KR101884460B1 - 무안경 입체영상 표시방법 - Google Patents

무안경 입체영상 표시방법 Download PDF

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KR101884460B1 KR1020160021288A KR20160021288A KR101884460B1 KR 101884460 B1 KR101884460 B1 KR 101884460B1 KR 1020160021288 A KR1020160021288 A KR 1020160021288A KR 20160021288 A KR20160021288 A KR 20160021288A KR 101884460 B1 KR101884460 B1 KR 101884460B1
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Abstract

본 발명은 디스플레이 패널(200)에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈굴절부(110)의 개수를 늘리지 않고 영상표현범위에서 영상의 왜곡 없이 해상도가 증가되도록 렌티큘러렌즈(100)의 두께가 비균일하게 형성되는 것으로,
따라서 본 발명 무안경 입체영상 표시방법은 디스플레이 패널에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈의 두께를 비균일하게 형성함으로서 렌티큘러렌즈굴절부의 개수를 늘리지 않고 해상도가 증가되는 현저한 효과가 있다.

Description

무안경 입체영상 표시방법 { Non-eyeglass stereoscopic image display method }
본 발명은 무안경 입체영상 표시방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이 패널에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈굴절부의 개수를 늘리지 않고 해상도가 증가되도록 두께가 비균일하게 형성되는 무안경 입체영상 표시방법에 관한 것이다.
종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-1374736호의 박막형 렌티큘러렌즈와 인터레이스 이미지 간 이격 공간이 형성된 입체영상 디스플레이 장치에 의하면, 박막형 렌티큘러렌즈; 인터레이스 이미지; 상기 박막형 렌티큘러렌즈 및 상기 인터레이스 이미지를 초점 거리에 상응하는 소정 간격을 유지한 상태로 상기 박막형 렌티큘러렌즈 및 상기 인터레이스 이미지의 상단을 고정하는 상단 전면부와 상단 후면부로 구성된 상단홀더; 박막형 렌티큘러렌즈 및 인터레이스 이미지를 초점 거리에 상응하는 소정 간격을 유지한 상태로 상기 박막형 렌티큘러렌즈 및 상기 인터레이스 이미지의 하단을 고정하는 하단 전면부와 하단 후면부로 구성된 하단홀더; 상기 상단 전면부와 상기 상단 후면부의 내부에 각각 구비되고, 상기 박막형 렌티큘러렌즈 및 인터레이스 이미지의 상단이 고정되는 포맥스 재질로 된 한 쌍의 상단바; 상기 하단 전면부와 상기 하단 후면부의 내부에 각각 구비되고, 상기 박막형 렌티큘러렌즈 및 인터레이스 이미지의 하단이 고정되는 포맥스 재질로 된 한 쌍의 하단바; 상기 상단홀더의 후면으로부터 연장된 상단 연결부; 상기 하단홀더의 후면으로부터 연장된 하단 연결부; 상기 상단 연결부와 상기 하단 연결부를 연결하도록 설치되어, 상기 상단홀더와 상기 하단홀더의 상호 가변적인 간격을 유지하도록 상호 지지하여 상기 박막형 렌티큘러렌즈 및 상기 인터레이스 이미지의 상하 높이에 따라 상기 박막형 렌티큘러렌즈 및 상기 인터레이스 이미지을 팽팽하게 인장하는 상하단 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 렌티큘러렌즈와 인터레이스 이미지 간 이격공간이 형성된 입체영상 디스플레이 장치라고 기재되어 있다.
다른 종래기술로서 공개특허공보 공개번호 제10-1993-0020209호의 프러젝션 TV의 스크린용 렌티큘러렌즈에 의하면, 프러젝션 TV에서 스크린으로 구성되는 렌티큘러렌즈의 출사측렌즈 엘리먼트에 미세한 입자형상을 형성하여 투과율을 향상시키고 고해상도를 얻을 수 있도록 하여서 됨을 특징으로 하는 한 프리젝션 TV의 스크린용 렌티큘러렌즈라고 기재되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 장치는 렌티큘러렌즈의 두께가 균일하여 3차원 공간영상의 해상도가 변경될 수 없는 단점이 있었다.
따라서 본 발명 무안경 입체영상 표시방법을 통하여, 디스플레이 패널에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈굴절부의 개수를 늘리지 않고 해상도가 증가되도록 두께가 비균일하게 형성되는 무안경 다시점 렌티큘러렌즈를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 디스플레이 패널(200)에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈굴절부(110)의 개수를 늘리지 않고 영상표현범위에서 영상의 왜곡 없이 해상도가 증가되도록 렌티큘러렌즈(100)의 두께가 비균일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명 무안경 입체영상 표시방법은 디스플레이 패널에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈의 두께를 비균일하게 형성함으로서 렌티큘러렌즈굴절부의 개수를 늘리지 않고 해상도가 증가되는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 선형 렌티큘러렌즈 개념도
도 2는 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 선형 렌티큘러렌즈 명칭에 따른 상세도
도 3은 본 발명에서 g와 f의 길이가 동일한 렌티큘러렌즈의 깊이영역 개념도
도 4는 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 g와 f의 길이차이에 따른 깊이영역 개념도
도 5는 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 y축 위치의 증가에 따른 f를 나타내는 상세도
도 6은 본 발명에서 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 정면도 및 측면도
도 7은 본 발명에서 렌티큘러렌즈 깊이영역을 나타내는 상세도
도 8은 본 발명에서 렌티큘러렌즈 두께 계산 상세도
도 9는 본 발명에서 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 측면도
도 10은 본 발명에서 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 측면도
도 11 내지 도 12는 본 발명에서 3차원 영상을 왜곡 없이 볼 수 있는 영상표현범위에 따른 g(y) 상세도
도 13은 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 회전 개념도
도 14 내지 도 15는 본 발명에서 어느 하나의 픽셀과 중심선의 최단거리 개념도
도 16은 본 발명에서 3차원 물체 위의 대응점간의 거리 개념도
도 17은 본 발명에서 최종 요소 영상 획득 개념도
본 발명은 디스플레이 패널(200)에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈굴절부(110)의 개수를 늘리지 않고 영상표현범위에서 영상의 왜곡 없이 해상도가 증가되도록 렌티큘러렌즈(100)의 두께가 비균일하게 형성되는 무안경 입체영상 표시방법에 있어서,
상기 렌티큘러렌즈(100)는 y축의 위치마다 두께가 형성되며, 상기 렌티큘러렌즈(100)의 두께에 따라 초점거리인 f와, 렌티큘러렌즈 내부격차인 g가 다르고, 상기 렌티큘러렌즈 내부격차인 g는 비선형이 되는 것이며,
상기 디스플레이 패널(200)의 3차원 영상은 렌티큘러렌즈(100)를 통과할 시 렌티큘러렌즈(100)의 y값의 위치에 따른 렌티큘러렌즈 내부격차인 g인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화되는 것이며,
상기 렌티큘러렌즈(100)는 y축 위치의 증가에 따라 g가 비선형이 되는 것이며, 상기 비선형 렌티큘러렌즈는 g(y)가 y축 위치에 따라 g가 곡선을 이루어지되, 렌티큘러렌즈몸체부(120)의 영상입력면이 일정하지 않은 굴곡을 가지는 것으로, y축 위치의 이동에 따라 g가 일정하지 않게 점점 짧게 또는 길게 형성되는 것이며,
수식 (2)을 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 나타나고,
(2)
Figure 112017127983967-pat00047

(8)
Figure 112017127983967-pat00048

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 112017127983967-pat00049
이하,
Figure 112017127983967-pat00050
이상의 범위인 것이며,
(6)
Figure 112017127983967-pat00051

