KR101387366B1 - 다시점 입체 영상 표시 장치 및 영상 표시 방법 - Google Patents

Abstract

다시점 입체 영상 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법이 개시되어 있다. 개시된 입체 영상 디스플레이 장치는 광원 유닛; 상기 광원 유닛으로부터의 광을 변조하여 화상을 형성하는 것으로, 복수의 화소그룹을 구비하는 디스플레이 패널;을 포함하며, 상기 각각의 화소그룹은 복수개의 정화소 및 적어도 한 개의 분할화소로 이루어지고, 상기 정화소 및 분할화소 각각에 서로 다른 시점의 영상 정보가 표시되는 것을 특징으로 하는 한다.

Description

다시점 입체 영상 표시 장치 및 영상 표시 방법{Multiview autostereoscopic display device and multiview autostereoscopic display method}

도 1a는 종래의 다시점 입체 영상 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보이는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 디스플레이 패널에 영상 데이터들이 공간 분할되어 표시되는 구성을 보인다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 장치의 개략적인 구성과 디스플레이 방법을 보이며, 도 2b는 도 2a의 디스플레이 패널을 이루는 화소그룹에 복수 시점의 영상 정보가 표시되는 방법을 보인다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 방법을 설명하는 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 방법을 설명하는 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 방법을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110... 광원 유닛 111,112,113...제1~제3점광원

120...디스플레이 패널 121,122,123...제1~제3화소그룹

본 발명은 다시점 입체 영상 디스플레이 장치 및 입체 영상 디스플레이 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 시청자에 인식되는 영상의 수를 표시 패널에 표시되는 영상의 수보다 증가시킴으로써, 다시점을 구현할 때의 해상도 감소를 개선한 다시점 입체 영상 디스플레이 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

입체 영상을 제공하기 위한 방식 중 하나가 스테레오페어(stereopair)의 좌안 영상과 우안 영상의 시역을 분리하여 시청자의 좌안과 우안 각각에 다른 영상이 보이도록 함으로써 3차원 영상을 제공하는 양안시차 방식이다. 이러한 3차원 영상 장치는 2 시점의 영상만을 제공하기 때문에 시청자가 시청할 수 있는 영역이 매우 제한적이다. 따라서, 시청자가 머리를 움직이는 경우 좌우 영상이 반전되어 3차원 영상의 시청에 불편이 초래된다.

시청자의 시청 가능 영역을 넓히고 시청자가 움직이더라도 입체 영상을 볼 수 있도록 하는 방식으로 여러 시점(View Point)에서 본 평면영상을 표시소자에 공간적 또는 시간적으로 순차적으로 표시하는 방식이 있다. 이에 의하면, 표시소자에 표시되는 공간 또는 시간분할(Time Multiplexing)된 다 시점(Multiview)의 영상들이 독립적인 시역(Viewing Zone)을 형성하도록 하여, 시청자(Viewer)가 시선을 움직일 때 다른 시점에서 본 영상에 의한 시역에 눈을 맞추게 되어 다른 시점 영상을 보게 되므로 3차원 영상 인식을 할 수 있다.

도 1a는 종래의 다시점 입체 디스플레이 장치(10)의 개략적인 구조를 보이는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 표시 패널에 영상 데이터들이 공간 분할된 구조를 보인다. 도 1a를 참조하면, 입체 디스플레이 장치(10)는 제1 내지 제6점광원(21~26)으로 이루어진 광원 유닛(20), 여러 시점의 영상을 공간적으로 분할하여 표시하는 표시 패널(30)을 포함한다. 표시 패널(30)은 제1 내지 제6 소형셀(31~36)로 이루어진다. 표시 패널(30)에는 여러 시점의 영상이 각 소형셀(31~36)에 공간적으로 분할되어 표시되게 된다. 도 1b를 참조하면, 예를 들어, 제1 내지 제5시역 영상(a,b,c,d,e)이 각각 여섯개의 픽셀 데이터로 이루어진다고 할 때, 제1소형셀(31)에는 각 시역 영상의 첫번째 픽셀 데이터가 표시된다. 마찬가지로, 제2 내지 제6소형셀에는 각 시역 영상의 두번째 내지 여섯번째 픽셀 데이터가 각각 표시된다. 따라서, 각각의 점광원(21~26)에서의 광은 각 소형셀(31~36)이 표시하는 화상 정보를 분리된 시역에 표시한다. 따라서, 시청자는 시역에 따라 다른 시점 영상을 보게 되므로 3차원 영상을 인지하게 된다.

