KR101367121B1 - 부피표현방식 3차원 영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치는, 다수의 부분영상을 다수의 시역에 표시하는 시역생성패널과; 상기 시역생성패널의 일측변에 접하여 부채살 형태로 배치되며, 상기 다수의 부분영상을 각각 반사하는 다수의 반투과거울을 포함한다.

Description

부피표현방식 3차원 영상표시장치{Volumetric Type 3-Dimension Image Display Device}
도1은 일반적인 부피표현방식의 3차원 영상표시장치의 사시도.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치를 개략적으로 도시한 측면도.
도3a 및 3b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 제1 및 제2부분영상을 나타내는 도면.
도3c 및 3d는 각각 서로 다른 위치의 사용자에게 인식되는 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 3차원 영상을 나타내는 도면.
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 시역생성패널을 설명하기 위한 단면도.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치를 개략적으로 도시한 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 3차원 영상표시장치 120: 시역생성패널
M1, M2: 제1, 2반투과거울 IP1, IP2: 제1, 2상면
IM1, IM2: 제1, 2부분영상
본 발명은 3차원 영상표시장치(3-dimension image display device)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 부피표현방식(volumetric type)의 3차원 영상표시장치에 관한 것이다.
평면영상으로부터 3차원의 깊이감과 입체감을 느낄 수 있도록 하는 3차원 영상 구현기술은 디스플레이(display) 등의 직접적인 관련분야를 비롯해서 가전이나 통신 산업은 물론 우주항공, 예술 산업, 자동차 사업 분야 등에 광범위하게 영향을 미치고 있으며, 그 기술적 파급효과는 현재 각광받고 있는 HDTV(High Definition Television) 이상이 될 것으로 기대되고 있다.
인간이 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로 가장 중요하게는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차를 들 수 있지만, 이외에도 심리적, 기억적 요인에도 깊은 관계가 있고, 이에 따라 3차원 영상 구현기술 역시 관찰자에게 어느 정도의 3차원 영상정보를 제공할 수 있는지를 기준으로 통상 부피표현방식(volumetric type), 3차원표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다.
부피표현방식은 심리적인 요인과 흡입효과에 의해 깊이방향에 대한 원근감이 느껴지도록 하는 방법으로서, 투시도법, 중첩, 음영과 명암, 움직임 등을 계산에 의해 표시하는 3차원 컴퓨터그래픽 또는 관찰자에게 시야각이 넓은 대화면을 제공하여 그 공간 내로 빨려 들어가는 것 같은 착시현상을 불러일으키는 이른바 아이맥스 영화 등에 응용되고 있다.
가장 완전한 입체영상 구현기술이라 알려져 있는 3차원표현방식은 레이저광 재생 홀로그래피 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다.
그리고 입체감표현방식은 양안(兩眼)의 생리적 요인을 이용하는 입체감을 느끼는 방식으로, 구체적으로 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 인간의 좌우안(左右眼)에 시차정보가 포함된 평면의 연관영상이 보일 경우에 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다. 이러한 입체감표현방식은 다안상 표시방식이라 불리며, 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자 측의 특수 안경을 이용하는 안경방식 또는 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 또는 인테그럴(integral) 등의 렌즈어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다.
이 중에서 부피표현방식은 대화면을 제공할 수 있다는 점에서 널리 연구되고 있는데, 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
도1은 일반적인 부피표현방식의 3차원 영상표시장치의 사시도이다.
도1에 도시한 바와 같이, 부피표현방식 3차원 영상표시장치(10)는 제1, 2, 3, 4표시부(20, 30, 40, 50)를 포함하는데, 각각의 표시부(20, 30, 40, 50)는 하나의 영상을 각각 깊이별로 분할한 제1, 2, 3, 4부분영상(I1, I2, I3, I4)을 표시한다.
이러한 부분영상(I1, I2, I3, I4)은 사용자(60)에 의하여 다시 하나의 영상으로 합성되고, 사용자(60)는 각각의 부분영상(I1, I2, I3, I4)에 담겨있는 영상정보에 실제 각 표시부(20, 30, 40, 50)의 위치, 즉 사용자(60)로부터 각 표시부(20, 30, 40, 50)까지의 거리에 대한 정보를 부가하여 입체적인 하나의 영상으로 인식하게 된다.