(7)
Figure 112017127983967-pat00052

(9)
Figure 112017127983967-pat00053

관측복셀 크기인 p는 수식 (3)을 이용하여 y축의 변화에 따라 변화하는 것으로 수식(10)이 되며,
(3)
Figure 112017127983967-pat00054

(10)
Figure 112017127983967-pat00055

상기 디스플레이 패널(10)은 가로N픽셀 및 세로M픽셀이며, 세로픽셀인 M픽셀에 해당되도록 y축의 범위를 0~M-1로 하며, 상기 디스플레이 패널의 3차원 영상은 렌티큘러렌즈를 통과할 시 렌티큘러렌즈의 y값의 위치에 따른 g인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화되는 것이며,
상기 3차원 영상의 해상도는 g(y)가 f와 동일한 경우에는 디스플레이 패널(200)의 해상도와 동일하며, g(y)가 f와 동일하지 않은 경우에는 디스플레이 패널(200)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(100)의 두께인 g(y)를 결정하는 방법은 수식 (8), 수식 (9), 영상표현범위와, 3차원 영상의 해상도를 통하여 결정되는 것으로, g(y)는 수식 (8)을 변형한
Figure 112017127983967-pat00056
를 통해 계산할 수 있는 것이며,
상기 영상표현범위에 위치한 관측자에게 3차원 영상을 볼 수 있도록 g(y)가 결정되며, g(y)는 다음의 수식 (11)에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
(11)
Figure 112017127983967-pat00057

