KR101939939B1 - 입체 영상을 위한 영상 변환 - Google Patents

Abstract

본 명세서에 개시된 영상 변환 장치는, 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광 및 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할하는 분할기; 상기 제1 광경로 상에 배치되어 상기 제1 광의 투과 여부를 제어하는 제1 셔터; 상기 제2 광경로 상에 배치되어 상기 제2 광의 투과 여부를 제어하는 제2 셔터; 상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광으로 변조하는 제1 변조부재; 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광을 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 변조하는 제2 변조부재; 및 상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 교대로 투과되도록 상기 제1 셔터 및 상기 제2 셔터를 제어하는 셔터 구동부를 포함한다.

Description

입체 영상을 위한 영상 변환{IMAGE CONVERSION FOR STEREOSCOPIC IMAGERY}

본 명세서는 입체 영상을 위한 영상 변환에 관한 것이다.

입체 영상(stereoscopic imagery)은 편광 변환기(polarization rotator)를 통해 3차원 영상으로 표시될 수 있다. 예를 들어, 영상 변환 장치는 입체 영상으로부터 하나의 프로젝터에 의해 출력된 평면 영상을 편광 변환기를 이용하여 제1 편광 상태로 편광 시킴으로써 사용자의 좌안을 위한 영상 프레임을 생성하고, 평면 영상을 제2 편광 상태로 편광 시킴으로써 사용자의 우안을 위한 영상 프레임을 생성할 수 있다. 영상 변환 장치에 의해 생성된 좌안 영상 프레임, 및 우안 영상 프레임은 스크린에 표시될 수 있다.

관람객은 입체 영상용 안경을 착용함으로써 스크린에 표시된 입체 영상을 관람할 수 있다. 예를 들어, 입체 영상용 안경은, 관람객의 좌안을 위한 영상을 통과시키도록 구성된 좌안용 편광 필터, 및 관람객의 우안을 위한 영상을 통과시키도록 구성된 우안용 편광 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 좌안용 편광 필터, 또는 우안용 편광 필터는, 고정된 편광 패턴에 의해 구현되거나, 주기적으로 편광 패턴을 On/Off 시키는 장치에 의해 구현될 수 있다. 사용자는, 좌안에서 인식한 좌안 영상 프레임, 및 우안에서 인식한 우안 영상 프레임을 합성함으로써 입체 영상을 시청할 수 있다.

입체 영상을 위한 영상 변환 장치는 하나의 프로젝터로부터 출력된 평면 영상을 편광 변환기를 이용하여 서로 다른 광 경로의 제1 편광 상태의 광과 제2 편광 상태의 광으로 편광시켜 출력하고, 편광으로 인한 광 손실을 보완하기 위하여, 상기 제2 편광 상태의 광을 상기 제1 편광 상태의 광으로 변환한 후, 상기 두 광경로의 광을 중첩하여 스크린에 투사하였다. 이 때, 상기 영상 변환 장치는 좌우 영상의 동기 신호에 따라 상기 출력되는 편광의 광경로 상에 위치한 접합된 두 장의 액정 편광 스위치를 통해 좌안을 위한 영상 프레임과 우안을 위한 영상 프레임을 순차적으로 생성하여 스크린으로 투사하였다.

이 경우, 상기 액정 편광 스위치의 고유 성질 및 누광 등으로 인한 입체 영상의 크로스토크(crosstalk) 때문에 관람객의 장시간 시청이 어렵게 되는 문제와, 상기 두 장의 액정 편광 스위치로 인해 시야각이 좁아지는 문제 등이 발생하게 되어 이를 해결하기 위한 방법이 필요하게 되었다.

본 명세서는 영상 변환 장치를 제시한다. 상기 영상 변환 장치는, 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광 및 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할하는 분할기; 상기 제1 광경로 상에 배치되어 상기 제1 광의 투과 여부를 제어하는 제1 셔터; 상기 제2 광경로 상에 배치되어 상기 제2 광의 투과 여부를 제어하는 제2 셔터; 상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광으로 변조하는 제1 변조부재; 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광을 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 변조하는 제2 변조부재; 및 상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 교대로 투과되도록 상기 제1 셔터 및 상기 제2 셔터를 제어하는 셔터 구동부를 포함할 수 있다.

상기 장치 및 그 밖의 실시 예는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

상기 제1 변조부재는 상기 제1 변조광이 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 좌안 렌즈의 변조부재와 정합하는 변조부재이고, 상기 제2 변조부재는 상기 제2 변조광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 우안 렌즈의 변조부재와 정합하는 변조부재일 수 있다.

또한, 상기 제1 변조부재 및 상기 제2 변조부재는, 상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광 및 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광을 선 편광, 원 편광 및 파장 분리 광 중 어느 하나의 광으로 변조할 수 있다.

또한, 상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 그 편광 축이 서로 직교하는 선 편광일 수 있다.

또한, 상기 제1 변조부재는 상기 투과된 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키는 제1 원 편광자(circular polarizer)이고, 상기 제2 변조부재는 상기 투과된 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 제2 원 편광자일 수 있다.

또한, 상기 제1 원 편광자는 상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키는 1/4 파장판(quarter-waveplate)이고, 상기 제2 원 편광자는 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 1/4 파장판(quarter-waveplate)일 수 있다.

또한, 상기 제1 변조부재는 상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시키는 제1 파장 분리 필터이고, 상기 제2 변조부재는 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시키는 제2 파장 분리 필터일 수 있다.

또한, 상기 제1 파장 분리 필터는 상기 제1 광의 파장 중, 적색 파장(R) 성분, 녹색 파장(G) 성분, 및 파란색 파장(B) 성분 중 각각 일 범위의 파장의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 분리 필터는 상기 제2 광의 파장 중, 적색 파장(R) 성분, 녹색 파장(G) 성분, 및 파란색 파장(B) 성분 중 상기 일 범위와 다른 범위의 파장의 광을 투과시킬 수 있다.

또한, 상기 분할기는, 상기 입사광을 편광되지 않은 상기 제1 광과 편광되지 않은 상기 제2 광으로 분할하는 비-편광 광 분할기(Non-Polarizing Beam Splitter), 또는 상기 입사광을 제1 편광 상태의 상기 제1 광과 제2 편광 상태의 상기 제2 광으로 분할하는 편광 광 분할기(Polarizing Beam Splitter)이고, 상기 제1 편광 및 상기 제2 편광은 그 편광 축이 서로 직교하는 선 편광일 수 있다.

또한, 상기 영상 변환 장치는 상기 제1 광의 편광 축과 상기 제2 광의 편광 축이 서로 직교하는 선 편광인 경우, 상기 제2 셔터의 광 입사부에 배치되어 상기 제2 광을 반 파장 지연시키는 반 파장판(half-wave plate)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 셔터 및 상기 제2 셔터는, 두 개의 선 편광자(linear polarizer); 상기 두 개의 선 편광자 사이에 배치되는 액정 셀; 및 상기 두 개의 선 편광자와 상기 액정 셀 사이에 각각 배치되는 두 개의 보상판(compensation plate)을 포함하되, 상기 두 개의 보상판은 위상 지연 오차를 보상할 수 있다.