그러나 이러한 부피표현방식 3차원 영상표시장치는 몇 가지 단점이 있는데, 우선 각 표시부가 표시하는 부분영상이 사용자에게 전달되기 위해서는 각 표시부가 사용자로부터 먼 쪽의 부분영상을 투과시켜야 한다는 것을 들 수 있다.
예를 들어, 제2표시부(30)는 제1표시부(20)가 표시한 제1부분영상(I1)을 투과시켜야 하고, 제3표시부(40)는 제1 및 제2표시부(20, 30)가 각각 표시한 제1 및 제2부분영상(I1, I2)을 투과시켜야 하고, 제4표시부(50)는 제1, 2, 3표시부(20, 30, 40)가 각각 표시한 제1, 2, 3부분영상(I1, I2, I3)을 투과시켜야 한다.
따라서 각각의 표시부(20, 30, 40, 50)는 자신의 부분영상을 표시하면서도 사용자로부터 더 먼 쪽에서 표시되는 부분영상을 투과시켜야 하는데, 그에 따라 각 표시부(20, 30, 40, 50)로 이용될 수 있는 수단에 제한이 발생한다.
구체적으로는 유기전기발광소자(organic electroluminescent display device), 전계발광소자(field emission display device), 플라즈마표시소자(plasma display device) 같은 발광형 표시소자(emissive display device)는 부피표현방식 3차원 영상표시장치에는 사용할 수 없다.
물론, 액정표시장치(liquid crystal display device)와 같은 수광형 표시소자(non-emissive display device)는 부피표현방식 3차원 영상표시장치에 사용할 수 있으나, 백라이트와 같은 광원의 설치가 어려운 면이 있으며, 수광형 표시소자 자체의 투과율이 낮을 경우 여러 개의 수광형 표시소자를 통과하여 부분영상이 표시되면서 그 전체 투과율이 급격히 저하되어 전체 영상의 휘도가 감소되는 단점이 있다.
따라서 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 각 표시부로는 투사형 표시소자(projection display device)가 사용되기도 한다.
일반적으로 투사형 표시소자는 복잡하고 큰 광학부와 이를 통하여 생성된 영상이 투사되는 스크린을 필요로 하므로, 이러한 투사형 표시소자를 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 표시부에 적용할 경우, 필수요소로 하는 광학부의 설치를 위하여 실질적으로 표시부가 되는 스크린 간의 거리를 충분히 확보해야 하는 단점이 있다.
즉, 스크린 간의 거리가 너무 멀어져서 각 스크린에 표시된 부분영상을 합성할 때 제대로 된 하나의 입체영상으로 인식하기 어려워지는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 광학부를 이용하여 시간에 따라 상이 맺히는 위치(상면; image plane)를 달리하여 서로 다른 위치에 배치된 표시부(20, 30, 40, 50)에 각각의 부분영상을 표시하는 시분할 방식이 제시되기도 하였다.
그러나 이러한 시분할 방식의 경우, 표시부에 표시되는 부분영상의 수에 따라 1프레임의 영상을 표시하는데 일반적인 영상표시장치의 주파수인 60Hz보다 3~4배 큰 고주파수(high frequency)를 필요로 하는 단점이 있고 이는 영상 데이터의 구동에 큰 장애가 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시역생성장치와 반투과 거울을 이용하여 부분 영상에 거리정보를 부여함으로써, 자연스러운 깊이 정보를 갖는 부피표현방식 3차원 영상표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다수의 부분영상을 다수의 시역에 표시하는 시역생성패널과; 상기 시역생성패널의 일측변에 접하여 부채살 형태로 배치되며, 상기 다수의 부분영상을 각각 반사하는 다수의 반투과거울을 포함하는 입체표현방식 3차원 영상표시장치를 제공한다.
상기 다수의 시역 중 인접 시역 간의 사이각(2φ)은 상기 다수의 반투과거울 중 인접 반투과거울 간의 사이각(φ)의 2배이며, 상기 다수의 반투과거울 각각은 상기 시역생성패널과 20° 내지 60°의 사이각(α)을 갖는다.
