KR102447098B1 - 3d 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

3d 디스플레이 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102447098B1
KR102447098B1 KR1020150125640A KR20150125640A KR102447098B1 KR 102447098 B1 KR102447098 B1 KR 102447098B1 KR 1020150125640 A KR1020150125640 A KR 1020150125640A KR 20150125640 A KR20150125640 A KR 20150125640A KR 102447098 B1 KR102447098 B1 KR 102447098B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
micro
lens array
image
sub
display
Prior art date
Application number
KR1020150125640A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160100197A (ko
Inventor
망차이 조우
남동경
이진호
캉 슈에
웨이밍 리
싱잉 왕
쯔후아 리우
끄엉이유 마
하이타오 왕
타오 홍
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US14/987,972 priority Critical patent/US10356397B2/en
Publication of KR20160100197A publication Critical patent/KR20160100197A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102447098B1 publication Critical patent/KR102447098B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • 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
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • 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
    • H04N13/322—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using varifocal lenses or mirrors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

3D 디스플레이 장치 및 3D 디스플레이 방법이 개시된다. 일실시예에 따른 디스플레이 장치는, 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 복수의 각 서브 영상을 시분할 다중방식으로 디스플레이하는 디스플레이 스크린; 디스플레이 스크린과 동기적으로 편광방향을 시분할 다중방식으로 전환하여, 디스플레이된 각 서브 영상을 편광시키는 편광기; 및 편광된 각 서브 영상을 순차적으로 각각 굴절시키는 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이를 포함한다.

Description

3D 디스플레이 장치 및 방법{3D DISPLAY APPARATUS AND METHOD THEREOF}
아래 실시예들은, 나안 3D(3-Dimensional) 디스플레이 기술분야에 관한 것이고, 구체적으로 3D 디스플레이 장치 및 3D 디스플레이 방법에 관한 것이다.
3D 디스플레이 기술은, 2D 디스플레이 기술과 비교하여 현실 객체 세계의 광경을 사실적으로 재현하여 직접적으로 체험하는 감각을 사람에게 제공하므로, 연구, 오락, 의료 및 군사 등의 영역에서 많은 관심을 받고 있다.
3D 디스플레이 기술은 영상형성원리의 차이에 기초해서 2 개의 카테고리로 나뉜다. 첫 번째 카테고리는 두 눈의 시야각 차이에 기초한 비 나안 3D 디스플레이 기술인데, 이는 특수 장비(예를 들면, 편광 안경 또는 헬멧)를 착용해야만 3D 입체영상을 볼 수 있다. 따라서, 관람할 때의 오락성과 편의성이 떨어지고, 장시간 관람하는 경우 눈의 피로 및 불편함이 초래될 수 있다. 두 번째 카테고리는 홀로그래픽(Holographic), 체적형 3D(Volumetric 3D) 및 광학 격자(Optical grating)로 대표되는 나안 3D 디스플레이 기술이다. 이 중에서, 빛의 조명이 필요한 홀로그래픽 입체 디스플레이 시스템 및 고속회전 디스플레이 스크린이 필요한 체적형 3D 입체 디스플레이 시스템의 구조는 비교적 복잡하다.
복잡한 시스템이 요구되는 홀로그래픽 및 체적형 3D 기술과 비교하여, 광학 격자 나안 3D 디스플레이 기술은 간단하고 연속되는 관찰 포인트가 있으므로 기술의 응용이 광범위하게 이루어지고 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치는, 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 복수의 각 서브 영상을 시분할 다중방식으로 디스플레이하는 디스플레이 스크린; 상기 디스플레이 스크린과 동기적으로 편광방향을 시분할 다중방식으로 전환하여, 상기 디스플레이된 각 서브 영상을 편광시키는 편광기; 및 상기 편광된 각 서브 영상을 순차적으로 각각 굴절시키는 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이를 포함한다.
일실시예에 따른, 편광기는 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축의 방향과 상기 디스플레이 스크린의 관계에 기초하여 상기 편광방향을 전환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치는, 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이 사이에 배치된 적어도 하나의 간격 재료층을 더 포함하고, 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이는 복수 개의 굴절률을 갖고, 상기 복수 개의 굴절률은 설정전압에 의해 조절되고, 상기 간격 재료층과 굴절률이 다르게 조절된 마이크로 렌즈 어레이는 상기 서브 영상을 굴절시키고, 상기 간격 재료층과 굴절률이 같게 조절된 마이크로 렌즈 어레이는 상기 서브 영상을 굴절시키지 않는다.
일실시예에 따르면, 상기 서브 영상은, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리와 상기 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린의 중심 사이의 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이는 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 제2 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고, 상기 복수의 각 서브 영상은 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상을 포함하고, 상기 디스플레이 스크린은, 제1 시간 세그먼트 및 제2 시간 세그먼트에서 상기 제1 서브 영상 및 상기 제2 서브 영상을 각각 디스플레이하며, 상기 편광기는, 상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향을 전환하여 상기 제1 서브 영상을 편광시키고, 상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향을 전환하여 상기 제2 서브 영상을 편광시키고, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 수직하여, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이는 상기 제1 서브 영상을 굴절시키고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 평행하여, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 상기 제2 서브 영상을 굴절시킬 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 서브 영상은 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린 중심 사이의 각도에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되고, 상기 제2 서브 영상은 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린 중심 사이의 각도에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 서브 영상은 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되고, 상기 제2 서브 영상은 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 서로 초점 거리가 같고, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈는 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈에 대해 인터리브로 배열된다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 서로 초점 거리가 다르고, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈는 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈에 대해 정렬로 배열된다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치는, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이 사이에 배치된 간격 재료층을 더 포함하고, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이 각각의 굴절률은 설정 전압에 의해 조절되고, 상기 편광기가 상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향을 전환하는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되고, 상기 편광기가 상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향을 전환하는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정된다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 방법은, 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 복수의 각 서브 영상이 디스플레이 스크린으로부터 시분할 다중방식으로 디스플레이되는 단계; 편광기에 의해 상기 디스플레이 스크린과 동기적으로 편광방향이 시분할 다중방식으로 전환되어, 상기 디스플레이된 각 서브 영상이 편광되는 단계; 및 상기 편광된 각 서브 영상이 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이에 의해 순차적으로 각각 굴절되는 단계를 포함한다.
일실시예에 따르면, 상기 각 서브 영상이 편광되는 단계는, 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축의 방향과 상기 디스플레이 스크린의 관계에 기초하여 상기 편광방향이 전환되는 단계를 포함한다.
일실시예에 따르면, 상기 각 서브 영상이 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이에 의해 순차적으로 각각 굴절되는 단계는, 상기 간격 재료층과 굴절률이 다르게 조절된 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 서브 영상이 굴절되는 단계; 및 상기 간격 재료층과 굴절률이 같게 조절된 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 서브 영상이 굴절되지 않는 단계를 포함한다.
일실시예에 따르면, 상기 각 서브 영상이 상기 디스플레이 스크린으로부터 시분할 다중방식으로 디스플레이되는 단계는 제1 시간 세그먼트 및 제2 시간 세그먼트에서 상기 제1 서브 영상 및 상기 제2 서브 영상이 각각 디스플레이되는 단계를 포함하고, 상기 각 서브 영상이 편광되는 단계는, 상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향이 전환되어 상기 제1 서브 영상이 편광되는 단계; 및 상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향이 전환되어 상기 제2 서브 영상이 편광되는 단계를 포함하고, 상기 각 서브 영상이 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이에 의해 순차적으로 각각 굴절되는 단계는, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 수직하여, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 제1 서브 영상이 굴절되는 단계; 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 평행하여, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 제2 서브 영상이 굴절되는 단계를 포함한다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 제1 서브 영상이 굴절되는 단계는, 상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향이 전환되는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 제2 서브 영상이 굴절되는 단계는, 상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향이 전환되는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정되는 단계를 더 포함한다.
도 1은 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
도 2a는 마이크로 렌즈가 볼록 렌즈인 마이크로 렌즈 어레이의 일례이다.
도 2b는 마이크로 렌즈가 오목 렌즈인 마이크로 렌즈 어레이의 일례이다.