이러한 구조는 표시 패널의 픽셀을 공간적으로 분할하여 사용하고 있으므로, 패널 해상도의 1/5에 해당하는 해상도를 갖는다. 시점 수가 많아질수록 해상도의 감소는 더 커진다. 이를 개선하는 방법으로, 패널 해상도를 그대로 유지하기 위해, 표시 패널에 여러 시점의 영상이 시간 순차적으로 표시되도록 하는 방법이 있으나, 이를 위하여는 고속 응답 디스플레이 패널이 요구된다.

본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고속 디 바이스를 구비하지 않으면서 다시점 입체 디스플레이에 있어 해상도의 감소를 줄일 수 있는 입체 디스플레이 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 장치는, 광원 유닛; 상기 광원 유닛으로부터의 광을 변조하여 화상을 형성하는 것으로, 복수의 화소그룹을 구비하는 디스플레이 패널;을 포함하며, 상기 각각의 화소그룹은 복수개의 정화소 및 적어도 한 개의 분할화소로 이루어지고, 상기 정화소 및 분할화소 각각에 서로 다른 시점의 영상 정보가 표시되는 것을 특징으로 하는 한다.

상기 분할화소의 수평 방향 폭은 상기 정화소의 수평 방향 폭보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 분할화소의 수직 방향 폭이 상기 정화소의 수직 방향 폭보다 작게 형성될 수도 있다.

상기 정화소의 폭은 분할화소의 폭의 정수배가 될 수 있다.

상기 광원 유닛은 상기 각각의 화소그룹에 대응하는 복수의 점광원으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 방법은, 광이 복수의 시역을 향하도록 조명하는 단계; 상기 광을 변조하여 복수 시점의 화상을 디스플레이 패널에 표시하는 단계;를 포함하며, 상기 디스플레이 패널은 복수의 정화소 및 적어도 한 개의 분할화소로 이루어지는 복수의 화소그룹을 구비하고, 상기 정화소 및 분할화소 각각은 서로 다른 시점의 영상 정보를 표시하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다시점 입 체 영상 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 장치의 개략적인 구성과 디스플레이 방법을 보이며, 도 2b는 도 2a의 디스플레이 패널을 이루는 화소그룹에 복수 시점의 영상 정보가 표시되는 방법을 보인다. 도면들을 참조하면, 입체 영상 디스플레이 장치(100)는 광원 유닛(110)과 디스플레이 패널(120)을 포함한다. 디스플레이 패널(120)은 광을 변조하여 영상을 형성하는 것으로, 예를 들어, 액정 디스플레이 패널이 채용될 수 있다. 디스플레이 패널(120)은 복수의 화소그룹을 구비하며, 예를 들어 제1화소그룹(121), 제2화소그룹(122), 제3화소그룹(123)을 포함한다. 각각의 화소그룹(121~123)은 복수의 정화소와 적어도 한 개의 분할화소를 포함한다. 정화소의 폭은 분할화소 폭의 정수배가 될 수 있다. 제1화소그룹(121)은 네 개의 정화소와 한 개의 분할화소로 이루어지며, 다섯번째 화소가 분할화소로 구성되어 있다. 분할화소의 폭은 정화소의 폭의 1/3이다. 제2화소그룹(122)은 세 개의 정화소와 두 개의 분할화소로 이루어진다. 첫번째 화소와 다섯번째 화소가 정화소 폭의 2/3 폭을 갖는 분할화소로 되어 있다. 제3화소그룹(123)은 네 개의 정화소와 한 개의 분할화소로 이루어진다. 첫번째 화소가 분할화소로 되어 있고, 그 폭은 정화소 폭의 1/3이다. 각 화소그룹(121~123)을 이루는 정화소 및 분할화소에는 서로 다른 시점의 영상 정보(a,b,c,d,e)가 표시된다. 광원 유닛(110)은 각각의 화소그룹(121~123)을 이루는 정화소 및 분할화소에 광을 공급하 고, 각 화소 단위로 변조된 광이 서로 다른 시역을 향하도록 광을 조명하는 것이다. 이를 위하여, 광원 유닛(110)은 각각의 화소그룹(121~123)에 대응되는 복수의 점광원(111~113)을 포함하여 이루어진다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 디스플레이 패널(120)의 화소그룹(121~123)을 이루는 각각의 화소에 광을 공급하고, 각 화소에서 변조된 광이 서로 다른 시역을 향하도록 할 수 있는 구성이면 어떤 것이든지 가능하다. 예를 들어, 면광원과 면광원에서 조사된 평행광을 여러 시역으로 분리하는 렌티큘러 렌즈 어레이로 구성될 수도 있다.

