KR101815306B1 - 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법 - Google Patents

렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 듀얼 디스플레이부(600)의 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)이 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 서로 다른 각도로 설치되며, 서로 다른 각도를 가지는 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에 각각 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈(300)를 설치한 후 영상을 출력하여 관측자(700)가 합성 3D영상(500)을 볼 수 있는 것으로,
본 발명 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법은 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 두 개의 디스플레이 패널이 설치된 듀얼 디스플레이부를 접음으로서 3차원 공간 영상의 영상표현범위를 확장하고, 듀얼 디스플레이부의 두 개의 디스플레이 패널은 디스플레이부의 접힘에 의해 서로 다른 각도가 되며, 영상이 올바르게 표시되도록 렌티큘러렌즈의 두께가 비균일하게 형성되고, 상기 두 개의 디스플레이 패널을 통하여 3차원 영상 출력 공간을 확장하여 보다 실감나는 영상을 제공하는 현저한 효과가 있다.

Description

렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법 { Three-dimensional image output method through the two display panel with lenticular lenses }
본 발명은 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 두 개의 디스플레이 패널이 설치된 듀얼 디스플레이부를 접음으로서 3차원 공간 영상의 영상표현범위를 확장하고, 듀얼 디스플레이부의 두 개의 디스플레이 패널은 디스플레이부의 접힘에 의해 서로 다른 각도가 되며, 영상이 올바르게 표시되도록 렌티큘러렌즈의 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법에 관한 것이다.
종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-1386218호의 듀얼 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 의하면, 터치 입력 가능한 제1디스플레이 패널와, 제1디스플레이 패널과 마주보는 제1 면 또는 제1 면의 반대편에 구비된 제2 면을 통해서 제2 시각 정보를 표시하는 양면 발광형이고, 터치 입력이 가능한 제2 디스플레이 패널와, 제1디스플레이 패널 및 제2 디스플레이 패널의 상대적 위치를 센싱하는 센싱부, 및 센싱부의 신호에 따라 제2 디스플레이 패널이 제1디스플레이 패널을 덮는 위치에 있거나 덮힘이 해제되는 위치에 있는지에 판단하며, 제1디스플레이 패널 및 제2 디스플레이 패널을 제어하며, 상기 제1,2 디스플레이부의 상대적 위치에 따라 제2 디스플레이 패널의 터치 입력 수신을 제어하는 제어부를 포함하는 듀얼 디스플레이 장치라고 기재되어 있다.
다른 종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-06679810000호의 듀얼 디스플레이타입 휴대용 컴퓨터에 의하면, 듀얼 디스플레이타입 휴대용 컴퓨터에 관한 것이다. 본 발명은 제1디스플레이유니트를 구비하는 제1유니트와, 제2디스플레이유니트를 구비하고 상기 제1유니트에 대해 겹쳐지고 펼쳐지도록 동작되는 제2유니트와, 상기 제1유니트와 제2유니트를 서로 연결하는 것으로 상기 제1유니트와 제2유니트의 양단부에 구비되어 상기 제1디스플레이유니트가 서로 겹쳐지는 상태와 동일한 평면에 있도록 펼쳐지는 상태로 동작되게 하는 힌지유니트를 포함하여 구성되고, 상기 제1디스플레이유니트와 제2디스플레이유니트중 적어도 하나는 터치스크린 기능을 구비하고 별개의 정보화면을 표시하거나 하나의 정보화면을 분할하여 표시하는 장치라고 기재되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 장치는 접을 수 있는 듀얼 디스플레이부를 통해 3차원 입체 영상의 영상표현범위를 확장하여 올바르게 공간상에 표시할 수 없는 단점이 있었다.