한편, 본 명세서는 영상 변환 방법을 제시한다. 상기 영상 변환 방법은 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광 및 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할하는 동작; 상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 교대로 투과시키는 동작; 및 상기 투과된 제1 광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광 및 상기 투과된 제2 광을 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 변조하는 동작을 포함할 수 있다.

상기 방법 및 그 밖의 실시 예는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

상기 투과 동작은, 상기 입체 영상의 좌측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 입체 영상의 우측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 상기 제2 광을 투과시키는 동작일 수 있다.

또한, 상기 변조 동작은, 상기 투과된 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키고, 상기 투과된 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 동작일 수 있다.

또한, 상기 변조 동작은, 상기 투과된 제1 광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시켜 상기 제1 변조광으로 변조하고, 상기 투과된 제2 광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시켜 상기 제2 변조광으로 변조하는 동작일 수 있다.

한편, 본 명세서는 다른 영상 변환 방법을 제시한다. 상기 영상 변환 방법은 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광 및 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할하는 동작; 상기 입체 영상에 대한 좌우 동기 신호를 수신하는 동작; 상기 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 교대로 투과시키는 동작; 상기 투과된 상기 제1 광 및 상기 투과된 상기 제2 광이 입체 안경에 정합하도록 광 변조하는 동작을 포함할 수 있다.

상기 방법 및 그 밖의 실시 예는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 변조하고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 변조하는 동작일 수 있다.

또한, 상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 상기 좌안 렌즈의 원 편광 방향과 동일한 방향으로 원 편광시키고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 상기 우안 렌즈의 원 편광 방향과 동일한 방향으로 원 편광시키는 동작일 수 있다.

또한, 상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 좌안 렌즈의 투과 파장과 동일한 파장의 광을 투과시키고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 우안 렌즈의 투과 파장과 동일한 파장의 광을 투과시키는 동작일 수 있다.

또한, 상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 상기 좌안 렌즈의 선 편광 축과 동일한 방향으로 선 편광시키고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 상기 우안 렌즈의 선 편광 축과 동일한 방향으로 선 편광시키는 동작일 수 있다.

한편, 본 명세서는 다른 영상 변환 장치를 제시한다. 상기 영상 변환 장치는 입체 영상을 위한 입사광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광 및 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 분할하는 분할부; 상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광이 교대로 출력되도록 상기 분할부를 제어하는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 장치 및 그 밖의 실시 예는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 서로 다른 방향으로 원 편광된 광일 수 있다.

또한, 상기 제1 변조광은 상기 입사광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광이고, 상기 제2 변조광은 상기 입사광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광일 수 있다.

또한, 상기 제1 변조광은 일 방향의 선 편광 광이고, 상기 제2 변조광은 상기 일 방향과 직교하는 방향의 선 편광일 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시 예들에 의하면, 편광 스위치 방식의 입체 영상을 위한 좌안 용 영상과 우안 용 영상의 광 보상을 위한 광 중첩이 불필요하게 되어 크로스토크가 현저하게 감소하여 관람객이 장시간 시청할 수 있게 된다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 의하면, 하나의 광 경로 상에 한 장의 액정 셔터만을 사용하므로, 시야각이 넓어지게 되고, 광의 손실도 줄어들게 되며, 크로스토크 또한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 의하면, 하나의 광 경로 상에 한 장의 액정 셀 만을 사용하게 되므로, 간단한 구조와 얇은 두께의 광 변조부를 형성할 수 있으며, 광 변조부의 광 출력 면을 굴곡지게 형성할 수 있으므로, 넓은 시야각을 제공하고 고스트를 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 입체 영상을 제공하기 위한 예시적인 영상 변환 장치를 포함한 입체 영상 영사 시스템을 도시한다.
도 2는 예시적인 영상 변환 장치를 상세히 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 4는 선 편광 방식의 입체 영상 구현 기술을 적용한 영상 변환 장치를 통해 관람객이 입체 영상을 관람하게 되는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 5 내지 도 6은 원 편광 방식의 입체 영상 구현 기술을 적용한 영상 변환 장치를 통해 관람객이 입체 영상을 관람하게 되는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 7 내지 도 8은 파장 분리 방식의 입체 영상 구현 기술을 적용한 영상 변환 장치를 통해 관람객이 입체 영상을 관람하게 되는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 9는 파장 분리 방식에서 좌우 영상에 대한 RGB 파장 분리 개념을 예시적으로 도시한다.
도 10은 예시적인 셔터의 구조를 도시한다.
도 11은 광 분할기를 적용한 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이다.
도 12는 편광 광 분할기를 적용한 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이다.
도 13은 광 분할기를 적용한 다른 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이다.
도 15는 또 다른 광 분할기를 적용한 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이다.
도 16은 고스트 발생을 줄이기 위한 광 경로 조절 방법을 적용한 영상 변환 장치의 다른 예시도이다.
도 17은 입체 영상을 제공하기 위한 영상 변환 방법을 도시한 순서도이다.

본 명세서에 개시된 기술은 입체 영상을 위한 영상 변환에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 전자 장치 및 방법에도 적용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥 상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 입체 영상을 제공하기 위한 예시적인 영상 변환 장치를 포함한 입체 영상 영사 시스템을 도시한다.

입체 영상의 영사 시스템은 입체 영상을 영사(projection)하는 프로젝터, 입체 영상을 위한 입사광을 좌우 영상으로 변환하는 영상 변환 장치, 프로젝터에 입체 영상 콘텐츠를 제공하는 영상 서버, 영상 변환 장치에서 출력된 입체 영상을 반사하는 스크린, 및 스크린에서 반사된 입체영상을 수신하는 입체 안경을 포함하도록 구성될 수 있다.

도 1은 프로젝터(110), 영상 변환 장치(130), 영상 서버(150), 스크린(170), 및 입체 안경(190)을 포함하는 입체 영상 영사 시스템을 도시한다. 상기 입체 영상 영사 시스템은 입체 시네마 영사 시스템으로 불릴 수 있다.

상기 프로젝터(110)는 단일 프로젝터일 수 있으며, 상기 영상 서버(150)에서 제공되는 영화 콘텐츠에 대한 영상 신호를 입력받아 디코딩 한 후, 이를 상기 영상 변환 장치(130)로 출력할 수 있다.

상기 영상 변환 장치(130)는 상기 프로젝터(110)에서 입력된 영상을 관람자의 좌안 용 영상과 우안 용 영상으로 분할하여 출력할 수 있다.

상기 영상 서버(150)는 영화 콘텐츠에 대한 데이터를 저장하고 있으며, 상기 영화 콘텐츠의 입체 영상에 대한 데이터를 상기 프로젝터(110)로 전송할 수 있다.