도 3a 및 3b는 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
도 3c는 두 층의 마이크로 렌즈 어레이가 배열되는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3d는 디스플레이 스크린과 마이크로 렌즈 어레이의 대응관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4a 및 4b는 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
도 4c는 디스플레이 스크린과 마이크로 렌즈 어레이의 대응관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 5a 및 5b는 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
도 5c는 마이크로 렌즈 어레이에 대응되는 디스플레이 깊이 범위의 일례를 설명하는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 3D 디스플레이 방법을 설명하는 순서도이다.
이하에서, 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.　 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.　 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다.　 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다.　 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.　 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.　 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.　 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
광학 격자 나안 3D 디스플레이 장치는 광학 격자 구조의 한 층의 마이크로 렌즈 어레이로 구현될 수 있다. 구체적으로, 3D 디스플레이를 구현하는 과정은 기록 및 재현의 두 부분으로 분류될 수 있다. 기록하는 과정에서, 광학 격자 구조의 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 서로 다른 시야각에서의 객체 공간 정보를 기록하고, 엘리먼트의 영상 어레이를 형성한다. 재현하는 과정에서, 디스플레이 스크린이 엘리먼트의 영상 어레이를 디스플레이 하고, 빛 경로의 가역원리에 기초하여 마이크로 렌즈 어레이의 각 마이크로 렌즈를 통해 서로 다른 시야각에서 디스플레이 스크린으로부터 디스플레이된 엘리먼트의 영상이 형성되어 원래 객체의 모양이 영상으로 구현된다.
나안 3D 디스플레이 장치는, 디스플레이 해상도가 높지 않고, 사용자에 제공되는 디스플레이 시야각에 한계가 있을 뿐 아니라, 정확한 3D 영상을 보기 위한 디스플레이 스크린의 거리범위가 작아서 영상이 겹치는 현상이 발생할 수 있다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치 및 방법은 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치는 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 순차적으로 빛을 굴절시키므로 3D 디스플레이를 실현한다. 일실시예에 따른, 마이크로 렌즈 어레이는 수평 및 수직의 두 방향의 시야각 차이를 제공할 수 있으므로, 3D 디스플레이 장치는 실제 객체와 근접한 사실적인 3D 영상을 디스플레이 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리 및 각 층의 마이크로 렌즈 어레이의 디스플레이 스크린에 대한 위치관계를 조절하고, 시분할 다중방식으로 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기에서 설정된 편광주기에 따라 편광기에 의해 편광방향이 전환될 수 있다. 디스플레이 스크린은 굴절시키는 마이크로 렌즈 어레이와 대응되는 각 서브 영상을 디스플레이하고, 각 서브 영상은 각 층의 마이크로 렌즈 어레이에 의해 교대로 굴절되므로 3D 영상이 디스플레이된다. 이를 통해 실시예는 디스플레이 해상도, 디스플레이 깊이 범위 및 시야각 등의 3D 디스플레이의 품질을 향상시킬 수 있다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치는 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 객체를 사실적으로 디스플레이하고 디스플레이의 품질을 향상시킨다. 일실시예에 따르면, 시분할 다중방식이 이용하여 편광 제어부는 편광이기가 편광방향을 전환하도록 제어하고, 이를 통해 각 층의 마이크로 렌즈 어레이가 교대로 빛을 굴절시키도록 한다. 일실시예에 따른 디스플레이 영상 엔진은 디스플레이가 현재 굴절을 하는 마이크로 렌즈 어레이와 대응하는 서브 영상을 디스플레이하도록 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 스크린으로부터 디스플레이된 서브 영상에 기초하여 편광방향 및 마이크로 렌즈 어레이를 조절하여 영상형성 각도 또는 영상형성을 위한 마이크로 렌즈 개수를 늘리고, 이를 통해 사람 눈의 반응 시간 내의 디스플레이 시야각 또는 해상도 측면에서 디스플레이의 성능을 향상시킬 수 있다. 각 층의 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리를 서로 다르게 설정하고, 이를 통해 형성된 복수의 디스플레이 깊이 범위에 기초하여 3D 디스플레이 장치의 전체 디스플레이 깊이 범위가 늘어나는 성능 향상을 가져올 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
도 1을 참조하면, 3D 디스플레이 장치는 디스플레이 장치(110), 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102) 및 디스플레이 장치(110)와 마이크로 렌즈 어레이(102) 사이에 설치된 편광 장치(120)를 포함한다.
일실시예에 따른 편광 장치(120)는 시분할 다중방식으로 빛의 편광방향을 전환시켜서 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)가 순차적으로 빛을 굴절시키도록 한다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치(110)는 시분할 다중방식으로 3D 영상의 하나의 프레임의 복수의 각 서브 영상을 디스플레이한다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치(110)는 디스플레이 스크린(101) 및 디스플레이 영상 엔진(106)을 포함한다.
일실시예에 따른 편광 장치(120)는 편광기(104) 및 편광 제어부(105)를 포함한다.
일실시예에 따르면, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 디스플레이 스크린(101)과 평행하게 설치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 각 마이크로 렌즈는 같은 구조를 가질 수 있다. 마이크로 렌즈는 사각형 또는 육각형으로 배열되고, 인접한 마이크로 렌즈 사이의 피치는 같다.
도 2a는 마이크로 렌즈가 볼록 렌즈인 마이크로 렌즈 어레이의 일례이다. 도 2b는 마이크로 렌즈가 오목 렌즈인 마이크로 렌즈 어레이의 일례이다.
일실시예에 따르면, 도 2a 및 도 2b와 같이 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 마이크로 렌즈는 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈일 수 있다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치에 있어서, 서로 다른 편광방향의 입사광에 따라 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)에서 교대로 굴절이 일어나도록 구현하기 위해, 인접한 층의 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축 사이는 미리 정해진 협각으로 설정될 수 있다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치에서, 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 복수 개의 굴절률을 가질 수 있고, 서로 다른 편광방향으로 편광된 빛에 따라 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 굴절률은 서로 다를 수 있다.
일실시예에 따르면, 일정 조건에서 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)에 의해 굴절이 발생하도록 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102) 사이에 간격 재료층(103)이 설치 또는 배치될 수 있다. 간격 재료층(103)의 굴절률은 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 굴절률 중 어느 하나와 같을 수 있다. 간격 재료층(103)의 두께는 마이크론 단위로 구현될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이(102) 중 어느 하나의 굴절률과 간격 재료층(103)의 굴절률이 같은 경우, 빛의 굴절은 발생하지 않는다. 마이크로 렌즈 어레이(102) 중 어느 하나의 굴절률과 간격 재료층(103)의 굴절률이 서로 다른 경우, 빛은 굴절된다.
공기도 일정한 굴절률을 갖고 있는 것을 고려한다면, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102) 사이에 간격 재료층(103)이 설치되지 않는 실시예도 가능하다. 이러한 경우, 마이크로 렌즈 어레이(102) 중 어느 하나의 굴절률과 마이크로 렌즈 어레이(102) 사이의 공기의 굴절률이 서로 다르면, 빛이 굴절된다.
일실시예에 따르면, 디스플레이 스크린(101)은, 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 복수의 각 서브 영상을 시분할 다중방식으로 디스플레이할 수 있다. 편광기(104)는 디스플레이 스크린(101)과 동기적으로 편광방향을 시분할 다중방식으로 전환하여, 디스플레이된 각 서브 영상을 편광시킬 수 있다. 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 편광된 각 서브 영상을 순차적으로 각각 굴절시킬 수 있다.
일실시예에 따르면, 편광기(104)는 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 결정체 광축의 방향과 디스플레이 스크린(101)의 관계에 기초하여 편광방향을 전환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 복수 개의 굴절률을 갖고, 복수 개의 굴절률은 설정전압에 의해 조절될 수 있다. 간격 재료층(103)과 굴절률이 다르게 조절된 마이크로 렌즈 어레이는 서브 영상을 굴절시키고, 간격 재료층과 굴절률이 같게 조절된 마이크로 렌즈 어레이는 서브 영상을 굴절시키지 않게 된다.
