KR20030077679A - 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치 - Google Patents

2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20030077679A
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Abstract

인테그럴 포토그래피(integral photography) 기술을 이용하여 3차원 영상을 재생하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 3차원 영상 모드를 2차원 영상 모드로 절환되도록 스크린 위에 마이크로 렌즈 어레이를 쉽고 간단하게 탈착한다.

Description

2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치{Convertable 2D/3D display}
본 발명은 3차원 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 인테그럴 포토그래피(integral photography) 기술을 이용하여 3차원 영상을 재생하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인테그럴 포토그래피는 패러랙스 3차원 영상들을 연속적으로 디스플레이하는 광학 기술로 잘 알려져 있다.
이 기술은 2차원적인 반구형 마이크로렌즈 어레이(일명, 플라이 아이 렌즈)를 이용하여 3차원 영상을 기록하고 재생하는 것을 기반으로 한다.
이 기술에서, 기록시에는, 수 많은 작은 픽쳐들이 각 마이크로렌즈의 초점면에 나타나는데, 각 픽쳐들은 기록되는 3차원 물체의 각 부분들에 대응되고, 애스팩토그램(aspectogram)이라 불리는 픽쳐들의 세트를 이룬다.
그리고, 재생시에는, 애스팩토그램이 애스팩토그램 캐리어 스크린 위에 나타나고, 저장된 각 재생 마이크로이미지들은 서로 모여서 초기 물체와 동일한 크기의 3차원 영상으로 재현된다.
기존에는 마이크로렌즈 어레이를 이용하여 실시간으로 3차원 영상을 기록, 전송, 재생하는 디스플레이 시스템 이외에도, 음극선관(cathod-ray tube)을 이용한 디스플레이 시스템, 2차원 마이크로렌즈 어레이를 애스팩토그램 캐리어에 영구적으로 장착하여 실시간으로 3차원 영상을 재생하는 프로젝션 시스템 등이 알려져 있다.
그러나, 이와 같이 2차원 디스플레이 장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 시스템들은 3차원 영상의 구현을 위해 많은 수의 픽셀들이 사용되므로 2차원 영상의 해상도가 저하되는 문제가 발생하였다.
이러한 문제의 해결을 위하여 렌티큘러 렌즈 어레이 (lenticular lensarray)를 이용한 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치가 개발되었다.
이 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 2차원 영상을 디스플레이하는 렌즈 시트(lens sheet) 앞에 3차원 영상을 디스플레이하는 렌티큘러 렌즈 시트가 회전축에 의해 회전되도록 장착됨으로써, 두 렌즈 씨트들이 상호 보완적인 물리적 구조를 이루고 있다.
하지만, 이러한 장치는 해상도는 향상되었지만, 렌즈 어레이의 구조가 복잡하고 제조 공정가가 비싼 단점이 있었다.
게다가, 두 렌즈들간의 상호 보완이 완전하지 않고, 상호간의 조정이 정확하지 않아 모아레 효과(moire effect) 등으로 인하여 화질이 저하되는 문제가 발생하였다.
본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 구조가 간단하고 쉽게 제작이 가능한 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치를 보여주는 도면
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치를 보여주는 도면
도 3는 본 발명 제 2 실시예에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치를 보여주는 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,21 : 스크린12 : 애스팩토그램 캐리어 소자
13,27 : 마이크로렌즈 어레이14,28 : 제 2 프레임
15 : 고무 벨트16,26,26a : 조절 나사
17,22 : 제 1 프레임24,25 : 캐비티
본 발명에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치는 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린부와, 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 3차원 영상 모드를 2차원 영상 모드로 절환되도록 스크린부에 탈착되는 렌즈부를 포함하여 구성된다.
또한, 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로 절환되도록 스크린부에 렌즈부를 고정시키는 고정부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 고정부는 고무 벨트, 나사 중 적어도 어느 하나로 하고, 고무 벨트는 렌즈부의 양측면에 각각 연결되고, 나사는 렌즈부의 가장자리 중 상단 모서리 2곳과 하단 중심부 1곳에 각각 위치하여 스크린부에 렌즈부를 고정시키고 스크린부와 렌즈부 사이의 거리를 조절한다.