상기 스크린(170)은 상기 영상 변환 장치(130)에서 출력된 좌안 용 영상과 우안 용 영상을 반사하여 상기 입체 안경(190)으로 전달할 수 있다.

상기 입체 안경(190)은 상기 스크린(170)에서 반사된 좌안 용 영상을 좌안 렌즈로, 우안 용 영상을 우안 렌즈로 각각 수신하여 관람자에게 입체 영상을 제공할 수 있다.

상기 영상 변환 장치(130)는 상기 프로젝터(110)로부터 입력된 영상을 좌안 용 영상과 우안 용 영상으로 분할하는 분할부(131)와 상기 분할부(131)가 입체 영상 용 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 출력하도록 상기 분할부(131)를 제어하는 구동부(133)를 포함할 수 있다.

상기 분할부(131)는 입체 영상을 위한 입사광을 상기 입체 영상의 좌측 영상(좌안 용 영상)을 위한 제1 변조광과 상기 입체 영상의 우측 영상(우안 용 영상)을 위한 제2 변조광으로 분할할 수 있다.

상기 구동부(133)는 상기 영상 서버(150)로부터 수신한 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 변조광과 상기 제2 변조광이 교대로 출력되도록 상기 분할부(131)를 제어할 수 있다.

상기 제1 변조광은 입체 영상의 좌측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 출력되는 영상으로서 상기 입체 안경(190)의 좌안 렌즈만을 투과하도록 변조될 수 있으며, 상기 제2 변조광은 입체 영상의 우측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 출력되는 영상으로서 상기 입체 안경(190)의 우안 렌즈만을 투과하도록 변조될 수 있다.

상기 입체 안경(190)의 입체 영상 구현 방식은 선 편광 방식(선 편광 패시브 방식), 원 편광 방식(원 편광 패시브 방식), 또는 색 파장 분리 방식(파장 분리 방식) 일 수 있으며, 상기 방식들로 한정되지 않는다.

상기 분할부(131)는, 상기 입체 안경(190)의 입체 영상 구현 방식이 선 편광 방식일 경우, 상기 제1 변조광과 상기 제2 변조광이 입체 안경(190)의 좌안 렌즈와 우안 렌즈에 각각 정합하도록 상기 제1 변조광의 편광 축과 상기 제2 변조광의 편광 축이 서로 직교하도록 편광시키는 광 변조할 수 있다.

또한, 상기 분할부(131)는, 상기 입체 안경(190)의 입체 영상 구현 방식이 원 편광 방식일 경우, 상기 제1 변조광과 상기 제2 변조광이 입체 안경(190)의 좌안 렌즈와 우안 렌즈에 각각 정합하도록 상기 제1 변조광의 원 편광 방향과 상기 제2 변조광의 원 편광 방향이 서로 다르게 편광시키는 광 변조를 할 수 있다.

또한, 상기 분할부(131)는, 상기 입체 안경(190)의 입체 영상 구현 방식이 색 파장 분리 방식일 경우, 상기 제1 변조광과 상기 제2 변조광이 입체 안경(190)의 좌안 렌즈와 우안 렌즈에 각각 정합하도록 상기 제1 변조광은 상기 입사광 중 적어도 하나의 특정 범위의 파장의 광과, 상기 제2 변조광은 상기 입사광 중 상기 적어도 하나의 특정 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광의 파장 성분만 가지도록 광 변조할 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 8을 참조하여, 본 명세서에 개시된 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 영상 변환 장치(230)와 입사광이 영상 변환을 거쳐 관람객에게 입체 영상을 제공하는 과정을 상세히 설명한다.

도 2는 예시적인 영상 변환 장치를 상세히 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 영상 변환 장치(230)는 분할부(231)와 셔터 구동부(233)를 포함할 수 있으며, 상기 분할부(231)는 분할기(241), 제1 셔터(242), 제2 셔터(243), 제1 변조부재(244), 및/또는 제2 변조부재(245)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 분할부(231)는 광경로를 조절하기 위한 적어도 하나 이상의 반사부재(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

상기 분할기(241)는 광 분할기(Beam Splitter)일 수 있으며, 이 때, 상기 분할기(241)는 입사광을 편광되지 않은 제1 광과 편광되지 않은 제2 광으로 분할 한 뒤, 서로 다른 광경로를 따라 전달되게 할 수 있다. 상기 광 분할기는 비-편광 광 분할기(Non-Polarizing Beam Splitter)라 할 수 있다.

또한, 상기 분할기(241)는 편광 광 분할기(Polarizing Beam Splitter)일 수 있으며, 이 때, 상기 분할기(241)는 상기 입사광을 제1 편광 상태의 제1 편광과 제2 편광 상태의 제2 편광으로 분할 한 뒤, 서로 다른 광경로를 따라 전달되게 할 수 있으며, 상기 제1 편광과 상기 제2 편광은 상기 제1 편광의 편광 축과 상기 제2 편광의 편광 축이 서로 직교하는 선 편광일 수 있다.

도 3 내지 도 8은 예시적인 영상 변환 장치를 통해 관람객이 입체 영상을 관람하게 되는 과정의 예를 도시한 모식도이다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 먼저, 프로젝터로부터 입사된 입사광이 상기 분할기(241)에서 제1 광과 제2 광으로 분할되어 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)에 입력된다. 이후, 상기 제1 광과 상기 제2 광이 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)를 투과하고, 상기 투과된 상기 제1 광과 상기 제2 광이 상기 제1 변조부재(244)와 상기 제2 변조부재(245)를 통과하여 변조된다. 다음으로 상기 변조된 제1 광과 제2 광은 스크린에 반사되어 관람객의 입체 안경으로 입사하여 관람객에게 입체 영상을 제공할 수 있다.

도 3, 도 5 및 도 7은 상기 분할기(241)가 비-편광 광 분할기(Non-Polarizing Beam Splitter)인 경우를 도시한 것으로서, 상기 분할기(241)에 입사된 광은 편광되지 않은 제1 광과 제2 광으로 분할되어 각각의 광경로를 따라 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)로 입사된다.

반면, 도 4, 도 6 및 도 8은 상기 분할기(241)가 편광 광 분할기(Polarizing Beam Splitter)인 경우를 도시한 것으로서, 상기 분할기(241)에 입사된 광은 제1 편광 상태의 제1 편광(S-편광)과 제2 편광 상태의 제2 편광(P-편광)으로 분할되어 각각의 광경로를 따라 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)로 입사된다. 이 때, 제2 광경로 상의 상기 제2 셔터(243)의 광 입사부에는 반 파장판(half-wave plate)을 배치하여, 상기 제2 편광(P-편광)을 제1 편광(S-편광)으로 편광한 후에 상기 제1 편광이 상기 제2 셔터(243)에 입사되도록 한다.