따라서 본 발명 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법을 통하여, 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 두 개의 디스플레이 패널이 설치된 듀얼 디스플레이부를 접음으로서 3차원 공간 영상의 영상표현범위를 확장하고, 듀얼 디스플레이부의 두 개의 디스플레이 패널은 디스플레이부의 접힘에 의해 서로 다른 각도가 되며, 영상이 올바르게 표시되도록 렌티큘러렌즈의 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 듀얼 디스플레이부(600)의 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)이 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 서로 다른 각도로 설치되며, 서로 다른 각도를 가지는 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에 각각 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈(300)를 설치한 후 영상을 출력하여 관측자(700)가 합성 3D영상(500)을 볼 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법은 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 두 개의 디스플레이 패널이 설치된 듀얼 디스플레이부를 접음으로서 3차원 공간 영상의 영상표현범위를 확장하고, 듀얼 디스플레이부의 두 개의 디스플레이 패널은 디스플레이부의 접힘에 의해 서로 다른 각도가 되며, 영상이 올바르게 표시되도록 렌티큘러렌즈의 두께가 비균일하게 형성되고, 상기 두 개의 디스플레이 패널을 통하여 3차원 영상 출력 공간을 확장하여 보다 실감나는 영상을 제공하는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 듀얼 디스플레이부 구조 개념도
도 2는 본 발명의 듀얼 디스플레이부를 통해 출력된 두 영상과 관측자 사이의 개념도
도 3은 본 발명의 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널과 관측자 사이의 개념도
도 4는 본 발명의 비균일 두께를 가지는 렌티큘러렌즈 개념도
도 5는 본 발명의 렌티큘러렌즈 결상 이론 개념도
도 6은 본 발명의 g와 f의 길이가 동일한 렌티큘러렌즈의 영상표현범위 깊이 및 영상 해상도 계산의 개념도
도 7은 본 발명의 g와 f의 길이차이에 따른 영상표현범위 깊이 및 영상 해상도 계산의 개념도
도 8은 본 발명의 비균일 두께를 가지는 렌티큘러렌즈의 y축 위치의 증가에 따른 f를 나타내는 상세도
도 9는 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 정면도 및 측면도
도 10은 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈 깊이영역을 나타내는 상세도
도 11은 본 발명의 CDP를 결정한 후에 비균일 렌티큘러렌즈 두께를 계산하는 과정의 상세도
도 12은 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈를 가지는 듀얼 디스플레이에서 고해상도의 올바른 3D 영상을 표현하기 위한 CDP의 계산하는 개념도
도 13은 본 발명의 도 12의 CDP를 구현하기 위한 비균일 렌티큘러렌즈의 두께의 예시를 나타내는 개념도
도 14는 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈를 가지는 듀얼 디스플레이 방식의 관측실시 사진
도 15는 본 발명의 회전된 비균일 렌티큘러렌즈 개념도
도 16은 본 발명의 3차원 영상을 왜곡 없이 볼 수 있는 영상표현범위에 따른 g(y) 상세도
본 발명은 듀얼 디스플레이부(600)의 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)이 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 서로 다른 각도로 설치되며, 서로 다른 각도를 가지는 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에 각각 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈(300)를 설치한 후 영상을 출력하여 관측자(700)가 합성 3D영상(500)을 볼 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 듀얼 디스플레이부(600)는 두 개의 디스플레이 패널 중 제2 디스플레이 패널(200)이 설치되는 상부몸체와, 두 개의 디스플레이 패널 중 제1 디스플레이 패널(100)이 설치되는 하부몸체로 이루어지는 것으로, 상부몸체와 하부몸체는 일체로 형성되되 서로 다른 각도가 되도록 일정한 접이각도를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에는 