KR20040026693A - 관찰자 추적 시스템을 구비한 오토스테레오스코픽 이미지디스플레이 - Google Patents

관찰자 추적 시스템을 구비한 오토스테레오스코픽 이미지디스플레이 Download PDF

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KR20040026693A
KR20040026693A KR10-2004-7001204A KR20047001204A KR20040026693A KR 20040026693 A KR20040026693 A KR 20040026693A KR 20047001204 A KR20047001204 A KR 20047001204A KR 20040026693 A KR20040026693 A KR 20040026693A
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lenses
image
parallax barrier
light beams
lenticular screen
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KR10-2004-7001204A
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레데르트피터-앙드레
베르크벤스뷘프리이드아.하.
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

화소들을 수반하는 광빔들을 3D 이미지를 디스플레이하기 위한 렌즈들의 어레이를 가지는 렌티큘러 스크린에 방출하는 3D 이미지 소스를 포함하는 디스플레이 디바이스와, 한편의 이미지 소스와 다른 한편의 렌티큘러 스크린 사이에 배치된 시차 배리어로서, 상기 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 어레이에 상기 광빔들을 전송하기 위한, 광 투과성 슬릿들의 어레이를 구비하는 시차 배리어와, 우 및 좌안 위치들을 검출하고 그와 함께 상기 디스플레이 디바이스를 추적하는 시점 추적기를 포함하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치. 시점 이동 및/또는 위치로부터 독립적으로 동시에 다수의 관찰자들이 3D 이미지들을 인지할 수 있게 하기 위해, 상기 시점 추적기는 상기 렌즈내의 굴절각이 상기 우 및 좌안 화면들의 화소들을 수반하는 유출 광빔들이 상기 관찰자들의 눈 위치들과 일치하는 적어도 하나의 별개의 우안 및 하나의 별개의 좌안 화면 초점으로 각각 수렴하게 하도록 상기 렌즈들내로의 상기 광빔들의 입사를 변화시키도록 시차 배리어의 슬릿들을 제어한다.

Description

관찰자 추적 시스템을 구비한 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이{Autostereoscopic image display with observer tracking system}
이런 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 다양한 구현 형태들로 알려져 있으며, 관찰자가 관찰 보조체들을 착용할 필요가 없는, 두 개의 육안들에 의해 인지된 바와 같은 3D 화면 또는 이미지의 두 서로 다른 시각들의 재생성을 목적으로 한다. 시점 추적기는 시점 또는 관찰자 위치와 재생성 지점을 동적으로 정렬하기 위해 그 내부에 사용된다. 또한, 이미지들의 스테레오스코픽 쌍이라 지칭되는 3D 화면의 두 개의 서로 다른 시각들은 뇌가 장면내의 다양한 물체들까지의 거리를 어세스(assess)하고, 3D 화면 인상을 제공할 수 있게 한다. 그러나, 현재까지 알려진 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템들은 눈들에 서로 다른 화면들을 제공하기 위해 사용되는 방법에 특정한 다양한 단점들로 고통받고 있다.
예로서, US 특허 번호 US 5991073으로부터 알려진 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이들은 단일 2차원(2D) 이미지 화면이 하나의 눈에 의해 스크린의 활성 영역 전체에 걸쳐 보여질 수 있는 '시계 영역들' 즉, 렌티큘러 스크린의 전방의 공간의 영역들을 생성한다. 관찰자가 우안(R)이 우측 시계 영역내에 있고, 좌안(L)이 좌측 시계 영역내에 있도록 위치하였을 때, 이미지들의 스테레오스코픽 쌍이 보여지고, 3D 이미지가 인지될 수 있다. 그러나, 이 공지된 오토스테레오스코픽 디스플레이 시스템은 단지 하나의 관찰자만이 3D 이미지를 정확하게 인지할 수 있게 한다. 또한, 관찰자들의 수의 증가에 따라 인지된 3D 이미지들의 밝기가 감소한다.
본 발명은 3D 이미지의 우 및 좌안 화면들의 화소들을 수반하는 광빔들을 상기 3D 이미지를 디스플레이하기 위한 렌즈들의 어레이를 가지는 렌티큘러 스크린에 방출하는 이미지 소스를 포함하는 디스플레이 디바이스와, 한편의 이미지 소스와 다른 한편의 렌티큘러 스크린 사이에 배치된 시차 배리어(parallax barrier)로서, 상기 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 어레이에 상기 광빔들을 전송하기 위한, 불투명 영역들에 의해 분리된 광 투과성 슬릿들의 어레이를 구비하는 시차 배리어와, 우 및 좌안 위치들을 검출하고 그와 함께 상기 디스플레이 디바이스를 추적하는 시점 추적기를 포함하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이런 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템에 사용하기 위한 디스플레이에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 블록도.
