KR101524680B1

KR101524680B1 - 방향성 라이트 필드 3ｄ 디스플레이 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101524680B1
Application number: KR1020080112806A
Authority: KR
Inventors: 박주용; 남동경; 박두식; 성기영; 김윤태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2015-06-01
Also published as: US20100118126A1; KR20100053922A; US9304387B2

Abstract

방향성 라이트 필드 3D 디스플레이 장치 및 방법을 개시한다. 3D 디스플레이 장치는 고속 프로젝터, 하나 이상의 회전하는 광학장치가 발생시키는 방향광(directional light)을 이용하여 라이트 필드를 구성하여 넓은 영역에서 자연스러운 3D 영상을 재생할 수 있다.

3D 디스플레이, 회전미러, 회전미러, 고속 프로젝터, 라이트 필드

Description

방향성 라이트 필드 3Ｄ 디스플레이 장치 및 방법{DEVICE FOR DIRECTIONAL LIGHT FIELD 3D DISPLAY AND METHOD THEREOF}

본 발명의 실시예들은 방향성 라이트 필드 3D 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 고속 프로젝터와 회전하는 광학장치, 홀로그래픽 스크린 또는 홀로그래픽 미러를 사용하여 보다 넓은 범위에 3D 영상을 디스플레이하는 기술과 관련된 것이다.

방향광(directional light)을 이용한 3D 디스플레이 장치의 경우 FPD(Flat Panel Display)와 렌티큘러 어레이(lenticular array)를 사용하거나, 홀로그래픽 스크린(holographic screen)과 다수의 프로젝터를 이용한 경우가 대표적이다.

렌티큘러 어레이(lenticular array)와 FPD를 이용하면 하나의 디렉션(direction)에 대한 해상도가 1/(디렉션 수)만큼 감소할 수 있고, 다수의 프로젝터를 이용하면 프로젝터 수가 늘어난 데 대한 비용 증가 및 프로젝터 간의 색과 위치 및 자세의 보정이 쉽지 않을 수 있다.

영상 재생이 가능한 디스플레이 장치의 경우 이를 시간으로 나누어 표현하는 방법을 생각할 수 있다. 그 중 고속 프로젝터와 회전하는 거울에 홀로그래픽 디퓨저(holographic diffuser)를 부착하여 거울면에서 반사될 때 directional ray를 구현하도록 할 수 있으나 이는 표현 가능한 영역이 거울의 swept volume으로 국한된다는 한계도 가진다.

따라서, 각 디렉션에 대한 해상도의 열화없이 넓은 영역에 3D 영상을 재생할 수 있는 3 D 디스플레이 구조에 대한 연구가 지속적으로 필요하다.

본 발명의 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치는, 고속 프로젝터, 하나 이상의 회전미러(rotating mirror), 하나 이상의 회전렌즈(rotating lens), 및 반사미러 중 적어도 하나를 포함하는 광학 시스템, 상기 광학 시스템의 상단 또는 하단에 위치하는 표시부 및 상기 광학 시스템의 동작을 제어하는 동작 제어부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 광학 시스템은, 원통의 옆면이 미러로 구성되는 반사미러, 상기 원통의 밑면 중심에 위치하는 고속 프로젝터, 상기 고속 프로젝터의 상부에 위치하는 회전미러 및 상기 고속 프로젝터와 상기 반사미러 사이에 위치하는 회전렌즈를 포함할 수 있다.

또한, 상기 광학 시스템은, 상기 고속 프로젝터로부터 출사된 빛이 상기 회전미러에서 반사되고, 상기 반사된 빛이 상기 회전렌즈를 통과하여 상기 반사미러에 반사된 후 상기 표시부로 투사할 수 있다.

