KR101572791B1 - 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스 - Google Patents

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KR101572791B1
KR101572791B1 KR1020107020019A KR20107020019A KR101572791B1 KR 101572791 B1 KR101572791 B1 KR 101572791B1 KR 1020107020019 A KR1020107020019 A KR 1020107020019A KR 20107020019 A KR20107020019 A KR 20107020019A KR 101572791 B1 KR101572791 B1 KR 101572791B1
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즈와르트 시에베 티. 데
마틴 지. 에이치. 히딩크
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
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    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/305—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses

Abstract

자동 입체영상 이미지 출력 디바이스는 이미지 규정하는 이미지 픽셀들(5)의 어레이를 갖는 이미지 패널을 포함하고, 이미지 픽셀들은 행들 및 열들로 배열된다. 평행 렌티큘러 요소들의 어레이(11)는 이미지 패널 위에 위치되고, 상기 렌티큘러 요소들은 이미지 픽셀 열들에 각(φ)으로 경사진 광학 초점 축들을 갖는, 평행 렌티큘러 요소들의 어레이를 포함한다. 상기 이미지 출력 디바이스는 제 1 및 제 2 모드들에서 동작 가능하고, 이미지 패널 및 렌티큘러 요소 어레이는 제 1 및 제 2 모드들 사이에서 90도로 회전됨으로써, 가로 동작의 모드 및 세로 동작의 모드를 제공하고, 가로 모드에서의 상기 경사각 φ는: 1 ≥tan φ≥ 1/2를 만족한다. 이는 3D 이미지 디바이스가 가로 및 세로 모드 모두에서 사용되는 것을 가능하게 하면서도, 양호한 뷰 분포 및 이미지 픽셀 구조를 유지한다.

Description

자동 입체영상 이미지 출력 디바이스{AUTOSTEREOSCOPIC IMAGE OUTPUT DEVICE}
본 발명은 이미지 패널(image panel) 및 이미지 패널 위에 배열되고 이미지가 통과해서 보이는 복수의 렌티큘러(lenticular) 요소들을 포함하는 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스(device)에 관한 것이다.
공지되어 있는 자동 입체영상 디스플레이 디바이스는 SPIE Proceedings에서 van. Berkel 등에 의한 "Multiview 3D-LCD"라는 명칭의 논문, Vol.2653, 1996, 페이지 32 내지 39에 기술되어 있다. 이 공지된 디바이스는 공간 광 모듈레이터(spatial light modulator)로 동작하여 디스플레이를 생성하는 디스플레이 픽셀들의 행 및 열 어레이(array)를 갖는 2차원 액정 디스플레이 패널을 포함한다. 서로 평행하게 신장되는 연장 렌티큘러 요소들의 어레이는 디스플레이 픽셀 어레이 위에 놓이고, 디스플레이 픽셀들은 이 렌티큘러 요소들을 통하여 관찰된다.
렌티큘러 요소들은 한 시트(sheet)의 요소들로 제공되고, 이들 각각은 신장된 반 실린더형 렌즈 요소를 포함한다. 렌티큘러 요소들은, 각각의 렌티큘러 요소가 둘 이상의 인접한 디스플레이 픽셀들의 열들의 각 그룹 위에 놓인 상태로, 디스플레이 패널의 열 방향으로 신장된다.
예를 들어, 각각의 렌티큘(lenticule)이 디스플레이 픽셀들의 두 열들과 관련되는 배열에서, 각각의 열에서의 디스플레이 픽셀들은 각각의 2차원 서브 이미지(sub image)의 수직 슬라이스(vertical slice)를 제공한다. 렌티큘러 시트는 이 두 슬라이스들 및 다른 렌티큘들과 관련되는 디스플레이 픽셀 열들로부터의 대응하는 픽셀들을 시트의 앞에 위치되는 사용자의 좌측 및 우측 눈(eye)들로 지향시켜서, 사용자가 단일 입체영상 이미지를 관찰한다.
다른 배열들에서, 각각의 렌티큘은 행 방향으로 인접한 넷 이상의 디스플레이 픽셀들의 그룹과 관련된다. 각각의 그룹 내의 디스플레이 픽셀들의 대응하는 열들은 각각의 2차원 서브 이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하도록 적절하게 배열된다. 사용자의 머리가 좌측에서 우측으로 이동할 때, 예를 들어 룩어라운드(look around) 인상(impression)을 생성하는 일련의 연속적이고 상이한 입체영상 뷰(view)들이 인지된다.