( f : 초점거리, g : 렌티큘러렌즈 내부격차, z : 표현영상깊이, c : 픽셀 사이즈, Nc : 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경, D : 깊이영역, CDP : 표현영상 중앙깊이면으로, 디스플레이 패널(200)에서 표시된 영상이 렌티큘러렌즈(100)를 통해 공간에 결상되는 거리, p : 관측복셀 크기, n : 렌티큘러렌즈를 구성하는 재료의 굴절률, θy : 관측자의 눈의 위치에 렌티큘러 렌즈의 위치와 이루는 각도 )
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이하 본 발명은 첨부도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에서 선형 렌티큘러렌즈 개념도, 도 2는 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 선형 렌티큘러렌즈 명칭에 따른 상세도, 도 3은 본 발명에서 g와 f의 길이가 동일한 렌티큘러렌즈의 깊이영역 개념도, 도 4는 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 g와 f의 길이차이에 따른 깊이영역 개념도, 도 5는 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 y축 위치의 증가에 따른 f를 나타내는 상세도, 도 6은 본 발명에서 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 정면도 및 측면도, 도 7은 본 발명에서 렌티큘러렌즈 깊이영역을 나타내는 상세도, 도 8은 본 발명에서 렌티큘러렌즈 두께 계산 상세도, 도 9는 본 발명에서 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 측면도, 도 10은 본 발명에서 렌티큘러렌즈를 관측자가 관측하는 측면도, 도 11 내지 도 12는 본 발명에서 3차원 영상을 왜곡없이 볼 수 있는 영역에 따른 g(y) 상세도, 도 13은 본 발명에서 렌티큘러렌즈의 회전 개념도, 도 14 내지 도 15는 본 발명에서 어느 하나의 픽셀과 중심선의 최단거리 개념도, 도 16은 본 발명에서 3차원 물체 위의 대응점간의 거리 개념도, 도 17은 본 발명에서 최종 요소 영상 획득 개념도이다.
본 발명에 대해 구체적으로 기술하면, 본 발명은 디스플레이 패널(200)에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈굴절부(110)의 개수를 늘리지 않고 영상표현범위에서 영상의 왜곡 없이 해상도가 증가되도록 렌티큘러렌즈(100)의 두께가 비균일하게 형성되는 것이다.
상기 영상표현범위는 3차원 공간영상을 왜곡 없이 볼 수 있는 범위이다.
상기 렌티큘러렌즈(100)는 렌티큘러렌즈몸체부(120)와, 상기 렌티큘러렌즈몸체부(120)의 일면에 일체로 형성된 렌티큘러렌즈굴절부(110)로 이루어진다.
상기 렌티큘러렌즈(100)는 디스플레이 패널(200)에서 출력된 영상이 렌티큘러렌즈몸체부(120)의 일면에서 굴절되어 통과되어 들어오고, 굴절된 영상은 렌티큘러렌즈굴절부(110)를 통해 굴절되어 외부로 나가게 된다.
도 2에 도시된 나타내는 정보의 명칭은 다음과 같다.
f : 초점거리
상기 초점거리는 렌티큘러렌즈(100)의 중심 또는 주경의 반사면 중심에서 초점면까지의 거리로, 렌즈큘러렌즈(100)에서 영상의 굴절정도에 따라서 달라진다.
g : 렌티큘러렌즈 내부격차
상기 렌티큘러렌즈 내부격차는 렌티큘러렌즈(100)의 디스플레이 패널(200)의 영상이 입력되는 렌티큘러렌즈몸체부(120)의 영상입력면과, 렌티큘러렌즈(100)의 영상이 외부로 나가게 되는 렌티큘러렌즈굴절부(100)의 영상출력면 사이의 거리이다.
z : 표현영상깊이
상기 표현영상깊이는 렌티큘러렌즈(100)의 영상출력면에서 표현영상 중앙깊이면인 CDP 사이의 최단거리이다.
c : 픽셀 사이즈
상기 픽셀 사이즈는 디스플레이 패널(200)에서 출력되는 영상의 하나의 픽셀의 크기이다.
Nc : 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경
상기 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경은 픽셀 사이즈인 c를 N개만큼 곱한 길이를 가지는 렌티큘러렌즈의굴절부(110) 하나의 직경이다.
D : 깊이영역
상기 깊이영역는 렌티큘러렌즈를 통과한 픽셀 영상들이 왜곡없이 3D영상으로 보여질 수 있는 범위이다.
CDP : 표현영상 중앙깊이면
상기 표현영상 중앙깊이면은 디스플레이 패널(200)에 표시되는 영상이 렌티큘러렌즈(100)에 의해서 결상이 되는 면이며, 영상표현범위에서 D의 중앙에 위치한 면이다.
p : 관측복셀 크기