다시, 도 2 내지 도 8을 참조하면, 상기 제1 셔터(242)는 상기 제1 광경로 상에 배치되어 상기 제1 광 또는 상기 제1 편광의 투과 여부를 제어할 수 있다.

상기 제2 셔터(243)는 상기 제2 광경로 상에 배치되어 상기 제2 광 또는 상기 제2 편광의 투과 여부를 제어할 수 있다.

한편, 상기 분할기(241)가 편광 광 분할기인 경우, 즉, 상기 제1 광(즉, 제1 편광)의 편광 축과 상기 제2 광(즉, 제2 편광)의 편광 축이 서로 직교하는 선 편광인 경우, 상기 제2 셔터(243)의 광 입사부에 배치된 반 파장판으로 인해 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)에는 동일한 편광 상태의 선 편광이 입사될 수 있다. 따라서, 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)의 제어에 의해서 투과되는 광은 서로 동일한 편광 축을 가지는 선 편광이 될 수 있다. 도면에서는 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)에 제1 편광(S-편광)이 입사된 후, 제2 편광(P-편광)이 출력되는 것이 도시된다.

예를 들어, 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)가 꼬인 네마틱 액정 셔터(Twisted Nematic Liquid Crystal Shutter; TN-LC shutter)이고, 광 입사부의 편광자의 편광 축이 동일하면, 입사광을 투과시키는 셔터 제어에 의해, 상기 제1 및 제2 셔터(242, 243) 모두 입사한 광이 S-편광이면 P-편광이 출력되고, 입사한 광이 P-편광이면 S-편광이 출력되게 된다.

상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)는 액정 셀의 구동방식이 VA(Vertical Alignment) 방식, IPS(In-Place-Switching) 방식 등 꼬인 네마틱 액정 셔터 외의 다른 방식의 액정 셔터일 수 있다.

상기 셔터 구동부(233)는 상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 또는 상기 제1 편광과 상기 제2 광 또는 상기 제2 편광이 교대로 투과되도록 상기 제1 셔터(242) 및 상기 제2 셔터(243)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로젝터로부터 출력되는 영상의 신호가 144fps일 경우, 좌측 영상과 우측 영상은 각각 72Hz의 신호이므로, 상기 제1 셔터(242)와 상기 제2 셔터(243)는 144분의 1초 마다 좌측 영상과 우측 영상을 한 프레임씩 교대로 출력할 수 있다. 즉, 상기 제1 셔터(242)가 좌안 영상을 출력한 뒤, 144분의 1초 후에 상기 제2 셔터(243)가 우안 영상을 출력하고, 다시 144분의 1초 후에 상기 제1 셔터(242)가 좌안 영상을 출력하는 동작을 반복하게 된다.

상기 제1 변조부재(244)는 상기 제1 셔터(242)를 투과한 상기 제1 광 또는 상기 제1 편광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광으로 변조할 수 있다.

상기 제2 변조부재(245)는 상기 제2 셔터(243)를 투과한 상기 제2 광 또는 상기 제2 편광을 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 변조할 수 있다.

또한, 상기 제1 변조부재(244)는 상기 제1 변조광이 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 좌안 렌즈의 변조부재와 정합하는 변조부재일 수 있으며, 상기 제2 변조부재(245)는 상기 제2 변조광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 우안 렌즈의 변조부재와 정합하는 변조부재일 수 있다.

또한, 상기 제1 변조부재(244) 및 상기 제2 변조부재(245)는 상기 제1 셔터(242)를 투과한 상기 제1 광 및 상기 제2 셔터(243)를 투과한 상기 제2 광을 선 편광, 원 편광 및/또는 파장 분리 광 중 어느 하나의 광으로 변조할 수 있다.

도 3 내지 도 4는 선 편광 방식의 입체 영상 구현 기술을 적용한 영상 변환 장치를 통해 관람객이 입체 영상을 관람하게 되는 과정을 나타낸 모식도이다.

일 실시예에 따르면, 입체 영상 구현 방식이 선 편광 방식일 경우, 상기 제1 변조부재(244)와 상기 제2 변조부재(245)는 상기 제1 변조광의 편광 축과 상기 제2 변조광의 편광 축이 서로 직교하도록 선 편광시키는 선 편광자(linear polarizer)일 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 변조부재(244)가 P-편광자(P-polarizer)이고, 상기 제2 변조부재(245)가 S-편광자(S-polarizer)일 수 있다.

도 5 내지 도 6은 원 편광 방식의 입체 영상 구현 기술을 적용한 영상 변환 장치를 통해 관람객이 입체 영상을 관람하게 되는 과정을 나타낸 모식도이다.

실시예에 따르면, 입체 영상 구현 방식이 원 편광 방식일 경우, 상기 제1 변조부재(244)와 상기 제2 변조부재(245)는 상기 제1 변조광의 편광 방향과 상기 제2 변조광의 편광 방향이 서로 반대가 되도록 원 편광시키는 원 편광자(circular polarizer)일 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 변조부재(244)는 +45도의 제1 원 편광자이고, 상기 제2 변조부재(245)가 -45도의 제2 원 편광자 일 수 있다. 즉, 상기 제1 원 편광자는 상기 제1 셔터(242)를 투과한 상기 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키는 1/4 파장판(quarter-waveplate)이고, 상기 제2 원 편광자는 상기 제2 셔터(243)를 투과한 상기 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 1/4 파장판(quarter-waveplate)일 수 있다.

도 7 내지 도 8은 파장 분리 방식의 입체 영상 구현 기술을 적용한 영상 변환 장치를 통해 관람객이 입체 영상을 관람하게 되는 과정을 나타낸 모식도이다.

실시예에 따르면, 입체 영상 구현 방식이 파장 분리 방식일 경우, 상기 제1 변조부재(244)는 상기 제1 셔터(242)를 투과한 상기 제1 광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시키는 제1 파장 분리 필터이고, 상기 제2 변조부재(245)는 상기 제2 셔터(243)를 투과한 상기 제2 광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시키는 제2 파장 분리 필터일 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 파장 분리 필터는 상기 제1 광의 파장 중, 적색 파장(R) 성분, 녹색 파장(G) 성분, 및 파란색 파장(B) 성분 중 각각 일 범위의 파장의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 분리 필터는 상기 제2 광의 파장 중, 적색 파장(R) 성분, 녹색 파장(G) 성분, 및 파란색 파장(B) 성분 중 상기 일 범위와 다른 범위의 파장의 광을 투과시킬 수 있다.

도 9는 파장 분리 방식에서 좌우 영상에 대한 RGB 파장 분리 개념을 예시적으로 도시한다.

도면을 참조하면, 도 9(a)는 좌우 영상으로 변조되지 않은 RGB 영상의 파장 영역 중 좌안 용 영상과 우안 용 영상의 파장 범위를 도시한 예로, 각 색 파장 영역에서 각 색 파장 영역의 중심 파장을 기준으로 좌측에서 좌안 용 파장 범위(R1, G1, B1)와 우측에서 우안 용 파장 범위(R2, G2, B2)로 구분하여 좌우 영상 용 파장을 분리할 수 있다.