일실시예에 따른 서브 영상은, 마이크로 렌즈 어레이(102)의 초점 거리와 마이크로 렌즈 어레이(102)의 중심 및 디스플레이 스크린(101)의 중심 사이의 각도 중 적어도 하나에 기초하여 3D 영상을 변환하여 획득될 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 두 층일 수 있고, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 쌍 굴절률을 가질 수 있다. 디스플레이 장치(110)는 시분할 다중방식으로 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 두 개의 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다. 편광 장치(120)는 시분할 다중방식으로 두 종류의 편광방향을 디스플레이 장치(110)와 동기적으로 전환하여 디스플레이된 각 서브 영상을 편광시킬 수 있다. 순차적으로 빛의 굴절이 일어나는 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 각 서브 영상을 각각 굴절시켜 3D 영상을 디스플레이 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 세 층일 수 있고, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 3개의 굴절률을 가질 수 있다. 디스플레이 장치(110)는 시분할 다중방식으로 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 세 개의 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다. 편광 장치(120)는 시분할 다중방식으로 세 종류의 편광방향을 디스플레이 장치(110)와 동기적으로 전환하여 디스플레이된 각 서브 영상을 편광시킬 수 있다. 순차적으로 빛의 굴절이 일어나는 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 각 서브 영상을 각각 굴절시켜 3D 영상을 디스플레이 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 네 층일 수 있고, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 4개의 굴절률을 가질 수 있다. 디스플레이 장치(110)는 시분할 다중방식으로 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 네 개의 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다. 편광 장치(120)는 시분할 다중방식으로 네 종류의 편광방향을 디스플레이 장치(110)와 동기적으로 전환하여 디스플레이된 각 서브 영상을 편광시킬 수 있다. 순차적으로 빛의 굴절이 일어나는 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)는 각 서브 영상을 각각 굴절시켜 3D 영상을 디스플레이 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 마이크로 렌즈 어레이(102)가 두 층이고, 쌍 굴절률인 경우, 예를 들면 3D 디스플레이 장치가 제1 마이크로 렌즈 어레이(1021) 및 제2 마이크로 렌즈 어레이(1022)를 포함하면, 서로 인접한 층의 제1 마이크로 렌즈 어레이(1021) 및 제2 마이크로 렌즈 어레이(1022)의 결정체 광축 사이는 직교할 수 있다. 일실시예에 따르면, 마이크로 렌즈 어레이(102)의 한 층의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(101)에 평행하고, 마이크로 렌즈 어레이(102)의 다른 한 층의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(101)에 수직할 수 있다.
일실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이(102)가 두 층이고, 쌍 굴절률인 경우, 단 굴절률의 간격 재료층(103)이 추가로 설치될 수 있다. 간격 재료층(103)의 굴절률은 마이크로 렌즈 어레이(102)의 쌍 굴절률 중 어느 하나와 같을 수 있다. 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 쌍 굴절률이 취하는 값이 n1 과 n2사이에서 변할 수 있다고 가정하면 간격 재료층(103)의 굴절률은 이 중에서 n2를 취할 수 있다. 이러한 경우, 마이크로 렌즈 어레이(102)의 쌍 굴절률 값이 n2일 때, 마이크로 렌즈 어레이(102) 및 간격 재료층(103)을 통과하는 빛은 굴절이 발생하지 않는다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치에 있어서, 편광 장치(102)의 편광기(104)는 디스플레이 스크린(101) 및 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102) 사이에 설치될 수 있다. 편광 장치(120)의 편광 제어부(105)는 편광방향이 전환되도록 편광기(104)를 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 편광기(104)가 편광방향을 전환하는 경우, 전환된 편광방향에 대해, 결정체 광축이 편광방향과 같은 마이크로 렌즈 어레이(102)의 굴절률은 간격 재료층(103)의 굴절률과 서로 다른 값을 취한다. 결정체 광축이 편광방향과 서로 다른 나머지 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 굴절률은 간격 재료층(103)의 굴절률과 같은 값을 취한다. 실시예는, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 결정체 광축의 방향과 디스플레이 스크린(101)의 관계를 기초로, 편광 제어부(105)는 편광기(104)가 편광방향을 전환하도록 제어하고, 이에 따라 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 각 굴절률의 값을 조절할 수 있다.
일실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이(102)가 두 층이고, 쌍 굴절률인 경우, 편광 장치(120)는 설정된 편광전환주기에 따라 빛의 편광방향을 디스플레이 스크린(110)에 평행하는 방향 및 수직하는 방향으로 전환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기는 두 개의 설정된 디스플레이 스위칭 주기를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(110)는 설정된 디스플레이 스위칭 주기에 따라 3D 영상의 하나의 프레임의 각 서브 영상을 스위칭 디스플레이 할 수 있다. 편광 장치(120)의 편광전환주기는 설정된 디스플레이 스위칭 주기와 같게 설정되어 3D 영상의 하나의 프레임의 3D 디스플레이가 구현될 수 있다. 3D 영상의 디스플레이 주기에 있어서, 디스플레이 장치(110)는 3D 영상의 하나의 프레임의 서브 영상을 스위칭 디스플레이하고, 이와 동시에 편광 장치(120)는 편광방향을 전환하여 3D 영상이 3D 디스플레이 될 수 있다.
일실시예에 따르면, 하나의 3D 영상의 디스플레이 주기에 있어서, 하나의 시간 세그먼트에 전환된 편광방향은 디스플레이 스크린(101)에 평행하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에 전환된 편광방향은 디스플레이 스크린(101)에 수직할 수 있다.
일실시예에 따르면, 편광 장치(120)의 편광 제어부(105)는 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기에 있어서, 하나의 시간 세그먼트에서는 편광기(104)의 편광방향을 디스플레이 스크린(101)에 평행하도록 제어하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에서는 편광기(104)의 편광방향을 디스플레이 스크린(101)에 수직하도록 제어할 수 있다.
편광방향이 디스플레이 스크린(101)과 평행할 때, 간격 재료층(103)의 굴절률과 서로 다른 값의 굴절률로 설정된 마이크로 렌즈 어레이(102)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(101)과 평행하고, 간격 재료층(103)의 굴절률과 같은 값의 굴절률로 설정된 마이크로 렌즈 어레이(102)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(101)과 수직이다.
편광기(104)가 편광방향을 전환한 것에 기반하여, 전환된 편광방향으로 입사되는 빛에 대해, 간격 재료층(103)과 서로 다른 굴절률을 갖는 마이크로 렌즈 어레이(102)에서는 굴절이 발생하고, 간격 재료층(103)과 같은 굴절률을 갖는 마이크로 렌즈 어레이(102)에서는 굴절이 없으므로 하나의 광학 플레이트의 특성을 나타낼 수 있다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 장치(110)의 디스플레이 영상 엔진(106)은, 편광기(104)에 의해 전환되는 편광방향에 기초하여 디스플레이 스크린(101)을 제어할 수 있다. 디스플레이 영상 엔진(106)은 편광방향으로 입사되는 빛의 굴절이 일어나는 마이크로 렌즈 어레이(102)와 대응되는 서브 영상을 디스플레이 하도록 디스플레이 스크린(101)을 제어할 수 있다.
서브 영상은 편광방향으로 입사되는 빛의 굴절이 발생하는 마이크로 렌즈 어레이(102)와 대응될 수 있다. 이러한 서브 영상은, 마이크로 렌즈 어레이(102)의 초점 거리 및 마이크로 렌즈 어레이(102)의 중심과 디스플레이 스크린(101) 사이의 협각 등의 요소에 기초하여, 디스플레이할 객체의 3D 영상에 대한 변환을 통해 획득될 수 있다. 3D 영상의 변환에 관하여 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자가 활용할 수 있는 기술이 적용될 수 있다.
일실시예에 따르면, 굴절이 일어나는 마이크로 렌즈 어레이(102)와 대응하는 서브 영상의 내용은, 마이크로 렌즈 어레이(102)에 의해 굴절된 후에 형성된 영상의 내용과 같다. 빛 경로의 가역원리에 근거하여 디스플레이 스크린(101)에 마이크로 렌즈 어레이(102)와 대응하는 서브 영상을 디스플레이 한 후에, 마이크로 렌즈 어레이(102)를 통해 디스플레이의 대상이 되는 객체의 3D 디스플레이를 구현할 수 있다.
