 광 마스크 내의 피치 편차에 대해서는 불가능하다. 거의 정확하게 위치 설정할 수 없는 렌티큘러 필름의 사용은 광 매트릭스 및 광 마스크의 배치에 관련된 에러에 특히 민감하다.

렌즈 래스터(lens raster)에 매트릭스 형상의 화상을 할당하는 것에 대한 문제들은 렌즈 래스터 화상(렌티큘러 프린트) 분야에서 오래전부터 알려져 있다. 이들 문제는 스위트 스팟 유닛에는 적용되지 않지만, 렌티큘러 어레이에 화상 포인트를 할당하는 요소를 포함한다. 여기에서, 기본적인 목적은 대면적 광원이 아닌 화상 분리로부터 스위트 스팟을 형성하는 것이다. 통상적으로, 각각의 렌티클 아래에 조직적으로 배치되는 복수 개의 화상의 팬형(fan-like) 이미지화에 관한 것이다. 제조시, 렌즈 래스터를 프린트 화상과 정확히 일치하도록 정렬시키는 조정 과정이 요구된다. 종종 수동으로 수행되는 이 과정은 보조 래스터, 라인 화상, 테스트 화상 스트라이프 등을 사용하여 단순화되고 자동화된다. 그럼에도 불구하고, 조정 과정은 비용면에서 효율적이다.

DE 1 597 168에는 예시적으로 테스트 화상 스트라이프에 의해 수동 정렬 및 조정을 용이하게 하는 방법이 개시되어 있다.

EP 0 570 807 B1에는 별도의 화상 시트, 비디오 카메라 및 채용되는 무아레법(moire method)에 의한 렌즈 래스터 배치의 조정을 위한 방법 및 장치가 설명되어 있다.

EP 0 801 324 B1에는 렌즈 기판에 대해 일체형으로 구성된 화상의 증폭 및 조정을 기준 패턴으로 제어하고, 이 기준 패턴은 화상이 규칙적인 렌즈 배치에 맞게 화상의 크기, 회전 및 위치를 변경하기 위해서 필요한 측정 데이터를 포함하는 것인 장치가 설명되어 있다.

WO 9924862 A1에는 프린트된 화상의 정확도가 렌즈 스크린의 기하학적 형상에 맞기 위해 필요한 렌즈 래스터 요소의 고도로 정확한 배치없이 입체적인 렌즈 래스터 화상을 자동화 제조하는 방법 및 장치가 설명되어 있다.

상기 명세서의 일양태에 따르면, 상기 방법이 사용될 때 화상 요소가 화상 표시 기판의 하나 이상의 라인 및/또는 에지에 대해 화상 표시 기판 상에 위치되도록 화상 표시 기판의 라인 및/또는 에지와 연결된 하나 이상의 기준선의 위치를 검출하는 시스템을 포함하는 렌즈 래스터 화상을 제조하는 수단이 제공된다.

상시 명세서에는 렌즈 스크린의 초점면(focal plane)에 배치되는 보조 투광 래스터가 사용되는 다른 방법이 설명되어 있다. 렌즈 스크린은, 예컨대 전하 결합 소자(CCD 검출기) 및 EDP 수단에 의해 탐지되는 무아레 패턴을 표시한다. 렌즈 래스터의 표준 배치에 대한 렌즈 요소의 뷸균일한 배치에 따라 이들 디지털 패턴의 도움에 의해 에러 맵이 산출되고, 이에 의해 화상 컨텐트에 대해서 대응하는 이동이 각각의 개별 포인트에 제공되어 규칙적인 표준 배치로부터 렌즈 요소의 편차를 보정한다.

GB 2 352 514에는 오토스테레오스코픽 화상을 제공하기 위해서 LCD에 관하여 렌즈 스크린(어레이)의 위치를 제어하는 방법이 설명되어 있다. 여기에서는, 지향성 광선을 사용하여 어레이를 스캔하고, 이에 의해 관찰된 위상 이동이 화상에 대해서 어레이를 보다 정확하게 회전 조정하기 위해서 프린팅 과정 중에 렌티큘러 어레이의 축 편차를 판별하는 역할을 한다.

트랙킹형 오토스테레오스코픽 디스플레이가 렌티큘러 내에 존재하는 피치 편차를 보정하는 것이 아니라, 렌티큘러 어레이 전체가 시청자의 위치를 따른다. 따라서, 이들 방법은 본 발명에 적용되지 않는다. 이들 비기계적인 방법은 예외적인 것으로, 렌티큘러 어레이에 대한 화소 할당의 조작이 사용된다.

후자의 오토스테레오스코픽 디스플레이의 시청자 트랙킹 방법은 WO 9827451에 예시적으로 설명되어 있으며, 배리어 마스크법, 렌즈 래스터 마스크법 또는 프리즘 마스크법이 편평한 디스플레이에서 사용된다.