도 9(b)는 상기 변조되지 않은 RGB 영상에서 도 7 내지 도 8의 제1 변조부재 (244)를 통해 분리된 좌안 용 영상의 RGB 파장 범위를 도시하였으며, 도 9(c)는 상기 변조되지 않은 RGB 영상에서 도 7 내지 도 8의 제2 변조부재(245)를 통해 분리된 우안 용 영상의 RGB 파장 범위를 도시하였다.

도 9(d)는 좌우 영상으로 변조되지 않은 RGB 영상의 파장 영역 중 좌안 용 영상과 우안 용 영상의 파장 범위를 도시한 다른 예로, 각 색 파장 영역에서 각 색 파장 영역의 중심 부분의 파장을 좌안 용 파장 범위(R1, G1, B1)로, 상기 중심 부분의 좌측 및 우측에서 우안 용 파장 범위(R2, G2, B2)로 구분하여 좌우 영상 용 파장을 분리할 수 있다.

도 9(e)는 상기 변조되지 않은 RGB 영상에서 상기 제1 변조부재(244)를 통해 분리된 좌안 용 영상의 RGB 파장 범위를 도시하였으며, 도 9(f)는 상기 변조되지 않은 RGB 영상에서 상기 제2 변조부재(245)를 통해 분리된 우안 용 영상의 RGB 파장 범위를 도시하였다.

전술한 바와 같이, 상기 좌안 용 영상과 상기 우안 용 영상은 각각 상기 제1 변조부재(244)와 상기 제2 변조부재(245)를 통해서 변조되어 스크린에서 반사되고, 입체 안경에 코팅된 필름을 투과하여 상기 좌안 용 영상은 관람객의 좌안으로, 상기 우안 용 영상은 관람객의 우안으로 전달되게 되어 상기 관람객으로 하여금 입체 영상을 볼 수 있게 할 수 있다.

상기 입체 안경의 좌안 렌즈에 코팅된 필름은 좌안 용 영상의 파장만 투과시키고, 상기 입체 안경의 우안 렌즈에 코팅된 필름은 우안 용 영상의 파장만 투과시키는 필름이다.

도 10은 예시적인 셔터의 구조를 도시한다.

도 10을 참조하면, 본 명세서에 개시된 셔터는 두 개의 선 편광자(linear polarizer), 두 개의 보상판(compensation plate), 및/또는 한 개의 액정 셀을 포함할 수 있으며, 제1 셔터와 제2 셔터는 구조가 동일할 수 있다.

상기 셔터는 광 입력부와 광 출력부에 편광 축이 직교하는 서로 다른 선 편광자(1001, 1002)가 배치되고, 상기 두 개의 선 편광자 사이에 액정 셀(1005)이 배치되고, 상기 편광자(1001)와 상기 액정 셀(1005) 사이에 제1 보상판(1007)이 배치되며, 상기 편광자(1002)와 상기 액정 셀(1005) 사이에 제2 보상판(1009)이 배치될 수 있다.

상기 두 개의 보상판은 액정 셀의 입력부와 출력부의 필름에 의한 누광으로 인한 광 손실 또는 위상 지연 오차를 보상할 수 있다.

스크린을 대면하고 있는 상기 셔터의 광 출력부의 면은, 상기 스크린에 대하여 굽은 형태로 형성되도록 제작할 수 있으므로, 본 명세서에 개시된 입체 영상 변환 장치는 관람객에게 넓은 시야각을 제공할 수 있고, 상기 스크린을 마주하고 있는 관람객의 위치에 상관없이 관람객에게 좋은 품질의 입체 영상을 제공할 수 있다. 또한, 상기 입체 영상 변환 장치는 스크린 가장 자리에 인식되는 크로스토크를 저감할 수 있다.

이하에서는 도 11 내지 도 16을 참조하여 본 발명에 개시된 영상 변환 장치를 포함한 입체 영상의 영사 시스템을 설명한다.

도 11은 광 분할기를 적용한 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이다.

도 11을 참조하면, 프로젝터(1110)로부터 입사된 입사광은 광 분할기(1141)에서 분할되고, 분할된 광 중 제1 광은 상기 광 분할기(1141)에서 반사되어 제1 광경로를 따라 진행하고, 제2 광은 상기 광 분할기(1141)를 투과하여 제2 광경로를 따라 진행할 수 있다.

상기 제1 광은 제1 광경로에 배치된 반사부재(1146)(예: 미러)를 거쳐 제1 셔터(1142)로 입사할 수 있으며, 상기 제2 광은 제2 셔터(1143)로 입사할 수 있다.

여기에서, 상기 제1 광경로를 따라 전달되는 상기 제1 광은 상기 반사부재(1146)를 거쳐 상기 제1 셔터(1142)로 입사하게 되므로, 상기 제1 광경로가 상기 제2 광경로보다 길 수 있다. 따라서, 상기 제1 광에 의한 스크린(1170)에 투사된 영상의 크기와 상기 제2 광에 의한 투사 영상의 크기가 서로 다르게 되므로 크로스토크가 발생하게 된다.

이러한 크로스토크 문제를 해결하기 위해서, 상기 제2 광경로 상에 배치된 줌렌즈(1150)를 통해서 상기 제2 광에 의한 투사 영상의 크기를 조절함으로써 크로스토크 문제를 해결한다.

상기 제1 광과 상기 제2 광은 제1 변조부재(1144)와 제2 변조부재(1145)에서 광 변조되어 스크린(1170)에 투사되고, 상기 투사된 변조 광은 상기 스크린(1170)에서 반사되어 입체 안경(1190)으로 입사할 수 있다.

도 12는 편광 광 분할기를 적용한 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이다.

도 12를 참조하면, 도 12는 도 11의 광 분할기(1141)가 편광 광 분할기(1241)인 경우로서 상기 제1 광은 제1 편광으로 치환하고, 상기 제2 광은 제2 편광으로 치환하면 도 12에 대한 설명은 도 11에 대한 설명과 동일하므로 생략한다. 단, 제1 셔터(1242)와 제2 셔터(1243)에 입사하는 광의 편광 상태를 일치시키기 위하여, 제2 광경로 상에 배치된 상기 제2 셔터(1243)의 광 입사부에 반 파장판(1260)이 배치된 것만 차이가 있다.

도 13은 광 분할기를 적용한 다른 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이고, 도 14는 광 분할기가 편광 광 분할기인 경우의 개념도이다.

도 13을 참조하면, 도 13은 도 11의 광 분할기(1141)가 큐브형의 광 분할기(1341)이고, 도 11의 반사부재(1146)는 미러 프리즘(1346; mirror prism)인 경우로서, 상기 큐브형의 광 분할기(1341)와 상기 미러 프리즘(1346)을 통해 도 11에서 서술한 크로스토크를 줄일 수 있으므로, 제2 광경로 상에 배치되는 줌렌즈가 필요 없게 된다.