일실시예에 따르면, 마이크로 렌즈 어레이(102)는 수평 및 수직 방향의 시야각 차이를 제공할 수 있기 때문에, 마이크로 렌즈 어레이(102)를 통해 디스플레이 한 3D 영상은 디스플레이의 대상이 되는 객체에 근접할 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치에 있어서 마이크로 렌즈 어레이(102)는 전기 제어 다 굴절률 재료로 제작될 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이(102)에 설정 전압을 부가하는 경우, 마이크로 렌즈 어레이(102)는 간격 재료층(103)과 같은 굴절률을 가질 수 있다. 즉, 입사광의 편광방향이 전환되는 경우, 마이크로 렌즈 어레이(102)의 굴절률은 설정 전압에 의해 변하지 않고, 간격 재료층(103)의 굴절률과 같기 때문에 굴절이 발생하지 않는다. 이러한 경우, 3D 디스플레이 장치는 2D 영상의 디스플레이를 구현할 수 있다. 다만, 3D 영상의 디스플레이가 요구되는 경우, 마이크로 렌즈 어레이(102)에 다른 하나의 설정 전압을 부가하여 마이크로 렌즈 어레이(102)의 다 굴절률 특성을 회복하게 할 수 있다. 실시예는 3D 디스플레이 장치의 마이크로 렌즈 어레이(102)에 부가하는 전압을 제어하여 2D 디스플레이 모델과 3D 디스플레이 모델의 스위칭을 구현할 수 있고, 이를 통해 사용자의 체험의 범위를 확대할 수 있다.
일실시예에 따르면 3D 디스플레이 장치에 있어서, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 초점 거리, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 디스플레이 스크린(101)에 대한 위치 관계 및 디스플레이 스크린에서 디스플레이 하는 서브 영상의 조절을 통해 3D 디스플레이의 품질을 향상시키고 사용자에 개선된 시야각 효과를 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치 및 3D 디스플레이 방법에 기초하여 아래의 3가지 실시예를 제공한다.
실시예 1에 따르면, 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 마이크로 렌즈가 인터리브로 배열된다. 또한, 편광방향이 전환된 경우, 굴절이 일어나는 마이크로 렌즈 어레이에 대응하는 디스플레이 스크린의 위치에서, 디스플레이 스크린(101)은 굴절이 일어나는 마이크로 렌즈 어레이에 대응되는 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다. 이를 통해 3D 디스플레이의 해상도가 향상될 수 있다.
실시예 2에 따르면, 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 마이크로 렌즈가 인터리브로 배열된다. 또한, 편광방향이 전환된 경우, 디스플레이 스크린의 동일한 위치에서, 디스플레이 스크린(101)은 굴절이 일어나는 마이크로 렌즈 어레이에 대응되는 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다. 이를 통해 3D 디스플레이의 시야각 효과가 향상될 수 있다.
실시예 3에 따르면, 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 초점 거리가 같거나 다를 수 있다. 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102)의 마이크로 렌즈는 정렬로 배열된다. 또한, 편광방향이 전환된 경우, 디스플레이 스크린의 동일한 위치에서, 디스플레이 스크린(101)은 굴절이 일어나는 마이크로 렌즈 어레이에 대응되는 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다. 이를 통해 3D 디스플레이의 깊이 범위가 향상될 수 있다.
<실시예 1>
도 3a 및 3b는 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
일실시예에 따른, 3D 디스플레이 장치는 디스플레이 장치(1110), 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1102) 및 디스플레이 장치(1110)와 마이크로 렌즈 어레이(1102) 사이에 설치된 편광 장치(1120)를 포함한다.
디스플레이 장치(1110)는 디스플레이 스크린(1101) 및 디스플레이 영상 엔진(1106)을 포함한다.
편광 장치(1120)는 편광기(104) 및 편광 제어부(105)를 포함한다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치는 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1102) 사이에 설치된 간격 재료층(103)을 더 포함할 수 있다.
실시예 1에 따르면, 3D 디스플레이 장치에 있어서, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1102)는 디스플레이 스크린(1101)과 평행하게 설치되고, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1102)의 초점 거리는 같다. 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1102)의 마이크로 렌즈는 인접한 마이크로 렌즈 어레이(1102)의 마이크로 렌즈에 대해 인터리브 방식으로 배열된다.
예를 들면, 3D 디스플레이 장치의 마이크로 렌즈 어레이(1102)는 두 층이고 쌍 굴절률인 경우, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)의 마이크로 렌즈는 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)의 마이크로 렌즈에 대하여 인터리브 방식으로 배열된다.
일실시예에 따르면, 마이크로 렌즈 사이의 오프셋은 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 설정될 수 있다. 예를 들면, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)의 마이크로 렌즈는 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)에 대해서, 이와 인접한 마이크로 렌즈와 수평과 수직방향으로 m개의 피치 차이로 배열될 수 있다. 여기에서 m은 1/2, 또는 기타 비(非) 정수일 수 있다. 도 3c에는, 마이크로 렌즈 간에 1/2개의 피치 차이가 나는 두 층의 마이크로 렌즈 어레이의 배열 상태가 도시되었다.
일실시예에 따르면, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121) 및 제 2마이크로 렌즈 어레이(1122)의 마이크로 렌즈는 수평 및 수직방향의 위치에서 차이가 있기 때문에, 동일 객체에 대한 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121) 및 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122) 각각에 의해 형성된 영상은 위치 및 내용이 모두 다르게 디스플레이 된다.
일실시예에 따르면, 위치 및 내용이 다르게 디스플레이된 각각의 영상에 대해 3D 디스플레이된 영상을 관람하는 사용자는 동일한 객체로 인식하게 되므로, 풍부한 입체감과 해상도가 높은 3D 입체 영상이 제공될 수 있다.
실시예 1에 따르면, 편광 장치(1120)는 설정된 편광전환주기에 따라 디스플레이 장치(1110)에 평행하는 방향 및 디스플레이 장치(1110)에 수직하는 방향으로 편광방향을 전환할 수 있다. 이와 동기적으로 디스플레이 장치(1110)는 설정된 디스플레이 스위칭 주기에 따라 3D영상의 하나의 프레임의 제1 서브 영상과 제2 서브 영상을 스위칭하여 디스플레이 할 수 있다. 제1 서브 영상은 디스플레이 스크린(1101)의 제1 디스플레이 위치에서 디스플레이 되고, 제2 서브 영상은 디스플레이 스크린(1101)의 제2 디스플레이 위치에서 디스플레이 된다.
예를 들면, 편파장치(1120)가 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기에서, 하나의 시간 세그먼트에 전환한 빛의 편광방향은 디스플레이 스크린(1101)에 평행하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에 전환한 빛의 편광방향은 디스플레이 스크린(1101)에 수직하다. 이와 동기적으로 디스플레이 장치(1110)는 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기에서, 하나의 시간 세그먼트에 디스플레이 스크린(1101)의 제1 디스플레이 위치에서 제1 서브 영상을 디스플레이 하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에 디스플레이 스크린(1101)의 제2 디스플레이 위치에서 제2 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 디스플레이 영상 엔진(1106)은 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중에서, 하나의 시간 세그먼트에서는 디스플레이 스크린(1101)이 제1 디스플레이 위치에서 제1 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에서는 디스플레이 스크린(1101)이 제2 디스플레이 위치에서 제2 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어할 수 있다.
실시예 1에 따르면, 제1 디스플레이 위치와 제2 디스플레이 위치는 수평과 수직방향에서 m개 피치의 차이가 나고, 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상은 서로 다른 영상형성각도에 기초하여 3D 영상을 변환하여 획득된 것이다.
일실시예에 따르면, 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1102)의 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)의 중심과 디스플레이 스크린(1101) 중심 사이의 협각에 기초하여 제1 영상형성각도가 결정될 수 있다. 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1102)의 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)의 중심과 디스플레이 스크린(1101) 중심 사이의 협각에 기초하여 제2 영상형성각도가 결정될 수 있다. 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상은 제1 및 제2 영상형성각도에 기초하여 3D 영상에 대한 변환을 통해 획득된다. 이러한 경우, 제1 서브 영상은 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)와 대응하는 서브 영상이고, 제2 서브 영상은 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)와 대응하는 서브 영상이다.
일실시예에 따르면, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1101)에 수직하고, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1101)에 평행하다.