시청자가 디스플레이 앞에서 측방향으로 이동할 때, 수평 방향 R, G 또는 B 부화소의 명암도는 시청자의 위치에 따라(예컨대, 헤드 트랙킹에 의해) 직간접적으로 이웃하는 화소에 할당된다. 이러한 방식으로, 측방 이동에 비례하여 화상 컨텐트는 디스플레이 자체 또는 배리어 그리드 또는 원통형 렌즈가 이동되지 않고, 또는 다른 광학 수단에 의해 이루어지는 측방 이동 없이 컬러 포인트에서 컬러 포인트로, 즉 부화소에서 부화소로 이동된다.

이 방법은 또한 화소당 3개 이상의 부화소를 포함하도록 확장된다. 통상의 디스플레이에 대한 실시예- 라인 상에 레드, 그린 및 블루 색상을 위한 3개의 부화소가 주기적으로 서로 이어짐 -에서, 4개의 컬러 부화소가 각각의 화상 포인트에 대해서 제어된다.

EP 0 691 000 B1에는 스위트 스팟 유닛을 기초로 하는 오토스테레오스코픽 멀티 유저 디스플레이가 설명되어 있다. 광파 방향으로 보았을 때, 상기 디스플레이는 이미지화 매트릭스가 후속하는 조사(照射) 매트릭스를 포함한다. 조사 매트릭스는 통상의 백라이트와 함께 투과형 모드로 작동되거나 발광 모드로 적극적으로 작동될 수 있다. 조사 매트릭스의 매트릭스형으로 배치된 개구는 이미지화 매트릭스에 의해 미리 정해진 영역, 즉 시청자의 오른쪽 눈 또는 왼쪽 눈- 이들 위치는 위치 측정기에 의해 검출됨 -에 있는 스위트 스팟으로 이미지화된다. 복수 개의 개구는 소정 공간의 이미지화 요소의 위치에서 렌티큘러 어레이일 수 있는 이미지화 매트릭스의 각각의 이미지화 요소에 정확하게 할당된다. 따라서, 개구와 이미지화 요소는 서로에 대해 정확하게 조정되어야 한다.

스위트 스팟으로의 광로를 상의 대면적 이미지화 매트릭스의 광은, 시간순으로 좌측 또는 우측 화상에 대해 광을 조절하는 정보 패널을 투과한다.

이에 따라, 조사 매트릭스와 이미지화 매트릭스에 대한 중요한 요구 사항이 확립된다. 이들 2 요소는 시청자가 인식하는 화상의 질, 특히 크로스 토킹 및 화상의 균일성에 관련된다. 높은 수준의 형상의 정확도뿐만 아니라 특히 조사 매트릭스와 이미지화 매트릭스의 정확한 배치, 즉 이미지화 요소, 이 예에서는 렌티클에 대한 조사 매트릭스의 화소의 정확한 위치 설정이 중요하다.

본 발명의 목적은, 이용 가능한 또는 기술적 및 경제적으로 실현 가능한 수단을 사용하여 스위트 스팟을 소정 공간 영역에 있는 임의의 미리 정해진 영역에 집중시키기 위해, 특히 대면적 스위트 스팟 유닛을 위한 고품질의 대면적 광원을 구현하는 것이다. 본 발명의 목적에 있어서, 고품질은 대면적 광원이 이 대면적 광원이 균일하게 나타나는, 공간적으로 미리 정해지고 제한된 스위트 스팟으로 집중되는 것으로 정의된다. 특히, 시청자의 각각의 다른 눈에 대한 스위트 스팟- 시청자의 왼쪽 눈이나 오른쪽 눈에 대해 순차적으로 결정됨 -의 크로스 토킹은 일어나지 않는다.

광 에러와 같은 광 매트릭스의 이미지화 품질 또는 화소의 구성 또는 구조와 같은 광 매트릭스의 품질로부터 발생되는 영향은 포함되지 않는다.

오토스테레오스코픽 디스플레이에 있어서, 스위트 스팟 유닛과 시청자 사이에 투과형 정보 패널이 배치되며, 이 정보 패널은 광을 조절하고, 시청자의 왼쪽 눈이나 오른쪽 눈 상으로의 스위트 스팟의 위치 설정을 통해 우측 또는 좌측 화상 컨텐트를 순차적으로 그리고 동기식으로 표시한다.

투과형 디스플레이 대신에, 반사형 디스플레이도 사용할 수 있다. 또한, 스위트 스팟 유닛의 사용은 오토스테레오스코픽 디스플레이로만 제한되는 것이 아니라 항공기의 2명의 파일럿과 같은 다른 시청자에게 다른 정보를 제공할 수도 있다.

