KR20000042138A - 입체화상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체용 안경을 착용하지 않고 관람자가 입체화상을 감상하도록 구성된 입체화상 표시장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 각 방향별 좌안화상 및 우안화상에 대응하는 화상을 표시하는 제1 내지 제4 액정패널과, 액정패널의 화상을 합성하는 제1 및 제2 하프미러와, 합성된 화상을 편광특성에 따라 투사하여 확대시키는 제1 및 제2 투사광학계와, 확대된 화상을 입체관찰영역에 결상시키는 프레넬렌즈 스크린을 구비한다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 입체용안경을 착용하지 않고 입체화상을 감상할수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 입체관찰영역을 확장시킬수 있을뿐만 아니라 플리커를 방지하게 된다.

Description

입체화상 표시장치 (Apparatus of 3-Dimension Picture Display)

본 발명은 입체화상을 표시하기위한 입체화상 표시장치에 관한 것으로, 특히 입체용 안경을 착용하지 않고 관람자가 입체화상을 감상하도록 구성된 입체화상 표시장치에 관한 것이다.

통상의 입체안경을 이용하는 입체화상 표시장치는 관람자가 우측 눈으로 볼 수 있는 화상(이하 "우안화상"이라 한다)과 좌측 눈으로 볼수 있는 화상(이하 "좌안화상" 이라 한다)을 입체스크린에 표시하게 된다. 관람자는 입체스크린에 표시된 우안화상과 좌안화상을 입체용 안경을 통해 관찰한후, 우안화상과 좌안화상을 머리속에서 합성함으로써 입체감을 느끼게 된다.

도 1을 참조하면, 종래의 입체화상 표시장치는 화상을 표시하는 음극선관(Cathode Ray Tube;2 이하 "CRT"라 한다)과, 음극선관(2)에 표시되는 화상을 확대하여 프레넬렌즈 스크린(6)에 결상시키는 투사광학계(4)를 구비한다. CRT(2)에서는 방향별 화상을 순차적으로 표시하게 된다. 상기 방향별 화상은 투사광학계(4)에 장착된 FLCD(Ferroelectric-LCD) 셔터(10)를 적절히 제어함에 의해 프레넬렌즈 스크린(6)을 경유하여 입체관찰 영역(8)에 재배치 된다. 이를 상세히 설명하기로 한다. CRT(2)는 입체관찰영역(8)의 각 방향에 대응하도록 좌안화상과 우안화상을 순차적으로 표시하게 된다. 이를위해 CRT(2)는 고속 구동이 요구된다. 한편, 투사광학계(4)에 장착된 FLCD 셔터(10)는 제어회로(도시되지 않음)의 제어에 의해 CRT(2)에서 표시된 화상을 고속으로 투과 또는 차단시키게 된다. 이를위해 고속화상 제어회로가 요구된다. 이와같은 과정에의해 프레넬렌즈 스크린(6)을 경유한 화상은 입체관찰 영역(8)의 각 방향에 대응하도록 재배치되어진다. 이에따라, 관람자는 입체용 안경을 착용하지 않고도 입체화상을 감상할수 있게 된다. 그러나, 종래의 입체화상 표시장치는 고속의 CRT를 요구하게 되며 고속화상 제어회로 및 고속 셔터를 필요로 하게 된다. 이에따라, 입체화상 표시장치가 복잡해지고 고가가 되는 문제점이 도출되고 있다. 또한, 제어회로에의한 셔터링으로 화면이 깜박거리는 플리커(Flicker) 현상이 발생함과 아울러 입체관찰 영역(8)이 좁고 고해상도를 구현하기 어려운 문제점이 도출되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 입체용 안경을 사용하지 않고 관람자가 입체화상을 감상하도록 구성된 입체화상 표시장치를 제공 하는데 있다.

도 1은 종래의 입체화상 표시장치의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 입체화상 표시장치를 도시한 사시도.