실시예 1의 3D 디스플레이 장치를 이용하여 아래와 같은 방식으로 3D 디스플레이의 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 3a를 참조하면, 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중의 하나의 시간 세그먼트에서, 디스플레이 영상 엔진(1106)은 디스플레이 스크린(1101)이 제1 디스플레이 위치에서 제1 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어한다. 이와 동기적으로, 편광 제어부(105)는 편광기(104)가 편광방향을 디스플레이 스크린(1101)에 수직되게 전환하도록 제어할 수 있다.
이 경우, 전환된 편광방향에 대해, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)의 굴절률과 간격 재료층(103)의 굴절률은 서로 다른 값을 취하여 하나의 렌즈로 동작할 수 있다. 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)와 대응하는 제1 서브 영상은 디스플레이 스크린(1101)의 제1 디스플레이 위치에서 디스플레이 된다. 디스플레이된 제1 서브 영상에 기초하여 3D 디스플레이가 구현될 수 있다. 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)의 굴절률은 간격 재료층(103)의 굴절률과 같은 값을 취하므로, 하나의 광학 플레이트의 특성을 나타낼 수 있다.
도 3b를 참조하면, 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중의 다른 하나의 시간 세그먼트에서, 디스플레이 영상 엔진(1106)은 디스플레이 스크린(1101)이 제2 디스플레이 위치에서 제2 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어한다. 이와 동기적으로, 편광 제어부(105)는 편광기(104)가 편광방향을 디스플레이 스크린(1101)에 평행되게 전환하도록 제어할 수 있다.
이 경우, 전환된 편광방향에 대해, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)의 굴절률은 간격 재료층(103)의 굴절률과 서로 다른 값을 취하여 하나의 렌즈로 동작할 수 있다. 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)와 대응하는 제2 서브 영상은 디스플레이 스크린(1101)의 제2 디스플레이 위치에서 디스플레이 된다. 디스플레이된 제2 서브 영상에 기초하여 3D 디스플레이가 구현될 수 있다. 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)의 굴절률은 간격 재료층(103)의 굴절률과 같은 값을 취하므로, 하나의 광학 플레이트의 특성을 나타낼 수 있다.
실시예 1에 따르면, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)의 마이크로 렌즈는 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)의 마이크로 렌즈와 인터리브 방식으로 배열된다. 편광 제어부(105)는 사람 눈의 반응 시간보다 높은 주파수를 이용하여 편광기(104)의 편광방향의 스위칭을 고속으로 제어할 수 있다. 이와 동기적으로, 디스플레이 영상 엔진(1106)은 디스플레이 스크린(1101)이 소정의 각각의 위치에서 소정의 각각의 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어하여 제1 마이크로 렌즈 어레이(1121)와 제2 마이크로 렌즈 어레이(1122)가 교대로 영상형성을 할 수 있게 한다. 3D 영상을 형성하기 위한 마이크로 렌즈의 개수를 늘리게 되면, 이에 따른 효과가 종합되어 영상형성의 성능은 향상될 수 있다. 일실시예는 사람 눈이 3차원 입체형상을 감지하여 하나의 객체로 인식하게 할 수 있고, 해상도를 향상시킬 수 있다.
<실시예 2>
도 4a 및 4b는 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 실시예 2에 따른 3D 디스플레이 장치는 디스플레이 장치(2110), 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202) 및 디스플레이 장치(2110)와 마이크로 렌즈 어레이(1202) 사이에 설치된 편광 장치(2120)를 포함한다.
일실시예에 따르면, 디스플레이 장치(2110)는 디스플레이 스크린(1201) 및 디스플레이 영상 엔진(1206)을 포함한다.
일실시예에 따르면, 편광 장치(2120)는 편광기(104) 및 편광 제어부(105)를 포함한다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치는 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202) 사이에 설치된 간격 재료층(103)을 더 포함할 수 있다.
실시예 2에 따른 3D 디스플레이 장치에 있어서, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202)는 디스플레이 스크린(1201)과 평행되게 설치된다. 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202)의 초점 거리는 서로 같고, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202)의 마이크로 렌즈는 서로 인접한 마이크로 렌즈 어레이(1202)의 마이크로 렌즈에 대하여 인터리브 방식으로 배열된다.
예를 들면, 3D 디스플레이 장치에 있어서 마이크로 렌즈 어레이(1202)는 두 층이고 쌍 굴절률인 경우, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1201)에 수직되고, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1201)에 평행하게 될 수 있다. 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)의 마이크로 렌즈는 서로 인접한 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)의 마이크로 렌즈와 수평 및 수직 방향에서 m개의 피치 차이로 배열될 수 있다. 여기에서, m은 1/2 또는 기타 비 정수이다.
3D 디스플레이의 시야각을 넓게 하여 사용자의 편안한 3D 디스플레이의 입체 영상 관람을 가능하게 하고, 사용자의 단순한 머리 움직임이 있는 경우, 관점의 호핑이 형성되므로 겹침 현상이 나타나지 않는다. 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202)의 마이크로 렌즈는 인접한 마이크로 렌즈 어레이(1202)의 마이크로 렌즈에 대해 인터리브 방식으로 배열되기 때문에, 같은 객체에 대한 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202) 각각에 의해 형성된 영상은 위치 및 내용이 다르다.
실시예 2에 따르면, 편광 장치(2120)는 설정된 편광전환주기에 따라 편광방향을 디스플레이 스크린(1201)에 평행하는 방향과 디스플레이 스크린(1201)에 수직하는 방향으로 전환한다. 이와 동기적으로 디스플레이 장치(2110)는 설정된 디스플레이 스위칭 주기에 따라 3D 영상의 하나의 프레임의 제1 서브 영상과 제2 서브 영상을 스위칭 하여, 디스플레이 스크린(1201)의 같은 위치에서 디스플레이 한다. 이를 통해, 겹침 현상이 없고, 보다 큰 시야각의 3D 입체 영상의 관람을 사용자에게 제공할 수 있다.
예를 들면, 편광 장치(2120)는 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기에서, 하나의 시간 세그먼트에서는 편광방향을 디스플레이 스크린(1201)에 평행하게 전환하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에서는 편광방향은 디스플레이 스크린(1201)에 수직하게 전환할 수 있다. 이와 동기적으로, 디스플레이 장치(2110)는 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중에, 디스플레이 스크린(1201)의 같은 위치에서, 하나의 시간 세그먼트에서는 제1 서브 영상을 디스플레이 하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에서는 제2 서브 영상을 디스플레이 할 수 있다.
도 4c는 디스플레이 스크린과 마이크로 렌즈 어레이의 대응관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4c를 참조하면, 디스플레이 장치(2110)의 디스플레이 영상 엔진(1206)은 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중에서, 하나의 시간 세그먼트에서는 디스플레이 스크린(1201)이 제1 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어하고, 다른 하나의 시간 세그먼트는 디스플레이 스크린(1201)이 같은 위치에서 제2 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어한다.
실시예 2에 따르면, 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상은 서로 다른 영상형성 각도에 기초하여 3D 영상에 대해 변환하여 획득된 것이다. 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202) 중의 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)의 중심 및 디스플레이 스크린(1201)의 중심 사이의 협각에 기초하여 제1 영상형성각도가 결정될 수 있다. 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1202) 중의 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)의 중심 및 디스플레이 스크린(1201)의 중심 사이의 협각에 기초하여 제2 영상형성각도가 결정될 수 있다. 제1 영상형성각도 및 제2 영상형성각도에 기초하여 3D 영상에 대한 변환을 통해 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상이 획득될 수 있다.
일실시예에 따르면, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1201)에 수직하고, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1201)에 평행하다.
실시예 2의 3D 디스플레이 장치를 이용하여, 아래와 같은 방식으로 3D 디스플레이 시야각의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 4a를 참조하면, 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중의, 하나의 시간 세그먼트에서, 디스플레이 영상 엔진(1206)은 디스플레이 스크린(1201)이 제1 디스플레이 위치에서 제1 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어한다. 이와 동기적으로, 편광 제어부(105)는 편광기(104)가 편광방향을 디스플레이 스크린(1201)에 수직되게 전환하도록 제어한다. 이러한 경우, 전환된 편광방향에 대해, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)의 굴절률은 간격 재료층(103)의 굴절률과 다른 값을 갖도록 설정된다. 디스플레이 스크린(1201)이 제1 디스플레이 위치에서 제1 서브 영상을 디스플레이 하고, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)와 대응하는 제1 서브 영상에 기초하여 3D 디스플레이가 구현된다.