도 14는 상기 큐브형의 광 분할기(1341)가 편광 광분할기인 경우로, 상기 제2 광경로 상에는 반 파장판이 배치된다.

도 15는 또 다른 광 분할기를 적용한 예시적인 입체 영상 영사 시스템의 개념도이다.

도 15는 입사광을 3개의 광 경로로 분할하는 큐브형의 광 분할기가 적용된 영상 변환 장치를 포함하는 입체 영상 영사 시스템의 예시를 도시한다.

도 15를 참조하면, 프로젝터(1510)로부터 입사된 입사광은 광 분할기(1541)에서 세 개의 경로로 분할되고, 분할된 광 중 제1 광은 상기 광 분할기(1541)를 지나 제1 광경로를 따라 진행하고, 제2 광은 상기 광 분할기(1541)를 투과하여 제2 광경로를 따라 진행하며, 제3 광은 상기 광 분할기(1541)를 지나 제3 광경로를 따라 진행할 수 있다.

상기 제1 광은 제1 광경로에 배치된 미러 프리즘 형태의 반사부재(1548)를 거쳐 제1 셔터(1542)로 입사하고, 상기 제3 광은 제3 광경로에 배치된 미러 프리즘 형태의 반사부재(1549)를 거쳐 제3 셔터(1544)로 입사할 수 있으며, 상기 제2 광은 제2 셔터(1543)로 입사할 수 있다.

상기 제1 광, 상기 제2 광, 및 상기 제3 광은 각각 제1 변조부재(1545), 제2 변조부재(1546), 및 제3 변조부재(1547)에서 광 변조되어 스크린(1570)에 투사되고, 상기 투사된 변조 광은 상기 스크린(1570)에서 반사되어 입체 안경(1590)으로 입사할 수 있다.

상기 제1 셔터(1542)와 상기 제3 셔터(1544)는 좌안 용 영상을 동시에 투과시켜 제1 변조광과 제3 변조광을 스크린(1570) 상에 투사시킬 수 있고, 상기 제2 셔터(1543)는 우안 용 영상을 투과시켜 제2 변조광을 상기 스크린(1570) 상에 투사시킬 수 있다.

도 11 내지 도 15에 도시된 구성요소들은 하나의 예일 뿐이며, 다양하게 변경이 가능하다.

이하에서는 도 16을 참조하여 광 분할에 의해 분할된 광의 광 경로 길이의 차이로 인한 크로스토크를 줄이기 위한 영상 변환 장치의 입체 영상 영사 방법을 설명한다.

도 16은 고스트 발생을 줄이기 위한 광 경로 조절 방법을 적용한 영상 변환 장치의 다른 예시도이다.

도 16을 참조하면, 프로젝터(1610)로부터 입사된 광은 광 분할기(1641)에서 분할되고, 분할된 광 중 일부의 광(제1 광)은 상기 광 분할기(1641)에서 반사되어 제1 광경로(제1 광의 진행 경로)를 따라 제1 반사부재(1642)에서 반사된 후, 제1 셔터(1643)로 입사한다. 상기 제1 셔터(1643)를 투과한 광은 제1 변조부재(1644)를 투과하면서 좌안 용 영상으로 변조되고, 변조된 상기 제1 광, 즉, 제1 변조광은 제3 변조부재(1645)를 투과하여 좌안 영상 용 광이 된다.

한편, 상기 분할된 광 중 상기 광 분할기(1641)를 투과한 광(제2 광)은 제2 광경로(제2 광의 진행 경로)를 따라 제2 셔터(1646)로 입사한다. 상기 제2 셔터(1646)를 투과한 광은 제2 변조부재(1647)를 투과하면서 우안 용 영상으로 변조되고, 변조된 상기 제2 광, 즉, 제2 변조광은 상기 제3 변조부재(1645)에서 반사되어 우안 용 영상의 광이 된다.

셔터 구동부(도시하지 않음)는 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광과 상기 제2 광이 교대로 투과되도록 상기 제1 셔터(1643)와 상기 제2 셔터(1646)를 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제1 셔터(1643)와 상기 제1 변조부재(1644)를 투과한 제1 변조광은 상기 제3 변조부재(1645)를 투과하고, 상기 제2 셔터(1646)와 상기 제2 변조부재(1647)를 투과한 제2 변조광은 상기 제3 변조부재(1645)에서 반사되어 상기 좌우 동기 신호에 맞추어 스크린(1670)에 투사되게 된다.

여기에서, 상기 광 분할기(1641), 상기 제1 반사부재(1642), 상기 제2 반사부재(1648), 및 상기 제3 변조부재(1645)는, 상기 광 분할기(1641)에서 출발하여 상기 제1 반사부재(1642)를 지나 상기 제3 변조부재(1645)까지 이르는 제1 광경로와, 상기 광 분할기(1641)에서 출발하여 상기 제2 반사부재(1648)를 지나 상기 제3 변조부재(1645)까지 이르는 제2 광경로가 직사각형을 이루거나, 또는 상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로의 길이가 동일하도록 배치될 수 있다.

따라서, 도 16의 예시된 영상 변환 장치는 광경로 상에 줌렌즈를 배치하지 않고서도 상기 제1 광경로의 길이와 상기 제2 광경로의 길이를 동일하게 할 수 있으므로, 크로스토크를 줄일 수 있다.

상기 제1 셔터(1643)와 상기 제1 변조부재(1644)의 쌍과 상기 제2 셔터(1646)와 상기 제2 변조부재(1647)의 쌍은 각각 상기 제1 광경로 상의 상기 광 분할기(1641)와 상기 제3 변조부재(1645) 사이의 임의의 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제2 광경로 상의 광 분할기(1641)와 상기 제3 변조부재(1645) 사이의 임의의 위치에 배치될 수 있다.

이하에서는 도 17을 참조하여 입체 영상을 제공하기 위한 영상 변환 방법을 설명한다.

도 17은 입체 영상을 제공하기 위한 영상 변환 방법을 도시한 순서도이다.

도면을 참조하면, 본 명세서에 개시된 예시적인 영상 변환 방법은 입사광을 제1 광과 제2 광으로 분할하는 동작(1701), 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 교대로 투과시키는 동작(1703), 및/또는 투과된 제1 광을 입체 영상의 좌측 영상과 투과된 제2 광을 입체 영상의 우측 영상으로 변조하는 동작(1705)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 영상 변환 방법은 본 명세서에 개시된 다양한 영상 변환 장치, 예를 들어 도 2의 영상 변환 장치(230)에 의해 수행될 수 있다.

상기 동작(1701)에서, 영상 변환 장치(예: 영상 변환 장치(230))의 광 분할기(예: 분할기(241))는, 프로젝터로부터 입력되는 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광과 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할할 수 있다.