본 발명의 주 목적은 경제적으로 유리한 공차를 갖는 광 마스크를 제공하고 이러한 마스크를 제어 가능한 광 매트릭스에 효율적으로 배치하는 것이다. 특히, 피치 및 위치 편차를 갖는 광 마스크에 있어서, 그 중에서도 필름형 렌티큘러 어레이에 있어서, 그리고 조정이 잘못된 광 마스크와 제어 가능한 광 매트릭스의 사용에 있어서, 실제 용례에 대한 해결책이 개시된다.

이 목표를 달성하기 위한 본 발명의 제1 목적은, 광 마스크의 구체적인 래스터 구조는 규칙적이고 이상적인 구조와 편차가 있긴 하지만, 정의된 고품질의 면에서 제어 가능한 광 매트릭스의 화소를 사용되는 광 마스크의 기하학적 형상에 맞추는 것을 보장하는 것이다.

특히 경제적인 이유로 인해, 스위트 스팟 유닛에 관해서 정의되는 고품질을 실질적으로 감소시키지 않고도 광 마스크의 구조적 정확도에 대해 요구되는 요구 사항을 감소시키고자 한다. 이것은 이미지화 요소가, 예컨대 필름형 또는 다른 렌티큘러 어레이일 수 있을 때뿐만 아니라 측방 조정이 불량할 때 광 마스크가 이미지화 요소의 피치와 위치에 있어서 편차를 갖는 것으로 가정된다는 것을 의미한다.

제어 가능한 광 매트릭스에 대한 전체 광 마스크의 배치 및/또는 회전의 조정은 스위트 스팟 유닛의 정의된 고품질이 아니라 최적화의 개선만을 초래할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 전반에 걸쳐 변동하는 위치 편차는 이러한 방식으로 보정할 수 없다. 이러한 보정법은 광 마스크와 광 매트릭스가 접합되거나 임의의 다른 방식으로 서로 고정되어 있는 경우에 사용할 수 없다.

요약하자면, 저가로 형성되고 높은 공정 신뢰성을 갖는 고품질을 특징으로 하는 스위트 스팟 유닛의 제조를 가능하게 하고자 한다.

이 목적은 독립항의 특징부에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속항으로부터 이해된다.

특히 오토스테레오스코픽 디스플레이용 스위트 스팟 유닛은 복수 개의 투과형 또는 자발광 화소가 규칙적으로 배치된 하나 이상의 제어 가능한 광 매트릭스를 포함한다. 부화소도 포함하는 화소는 통상 모노크롬이며 매트릭스 형태로 배치된다.

또한, 스위트 스팟 유닛은, 렌티큘러 어레이의 렌티클로서 수직 방향 스트라이프형으로 구현되는 복수 개의 인접한 이미지화 요소를 갖는 정밀하게 구조화된 광 마스크를 포함한다. 이미지화 요소는 매트릭스 형태나 임의의 다른 형태로 규칙적으로 배치될 수도 있다. 이미지화 요소의 기하학적 형상은, 예컨대 이미지화 요소의 정점(들)의 라인이나 윤곽에 의해 이루어지는 래스터 구조를 형성한다.

스위트 스팟 유닛에 있어서, p개의 제어 가능한 화소는 소정 라인 상에서 수평 방향 영역을 따라 각각의 이미지화 요소에 할당되며, 이 화소는 시청자 평면의 스위트 스팟을 형성한다. 스트라이프 형상의 이미지화 요소, 특히 수직 방향 렌티클을 갖는 렌티큘러 어레이에 있어서, 스위트 스팟은 바람직하게는 시청자의 눈 거리에 대응하는 폭을 갖는 미리 정해진 영역에 스트라이프를 형성한다.

마이크로 렌즈 어레이와 같은 매트릭스 형상의 이미지화 요소를 사용하거나 횡방향으로 배치된 렌티큘러 어레이에 있어서, 수평 및 수직 양 방향의 스위트 스팟이 형성된다.

제어 가능한 광 매트릭스의 위치 및 피치의 고정확도에 비해, 통상 광 마스크의 래스터 구조의 기하학적 형상은 편차를 나타낸다. 이것은 이미지화 요소의 부정확한 위치 설정 및 피치 또는 양 구성 요소의 서로에 대한 상대적인 위치에 의해 야기될 수 있다. 이러한 위치 에러는 이동 또는 회전의 결과이다.

이하에서는, 라인별(line-per-line), 즉 광 마스크의 이미지화 요소에 대한 또한 수평 방향 시청자 트랙킹에 대한 제어 가능한 광 매트릭스의 화소의 수평 방향 조정을 참고한다. 수평 및 수직 양 방향으로 형성되는 스위트 스팟은 유사하게 고려할 수 있다.

광 마스크에 대한 화소 또는 부화소의 라인별 할당 이전에, 공차를 갖는 이미지화 요소의 위치 및 피치를 측정한다. 이를 위해, 스위트 스팟 유닛에는 광 마스크의 불규칙적인 래스터 구조를 저장하기 위한 저장 수단이 제공된다. 예컨대, 이미지화 요소의 위치는 복수 개의 화소 라인에 대해서 저장된다.