그리고, 본 발명에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치는 제 1 프레임에 의해 고정되고 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린과, 스크린에 영상 정보를 입력하도록 스크린에 연결되는 애스팩토그램 캐리어 소자와, 제 2 프레임에 의해 고정되고 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 3차원 영상 모드를 2차원 영상 모드로 절환되도록 스크린에 탈착되는 마이크로 렌즈 어레이와, 제 2 프레임에 연결되고 2차원 영상을 3차원 영상으로 모드 절환시 마이크로 렌즈 어레이를 스크린에 장착 및 고정시키는 고정부와, 제 2 프레임에 위치하고 2차원 영상을 3차원 영상으로 모드 절환시 마이크로 렌즈 어레이와 스크린과의 간격을 조절하는 조절부를 포함하여 구성될 수도 있다.
여기서, 고정부는 고무 벨트로 이루어지고 제 2 프레임의 양측면에 각각 연결되고, 조절부는 나사로 이루어지고 제 2 프레임의 모서리 2곳과 변 1곳에 각각 위치한다.
본 발명은 다수개의 캐비티를 갖는 제 1 프레임과, 제 1 프레임에 의해 고정되고 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린과, 스크린에 영상 정보를 입력하도록 스크린에 연결되는 애스팩토그램 캐리어 소자와, 캐비티에 대응되도록 돌출부를 갖는 제 2 프레임과, 제 2 프레임에 의해 고정되고 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 3차원 영상 모드를 2차원 영상 모드로 절환되도록 스크린에 탈착되며 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로 절환시 제 2 프레임의 돌출부를 제 1 프레임의 캐비티에 삽입시켜 스크린에 장착 및 고정되는 마이크로 렌즈 어레이를 포함하여 구성될 수도 있다.
여기서, 캐비티는 제 1 프레임의 모서리 2곳에 각각 위치하고, 돌출부는 나사로 이루어지고 캐비티와 각각 대응되도록 제 2 프레임의 모서리 2곳과 변 1곳에 각각 위치한다.
이와 같이, 구성되는 본 발명은 제작이 간단하고, 2차원/3차원 모드 절환이 쉽게 이루어지는 효과가 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치를 보여주는 도면이다.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린부와, 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 3차원 영상 모드를 2차원 영상 모드로 절환되도록 스크린부에 탈착되는 렌즈부와, 렌즈부를 스크린부 앞에 장착시 스크린부에 렌즈부를 고정시키는 고정부로 나뉘어진다.
여기서, 스크린부는 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린(11)과, 스크린(11)을 고정하는 제 1 프레임(frame)(17)과, 스크린에 영상 정보를 입력하도록 스크린에 연결되는 애스팩토그램 캐리어 소자(aspectogram carrier device)(12)로 구성된다.
이때, LCD, CRT, PDP 등과 같은 애스팩토그램 캐리어 소자(12)의 스크린(11) 위에는 애스팩토그램(aspectogram)이라 불리는 마이크로이미지 세트(set of microimages)가 디스플레이된다.
그리고, 렌즈부는 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 3차원 영상 모드를 2차원 영상 모드로 절환되도록 스크린(11)에 탈착되는 마이크로 렌즈 어레이(13)와, 이들을 고정하는 제 2 프레임(14)으로 구성된다.
또한, 고정부는 2차원 영상을 3차원 영상으로 모드 절환시, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 스크린(11)에 장착 및 고정시키는 고무 벨트(15)와, 마이크로 렌즈 어레이(13)와 스크린(11)과의 간격을 조절하는 조절 나사(16)로 구성된다.
여기서, 고무 벨트(15)는 제 2 프레임(14)의 양측면에 각각 연결되고, 조절 나사(16)는 제 2 프레임(14) 중 상단 모서리 2곳과 하단 중심부 1곳에 각각 위치시켜 스크린(11)과 마이크로 렌즈 어레이(13) 사이의 거리를 조절한다.
본 발명 제 1 실시예에서는 조절 나사(16)의 끝을 원뿔 형태로 제작하였으나 그 모양에는 제한이 없으며, 조절 나사의 길이, 즉 스크린(11)과 마이크로 렌즈 어레이(13) 사이의 거리는 초기 공정 단계에서 결정될 수 있고, 스크린(11) 위에 부착하는 단계에서 결정되어 적절히 조절될 수 있다.
또한, 본 발명 제 1 실시예에서 사용되는 고무 벨트(15) 이외에도 다른 재질및 다른 고정 장치를 이용하여 스크린(11)과 마이크로렌즈 어레이(13)를 고정시킬 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명 제 1 실시예의 2차원/3차원 절환 방법은 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 애스팩토그램 캐리어 소자(12)의 스크린(11) 위에는 2차원적으로 마이크로이미지들이 디스플레이된다.