또한, 상기 표시부는, 원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 홀로그래픽 스크린(Holographic screen)으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 동작 제어부는, 입력 영상, 광방향(light direction)의 해상도(resolution), 및 3D 디스플레이의 프레임 비율(frame rate)을 이용하여 방향성 라이트 필드 영상(directional light field image)을 생성하는 영상 생성부, 프로젝터의 영상 출력과 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 동기화하기 위한 신호를 생성하는 동기화 신호 생성부, 상기 방향성 라이트 필드 영상 및 상기 동기화 신호를 이용하여 프로젝터를 제어하는 프로젝터 제어부 및 상기 동기화 신호를 이용하여 상기 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 제어하는 회전 속도 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치는, 원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 미러로 구성되는 반사미러, 상기 원통의 밑면 중심에 위치하는 고속 프로젝터, 상기 고속 프로젝터의 상부에 위치하는 두 개의 회전미러 및 상기 고속 프로젝터와 상기 원통옆면 사이에 위치하고, 상기 원통의 중심축에 대하여 대칭되는 지점에 각각 위치하는 두 개의 회전렌즈를 포함하고, 상기 표시부는, 반원통형으로 구성되고 반원통의 옆면이 홀로그래픽 스크린(Holographic screen)으로 구성될 수 있다.

이때, 상기 광학 시스템은, 상대적 위치가 고정되어 원통의 중심축을 기준으로 회전하는 상기 두 개의 회전미러 및 상기 두 개의 회전렌즈를 이용하여 180도 회전 주기로 영상을 출력할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치는, 원통의 밑면 중심에 위치하는 고속 프로젝터, 상기 고속 프로젝터의 상부에 위치하는 세 개의 회전미러 및 상기 고속 프로젝터와 원통 옆면 사이에 위치하고, 상기 원통의 중심축을 기준으로 균일한 각도로 이격되어 위치하는 세 개의 회전렌즈를 포함하고, 상기 표시부는, 삼등분된 원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 홀로그래픽 미러(Holographic mirror)로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 3D 디스플레이 방법은, 입력 영상으로부터 방향성 라이트 필드 영상(directional light field image)을 생성하는 단계, 프로젝터의 영상 출력과 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 동기화하기 위한 동기화 신호를 생성하는 단계, 상기 동기화 신호를 이용하여 상기 프로젝터로부터 상기 방향성 라이트 필드 영상을 출력하고 상기 회전미러 및 회전렌즈의 속도를 제어하는 단계 및 상기 프로젝터로부터 출력된 상기 방향성 라이트 필드 영상을 스크린 또는 미러에 투사하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 고속 프로젝터 및 새로운 3D 디스플레이 구조를 사용하여, 해상도의 열화없이 보다 넓은 영역에 3D 영상을 재현하는 3D 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 고속 프로젝터 및 새로운 3D 디스플레이 구조를 사용하여, 자연스러운 운동 시차(motion parallax)를 지원하고 여러 사람이 동시에 시청가능하며, 시각적 피로가 없는 3D 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참고하면, 3D 디스플레이 장치는 동작 제어부(110), 광학 시스템(120), 및 표시부(130)를 포함한다.

광학 시스템(120)은 고속 프로젝터(121), 회전미러(122), 회전렌즈(123), 및 반사미러(124) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

고속 프로젝터(121)는 상기 원통의 밑면 중심에 위치하여 3D 영상을 출력할 수 있다. 이때, 고속 프로젝터의 위치는 상기 원통의 밑면 중심뿐만 아니라, 상기 원통의 윗면 중심 또는 상기 원통 내외의 적절한 공간에 위치할 수 있다.

회전미러(122)는 고속 프로젝터(121)의 상부에 위치할 수 있다. 즉, 고속 프로젝터(121)가 상기 원통의 밑면 중심에 위치하는 경우 고속 프로젝터(121)에서 나온 빛은 회전미러(122)에 의해 반사되어 회전렌즈(123)로 입사될 수 있다. 이때, 회전미러(122)의 위치는 고속 프로젝터(121)의 위치에 대응하여 결정될 수 있다. 즉, 고속 프로젝터(121)가 원통의 윗면 중심에 위치하는 경우, 고속 프로젝터(121)의 하부에 위치할 수 있다.

회전렌즈(123)는 고속 프로젝터(121)와 반사미러(124) 사이에 위치하고 회전미러(122)에 의해 반사된 빛을 다시 반전하여 원통형의 반사미러(124)에 보낼 수 있다. 여기서, 회전미러(122) 및 회전렌즈(123)는 상대적 위치가 고정되어 원통의 중심축을 기준으로 회전할 수 있다.