설정할 스위트 스팟의 위치에 따라, 제어 가능한 광 매트릭스의 화소는 광 마스크의 개별 이미지화 요소에 대해 라인별로 선택된다. 그 후, 관련 화소 또는 부화소와 이들 화소의 개수 및 명암도가 위치 측정기에 의해 설정되는 스위트 스팟 위치로부터 결정된다.

본 발명은 제어 가능한 광 매트릭스의 화소가, 라인의 위치에서 이미지화 요소에 대한 화소의 위치가 스위트 스팟의 위치에 대응하도록 라인별로 불규칙적인 이미지화 요소에 할당된다는 사상을 기초로 한다. 일 실시예에 따르면, 라인의 영역은 제어 가능한 광 매트릭스(BM)의 임의의 개수의 라인 또는 모든 라인을 통해 형성되고, 상기 할당된 화소는 피치 편차와 위치 편차가 보정되도록 라인에 교차되는 이미지화 요소에 대해 작동되고 그에 따라 미리 정해진 스위트 스팟으로 최적으로 이미지화될 수 있다.

이동식으로 제어되는 화소는 광학적 이미지화가 뒤틀리지 않는 불규칙적인 구조를 보정하는 것에 의해 보장되고, 이에 따라 정의된 바와 같은 고품질을 특징으로 한다.

이에 의해, 렌티큘러 어레이가 사용되는 경우에는 고려되는 렌즈의 정점이나 중앙선에 대해 화소의 위치를 유지하는 것으로 충분하다. 종종 렌즈의 에지를 기준으로 선택하는 것으로 충분하다. 홀로그래픽 요소와 같은 다른 이미지화 요소에 있어서, 대칭선이 기준으로 선택될 것이다.

트랙킹을 위해 시청자의 눈 위치를 결정하는 위치 측정기는 스위트 스팟의 위치를 전달한다. 일반적으로, 하나의 위치 측정기만으로 충분하다. 지향성 조명을 얻거나 확대된 스위트 스팟, 즉 크로스 토킹이 없는 오토스테레오스코픽 시구역을 형성하기 위해서는, 트랙킹형 오토스테레오스코픽 디스플레이가 1명 이상의 시청자(들)의 방향으로 지향되는 이미지화를 이루는 것이 필요하다. 시청자 트랙킹 과정에서, 보다 넓은 시청자의 측방 이동에 있어서, 라인 상의 화소는 하나 이상의 화소의 폭만큼 측방으로 이동된다. 스위트 스팟을 형성하기 위한 측방 이동값은 대략 시청자의 측방 위치 변화에 비례한다. 디스플레이 상에서 화소는 제위치에 구속되는 반면, 스위트 스팟을 형성하는 작동 화소는 시청자의 측방 이동에 대응하는 표시선을 따라 이동할 것이다.

이와는 달리, 공지의 방법은 광 마스크의 이미지화 요소에 대한 광 매트릭스의 화소의 고정 할당을 사용한다. 기술적인 과정에서, 이들 이상적인 할당- 이상적인 광 마스크와 에러가 없는 축 정렬 -은 통상적으로 위배되며, 스위트 스팟 내에서 고유한 에러가 발생한다. 예컨대, 다른 이미지화 요소로부터 유래하는 스위트 스팟의 부분들은 더 이상 일치하지 않을 것이다. 시청자는 어두운 환경에서 광 마스크 또는 정보 패널의 대응하는 구역을 본다.

화소가 컬러 부화소로 구성되어 있는 경우, 제어식 할당은 우선 결합되는 해당 화소를 선택한 후 컬러 위치에 따른 부화소에 의해 달성된다. RGB로 구성된 모노크롬 화소를 고려하면, 중앙 부화소는, 예컨대 그린 색상으로 지정된다. 보다 큰 스위트 스팟을 얻기 위해서는, 그에 알맞게 보다 많은 부화소나 화소가 제어되거나 스위칭될 것이다.

바라보는 정보 패널의 균일성을 보장하기 위해서, 부화소 및 화소의 투과율이나 명암도의 값을 변경할 수 있다. 총 명암도를 제어하기 위해서, 부화소 값이나 화소의 모든 값을 균일하게 증가 또는 감소시킬 수 있다.

2진 모드(binary mode), 즉 온/오프 스위칭에 의해 제어되는 부화소나 화소는 특별한 경우이다. 강유전성 LCD(ferroelectric Liquid Crystal Display)와 같은 2진 모드로 제어 가능한 광 매트릭스는 종종 연속적인 명암도 값을 갖는 디스플레이에 비해 매우 짧은 스위칭 시간에 의해 특징 지워진다. 부화소의 명암도의 조정이 요구되는 경우, 부화소의 명암도 값은 바람직하게는 2진 온/오프 모드의 순차적인 제동에 의해 근사값이 구해진다. 예컨대, 화소를 오프 또는 온으로 스위칭함으로써만 제어 가능한 2진 화소(binary pixel)에 대한 명암도 값은 시간에 따라 주기적인 스위칭 작동에 의해 중간 명암도 값에 가까워질 수 있다.