도 3은 도 2의 단면도.

도 4는 도 3의 투사광학계의 구성을 도시한 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 음극선관 4,42 : 투사광학계

6,44 : 프레넬렌즈 스크린 8,52 : 입체관찰영역

10 : FLCD셔터 22 내지 28 : 제1 내지 제4 광원

30 내지 36:제1 내지 제4 액정패널 38,40 : 제1 및 제2 하프미러

46,48 : 제1 및 제2 투사렌즈 50 : 편광필터

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 각 방향별 좌안화상 및 우안화상에 대응하는 화상을 표시하는 제1 내지 제4 액정패널과, 액정패널의 화상을 합성하는 제1 및 제2 하프미러와, 합성된 화상을 편광특성에 따라 투사하여 확대시키는 제1 및 제2 투사광학계와, 확대된 화상을 입체관찰영역에 결상시키는 프레넬렌즈 스크린을 구비한다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 각 방향별 좌안화상 및 우안화상에 대응하는 화상을 표시하는 제1 내지 제4 액정패널(30 내지 36)과, 상기 액정패널의 화상을 합성하는 제1 및 제2 하프미러(Half Mirror;38,40)와, 상기 합성된 화상을 편광특성에 따라 투사하여 확대시키는 투사광학계(42)와, 확대된 화상을 입체관찰영역(52)에 결상시키는 프레넬렌즈 스크린(44)을 구비한다. 제1 및 제3 액정패널(30,34)은 물체를 정면에서 보았을때의 좌·우측눈에 대응하는 화상을 각각 표시하게 된다. 제1 및 제3 액정패널(30,34)은 서로 수직하게 배열되어 있으며 그 중앙에는 제1 하프미러(38)가 배치되어 있다. 이 경우, 제1 하프미러(38)는 제1 액정패널(30)의 화상을 직진 투과(또는 수직 반사)하고 제3 액정패널(34)의 화상을 수직 반사(또는 직진 투과)시킨다. 이때, 서로 수직한 편광방향을 갖는 제1 및 제3 액정패널(30,34)의 영상은 제1 하프미러(38)에 의해 합성된다. 즉, 정면방향의 좌·우측눈에 대응하는 화상은 제1 하프미러(38)에 의해 합성하게 된다.

또한, 제2 및 제4 액정패널(32,36)은 물체를 다른 방향에서 보았을때의 좌·우측눈에 대응하는 화상을 각각 표시하게 된다. 제2 및 제4 액정패널(32,36)은 서로 수직하게 배열되어 있으며 그 중앙에는 제2 하프미러(40)가 배치되어 있다. 이 경우, 제2 하프미러(40)는 제2 액정패널(32)의 화상을 직진 투과(또는 수직 반사)하고 제4 액정패널(36)의 화상을 수직 반사(또는 직진 투과) 시킨다. 이때, 서로 수직한 편광방향을 갖는 제2 및 제4 액정패널(32,36)의 영상은 제2 하프미러(40)에 의해 합성된다. 즉, 다른 방향의 좌·우측눈에 대응하는 화상은 제2 하프미러(40)에 의해 합성하게 된다.

한편, 도4를 결부하여 투사광학계(42)에 대해서 살펴보기로 한다. 본 발명에 따른 입체화상 표시장치의 투사광학계(42)는 하프미러(38)에서 합성된 화상을 투과시키는 제1 투사렌즈(46)와, 합성화상을 편광특성에 대응하여 투과/차단시키는 편광필터(50)와, 편광필터(50)를 투과한 화상을 확대하여 결상시키는 제2 투사렌즈(48)를 구비한다. 제1 및 제2 투사광학계(42,42')의 구성은 동일하므로 제1 투사광학계(42)에 대하여 살펴보기로 한다. 제1 투사렌즈(46)를 경유한 합성화상은 편광필터(50)에 의해 각각의 편광특성에 대응하여 투과/차단되어진다. 한편, 편광필터(50)는 제1 및 제2 편광 스트라이프(50a,50b)가 차폐영역(50c)을 중심으로 대칭적으로 마련되어 있다. 각각의 기능을 살펴보면, 제1 편광 스트라이프(50a)는 수직방향으로 스트라이프(Stripe)가 형성되어 S파(수직 선편광)만을 투과시키게 된다. 제2 편광 스트라이프(50b)는 수평방향으로 스트라이프가 형성되어 P파(수평 선편광)만을 투과시키게 된다. 이때, 제1 및 제2 편광 스트라이프(50a,50b)는 서로 90°각도를 가지게 된다. 차폐영역(50c)은 합성화상이 외부로 투과되는 것을 차폐시키게 된다. 한편, 제2 투사렌즈(48)는 편광필터(50)를 투과한 화상을 프레넬렌즈 스크린(44)에 확대하여 결상시키게 된다.

한편, 도 3을 결부하여 본 발명에 따른 입체화상 표시장치의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

제1 하프미러(38)를 경유한 정면방향의 합성화상은 제1 투사광학계에의해 편광특성에 따라 확대되어 프레넬렌즈 스크린(44)에 결상된다. 제2 투사렌즈(48)의 초점거리(Focal Length;f)안에 편광필터(50)가 위치함에 의해 제1 투사광학계(42)의 전단에 편광필터(50)의 형상의 정립허상이 결상된다. 반면에, 프레넬렌즈 스크린(44)을 경유하여 입체관찰영역에는 편광필터(50) 형상의 도립실상이 결상된다. 제1 투사광학계(42)의 편광필터(50)가 제1 및 제2 편광 스트라이프, 차폐영역, 제1 및 제2 편광 스트라이프의 순서로 형성되어 있을 경우, 합성화상중 수직 선편광을 갖는 화상은 제1 편광 스트라이프(50a)를 투과하여 결상되게 된다. 이때, 수직선편광을 갖는 화상은 입체관찰영역(52)의 "1"부분에 표시되어 있다. 합성화상중 수편선편광을 갖는 화상은 제2 편광 스트라이프(50b)를 투과하여 결상되게 된다. 이때, 수평선편광을 갖는 화상은 입체관찰영역(52)에는 "2"부분에 표시되어 진다. 이에따라, 정면방향의 합성화상은 투사광학계(42) 및 프레넬렌즈 스크린(44)을 경유하여 입체관찰영역의 "1"부분 및 "2"부분에 표시되게 된다. 또한, 편광필터(50)의 차페영역(50c)에 해당하는 부분에는 화상이 차폐되므로 입체관찰영역에는 표시되지 않게 된다. 이때, 차폐영역에 의해 제1 및 제2 편광 스트라이프의 화상이 결상되지 않는 부분에 제3 내지 제4 스트라이프를 통과하는 화상이 결상되도록하여 입체관찰영역을 확장시키는 것이 바람직하다.