반사미러(124)는 원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 미러로 구성될 수 있다. 여기서, 반사미러(124)는 회전렌즈(123)로부터 입사되는 빛을 반사하여 표시부(130)에 투사할 수 있다. 여기서, 반사미러(124)는 원통형이 아닌 원뿔대형(밑 면의 반지름과 윗면의 반지름이 같지 않은 원기둥형)일 수도 있다.

표시부(130)는 원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 홀로그래픽 스크린(Holographic screen) 또는 홀로그래픽 미러(Holographic mirror)로 구성될 수 있다. 따라서, 반사미러(124)로부터 투사된 빛은 홀로그래픽 스크린을 통해 재생될 수 있고, 홀로그래픽 스크린상에 투사된 빛은 수평(horizontal) 방향의 산란각이 매우 작고, 수직(vertical) 방향의 산란각이 매우 큰 특징을 가져서 horizontal parallax를 구현할 수 있다.

또한, 표시부(130)가 홀로그래픽 미러로 구성되는 경우, 반사미러(124)는 사용되지 않을 수 있다.

여기서, 홀로그래픽 스크린(Holographic screen) 또는 홀로그래픽 미러(Holographic mirror)는 반드시 원통 또는 원통의 일부의 형태를 할 필요는 없다. 그러나 원통 또는 원통의 일부의 형태일 경우 균일한 해상도(resolution)를 갖는 방향광(directional light)을 구현할 수 있다

동작 제어부(110)는, 광학 시스템(120)의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 동작 제어부(110)는 도 2를 참고하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 도 1에 도시한 3D 디스플레이 장치에 따른 동작 제어부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 동작 제어부(110)는 영상 생성부(210), 동기화 신호 생성부(220), 프로젝터 제어부(230), 및 회전 속도 제어부(240)를 포함할 수 있다.

영상 생성부(210)는, 입력 영상(201), 광방향(light direction)의 해상 도(resolution), 및 3D 디스플레이의 프레임 비율(frame rate)을 이용하여 방향성 라이트 필드 영상(directional light field image)을 생성할 수 있다. 이때, 광방향(light direction)의 해상도(resolution)는 각 광방향(light direction) 사이의 각으로 정의될 수 있다.

동기화 신호 생성부(220)는, 프로젝터의 영상 출력과 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 동기화하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 이때, 동기화 신호는 3D 디스플레이의 프레임 비율 정보를 바탕으로 생성할 수 있다.

프로젝터 제어부(230)는, 상기 방향성 라이트 필드 영상 및 상기 동기화 신호를 이용하여 프로젝터를 제어할 수 있다.

회전 속도 제어부(240)는, 상기 동기화 신호를 이용하여 상기 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 제어할 수 있다.

상기와 같이, 새로운 구조의 3D 디스플레이 장치를 이용하여 해상도의 열화없이 보다 넓은 영역에 3D 영상을 재현할 수 있으며, 다수의 사람이 동시에 3D 영상을 시청할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 전용공간 안에서 전방향을 감상할 수 있는 3D 디스플레이 장치의 측면도이다.

도 3을 참고하면, 3D 디스플레이 장치는 광학시스템(310), 홀로그래픽 스크린(320) 및 동작 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

여기서, 광학시스템(310)은 원통형으로 구성될 수 있고 중앙에는 고속 프로젝터(311)가 위치할 수 있다. 이때 고속 프로젝터(311)에서 나온 빛은 회전 미 러(312)와 회전렌즈(313)를 통과하여 원통형의 반사미러(314)에 반사되어 홀로그래픽 스크린(320)에 투사될 수 있다. 따라서, 도 5의 경우, 홀로그래픽 스크린(320)이 광학 시스템(310) 아래에 위치하여 시청영역이 광학 시스템(310) 아래에 형성될 수 있다.

이때 회전미러(312)와 회전렌즈(313)는 상대적 위치가 고정되어 함께 회전할 수 있다.