상술한 디바이스는 효과적인 3차원 디스플레이를 제공한다. 그러나, 입체영상 뷰들을 제공하기 위해, 디바이스의 수평 해상도의 희생이 필요하다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 600 행들 및 800 열들의 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 디스플레이 패널은 네 개의 뷰의 자동 입체영상 디스플레이를 제공할 수 있고, 여기서 각각의 뷰는 600 행들 및 200 픽셀들의 어레이를 포함한다. 이러한 수직 및 수평 해상도간의 차이는 바람직하지 않다.
US6,064,424는 연장된 렌티큘러 요소들이 디스플레이 패널의 열 방향의 각도로 비스듬히 경사지는 것을 제외하고, 상술한 것과 유사한 자동 입체영상 디스플레이 디바이스를 개시한다. 렌티큘러 요소들을 경사지게 함으로써, 그렇지 않으면 필요했을 수평 해상도의 어느 정도의 감소분이 수직 해상도로 변환된다. 그러므로, 수직 및 수평 해상도를 "소비"하여 디바이스에 의해 디스플레이되는 숫자 뷰들을 증가시키는 것이 가능해진다.
디스플레이들은 직립 위치로 서 있거나 앉아 있는 사람들에 의해 관찰되도록 의도되므로, 디스플레이들은 뷰들이 주로 수평 방향으로 신장되도록 설계된다. 이 이유로, 실린더형 렌즈들의 경사 방향은 렌즈들 및 수직 방향들 사이의 각이 상대적으로 작아지도록 선택된다. 서브 픽셀들(대부분의 패널들의 경우 1:3)의 유리한 수평 대 수직 종횡비로 결합된 거의 수직인 렌즈들은 양호한 뷰 분리 및 양호한 픽셀 구조를 산출한다. 결과적으로, 이 제품들은 특히 "가로(landscape)" 모드에서 사용하기에 적합하다.
3D 사이니지(signage)에서와 같은 일부 애플리케이션들의 경우, 세로(portrait) 모드는 때때로 가로 모드 대신에 선호된다. 그런 경우에, 밑에 있는 LCD 디스플레이는 회전되어야만 한다. 현재 서브 픽셀들이 수직 방향 대신 수평 방향으로 신장되므로, 다소간의 수직 렌즈 장치는 뷰 분리 및 픽셀 구조에 대한 만족스럽지 못한 결과를 발생시킨다.
본 발명의 목적은 가로 또는 세로 모드에서 사용될 수 있는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명은 독립 청구항들에 의해 규정된다. 독립 청구항들은 유익한 실시예들을 규정한다.
본 발명에 따르면:
- 이미지를 규정하는 이미지 픽셀들의 어레이를 갖는 이미지 패널로서, 상기 이미지 픽셀들은 행들 및 열들로 배열되고, 상기 행들은 상기 열들보다 더 긴, 상기 이미지 패널; 및
- 상기 이미지 패널 상에 위치되는 평행 렌티큘러 요소들의 어레이로서, 상기 렌티큘러 요소들은 상기 이미지 픽셀 열들에 각 φ으로 경사진 광학 초점 축들을 갖는, 상기 평행 렌티큘러 요소들의 어레이를 포함하는 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스가 제공되고,
상기 이미지 출력 디바이스는 제 1 및 제 2 모드들에서 동작 가능하고, 상기 이미지 패널 및 렌티큘러 요소 어레이는 상기 제 1 및 제 2 모드들 사이에서 90도로 회전됨으로써, 가로 동작의 모드 및 세로 동작의 모드를 제공하고,
상기 가로 모드에서의 상기 경사각 φ는:
1 ≥tan φ≥ 1/2
를 만족한다.
본 발명은 3D 이미지 디바이스가 가로 및 세로 모드 모두에서 사용되면서도 양호한 뷰 분포 및 이미지 픽셀 구조를 유지하는 것이 가능한 특정 범위의 경사각들을 제공한다.
각들의 범위는 필요한 뷰 반복을 제공하도록 양 방향들로의 충분한 경사가 존재하는 것을 보장한다.
상기 가로 모드에서의 경사각 φ는 바람직하게는:
1 ≥tan φ≥ 0.6
을 만족한다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 가로 모드에서의 경사각 tanφ은
Figure 112010058288646-pct00001
을 만족한다.