각각 y값의 위치에 따른 내부격차인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화되는 렌티큘러렌즈(300)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에 각각 부착되는 비균일 렌티큘러렌즈는 내부격차인 g가 선형 또는 비선형이 되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명은 첨부도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 듀얼 디스플레이부 구조 개념도, 도 2는 본 발명의 듀얼 디스플레이부를 통해 출력된 두 영상과 관측자 사이의 개념도, 도 3은 본 발명의 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널과 관측자 사이의 개념도, 도 4는 본 발명의 비균일 두께를 가지는 렌티큘러렌즈 개념도, 도 5는 본 발명의 렌티큘러렌즈 결상 이론 개념도, 도 6은 본 발명의 g와 f의 길이가 동일한 렌티큘러렌즈의 영상표현범위 깊이 및 영상 해상도 계산의 개념도, 도 7은 본 발명의 g와 f의 길이차이에 따른 영상표현범위 깊이 및 영상 해상도 계산의 개념도, 도 8은 본 발명의 비균일 두께를 가지는 렌티큘러렌즈의 y축 위치의 증가에 따른 f를 나타내는 상세도, 도 9는 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 정면도 및 측면도, 도 10은 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈 깊이영역을 나타내는 상세도, 도 11은 본 발명의 CDP를 결정한 후에 비균일 렌티큘러렌즈 두께를 계산하는 과정의 상세도, 도 12은 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈를 가지는 듀얼 디스플레이에서 고해상도의 올바른 3D 영상을 표현하기 위한 CDP의 계산하는 개념도, 도 13은 본 발명의 도 12의 CDP를 구현하기 위한 비균일 렌티큘러렌즈의 두께의 예시를 나타내는 개념도, 도 14는 본 발명의 비균일 렌티큘러렌즈를 가지는 듀얼 디스플레이 방식의 관측실시 사진, 도 15는 본 발명의 회전된 비균일 렌티큘러렌즈 개념도, 도 16은 본 발명의 3차원 영상을 왜곡 없이 볼 수 있는 영상표현범위에 따른 g(y) 상세도이다.
본 발명에 대해 구체적으로 기술하면, 본 발명은 듀얼 디스플레이부(600)의 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)이 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 서로 다른 각도로 설치되며, 서로 다른 각도를 가지는 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에 각각 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈(300)를 설치한 후 영상을 출력하여 관측자(700)가 합성 3D영상(500)을 볼 수 있는 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 듀얼 디스플레이부(600)는 두 개의 디스플레이 패널 중 제2 디스플레이 패널(200)이 설치되는 상부몸체와, 두 개의 디스플레이 패널 중 제1 디스플레이 패널(100)이 설치되는 하부몸체로 이루어지는 것으로, 상부몸체와 하부몸체는 일체로 형성되되 서로 다른 각도가 되도록 일정한 접이각도를 가지는 것이다.
상기 제1 디스플레이 패널(100)에는 제1 영상(110)이 출력되고, 제2 디스플레이 패널(200)에는 제2 영상(210)이 출력된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 듀얼 디스플레이부(600)의 두 개의 디스플레이 패널을 통하여 관측자(700)가 영상을 관측할 수 있도록 출력하는 것으로, 상기 두 개의 디스플레이 패널 중 제1 디스플레이 패널(100)에서 제1 영상(110)이 출력되고, 두 개의 디스플레이 패널 중 제2 디스플레이 패널(200)에서 제2 영상(210)이 출력된다.
이때, 상기 듀얼 디스플레이부(600)의 제1 디스플레이 패널(100)과 제2 디스플레이 패널(200)을 통해 관측자(700)에게 보여주는 제1 영상(110)과 제 2영상은 단순한 2차원 평면 영상이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 듀얼 디스플레이부(600)는 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 일정한 접이각도로 접을 수 있는 것으로, 듀얼 디스플레이부(600)를 접음으로서 듀얼 디스플레이부(600)의 두 대의 디스플레이 패널의 사이각인 접이각도가 달라지고, 접이각도에 따라 3차원 공간 영상의 영상표현범위를 확장한다. 이때, 상기 영상표현범위는 3차원 공간영상을 왜곡 없이 볼 수 있는 범위이다.