또한, 광학시스템(310)과 홀로그래픽 스크린(320)은 상하가 반전된 형태로 설치될 수 있으며 이 경우, 시청영역이 광학시스템(310)의 위에 위치할 수 있다.

또한, 도 4는 도 3에 도시한 3D 디스플레이 장치의 평면도이다.

도 4를 참고하면, 고속 프로젝터에서 나온 빛은 회전미러(412)에 의해 한번 모아지고, 이를 회전렌즈(413)를 이용해서 다시 반전하여 원통형의 반사미러(414)에 보낼 수 있다. 반사미러(414)에서는 원통 옆면인 거울면에서 빛을 반사하여 홀로그래픽 스크린(420)에 투사할 수 있다.

회전하는 광학시스템(410)의 1회전에 대해 고속 프로젝터는 여러 프레임을 재생함으로써 여러 다른 위치의 홀로그래픽 스크린(420)에 각기 다른 영상을 보내어 한 점의 수평(horizontal) 평면상에서 여러 방향의 방향광(directional light)을 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 반원통의 홀로그래픽 스크린을 이용하여 다수의 청중이 3D 영상을 감상할 수 있는 3D 디스플레이 장치의 측면도이다.

도 5를 참고하면, 3D 디스플레이 장치는 광학시스템(510), 홀로그래픽 스크 린(520) 및 동작 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

광학시스템(510)은 원통의 밑면 중앙에 위치한 고속 프로젝터(511), 2개의 회전미러(512), 2개의 회전렌즈(513, 514) 및 원통형의 반사미러(515)로 각각 구성되어 있어서 180°주기로 영상을 표현할 수 있다.

따라서, 도 5의 경우, 광학시스템(510) 1회전에 2번의 화면을 표시할 수 있기 때문에 하나의 회전미러 및 하나의 회전렌즈를 구비한 경우보다 2배의 프레임 비율(frame rate)을 구현할 수 있다. 이때 광학시스템(510)의 회전속도를 절반으로 낮추면 동일한 고속 프로젝터의 프레임 비율(frame rate)로 두 배의 광방향(light direction)의 해상도(resolution)를 표현할 수 있다. 여기서도 원통형 반사미러는 반드시 원통형이 아닌 원뿔대형(밑면의 반지름과 윗면의 반지름이 같지 않은 원기둥형)일 수도 있다.

또한, 광학시스템(510)과 홀로그래픽 스크린(520)은 상하가 반전된 형태로 설치될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시한 3D 디스플레이 장치의 평면도이다.

도 6을 참고하면, 고속 프로젝터에서 나온 빛은 회전미러(612)에 의해 모아지고, 이를 회전렌즈(613, 614)를 이용해서 다시 반전하여 원통형의 반사미러(615)에 보낼 수 있다. 반사미러(615)에서는 원통 옆면인 거울면에서 빛을 반사하여 반원통형의 홀로그래픽 스크린(620)에 투사할 수 있다. 즉, 두 개의 회전미러(612) 및 회전렌즈(613, 614)를 구비하여 광학시스템(610)의 1회전에 2번의 화면을 표시할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 삼등분 원통의 홀로그래픽 미러를 이용하여 다수의 청중이 3D 영상을 감상할 수 있는 3D 디스플레이 장치의 측면도이다.

도 7을 참고하면, 3D 디스플레이 장치는 광학시스템(710), 홀로그래픽 미러(720) 및 동작 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

광학시스템(710)은 원통의 밑면 중앙에 위치한 고속 프로젝터(711), 3개의 회전미러(712), 3개의 회전렌즈(713, 714, 미도시)로 각각 구성되어 있어서 120°주기로 영상을 표현할 수 있다. 여기서, 도 7의 3D 디스플레이 장치는 원통형 반사미러 없이 바로 원통형의 홀로그래픽 미러(holographic mirror)에 상을 표시할 수 있다.