도 4b를 참조하면, 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중의, 다른 하나의 시간 세그먼트에서, 디스플레이 영상 엔진(1206)은 디스플레이 스크린(1201)이 제2 디스플레이 위치에서 제2 서브 영상의 디스플레이 하도록 제어한다. 이와 동기적으로, 편광 제어부(105)는 편광기(104)가 편광방향을 디스플레이 스크린(1201)에 평행되게 전환하도록 제어한다. 전환된 편광방향에 대해, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)의 굴절률은 간격 재료층(103)의 굴절률과 다른 값을 갖도록 설정된다. 디스플레이 스크린(1201)이 제2 디스플레이 위치에서 제2 서브 영상을 디스플레이 하고, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)와 대응하는 제2 서브 영상에 기초하여 3D 디스플레이가 구현된다. 여기에서, 제1 디스플레이 위치 및 제2 디스플레이 위치는 같은 위치일 수 있다.
실시예 2에 따르면, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)의 마이크로 렌즈와 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)의 마이크로 렌즈는 인터리브 방식으로 배열된다. 편광 제어부(105)가 사람 눈의 반응 시간보다 높은 주파수를 이용하여 편광기(104)의 편광방향의 스위칭을 고속으로 제어할 수 있다. 이와 동기적으로, 디스플레이 영상 엔진(1206)은 디스플레이 스크린(1201)이 같은 위치에서 각각의 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어하여 제1 마이크로 렌즈 어레이(1221)와 제2 마이크로 렌즈 어레이(1222)가 교대로 영상형성을 할 수 있게 한다.
3D 영상을 형성하기 위한 마이크로 렌즈 어레이의 서로 다른 각도를 빠르게 변경하면, 이에 따른 효과가 종합되어 영상형성의 성능은 향상될 수 있다. 따라서, 일실시예는 한 층의 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 영상형성을 하는 것과 비교하여, 3D 디스플레이의 더 큰 시야각을 확보할 수 있다.
<실시예 3>
도 5a 및 5b는 일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구성이다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 실시예 3의 3D디스플레이 장치는 디스플레이 장치(3110), 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1302), 디스플레이 장치(3110) 및 마이크로 렌즈 어레이(1302) 사이에 설치된 편광 장치(3120)를 포함한다.
디스플레이 장치(3110)는 디스플레이 스크린(1301) 및 디스플레이 영상 엔진(1306)을 포함한다.
편광 장치(3120)는 편광기(104) 및 편광 제어부(105)를 포함한다.
3D 디스플레이 장치는 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1302) 사이에 설치된 간격 재료층(103)을 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 광학 격자 나안 3D 디스플레이 기술에서, 렌즈의 초점 거리에 의해 중심깊이평면이 결정된다. 3D 디스플레이의 깊이 범위는 중심깊이평면 주위에서 형성된다. 즉, 3D 디스플레이의 깊이 범위는 렌즈의 초점 거리와 관련되어 있다.
실시예 3의 3D 디스플레이 장치에 있어서, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1302)의 마이크로 렌즈는 정렬로 배열되고, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이(1302)의 초점 거리는 서로 다르다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치의 마이크로 렌즈 어레이(1302)는 두 층이고, 쌍 굴절률일 수 있다. 이러한 경우, 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(즉, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321) 및 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322))의 마이크로 렌즈는 정렬로 배열되고, 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(1302)의 초점 거리는 서로 다르다.
일실시예에 따르면, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321) 및 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)의 초점 거리는 서로 다르기 때문에, 동일한 객체에 대하여 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321) 및 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322) 각각에 의해 형성된 영상 내용은 서로 다르다.
실시예 3에 따르면, 편광 장치(3120)는 설정된 편광전환주기에 따라 디스플레이 스크린(1301)에 평행되는 방향과 디스플레이 장치(1302)에 수직되는 방향으로 편광방향을 전환한다. 이와 동기적으로, 디스플레이 장치(3110)는 설정된 디스플레이 스위칭 주기에 따라, 3D 영상의 하나의 프레임의 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상을 스위칭으로 디스플레이 한다. 여기에서, 제1 서브 영상과 제2 서브 영상은 디스플레이 스크린(1301)의 같은 위치에서 디스플레이 될 수 있다. 이를 통해 3D 디스플레이를 관람하는 사용자는 디스플레이의 대상 객체를 동일한 객체로 인식할 수 있다.
예를 들면, 편광 장치(3120)는 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기에 대해서, 하나의 시간 세그먼트에서는 편광방향을 디스플레이 스크린(1301)에 평행하게 전환하고, 다른 시간 세그먼트에서는 편광방향을 디스플레이 스크린(1301)에 수직하게 전환한다. 이와 동기적으로, 디스플레이 장치(3110)는 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기에서, 디스플레이 스크린(1301)의 같은 위치에서, 하나의 시간 세그먼트에서는 디스플레이 스크린(1301)이 제1 서브 영상을 디스플레이 하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에서는 제2 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 디스플레이 장치(3110)의 디스플레이 영상 엔진(1306)은 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중에서, 디스플레이 스크린(1101)이 같은 위치에서, 하나의 시간 세그먼트에서는 디스플레이 스크린(1301)이 제1 서브 영상을 디스플레이하고, 다른 하나의 시간 세그먼트에서는 제2 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어할 수 있다.
실시예 3에 따르면, 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상은 서로 다른 초점 거리에 기초하여 3D 영상의 변환을 통해 획득된 것이다. 제1 초점 거리계수는 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321)의 초점 거리고, 제2 초점 거리계수는 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)의 초점 거리를 의미한다.
일실시예에 따르면, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1301)에 수직하고, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)의 결정체 광축의 방향은 디스플레이 스크린(1301)에 평행하게 설정될 수 있다.
실시예 3의 3D디스플레이 장치에 있어서, 아래의 방식의 3D 디스플레이를 통해 3D 디스플레이의 깊이범위의 성능을 향상할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중에서, 하나의 시간 세그먼트에서는, 디스플레이 영상 엔진(1306)이 디스플레이 스크린(1301)이 제1 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어한다. 이와 동기적으로, 편광 제어부(105)는 편광기(104)가 편광방향을 디스플레이 스크린(1301)에 수직되게 전환하도록 제어할 수 있다.
이러한 경우, 전환된 편광방향에 대해, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321)의 굴절률과 간격 재료층(103)의 굴절률은 서로 다른 값을 취하여 하나의 렌즈로 동작할 수 있다. 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321)와 대응하는 제1 서브 영상은 디스플레이 스크린(1301)에 의해 디스플레이 된다. 디스플레이된 제1 서브 영상에 기초하여 3D 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 3D 영상의 하나의 프레임의 디스플레이 주기 중에서, 다른 하나의 시간 세그먼트에서는, 디스플레이 영상 엔진(1306)이 디스플레이 스크린(1301)의 같은 위치에서 제2 서브 영상을 디스플레이 하도록 제어한다. 이와 동기적으로, 편광 제어부(105)는 편광기(104)가 편광방향을 디스플레이 스크린(1301)에 평행되게 전환하도록 제어할 수 있다.
이러한 경우, 전환된 편광방향에 대해, 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)의 굴절률과 간격 재료층(103)의 굴절률은 서로 다른 값을 취하여 하나의 렌즈로 동작할 수 있다. 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)와 대응하는 제2 서브 영상은 디스플레이 스크린(1301)에 의해 디스플레이 된다. 디스플레이된 제2 서브 영상에 기초하여 3D 디스플레이가 구현될 수 있다.
실시예 3에 따르면, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321)는 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)와 정렬로 배열되고, 초점 거리와 서로 다르다. 편광 제어부(105)는 사람 눈의 반응 시간보다 높은 주파수를 이용하여 편광기(104)의 편광방향의 스위칭을 고속으로 제어할 수 있다. 이와 동기적으로, 디스플레이 영상 엔진(1306)은 디스플레이 스크린(1301)이 같은 위치에서 각 서브 영상을 디스플레이하도록 제어하여, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321)와 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)가 교대로 영상형성을 할 수 있게 한다.