그리고 상기 접이각도로 인해 서로 다른 각도를 가지는 두 개의 디스플레이 패널인 제1 디스플레이 패널(100)과 제2 디스플레이 패널(200)은 영상이 올바르게 표시되도록 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈(300)를 각각 부착하여 3차원 영상 출력하는 것이다.
이때, 상기 접이각도는 바람직하게 0~180°로 조절할 수 있는 것으로, 상기 접이각도가 0° 즉, 완전하게 접힌 경우에는 길이가 줄어들어 휴대가 간편하며, 180°를 초과하면 홀로그램을 통해 영상표현범위를 확장할 수 없다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 렌티큘러렌즈(300)는 렌티큘러렌즈몸체부(320)와, 상기 렌티큘러렌즈몸체부(320)의 일면에 일체로 형성된 렌티큘러렌즈굴절부(310)로 이루어진다.
상기 렌티큘러렌즈(300)는 디스플레이 패널(200)에서 출력된 영상이 렌티큘러렌즈몸체부(320)의 일면에서 굴절되어 통과되어 들어오고, 굴절된 영상은 렌티큘러렌즈굴절부(310)를 통해 굴절되어 외부로 나가게 된다.
상기 렌티큘러렌즈(300)를 통하여 3차원 영상을 표현하기 위해서는 제1 디스플레이 패널(100)과 제2 디스플레이 패널(200)에 사용된 렌티큘러렌즈(300)에 대응하여 콘텐츠영상을 생성하고 표시한다.
도 5를 통해 나타내는 정보의 명칭은 다음과 같다.
f : 초점거리
상기 초점거리는 렌티큘러렌즈(300)의 중심 또는 주경의 반사면 중심에서 초점면까지의 거리로, 렌즈큘러렌즈(300)에서 영상의 굴절정도에 따라서 달라진다.
g : 렌티큘러렌즈 내부격차
상기 렌티큘러렌즈 내부격차는 디스플레이 패널(10) 영상이 입력되는 렌티큘러렌즈(300)의 렌티큘러렌즈몸체부(320)의 영상입력면과, 렌티큘러렌즈(300)의 영상이 외부로 나가게 되는 렌티큘러렌즈굴절부(310)의 영상출력면 사이의 거리이다.
z : 표현영상깊이
상기 표현영상깊이는 렌티큘러렌즈(300)의 영상출력면에서 표현영상 중앙깊이면인 CDP 사이의 최단거리이다.
c : 픽셀 사이즈
상기 픽셀 사이즈는 디스플레이 패널(10)에서 출력되는 영상의 하나의 픽셀의 크기이다.
Nc : 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경
상기 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경은 픽셀 사이즈인 c를 N개만큼 곱한 길이를 가지는 렌티큘러렌즈굴절부(310) 하나의 직경이다.
D : 영상표현범위 깊이
상기 영상표현범위 깊이는 렌티큘러렌즈(300)를 통과한 픽셀 영상들이 왜곡없이 3D영상으로 보여질 수 있는 범위이다.
CDP : 표현영상 중앙깊이면
상기 표현영상 중앙깊이면은 디스플레이 패널(10)에 표시되는 영상이 렌티큘러렌즈(300)에 의해서 결상이 되는 면이며, 영상표현범위에서 D의 중앙에 위치한 면이다.
p : 관측복셀 크기
상기 관측복셀 크기는 렌티큘러렌즈(300)로부터 표현영상깊이인 z만큼 떨어진 위치에 디스플레이 패널(10)의 하나의 픽셀이 보여지는 크기이다.
Figure 112016022605309-pat00001
: 렌티큘러렌즈 시야각
상기 렌티큘러렌즈 시야각은 렌티큘러렌즈굴절부(310)의 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경인 Nc의 픽셀들로부터 영상이 외부로 출력되는 범위의 각이다.
상기 디스플레이 패널(10)과 두께가 비균일한 렌티큘러렌즈를 설치하여 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 하는 것으로, 적용되는 수식은 다음과 같다.