다른 바람직한 예에서, 상기 가로 모드에서의 경사각 tan(φ)는
Figure 112010058288646-pct00002
을 만족하고, 여기서 R는 상기 이미지 픽셀들의 유효 폭 대 높이 비이다.
상기 이미지 패널은 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있고, 이때 상기 이미지 픽셀들은 디스플레이 픽셀들을 포함한다. 상기 픽셀들은 상기 픽셀 디스플레이 에어리어(area)들의 폭(상기 행 방향으로의) 대 높이(상기 열 방향으로의)의 비가 가로 모드에서 1:1.5 내지 1:5 범위 내, 예를 들어 1:3으로 직각인 것이 바람직하다. 각각의 렌티큘러 요소는 둘 중 하나의 모드일 때 복수의 디스플레이 픽셀들 위에 상기 행 방향으로 놓이는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명으로 인해 가로 및 세로 모드 모두에서 사용되는 것을 가능하게 하면서도, 양호한 뷰 분포 및 이미지 픽셀 구조가 유지되는 3D 이미지 디바이스가 제공된다.
도 1은 공지된 자동 입체영상 디스플레이 디바이스의 개략적인 사시도.
도 2는 전형적으로 공지되어 있는 3D 디스플레이로부터의 광 경로들을 설명하는데 사용되는 도면.
도 3은 도 2의 디바이스에 의해 생성되는 뷰들을 도시하는 도면.
도 4는 도 3에 대응하는 뷰 존(zone)들 분포를 도시하는 도면.
도 5는 상이한 경사각들에 대응하는 픽셀 구조들을 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 구조들에 대응하는 뷰 분포들을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 2/3 경사 구조에 대한 뷰 존들을 도시하는 도면.
도 8은 도 7의 디스플레이의 상이한 방향들을 향하여 뷰 매핑(view mapping)을 도시하는 도면.
도 9a(가로) 및 도 9b(세로)는 도 7의 가로/세로 3D 디스플레이의 광선 추적 계산들을 도시하는 도면.
도 10은 경사 2/3 구성(도 10a) 및 경사 1/6 디스플레이(도 10b)에 대한 가로 뷰들의 비교를 도시하는 도면.
본 발명의 실시예들이 이제 순전히 예로서, 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명은 tan φ = 2/3의 바람직한 경사값(tan φ로 규정됨)을 포함하는 특정한 범위의 경사각들을 렌즈 어레이에 제공한다. 이는 3D 디스플레이가 가로 및 세로 모드에서 사용되는 것을 가능하게 한다.
도 1은 공지되어 있는 직접 뷰 자동 입체영상 디스플레이 디바이스(1)의 개략적인 사시도이다. 공지되어 있는 디바이스(1)는 디스플레이를 생성하기 위해 공간 광 변조기 역할을 하는 활성 매트릭스(matrix) 유형의 액정 디스플레이 패널(3)을 포함한다. 음극선관 또는 발광 다이오드 패널들과 같은 다른 유형들의 디스플레이 생성 패널들이 사용될 수 있다.
디스플레이 패널(3)은 행들 및 열들로 배열되는 직교 디스플레이 픽셀들(5)의 어레이를 갖는다. 명료성을 위해, 단지 적은 수의 디스플레이 픽셀들(5)이 도에 도시된다. 실제로, 디스플레이 패널(3)은 약 1천 개의 행들 및 수천 개의 열들의 디스플레이 픽셀들(5)을 포함할 수 있다.
액정 디스플레이 패널(3)의 구조는 전적으로 종래 구조이다. 특히, 패널(3)은 한 쌍의 이격된 투명 유리 기판들을 포함하고, 이들 사이에는 정렬된 트위스티드 네마틱(twisted nematic) 또는 다른 액정 재료가 제공된다. 기판들은 자신들의 대향하는 표면들에 투명 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO) 전극들의 패턴을 지닌다. 또한 편광층들(polarizing layers)이 기판들의 외부 표면들에 제공된다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은 상기 기판들 상에서 사이에 액정 재료를 개재한 채로 대항하는 전극들을 포함한다. 디스플레이 픽셀들(5)의 형상 및 레이아웃은 전극들의 형상 및 레이아웃에 의해 결정된다. 디스플레이 픽셀들(5)은 서로 갭(gap)들 만큼 규칙적으로 이격된다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은 박막 트랜지스터(TFT) 또는 박막 다이오드(TFD)와 같은 스위칭 소자(switching element)와 관련된다. 디스플레이 픽셀들은 어드레싱 신호(addressing signal)들을 스위칭 소자들에 제공함으로써 디스플레이를 생성하도록 동작하며, 적절한 어드레싱 방식들은 당업자에게 공지될 것이다.
