KR20030088649A - Three-dimensional display - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A stereoscopic display apparatus is provided to prevent the integrated image overlapping effect by opening and closing in turns a basic lens through a cross orthogonal polarized mask and a polarization modulator . CONSTITUTION: An image processor generates a basic image for generating three-dimensional image. An image display displays the basic image generated in the image processor. A lens array is comprised of plural basic lenses and images the basic image displayed through the image display to regenerate a corresponding three-dimensional image. A polarization modulator switches in turns so that a polarized direction of the basic image displayed by the image display has one of polarized directions of a cross orthogonal polarized mask.

Description

입체 영상 표시 장치{Three-dimensional display}Stereoscopic display device {Three-dimensional display}

본 발명은 입체 영상 표시(display) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 집적 영상술(Integral Photography, 이하 IP라 명명함)을 사용하여 3차원 영상을 표시(display) 하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic image display apparatus, and more particularly, to a stereoscopic image display apparatus for displaying a 3D image using integrated photography (hereinafter referred to as IP). will be.

3차원 화상을 구현하는 기술 중 렌즈 어레이를 사용하는 IP 방식은 1908년 리프만 (Lippmann)에 의해 처음 제안된 후 점차 개선되었으나, 그 동안 촬영 소자나 표시 소자 기술의 한계로 인해 크게 주목을 받지 못하다가 고분해능 촬영 소자와 고해상도 표시 소자의 개발과 함께 최근 연구가 활발해지고 있다.The IP method using the lens array among 3D image realization techniques has been gradually improved since it was first proposed by Lippmann in 1908, but it has not received much attention due to the limitations of the imaging device or display device technology. In recent years, with the development of high-resolution imaging devices and high-resolution display devices, research has been actively conducted.

도 1에 종래의 IP 방식에 대한 기본 원리가 도시되어 있다.The basic principle of the conventional IP scheme is shown in FIG.

IP 방식을 구현하기 위한 전체 시스템은 도 1에서와 같이, 크게 두개의 기능부 즉, 촬영부와, 표시부로 구성된다. 촬영부는 3차원 형상을 가지는 물체의 상을 형성하는 렌즈 어레이와, 렌즈 어레이에 의하여 결상된 기초 영상을 저장하는 촬영 소자로 이루어지며, 표시부는 촬영 소자에 저장된 기초 영상을 표시하는 표시 소자와, 표시 소자에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 3차원 영상으로 재생시키는 렌즈 어레이를 포함한다. 각 렌즈 어레이는 다수의 단위 렌즈로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the entire system for implementing the IP scheme is largely composed of two functional units, that is, a photographing unit and a display unit. The photographing unit includes a lens array forming an image of an object having a three-dimensional shape, and a photographing element storing a basic image formed by the lens array. The display unit includes a display element displaying a basic image stored in the photographing element, and a display. It includes a lens array for forming a three-dimensional image by forming the base image displayed on the device. Each lens array consists of a plurality of unit lenses.

촬영부에서는 렌즈 어레이의 단위 렌즈에 의하여 3 차원 물체의 여러 방향에서의 기초 영상이 촬영 소자에 맺혀 저장된다. 표시부에서는 촬영부의 역 과정으로 저장된 기초 영상들이 표시 소자에 의해 표시되고, 다시 이 기초 영상들이 렌즈어레이를 통과하면서 합쳐져서(이를 집합 영상이라 부르기로 한다) 원래 3차원 물체가 있었던 위치에서 3차원 영상으로 재생된다.In the image capturing unit, the basic image in various directions of the 3D object is stored in the image capturing device by the unit lens of the lens array. In the display unit, the basic images stored in the reverse process of the photographing unit are displayed by the display element, and these basic images are then merged through the lens array (referred to as an aggregate image) to a three-dimensional image from the position where the original three-dimensional object was located. Is played.

그러나, IP 방식에 의한 입체 영상 표시 장치에서 문제가 되고 있는 것 중 하나는 제한된 시야각이다. IP 방식에서 재생되는 입체 영상이 여러 개가 동시에 보이는 현상을 없애기 위하여 각 기초 영상들 중 그에 해당하는 기초 렌즈의 영역을 벗어나는 위치에 있는 것은 화상 표시 장치에 표시하지 않는데 이것이 IP 방식의 기본적인 시야각을 제한하게 된다. 이로 인해 제한된 시야각은 다음 식과 같이 나타난다.However, one of the problems in the stereoscopic image display device by the IP method is a limited viewing angle. In order to eliminate the phenomenon that several stereoscopic images reproduced by the IP method are displayed at the position beyond the corresponding basic lens area among the respective basic images, it is not displayed on the image display device, which limits the basic viewing angle of the IP method. do. As a result, the limited viewing angle is expressed as follows.