(1)
Figure 112016022605309-pat00002
수식 (1)은 표현영상깊이인 z를 구하는 공식으로, 수식 (1)을 표현영상깊이 z에 대해서 정리하면 수식 (2)와 같다.
(2)
Figure 112016022605309-pat00003
수식 (2)에 따라 표현영상깊이인 z를 연산한다.
상기 관측복셀 크기인 p를 구하는 공식은 다음과 같다.
(3)
Figure 112016022605309-pat00004
수식 (3)에서는 f가 g와 동일하지 않을 경우에 성립하며,
z는 수식 (2)에서 f=g일 경우 분모는 무한대가 되므로, 도 6에 도시된 바와 같이 f=g에 대해서는 다음과 나타낼 수 있다.
(4)
Figure 112016022605309-pat00005
그러므로 f=g일 경우에는 수식 (4)와 같이 p와 Nc의 길이는 동일한 것으로 나타낸다.
상기 렌티큘러렌즈 시야각인 를 포함하여 계산하는 공식은 다음과 같다.
(5)
Figure 112016022605309-pat00006
그러므로 수식 (5)에 의해 렌티큘러렌즈 시야각인
Figure 112016022605309-pat00007
에 대하여 도출하면 식 (5-1)과 같다.
(5-1)
Figure 112016022605309-pat00008
상기 수식(5-1)에 따라 렌티큘러렌즈 시야각인
Figure 112016022605309-pat00009
내에서 영상을 확인 할 수 있다.
또한, 상기 영상표현범위 깊이에 대하여 구하는 공식은 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 영상표현범위 깊이인 D, 관측복셀 크기인 p, 표현영상깊이인 z, 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경인 Nc는 같은 각도를 통해 연산되어 로 나타낼 수 있으며, D에 대하여 계산하면 다음과 같다.
(6)
Figure 112016022605309-pat00010
상기 수식 (6)과 같이 영상표현범위 깊이인 D의 계산식에 포함되는 z와 p는 수식 (2)와 수식 (3)에서 f=g가 될 수 없다.
그리고 관측복셀 크기인 p는 디스플레이 패널(10)의 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경인 Nc에 따라 달라지는 것으로, f=g일 때의 수식 (4)인 p=Nc를 대입하면 수식 (7)과 같이 연산된다.
(7)
Figure 112016022605309-pat00011
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, g=f일 때 관측복셀 크기인 p는 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경인 Nc와 동일한 것이다.
그리고 상기 관측복셀 크기인 p가 Nc와 동일하지 않으면 3차원 영상의 해상도가 높아지고 깊이범위가 줄어드는 것으로, 즉, f≠g일 경우(즉 g>f 또는 g<f일 경우) 3차원 영상 해상도는 증가하며 영상표현범위는 줄어든다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, g<f일 때 중앙깊이면인 CDP는 허상영역인 디스플레이 패널(10)의 출력방향의 반대방향으로 표현영상깊이 z만큼 떨어진 위치에 형성되고, 반대로 g>f일 때 CDP는 실상영역인 디스플레이 패널 출력방향으로 표현영상깊이인 z만큼 떨어진 위치에 형성된다.
도 4 또는 도 8에 기재된 바와 같이, 상기 렌티큘러렌즈(300)는 렌티큘러렌즈(300)와 디스플레이 패널(10) 사이의 거리가 위치에 따라 변화되는 축이 y축이며, y축에서 렌티큘러렌즈(300)의 일측 끝단이 0이며, y축의 타측 끝단을 M-1로 하여, y축은 픽셀 사이즈인 c를 M개만큼 가지는 것으로 정의한다.
그리고 상기 렌티큘러렌즈(300)는 y축의 위치마다 두께가 결정되며, 상기 렌티큘러렌즈(300)의 곡률과 두께에 따라 초점거리인 f와, 렌티큘러렌즈(300)와 디스플레이 패널(10) 사이의 거리인 g가 변화되는 것이다.