디스플레이 픽셀들(5) 사이의 갭들은 불투명한 블랙 마스크(mask)로 커버된다. 상기 마스크는 광 흡수 재료의 그리드(grid)의 형태로 제공된다. 상기 마스크는 스위칭 소자들을 커버하고 개별 디스플레이 픽셀 에어리어들을 규정한다.
디스플레이 패널(3)은 이 경우에 디스플레이 픽셀 어레이의 에어리어를 걸쳐 신장되는 평면 백라이트(backlight)를 포함하는 광원(7)에 의해서 조사(illuminate)된다. 광원(7)으로부터의 광은 디스플레이 패널(3)을 통과하도록 지향되므로, 개별 디스플레이 픽셀들(5)은 상기 광을 변조하여 디스플레이를 생성하도록 구동된다.
디스플레이 디바이스(1)는 또한 디스플레이 패널(3)의 디스플레이 측 위에 배열되는 렌티큘러 시트(9)를 포함한다. 렌티큘러 시트(9)는 서로 평행하게 신장되는 렌티큘러 요소들(11)의 열을 포함한다.
단지 하나만이 도시된 렌티큘러 요소들(11)은 디스플레이 픽셀들(5)의 열 방향의 각도로 비스듬히 경사지며, 즉 렌티큘러의 초점 축과 동일한 길이 축은 디스플레이 픽셀들(5)의 열 방향과 예각을 규정한다.
렌티큘러 요소들(11)은 이 예에서 볼록 실린더형 렌즈들의 형태이다. 그러나, 실린더형이 아닌 렌즈들이 또한 사용될 수 있다. 렌즈들은 디스플레이 패널(3)로부터 디스플레이 디바이스(1)의 전면에 위치된 사용자의 눈들로 상이한 이미지들, 또는 뷰들을 제공하는 광학 지향기 수단 역할을 한다. 렌티큘러 요소들(11)은 또한 사용자의 머리가 디스플레이 디바이스(1) 앞에서 좌측에서 우측으로 이동할 때 다수의 상이한 이미지들, 또는 뷰들을 제공한다.
도 2는 전형적인 공지된 3D 디스플레이로부터의 광 경로들을 설명하는데 사용된다. 9개의 뷰들을 갖는 42''인치(107cm) 제품의 경우, 다음의 파라미터들이 사용된다:
- 디스플레이 패널 상의 총 유리 두께 d=6 mm
- 렌즈 반지름 R=2.2mm
- 경사 tan(α)=1/6
- 픽셀 차원들 높이(B) = 3x 폭(A), 폭 = 161.5㎛
- 수평 렌즈 피치(pitch) p1=4.5 x 폭.
도 2는 각각 폭(A)을 갖는 픽셀들의 열들(21, 22, 23)의 반복하는 시퀀스들을 도시한다. 열(21)은 레드 컬러의 픽셀들을 나타내고, 열(22)은 그린 컬러의 픽셀들을 나타내며, 열(23)은 블루 컬러의 픽셀들을 나타낸다.
도 2에서의 좌측 이미지는 렌즈 아래의 상이한 픽셀들로부터의 출력이 상이한 공간 위치들로 지향되어 상이한 뷰들이 상이한 위치들에서 형성되는 방법을 도시한다. 도 1의 예에서, 렌즈들 및 픽셀들은 매 두 렌즈들마다 한 줄로 정렬되어서 매 9개의 픽셀들에 대응하여, 9개의 상이한 뷰 위치들이 생성될 수 있다.
도 3은 "주" 뷰 평면을 30으로 도시한다. 이 기울어진 평면은 렌티큘러 축 및 표면 법선에 의해 스패닝(spanning)된다. 관찰자가 볼 수 있는 뷰(들)는 표면 법선(32) 및 관찰 방향(벡터(34))의 이 뷰 평면(30)으로의 투사 사이의 각 φ에 의해 결정된다. 이 투사된 벡터는 35로 도시된다. 그러므로 뷰어(viewer)(36)는 디스플레이 바로 앞에 있을 필요가 없다. 수평 평면은 38로 도시된다.