( 여기에서θ는 시야각,φ는 기초 렌즈의 넓이,g는 렌즈 어레이와 화상 표시 소자사이의 거리이다. )Where θ is the viewing angle, φ is the width of the underlying lens, and g is the distance between the lens array and the image display element.

이를 구체적으로 살펴보면 도 2에서와 같이 관찰자가 시야각을 벗어난 곳에서 입체 영상을 관찰하는 경우, 원래의 집적 영상과 중첩되는 중첩 집적 영상을 함께 관찰하게된다. 이러한 집적 영상의 중첩 현상은 근본적으로 각 기초 영상이 해당하는 기초 렌즈와 이웃하는 기초 렌즈를 통과하기 때문이다. 이상적인 입체 영상 시스템에서는 재생되는 입체 영상을 여러 사람이 함께 넓은 범위에서 감상할 수 있어야 하는데 이러한 제한된 시야각은 그에 훨씬 못 미쳐서 문제점으로 지적되어왔다.In detail, when an observer observes a stereoscopic image at a location outside the viewing angle as shown in FIG. 2, the overlapping integrated image overlapping with the original integrated image is observed. The overlapping phenomenon of the integrated image is basically because each base image passes through the corresponding base lens and the adjacent base lens. In an ideal stereoscopic image system, the stereoscopic image to be reproduced should be viewed by a wide range of people together, and this limited viewing angle has been pointed out as a problem far less than that.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 보다 넓은 시야각을 가지는 입체 영상 표시 장치를 제공하고자 하는데 있다.An object of the present invention is to provide a three-dimensional image display device having a wider viewing angle.

도 1은 일반적인 집적 영상술(IP: Integral Photography)의 기본 개념을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating the basic concept of general integrated photography (IP).

도 2는 기존의 IP에서 집적 영상 중첩에 따른 시야각의 제한을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating a limitation of a viewing angle due to overlapping of integrated images in a conventional IP.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기초 렌즈 개폐를 이용한 시야각 향상 IP 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a viewing angle enhanced IP stereoscopic image display apparatus using a base lens opening and closing according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 기초 렌즈 개폐를 이용한 시야각 향상 IP 입체 영상 표시 장치의 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of a viewing angle enhanced IP stereoscopic image display apparatus using opening and closing a basic lens illustrated in FIG. 3.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기초 영상을 생성하는 개념도이다.5 is a conceptual diagram for generating a base image according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 동작 원리를 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram illustrating an operating principle of a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b는 제2실시예에서 편광 변조부의 편광 상태가 직교하도록 스위칭될 때 교차 직교 편광 마스크를 통과한 이후의 편광상태로서 기초 렌즈의 개폐 역할의 예를 보여주는 도면이다.7A and 7B are diagrams showing an example of the opening and closing role of the base lens as the polarization state after passing through the cross-orthogonal polarization mask when the polarization states of the polarization modulators are switched to be orthogonal in the second embodiment.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 동작 원리를 나타낸 블록도이다.8 is a block diagram illustrating an operating principle of a stereoscopic image display device according to a third embodiment of the present invention.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 렌즈 어레이와 화상 표시 장치 사이에 직교 편광 마스크를 위치시키고 화상 표시 장치에 표시되는 기초 영상을 두 가지 편광 상태로 바꾸는 방식을 사용한다.In order to achieve the technical problem, the present invention uses a method of placing an orthogonal polarization mask between the lens array and the image display device and changing the base image displayed on the image display device into two polarization states.

구체적으로는 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하는 영상 처리부, 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상을 표시하는 영상 표시부, 기초 영상의 편광 상태를 스위칭하는 편광 변조부, 서로 직교하는 편광 상태를 교차적으로 갖게 하는 편광 마스크부, 다수의 기초 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이부를 포함하는 입체 영상 표시 장치를 마련한다.Specifically, an image processor for generating a base image for reproducing a 3D image, an image display unit for displaying a base image generated by the image processor, a polarization modulator for switching polarization states of the base image, and polarization states orthogonal to each other A stereoscopic image display device including a polarization mask portion to be alternately provided and a lens array portion including a plurality of elementary lenses is provided.