그리고 상기 렌티큘러렌즈(300)의 y축 위치에 따른 g인 g(y)를 다르게 제조하여 3차원 영상의 해상도와 깊이를 조절하는 것이 가능하여 깊이표시영역을 달리 할 수 있다.
그러므로 상기 렌티큘러렌즈(300)의 굴절을 통해 사용자가 관측복셀의 위치에서 볼 수 있는 해상도가 증가된다.
또한, 상기 렌티큘러렌즈(300)는 y축 위치의 증가에 따라 g가 선형 또는 비선형이 되는 것이다.
상기 선형 렌티큘러렌즈는 y축의 위치에 상관없이 g가 동일한 평면형과, y값에 따라 렌티큘러렌즈의 깊이가 일정하게 증가 또는 감소하는 웨지형이 있다.
그리고 상기 웨지형 렌티큘러렌즈는 y축 위치가 0인 우측 끝단부에서 y축 위치가 최대인 M-1인 좌측 끝단부까지의 깊이가 일정하게 증가 또는 감소하는 것으로, 굴곡이 없는 평면으로 이루어진다.
그리고 상기 렌티큘러렌즈(300)의 디스플레이 패널(10)의 픽셀은 가로 N개와 세로 M개의 곱만큼 이루어지며, 한 픽셀에서의 g는 y축 위치에 따라 값이 변하는 g(y)인 것으로, y축의 범위는 0~M-1이이며, y축 위치가 M-1일 때가 g의 값이 제일 큰 것이다.
상기 비선형 렌티큘러렌즈는 도 8에 도시된 바와 같이, g(y)가 y축 위치에 따라 g가 곡선을 이루어지되, 렌티큘러렌즈몸체부(320)의 영상입력면이 일정하지 않은 굴곡을 가지는 것으로, y축 위치의 이동에 따라 g가 일정하지 않게 점점 짧게 또는 길게 형성되는 것이 있다.
한편, 상기 수식 (2)을 y축의 위치에 따라 z가 변경되는 것을 수식으로 나타내면 다음과 같다.
(8)
Figure 112016022605309-pat00012
수식 (8)은 수식 (2)에서 y축의 변경에 대하여 z와 g가 변경되는 것을 나타낸다.
그리고 수식 (6)을 y축의 변경에 대하여 D가 변경되는 것을 수식으로 나타내면 다음과 같다.
(9)
Figure 112016022605309-pat00013
수식 (9)은 수식 (6)에 y축이 변경되면 D, z, 또는 p가 달라지는 것이다.
상기 3차원 영상을 왜곡없이 표시할 수 있는 깊이영역은 수식 (6)과 수식(7)을 이용하여 y축의 변화에 따라 변화하며,
Figure 112016022605309-pat00014
이하,
Figure 112016022605309-pat00015
이상의 범위인 것이다.
상기 관측복셀 크기인 p는 수식 (3)을 이용하여 y축의 변화에 따라 변화하는 것을 수식으로 나타내면 다음과 같다.
(10)
Figure 112016022605309-pat00016
상기 디스플레이 패널(10)은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 패널(10)은 가로N픽셀 및 세로M픽셀이며, 세로픽셀인 M픽셀에 해당되도록 y축의 범위는 0~M-1로 한다.
또한, 상기 디스플레이 패널(10)의 3차원 영상은 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 렌티큘러렌즈(300)를 통과할 시 렌티큘러렌즈(300)의 y값의 위치에 따른 g인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화된다.
상기 3차원 영상의 해상도는 g(y)가 f와 동일한 경우에는 디스플레이 패널(10)의 해상도와 동일하며, g(y)가 f와 동일하지 않은 경우에는 디스플레이 패널(10)의 해상도보다 증가한다.
상기 3차원 영상은 g(y)가 f보다 작은 경우에는 허상깊이영역에 출력되며, g(y)가 f보다 큰 경우 실상깊이영역에 출력된다.