상기 관측복셀 크기는 렌티큘러렌즈(100)로부터 표현영상깊이인 z만큼 떨어진 위치에 디스플레이 패널(200)의 하나의 픽셀이 보여지는 크기이다.
Figure 112016017801705-pat00001
: 렌티큘러렌즈 시야각
상기 렌티큘러렌즈 시야각은 렌티큘러렌즈굴절부(110)의 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경인 Nc의 픽셀들로부터 영상이 외부로 출력되는 범위의 각이다.
상기 디스플레이 패널(200)과 두께가 비균일한 렌티큘러렌즈(100)를 설치하여 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있도록 하는 것으로, 적용되는 수식은 다음과 같다.
(1)
Figure 112016017801705-pat00002
수식 (1)은 표현영상깊이인 z를 구하는 공식으로, 수식 (1)을 표현영상깊이 z에 대해서 정리하면 수식 (2)와 같다.
(2)
Figure 112016017801705-pat00003
수식 (2)에 따라 표현영상깊이인 z를 연산한다.
상기 관측복셀 크기인 p를 구하는 공식은 다음과 같다.
(3)
Figure 112016017801705-pat00004
수식 (3)에서는 f가 g와 동일하지 않을 경우에 성립하며, z는 수식 (2)에서 f=g일 경우 분모는 무한대가 되므로, 도 3에 도시된 바와 같이 f=g에 대해서는 다음과 나타낼 수 있다.
(4)
Figure 112016017801705-pat00005
그러므로 f=g일 경우에는 수식 (4)와 같이 p와 Nc의 길이는 동일한 것으로 나타낸다.
상기 렌티큘러렌즈 시야각인
Figure 112016017801705-pat00006
를 포함하여 계산하는 공식은 다음과 같다.
(5)
Figure 112016017801705-pat00007
그러므로 수식 (5)에 의해 렌티큘러렌즈 시야각인
Figure 112016017801705-pat00008
에 대하여 도출하면 식 (5-1)과 같다.
(5-1)
Figure 112016017801705-pat00009
상기 수식(5-1)에 따라 렌티큘러렌즈 시야각인
Figure 112016017801705-pat00010
내에서 영상을 확인 할 수 있다.
또한, 상기 깊이영역에 대하여 구하는 공식은 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 깊이영역인 D, 관측복셀 크기인 p, 표현영상깊이인 z, 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경인 Nc는 같은 각도를 통해 연산되어
Figure 112017127983967-pat00011
로 나타낼 수 있으며, D에 대하여 계산하면 다음과 같다.
(6)
Figure 112016017801705-pat00012
상기 수식 (6)과 같이 깊이영역인 D의 계산식에 포함되는 z와 관측복셀 크기인 p는 수식 (2)와 수식 (3)에서 f=g가 될 수 없다.
그리고 상기 관측복셀 크기인 p는 디스플레이 패널(200)의 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경인 Nc에 따라 달라지는 것으로, f=g일 때의 수식 (4)인 p=Nc를 대입하면 수식 (7)과 같이 연산된다.
(7)
Figure 112016017801705-pat00013
또한, 도 3에 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 4에 도시된 바와 같이, g<f일 때 중앙깊이면인 CDP는 허상영역인 디스플레이 패널(200)의 출력방향의 반대방향으로 표현영상깊이 z만큼 떨어진 위치에 형성되고, 반대로 g>f일 때 CDP는 실상영역인 디스플레이 패널(200) 출력방향으로 표현영상깊이인 z만큼 떨어진 위치에 형성된다.
도 1 또는 도 5에 기재된 바와 같이, 상기 렌티큘러렌즈(100)는 렌티큘러렌즈(100)와 디스플레이 패널(200) 사이의 거리가 위치에 따라 변화되는 축이 y축이며, y축에서 렌티큘러렌즈(100)의 일측 끝단이 0이며, y축의 타측 끝단을 M-1로 하여, y축은 픽셀 사이즈인 c를 M개만큼 가지는 것으로 정의한다.
그리고 상기 렌티큘러렌즈(100)는 y축의 위치마다 두께가 결정되며, 상기 렌티큘러렌즈(100)의 곡률과 두께에 따라 초점거리인 f와, 렌티큘러렌즈 내부격차인 g가 변화되는 것이다.
그리고 상기 렌티큘러렌즈(100)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(100)의 굴절을 통해 사용자가 관측복셀의 위치에서 볼 수 있는 해상도가 증가된다.
또한, 상기 렌티큘러렌즈(100)는 y축 위치의 증가에 따라 g가 선형 또는 비선형이 되는 것이다.