본 발명의 다른 사상은, 보다 넓은 영역에서 이웃하는 이미지화 요소에 대해 할당되는 화소에 관한 것이다. 특히, 이것은 시청자의 위치, 축의 편차 및/또는 불규칙적인 구조로 인해, 단일 이미지화 요소에 대한 소정 화소 요소의 할당이 독특하지 않거나 충분히 정확하지 않은 경우이다.

본 발명에 따르면, 이웃하는 이미지화 요소에 대한 화소의 할당의 경계 영역에서 화소의 명암도가 중첩된다. 바람직하게는, 화소의 명암도는 이상적인 중첩을 기초로 하여 수행되는 스위트 스팟, 이미지화 요소에 대한 할당, 및 할당 면적의 비율에 따라 중첩된다. 스위트 스팟 내에서의 이미지화 에러를 억제하기 위해서 화소값에 명암도에 따라 가중치가 부여될 수도 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 보정은, 첫째 이상적인 래스터에 대한 이미지화 요소의 비균일한 이동, 둘째 광 마스크와 제어 가능한 광 매트릭스가 접합 등에 의해 서로 영구적으로 고정된 경우 제어 가능한 광 매트릭스에 대한 광 마스크의 실제 축 조정이 성공적이지 않았을 때에 수행된다. 이 경우는 특히 광 마스크가 제어 가능한 광 매트릭스에 직접 또는 보조 구조체를 통해 고정되었을 때 발생하여, 위치와 축의 제한된 교정만을 허용될 뿐이다. 일반적으로, 스위트 스팟으로의 이미지화의 정의된 고품질을 향상시키기 위해서 화소의 명암도에 가중치를 부여한다.

이미지 또는 비디오 시퀀스를 투과형 패널과 같은 투과 형태 또는 반사 형태로 제공할 수 있다. 지향성 백라이트의 중요한 응용 분야는, 승객이 영화를 보는 동안 객차의 운전자는 뚜렷한 경로에 대한 정보를 제공받는 것과 같은 개인마다 다른 정보를 볼 수 있는 것이다. 오토스테레오스코픽 디스플레이의 백라이트는 시청자의 대응하는 눈에 순차적으로 좌우 이미지를 제공할 수 있다.

특히 렌티큘러 필름을 이용하는 광 마스크의 제조와 광 마스크의 정렬 양자에 있어서, 스위트 스팟 유닛은 본 명세서에서는 라인 모드로 설명되는, 조정 대상인 스위트 스팟 위치 및 크기에 따라 화소 또는 부화소를 이미지화 요소에 할당하는 것에 의한 신뢰성 있는 방법을 기초로 하는 효율적인 제조를 허용한다.

광학적 이미지화의 고품질을 제한하지 않으면서, 총 광학계의 신뢰성 있는 처리를 기초로 하는 비용면에서 효율적인 조립체를 달성할 수 있다.

본 발명의 다른 양태 및 세부 사항은 특히 오토스테레오스코픽 디스플레이에 대한 이하의 실시예와 첨부 도면의 도움으로 설명된다.

도 1은 광 마스크와 제어 가능한 광 매트릭스를 구비하는 본 발명에 따른 스위트 스팟 유닛을 도시한 도면이고,

도 2는 부화소를 상세히 도시한, 광 마스크와 제어 가능한 광 매트릭스를 구비하는 본 발명에 따른 스위트 스팟 유닛을 도시한 도면이며,

도 3a는 불균일한 이미지화 요소를 구비한 광 마스크를 도시한 도면이고,

도 3b는 제어 가능한 광 매트릭스에 대한 회전축 편차를 갖는 광 마스크를 도시한 도면이며,

도 4는 오토스테레오스코픽 디스플레이 내의 본 발명에 따른 스위트 스팟 유닛을 도시한 도면이다.

도 1에는 개략적인 분할 평면도가 도시되어 있다. 본 도면에는 광 마스크와 제어 가능한 광 매트릭스를 구비하는 스위트 스팟 유닛이 도시되어 있다.

도면의 좌측부에는 광파 방향으로 연이어 배치된 제어 가능한 광 매트릭스(BM)와 광 마스크(LM)가 도시되어 있다. 제어 가능한 광 매트릭스(BX)는, 이상적인 방식으로 정확히 배치된 이미지화 요소(L1)에 할당되는 복수 개의 화소 또는 부화소를 각각 포함한다.

