KR19990069140A

KR19990069140A - 입체영상 표시장치

Info

Publication number: KR19990069140A
Application number: KR1019980003199A
Authority: KR
Inventors: 박태수
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1999-09-06

Abstract

본 발명은 투사광학계를 사용하여 대화면을 구현함으로써 편광안경 착용의 불편함을 제거하고, 헤드 트랙킹을 수행함으로써 사용자의 움직임에 따라 영상의 투사방향이 변경되어 최적의 영상을 감상할 수 있도록 하는 입체영상 표시장치( Stereo video display system )에 관한 것으로서,

좌안 및 우안에 대응되는 영상을 구분하여 표시한 후 합성하여 출력하는 액정패널부와, 내부의 스톱(stop)이 이동 가능하도록 설치되고 상기 액정패널부의 출력영상을 확대하여 투사하는 투사렌즈부와, 상기 투사렌즈부를 통과한 영상을 디스플레이 시키며 사용자의 눈에 출사동(exit pupil)을 형성하는 프레넬렌즈 스크린(fresnel lens screen)과, 사용자의 머리(head) 움직임을 입력받기 위한 2개의 카메라와, 상기 2개의 카메라로부터 입력되는 화상을 처리하여 사용자의 머리 위치를 판단하고 상기 투사렌즈부의 스톱 위치를 제어함으로써 좌우영상이 사용자의 좌우측 눈에 대응되도록 하는 제어회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체영상 표시장치

본 발명은 입체영상 표시장치에 관한 것으로서 특히, 편광안경을 사용하지 않고 입체영상을 관찰할 수 있도록 개인용으로 구성한 입체영상 표시장치에 관한 것이다.

현재 여러 가지 입체영상 표시장치가 고안되었으며, 그 중 한가지는 편광안경을 착용하고 관찰하도록 하고 있는데, 그 기술은 미국특허(Pat. No : 5553203)에 나타나 있다.

상기 미국특허에 나타난 기술의 기본 구성을 도 1을 참조하여 살펴보면, 우안대응 영상 및 좌안대응 영상 등의 화상이 표시되는 액정(LCD)패널(110)과, 상기 액정패널(110)의 출사면측에 배치되어 우안 또는 좌안에 대응되는 영상을 개별적으로 통과시키는 마이크로 편광 시트(micropolarizer sheet)(120)를 포함한다. 이때, 사용자는 편광안경(130)을 착용하고 상기 마이크로 편광 시트(120)를 통과한 화상을 관찰하게 된다.

상기의 구성에서 상기 액정패널(110)의 영상표시는 우안이 보아야하는 영상(R)과 좌안이 보아야하는 영상(L)을 화소 단위로 수직, 수평 방향으로 교대로 표시한다. 또한, 상기 마이크로 편광 시트(120)는 편광방향이 상호 수직인 2종류의 편광셀(P1,P2)이 교대로 배치되어 있는데, 참조부호 P1은 우안영상을 표시하는 화소(R)에 대응되고, P2는 좌안영상을 표시하는 화소(L)에 대응된다.

또한, 사용자가 착용하는 편광안경(130)은 좌우측 눈에 대응되는 영상만을 볼 수 있도록 설계되어 있어서, 상기 마이크로 편광 시트(120)를 통과한 화상을 입체적으로 관찰하게 된다.

그러나, 상기와 같은 입체영상 표시시스템에서는 반드시 편광안경을 착용하여야 하는 불편함이 발생하였고, 액정패널(110)을 이용하여 시스템을 구성함에 있어서 대형 액정패널의 가격이 고가이기 때문에 입체모니터의 스크린 크기의 대형화에는 어려움이 발생한다.

한편, 도 2는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 편광안경의 필요없이 입체영상을 관찰할 수 있도록 구성한 종래 기술을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, CRT(210), 투사렌즈(220), 프레넬렌즈 스크린(fresnel lens screen)(230)을 순차적으로 배치하고, 상기 투사렌즈(220)에 액정셔터(FLCD shutter)(240)를 설치하여 화상의 통과를 제어하고 있다.