이 때, 영상 표시부에서 표시되는 기초 영상은 편광 변조부의 편광 상태 스위칭에 따라 동기되어 그 형태 및 편광 상태가 변하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the basic image displayed on the image display unit is synchronized with the polarization state switching of the polarization modulator to change its shape and polarization state.

그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.

도 3에 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 개폐에 의한 시야각 향상 방식을 사용하는 입체 영상 표시 장치가 도시되어 있다.3 illustrates a stereoscopic image display apparatus using a viewing angle enhancement method by opening and closing a lens according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는, 도 3에서와 같이 크게 영상 처리부와 영상 표시부, 렌즈 어레이, 기초 렌즈 개폐부로 이루어진다.The stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention includes an image processing unit, an image display unit, a lens array, and a basic lens opening and closing unit as shown in FIG. 3.

영상 처리부는 기초 영상을 제작하며, 기초 렌즈 개폐부가 기초 영상이 해당기초 렌즈만을 통과하도록 하는 역할을 하여 집적 영상 중첩 현상이 발생하지 않으므로 시야각이 향상되게 된다.The image processor produces a base image, and the base lens opening and closing part serves to allow only the base lens to pass through the base lens, so that an integrated image superimposition phenomenon does not occur, thereby improving the viewing angle.

여기에서 기초 렌즈 개폐부는 렌즈 어레이와 영상 표시부 사이에 위치하며 영상 처리부의 제어 신호에 따라 영상 표시부로부터 임의의 기초 렌즈로 향하는 빛을 선택적으로 가리는 역할을 한다. 구체적으로 LCD 셔터, 공간 광 변조기(Spatial light modulator), 기계적 셔터 등이 기초 렌즈 개폐부로 사용될 수 있다.Here, the base lens opening and closing part is positioned between the lens array and the image display part and selectively covers the light directed from the image display part to any elementary lens according to the control signal of the image processor. Specifically, an LCD shutter, a spatial light modulator, a mechanical shutter, and the like may be used as the basic lens opening and closing portion.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 개폐에 의한 시야각 향상 CGIP(Computer Generated Integral Photography) 방법의 실시예이다. 여기에서 한 줄 건너 한 줄씩 수직 방향 혹은 수평 방향으로 기초 렌즈들에 해당하는 기초 영상들이 영상 표시부에 표시되고 이와 동시에 기초 렌즈 개폐부에 의하여 상기한 한 줄 건너 한 줄씩 수직 방향 혹은 수평 방향으로의 기초 렌즈들이 열린다. 그 다음 현재 열려져 있던 기초 렌즈들이 닫히고 기초 렌즈 개폐부에 의하여 닫혀져 있던 나머지 한 줄 건너 한 줄씩 수직 방향 혹은 수평 방향으로의 기초 렌즈들이 열리며 그에 해당하는 기초 영상들이 영상 표시부에 표시되어 동작의 한 주기를 이루며 빠르게 반복된다. 이와 같이 두 가지 상태의 기초 영상이 영상 표시부에 표시되며 이에 동기되어 기초 렌즈 개폐부가 동작하게 된다.4 is an embodiment of a viewing angle enhancement CGIP (Computer Generated Integral Photography) method by opening and closing a lens according to the first embodiment of the present invention. Here, the basic images corresponding to the basic lenses in the vertical direction or the horizontal direction by one line are displayed on the image display unit, and at the same time, the basic lenses in the vertical direction or the horizontal direction by the basic lens opening / closing unit by the basic lens opening and closing unit. Are opened. Then, the currently opened basic lenses are closed, and the basic lenses in the vertical direction or horizontal direction are opened one by one over the other row that was closed by the basic lens opening and closing, and the corresponding basic images are displayed on the image display unit to perform one cycle of operation. And repeat quickly. As described above, the basic image of the two states is displayed on the image display unit, and the basic lens opening and closing unit is operated in synchronization with the basic image.

이와 같이 동작하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치에서 생성되는 기초 영상은 다음과 같이 제작된다.The basic image generated in the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention operating as described above is produced as follows.

본 발명의 실시예에서는 촬영 과정에서 발생되는 깊이 역전 현상 등의 문제를 해결하고 시스템의 구조를 보다 간단하게 하기 위하여 컴퓨터 그래픽으로 기초영상을 제작하며, 이에 따라 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치를 CGIP 장치라고 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in order to solve problems such as a depth reversal phenomenon occurring in the photographing process and to simplify the structure of the system, a basic image is produced by computer graphics. Accordingly, the stereoscopic image display device according to the present invention is a CGIP. It can be called a device.