본 실시예에서, 광 마스크(LM)는 렌티큘러 어레이이며, 수직으로 배치된 원통형 렌즈 형태의 복수 개의 인접한 렌티클(L1, L2, …)를 포함한다. 화소 방향을 따른 단면 방향으로 도시된 p개의 화소는 라인의 해당 영역을 따라 렌티클(L1)에 할당되며, 도면에서 화소는 1 내지 p로 표시된다.

좌측부에 도시한 광학계는 균일한 광 마스크에 의해 특징 지워진다. 상기 광 마스크는 규칙적인 래스터 구조를 갖고, 이에 의해 렌티큘러 어레이의 기하학적 형상, 특히 렌티큘러 어레이의 피치 또는 피치 라인은 완전히 균일하고 형상이 정확하다. 또한, 제어 가능한 광 매트릭스의 화소 래스터에 대한 광 마스크의 조정은 축선을 따른다.

상기 도면의 우측부에는 유사한 광학계, 즉 제어 가능한 광 매트릭스(BM) 및 렌티큘러 어레이이면서, 광 마스크(LM^*)가 화소 라인을 따른 부분의 규칙적인 위치에서 벗어나 있는 유사한 광학계가 도시되어 있다. 본 도면으로부터는, 불규칙적인 렌티클(L1^*)에 대한 선험적으로 미리 정해진 화소(1, …, p)의 할당이 더 이상 일치하지 않는다는 것을 알 수 있다.

가장 간단한 경우, 상대 위치는 이웃하는 렌티큘러 어레이의 경계선에 의해 또는 가능하다면 각각의 렌티클의 정점에 의해 충분히 설명될 수도 있고, 이들로부터 유도될 수도 있다.

각각의 경우에 조정 대상인 스위트 스팟의 위치와, 이 위치와 일치하고 렌티클(L1^*)의 불규칙적인 위치를 보정하기 위해 수반되는 화소의 측방 이동에 따르면, 제어 가능한 광 매트릭스의 화소가 선택되고, 이들 화소의 개수와 명암도의 값은 라인별로 제어된다. 이러한 방식으로 제어되는 작동 화소는 원래 스위트 스팟의 방향, 영역 및 개수를 형성한다.

렌티클(L1^*)의 불규칙적인 위치를 보정하기 위해, 화소(1^*, …, p^*)는 불규칙한 렌티클(L1^*)에 대한 상기 화소의 위치가 규칙적인 렌티클(L1)에 대한 화소(1, …, p)의 위치에 근접하도록 제어되는 렌티클에 할당된다.

본 도면에서는, 본 실시예에서 라인의 영역에서의 p개 화소의 범위가 수반되는 렌티클의 피치를 정확히 커버한다는 것을 알 수 있다. 본 실시예에서, 스위트 스팟을 형성하기 위한 작동 화소는 렌티클의 피치 내에 남아 있는다. 이러한 화소의 범위는 보다 크고, 또한 이웃하는 렌티클의 피치에도 이르는 것을 고려할 수 있다.

도면은 하나의 이미지화 요소에 대한 기본적인 이동 교정을 예시한다. 제1의 불규칙적인 이미지화 요소의 발생에 있어서, 대응하는 에러 전파로 인해 후속하는 인접한 이미지화 요소는 시프트 교정을 필요로 한다.

전술한 실시예는 화소별 모드(pixel-by-pixel mode)로의 기본적인 화소의 교정 이동을 예시한다. 수평 및 수직 방향 레코딩에 의한 화소의 2축 이동은 매우 유사한 방식의 개별 축 교정의 중첩으로서 달성될 것이다.

도 1의 광 마스크와 유사한 부정확하게 위치 설정된 광 마스크(LM^*)의 배치 있어서, 도 2는 렌티클(L1^*)에 대한 화소(1^*, …, p^*)의 배치를 보여준다. p개의 화소가 렌티클(L1^*)에 할당되어 있고, 이에 의해 화상 매트릭스와 유사한 화소 요소는 컬러 부화소(R, G, B)와 같은 다른 모노크롬(monochrome) 부화소로 분할된다. 렌티클(L1^*, L2^*)에 대한 화소 요소와 부화소의 배치의 상세 사항은 우측부에 확대 상세도로 도시되어 있다.

도 1과 유사하게, 렌티클(L1^*)에 할당되는 화소(1^*, …, p^*)의 범위는 정확히 렌티클의 피치에 상응한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 부화소(R)가 반드시 양 렌티클(L1^*, L2^*)에 할당되도록 이 부화소(R)의 비특정 배치가 가능하다.

제1 실시예에서, 이 부화소는 양 방향으로 제1 렌티클(L1^*)과 제2 렌티클(L2^*)에 할당된다. 도면에서 더욱 상세히 볼 수 있는 바와 같이, 부화소의 명암도[I(L1), I(L2)]는 지정 가능한 부화소의 영역 a(L1)과 a(L2)의 비율에 비례하여 (L1^*)과 (L2^*)에 중첩된다. 보다 간단한 해결책에 있어서, 명암도의 중첩이 균등한 것을 고려할 수 있다.