상기의 구성에서는, 상기 CRT(210)에 방향별 화상이 순차적으로 표시될 때 상기 액정셔터(240)의 영역을 제어하어 화상의 통과영역을 결정하고, 상기 프레넬렌즈 스크린(230)을 이용하여 투사렌즈(220)의 출사동을 입체 관찰영역에 재배치되도록 함으로써 사용자가 특별한 편광안경 없이 입체영상을 감상할 수 있도록 한다. 즉, 액정셔터(240)와 프레넬렌즈 스크린(230)을 이용하여 입체 관찰영역에서 좌우화상이 구분되어 사용자의 눈에 대응되도록 함으로써 사용자는 입체영상을 즐길 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 고속의 CRT가 필요하게 되는 동시에 고속의 화상제어 회로 및 액정셔터가 필요하게 되며, 다수의 방향성 화상이 필요하기 때문에 입체 소프트웨어(S/W) 제작에 어려움이 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 투사광학계를 사용함으로써 대화면의 구현이 용이하도록 하고, 편광안경 착용의 불편함을 제거할 수 있는 입체영상 표시장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 헤드 트랙킹(head tracking) 방식을 사용함으로써 사용자의 움직임에 따라 좌우안에 대응하는 2개의 영상만이 필요하게 되어 최적의 영상을 감상할 수 있고, 입체영상 제작이 용이하도록 하는 입체영상 표시장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술의 제1 실시예에 의하여 입체영상을 표시하기 위한 액정패널, 편광시트, 편광안경을 나타내는 도면,

도 2는 종래 기술의 제2 실시예에 의한 입체영상 표시장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 입체영상 표시장치의 구성을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에서 액정패널 부분을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에서 투사렌즈부를 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

310 : 액정패널부 311,312 : 액정패널

313,314 : 조명수단 315,316 : 확산기

317 : 반투과 거울 320 : 투사렌즈부

321 : 스톱(stop) 322,323 : 투사렌즈

330 : 프레넬렌즈 스크린 341,342 : 카메라

350 : 제어회로부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 좌안 및 우안에 대응되는 영상을 구분하여 표시한 후 합성하여 출력하는 액정패널부와, 내부의 스톱(stop)이 이동 가능하도록 설치되고 상기 액정패널부의 출력영상을 확대하여 투사하는 투사렌즈부와, 상기 투사렌즈부를 통과한 영상을 디스플레이 시키며 사용자의 눈에 출사동(exit pupil)을 형성하는 프레넬렌즈 스크린(fresnel lens screen)과, 사용자의 머리(head) 움직임을 입력받기 위한 2개의 카메라와, 상기 2개의 카메라로부터 입력되는 화상을 처리하여 사용자의 머리 위치를 판단하고 상기 투사렌즈부의 스톱 위치를 제어함으로써 좌우영상이 사용자의 좌우측 눈에 대응되도록 하는 제어회로부를 포함하는 입체영상 표시장치를 제공한다.

본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 액정패널부는 좌안대응 영상을 표시하는 제1 액정패널과, 우안대응 영상을 표시하는 제2 액정패널과, 상기 제1,2 액정패널의 후방에 각각 배치되어 백색광을 액정패널로 출사하는 제1,2 조명수단과, 상기 제1,2 액정패널의 입사측에 배치된 제1,2 확산기(diffuser)와, 상기 제1,2 액정패널에서 표시되는 영상을 융합하여 상기 투사렌즈부로 출사하는 반투과 거울을 포함한다. 이때, 상기 제1,2 액정패널은 모두 수평에 대하여 45도의 편광방향을 갖도록 설치된다.

또한, 상기 투사렌즈부는 소정의 간격을 두고 배치된 제1,2 투사렌즈와, 상기 제1,2 투사렌즈 사이에 배치되어 상기 제어회로부의 출력신호에 따라 상하 이동되는 스톱(stop)을 포함하여 이루어지고, 상기 스톱은 2개 영역으로 나누어져 편광방향이 상호 수직인 편광판으로 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 입체영상 표시장치의 전체 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에서 액정패널 부분을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에서 투사렌즈부를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 좌안 및 우안에 대응되는 영상을 구분하여 표시한 후 합성하여 출력하는 액정패널부(310)와, 내부의 스톱(stop)(321)이 이동 가능하도록 설치되고 상기 액정패널부(310)의 출력영상을 확대하여 투사하는 투사렌즈부(320)와, 상기 투사렌즈부(320)를 통과한 영상을 디스플레이 시키며 사용자의 눈에 출사동(exit pupil)을 형성하는 프레넬렌즈 스크린(fresnel lens screen)(330)과, 사용자의 머리(head) 움직임을 입력받기 위한 2개의 카메라(341,342)와, 상기 2개의 카메라(341,342)로부터 입력되는 화상을 처리하여 사용자의 머리 위치를 판단하고 상기 투사렌즈부(320)의 스톱(321) 위치를 제어함으로써 좌우영상이 사용자의 좌우측 눈에 대응되도록 하는 제어회로부(350)를 포함한다.