여기서, 물체는 가상의 3차원 물체로 가정하고 그 정보를 직접 제작해도 좋고, 일반적인 3차원 컴퓨터 그래픽스에서 사용되는 3차원 물체 소스(object source) 정보를 그대로 사용하여도 좋다.Here, the object may be assumed to be a virtual three-dimensional object, and the information may be directly produced, or three-dimensional object source information used in general three-dimensional computer graphics may be used as it is.

일반적인 3차원 영상은 2차원 영상 정보에 깊이 정보가 추가된 것으로 이를 2차원 매체인 디스플레이 패널 위에서 구현하기 위해서는 여러 방향에서의 정보를 담고 있는 기초 영상들의 집합(set)으로 바꿔주어야 한다.In general 3D image, depth information is added to 2D image information, and in order to implement it on a display panel, which is a 2D medium, a 3D image needs to be changed into a set of basic images containing information in various directions.

본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서는 디스플레이 하고자 하는 가상 물체의 3차원 정보를 사용되는 렌즈 어레이의 특성에 맞게 기초 영상들의 집합으로 매핑(mapping) 하며, 특히, 3차원 영상 정보의 기초 영상으로의 매핑은 3차원 영상 정보를 이루는 각각의 모든 점에 대하여 독립적으로 이루어진다.In the 3D image display device according to the present invention, the 3D information of the virtual object to be displayed is mapped into a set of base images according to the characteristics of the lens array used, and in particular, the 3D image information is mapped to the base image. Is independently performed for each point constituting the 3D image information.

3차원 영상 정보를 이루는 한 점을 그 점이 갖고 있는, 혹은 임의로 선택된 깊이 정보 (z 값)와 사용된 렌즈 어레이의 초점 거리 , 기초 렌즈의 크기 , 그 점의 평면상의 위치 정보 (x , y 값) 등을 고려하여 기초 영상으로 바꾸고 이 과정을 3차원 영상 정보를 이루는 모든 점에 대하여 시행하게 되면 전체 3차원 영상 정보를 기초 영상으로 바꾸게 된다.One point of the three-dimensional image information, or a randomly selected depth information (z value), the focal length of the lens array used, the size of the base lens, and the positional information on the plane of the point (x, y value) In consideration of such a situation, if the basic image is changed and the process is performed for all points forming the 3D image information, the entire 3D image information is changed to the basic image.

도 5에 기초 영상을 생성하는 개념도가 도시되어 있다.5 is a conceptual diagram for generating a base image.

3차원 영상정보를 이루는 한 점 P의 평면상의 위치를 직교 좌표로 (x, y), 그 깊이 정보, 즉 렌즈 어레이로부터 그 점의 상이 맺히는 곳까지의 거리를 z,렌즈어레이의 각 기초 렌즈 중 왼쪽으로부터 i 번째, 위로부터 j 번째에 위치되는 기초 렌즈의 중심 좌표를 (lens_x[i][j], lens_y[i][j]), 그리고 기초 렌즈의 x방향 크기를 L_x, y방향 크기를 L_y, 초점 거리를 f 라고 하자.The position on the plane of a point P constituting the three-dimensional image information is (x, y) in Cartesian coordinates, and the depth information, i.e., the distance from the lens array to the place where the image of the point is formed, z, of each elementary lens of the lens array. The coordinates of the center of the base lens positioned i-th from the left and j-th from the top (lens_x [i] [j], lens_y [i] [j]), and the x-direction size of the base lens is L_x, the y-direction size. L_y, let's say f is the focal length.

이 때 가상의 물체 포인트(object point)인 점 P의 기초 영상 중 왼쪽으로부터 i 번째 위로부터 j 번째에 위치한 기초 렌즈에 의한 기초 영상은 다음 식에 의한 좌표값을 가지는 점 E_ij 가 된다.At this time, the base image by the base lens positioned from the i th to the j th from the left among the base images of the point P as the virtual object point becomes the point E_ij having the coordinate value according to the following equation.