개략도에 있어서, 도 3a에는 불규칙한 광 마스크가 도시되어 있는데, 이 광 마스크는 본 실시예에서는 구형 렌티클 형태의 이미지화 요소가 수직으로 인접한 렌티큘러 어레이로 구현되어 있다. 형태의 편차는 렌티클의 피치 라인의 코스가 전체 수직 코스에 걸쳐 광학적으로 일정하게 편평하지 않고, 복수 개의 렌티큘러 어레이가 변형되어 굴곡되어 있는 것으로 나타나 있다. 본 도면에서, 래스터의 상이한 수평면에서 렌티큘러 어레이의 기하학적 형상의 불규칙적인 코스는 Δr(1)(최상측 수평 방향 화소 라인), Δr(i)(중앙 화소 라인) 및 Δr(n)(최하측 화소 라인)으로 나타낸다. 렌티큘러 어레이의 미소 구조로 인해, 렌티클 내의 피치 편차는 종종 무시할 수 있다.

개략도에 있어서, 도 3b에는 제어 가능한 광 매트릭스에 대한 광 마스크의 비축 정렬(not axis-true alignment)이 도시되어 있는데, 이 비축 정렬에서 피치는 정확하다. 본 도면에서, 광 마스크(LM^*)는 허용 가능한 공차 내에서 기하학적으로 일정하며, 그 렌티클(L1^*, L2^*, … )에 있어서는 제어 가능한 광 마스크(BM)에 대하여 회전된다. 축의 편차는 회전각(α)으로 도시되어 있다.

불규칙적인 렌티클의 기하학적인 형상의 정보는, 가장 간단한 경우에는 회전각(α)과, 기준점[예컨대, 렌티큘러 어레이의 좌측 상부 모서리 지점의 좌표와 회전 중심(도시하지 않음)]의 파라메터를 포함한다. 이 파라메터에 있어서, 스위트 스팟을 형성하기 위한 화소 또는 부화소의 선택은 초기화되고, 추론 가능하다.

도 4에는 오토스테레오스코픽 디스플레이에 있는 본 발명의 실시예의 스위트 스팟 유닛이 도시되어 있다.

이러한 예시적인 디스플레이는 광파 방향으로 조사 매트릭스(illumination matrix), 이미지화 매트릭스(imaging matrix) 및 후속하는 투과형 정보 디스플레이(transmissive information)를 포함한다.

셔터(2), 본 실시예에서는 제어 가능한 광 매트릭스(BM)는 백라이트(1)가 투과하는 복수 개의 제어 가능한 개구(21, …)를 지닌 매트릭스로 이루어진다. 후속하는 광 마스크(LM)는, 본 실시예에서 각기 셔터의 개구의 슬릿에 평행하게 정렬되는 복수 개의 인접한 렌티클을 갖는 렌티큘러 어레이로 이루어진다. 투과형 정보 패널(5)이 렌티큘러 어레이에 후속한다.

광 마스크(LM)는, 정보 패널(5)과 시청자측 평면(9)의 선택 가능한 바람직한 가시 영역(6)이 지향식으로 조사되도록 셔터의 개구의 광을 집광한다.

수평 방향 부분으로 보이는 셔터의 소정 개수의 개구는 렌티큘러 어레이에 할당된다. 이 개수는 렌티큘러 어레이의 래스터 구조의 기하학적 형상, 본 명세서에서는 렌티클의 피치를 기초로 하여 규정되고 주어진다.

제어 가능한 개구를 지향성 백색 광속(光束)을 형성하며, 하나의 광속은 렌 티클 당 단지 몇몇 개의 이웃하는 개방된 개구에 의해 형성되어 통상적으로 단지 몇몇 개의 개구만이 동시에 적극적으로 사용된다. 경계선의 경우에는 단지 하나의 개구만이 개방된다. 설명을 고려하면, 렌티클에 할당되는 개구의 범위는 개략적으로 도 1 및 도 2의 화상 매트릭스의 화소의 범위에 상응한다.

스위트 스팟으로의 광로 상에 있는 대면적의 마스크로부터의 광은 정보 패널을 투과하고, 이로 인해 좌측 또는 우측 화상에 있어서의 광을 시간순으로 조절한다.

조사 매트릭스의 매트릭스형으로 배치된 개구는 후속하는 마스크에 의해 소정 영역, 즉 시청자의 오른쪽 눈이나 왼쪽 눈- 이들 위치는 위치 측정기에 의해 검출됨 -에 있는 스위트 스팟으로 이미지화된다. 복수 개의 개구는 광 마스크의 각각의 이미지화 요소의 공간적 위치로 정확히 할당된다. 래스터 구조, 즉 렌티클의 피치를 따라, 상기 개구들은 소정 영역 상의 각각의 스위트 스팟을 이미지화하는 각각의 렌티큘러 어레이에 대해 작동된다. 렌티클의 기하학적 형상의 기준 래스터로서, 정점이나 경계선이 제공될 수 있다.