이어, 디스플레이되는 2차원 영상을 3차원 영상으로 변환시키기 위하여, 제 2 프레임(14)에 의해 고정되는 마이크로렌즈 어레이(13)를 준비한다.
그리고, 제 2 프레임(14)에 연결된 고무 벨트(15)를 애스팩토그램 캐리어 소자(12)에 연결하여 마이크로렌즈 어레이(13)을 스크린(11) 위에 부착한다.
이때, 마이크로렌즈 어레이(13)의 프레임(14)에 부착된 조절 나사(16)는 마이크로렌즈 어레이(13)와 스크린(11) 사이의 거리를 적절하게 유지한다.
마이크로렌즈 어레이(13)와 스크린(11) 사이의 거리는 초기 공정 단계에서 미리 정해지고, 정해진 길이만큼 조절 나사(16)를 제작한다.
또는, 조절 나사(16) 자체를 길이가 가변될 수 있도록 제작하여 마이크로렌즈 어레이(13)를 스크린(11) 위에 부착할 때에 적절하게 거리를 조절할 수도 있다.
일반적으로, 마이크로렌즈 어레이(13)와 스크린(11) 사이의 거리는 디스플레이되는 3차원 영상의 해상도에 영향을 미치기 때문에 디스플레이 장치 제작시 주의를 기울여야 할 것이다.
이와 같이, 스크린(11) 위에 마이크로렌즈 어레이(13)를 부착하면,스크린(11)에서 디스플레이되는 2차원 영상은 3차원 영상으로 절환된다.
그리고, 애스팩토그램 캐리어 소자(12)로부터 고무 벨트(15)를 떼어내어 스크린(11)으로부터 마이크로렌즈 어레이(13)를 분리하면, 디스플레이되는 3차원 영상은 다시 2차원 영상으로 절환된다.
본 발명은 인테그럴 포토그래피 기술을 이용하고, 마이크로렌즈 어레이를 스크린으로부터 용이하게 탈착시킬 수 있으므로 2차원 모드에서 3차원 모드로, 또는 3차원 모드에서 2차원 모드로 쉽게 스위칭이 가능하다.
도 3은 본 발명 제 2 실시예에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치를 보여주는 도면이다.
본 발명 제 2 실시예는 본 발명 제 1 실시예와 마찬가지로, 크게 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린부와, 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 3차원 영상 모드를 2차원 영상 모드로 절환되도록 스크린부에 탈착되는 렌즈부와, 렌즈부를 스크린부 앞에 장착시 스크린부에 렌즈부를 고정시키는 고정부로 나뉘어진다.
여기서, 스크린부와 렌즈부는 본 발명 제 1 실시예와 동일하고, 고정부만이 본 발명 제 1 실시예와 차이가 있다.
본 발명 제 2 실시예의 고정부는 도 3에 도시된 바와 같이 스크린(21)을 고정하는 제 1 프레임(22)에 캐비티(cavity)(24,25)가 형성되어 있고, 마이크로렌즈 어레이(27)를 고정하는 제 2 프레임(28) 위에 조절 나사(26,26a)가 돌출되어 형성된다.
여기서, 캐비티(24,25)는 제 1 프레임(22)의 모서리 2곳에 각각 위치하고,조절 나사(26,26a)는 캐비티(24,25)와 각각 대응되도록 제 2 프레임(28)의 모서리 2곳과 변 1곳에 각각 위치한다.
이때, 제 2 프레임(28)의 모서리에 위치하는 조절 나사(26)는 제 1 프레임(22)의 캐비티(24,25)에 대응되도록 각각 삽입되어 마이크로 렌즈 어레이(27)를 스크린(21)에 장착 및 고정시키고, 제 2 프레임(28)의 변에 위치하는 조절 나사(26a)는 제 2 프레임(28)의 표면에 지지되어 마이크로 렌즈 어레이(27)와 스크린(21)과의 간격을 조절한다.
그리고, 조절 나사(26,26a)와 캐비티(24,25)의 형태는 본 발명 제 1 실시예와 마찬가지로 제한되지 않으며, 제작시에 조절 나사(26,26a)와 캐비티(24,25)의 깊이 및 폭 정도를 측정하여 마이크로렌즈 어레이(27)와 스크린(21)과의 기울어짐이 없도록 한다.