상기 다수의 반투과거울은 상기 시역생성패널과의 사이각(α)이 클수록 투과율은 감소하고 반사율은 증가하도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 시역생성패널은 상기 다수의 부분영상을 표시하는 표시패널과, 상기 다수의 부분영상을 상기 다수의 시역으로 분리하여 상기 다수의 반투과거울로 전달하는 시역생성부로 이루어질 수 있다.
이때 상기 표시패널은, 각각이 상기 다수의 부분영상을 표시하는 다수의 화소를 포함할 수 있고, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계발광표시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 전기발광표시장치(EL: Electroluminescent Display) 중 하나로 구성될 수 있다.
그리고 상기 시역생성부는 패럴랙스 베리어 또는 렌즈 어레이로 구성할 수 있다.
상기 다수의 반투과거울은 제1 및 제2반투과거울이고, 상기 제1반투과거울은 상기 시역생성패널과 45°의 사이각을 갖는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치(110)는 시역생성패널(120), 제1 및 제2반투과거울(M1, M2)을 포함한다.
시역생성패널(120)은 위치 또는 각도 별로 서로 다른 시역에 서로 다른 부분영상을 표시한다.
예를 들어, 시역생성패널(120)은 2φ의 사이각을 갖는 제1 및 제2시역에 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)을 표시할 수 있다.
이러한 시역생성패널(120)은 화소별로 서로 다른 2차원 영상을 표시하는 표시패널과 이 2차원 영상을 분리하는 시역생성부로 이루어질 수 있으며, 시역생성부는 패럴랙스 베리어 또는 렌즈어레이가 사용될 수 있는데, 이에 대하여는 뒤에서 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제1 및 제2반투과거울(M1, M2)은 시역생성패널(120)과 동일하거나 그 보다 큰 크기를 가지며, 시역생성패널(120)의 일측변에서 접하여 제1반투과거울(M1)과 시역생성패널(120)은 45°의 사이각을 갖고 제2반투과거울(M2)과 제1반투과거울(M1)은 φ의 사이각을 갖도록 배치된다. 여기서 φ는 45°보다 작은 각이다.
따라서 제2반투과거울(M2)과 시역생성패널(120)의 사이각은 45°+φ가 된다.
시역생성패널(120)의 제1부분영상(IM1)은 제1반투과거울(M1)에서 일부가 반사되어 사용자에게 전달되고, 시역생성패널(120)의 제2부분영상(IM2)은 제1반투과거울(M1)을 통과하여 제2반투과거울(M2)에서 일부가 반사된 후 다시 제1반투과거울(M1)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
결국 사용자는 제1 및 제2반투과거울(M1, M2)에서 각각 반사된 제1 및 제2부 분영상(IM1, IM2)을 받아서 이를 합성함으로써 3차원 영상을 인식하게 된다.
이때 제2부분영상(IM2)은 제1반투과거울(M1)을 두 번 통과하여 사용자에게 전달되는 반면, 제2반투과거울(M2)을 통과할 필요없이 반사되기만 하면 되므로, 제1반투과거울(M1)은 투과율이 상대적으로 높고 제2반투과거울(M2)은 반사율이 상대적으로 높아야 사용자에게 양호한 휘도의 부분영상이 전달될 수 있다.
즉, 제2반투과거울(M2)의 반사율은 제1반투과거울(M1)의 반사율보다 높은 것이 바람직하다.
사용자가 받아들이는 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)은 제1 및 제2반투과거울(M1, M2)의 반대편에 위치하는 제1 및 제2상면(IP1, IP2)에 맺힌 상으로 해석할 수 있다.
즉, 시역생성패널(120)에서 제1반투과거울(M1)까지의 제1부분영상(IM1)의 경로가 제1길이(L1)를 가질 때, 사용자는 제1반투과거울(M1) 반대편으로 제1길이(L1)만큼 떨어진 위치에 존재하는 제1상면(IP1)에 제1부분영상(IM1)이 맺힌 것으로 느끼게 된다.
마찬가지로, 시역생성패널(120)에서 제2반투과거울(M2)까지의 제2부분영상(IM2)의 경로가 제2길이(L2)를 가질 때, 사용자는 제2반투과거울(M2) 반대편으로 제2길이(L2)만큼 떨어진 위치에 존재하는 제2상면(IP2)에 제2부분영상(IM2)이 맺힌 것으로 느끼게 된다.