Elemental_image_x[i][j] = lens_x[i][j] + (f/z) * (lens_x[i][j] x )Elemental_image_x [i] [j] = lens_x [i] [j] + (f / z) * (lens_x [i] [j] x)

Elemental_image_y[i][j] = lens_y[i][j] + (f/z) * (lens_y[i][j] y )Elemental_image_y [i] [j] = lens_y [i] [j] + (f / z) * (lens_y [i] [j] y)

위의 식들은 도 5의 기초 영상 제작의 개념도로부터 두개의 닮은꼴 삼각형의 비례관계에 의해 쉽게 얻을 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 위의 수학식 1 및 2에 의하여 계산된 점 E_ij가 반드시 왼쪽 으로부터i 번째 위로부터 j 번째에 위치한 기초렌즈에 의한 기초 영상이 되는 것은 아니고 다음의 조건을 만족할 때 기초 영상이 된다.The above equations can be easily obtained by the proportional relationship of two similar triangles from the conceptual diagram of basic image production of FIG. 5. However, in the exemplary embodiment of the present invention, the point E_ij calculated by the above Equations 1 and 2 does not necessarily become the base image by the base lens located at the i th from the i th top from the left, and the base image when the following conditions are satisfied. Becomes

보다 구체적으로, 위의 수학식 1과 수학식 2에 의하여 계산된 점 E_ij 중 한 줄 건너 한 줄씩 수평 방향의 기초 렌즈들을 단위로 동작이 될 때는 다음 조건 3만을, 한 줄 건너 한 줄씩 수직 방향의 기초 렌즈들을 단위로 동작이 될 때는 조건 4만을 만족시키는 점만이 기초 영상이 된다.More specifically, when the base lenses in the horizontal direction are operated in units of one line across one of the points E_ij calculated by Equation 1 and Equation 2 above, only the following condition 3 and one line are crossed vertically When the basic lenses are operated in units, only the points satisfying condition 4 become the basic images.

(조건3) -Lx < Elemental_image_x[i][j] - lens_x[i][j] < Lx(Condition 3) -Lx <Elemental_image_x [i] [j]-lens_x [i] [j] <Lx

(조건4) -Ly < Elemental_image_y[i][j] - lens_y[i][j] < Ly(Condition 4) -Ly <Elemental_image_y [i] [j]-lens_y [i] [j] <Ly

3차원 영상 정보의 모든 점에 대하여 각각 위와 같은 방법을 적용하여 기초 영상들을 구하게 되며, 다시 이 기초 영상들의 집합이 3차원 영상정보의 전체 기초 영상이 된다.Base images are obtained by applying the above method to all points of the 3D image information, and the set of the base images becomes the entire base image of the 3D image information.

이와 같이 3차원 영상 정보의 모든 점에 대하여 구해진 기초 영상이 구해지고, 도 3에서와 같이 두 가지 상태의 기초 영상이 영상 표시부에 표시되면서 이에 동기되어 기초 렌즈 개폐부가 동작하게 된다.As described above, the basic image obtained for all points of the 3D image information is obtained. As shown in FIG. 3, the basic image of the two states is displayed on the image display unit, and the basic lens opening and closing unit operates in synchronization therewith.

이와 같이 집적 영상의 중첩 현상을 방지하여 시스템의 시야각은 기존의 방식에 비해 두 배 향상되게 된다. 이 방법에서 기초 렌즈가 개폐되는 속도는 인간의 눈이 잔상 효과를 무리없이 받아들일 수 있을 정도로 빨라야 한다.In this way, the overlap angle of the integrated image is prevented, and the viewing angle of the system is doubled compared with the conventional method. In this method, the speed at which the primary lens opens and closes should be fast enough for the human eye to accept the afterimage effect without difficulty.

다음에는 이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치와 같이 시야각을 향상시킬 수 있는 제2 실시예에 대하여 설명한다.Next, a second exemplary embodiment in which a viewing angle may be improved, as in the stereoscopic image display apparatus according to the first exemplary embodiment, will be described.

본 발명의 제2 실시예에서는 수직 또는 수평 방향으로 한줄 건너 하나씩 교차적으로 직교 편광된 편광 마스크를 사용하고, 서로 다른 상태의 기초 영상들을 서로 직교 편광 되도록 화상 표시 장치에 표시함으로써 렌즈 개폐 방식에서와 같이 보다 넓은 시야각을 가지는 입체 영상 표시 장치를 제공하다.In the second embodiment of the present invention, by using a polarization mask that is crossed orthogonally polarized one by one in a vertical or horizontal direction, and displaying basic images of different states on the image display device to be orthogonally polarized with each other, Similarly, a stereoscopic image display device having a wider viewing angle is provided.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.6 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 도 6에서와 같이, 화상 표시 소자인 영상 표시부, 영상 처리부, 편광 변조부, 교차 직교 편광 마스크부, 렌즈 어레이부로 이루어진다.As shown in FIG. 6, the stereoscopic image display apparatus according to the second embodiment of the present invention includes an image display unit, an image processing unit, a polarization modulator, a cross-orthogonal polarization mask unit, and a lens array unit, which are image display elements.