따라서, 도 7의 경우, 광학시스템(710) 1회전에 3번의 화면을 표시할 수 있기 때문에 하나의 회전미러 및 하나의 회전렌즈를 구비한 경우보다 3배의 프레임 비율(frame rate) 또는 3배의 광방향(light direction)의 해상도(resolution)를 구현할 수 있다. 여기서도 원통형 반사미러는 반드시 원통형이 아닌 원뿔대형(밑면의 반지름과 윗면의 반지름이 같지 않은 원기둥형)일 수도 있다.

또한, 광학시스템(710)과 홀로그래픽 미러(720)는 상하가 반전된 형태로 설치될 수 있다.

도 8은 도 7에 도시한 3D 디스플레이 장치의 평면도이다.

도 8을 참고하면, 고속 프로젝터에서 나온 빛은 회전미러(812)에 의해 모아지고, 이를 회전렌즈(813, 814, 815)를 이용해서 다시 반전하고 원통형의 홀로그래픽 미러(820)에 보낼 수 있다. 이와 같이, 거울을 사용하여 screen을 구현한 경우 보다높은 휘도를 기대할 수 있다.

그러나 부분원통형의 거울의 경우 내부에서 반복적인 반사의 가능성이 있으므로 이를 피하기 위해서는 부분원통의 중심각이 클수록 고속 프로젝터 빛의 거울면 입사각이 거울면 법선에 대해 작아야 한다. 이하에서는 홀로그래픽 미러에서 반사된 빛이 커버하는 영역을 도 9를 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 9는 도 1에 도시한 3D 디스플레이 장치에서, 홀로그래픽 미러에서 반사된 빛이 커버하는 영역을 도시한 도면이다.

도 9를 참고하면, 3D 영상의 표시부(910)가 반원통의 경우 반복적인 반사를 피하기 위해서는 거울면 입사각이 거울면 법선에 대해 0°여야 한다.

그러나 거울면 입사각이 거울면 법선에 대해 작은 경우에는 여러 방향의 빛을 재현할 수 있는 영역이 좁아진다. 반원통의 경우에 거울면 입사각이 거울면 법선에 대해 0°인 경우에는 반원통의 중심에 위치하는 점들만 여러 방향의 빛을 재현할 수 있다.

따라서 삼등분한 원통형의 경우에는 거울면 입사각이 거울면 법선에 대해 30°이하인 경우에 거울면에 반복반사를 피할 수 있고, 여러 방향의 빛을 재현할 수 있는 영역은 도 9와 같이 표시될 수 있다. 도 9에서는 점선 부채꼴이 많이 겹쳐질 수록 많은 방향의 빛이 지나가는 영역이며, 이 영역에서 시청하면 보다 많은 방향의 parallax를 시청할 수 있고, 이 영역에 3D 오브젝트가 위치하면 그 오브젝트를 보다 많은 방향에서 시청할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 3D 디스플레이 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10을 참고하면, 단계(S1010)에서는 입력 영상으로부터 방향성 라이트 필드 영상(directional light field image)을 생성할 수 있다. 이때, 단계(S1010)는 상기 입력 영상의 유형을 판단하는 단계 및 상기 입력 영상의 유형에 대응하여 상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

즉, 입력영상은 적어도 2D 영상, 깊이정보를 가지는 2D영상, 멀티뷰 영상, 및 라이트 필드 영상 중 하나일 수 있고, 다양한 입력 영상의 유형에 대응하여 상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성하도록 할 수 있다.

또한, 라이트 필드 영상을 생성시에는 상기 입력 영상, 광방향의 해상도, 및 3D 디스플레이의 프레임 비율(frame rate)을 이용하여 상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성할 수 있다.

단계(S1020)에서는 프로젝터의 영상 출력과 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 동기화하기 위한 동기화 신호를 생성할 수 있다. 이때, 동기화 신호의 생성은 3D 디스플레이의 프레임 비율(frame rate)정보를 바탕으로 생성할 수 있다.

단계(S1030)에서는 상기 동기화 신호를 이용하여 상기 프로젝터로부터 상기 방향성 라이트 필드 영상을 출력하고 상기 회전미러 및 회전렌즈의 속도를 제어할 수 있다.