즉, 제1상면(IP1)은 제1반투과거울(M1)을 기준으로 시역생성패널(120)과 대 칭인 관계에 있고 제2상면(IP2)은 제2반투과거울(M2)을 기준으로 시역생성패널(120)과 대칭인 관계에 있다.
따라서 사용자는 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)이 서로 다른 거리정보를 갖는 것으로 느끼게 되어 자연스러운 깊이정보를 갖는 3차원 영상을 인식하게 된다.
도3a 및 3b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 제1 및 제2부분영상을 나타내는 도면이고, 도3c 및 3d는 각각 서로 다른 위치의 사용자에게 인식되는 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 3차원 영상을 나타내는 도면이다.
도3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 제1부분영상(IM1)이 물체(A)이고 제2부분영상(IM2)이 물체(A) 뒤편의 배경인 경우, 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치는 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)을 서로 다른 거리정보를 갖도록 표시함으로써 이를 합성하여 3차원 영상을 인식하는 사용자는 자연스러운 깊이정보를 갖는 3차원 영상을 느끼게 되는 것이다.
또한, 서로 다른 위치에 두 사용자가 있을 경우, 두 사용자에게 인식되는 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)의 위치는 달라질 수 있다.
따라서 도3c 및 3d에 도시한 바와 같이, 마치 실제 물체(A)와 배경이 있는 것처럼 바라보는 각도에 따라 물제(A)와 배경이 서로 다른 수평 위치에 존재하는 것처럼 두 사용자에게 서로 다르게 인식될 수 있다.
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 시역 생성패널을 설명하기 위한 단면도이다. 도4는 예시적으로 패럴랙스 베리어 방식을 도시하고 있지만, 다른 실시예에서는 렌티큘러 렌즈와 같은 렌즈 어레이 방식도 가능하다.
도4에 도시한 바와 같이, 패럴랙스 베리어 방식 시역생성패널(120)은 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)을 동시에 표시하는 표시패널(122)과 패럴랙스 베리어(124)로 이루어진다.
표시패널(122)에는 제1부분영상(IM1)을 표시하는 제1화소(PIM1)와 제2부분영상(IM2)을 표시하는 제2화소(PIM2)가 번갈아 정의되어 있고, 패럴랙스 베리어(124)는 표시패널(122) 상부에 제1반투과거울(도2의 M1)을 향하여 배치된다.
패럴랙스 베리어(124)에는 제1 및 제2화소(PIM1, PIM2)로부터 나오는 빛을 각각 선택적으로 통과시키는 슬릿(124a)과 베리어(124b)가 스트라이프 형태로 반복 배열되어 있다.
이에 따라 표시패널(122)의 제1화소(PIM1)에 표시되는 제1부분영상(IM1)은 패럴랙스 베리어(124)의 슬릿(124a)을 거쳐 제1시역(VZ1)에 도달되고, 표시패널(122)의 제2화소(PIM2)에 표시되는 제2부분영상(IM2)은 패럴랙스 베리어(124)의 슬릿(124a)을 거쳐 제2시역(VZ2)에 도달된다.
이때 제1 및 제2부분영상(IM1,IM2)에는 각각 서로 다른 거리정보를 필요로 하는 별개의 영상, 예를 들어 물체와 배경의 영상이 담겨 있고, 이들 제1 및 제2부 분영상(IM1, IM2)은 각각 제1 및 제2반투과거울(M1, M2)에서 반사되어 사용자에게 전달된다.
표시패널(122)에 형성된 제1 및 제2화소(PIM1, PIM2)의 폭(P), 패럴랙스 베리어(124)의 슬릿(124a)의 폭(P1), 패럴랙스 베리어(124)의 베리어(124b)의 폭(P2), 제1 및 제2위치 사이의 거리(E) 등은 다음과 같은 관계를 만족한다.
P1 = P2 = 1/(1/E + 1/P)
따라서 시역생성패널(120)의 각종 매개변수들, 예를 들어 화소의 폭(P), 슬릿의 폭(P1), 베리어의 폭(P2) 등을 적절히 제어함으로써, 원하는 곳에 시역을 생성할 수 있으며 이는 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2) 사이의 거리(E)를 적절히 결정할 수 있음을 뜻한다.