상기 액정패널부(310)는 좌안대응 영상을 표시하는 제1 액정패널(311)과, 우안대응 영상을 표시하는 제2 액정패널(312)과, 상기 제1,2 액정패널(311,312)의 후방에 각각 배치되어 백색광을 각 액정패널(311,312)로 출사하는 제1,2 조명수단(313,314)과, 상기 제1,2 액정패널(311,312)의 입사측에 배치된 제1,2 확산기(diffuser)(315,316)와, 상기 제1,2 액정패널(311,312)에서 표시되는 영상을 융합하여 상기 투사렌즈부(320)로 출사하는 반투과 거울(317)을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 제1,2 액정패널(311,312)은 모두 수평에 대하여 45도의 편광방향을 갖도록 설치된다.

또한, 상기 투사렌즈부(320)는 소정의 간격을 두고 배치된 제1,2 투사렌즈(322,323)와, 상기 제1,2 투사렌즈(322,323) 사이에 배치되어 상기 제어회로부(350)의 출력신호에 따라 상하 이동되는 스톱(stop)(321)을 포함하여 이루어지고, 상기 스톱(321)은 2개 영역(321a,321b)으로 나누어져 편광방향이 상호 수직인 편광판으로 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 상기 2개의 카메라(341,342)를 이용하여 사용자의 머리 위치를 추적함으로써 사용자의 눈의 위치를 인식하고, 투사렌즈부(320)의 스톱(321) 위치를 제어하여 좌우영상이 사용자의 좌우측 눈에 각각 대응되도록 한다. 이때, 상기 스톱(321)은 광축에 대하여 수직으로 움직인다.

영상의 경로를 살펴보면, 상기 제1,2 액정패널(311,312)에서 영상이 좌안대응 영상 및 우안대응 영상이 표시되고, 상기 반투과 거울(317)에 융합되어 상기 투사렌즈부(320)로 출사된다. 이때, 상기 제1,2 확산기(diffuser)(315,316)는 사용자가 입체영상을 볼 수 있는 화각을 크게 하는 역할을 한다.

그후, 상기 투사렌즈부(320)에서는 스톱(321)의 각 영역에서 각각 좌우안에 대응되는 영상만이 통과되고, 각 투사렌즈(322,323)에서 확대 투사된 후 상기 프레넬렌즈 스크린(fresnel lens screen)(330)으로 진행한 후 사용자가 입체영상을 관찰할 수 있는 입체 관찰 공간에 상기 투사렌즈부(320)의 출사동을 결상시킨다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 입체영상 표시장치는 편광안경이 필요없이 입체영상을 관찰할 수 있기 때문에 사용상의 편리함을 제공하게 되며, 투사광학계를 사용하기 때문에 소형의 액정패널을 이용하여 확대 결상함으로써 대화면 입체 모니터를 구현할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

좌안 및 우안에 대응되는 영상을 구분하여 표시한 후 합성하여 출력하는 액정패널부와, 내부의 스톱(stop)이 이동 가능하도록 설치되고 상기 액정패널부의 출력영상을 확대하여 투사하는 투사렌즈부와, 상기 투사렌즈부를 통과한 영상을 디스플레이 시키며 사용자의 눈에 출사동(exit pupil)을 형성하는 프레넬렌즈 스크린(fresnel lens screen)과, 사용자의 머리(head) 움직임을 입력받기 위한 2개의 카메라와, 상기 2개의 카메라로부터 입력되는 화상을 처리하여 사용자의 머리 위치를 판단하고 상기 투사렌즈부의 스톱 위치를 제어함으로써 좌우영상이 사용자의 좌우측 눈에 대응되도록 하는 제어회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정패널부는 좌안대응 영상을 표시하는 제1 액정패널과, 우안대응 영상을 표시하는 제2 액정패널과, 상기 제1,2 액정패널의 후방에 각각 배치되어 백색광을 액정패널로 출사하는 제1,2 조명수단과, 상기 제1,2 액정패널의 입사측에 배치된 제1,2 확산기(diffuser)와, 상기 제1,2 액정패널에서 표시되는 영상을 융합하여 상기 투사렌즈부로 출사하는 반투과 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제1,2 액정패널은 모두 수평에 대하여 45도의 편광방향을 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투사렌즈부는 소정의 간격을 두고 배치된 제1,2 투사렌즈와, 상기 제1,2 투사렌즈 사이에 배치되어 상기 제어회로부의 출력신호에 따라 상하 이동되는 스톱(stop)을 포함하여 이루어지고, 상기 스톱은 2개 영역으로 나누어져 편광방향이 상호 수직인 편광판으로 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.