상기 선형인 렌티큘러렌즈(100)는 y축의 위치에 상관없이 g가 동일한 평면형과, y값에 따라 렌티큘러렌즈(100)의 깊이가 일정하게 증가 또는 감소하는 웨지형이 있다.
그리고 상기 웨지형 렌티큘러렌즈는 y축 위치가 0인 우측 끝단부에서 y축 위치가 최대인 M-1인 좌측 끝단부까지의 일정하게 증가 또는 감소하는 것으로, 굴곡이 없는 평면으로 이루어진다.
그리고 상기 렌티큘러렌즈(100)의 디스플레이 패널(200)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 10에 도시된 바와 같이, g(y)가 y축 위치에 따라 g가 곡선을 이루어지되, 렌티큘러렌즈몸체부(120)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 112016017801705-pat00014
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 112016017801705-pat00015
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 112016017801705-pat00016
이하,
Figure 112016017801705-pat00017
이상의 범위인 것이다.
상기 관측복셀 크기인 p는 수식 (3)을 이용하여 y축의 변화에 따라 변화하는 것을 수식으로 나타내면 다음과 같다.
(10)
Figure 112016017801705-pat00018
상기 디스플레이 패널(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 패널(200)은 가로N픽셀 및 세로M픽셀이며, 세로픽셀인 M픽셀에 해당되도록 y축의 범위는 0~M-1로 한다.
또한, 상기 디스플레이 패널의 3차원 영상은 도 7에 도시된 바와 같이, 렌티큘러렌즈를 통과할 시 렌티큘러렌즈의 y값의 위치에 따른 g인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화된다.
상기 3차원 영상의 해상도는 g(y)가 f와 동일한 경우에는 디스플레이 패널(200)의 해상도와 동일하며, g(y)가 f와 동일하지 않은 경우에는 디스플레이 패널(200)의 해상도보다 증가한다.
상기 3차원 영상은 g(y)가 f보다 작은 경우에는 허상깊이영역에 출력되며, g(y)가 f보다 큰 경우 실상깊이영역에 출력된다.
또한, 상기 렌티큘러렌의 두께인 g(y)를 결정하는 방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 수식 (8), 수식 (9), 영상표현범위와, 3차원 영상의 해상도를 통하여 결정된다.
도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 영상표현범위에 위치한 관측자에게 3차원 영상을 볼 수 있도록 g(y)가 결정되며, g(y)는 다음의 수식 (11)에 의해 결정된다.
(11)
Figure 112016017801705-pat00019
삭제
상기 렌티큘러렌즈의 중심선까지의 최단거리인 d를 설명하기 위하여, x축 x1번째 위치에 y축 y1번째 위치인 픽셀을 c(x1, y1)이라고 정의하는 것으로, x1은 x축의 변수이며, y1은 y축의 변수이다.
상기 렌티큘러렌즈(100)는 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 수직 렌티큘러렌즈 또는 회전된 렌티큘러렌즈를 사용할 수 있다.
상기 렌티큘러렌즈(100)를 사용하는 경우 중심선과 c(x1, y1)가 수직으로 하여 만나는 P(x1, y1)까지의 거리를 최단거리로 하며, 최단거리는 d가 된다.
상기 렌티큘러렌즈(100)의 최종 요소 영상 획득을 하기 위한 단계는 다음과 같다.
삭제
삭제
삭제
상기 본 발명은 어느 한 픽셀을 선택하는 픽셀선택단계; 선택된 픽셀에 해당되는 렌티큘러렌즈의 위치를 결정하는 렌즈위치결정단계; 위치가 결정된 렌티큘러렌즈의 중심선을 연산하는 중심선 연산단계; 선택된 픽셀과 최단거리가 되는 연산된 중심선의 점 P 좌표를 연산하는 최단위치연산단계; 선택된 픽셀과 점 P 좌표를 이용하여 3차원 물체의 대응점 정보를 획득하는 정보획득단계; 로 이루어진다.
그리고 모든 픽셀에 대해 픽셀선택단계부터 정보획득단계까지 반복하며, 모든 픽셀에 대해 정보획득단계에서 정보를 획득하면 정보획득단계 이후 최종 요소 영상을 획득하는 것이다.
따라서 본 발명 무안경 입체영상 표시방법은 디스플레이 패널에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈의 두께를 비균일하게 형성함으로서 렌티큘러렌즈굴절부의 개수를 늘리지 않고 해상도가 증가되는 현저한 효과가 있다.
100 : 렌티큘러렌즈
110 : 렌티큘러렌즈굴절부
120 : 렌티큘러렌즈몸체부
200 : 디스플레이 패널