디스플레이에는, 불규칙적인 렌티클에 의한 스위트 스팟 이미지화를 위한 교정 개구를 선택할 수 있도록 프로그래밍 수단이 제공된다. 위에서 열거한 정보를 기초로 하여, 전술한 바와 같이 광 마스크의 불규칙적인 구조에 따라 화소 인덱스를 선택하기 위해 레코딩을 위한 프로그래밍 수단의 도움으로 화소 인덱스가 할당된다.

Claims (15)

1. 복수 개의 제어 가능한 화소가 규칙적으로 배치된 제어 가능한 광 매트릭스(optical matrix)(BM)와,

   피치 편차 및 위치 편차로 인해 상기 제어 가능한 광 매트릭스에 대해 오프셋을 갖고, 이미지화 요소(imaging element)를 구비하는 광 마스크(optical mask)(LM^*)를 포함하고,

   임의의 라인의 화소가 상기 임의의 라인에 형성된 영역을 따라 각각의 이미지화 요소(L1^*, L2^*, …)에 할당되고, 상기 화소는 이미지화 요소에 의해 임의의 미리 정해진 스위트 스팟(sweet spot)으로 이미지화되며,

   상기 이미지화 요소에 할당되는 화소는 피치 편차와 위치 편차가 보정되고 미리 정해진 스위트 스팟으로 일치되게 이미지화 되도록 프로그램 수단에 의해 작동되는 것인 스위트 스팟 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 광 매트릭스(BM)는 직사각형, 육각형, 또는 기타의 규칙적인 형태의 규칙적인 2차원 화소 배치를 갖는 것인 스위트 스팟 유닛.
3. 제1항에 있어서, 라인에 형성된 영역은 제어 가능한 광 매트릭스(BM)의 임의의 개수의 라인 또는 모든 라인을 통해 형성되고,

   상기 할당된 화소는 피치 편차와 위치 편차가 보정되도록 라인에 교차되는 이미지화 요소에 대해 작동되고 그에 따라 미리 정해진 스위트 스팟으로 최적으로 이미지화되는 것인 스위트 스팟 유닛.
4. 제1항에 있어서, 상기 스위트 스팟의 방향, 영역 및 개수는 1명 또는 복수 명의 시청자의 눈의 위치를 검출하는 위치 측정기(position finder)에 의해 결정되는 것인 스위트 스팟 유닛.
5. 제1항에 있어서, 후속하여 정보 패널이 배치되고, 상기 정보 패널은 광을 조절하고 시청자의 오른쪽 눈이나 왼쪽 눈으로 스위트 스팟을 위치 설정함으로써 광을 순차적으로, 그리고 동기식으로 표시하는 것인 스위트 스팟 유닛.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 이미지화 요소(L1^*, L2^*)에의 화소 할당의 경계선 영역에서 화소의 명암도(intensity)가 중첩되는 것인 스위트 스팟 유닛.
7. 제6항에 있어서, 화소를 오프 또는 온으로 스위칭함으로써만 제어 가능한 2진 화소(binary pixel)에 대한 명암도 값은 시간의 흐름에 따라 주기적인 스위칭 작동에 의해 중간 명암도 값에 가까워지는 것인 스위트 스팟 유닛.
8. 제1항에 있어서, 상기 광 마스크(LM)는 제어 가능한 광 매트릭스(BM)에 대해 이격되어 배치되는 것인 스위트 스팟 유닛.
9. 제1항에 있어서, 상기 광 마스크(LM) 및 제어 가능한 광 매트릭스(BM)는 서로 영구적 고정되는 것인 스위트 스팟 유닛.
10. 제1항에 있어서, 상기 광 마스크(LM)는 렌티큘러 어레이(lenticular-array)인 것인 스위트 스팟 유닛.
11. 제1항에 있어서, 상기 광 마스크(LM)는 캐리어 필름 상의 렌티큘러 어레이인 것인 스위트 스팟 유닛.
12. 제1항에 있어서, 상기 화소의 할당은 제어 가능한 광 매트릭스(BM)에 대한 광 마스크(LM)의 보정에 의해 작동 중에 변경되는 것인 스위트 스팟 유닛.
13. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 광 매트릭스에 대한 상기 광 마스크(LM^*)의 피치 편차 및 위치 편차 정보를 저장하기 위한 저장 수단을 포함하는 스위트 스팟 유닛.
14. 제1항에 있어서, 각각의 화소는 부화소(subpixel)로 이루어지는 것인 스위트 스팟 유닛.
15. 제1항에 있어서, 각각의 눈의 위치에서 상기 스위트 스팟을 형성하도록 1명 이상의 시청자의 눈의 위치를 추적 및 결정하는 장치를 포함하는 스위트 스팟 유닛.

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