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템에 사용되는 디스플레이 장치의 안내 광학계로 얻어진 3D 이미지 재구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템에 사용되는 안내 광학계를 도시하는 도면.
도 4A 및 도 4B는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 사용되는 렌티큘러 스크린의 렌즈내의 광 빔 굴절을 도시하는 도면.
도 5A 및 도 5B는 하나의 동일 렌즈를 공유하는 서로 다른 시청자들에게 투사된 다양한 화면들의 화소들을 수반하는 다수의 광빔들의 굴절을 보다 세부적으로 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 디스플레이 시스템의 단안(single eye) 화면의 다양한 화소들의 디스플레이시 안내 광학계의 동작을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 사용하기 위한 리어 프로젝터(rear projector)에 사용하는 이미지 소스를 보다 상세히 도시하는 도면.
도 8은 균일 밝기 시준광을 공간적 강도 변화들을 가지는 광으로 변환하는 LCD 스크린을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 렌티큘러 시스템의 렌즈 형상의대안적인 실시예를 도시하는 도면.
도 10은 몇몇 3D 이미지들의 시간 멀티플렉스 전송을 위한 순차적 시간 슬롯들을 포함하는 단일 프레임 구조를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 시점 이동 및/또는 위치로부터 독립적으로 동시에 다수의 관찰자들이 3D 이미지들을 인지할 수 있게 하는 서두에 기술된 바와 같은 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다. 이 목적은 상기 렌즈내의 굴절각이 상기 우 및 좌안 화면들의 화소들을 수반하는 유출 광빔들이 상기 검출된 우 및 좌안 위치들과 일치하는 적어도 하나의 별개의 우안 및 하나의 별개의 좌안 화면 초점으로 각각 수렴하게 하도록 상기 렌즈들내로의 상기 광빔들의 입사를 변화시키도록 시차 배리어의 슬릿들을 제어하는 상기 시점 추적기를 특징으로 하는 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템에서 달성된다.
이 조치를 적용함으로써, 렌티큘러 스크린의 렌즈들과 함께 시차 배리어는 시차 배리어의 슬릿들을 통한 렌티큘러 스크린의 개별 렌즈들로의 광빔들의 전송을 변화시키도록 시점 추적기에 의해 제어되는 안내 광학계(directivity optics)로서 기능하며, 그래서, 우 및 좌안 화면들 각각은 그 위치 및 결과적인(헤드) 운동들에 무관하게, 시점추적기에 의해 검출된 바와 같은 하나 이상의 시청자들 또는 관찰자들의 대응 눈들로 직접적으로 방출된다. 또한, 화소 수반 광빔들이 다수의 시계 영역들에 걸쳐 분산되는 앞서 언급한 종래의 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템과는 달리, 상기 좌 및 우안 화면들의 화소들을 수반하는 광빔들은 본 발명에 따라 관찰자들의 좌 및 우안들에 개별적으로 일대일로 각각 초점형성된다. 3D 이미지들의 이 관찰자 개별 공급은 인지된 3D 이미지의 밝기가 관찰자들의 수에 의존하는 것을 회피한다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 일 실시예는 서브화소 폭을 가지는 시차 배리어의 슬릿들을 특징으로 한다. 이 조치를 적용함으로써, 시차 배리어의 개별 슬릿들을 횡단하는 광빔들 각각은 동일 화소의 일부를 수반하며, 그와 함께 다수의 관찰자들에게 동시에 동일 화소 정보, 그리고, 결과적으로 동일 3D 이미지를 제공할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 일 실시예는 시차 배리어의 슬릿들의 폭 보다 실질적으로 큰 폭을 가지는 렌티큘러 스크린의렌즈들을 특징으로 한다. 그 내부의 각 렌즈는 다수의 서로 다른 관찰자들에게 동시에 다수의 광빔들을 굴절/초점형성하기 위해 사용되어 비용 효율적 구현을 초래한다.
이미지 해상도의 소실을 회피하기 위해, 본 발명에 따른 이런 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 0.3-3 배수 화소폭에 실질적으로 대응하는 폭을 갖는 렌티큘러 스크린의 렌즈들을 특징으로 하는 것이 적합하다.