여기서, 영상 표시부는 영상 처리부로부터 영상 신호를 받아 표시하는 장치로서 액정 표시 장치(LCD)나 평면 CRT 등 기존의 표시 장치이다.Here, the image display unit is a device for receiving an image signal from the image processor and displaying the liquid crystal display (LCD) or a flat panel CRT.

영상 처리부는 입체 영상을 표시하기 위하여 영상 표시부에 나타나야 할 영상 신호를 생성하여 영상 표시부에 전달한다. 영상 처리부는 기본적으로 위의 제1 실시예와 같이 두 가지 형태의 기초 영상을 상기 렌즈 개폐를 이용한 시야각 향상 방식에 따라 제작한다.The image processor generates an image signal to be displayed on the image display unit and displays the stereoscopic image to the image display unit. The image processing unit basically produces two types of basic images according to the viewing angle enhancement method using the lens opening and closing as in the first embodiment.

교차 직교 편광 마스크는 수평 방향 혹은 수직 방향으로 한줄 건너 하나씩 편광 상태가 서로 직교하도록 구성되어진 마스크이며, 여기에서 편광이 교대되는 한줄간의 간격은 각 기초 렌즈의 크기와 같다.Cross-orthogonal polarization masks are masks configured such that polarization states are orthogonal to one another in a horizontal or vertical direction one by one, where the spacing between the lines in which the polarizations are alternated is equal to the size of each elementary lens.

또한 편광 변조부는 영상 표시부에 표시되는 기초 영상의 편광 상태를 변조하는 역할을 하는데, 가변 편광기 또는 편광 셔터 스크린이 이러한 역할을 할 수 있다. 이때 변조되는 편광 상태는 교차 직교 편광 마스크를 이루는 두 가지 편광 상태 중에서 하나이다. 예를 들어 교차 직교 편광 마스크가 한 줄 건너 하나씩 편광 방향이 45도와 135도가 되도록 이루어져 있다면, 편광 변조부에서는 기초 영상의 편광 방향이 45도와 135도가 되도록 교차로 스위칭하게 된다. 따라서 이러한 직교 편광 마스크와 편광 변조부의 결합은 한 줄 건너 하나씩 렌즈를 개폐하는 역할을 수행하며 도 7a 및 도 7b는 이러한 예를 보여준다.In addition, the polarization modulator modulates the polarization state of the base image displayed on the image display unit, and a variable polarizer or a polarization shutter screen may play a role. In this case, the modulated polarization state is one of two polarization states constituting the cross-orthogonal polarization mask. For example, if the cross-orthogonal polarization masks are arranged so that the polarization direction is 45 degrees and 135 degrees one by one, the polarization modulator switches the intersection so that the polarization direction of the base image is 45 degrees and 135 degrees. Therefore, the combination of the orthogonal polarization mask and the polarization modulator serves to open and close the lenses one by one across a line, and FIGS. 7A and 7B illustrate this example.

여기서 직교 편광 마스크의 편광 방향이 45도와 135도로 이루어져 있다고 가정하면, 도 7a 및 도 7b는 발명의 제2 실시예에서 편광 변조부의 편광 상태가 직교하도록 스위칭될 때 교차 직교 편광 마스크를 통과한 이후의 편광상태로서 기초 렌즈의 개폐 역할의 예를 보여준다. 즉, 도 7a는 편광 변조부의 편광 방향이 45도인 경우를, 도 7b는 편광 변조부의 편광 방향이 135도인 경우의 상태를 각각 보여준다. 주의할 점은 편광 변조부에서 편광의 변조는 반드시 해당하는 상태의 기초 영상과 동기되어야 하며 편광이 변조되는 속도는 인간의 눈이 무리없이 잔상 효과를 느낄 수 있을 정도로 빨라야 한다는 점이다.Here, assuming that the polarization direction of the orthogonal polarization mask is 45 degrees and 135 degrees, FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating the polarization direction of the orthogonal polarization mask after passing through the cross orthogonal polarization mask when the polarization states of the polarization modulators are switched to be orthogonal. An example of the opening and closing role of the base lens as the polarization state is shown. That is, FIG. 7A shows the case where the polarization direction of the polarization modulator is 45 degrees, and FIG. 7B shows the state when the polarization direction of the polarization modulator is 135 degrees. It should be noted that the polarization modulation in the polarization modulator must be synchronized with the base image of the corresponding state, and the speed at which the polarization is modulated should be fast enough for the human eye to feel the afterimage effect without difficulty.