도 4는 1 내지 9로 번호가 매겨진 뷰 존들을 도시한다. 뷰 존들은 소위 뷰 포인트 정정(view point correction)에 따라, 디스플레이의 평면에 평행한 평면 내에 그리고 특정한 시청 거리(viewing distance)로 규정된다. 이는 상기 거리에 위치된 뷰어가 디스플레이의 전체 에어리어에 걸쳐 동일한 뷰(들)를 보는 것을 보장하는 렌티큘러에서의 피치 정정이다.
실제로 뷰들 사이의 크로스 토크(cross talk)가 존재할 것이므로, 그 결과로 점진적 장면 변화들(gradual transitions)이 발생된다. 뷰 존들의 방향은 렌티큘러들의 방향과 동일하다.
도 4의 하부 좌측에서의 그래프는 법선 방향으로부터 거리에 따른 뷰 강도(I)를 도시한다. tan φ = 1/6(이상적인 렌즈들을 가정)의 경사를 갖는, 9 개의 뷰들에 대한 강도 분포들이 표시된다.
3D 효과를 위해, 단지 상기 존들을 관통하는 수평 단면만이 관련된다. 양 φh는 수평 평면에서 측정된, 표면 법선에 대한 각을 표시한다.
도 5는 상이한 경사들(1/12, 1/6, 1, 3, 2/3, 4/3)에 대응하는 픽셀 구조들을 도시한다. 렌즈 축들은 경사진 선들(50)에 의해 표시된다. 다시 경사각들에 대한 각각의 표현들에서 컬러 레드, 그린 및 블루를 각각 가지는 픽셀들(21, 22, 23)의 열들의 반복 시퀀스들이 존재한다. 볼드체의 픽셀들은 렌즈 축들과 정렬되고 표면 법선과 일치하도록 뷰어에게 보여지는 픽셀들을 표시한다. 모든 구조들은 9개의 뷰 시스템들에 적용되고 하부 좌측 이미지에 도시된 바와 같이 기본 단일 컬러 픽셀 구조(52)를 가지며, 볼드체의 픽셀들은 하나의 앤트(ant)와 동일한 컬러이다. 기본 픽셀 구조가 감지되는 해상도에 대해 유리하다는 것이 선택의 이유이다. 특정한 경사들(일반적인 형태 2n/3)은 특정한 대칭 특성을 갖는 뷰 분포들을 생성하기 때문에 선택된다.
도 6은 도 5의 구조에 대응하는, 법선 방향으로부터의 거리에 따른 뷰 분포들, 즉 뷰 강도(I)를 도시한다. φh는 수평 평면에서 측정된, 표면 법선에 대한 각을 표시한다. 경사 1/3를 갖는 구조는 뷰들 사이에 최소 크로스 토크를 갖는다. 1/3과 같고 1/3을 초과하는 경사들의 경우, 뷰 피치(view pitch)는 일정하고 픽셀 평면에서의 하나의 수평 서브 픽셀 피치와 동일하다. 1/3보다 적은 경사의 경우, 뷰 피치 비율들은 경사에 비례한다. 피치의 변동과는 별개로, 경사 1/3 분포의 한 측에서의 뷰 분포들은 매우 유사하다.
경사 2/3 분포는 경사 1/6 분포의 "동종 분포"이다. 1/12 분포 및 4/3 분포의 경우도 마찬가지이다.
실제 사용을 위해서, 1/12 및 4/3 분포들에는 관심이 없는데 왜냐하면 이들은 너무 많은 크로스 토크를 겪기 때문이다. 경사 1/6 구성이 폭넓게 사용된다. 이는 1/3 구성보다 다소 많은 크로스 토크를 가지지만, 이는 모아레(Moire) 유형의 아티팩트들(artifacts)("밴딩(banding)")에 대해 더 유리한 특성들을 가진다.
경사 2/3 구성은 수직 방향으로 뷰 분포를 발생시킬 기회를 제공하는 점을 제외하고 1/6 구성과 동일한 특성들을 갖고, 이는 수직 방향으로의 분포와 매우 유사하다.
도 7은 2/3 경사 구성에 대한 뷰 존들을 도시한다(α=33.7도). 상기 존들을 통과하여 수평 커트(cut)는 "가로" 뷰 분포(70)를 발생시키고 수직 커트는 "가로" 뷰 분포(72)를 발생시킨다. 세로 분포의 피치는 가로 분포의 피치의 1.5배이다.