단계(S1040)에서는 상기 프로젝터로부터 출력된 상기 방향성 라이트 필드 영상을 스크린 또는 미러에 투사할 수 있다. 단계(S1040)는 상기 프로젝터로부터 출력된 영상을 상기 회전미러에서 반사하는 단계 및 상기 회전미러에서 반사된 영 상을 상기 회전렌즈에서 굴절하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전렌즈에서 굴절한 영상을 반사미러에서 반사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 3D 영상을 표시하는 최종단에 홀로그래픽 스크린을 사용하는 경우에는 광학시스템에서 반사미러를 사용할 수 있고, 3D 영상을 표시하는 최종단에 홀로그래픽 미러를 사용하는 경우에는 광학시스템에서 반사미러를 사용하지 않을 수 있다.

상기와 같이, 하나 이상의 회전미러, 하나 이상의 회전렌즈, 원통형 등의 반사미러, 원통형 등의 홀로그래픽 스크린 또는 홀로그래픽 미러를 사용하여 보다 넓은 영역에 3D 영상을 재생할 수 있다.

또한, 상기 새로운 구조의 3D 디스플레이 장치 및 방법을 이용함으로써, 자연스러운 운동 시차를 지원하고, 시각 피로가 없는 무안경식 3D 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3D 디스플레이 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 4는 도 3에 도시한 3D 디스플레이 장치의 평면도이다.

도 6은 도 5에 도시한 3D 디스플레이 장치의 평면도이다.

도 8은 도 7에 도시한 3D 디스플레이 장치의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 동작제어부

120 : 광학 시스템

121 : 고속 프로젝터

122 : 회전 미러

123 : 회전 렌즈

124 : 반사 미러

130 : 표시부

Claims

고속 프로젝터, 하나 이상의 회전미러(rotating mirror), 하나 이상의 회전렌즈(rotating lens), 및 반사미러 중 적어도 하나를 포함하는 광학 시스템;

상기 광학 시스템의 상단 또는 하단에 위치하는 표시부; 및

상기 광학 시스템의 동작을 제어하는 동작 제어부

를 포함하고,

상기 표시부의 옆면은 홀로그래픽 스크린을 포함하고,

상기 광학 시스템의 고속 프로젝터로부터 홀로그래픽 스크린에 투사된 빛은, 수평 방향의 산란각보다 큰 수직 방향의 산란각을 가짐으로써 수평 시차(horizontal parallax)를 구현하는, 3D 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 광학 시스템은,

원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 미러로 구성되는 반사미러;

상기 원통의 밑면 중심에 위치하는 고속 프로젝터;

상기 고속 프로젝터의 상부에 위치하는 회전미러; 및

상기 고속 프로젝터와 상기 반사미러 사이에 위치하는 회전렌즈

를 포함하는, 3D 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,

상기 회전미러 및 상기 회전렌즈는,

상대적 위치가 고정되어 원통의 중심축을 기준으로 회전하는, 3D 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 광학 시스템은,

상기 고속 프로젝터로부터 출사된 빛이 상기 회전미러에서 반사되고, 상기 반사된 빛이 상기 회전렌즈를 통과하여 상기 반사미러에 반사된 후 상기 표시부로 투사되는, 3D 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 표시부는,

원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 홀로그래픽 스크린(Holographic screen)으로 구성되는, 3D 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 동작 제어부는,

입력 영상, 광방향(light direction)의 해상도(resolution), 및 3D 디스플레이의 프레임 비율(frame rate)을 이용하여 방향성 라이트 필드 영상(directional light field image)을 생성하는 영상 생성부;

프로젝터의 영상 출력과 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 동기화하기 위한 신호를 생성하는 동기화 신호 생성부;

상기 방향성 라이트 필드 영상 및 상기 동기화 신호를 이용하여 프로젝터를 제어하는 프로젝터 제어부; 및

상기 동기화 신호를 이용하여 상기 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 제어하는 회전 속도 제어부