한편, 시역생성패널(120)는 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)을 서로 다른 시역에서 표시하는데, 이는 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2) 사이의 거리(E)로 표현될 수도 있지만 제1 및 제2영상(IM1, IM2)이 각각 도달하는 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2) 사이의 각(2φ)으로 표현될 수도 있다.
그러므로 시역생성패널(120)의 각종 매개변수들, 예를 들어 화소의 폭(P), 슬릿의 폭(P1), 베리어의 폭(P2) 등을 적절히 제어함으로써 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)의 사이각을 원하는 값이 되도록 할 수 있다.
즉, 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)의 사이각 2φ는 시역생성부(120)의 각종 매개변수들, 예를 들어 화소의 폭(P), 슬릿의 폭(P1), 베리어의 폭(P2) 등에 의하 여 결정된다.
본 발명의 제1실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치(도2의 110)는, 이상과 같은 시역생성패널(120)을 채용하여 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)을 사이각이 2φ가 되도록 서로 다른 시역에서 표시할 수 있으며, 제1 및 제2반투과거울(도2의 M1, M2)은 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)을 각각 반사하여 사용자 쪽으로 전송함으로써, 사용자는 거리정보를 갖는 제1 및 제2부분영상(IM1, IM2)을 합성하여 자연스러운 깊이정보를 갖는 3차원 영상을 인식하게 된다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치(210)는 시역생성패널(220), 제1 내지 제n반투과거울(M1 내지 Mn)을 포함한다.
시역생성패널(220)은 위치 또는 각도 별로 서로 다른 n개의 시역에 서로 다른 부분영상(IM1 내지 IMn)을 표시한다.
예를 들어, 시역생성패널(220)은 제1 내지 제n부분영상(IM1 내지 IMn)을 표시할 수 있고, 제1 내지 제n부분영상(IM1 내지 IMn) 중 인접한 두 부분영상은 2φ의 시역간의 사이각을 가진다.
이러한 시역생성패널(220)은 화소별로 서로 다른 n개의 2차원 부분영상을 표시하는 표시패널과 이 2차원 부분영상을 분리하는 시역생성부로 이루어질 수 있으 며, 시역생성부는 패럴랙스 베리어 또는 렌즈 어레이가 사용될 수 있다.
제2실시예에서는 n개의 부분영상을 표시하기 위하여 표시패널에 n개의 화소가 번갈아 정의될 수 있다.
제1 내지 제n반투과거울(M1 내지 Mn)은 각각 시역생성패널(220)과 동일하거나 그 보다 큰 크기를 가지며, 시역생성패널(220)의 일측변에서 접하면서 시역생성패널(220)과 20° 내지 60°의 사이각(α)을 갖는다.
또한, 제1 내지 제n반투과거울(M1 내지 Mn)은 인접한 두 반투과거울이 φ의 사이각을 갖도록 동일한 각도로 이격 배치되고 이때 n개의 시역간의 사이각은 2φ가 된다.
즉, 3차원 영상표시장치(210)는 측면에서 볼 때 시역생성패널(220)과 다수의 반투과거울(M1 내지 Mn)이 부채살 형태로 펼쳐져서 배치되고 이 때 다수의 반투과거울(M1 내지 Mn)은 시역생성패널(220)과 20° 내지 60°의 사이각(α)을 갖는다.
예를 들어, n이 5일 경우, 중앙의 제3반투과거울이 시역생성패널(220)과 40°의 사이각으로 배치되고, 제1 및 제2반투과거울이 시역생성패널(220)과 각각 (40°-2φ) 및 (40°-φ)의 사이각으로 배치되고, 제4 및 제5반투과거울이 시역생성패널(220)과 각각 (40°+φ) 및 (40°+2φ)의 사이각으로 배치될 수 있다.
여기서 φ는 40°보다 작은 각이고, 시역생성패널(220)과의 사이각(α)의 최소값인 (40°-2φ)가 20°보다 크거나 같고((40°-2φ)≥20°) 시역생성패널(220)과의 사이각(α)의 최대값인 (40°+2φ)가 60°보다 작거나 같으며((40°+2φ)≤60°), 일례로 φ는 10°이고 시역간의 사이각 2φ는 20°일 수 있으며, 이에 따라 제1 내지 5반투과 거울은 각각 시역생성패널(220)과 20°, 30°, 40°, 50°, 60°의 사이각(α)으로 배치된다.