본 발명은 프로젝션형 화상 표시 소자를 사용하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있으며 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.The present invention can be similarly applied to the case of using a projection image display element, and FIG. 8 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제3 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 도 8에서와 같이, 영상 표시부, 영상 처리부, 교차 직교 편광 마스크부, 렌즈 어레이부로 이루어진다.As shown in FIG. 8, the stereoscopic image display apparatus according to the third embodiment of the present invention includes an image display unit, an image processing unit, a cross orthogonal polarization mask unit, and a lens array unit.

영상 표시부는 서로 직교하는 편광 방향을 갖는 편광 필름이 부착된 두 대의 빔 프로젝터와 편광 유지 스크린으로 구성된다. 제2 실시예에서는 영상 표시부가 CRT나 패널형 디스플레이 소자이고 편광 변조부에서 직교하는 편광 상태를 스위칭 하는 반면에 제3 실시예에서는 영상 표시부로 두 대의 빔 프로젝터(빔 프로젝터 A, 빔 프로젝터 B)에 서로 직교하는 편광 방향을 갖는 편광 필름(편광 필름 A, 편광 필름 B)이 부착되어 있어 서로 직교하는 편광을 갖는 두 가지 상태의 기초 영상이 편광 유지 스크린에서 공간적으로 합쳐지게 된다.The image display unit is composed of two beam projectors to which a polarizing film having polarization directions perpendicular to each other are attached, and a polarization maintaining screen. In the second embodiment, the image display unit is a CRT or panel-type display element and switches the polarization state orthogonal in the polarization modulator, while in the third embodiment, the image display unit is connected to two beam projectors (beam projector A and beam projector B). Polarizing films (polarizing film A, polarizing film B) having polarization directions orthogonal to each other are attached so that base images of two states with polarization orthogonal to each other are spatially merged on the polarization maintaining screen.

따라서 이 경우에는 잔상 효과를 느낄만큼 빠르게 편광을 변조하거나, 기초 영상을 편광의 변조와 동기 시켜 표시할 필요가 없다.Therefore, in this case, it is not necessary to modulate the polarization fast enough to feel the afterimage effect or display the base image in synchronization with the modulation of the polarization.

비록, 이 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허 청구 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다Although this invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments disclosed above, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.

이상에서와 같이 위에 기술된 이 발명의 실시예에 따라 서로 다른 상태의 형태 및 편광 방향을 갖는 기초 영상들이 표시되고 교차 직교 편광 마스크가 기초 렌즈를 교차로 개폐시키는 역할을 하여 기존의 IP 방식보다 시야각을 두 배 넓힐 수 있게 된다. 특히 본 발명은 기초 렌즈의 개폐 방식에 있어 기계적인 움직임이 필요한 방식이 아니므로 잔상 효과를 활용하기가 용이하여 보다 실용적인 시야각 향상 IP 시스템을 구현할 수 있는 장점이 있다.As described above, in accordance with the above-described embodiment of the present invention, basic images having different shapes and polarization directions are displayed, and a cross-orthogonal polarization mask serves to open and close the base lens at an intersection, thereby reducing the viewing angle than the conventional IP method. You can double it. In particular, since the present invention is not a method that requires mechanical movement in the opening and closing method of the basic lens, it is easy to utilize the afterimage effect, and thus, there is an advantage of implementing a more practical viewing angle enhancement IP system.

Claims (5)