Claims (4)

  1. 디스플레이 패널(200)에 3D안경 없이 3차원 공간영상을 볼 수 있게 설치되며, 렌티큘러렌즈굴절부(110)의 개수를 늘리지 않고 영상표현범위에서 영상의 왜곡 없이 해상도가 증가되도록 렌티큘러렌즈(100)의 두께가 비균일하게 형성되는 무안경 입체영상 표시방법에 있어서,
    상기 렌티큘러렌즈(100)는 y축의 위치마다 두께가 형성되며, 상기 렌티큘러렌즈(100)의 두께에 따라 초점거리인 f와, 렌티큘러렌즈 내부격차인 g가 다르고, 상기 렌티큘러렌즈 내부격차인 g는 비선형이 되는 것이며,
    상기 디스플레이 패널(200)의 3차원 영상은 렌티큘러렌즈(100)를 통과할 시 렌티큘러렌즈(100)의 y값의 위치에 따른 렌티큘러렌즈 내부격차인 g인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화되는 것이며,
    상기 렌티큘러렌즈(100)는 y축 위치의 증가에 따라 g가 비선형이 되는 것이며, 상기 비선형 렌티큘러렌즈는 g(y)가 y축 위치에 따라 g가 곡선으로 이루어지되, 렌티큘러렌즈몸체부(120)의 영상입력면이 일정하지 않은 굴곡을 가지는 것으로, y축 위치의 이동에 따라 g가 일정하지 않게 점점 짧게 또는 길게 형성되는 것이며,
    수식 (2)을 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 나타나고,
    (2)
    Figure 112017127983967-pat00058