도 5c를 참조하면, 제1 마이크로 렌즈 어레이(1321)와 제2 마이크로 렌즈 어레이(1322)에 각각 대응하는 두 개의 디스플레이 깊이범위가 겹쳐서 놓이게 될 수 있다. 이를 통해, 하나의 비교적 큰 3D 디스플레이 깊이 범위를 획득하여 3D 디스플레이의 품질을 향상시킬 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 디스플레이 장치의 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 3D 디스플레이가 구현될 수 있고, 마이크로 렌즈 어레이는 수평 및 수직 두 개의 방향에서의 시야각 차이를 제공할 수 있다. 이를 통해, 3D 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 3D 영상은 사실적인 객체에 더 근접할 수 있다.
일실시예에 따르면, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리 및 각 층의 마이크로 렌즈 어레이의 디스플레이 스크린에 대한 위치 관계를 조절할 수 있다. 일실시예는 시분할 다중방법을 이용하여 편광 제어부가 편광기의 편광방향 전환을 제어할 수 있고, 이를 통해 각 층의 마이크로 렌즈 어레이에서는 교대로 광학굴절이 발생 하게 된다. 이와 동기적으로, 디스플레이 스크린은 디스플레이 영상 엔진의 제어 하에 현재 굴절이 일어나는 마이크로 렌즈 어레이와 대응하는 서브영상을 디스플레이 할 수 있다. 이를 통해, 디스플레이 해상도, 디스플레이 깊이범위 및 디스플레이 시야각 등의 3D디스플레이 품질이 향상될 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 3D 디스플레이 방법을 설명하는 순서도이다.
일실시예에 따른 3D 디스플레이 장치를 기반으로 수행되는 3D 디스플레이 방법이 제공된다. 3D 디스플레이 방법은 디스플레이 장치(110)에 의해 3D 영상이 디스플레이 되고, 디스플레이 장치(110) 및 적어도 두 층의 마이크로 렌즈 어레이(102) 사이에 설치된 편광 장치(120)에 의해 편광방향이 시분할 다중방식으로 전환되어, 각 층의 마이크로 렌즈 어레이가 순차적으로 빛을 굴절하는 것을 포함한다. 3D 디스플레이 방법은 도 6을 참조하여 설명된다.
3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 복수의 각 서브 영상이 디스플레이 스크린으로부터 시분할 다중방식으로 디스플레이될 수 있다(601).
편광기에 의해 디스플레이 스크린과 동기적으로 편광방향이 시분할 다중방식으로 전환되어, 디스플레이된 각 서브 영상이 편광될 수 있다(602).
편광된 각 서브 영상은 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이에 의해 순차적으로 각각 굴절될 수 있다(603).
각 단계의 구체적인 실시예는 상술한 3D 디스플레이 장치의 실시예가 적용될 수 있다. 3D 디스플레이 방법에 있어서, 디스플레이 스크린은 디스플레이 영상 엔진에 의해 제어될 수 있고, 편광기는 편광 제어부에 의해 제어될 수 있다. 3D 디스플레이 방법이 동작하는 구체적인 내용은 상술한 바가 그대로 적용될 수 있으므로 자세한 내용은 생략한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
101: 디스플레이 스크린
102: 마이크로 렌즈 어레이
104: 편광기

Claims (20)

  1. 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 복수의 각 서브 영상을 시분할 다중방식으로 디스플레이하는 디스플레이 스크린;
    상기 디스플레이 스크린과 동기적으로 편광방향을 시분할 다중방식으로 전환하여, 상기 디스플레이된 각 서브 영상을 편광시키는 편광기;
    상기 편광된 각 서브 영상을 순차적으로 각각 굴절시키는 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이; 및
    상기 마이크로 렌즈들 사이에 배치된 적어도 하나의 간격 재료층
    을 포함하고,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 제2 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고,
    상기 편광기가 상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향을 전환하는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되는,
    3D 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광기는 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축의 방향과 상기 디스플레이 스크린의 관계에 기초하여 상기 편광방향을 전환하는,
    3D 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이 사이에 배치된 적어도 하나의 간격 재료층을 더 포함하고,
    상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이는 복수 개의 굴절률을 갖고, 상기 복수 개의 굴절률은 설정전압에 의해 조절되고,
    상기 간격 재료층과 굴절률이 다르게 조절된 마이크로 렌즈 어레이는 상기 서브 영상을 굴절시키고, 상기 간격 재료층과 굴절률이 같게 조절된 마이크로 렌즈 어레이는 상기 서브 영상을 굴절시키지 않는,
    3D 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브 영상은, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리와 상기 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린의 중심 사이의 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되는,
    3D 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이는 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 제2 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고, 상기 복수의 각 서브 영상은 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상을 포함하고,
    상기 디스플레이 스크린은, 제1 시간 세그먼트 및 제2 시간 세그먼트에서 상기 제1 서브 영상 및 상기 제2 서브 영상을 각각 디스플레이하며,
    상기 편광기는, 상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향을 전환하여 상기 제1 서브 영상을 편광시키고, 상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향을 전환하여 상기 제2 서브 영상을 편광시키고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 수직하여, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이는 상기 제1 서브 영상을 굴절시키고,
    상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 평행하여, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 상기 제2 서브 영상을 굴절시키는,
    3D 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 서브 영상은 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린 중심 사이의 각도에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되고,
    상기 제2 서브 영상은 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린 중심 사이의 각도에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되는,
    3D 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 서브 영상은 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되고,
    상기 제2 서브 영상은 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되는,
    3D 디스플레이 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 서로 초점 거리가 같고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈는 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈에 대해 인터리브로 배열되는,
    3D 디스플레이 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 서로 초점 거리가 다르고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈는 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈에 대해 정렬로 배열되는,
    3D 디스플레이 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이 사이에 배치된 간격 재료층
    을 더 포함하고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이 각각의 굴절률은 설정 전압에 의해 조절되고,
    상기 편광기가 상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향을 전환하는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정되는,
    3D 디스플레이 장치.
  11. 3D 영상의 하나의 프레임에 포함된 복수의 각 서브 영상 -상기 복수의 서브 영상은 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상을 포함하는-이 디스플레이 스크린으로부터 시분할 다중방식으로 디스플레이되는 단계;
    편광기에 의해 상기 디스플레이 스크린과 동기적으로 편광방향이 시분할 다중방식으로 전환되어, 상기 디스플레이된 각 서브 영상이 편광되는 단계; 및
    상기 편광된 각 서브 영상이 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이-상기 마이크로 렌즈 어레이는 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 제2 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는-에 의해 순차적으로 각각 굴절되는 단계
    를 포함하고,
    상기 마이크로 렌즈들 사이에 적어도 하나의 간격 재료층이 배치되고, 그리고
    상기 제2 서브 영상이 굴절되는 단계는,
    상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향이 전환되는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정되는 단계
    를 포함하는,
    3D 디스플레이 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각 서브 영상이 편광되는 단계는,
    상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축의 방향과 상기 디스플레이 스크린의 관계에 기초하여 상기 편광방향이 전환되는 단계
    를 포함하는,
    3D 디스플레이 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이 사이에 적어도 하나의 간격 재료층이 배치되고,
    상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이는 복수 개의 굴절률을 갖고, 상기 복수 개의 굴절률은 설정전압에 의해 조절되고,
    상기 각 서브 영상이 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이에 의해 순차적으로 각각 굴절되는 단계는,
    상기 간격 재료층과 굴절률이 다르게 조절된 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 서브 영상이 굴절되는 단계; 및
    상기 간격 재료층과 굴절률이 같게 조절된 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 서브 영상이 굴절되지 않는 단계
    를 포함하는,
    3D 디스플레이 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 서브 영상은, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리와 상기 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린의 중심 사이의 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되는,
    3D 디스플레이 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이는 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 제2 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고, 상기 복수의 각 서브 영상은 제1 서브 영상 및 제2 서브 영상을 포함하고,
    상기 각 서브 영상이 상기 디스플레이 스크린으로부터 시분할 다중방식으로 디스플레이되는 단계는
    제1 시간 세그먼트 및 제2 시간 세그먼트에서 상기 제1 서브 영상 및 상기 제2 서브 영상이 각각 디스플레이되는 단계
    를 포함하고,
    상기 각 서브 영상이 편광되는 단계는,
    상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향이 전환되어 상기 제1 서브 영상이 편광되는 단계; 및
    상기 디스플레이 스크린과 평행하게 상기 편광방향이 전환되어 상기 제2 서브 영상이 편광되는 단계
    를 포함하고,
    상기 각 서브 영상이 상기 복수 층의 마이크로 렌즈 어레이에 의해 순차적으로 각각 굴절되는 단계는,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 수직하여, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 제1 서브 영상이 굴절되는 단계; 및
    상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 결정체 광축은 상기 디스플레이 스크린에 평행하여, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 제2 서브 영상이 굴절되는 단계
    를 포함하는,
    3D 디스플레이 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 서브 영상은 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린 중심 사이의 각도에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되고,
    상기 제2 서브 영상은 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 중심 및 상기 디스플레이 스크린 중심 사이의 각도에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되는,
    3D 디스플레이 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 서브 영상은 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되고,
    상기 제2 서브 영상은 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 초점 거리에 기초하여 상기 3D 영상을 변환하여 획득되는,
    3D 디스플레이 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 서로 초점 거리가 같고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈는 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈에 대해 인터리브로 배열되는,
    3D 디스플레이 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이는 서로 초점 거리가 다르고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈는 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈에 대해 정렬로 배열되는,
    3D 디스플레이 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이 사이에 간격 재료층이 배치되고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이 각각의 굴절률은 설정 전압에 의해 조절되고,
    상기 제1 마이크로 렌즈 어레이에 의해 상기 제1 서브 영상이 굴절되는 단계는,
    상기 디스플레이 스크린과 수직하게 상기 편광방향이 전환되는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 다르게 설정되고, 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이의 굴절률은 상기 간격 재료층의 굴절률과 같게 설정되는 단계를 더 포함하는,
    3D 디스플레이 방법.