3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하는 영상 처리부,An image processor which generates a basic image for reproducing a 3D image; 상기 영상 처리부에서 생성된 기초 영상을 표시하는 영상 표시부,An image display unit displaying a basic image generated by the image processor; 다수의 기초 렌즈로 이루어지며, 상기 영상 표시부에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 해당하는 3차원 영상을 재생하는 렌즈 어레이,A lens array formed of a plurality of elementary lenses, for forming an elementary image displayed on the image display unit to reproduce a corresponding 3D image; 수직 혹은 수평 방향으로 기초 렌즈의 간격만큼 하나 건너 하나씩 서로 직교하는 편광 방향을 갖는 교차 직교 편광 마스크부,A cross orthogonal polarization mask unit having a polarization direction orthogonal to each other one by one at intervals of the base lens in a vertical or horizontal direction, 상기 영상 표시부로부터 표시되는 기초 영상의 편광 방향이 교차 직교 편광 마스크부의 편광 방향 중 하나를 갖도록 교대로 스위칭하는 편광 변조부The polarization modulator alternately switching so that the polarization direction of the base image displayed from the image display unit has one of the polarization directions of the cross-orthogonal polarization mask unit. 를 포함하는 입체 영상 표시 장치.Stereoscopic image display device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 처리부는 두가지 형태의 기초 영상이 편광 변조부의 편광 방향 변화와 동기되어 영상 표시부에 표시되도록 하는 입체 영상 표시 장치.And the image processor is configured to display two types of base images on the image display unit in synchronization with a change in the polarization direction of the polarization modulator. 3차원 영상의 재생을 위한 기초 영상을 생성하는 영상 처리부,An image processor which generates a basic image for reproducing a 3D image; 수직 혹은 수평 방향으로 기초 렌즈의 간격만큼 하나 건너 하나씩 서로 직교하는 편광 방향을 갖는 교차 직교 편광 마스크부,A cross orthogonal polarization mask unit having a polarization direction orthogonal to each other one by one at intervals of the base lens in a vertical or horizontal direction, 상기 교차 직교 편광 마스크부의 두가지 편광 방향을 갖는 두 개의 편광 필름이 각각 부착된 두 대의 빔프로젝터와 빔프로젝터로부터 영상이 투영되는 편광 유지 스크린으로 이루어져, 영상 처리부에서 생성된 기초 영상을 표시하는 영상 표시부,An image display unit including two beam projectors each having two polarization films having two polarization directions and a polarization maintaining screen on which an image is projected from the beam projector, and displaying a basic image generated by the image processor; 다수의 기초 렌즈로 이루어지며, 상기 영상 표시부에서 표시되는 기초 영상을 결상하여 해당하는 3차원 영상을 재생하는 렌즈 어레이A lens array composed of a plurality of elementary lenses and forming an elementary image displayed on the image display unit to reproduce a corresponding 3D image. 를 포함하는 입체 영상 표시 장치.Stereoscopic image display device comprising a. 제 1항과 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 영상 처리부는 3차원 영상 정보의 물체 포인트(object point)인 점 P의 좌표가 (x.y)이고, 상기 렌즈 어레이로부터 상기 점 P의 상이 맺히는 곳까지의 거리가 z인 경우, 상기 점 P에 대한 기초 영상은 다음의 식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.When the coordinate of the point P which is an object point of 3D image information is (xy) and the distance from the lens array to where the image of the point P is formed is z, The basic image is calculated according to the following equation. Elemental_image_x[i][j] = lens_x[i][j] + (f/z) * (lens_x[i][j] x )Elemental_image_x [i] [j] = lens_x [i] [j] + (f / z) * (lens_x [i] [j] x) Elemental_image_y[i][j] = lens_y[i][j] + (f/z) * (lens_y[i][j] y )Elemental_image_y [i] [j] = lens_y [i] [j] + (f / z) * (lens_y [i] [j] y) (lens_x[i][j], lens_y[i][j]) : 상기 렌즈 어레이의 기초 렌즈 중 왼쪽으로부터 i 번째, 위로부터 j 번째에 위치되는 기초 렌즈의 중심 좌표.(lens_x [i] [j], lens_y [i] [j]): center coordinates of the elementary lens located at an i th from the left and a j th from the top of the elementary lenses of the lens array. f : 초점 거리)f: focal length) 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 영상 처리부는 상기 식에 의하여 산출된 상기 점 P에 대한 기초 영상중 다음의 조건 중 어느 하나라도 만족하는 값만을 추출하여 상기 점 P에 대한 기초 영상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.And the image processor extracts only a value satisfying any one of the following conditions from the base image of the point P calculated by the equation and sets the base image of the point P as the base image. -Lx < Elemental_image_x[i][j] - lens_x[i][j] < Lx-Lx <Elemental_image_x [i] [j]-lens_x [i] [j] <Lx -Ly < Elemental_image_y[i][j] - lens_y[i][j] < Ly-Ly <Elemental_image_y [i] [j]-lens_y [i] [j] <Ly (Lx: 상기 기초 렌즈의 x방향 크기(Lx: size of the base lens in the x direction Ly,: 상기 기초 렌즈의 y방향 크기)Ly ,: y-direction size of the base lens)
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