렌티큘러 스크린의 렌즈들과 시차 배리어의 슬릿들의 적절한 정렬은 시차 배리어가 10 내지 1000 수준으로 렌즈 폭 당 다수의 슬릿들을 구비하나는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템으로 얻어진다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 폭 보다 작은 폭을 각각 가지는 불투명 수직 스트립들에 의해 광학적으로 서로 분리된 렌즈들의 수직 기둥들을 형성하는 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 어레이를 특징으로 한다. 불투명 수직 스트립들은 렌즈들의 림들에서 광빔 수차들이 발생하는 것을 방지하고, 이 유출 광의 대부분이 렌즈들의 중앙부로부터 방출되기 때문에 유출광의 밝기를 불변상태로 남겨둔다. 또한, 불투명 수직 스트립들은 예로서, 렌즈들의 기둥들을 서로 접합하기 위해 렌티큘러 스크린의 구성을 강화하기 위해 사용될 수 있다. 이들 림들은 시청자측에서 광의 굴절을 방지하기 위해 어둡게 도색되는 것이 적합하다.
오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 반구형 단면을 가지는 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 어레이내의 렌즈들을 특징으로 하는 것이 적합하며, 이는 제조를 용이하게 하고, 강인한 구성을 제공한다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 상기 이미지 소스와 상기 시차 배리어 사이에 배치된 Fresenl 렌즈를 특징으로 한다. 이 조치는 이미지 소스에 발산광을 사용할 수 있게 하며, 이는 그 후, 굴절되어 시준광을 초래한다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 이미지 소스가 시준된 배후광원을 포함하는 것을 특징으로 한다. 3D 이미지의 우 및 좌안 화면들의 화소들을 수반하는 광빔들의 렌티큘러 스크린으로의 전송을 위해 시준광을 사용하는 것은 Fresnel 렌즈 러던던트를 사용할 수 있게 한다.
이런 시준 배후광원은 예로서, 레이저 광원으로부터 유도될 수 있으며, 100°보다 큰 시계 각도를 가지는 소위 두꺼운 렌즈들의 사용을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 시차 배리어는 용이한 구현을 허용하는 폴리머 LC/겔형 배리어의 LCD 유형일 수 있다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 렌즈들의 수직 기둥들을 가지는 수평 확산기를 형성하는 상기 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 어레이를 특징으로 하며, 상기 디스플레이 디바이스는 또한 상기 수평 확산기를 형성하는 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 폭과 실질적으로 같은 폭을 가지는 렌즈들의 다수의 수평 기둥들로 구성되는 수직 확산기를 포함하며, 상기 수직 확산기는 상기 수평 확산기의 전방 또는 배후 중 어느 한쪽에 위치된다. 추적된 시차 배리어와 조합하여 수평 확산기가 3D 이미지의 눈 선택 시간 멀티플렉스 투영을 획득하기 위한 안내 광학계로서 사용되는 경우에, 상기 수직 확산기는 고착되고, 수직 방향으로의 투영을 협소화하도록 사용될 수 있다. 특정 수직 범위들내의 시점들을 위한 투영의 밝기는 그와 함께 상기 특정 수직 범위를 초과하는 시점들에 대한 투영들의 밝기를 댓가로하여 증가된다. 이 범위는 실질적인 모든 가능한 수직 시점 위치들을 포괄하도록 선택되는 것이 적합하다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 다수의 관찰자들의 눈 위치들을 검출하는 상기 시점 추적기를 특징으로 하며, 렌티큘러 스크린의 개별 렌즈들은 검출된 시청자들의 수에 의해 결정된 다수의 슬릿들로부터 광빔들을 수신한다. 각 검출된 눈은 완전한 화상의 이미지 정보를 제공받아야 한다. 시차 배리어의 슬릿들을 통과하는 광빔들은 완전한 화상을 구성하는 화소들의 샘플들을 수반한다. 이미지 정보의 소실을 회피하기 위해, 하나의 눈에 할당된 슬릿들의 수(Sn)는 렌티큘러 스크린의 렌즈들에 배리어를 통해 전송된 상기 화상의 각 화소 당 적어도 하나의 샘플을 갖기에 충분하여야 한다. 이는 N 시청자들을 위한 이미지 정보의 소실은 시차 배리어가 2*N*Sn 슬릿들을 구비하는 경우에 회피된다는 것을 의미한다. 이는 모든 관찰자들에게 개별적으로 완전한 3D 이미지들을 제공할 수 있는 동시에 이미지 해상력의 소실을 회피한다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 시간 멀티플렉스로 이미지 소스에 의해 방출된 상기 3D 이미지의 좌 및 우안 화면들을 특징으로 한다. 이 실시예에서, 시점 추적기는 시점 검출을 수행하며, 바람직하게는 시간 프레임들의 시퀀스내에서 주기적으로 발생하는 특정 시간 프레임내에서 각 눈에 대한 추적을 디스플레이 한다. 이들 대안적 시간프레임들은 우 및 좌안 화면 데이터를 수용하고, 한편으로는 인지된 이미지들의 깜박임을 회피하고, 시점 추적기가 정상 헤드 운동들을 적절히 따를 수 있도록 충분히 짧게 선택된다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 시청자들에 대한 화소 수반 광빔들의 전송을 차단하도록 시차 배리어를 제어하는 사용자 선택 수단을 특징으로 한다. 이 조치는 예로서, 비가입자들이 특정 과금 3D 이미지들 또는 비디오 화상들에 대한 억세스가 부정될 수 있는 유료 TV 시스템들 등에 사용될 수 있다.