상기 동작(1703)에서, 상기 영상 변환 장치(예: 영상 변환 장치(230))의 제1 셔터(예: 제1 셔터(242))는 셔터 구동부(예: 셔터 구동부(233))에 의한 제어신호에 의해 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 영상 변환 장치(예: 영상 변환 장치(230))의 제2 셔터(예: 제2 셔터(243))는 상기 셔터 구동부(예: 셔터 구동부(233))에 의한 제어신호에 의해 상기 제2 광을 투과시킬 수 있다.

상기 셔터 구동부(예: 셔터 구동부(233))는 영상 서버로부터 수신되는 상기 입체 영상에 대한 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 셔터와 상기 제2 셔터를 교대로 구동하는 제어신호를 발생하여 상기 제1 광과 상기 제2 광을 교대로 투과시킬 수 있다. 즉, 상기 셔터 구동부(예: 셔터 구동부(233))는 상기 입체 영상의 좌측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 입체 영상의 우측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 상기 제2 광을 투과시킬 수 있다.

상기 동작(1705)에서, 상기 영상 변환 장치의 제1 변조부재(예: 제1 변조부재(244))는 상기 투과된 제1 광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광으로 변조하고, 상기 영상 변환 장치의 제2 변조부재(예: 제2 변조부재(245))는 상기 투과된 제2 광을 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 변조할 수 있다.

상기 동작(1705)에서, 상기 변조 동작은 상기 투과된 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키고, 상기 투과된 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 동작일 수 있다.

또한, 상기 변조 동작은 상기 투과된 제1 광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시켜 상기 제1 변조광으로 변조하고, 상기 투과된 제2 광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시켜 상기 제2 변조광으로 변조하는 동작일 수 있다.

또한, 상기 변조 동작은, 제1 변조부재(예: 제1 변조부재(244))가 상기 투과된 상기 제1 광이 입체 안경의 좌안 렌즈의 광 변조에 정합하도록 상기 제1 광을 변조하고, 제2 변조부재(예: 제2 변조부재(245))가 상기 투과된 상기 제2 광이 입체 안경의 우안 렌즈의 광 변조에 정합하도록 상기 제2 광을 변조하는 동작일 수 있다.

즉, 상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 변조하고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 변조하는 동작일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 상기 좌안 렌즈의 원 편광 방향과 동일한 방향으로 원 편광시키고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 상기 우안 렌즈의 원 편광 방향과 동일한 방향으로 원 편광시키는 동작 일 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 좌안 렌즈의 투과 파장과 동일한 파장의 광을 투과시키고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 우안 렌즈의 투과 파장과 동일한 파장의 광을 투과시키는 동작일 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 광 변조 동작은, 상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 상기 좌안 렌즈의 선 편광 축과 동일한 방향으로 선 편광시키고, 상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 상기 우안 렌즈의 선 편광 축과 동일한 방향으로 선 편광시키는 동작일 수 있다.

명세서 전체에서 제1 광 또는 제1 편광은 좌안 영상 용 광으로, 제2 광 또는 제2 편광은 우안 영상 용 광으로 설명하였으나, 제1 광 또는 제1 편광이 우안 영상 용 광으로, 제2 광 또는 제2 편광이 좌안 영상 용 광일 수 있다.

이상에서 본 명세서의 기술에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명되었다. 여기서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 실시 예들로 한정되지 아니하고, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

110: 프로젝터 150: 영상 서버
170: 스크린 190: 입체 안경
130, 230: 영상 변환 장치 131, 231: 분할부
133: 구동부 233: 셔터 구동부
241: 분할기 242: 제1 셔터
243: 제2 셔터 244: 제1 변조부재
245: 제2 변조부재

Claims (24)