또한, n=2일 경우, 제1 및 제2반투과거울이 시역생성패널(220)과 각각 (45°-φ/2) 및 (45°+φ/2)의 사이각으로 배치될 수 있다.
여기서 φ는 45°보다 작은 각이고, 사이각(α)의 최소값인 (45°-φ/2)가 20°보다 크거나 같고((45°-φ/2)≥20°) 사이각(α)의 최대값인 (45°+φ/2)가 60°보다 작거나 같으며((45°+φ/2)≤60°), φ는 5°이고 시역간의 사이각인 2φ는 10°일 수 있으며, 이에 따라 제1 및 2반투과거울은 각각 시역생성패널(220)과 42.5° 및 47.5°의 사이각(α)으로 배치된다.
한편, 시역생성패널(220)의 제1부분영상(IM1)은 제1반투과거울(M1)에서 일부가 반사되어 사용자에게 전달되고, 시역생성패널(120)의 제2부분영상(IM2)은 제1반투과거울(M1)을 통과하여 제2반투과거울(M2)에서 일부가 반사된 후 다시 제1반투과거울(M1)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
마찬가지로 제n부분영상(IMn)은 제1 내지 제(n-1)반투과거울(M1 내지 M(n-1))을 통과하여 제n반투과거울(Mn)에서 일부가 반사된 후 다시 제1 내지 제(n-1)반투과거울(M1 내지 M(n-1))을 통과하여 사용자에게 전달된다.
결국 사용자는 제1 내지 제n반투과거울(M1 내지 Mn)에서 각각 반사된 제1 내지 제n부분영상(IM1 내지 IMn)을 받아서 이를 합성함으로써 3차원 영상을 인식하게 된다.
이때 제1부분영상(IM1)은 제1반투과거울(M1)에서 반사되어 사용자에게 전달 되고, 제2부분영상(IM2)은 제1반투과거울(M1)을 두 번 통과하여 사용자에게 전달되고, 제n부분영상(IMn)은 제1 내지 제(n-1)반투과거울(M1 내지 M(n-1))을 각각 두 번 통과하여 사용자에게 전달되므로, 제1반투과거울(M1)은 투과율이 상대적으로 높고 제n반투과거울(Mn) 쪽으로 갈수록 반사율이 상대적으로 높아야 사용자에게 양호한 휘도의 부분영상이 전달될 수 있다.
즉, 제1반투과거울(M1)에서 제n반투과거울(Mn)로 갈수록 반사율은 증가하고(R1≤R2≤……≤Rn) 투과율은 감소하도록(T1≥T2≥……≥Tn) 제1 내지 제n반투과거울(M1 내지 Mn)을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 사용자가 받아들이는 제1 내지 제n부분영상(IM1 내지 IMn)은 제1 내지 제n반투과거울(M1 내지 Mn)의 반대편에 위치하는 제1 내지 제n상면(IP1 내지 IPn)에 맺힌 상(image)으로 해석할 수 있다.
즉, 사용자는 제1반투과거울(M1) 반대편으로 시역생성패널(220)에서 제1반투과거울(M1)까지의 제1부분영상(IM1)의 전달경로의 길이와 동일한 길이만큼 떨어진 위치에 존재하는 제1상면(IP1)에 제1부분영상(IM1)이 맺힌 것으로 느끼게 된다.
마찬가지로, 사용자는 제2반투과거울(M2) 반대편으로 시역생성패널(220)에서 제2반투과거울(M2)까지의 제2부분영상(IM2)의 전달경로의 길이와 동일한 길이만큼 떨어진 위치에 존재하는 제2상면(IP2)에 제2부분영상(IM2)이 맺힌 것으로 느끼게 되고, 제n반투과거울(Mn) 반대편으로 시역생성패널(220)에서 제n반투과거울(Mn)까지의 제n부분영상(IMn)의 전달경로의 길이와 동일한 길이만큼 떨어진 위치에 존재 하는 제n상면(IPn)에 제n부분영상(IMn)이 맺힌 것으로 느끼게 된다.
즉, 제1상면(IP1)은 제1반투과거울(M1)을 기준으로 시역생성패널(220)과 대칭인 관계에 있고 제2상면(IP2)은 제2반투과거울(M2)을 기준으로 시역생성패널(220)과 대칭인 관계에 있고, 마찬가지로 제n상면(IPn)은 제n반투과거울(Mn)을 기준으로 시역생성패널(220)과 대칭인 관계에 있다.