    (8)
    Figure 112017127983967-pat00059

    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 112017127983967-pat00060
    이하,
    Figure 112017127983967-pat00061
    이상의 범위인 것이며,
    (6)
    Figure 112017127983967-pat00062

    (7)
    Figure 112017127983967-pat00063

    (9)
    Figure 112017127983967-pat00064

    관측복셀 크기인 p는 수식 (3)을 이용하여 y축의 변화에 따라 변화하는 것으로 수식(10)이 되며,
    (3)
    Figure 112017127983967-pat00065

    (10)
    Figure 112017127983967-pat00066

    상기 디스플레이 패널(10)은 가로N픽셀 및 세로M픽셀이며, 세로픽셀인 M픽셀에 해당되도록 y축의 범위를 0~M-1로 하며, 상기 디스플레이 패널의 3차원 영상은 렌티큘러렌즈를 통과할 시 렌티큘러렌즈의 y값의 위치에 따른 g인 g(y)에 따라 깊이영역 또는 해상도가 변화되는 것이며,
    상기 3차원 영상의 해상도는 g(y)가 f와 동일한 경우에는 디스플레이 패널(200)의 해상도와 동일하며, g(y)가 f와 동일하지 않은 경우에는 디스플레이 패널(200)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(100)의 두께인 g(y)를 결정하는 방법은 수식 (8), 수식 (9), 영상표현범위와, 3차원 영상의 해상도를 통하여 결정되는 것으로, g(y)는 수식 (8)을 변형한
    Figure 112017127983967-pat00067
    를 통해 계산할 수 있는 것이며,
    상기 영상표현범위에 위치한 관측자에게 3차원 영상을 볼 수 있도록 g(y)가 결정되며, g(y)는 다음의 수식 (11)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체영상 표시방법
    (11)
    Figure 112017127983967-pat00068

    ( f : 초점거리, g : 렌티큘러렌즈 내부격차, z : 표현영상깊이(렌티큘러렌즈의 영상출력면에서 CDP 사이의 최단거리), c : 픽셀 사이즈, Nc : 렌티큘러렌즈굴절부 단일직경, D : 깊이영역, CDP : 표현영상 중앙깊이면으로, 디스플레이 패널(200)에서 표시된 영상이 렌티큘러렌즈(100)를 통해 공간에 결상되는 거리, p : 관측복셀 크기, n : 렌티큘러렌즈를 구성하는 재료의 굴절률, θy : 관측자의 눈의 위치에 렌티큘러 렌즈의 위치와 이루는 각도 )
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