또한, 상기 렌티큘러렌즈(300)의 두께인 g(y)를 결정하는 방법은 도 11에 도시된 바와 같이, 먼저 디스플레이부 전면에 사용할 CDP를 공간상으로 결정한 후에 수식 (8)을 역으로 계산하면 다음 수식으로 결정된다.
(11)
Figure 112016022605309-pat00017
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 듀얼 디스플레이부(600)에서 사용하는 CDP를 선형으로 계산한다면 제1 디스플레이 패널(100)과 제2 디스플레이 패널(200)로 분리하여 계산한다. 즉, 제1 비선형 렌티큘러렌즈와 제2 비선형 렌티큘러렌즈에서 두께인 g(y)는 도 12의 위쪽에 도시한 제1 디스플레이 패널(100)의 CDP를 선형으로 결정하고 식 (11)로 제1 렌티큘러렌즈의 두께 g(y)를 계산하고, 이와는 달리 제2 디스플레이 패널(200)의 CDP를 다른 방향의 선형으로 결정하고 식 (11)로 제2 렌티큘러렌즈의 두께 g(y)를 계산한다.
도 13은 상기 듀얼 디스플레이부(600)에 선형 CDP를 설계하고 이로부터 계산된 비선형 두께를 가지는 렌티큘러렌즈(300)를 사용하는 영상출력 예시를 보여주는 개념도이다. 상기 듀얼 디스플레이부(600)의 CDP 설계는 선형 및 비선형적으로 다양하게 설계가 가능하다.
도 14는 상기 비선형 렌티큘러렌즈를 가지는 듀얼 디스플레이부(600)의 실시사진이다.
상기 듀얼 디스플레이부(600)의 제1 디스플레이 패널(100)에서는 제1 3D영상(120)을 공간에 출력하고, 수평하게 놓인 제2 디스플레이 패널(200)에서는 제2 3D영상(220)을 출력한다.
그러면 관측자(700)는 제1 디스플레이 패널(100)과 제2 디스플레이 패널(200)을 통하여 보다 넓은 3차원 공간 영역에서 입체영상을 볼 수 있다.
상기 비균일 렌티큘러렌즈는 도 16과 같이 회전된 렌티큘러렌즈 또는 렌즈어레이(410) 형태에 확장하여 적용이 가능하다.
따라서 본 발명 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법은 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 두 개의 디스플레이 패널이 설치된 듀얼 디스플레이부를 접음으로서 3차원 공간 영상의 영상표현범위를 확장하고, 듀얼 디스플레이부의 두 개의 디스플레이 패널은 디스플레이부의 접힘에 의해 서로 다른 각도가 되며, 영상이 올바르게 표시되도록 렌티큘러렌즈의 두께가 비균일하게 형성되고, 상기 두 개의 디스플레이 패널을 통하여 3차원 영상 출력 공간을 확장하여 보다 실감나는 영상을 제공하는 현저한 효과가 있다.