1. 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광 및 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할하는 분할기;
   상기 제1 광경로 상에 배치되어 상기 제1 광의 투과 여부를 제어하는 제1 셔터;
   상기 제2 광경로 상에 배치되어 상기 제2 광의 투과 여부를 제어하는 제2 셔터;
   상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광으로 변조하여 출력하는 제1 변조부재;
   상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광을 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 변조하여 출력하는 제2 변조부재; 및
   상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 서로 다른 시간에 교대로 투과되도록 상기 제1 셔터 및 상기 제2 셔터를 제어하는 셔터 구동부를 포함하되,
   상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로는 서로 다르고,
   상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 상기 좌우 동기 신호에 동기하여 각각 상기 제1 변조부재 및 상기 제1 변조부재와 다른 광경로에 위치한 상기 제2 변조부재에서 서로 다른 시간에 교대로 변조되어 출력되고,
   상기 제1 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제1 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제1 변조광이고, 상기 제2 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제2 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제2 변조광이고,
   상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 서로 편광 상태가 다르거나 서로 파장 대역이 다른 영상 변환 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 변조부재는 상기 제1 변조광이 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 좌안 렌즈의 변조부재와 정합하는 변조부재이고,
   상기 제2 변조부재는 상기 제2 변조광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 우안 렌즈의 변조부재와 정합하는 변조부재인 영상 변환 장치.
3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 변조부재 및 상기 제2 변조부재는,
   상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광 및 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광을 선 편광, 원 편광 및 파장 분리 광 중 어느 하나의 광으로 변조하는 영상 변환 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 그 편광 축이 서로 직교하는 선 편광인 영상 변환 장치.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 변조부재는 상기 투과된 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키는 제1 원 편광자(circular polarizer)이고,
   상기 제2 변조부재는 상기 투과된 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 제2 원 편광자인 영상 변환 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 원 편광자는 상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키는 1/4 파장판(quarter-waveplate)이고,
   상기 제2 원 편광자는 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 1/4 파장판(quarter-waveplate)인 영상 변환 장치.
7. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 변조부재는 상기 제1 셔터를 투과한 상기 제1 광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시키는 제1 파장 분리 필터이고,
   상기 제2 변조부재는 상기 제2 셔터를 투과한 상기 제2 광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시키는 제2 파장 분리 필터인 영상 변환 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 파장 분리 필터는 상기 제1 광의 파장 중, 적색 파장(R) 성분, 녹색 파장(G) 성분, 및 파란색 파장(B) 성분 중 각각 일 범위의 파장의 광을 투과시키고,
   상기 제2 파장 분리 필터는 상기 제2 광의 파장 중, 적색 파장(R) 성분, 녹색 파장(G) 성분, 및 파란색 파장(B) 성분 중 상기 일 범위와 다른 범위의 파장의 광을 투과시키는 영상 변환 장치.
9. 제1 항에 있어서, 상기 분할기는,
   상기 입사광을 편광되지 않은 상기 제1 광과 편광되지 않은 상기 제2 광으로 분할하는 비-편광 광 분할기(Non-Polarizing Beam Splitter), 또는
   상기 입사광을 제1 편광 상태의 상기 제1 광과 제2 편광 상태의 상기 제2 광으로 분할하는 편광 광 분할기(Polarizing Beam Splitter)이고, 상기 제1 편광 및 상기 제2 편광은 그 편광 축이 서로 직교하는 선 편광인 영상 변환 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 광의 편광 축과 상기 제2 광의 편광 축이 서로 직교하는 선 편광인 경우,
    상기 제2 셔터의 광 입사부에 배치되어 상기 제2 광을 반 파장 지연시키는 반 파장판(half-wave plate)을 더 포함하는 영상 변환 장치.
11. 제1 항에 있어서, 상기 제1 셔터 및 상기 제2 셔터는,
    두 개의 선 편광자(linear polarizer);
    상기 두 개의 선 편광자 사이에 배치되는 액정 셀; 및
    상기 두 개의 선 편광자와 상기 액정 셀 사이에 각각 배치되는 두 개의 보상판(compensation plate)을 포함하되,
    상기 두 개의 보상판은 위상 지연 오차를 보상하고,
    상기 제1 셔터의 액정 셀은 교대로 상기 제1 광을 투과하는 상태 및 차단하는 상태로 전환되고, 상기 제2 셔터의 액정 셀은 교대로 상기 제2 광을 차단하는 상태 및 투과하는 상태로 전환되는 영상 변환 장치.
12. 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광 및 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할하는 동작;
    상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 서로 다른 시간에 교대로 투과시키는 동작; 및
    상기 투과된 제1 광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광 및 상기 투과된 제2 광을 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 변조하여 출력하는 동작을 포함하되,
    상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로는 서로 다르고,
    상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 상기 좌우 동기 신호에 동기하여 각각 제1 변조부재 및 상기 제1 변조부재와 다른 광경로에 위치한 제2 변조부재에서 서로 다른 시간에 교대로 변조되어 출력되고,
    상기 제1 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제1 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제1 변조광이고, 상기 제2 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제2 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제2 변조광이고,
    상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 서로 편광 상태가 서로 다르거나 서로 파장 대역이 다른 영상 변환 방법.
13. 제12 항에 있어서, 상기 투과 동작은,
    상기 입체 영상의 좌측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 상기 제1 광을 투과시키고,
    상기 입체 영상의 우측 영상에 대한 동기 신호에 동기하여 상기 제2 광을 투과시키는 동작인 영상 변환 방법.
14. 제12 항에 있어서, 상기 변조 동작은,
    상기 투과된 제1 광을 일 방향으로 원 편광시키고,
    상기 투과된 제2 광을 상기 일 방향과는 다른 방향으로 원 편광시키는 동작인 영상 변환 방법.
15. 제12 항에 있어서, 상기 변조 동작은,
    상기 투과된 제1 광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시켜 상기 제1 변조광으로 변조하고,
    상기 투과된 제2 광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광을 투과시켜 상기 제2 변조광으로 변조하는 동작인 영상 변환 방법.
16. 입체 영상을 위한 입사광을 제1 광경로를 따라 전달되는 제1 광 및 제2 광경로를 따라 전달되는 제2 광으로 분할하는 동작;
    상기 입체 영상에 대한 좌우 동기 신호를 수신하는 동작;
    상기 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 서로 다른 시간에 교대로 투과시키는 동작;
    상기 투과된 상기 제1 광 및 상기 투과된 상기 제2 광이 입체 안경에 정합하도록 광 변조하여 출력하는 동작을 포함하되,
    상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로는 서로 다르고,
    상기 제1 광의 변조광 및 상기 제2 광의 변조광은 상기 좌우 동기 신호에 동기하여 각각 서로 다른 제1 변조부재 및 상기 제1 변조부재와 다른 광경로에 위치한 제2 변조부재에서 서로 다른 시간에 교대로 변조되어 출력되고,
    상기 제1 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제1 광의 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제1 광의 변조광이고, 상기 제2 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제2 광의 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제2 광의 변조광이고,
    상기 제1 광의 변조광과 상기 제2 광의 광 변조광은 서로 편광 상태가 다르거나 서로 파장 대역이 다른 영상 변환 방법.
17. 제16 항에 있어서, 상기 광 변조 동작은,
    상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 변조하고,
    상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 변조하는 동작인 영상 변환 방법.
18. 제17 항에 있어서, 상기 광 변조 동작은,
    상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 상기 좌안 렌즈의 원 편광 방향과 동일한 방향으로 원 편광시키고,
    상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 상기 우안 렌즈의 원 편광 방향과 동일한 방향으로 원 편광시키는 동작인 영상 변환 방법.
19. 제17 항에 있어서, 상기 광 변조 동작은,
    상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 좌안 렌즈의 투과 파장과 동일한 파장의 광을 투과시키고,
    상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 우안 렌즈의 투과 파장과 동일한 파장의 광을 투과시키는 동작인 영상 변환 방법.
20. 제17 항에 있어서, 상기 광 변조 동작은,
    상기 투과된 상기 제1 광이 상기 입체 안경의 좌안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제1 광을 상기 좌안 렌즈의 선 편광 축과 동일한 방향으로 선 편광시키고,
    상기 투과된 상기 제2 광이 상기 입체 안경의 우안 렌즈를 투과하도록 상기 투과된 상기 제2 광을 상기 우안 렌즈의 선 편광 축과 동일한 방향으로 선 편광시키는 동작인 영상 변환 방법.
21. 입체 영상을 위한 입사광을 상기 입체 영상의 좌측 영상을 위한 제1 변조광 및 상기 입체 영상의 우측 영상을 위한 제2 변조광으로 분할하는 분할부; 및
    상기 입체 영상의 좌우 동기 신호에 적어도 일부 기초하여 상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광이 서로 다른 시간에 교대로 출력되도록 상기 분할부를 제어하는 구동부를 포함하되,
    상기 분할된 제1 변조광 및 제2 변조광의 광경로는 서로 다르고,
    상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 상기 좌우 동기 신호에 동기하여 각각 서로 다른 제1 변조부재 및 상기 제1 변조부재와 다른 광경로에 위치한 제2 변조부재에서 서로 다른 시간에 교대로 변조되어 출력되고,
    상기 제1 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제1 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제1 변조광이고, 상기 제2 변조부재의 연속된 출력은 동일한 편광 상태의 제2 변조광이거나 동일한 파장 대역을 갖는 제2 변조광이고,
    상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 서로 편광 상태가 다르거나 서로 파장 대역이 다른 영상 변환 장치.
22. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 변조광 및 상기 제2 변조광은 서로 다른 방향으로 원 편광된 광인 영상 변환 장치.
23. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 변조광은 상기 입사광 중 적어도 하나의 범위의 파장의 광이고,
    상기 제2 변조광은 상기 입사광 중 상기 적어도 하나의 범위와는 다른 적어도 하나의 범위의 파장의 광인 영상 변환 장치.
24. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 변조광은 일 방향의 선 편광 광이고,
    상기 제2 변조광은 상기 일 방향과 직교하는 방향의 선 편광인 영상 변환 장치.

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