를 포함하는, 3D 디스플레이 장치.
제6항에 있어서,

상기 입력영상은,

2D 영상, 깊이정보를 가지는 2D 영상, 멀티뷰 영상, 및 라이트 필드 영상 중 적어도 하나를 포함하고,

상기 영상 생성부는,

상기 입력 영상의 유형에 대응하여 상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성하는 복수개의 영상 생성 모듈

을 포함하는, 3D 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 광학 시스템은,

원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 미러로 구성되는 반사미러;

상기 원통의 밑면 중심에 위치하는 고속 프로젝터;

상기 고속 프로젝터의 상부에 위치하는 두 개의 회전미러; 및

상기 고속 프로젝터와 상기 원통옆면 사이에 위치하고, 상기 원통의 중심축 에 대하여 대칭되는 지점에 각각 위치하는 두 개의 회전렌즈를 포함하고,

상기 표시부는,

반원통형으로 구성되고 반원통의 옆면이 홀로그래픽 스크린(Holographic screen)으로 구성되는, 3D 디스플레이 장치.
제8항에 있어서,

상기 광학 시스템은,

상대적 위치가 고정되어 원통의 중심축을 기준으로 회전하는 상기 두 개의 회전미러 및 상기 두 개의 회전렌즈를 이용하여 180도 회전 주기로 영상을 출력하는, 3D 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 광학 시스템은,

원통의 밑면 중심에 위치하는 고속 프로젝터;

상기 고속 프로젝터의 상부에 위치하는 세 개의 회전미러; 및

상기 고속 프로젝터와 원통 옆면 사이에 위치하고, 상기 원통의 중심축을 기준으로 균일한 각도로 이격되어 위치하는 세 개의 회전렌즈를 포함하고,

상기 표시부는,

삼등분된 원통형으로 구성되고 원통의 옆면이 홀로그래픽 미러(Holographic mirror)로 구성되는, 3D 디스플레이 장치.
제10항에 있어서,

상기 광학 시스템은,

상대적 위치가 고정되어 원통의 중심축을 기준으로 회전하는 상기 세 개의 회전미러 및 상기 세 개의 회전렌즈를 이용하여 120도 회전 주기로 영상을 출력하는, 3D 디스플레이 장치.
제10항에 있어서,

상기 광학 시스템은,

상기 고속 프로젝터로부터 출사된 빛이 상기 회전미러에서 반사되고, 상기 반사된 빛이 상기 회전렌즈를 통과한 후 상기 홀로그래픽 미러로 투사되는, 3D 디스플레이 장치.
입력 영상으로부터 방향성 라이트 필드 영상(directional light field image)을 생성하는 단계;

프로젝터의 영상 출력과 회전미러 및 회전렌즈의 회전속도를 동기화하기 위한 동기화 신호를 생성하는 단계;

상기 동기화 신호를 이용하여 상기 프로젝터로부터 상기 방향성 라이트 필드 영상을 출력하고 상기 회전미러 및 회전렌즈의 속도를 제어하는 단계; 및

상기 프로젝터로부터 출력된 상기 방향성 라이트 필드 영상을 스크린 또는 미러에 투사하는 단계

를 포함하는, 3D 디스플레이 방법.
제13항에 있어서,

상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성하는 단계는,

상기 입력 영상의 유형을 판단하는 단계; 및

상기 입력 영상의 유형에 대응하여 상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성하는 단계

를 포함하는, 3D 디스플레이 방법.
제14항에 있어서,

상기 입력 영상의 유형에 대응하여 상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성하는 단계는,

상기 입력 영상, 광방향의 해상도, 및 3D 디스플레이의 프레임 비율(frame rate)을 이용하여 상기 방향성 라이트 필드 영상을 생성하는, 3D 디스플레이 방법.
제13항에 있어서,

상기 투사하는 단계는,

상기 프로젝터로부터 출력된 영상을 상기 회전미러에서 반사하는 단계; 및

상기 회전미러에서 반사된 영상을 상기 회전렌즈에서 굴절하는 단계

를 포함하는, 3D 디스플레이 방법.
제16항에 있어서,

상기 회전렌즈에서 굴절한 영상을 반사미러에서 반사하는 단계

를 더 포함하는, 3D 디스플레이 방법.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.