이와 같이, 조절 나사(26,26a)와 캐비티(24,25)를 제작한 다음, 제 1 프레임(22)의 캐비티(24,25)에 제 2 프레임(28)의 조절 나사(26)를 삽입하여 스크린(21) 위에 마이크로렌즈 어레이(27)를 부착하면, 스크린(21)에서 디스플레이되는 2차원 영상은 3차원 영상으로 절환된다.
그리고, 스크린(21)으로부터 마이크로렌즈 어레이(27)를 분리하면, 디스플레이되는 3차원 영상은 다시 2차원 영상으로 절환된다.
본 발명은 2차원 모드에서 3차원 모드로, 또는 3차원 모드에서 2차원 모드로 쉽게 스위칭이 가능하므로, 실시간으로 이루어지는 텔레비젼, 게임, CAD/CAE, 제어 및 시뮬레이션 시스템, 의학 및 특정 영상 시스템 등에 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 제작 및 구조가 간단하고, 2차원/3차원 모드 절환이 쉽게 이루어질 뿐만 아니라 2차원 및 3차원 영상의 화질이 기존 기술에 비해 향상되는 이점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린부;
    상기 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 상기 3차원 영상 모드를 상기 2차원 영상 모드로 절환되도록 상기 스크린부에 탈착되는 렌즈부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 2차원 영상 모드를 상기 3차원 영상 모드로 절환되도록 상기 스크린부에 상기 렌즈부를 고정시키는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 고정부는 상기 고무 벨트, 나사 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 고무 벨트는 상기 렌즈부의 양측면에 각각 연결되고, 상기 나사는 상기 렌즈부의 가장자리 중 상단 모서리 2곳과 하단 중심부 1곳에 각각 위치하여 상기 스크린부에 상기 렌즈부를 고정시키고 상기 스크린부와 렌즈부 사이의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 나사의 끝은 원뿔 형태인 것을 특징으로 하는2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈부는 마이크로 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  7. 제 1 프레임에 의해 고정되고, 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린;
    상기 스크린에 영상 정보를 입력하도록 상기 스크린에 연결되는 애스팩토그램 캐리어 소자;
    제 2 프레임에 의해 고정되고, 상기 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 상기 3차원 영상 모드를 상기 2차원 영상 모드로 절환되도록 상기 스크린에 탈착되는 마이크로 렌즈 어레이;
    상기 제 2 프레임에 연결되고, 상기 2차원 영상을 3차원 영상으로 모드 절환시, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 상기 스크린에 장착 및 고정시키는 고정부;
    상기 제 2 프레임에 위치하고, 상기 2차원 영상을 3차원 영상으로 모드 절환시, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 스크린과의 간격을 조절하는 조절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고정부는 고무 벨트로 이루어지고 상기 제 2 프레임의 양측면에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 조절부는 나사로 이루어지고 상기 제 2 프레임의 모서리 2곳과 변 1곳에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  10. 다수개의 캐비티를 갖는 제 1 프레임;
    상기 제 1 프레임에 의해 고정되고, 2차원 영상을 디스플레이하는 스크린;
    상기 스크린에 영상 정보를 입력하도록 상기 스크린에 연결되는 애스팩토그램 캐리어 소자;
    상기 캐비티에 대응되도록 돌출부를 갖는 제 2 프레임;
    상기 제 2 프레임에 의해 고정되고, 상기 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로, 또는 상기 3차원 영상 모드를 상기 2차원 영상 모드로 절환되도록 상기 스크린에 탈착되며, 상기 2차원 영상 모드를 3차원 영상 모드로 절환시, 상기 제 2 프레임의 돌출부를 상기 제 1 프레임의 캐비티에 삽입시켜 상기 스크린에 장착 및 고정되는 마이크로 렌즈 어레이를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 캐비티는 상기 제 1 프레임의 모서리 2곳에 각각 위치하고, 상기 돌출부는 나사로 이루어지고 상기 캐비티와 각각 대응되도록 상기 제 2 프레임의 모서리 2곳과 변 1곳에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 프레임의 모서리에 위치하는 돌출부는 상기 마이크로 렌즈 어레이를 상기 스크린에 장착 및 고정시키고, 상기 제 2 프레임의 변에 위치하는 돌출부는 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 스크린과의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 절환형 디스플레이 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101225613B1 (ko) * 2011-07-20 2013-01-24 방채원 렌즈가 부착된 와이드형 표시장치

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