상기한 구조의 입체 디스플레이 장치(100)에서 다시점의 입체 영상이 표시되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 제1 내지 제3점광원(111~113)에서의 광은 각각 제1화소그룹(121), 제2화소그룹(122), 제3화소그룹(123)을 이루는 각 화소에 광을 조명한다. 제1화소그룹(121)을 구성하는 화소들 각각을 지나는 광은 서로 다른 시점의 영상 정보(a,b,c,d,e)에 의해 광이 변조된다. 첫번째 내지 네번째 화소는 정화소로 각각 a,b,c,d 에 해당하는 영상정보에 의해 광을 변조하고, 다섯번째 화소는 분할화소로 e에 해당하는 영상정보에 따라 광을 변조한다. 마찬가지로, 제2화소그룹(122)의 첫번째 내지 다섯번째 화소를 지나는 광은 각각 e,a,b,c,d에 해당하는 영상정보에 의해 변조되고, 제3화소그룹(123)의 첫번째 내지 다섯번째 화소를 지나는 광은 각각 d,a,b,c,d에 해당하는 영상정보에 따라 변조된다.

이 때, 제1 내지 제3화소그룹(121~123)을 구성하는 화소를 지나며 각각의 영상 정보에 따라 변조된 광은 각각 5개의 시역을 형성한다. 그런데, 제1 내지 제3화소그룹(121~123) 각각은 한 개 이상의 분할화소를 포함하고 있어, 화소 간의 간격 이 일정하지 않으며, 따라서, 상기 5개의 시역은 일치하지 않는다. 즉, 디스플레이 패널(120)에서는 5개 시점의 영상 정보에 따라 광을 변조하고 있지만, 변조된 광은 5개보다 많은 시역을 형성하게 된다. 자세히 살펴보면, 제1화소그룹(121)의 첫번째 화소, 제2화소그룹(122)의 첫번째 화소 제3화소그룹(123)의 첫번째 화소에서 변조된 광은 제1시역(51)을 형성하며, 제1시역(51)에서 시청자는 a+e+d의 영상을 인지하게 된다. 제1화소그룹(121)의 첫번째 화소, 제2화소그룹(122)의 첫번째 화소, 제3화소그룹(123)의 두번째 화소에서 변조된 광은 제2시역(52)을 형성하며, 제2시역에서 시청자는 a+e의 영상을 인지하게 된다. 이와 같은 원리에 따라, 서로 다른 영상이 인지되는 제3 내지 제10시역(53~60)이 형성된다. 이와 같이 디스플레이 패널(120)에서는 5개 시점의 영상 정보에 따라 광을 변조되지만, 시청자에게는 제1 내지 제10 시역(51~60) 영상으로 구분된 10시점의 영상이 인지된다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 방법을 설명하는 도면이다. 입체 영상 디스플레이 장치(100)의 구성은 도 2a에서 설명한 것과 동일하며, 디스플레이 패널(120)이 광을 변조하는 영상 정보가 공간 분할된 구조에서 도 2a 및 도 2b에서 설명한 방법과 차이가 있다.

제1화소그룹(121)을 구성하는 첫번째 내지 네번째 화소는 정화소로 각각 a,b,c,d 에 해당하는 영상정보에 의해 광을 변조하고, 다섯번째 화소는 분할화소로서, 다시 a에 해당하는 영상정보에 따라 광을 변조한다. 제2화소그룹(122)을 구성하는 첫번째 화소는 분할화소로서 a에 해당하는 영상 정보에 따라 광을 변조하고, 두번째 내지 네번째 화소는 정화소로 각각 b,c,d 에 해당하는 영상정보에 의해 광 을 변조하며, 다섯번째 화소는 분할화소로서 e에 해당하는 영상정보에 따라 광을 변조한다. 제3화소그룹(123)을 구성하는 첫번째 화소는 분할화소로서 e에 해당하는 영상 정보에 따라 광을 변조하고, 두번째 내지 다섯번째 화소는 정화소로서 각각 a,b,c,d에 해당하는 영상 정보에 따라 광을 변조한다. 제1 내지 제3화소그룹(121~123)을 지나며 변조된 광은 각각 서로 다른 5개의 시역을 형성하며, 상기 5개의 시역은 분할화소에 의해 서로 일치하지 않기 때문에 서로 다른 영상이 인지되는 제1 내지 제10시역(61~70)을 형성하게 된다. 이와 같이 디스플레이 패널(120)은 5개 시점의 영상 정보에 따라 광을 변조하지만, 시청자에게는 제1 내지 제10 시역(61~70) 영상으로 구분된 10시점의 영상이 인지된다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 방법을 설명하는 도면이다. 입체 영상 디스플레이 장치(100)의 구성은 도 2a에서 설명한 것과 동일하며, 디스플레이 패널(120)이 광을 변조하는 영상 정보가 공간 분할된 구조에서 도 2a 및 도 2b에서 설명한 방법과 차이가 있다.

제1화소그룹(121)을 구성하는 첫번째 내지 다섯번째 화소는 각각 a,b,c,d,a 에 해당하는 영상정보에 의해 광을 변조하고, 제2화소그룹(122)을 구성하는 첫번째 내지 다섯번째 화소는 각각 a,a,b,c,d에 해당하는 영상 정보에 따라 광을 변조하고, 제3화소그룹(123)을 구성하는 첫번째 내지 다섯번째 화소는 각각 d,a,b,c,d에 해당하는 영상정보에 따라 광을 변조한다. 제1 내지 제3화소그룹(121~123)을 지나며 변조된 광은 각각 서로 다른 5개의 시역을 형성하며, 상기 5개의 시역은 분할화소에 의해 서로 일치하지 않기 때문에 서로 다른 영상이 인지되는 제1 내지 제9시 역(71~79)을 형성하게 된다. 즉, 디스플레이 패널(120)은 4개 시점의 영상 정보(a,b,c,d)에 따라 광을 변조하지만, 시청자에게는 제1 내지 제9시역(71~79) 영상으로 구분된 9 시점의 영상이 인지된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다시점 입체 영상 디스플레이 방법을 설명하는 도면이다. 입체 영상 디스플레이 장치(100)의 구성은 도 2a에서 설명한 것과 동일하며, 디스플레이 패널(120)이 광을 변조하는 영상 정보가 공간 분할된 구조에서 도 2a 및 도 2b에서 설명한 방법과 차이가 있다.

제1화소그룹(121)을 구성하는 첫번째 내지 다섯번째 화소는 각각 a,b,c,d,d 에 해당하는 영상정보에 의해 광을 변조하고, 제2화소그룹(122)을 구성하는 첫번째 내지 다섯번째 화소는 각각 d,a,b,c,d에 해당하는 영상 정보에 따라 광을 변조하고, 제3화소그룹(123)을 구성하는 첫번째 내지 다섯번째 화소는 각각 d,a,b,c,d에 해당하는 영상정보에 따라 광을 변조한다. 제1 내지 제3화소그룹(121~123)을 지나며 변조된 광은 각각 서로 다른 5개의 시역을 형성하며, 상기 5개의 시역은 분할화소에 의해 서로 일치하지 않기 때문에 서로 다른 영상이 인지되는 제1 내지 제8시역(81~88)을 형성하게 된다. 즉, 디스플레이 패널(120)은 4개 시점의 영상 정보(a,b,c,d)에 따라 광을 변조하지만, 시청자에게는 제1 내지 제8시역(81~88) 영상으로 구분된 8시점의 영상이 인지된다.