KR1020150125640A 2015-02-13 2015-09-04 3d 디스플레이 장치 및 방법 KR102447098B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/987,972 US10356397B2 (en) 2015-02-13 2016-01-05 Three-dimensional (3D) display apparatus and method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510080194.5 2015-02-13
CN201510080194.5A CN105988228B (zh) 2015-02-13 2015-02-13 三维显示设备及其三维显示方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160100197A KR20160100197A (ko) 2016-08-23
KR102447098B1 true KR102447098B1 (ko) 2022-09-26

Family

ID=56875536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150125640A KR102447098B1 (ko) 2015-02-13 2015-09-04 3d 디스플레이 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102447098B1 (ko)
CN (1) CN105988228B (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106842597B (zh) * 2017-02-28 2019-06-11 浙江大学 大景深近眼光场三维显示方法
CN107040773B (zh) * 2017-04-27 2020-12-08 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其控制方法
WO2019014843A1 (zh) * 2017-07-18 2019-01-24 辛特科技有限公司 一种利用透镜还原光场的方法
TWI630444B (zh) * 2017-08-14 2018-07-21 友達光電股份有限公司 顯示裝置及顯示方法
CN107367845B (zh) * 2017-08-31 2020-04-14 京东方科技集团股份有限公司 显示系统和显示方法
CN109425993B (zh) * 2017-09-01 2020-09-04 中山大学 一种时空混合复用的三维显示系统及方法
CN109471256A (zh) 2017-09-07 2019-03-15 中强光电股份有限公司 光学元件及显示装置
CN107942526A (zh) * 2017-12-29 2018-04-20 张家港康得新光电材料有限公司 集成成像显示系统
CN108181708B (zh) 2018-01-02 2020-12-15 京东方科技集团股份有限公司 一种抬头显示系统及其控制方法
CN108761817A (zh) * 2018-08-16 2018-11-06 深圳市眸合科技有限公司 一种裸眼3d光学膜
CN109870822B (zh) * 2019-04-19 2021-01-26 京东方科技集团股份有限公司 一种显示系统及其控制方法、介质
CN110491292B (zh) * 2019-08-14 2021-07-23 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 多层显示装置及电子设备
WO2021168621A1 (zh) * 2020-02-24 2021-09-02 京东方科技集团股份有限公司 电子设备、显示装置及其驱动方法
TWI847750B (zh) * 2023-06-07 2024-07-01 遠傳電信股份有限公司 自動適應環境光源的類全像顯示系統及其調節方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140028933A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Superd Co., Ltd. Autostereoscopic display device and method
US20140307068A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-16 Superd Co. Ltd. Multiple-viewer auto-stereoscopic 3d display apparatus

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9420750D0 (en) * 1994-10-14 1994-11-30 Philips Electronics Uk Ltd Colour liquid crystal projection display systems
JP3756481B2 (ja) * 2002-11-06 2006-03-15 日本電信電話株式会社 三次元表示装置
GB2403815A (en) * 2003-07-10 2005-01-12 Ocuity Ltd Birefringent lens array structure
US8867134B2 (en) * 2003-11-21 2014-10-21 Visual Physics, Llc Optical system demonstrating improved resistance to optically degrading external effects
JP2006184542A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Nippon Sheet Glass Co Ltd 空間像形成装置、およびそれを用いた表示装置
KR101128519B1 (ko) * 2005-08-04 2012-03-27 삼성전자주식회사 고해상도 오토스테레오스코픽 디스플레이
KR101323736B1 (ko) * 2007-02-07 2013-10-30 삼성전자주식회사 2차원 겸용 3차원 영상 디스플레이 장치
JP5022964B2 (ja) * 2008-03-28 2012-09-12 株式会社東芝 立体映像表示装置及び立体映像表示方法
JP2010169847A (ja) * 2009-01-22 2010-08-05 Sony Corp 空間像表示装置
WO2011051840A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiview display device
KR101970799B1 (ko) * 2012-06-29 2019-04-22 엘지디스플레이 주식회사 입체영상 표시장치와 그 구동방법
CN102768410B (zh) * 2012-07-26 2015-09-02 李志扬 一种基于光学波前重建的相干三维立体显示装置
CN102830495A (zh) * 2012-08-17 2012-12-19 京东方科技集团股份有限公司 一种3d显示装置
TWI472802B (zh) * 2012-11-15 2015-02-11 Au Optronics Corp 顯示裝置
CN103048842A (zh) * 2012-12-10 2013-04-17 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶透镜及3d显示装置
CA2905153A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-18 Koninklijke Philips N.V. Transparent display
CN103926704A (zh) * 2013-06-09 2014-07-16 天马微电子股份有限公司 透镜显示设备、液晶显示设备和驱动显示的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140028933A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Superd Co., Ltd. Autostereoscopic display device and method
US20140307068A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-16 Superd Co. Ltd. Multiple-viewer auto-stereoscopic 3d display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN105988228A (zh) 2016-10-05
KR20160100197A (ko) 2016-08-23
CN105988228B (zh) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102447098B1 (ko) 3d 디스플레이 장치 및 방법
AU2021250895B2 (en) Virtual and augmented reality systems and methods having improved diffractive grating structures
US10356397B2 (en) Three-dimensional (3D) display apparatus and method
JP6851992B2 (ja) 多重化された光流を内部結合するための光学要素を有するディスプレイシステム
US9915826B2 (en) Virtual and augmented reality systems and methods having improved diffractive grating structures
TWI720293B (zh) 具延伸容納範圍調整之近眼顯示器
KR102319390B1 (ko) 가상 및 증강 현실 시스템들 및 컴포넌트들을 위한 개선된 제조
TWI720401B (zh) 近眼顯示系統、在一近眼顯示系統中之方法及顯現系統
CN110325897B (zh) 具有扩展的调节范围调整的近眼显示器
US20240231162A1 (en) Gradient-index liquid crystal lens system including guest-host liquid crystal layer for reducing light leakage
KR102274407B1 (ko) 표시패널 및 입체영상 표시장치
NZ762952B2 (en) Virtual and augmented reality systems and methods having improved diffractive grating structures
NZ734573B2 (en) Virtual and augmented reality systems and methods having improved diffractive grating structures

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant