KR20010062077A - 개인용 입체 컴퓨터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정을 이용하여 입체영상을 디스플레이할 수 있는 개인용 컴퓨터에 관한 것으로, 카메라를 통해 촬영된 영상을 합성하여 디스플레이하는 영상표시수단과, 이 영상표시수단 전면에 설치되어 영상표시수단에서 발산되는 빛의 방향을 제어하는 액정패널과, 이 액정패널을 투과한 빛을 관람자의 각 눈에 해당하는 영상만을 보여주는 광학식 안경 및 영상표시수단과 액정패널을 동기시켜 구동하는 구동수단을 포함하여 구성되어, 관람자가 착용하는 광학식 편광안경에 별도의 유무선 동기회로를 구성하지 않고서도 입체영상을 관람할 수 있으므로써 무게가 가벼워 착용이 간편해짐과 더불어 외부 광원과 반응하여 오동작을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

Description

개인용 입체 컴퓨터{STEREOSCOPIC 3D PERSONAL COPMPUTER}

본 발명은 입체영상을 표시하는 개인용 컴퓨터에 관한 것으로, 특히 액정(Liquid Crystal)을 이용한 개인용 입체 컴퓨터에 관한 것이다.

사람의 양쪽 눈으로 실세계를 볼 때, 두 눈 사이의 거리(2.5 인치)로 인해 망막에 서로 조금 다른 상이 맺힌다. 망막에 투사된 이미지에서 동일한 대상점에 대한 수평 거리차를 상의 불일치라고 하는데 이 거리를 뇌가 해석해서 사람은 입체감을 느끼게 된다.

이렇게 입체적으로 구성된 두개의 상을 각각의 눈에 보이면 입체를 지각하는 특성을 이용하여 입체영상을 구현하는 방식을 '양안식 입체'라고 하는데 이를 구현하고자 하는 연구가 오래 전부터 꾸준히 시도되어 왔다. 많은 연구 중에도 안경을 이용한 양안식 입체방식의 표시장치가 일반적으로 상용화되어 보급되고 있다.

이러한 양안식 입체영상을 생성하는 가장 일반적인 방법은 동기를 일치시킨 두 대의 카메라를 좌우의 눈 간격만큼 떨어뜨려 좌측에 해당하는 영상을 한 필드에 구성하고 우측에 해당하는 영상을 나머지 한 필드에 구성하면 비록 수직방향으로 해상도가 반으로 줄어들기는 하지만 기존 TV의 비월주사 방식을 그대로 따르면서도 완벽한 입체영상을 생성할 수 있다.

한편, 양안식으로 입체를 보는 가장 보편적인 기술로는 액정셔터를 안경으로 이용하는 방식이 있다. 이는 액체가 지닌 유동성과 결정이 지닌 광학적 이방성을모두 가지고 있는 액정의 특성을 응용하여 두 눈에 서로 다른 영상을 보이게 한 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 액정을 이용한 빛의 투과/방향제어를 설명하기 위한 개념도이다.

도 1a는 액정의 배향상태를 나타낸 개념도로서, 액정(101)은 자연적인 초기상태에는 불규칙하게 배열되어 있지만, 전기적인 자극을 가하거나 액정(101) 양끝에 방향판을 설치하면 빛의 통과방향을 변경할 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 두장의 유리기판(102)을 서로 마주보게 설치하고 유리기판(102)의 마주보는 면에 일정방향의 홈을 가진 배향막(103)을 설치하여 이 두개의 배향막(103)을 상호 90도로 교차정렬시킨 뒤 그 안에 액정(101)을 담아두면 이 배향막(103)에 액정분자들이 홈을 따라서 배열이 되며, 두개의 배향막(103)이 90도 엇갈려져 있으므로 그 사이의 액정분자들이 위에서 아래로 90도 만큼 엇갈리게 배열된다.

이렇게 만들어진 액정판에 빛을 투과시키면 도 1b에 나타낸 바와 같이 빛은 위에서 아래로 90도 만큼 엇갈리게 된다. 그 이유는 배열되어 있는 액정(101) 사이로 빛이 투과되기 때문이다. 이렇게 액정(101)을 이용하면 빛의 방향을 바꾸는 것이 가능하다. 만일 이 액정셀에 전압을 가하게 되면 액정분자들은 전계에 따라서 수직으로 행렬이 바뀌어지고 빛도 수직방향으로 투과된다.

한편, 편광필터(104)는 도 1c에 나타낸 바와 같이 그 편광방향에 따라 빛을 투과 혹은 차단시키게 된다.

도 1d는 배향된 액정 셀에 편광필터(104)를 사용한 상태에서 전압의 인가에따른 빛의 투과방향제어를 나타낸 개념도로서, 이 상태에서 편광필터(104)를 같은 방향으로 배열시키면 편광방향과 같은 방향의 빛만이 투과되고 두개의 필터(104)를 교차하여 배열하면 빛이 통과할 수 없게 된다.

상기한 바와 같이, 액정이 지닌 빛의 차단성질을 이용한 종래의 개인용 입체컴퓨터는 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌측영상은 홀수라인으로, 우측영상은 짝수라인으로(또는 이 조합의 정반대로) 하나의 입체영상을 합성하여 모니터(111) 상에 디스플레이하고, 이에 관람자는 모니터(111) 상에 디스플레이되는 영상에 동기되는 액정셔터(112)를 이용하여 왼쪽 영상이 디스플레이될 때에는 오른쪽 셔터(112a)는 닫고 왼쪽 셔터를 열어서 왼쪽 눈에만 영상이 보이게 하고, 오른쪽 영상이 디스플레이될 때에는 왼쪽셔터(112b)는 닫고 오른쪽 셔터를 열어서 오른쪽 눈에만 영상을 보이게 하므로써 입체영상을 즐길 수 있도록 되어 있다.

이러한 종래의 입체영상 표시장치는 전술한 바와 같이, 기존의 TV의 비월주사방식을 그대로 이용하여한 기술이지만, TV의 비월주사방식은 초당 좌우 각각 30장의 영상을 디스플레이하므로써 사람들은 '플리커(flicker)'라고 하는 껌벅거림을 느끼게 된다. 그러므로 이러한 조건에서 입체영상을 관람하면 두통 등 많은 감각적 부작용을 유발한다. 이렇게 좌우에 동기되어 영상을 디스플레이하는 양안식 입체에서는 적어도 좌우에 초당 각각 50회 이상의 영상을 디스플레이 해야만 양호한 입체를 감상할 수 있다.

또한, 이 방식은 디스플레이 되는 영상과 동기되는 액정셔터(112)를 유선(113) 또는 무선으로 고속으로 스위칭시키는 회로를 구성해야 하므로액정셔터(112) 안경의 무게가 다소 무거워 착용감이 좋지 않고, 무선방식의 경우 주로 사용되는 적외선 파장이 전등과 같은 적외선 발광원에 반응하여 오동작을 일으키는 등의 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 안경에 별도의 동기회로를 구성하지 않으므로써 무게가 가벼워 착용이 간편함과 더불어 외부 광원과 반응하여 오동작을 일으키는 것을 방지할 수 있는 개인용 입체컴퓨터에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 카메라와 같은 촬영수단을 통해 촬영된 영상을 합성하여 디스플레이하는 영상표시수단과, 이 영상표시수단 전면에 설치되어 영상표시수단에서 발산되는 빛의 방향을 제어하는 액정과 같은 광제어수단과, 이 광제어수단을 투과한 빛을 관람자의 각 눈에 해당하는 영상만을 보여주는 광학식 안경과 같은 영상분리수단 및 이 영상표시수단과 광제어수단을 동기시켜 구동하는 구동수단을 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 개인용 입체 컴퓨터에 의하면 관람자가 착용하는 광학식 편광안경에 별도의 유무선 동기회로를 구성하지 않고서도 입체영상을 관람할 수 있으므로써 무게가 가벼워 착용이 간편해지고, 외부 광원과 반응하여 오동작을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

도 1a 내지 도 1d는 액정을 이용한 빛의 투과/방향제어를 설명하기 위한 개념도,

도 2는 종래의 개인용 입체 컴퓨터의 사용상태를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 개인용 입체 컴퓨터의 사용상태를 개략적으로 나타낸 분리사시도,

도 4는 본 발명에 따른 개인용 입체 컴퓨터를 나타낸 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 촬영수단 20 : 영상표시수단

21 : 검출부 22 : 제어부

30 : 광제어수단 40 : 영상분리수단

41,42 : 편광판 50 : 구동수단

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 양호한 실시례에 대하여 자세히설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 개인용 입체 컴퓨터의 사용상태를 개략적으로 나타낸 분리사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 개인용 입체 컴퓨터를 나타낸 블록도로서, 카메라와 같은 촬영수단(10)을 통해 촬영된 영상을 합성하여 표시하는 영상표시수단(20)과, 이 영상표시수단(20) 전면에 설치되어 영상표시수단(20)에서 발산되는 빛의 방향을 제어하는 액정패널과 같은 광제어수단(30), 이 광제어수단(30)을 통과한 빛을 관람자의 각 눈에 해당하는 영상만을 보게해주는 편광안경과 같은 영상분리수단(40) 및, 상기 영상표시수단(20)과 액정패널을 동기시켜 구동하는 구동수단(50)을 포함하고 있다.

여기서, 상기 영상표시수단(20)은 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display)중 어느 하나로 되어 있다.

여기서, 광제어수단(30)인 액정패널은 2개의 유리기판 내측에 서로 마주보게 형성된 배향막과 전극이 각각 적층되고, 이 두 기판사이에 액정분자층이 개재된 구조로 되어, 두 배향막이 서로 직각으로 배열되면 빛의 투과방향이 90도 위상 변화되어 투과되고, 전극에 전압을 인가하면 두 배향막에 빛이 그대로 투과된다.

그리고, 영상분리수단(40)인 편광안경은 입체영상을 볼 수 있도록 편광방향이 서로 직교하는 편광판(41,42)을 가지고 있고, 상기 영상표시수단(20)에 디스플레이 되어 광제어수단(30)인 액정패널을 투과한 좌우측 영상을 선별하여 왼쪽 눈은 좌측영상을 볼 수 있고, 오른쪽 눈은 우측영상을 볼 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 개인용 입체 컴퓨터에 의해 관람자에게 입체영상을 제공하는 과정은 다음과 같다.

먼저 촬영수단(10)인 카메라를 통해 좌우의 눈 간격만큼 떨어뜨려 촬영한 다음 이를 합성하여 입력한 후, 영상표시수단(20)은 좌측에 해당하는 영상을 한 필드에 구성하고 우측에 해당하는 영상을 나머지 한 필드에 구성하여 입체영상을 디스플레이 한다.

이와 같이 입체를 구성하는 영상의 한쪽 필드가 상기 영상표시수단(20)상에서 디스플레이되면, 영상표시수단(20)의 전면에 설치된 액정패널은 구동수단(50)을 통해 동기되어, 액정패널의 두 배향막이 서로 직각으로 배열되게 동기되면 빛의 투과방향이 90도 변화되어 투과되고, 반대 필드가 디스플레이될 때 두 배향막에 전압을 인가하는 상태로 동기되면 빛이 그대로 투과된다.

따라서 각 전극의 전원인가 유무에 따라 액정패널을 거쳐 투사되는 편광의 방향이 바뀌게 되고, 액정패널을 투과한 빛의 방향과 관람자가 착용한 편광안경의 편광판(41,42)와 편광방향이 일치하는 경우 해당 눈에서 관람할 수 있게 된다.

결과적으로 관람자는 양안시차를 인위적으로 느끼게 할 수 있는 왼쪽 영상과 오른쪽 영상을 각각 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 통해 따라 봄으로써 입체감을 느낄 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 영상표시수단(20)을 통해 초당 각눈에 최소 50회 이상의 영상이 디스플레이되게 하면 두 눈이 서로 다른 영상을 플리커없이 입체를 관람할 수 있게 된다.

그리고, 영상표시수단(20)에 디스플레이되는 영상은 입체마우스나 입체조이스틱 또는 음성 또는 영상인식 기능을 통해 지정된 방향으로 3차원적으로 이동하거나 공간적으로 클릭될 수 있다.

한편, 상기 영상표시수단(20)에는 양안방식으로 디스플레이되는 영역인지 여부를 검출하는 디스플레이 검출부(21)가 구비되어, 이 디스플레이 검출부(21)에 의해 검출된 신호는 영상표시수단(20)의 제어부(22)에 입력되어서 영상의 디스플레이를 제어할 수 있도록 되어 있다.

즉, 디스플레이 검출부(21)의 검출신호에 따라 제어부(22)는 양안식 입체를 형성하지 않는 구역은 그대로 디스플레이하고 양안식 영상을 구성하는 영역은 상하보간 또는 상단영상의 복사로써 수직으로 구현되지 않은 영역을 복원하여 완전한 두장의 넌인터레이스(noninterlace) 영상을 양안적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.

이에 따라 양안식 입체를 형성하는 영역 이외의 화면, 예를 들면 모니터와 같은 영상표시수단의 바탕화면까지도 글자가 깨어져 보이지 않고 좌우 모두 완벽한 영상을 디스플레이할 수 있고, 또한 이렇게 하면 결국 두장의 완벽한 넌인터레이스 화면이 디스플레이되는 것이지만, 입체를 형성하는 구간의 데이타는 완벽한 두 장의 영상을 구성하지 않고도 입체를 구성할 수 있다.

본 발명의 개인용 입체 컴퓨터는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 개인용 입체 컴퓨터에 의하면, 관람자가 착용하는 광학식 편광안경에 별도의 유무선 동기회로를 구성하지 않으므로써 무게가 가벼워 착용이 간편해지고, 외부 광원과 반응하여 오동작을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

또한, 입체영상표시수단은 좌우에 초당 각각 50회 이상의 영상을 디스플레이하므로써 플리커 현상없이 양호한 입체영상을 감상할 수 있다.

그리고, 양안식 입체를 형성하는 영역이외의 화면에 대해서는 디스플레이 검출부를 통해 이를 검출하여 보상 또는 복사하여 디스플레이하므로써 글자가 깨어져 보이지 않고 양호한 입체영상을 관람할 수 있다.

Claims (5)

1. 촬영수단(10)을 통해 촬영된 영상을 합성하여 디스플레이하는 영상표시수단 (20)과;

   상기 영상표시수단(20) 전면에 설치되어 영상표시수단(20)에서 발산되는 빛의 방향을 제어하는 광제어수단(30);

   상기 광제어수단(30)을 투과한 빛을 관람자의 각 눈에 해당하는 영상만을 보여주는 영상분리수단(40) 및;

   상기 영상표시수단(20)과 광제어수단(30)을 동기시켜 구동하는 구동수단 (50);을 포함하여 구성된 개인용 입체 컴퓨터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 영상표시수단(20)은 CRT, LCD, PDP, EFP 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 개인용 입체 컴퓨터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광제어수단(30)은 액정패널인 것을 특징으로 하는 개인용 입체 컴퓨터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 영상분리수단(40)은 좌측영상의 편광방향과 대응되는 좌측용 편광판과, 우측영상의 편광방향에 대응되는 우측용 편광판을 구비한 광학식 편광안경인 것을 특징으로 하는 개인용 입체 컴퓨터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 영상표시수단(20)은 양안식으로 디스플레이되는 영역인지 여부를 검출하는 디스플레이 검출부(21)를 더 구비하여 상기 디스플레이 검출부(21)를 통해 검출된 검출신호에 따라 영상표시수단 (20)의 제어부(22)를 통해 디스플레이 영상을 제어할 수 있도록 한 것으로 특징으로 하는 개인용 입체 컴퓨터.