경사 2/3 구성을 사용함으로써 디스플레이는 가로 모드 및 세로 모드 모두에서 사용될 수 있다. 물론, 3D 이미지의 렌더링(rendering)은 모드에 따라서 적응되어야만 한다.
도 8은 디스플레이의 상이한 방향들에 대한 뷰 매핑을 도시한다. 뷰 번호(1)는 수평 평면에서의 최우측 뷰(관찰자에 의해 보여지는)에 대응한다. 뷰 번호(5)는 표면 법선의 방향으로 방사되는 중앙 뷰에 대응한다. 다시 모든 표현들은 각각 컬러들 레드, 그린 및 블루를 갖는 픽셀들의 열들(21, 22, 23)의 반복 시퀀스들을 도시한다. 렌즈 축들은 경사진 선들(50)로 표시된다.
상부 좌측 이미지는 정상적인 가로 뷰 구성을 도시한다. 각각의 픽셀과 관련되는 숫자들은 뷰 번호를 도시하고, 픽셀의 중앙 및 렌즈 축(50) 사이의 수평 거리와 관련된다. 이 거리는 각각의 뷰의 방출 각을 결정한다. 이 예에서 9개의 상이한 거리들이 존재한다. 이 가로 케이스에서, 모든 거리들은 하나의 단일 행에서 발생한다. 이 거리들은: -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4에 열 피치를 곱한 것이다. 대응하는 뷰 번호들은 1 내지 9이다. 세로 케이스에서 모든 거리들은 두 열들(이 모드에서 수평으로 진행하는)에서 발생한다. 이들은: -2, -1.5, -1, -0.5, 0, 0.5, 1, 1.5, 2에 행 피치를 곱한 것이다. 대응하는 뷰 번호들은 다시 1 내지 9이다. "정수" 거리들은 하나의 열에서 발생하고 반수의 거리들은 인접한 열에서 발생한다.
도 8은 뷰 매핑의 회전의 방향을 각각 표시하는 교체 화살표들(80)에 의해 표시되는 바와 같이 특정한 방향으로의 회전을 통해 교체 가능한 디스플레이의 네가지 가능한 방향들을 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 뷰 분포들, 즉, 법선 방향으로부터의 거리에 따른 뷰 강도(I)의 형태로 경사 2/3을 갖는 가로(도 9a) 및 세로(도 9b) 3D 디스플레이의 광선 추적 계산들을 도시한다. 상기 각은 수평 평면에서 측정된, 평면 법선에 대한 각을 나타낸다. 개별 곡선들(90)은 개별 뷰들을 도시한다. 총 강도(92)는 우측에 있는 도면들에서 (물결치는) 상부 곡선에 도시된다. LCD 픽셀들 및 렌즈들 사이의 총 유리 두께(d)는 15mm로 선택되는데 반해, 렌즈 반경은 Rlens=5.54mm이다. 이 형상의 경우, 가로 뷰 피치는 표준 경사 1/6 "와우(wow)" 디스플레이의 (가로) 뷰 피치보다 다소 작은데 반해, 세로 뷰 피치는 다소 크다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 경사 2/3 구성 및 경사 1/6 와우 디스플레이 각각에 대한 비교를 도시한다. 도 10b의 디스플레이는 유리 두께 d = 6mm 및 렌즈 반경 Rlens = 2.24mm를 가진다. 피치 차이와는 별개로, 뷰들의 형상은 매우 유사하다. 이는 어느 정도 픽셀 주위 및 픽셀 내의 블랙 매트릭스의 형상에 좌우된다. 중간에 있는 수평 블랙 매트릭스 밴드를 가지는 픽셀들의 경우 경사 2/3 구성의 뷰 형상은 경사 1/6 형상보다 덜 유리한 경향이 있다.
상술한 설명은 tan φ = 2/3의 바람직한 각을 제공한다. 상술한 바와 같이, 이는 가로 및 세로 모드들 이 둘 모두에서 3D 효과 사이의 양호한 절충을 제공한다.