이와 같이 디스플레이 패널(120)에서 표시하는 영상 정보의 시점 수 보다 더 많은 개수의 시역이 형성되는 것은 디스플레이 패널(120)을 이루는 화소그룹(121~123)들이 한 개 이상의 분할화소를 포함하고 있기 때문이다. 상술한 설명에 서 화소그룹의 개수, 각 화소그룹을 구성하는 화소의 개수, 분할화소의 폭이나 배치, 각각의 정화소 및 분할화소에서 광을 변조하기 위한 복수 시점의 영상 정보를 예시하여 설명하였으나, 디스플레이 패널에서 광을 변조하는 영상 정보의 시점수보다 시청자에게 인지되는 시점수가 최대화 되도록, 다양하게 변경되어 실시될 수 있다. 또한, 분할화소의 폭이 정화소의 1/3 또는 2/3인 경우로 설명하였으나, 이와 다른 구성도 가능하다. 또한, 도면에서는 분할화소의 수평 방향의 폭이 정화소의 수평 방향의 폭보다 작은 것으로 도시하고 있으나, 분할화소의 수직 방향의 폭이 정화소의 수직 방향의 폭보다 작은 구성이 될 수도 있고, 수직 및 수평 방향의 폭이 모두 정화소의 폭보다 작은 분할화소로 구성될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다시점 3차원 입체 영상 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법은 디스플레이 패널을 이루는 각각의 화소그룹이 복수의 정화소와 한 개 이상의 분할화소를 포함하고 각각에서 서로 다른 시점의 영상 정보에 의해 광을 변조하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 디스플레이 패널에서 광을 변조하는 영상 정보의 시점수보다 시청자에게 인지되는 시점수가 두 배 이상으로 증가한다. 즉, 동일한 시점의 다시점 입체 영상을 디스플레이함에 있어 종래 구조보다 해상도가 두 배 이상이 될 수 있다는 이점이 있다.

이러한 본원 발명인 다시점 입체 영상 디스플레이 장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

1. 광원 유닛;

   상기 광원 유닛으로부터의 광을 변조하여 화상을 형성하는 것으로, 복수의 화소그룹을 구비하는 디스플레이 패널;을 포함하며,

   상기 각각의 화소그룹은 복수개의 정화소 및 적어도 한 개의 분할화소로 이루어지고, 상기 정화소 및 분할화소 각각에 서로 다른 시점의 영상 정보가 표시되며,

   상기 광원 유닛은 상기 복수의 화소그룹 각각에 대응하는 복수의 점광원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 분할화소의 수평 방향 폭은 상기 정화소의 수평 방향 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 분할화소의 수직 방향 폭은 상기 정화소의 수직 방향 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 정화소의 폭은 분할화소의 폭의 정수배인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
5. 삭제
6. 다시점 입체 영상 디스플레이 방법에 있어서,

   광이 복수의 시역을 향하도록 조명하는 단계;

   상기 광을 변조하여 복수 시점의 화상을 디스플레이 패널에 표시하는 단계;를 포함하며,

   상기 디스플레이 패널은 복수의 정화소 및 적어도 한 개의 분할화소로 이루어지는 복수의 화소그룹을 구비하고, 상기 정화소 및 분할화소 각각은 서로 다른 시점의 영상 정보를 표시하며,

   상기 광을 조명하는 단계는,

   상기 복수의 화소그룹 각각에 대응하는 복수의 점광원으로 이루어진 광원 유닛에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 분할화소의 수평 방향 폭은 상기 정화소의 수평 방향 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 분할화소의 수직 방향 폭은 상기 정화소의 수직 방향 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 정화소의 폭은 분할화소의 폭의 정수배인 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
10. 삭제

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