10 : 디스플레이 패널
100 : 제1 디스플레이 패널
110 : 제1 영상
120 : 제1 3D영상
200 : 제2 디스플레이 패널
210 : 제2 영상
220 : 제2 3D영상
300 : 렌티큘러렌즈
310 : 렌티큘러렌즈굴절부
320 : 렌티큘러렌즈몸체부
410 : 렌즈어레이
500 : 합성 3D영상
600 : 듀얼 디스플레이부
700 : 관측자

Claims (3)

  1. 듀얼 디스플레이부(600)의 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)이 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 서로 다른 각도로 설치되며, 서로 다른 각도를 가지는 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에 각각 두께가 비균일하게 형성되는 렌티큘러렌즈(300)를 설치한 후 영상을 출력하여 관측자(700)가 합성 3D영상(500)을 볼 수 있는 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법에 있어서,
    상기 듀얼 디스플레이부(600)는 두 개의 디스플레이 패널 중 제2 디스플레이 패널(200)이 설치되는 상부몸체와, 두 개의 디스플레이 패널 중 제1 디스플레이 패널(100)이 설치되는 하부몸체로 이루어지는 것으로, 상부몸체와 하부몸체는 일체로 형성되되 서로 다른 각도가 되도록 일정한 접이각도를 가지는 것이며,
    상기 두 개의 디스플레이 패널(100, 200)에는 각각 y값의 위치에 따른 내부격차인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화되는 렌티큘러렌즈(300)가 설치되는 것이며,
    상기 렌티큘러렌즈(300)는 y축 위치의 증가에 따라 g가 비선형이 되는 것이며, 상기 비선형 렌티큘러렌즈는 g(y)가 y축 위치에 따라 g가 곡선으로 이루어지되, 렌티큘러렌즈몸체부(320)의 영상입력면이 일정하지 않은 굴곡을 가지는 것으로, y축 위치의 이동에 따라 g가 일정하지 않게 점점 짧게 또는 길게 형성되는 것이며,
    수식 (2)를 y축의 위치에 따라 z가 변경되는 것을 수식으로 나타내면 수식 (8)이 되며, 상기 수식 (8)은 수식 (2)에서 y축의 변경에 대하여 z와 g가 변경되는 것을 나타내고,
    (2)
    Figure 112017051287915-pat00034

    (8)
    Figure 112017051287915-pat00035

    수식 (6)을 y축의 변경에 대하여 D가 변경되는 것을 수식으로 나타내면 수식 (9)가 되며, 상기 수식 (9)는 수식 (6)에 y축이 변경되면 D, z, 또는 p가 달라지는 것이며, 3차원 영상을 왜곡없이 표시할 수 있는 깊이영역은 수식 (6)과 수식(7)을 이용하여 y축의 변화에 따라 변화하며,
    Figure 112017051287915-pat00036
    이하,
    Figure 112017051287915-pat00037
    이상의 범위인 것이며,
    (6)
    Figure 112017051287915-pat00038

    (7)
    Figure 112017051287915-pat00039

    (9)
    Figure 112017051287915-pat00040

    관측복셀 크기인 p는 수식 (3)을 이용하여 y축의 변화에 따라 변화하는 것으로 수식 (10)이 되며,
    (3)
    Figure 112017051287915-pat00041

    (10)
    Figure 112017051287915-pat00042

    상기 디스플레이 패널(10)은 가로N픽셀 및 세로M픽셀이며, 세로픽셀인 M픽셀에 해당되도록 y축의 범위를 0~M-1로 하는 것이며,
    상기 3차원 영상의 해상도는 g(y)가 f와 동일한 경우에는 디스플레이 패널(10)의 해상도와 동일하며, g(y)가 f와 동일하지 않은 경우에는 디스플레이 패널(10)의 해상도보다 증가하는 것이며,
    상기 3차원 영상은 g(y)가 f보다 작은 경우에는 허상깊이영역에 출력되며, g(y)가 f보다 큰 경우 실상깊이영역에 출력되고,
    상기 렌티큘러렌즈(300)의 두께인 g(y)를 결정하는 방법은 먼저 듀얼 디스플레이부(600) 전면에 사용할 CDP를 공간상으로 결정한 후에 수식 (8)을 역으로 계산하면 수식 (11)으로 결정되는 것을 특징으로 하는 렌티큘러렌즈가 부착된 두 개의 디스플레이 패널을 통한 3차원 영상 출력방법
    (11)
    Figure 112017051287915-pat00043

    ( f : 초점거리, g : 렌티큘러렌즈 내부격차, z : 표현영상깊이, c : 픽셀 사이즈, Nc : 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경, D : 영상표현범위 깊이, CDP : 표현영상 중앙깊이면, p : 관측복셀 크기 )
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