한편, 제2 하프미러(40)를 경유한 다른 방향의 합성화상은 제2 투사광학계에의해 편광특성에 따라 확대되어 프레넬렌즈 스크린(44)에 결상된다. 제2 투사렌즈(48')의 초점거리(Focal Length;f)안에 편광필터(50')가 위치함에 의해 제2 투사광학계(42')의 전단에 편광필터(50')의 형상의 정립허상이 결상된다. 반면에, 프레넬렌즈 스크린(44)을 경유하여 입체관찰영역에는 편광필터(50') 형상의 도립실상이 결상된다. 제2 투사광학계(42')의 편광필터(50')가 제1 및 제2 편광 스트라이프, 차폐영역, 제1 및 제2 편광 스트라이프의 순서로 형성되어 있을 경우, 합성화상중 수직 선편광을 갖는 화상은 제1 편광 스트라이프(50a')을 투과하여 결상되게 된다. 이때, 수직선편광을 갖는 화상은 입체관찰영역(52)의 "4"부분에 표시되어 있다. 합성화상중 수편선편광을 갖는 화상은 제2 편광 스트라이프(50b')를 투과하여 결상되게 된다. 이때, 수평선편광을 갖는 화상은 입체관찰영역(52)에는 "3"부분에 표시되어 진다. 이에따라, 다른 방향의 합성화상은 투사광학계(42') 및 프레넬렌즈 스크린(44)을 경유하여 입체관찰영역의 "3"부분 및 "4"부분에 표시되게 된다. 또한, 편광필터(50)의 차페영역(50c)에 해당하는 부분에는 화상이 차폐되므로 입체관찰영역에는 표시되지 않게 된다. 이때, 차폐영역에 의해 제3 및 제4 편광 스트라이프의 화상이 결상되지 않는 부분에 제1 내지 제2 스트라이프를 통과하는 화상이 결상되도록하여 입체관찰영역을 확장시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 정면방향의 합성화상과 다른 방향의 합성화상은 편광특성에 따라 투사광학계 및 프레넬렌즈 스크린을 경유하여 입체관찰영역에 결상되어진다. 이에따라, 관람자는 위치를 좌우로 이동함에 따라 두 방향(즉, 정면방향 및 다른방향)에서 보는 입체화상을 느낄수 있게 된다. 설계자의 의도에 따라 액정패널과 투사광학계를 부가적으로 배치시키는 수에 따라 다방향(Multi-Direction) 입체화상을 감상할수도 있을 것이다. 이로인해, 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 입체용안경을 착용하지 않고 입체화상을 감상하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 입체관찰영역을 확장시킬수 있을뿐만 아니라 플리커를 방지할수 있게 된다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 입체용안경을 착용하지 않고 입체화상을 감상할수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 입체관찰영역을 확장시킬수 있을뿐만 아니라 플리커를 방지할수 있는 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (8)

1. 각 방향별 좌안화상 및 우안화상에 대응하는 화상을 표시하는 제1 내지 제4 액정패널과,

   상기 액정패널의 화상을 합성하는 제1 및 제2 하프미러와,

   상기 합성된 화상을 편광특성에 따라 투사하여 확대시키는 제1 및 제2 투사광학계와,

   상기 확대된 화상을 입체관찰영역에 결상시키는 프레넬렌즈 스크린을 구비하는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제3 액정패널에 정면방향의 좌안화상 및 우안화상에 대응하는 화상이 각각 표시되는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 및 제4 액정패널에 다른 방향의 좌안화상 및 우안화상에 대응하는 화상이 각각 표시되는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 하프미러가,

   상기 제1 액정패널의 화상은 직진 투과시키고 상기 제3 액정패널의 화상은 수직 반사시킴과 아울러, 서로 수직한 편광방향을 갖는 제1 및 제3 액정패널의 화상을 합성하는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 하프미러가,

   상기 제2 액정패널의 화상은 직진 투과시키고 상기 제4 액정패널의 화상은 수직 반사시킴과 아울러, 서로 수직한 편광방향을 갖는 제2 및 제4 액정패널의 화상을 합성하는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 투사광학계가,

   상기 하프미러에의해 합성된 화상을 투과시키는 제1 투사렌즈와,

   상기 합성된 화상을 편광특성에 대응하여 투과/차단시키는 편광필터와,

   상기 편광필터를 투과한 화상을 확대하여 결상시키는 제2 투사렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 편광필터가,

   상기 합성된 화상의 투과를 차폐시키는 차폐영역과,

   상기 차폐영역을 중심으로 대칭적으로 형성되어 편광특성에 따라 화상을 투과시키는 편광영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 편광영역이 수직 선편광만을 투과시키도록 수직방향의 스트라이프가 형성된 제1 편광영역과,

   수평 선편광만을 투과시키도록 수평방향의 스트라이프가 형성된 제2 편광영역으로 구성된 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.