결과적으로 제1 내지 제n상면(IP1 내지 IPn) 중 인접한 두 상면의 사이각은 2φ가 된다.
따라서 사용자는 제1 내지 제n부분영상(IM1 내지 IMn)이 서로 다른 거리정보, 즉 2φ의 사이각에 대응되는 거리정보를 갖는 것으로 느끼게 되어 자연스러운 깊이정보를 갖는 3차원 영상을 인식하게 된다.
물론, 제1 내지 제n부분영상(IM1 내지 IMn)은 각각 제1 내지 제n상면(IP1 내지 IPn)의 위치정보, 즉 거리정보를 가지므로, 이에 대응되는 부분영상데이터가 시역생성패널(220)의 제1 내지 제n화소에 입력되도록 구동된다.
이상과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 부피표시방식 3차원 영상표시장치는 다수의 시역을 생성하는 시역생성패널(220)과, 일측변이 시역생성패널(220)에 접하고 서로 φ의 사이각만큼 이격된 다수의 반투과거울(M1 내지 Mn)를 이용하여 자연스러운 깊이정보를 갖는 3차원 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치의 시역생성패널에 사용되는 표시패널은 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계발광표 시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 전기발광표시장치(EL: Electroluminescent Display) 중 하나일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 부피표현방식 3차원 영상표시장치는 시역생성패널과, 다수의 반투과거울을 이용하여 다수의 시역으로 각각 전달되는 다수의 부분영상에 거리정보를 부가함으로써, 단순한 구조로 눈에 피로가 없는 자연스러운 깊이정보를 갖는 3차원 영상을 표시할 수 있다.

Claims (10)

  1. 지면과 평행하게 배치되며 서로 다른 제1 및 제2부분영상을 서로 다른 제1 및 제2시역에 각각 표시하는 시역생성패널과;
    상기 시역생성패널의 일측변에 접하며 서로 중첩되도록 부채살 형태로 배치되며, 상기 제1 및 제2부분영상을 각각 반사하는 제1 및 제2반투과거울을 포함하고,
    상기 제1 및 제2시역 간의 사이각(2φ)은 상기 제1 및 제2부분영상 간의 사이각과 동일하고, 상기 제1 및 제2반투과거울 간의 사이각(φ)의 2배인 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제2반투과거울 각각은 상기 시역생성패널과 20° 내지 60°의 사이각(α)을 갖는 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2반투과거울은 상기 시역생성패널과의 사이각(α)이 클수록 투과율은 감소하고 반사율은 증가하는 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시역생성패널은 상기 제1 및 제2부분영상을 표시하는 표시패널과, 상기 제1 및 제2부분영상을 상기 제1 및 제2시역으로 분리하여 상기 제1 및 제2반투과거울로 전달하는 시역생성부를 포함하는 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 표시패널은, 각각이 상기 제1 및 제2부분영상을 표시하는 제1 및 제2화소를 포함하는 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 표시패널은, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계발광표시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 전기발광표시장치(EL: Electroluminescent Display) 중 하나를 포함하는 3차원 영상표시장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 시역생성부는 패럴랙스 베리어 또는 렌즈 어레이인 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1반투과거울은 상기 시역생성패널과 45°의 사이각을 갖는 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1부분영상은
    상기 시역생성패널의 일면에서 이와 마주하는 제1반투과거울의 일면까지의 경로에 해당되는 제1길이만큼 떨어진 상기 제1시역에 표시되고,
    상기 제2부분영상은
    상기 시역생성패널의 일면에서 이와 마주하는 제2반투과거울의 일면까지의 경로에 해당되는 제2길이만큼 떨어진 상기 제2시역에 표시되고,
    상기 제1시역은
    상기 제1반투과거울의 타면에서 외측으로 상기 시역생성패널과 평행한 제1방향을 따라 상기 제1길이만큼 떨어진 위치이며,
    상기 제2시역은
    상기 제2반투과거울의 타면에서 외측으로 상기 시역생성패널과 평행한 제1방향을 따라 상기 제2길이만큼 떨어진 위치인 것을 특징으로 하는 입체표현방식 3차원 영상표시장치.
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