더욱 일반적으로, 3D 효과는 가로 모드에서 1 ≥tan φ≥1/2일 때 양 모드들에서 성취 가능하다. tan φ=1은 45도에 대응하여, 경사각은 가로 및 세로 모드에서 동일하다. tan φ의 값이 증가할수록, 가로 모드일 때 렌티큘러들은 더욱 직립이 되고, 세로 모드 3D 효과가 저하된다. tan φ = 1/2의 제한으로, 렌티큘러들은 26.6도 대 63.4도이다. 이는 종래의 tan φ = 1/6 (9.5도)보다 훨씬 더 큰 경사를 나타내므로 양 모드들에서 3D 뷰들이 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 애플리케이션은 예를 들어 액정 디스플레이 패널을 사용하는 자동 입체영상 디스플레이 디바이스들이다. 그러나, 본 발명은 디지털 영상 프레임들(frames) 및 전자 사이니지와 같은 정적 이미지들을 포함하는 다른 애플리케이션들에 적용될 수 있다.
상술한 예들에서, 픽셀들은 직사각형이나, 이는 필수적인 것은 아니다. 실제로, 크로스 토크를 감소시키기 위해 픽셀들의 형상을 렌즈 경사와 정합하도록 수정할 것이 제안되어 왔다. 그와 같은 조처들은 또한 본 출원에서 사용될 수 있다.
2/3의 바람직한 경사가, 픽셀 비 1/3와 결합될 때, 세로 모드에 비해 가로 모드에서의 렌즈들 사이의 픽셀들이 두 배 더 발생한다는 것이 인식될 것이다. 도 5에 도시된 예에서, 수평 방향에서 가로 모드에서의 렌즈들 사이에 9 열 피치들 및 세로 모드에서의 렌즈들 사이에 4.5 행 피치들이 존재한다. 그러므로, 바람직한 각은 픽셀들의 유효 폭 대 높이 비(즉, 픽셀들 주위의 경계들을 포함하는 비)의 두 배로 고려될 수 있다.
다양한 수정들이 당업자에게 명확할 것이다.
1 : 직접 뷰 자동 입체영상 디스플레이 디바이스
3 : 액정 디스플레이 패널 5 : 직교 디스플레이 픽셀들
7 : 광원 9 : 렌티큘러 시트
11 : 렌티큘러 요소들

Claims (10)

  1. 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스에 있어서:
    이미지를 규정하는 이미지 픽셀들(5)의 어레이를 갖는 이미지 패널로서, 상기 이미지 픽셀들은 행들 및 열들로 배열되고, 상기 행들은 상기 열들보다 더 긴, 상기 이미지 패널; 및
    상기 이미지 패널 위에 위치되는 평행 렌티큘러 (lenticular) 요소들의 어레이(11)로서, 상기 렌티큘러 요소들은 상기 이미지 픽셀 열들에 각 φ로 경사진 광학 초점 축들을 갖는, 상기 평행 렌티큘러 요소들의 어레이(11)를 포함하고,
    상기 이미지 출력 디바이스는 제 1 및 제 2 모드들에서 동작 가능하고, 상기 이미지 패널 및 렌티큘러 요소 어레이는 상기 제 1 및 제 2 모드들 사이에서 90도로 회전됨으로써, 가로 (landscape) 동작의 모드 및 세로 (portrait) 동작의 모드를 제공하고,
    상기 가로 모드에서의 경사각 φ는:
    1 ≥tan φ≥ 1/2
    를 만족하는, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가로 모드에서의 경사각 φ는:
    1 ≥tan φ≥ 0.6
    을 만족하는, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가로 모드에서의 경사각 φ은
    Figure 112010058288646-pct00003
    을 만족하는, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가로 모드에서의 경사각 φ는
    Figure 112010058288646-pct00004
    을 만족하고, R은 상기 이미지 픽셀들의 상기 행 방향으로의 폭(A) 대 상기 열 방향으로의 높이(B)의 유효 비인, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 패널은 디스플레이 디바이스를 포함하고, 상기 이미지 픽셀들(5)은 디스플레이 픽셀들을 포함하는, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이미지 패널의 픽셀 디스플레이 에어리어들은 직각 형상을 갖는, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 픽셀 디스플레이 에어리어들의 상기 행 방향으로의 폭 대 상기 열 방향으로의 높이의 비는 가로 모드에서 1:1.5 내지 1:5 범위인, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 픽셀 디스플레이 에어리어들의 상기 행 방향으로의 폭(A) 대 상기 열 방향(B)으로의 높이의 비는 가로 모드에서 1:3인, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 렌티큘러 요소(11)는 둘 중 하나의 모드일 때 복수의 디스플레이 픽셀들 위에 상기 행 방향으로 놓이는, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 픽셀들의 행들 및 열들은 직각인, 자동 입체영상 이미지 출력 디바이스.
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