다수 시청자, 다수 프로그램 3D TV를 디스플레이하기 위한 렌티큘러 스크린의 사용을 제공하는 실시예는 시간 멀티플렉스된 3D 이미지들로 다양한 3D TV 프로그램들을 제공하는 상기 이미지 소스를 특징으로 하며, 여기서, 그 각 3D 이미지는 렌즈들 내로의 상기 광빔들의 입사를 변화시키기 위한 시차 배리어의 슬릿들의 조절을 통해 상기 시점 검출기에 의해 제어되는 상기 렌즈들내의 굴절각에 의해 관찰자들의 우 및 좌안들로 투사된다.
본 발명은 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템에 사용하기 위한 디스플레이 디바이스에 추가로 관련한다.
본 발명의 상기 목적 및 특징들은 도면들을 참조로 양호한 실시예의 하기의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도면에서 동일 부품들에는 동일 참조 번호들이 부여되어 있다.
도 1은 보다 상세히 후술될 바와 같이, 관찰자 및 이미지 선택 기반상에서 시간 멀티플렉스 합성 입력 비디오 스트림 신호(VSS)의 M 원본 3D 비디오 또는 TV 프로그램들을 n=1, 2, ... 또는 N 관찰자들에게 디스플레이할 수 있는 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 블록도를 도시한다. 디스플레이 시스템으로 진입하는 이들 M 원본 3D 비디오 또는 TV 프로그램들은 예로서, 2D 좌 및 우안 화면들에 의해 형성된 K 원본 3D 이미지들로 구성되며, 이들 좌 및 우안 화면들 각각은 사전결정된 시청자들의 대응 눈들에 초점형성된다.
이런 시간 멀티플렉스 합성 입력 비디오 스트림 신호(VSS)는 3D 이미지(IMj)의 2개의 2차원(2D) 좌 및 우안 화면들(Vlij, Vrij)의 화소 데이터를 수반하는 화면 프레임들의 쌍들의 주기성 시퀀스를 포함하며, 여기서, i=1,2,...K는 비디오 프로그램(j)을 구성하는 K 3D 이미지들의 시퀀스내의 수이며, j=1,2,....M에서 M은 디스플레이 디바이스(DD)의 이미지 소스(12)에 입력 신호 프로세서(10)를 경유하여 공급되는 3D 프로그램들의 총 수이다. 이미지 소스(12)는 입력 신호 프로세서(10)로부터의 전기 화소 데이터를 광 빔 또는 레이들에 의해 운반되는 광학적 화소 데이터로 변환하며, 이는 이미지 소스(12)의 전방에 위치된 소위 안내 광학계(14)의후방 단부로 방출된다. 입력 신호 프로세서(10)는 이미지 소스(12)에 대한 이들 화면들의 공급과 디스플레이 디바이스(DD)의 동작을 동기시키기 위해, 상기 좌 및 우안 화면들(Vlij, Vrij)의 화면 인덱스 데이터(i,j)를 안내 드라이버(16; directivity driver)에 동시에 공급한다.
또한, 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템은 디스플레이 디바이스(DD)의 화면 범위내에서 개별적으로 모든 시청자의 눈들의 xyz 좌표들을 검출하기 위한 3D 눈 로컬라이제이터(18)를 가지는 시점 추적기(VT)를 포함한다. 이런 시점 추적기(VT)는 예로서, 유럽 특허 0 946 066으로부터 그 자체가 공지되어 있다. 3D 눈 로컬라이제이터(18)는 안내 드라이버(16)에 시점 지시 제어 신호를 제공하는 시점 제어 신호 생성기(20)에 결합된다. 안내 드라이버(16)는 상기 시점 지시 제어 신호 및 화면 인덱스 데이터(i,j)를 사용하여 방향 제어 신호를 생성하고, 이는 디스플레이 디바이스(DD)의 안내 광학계(14)에 공급된다. 상기 방향 제어 신호의 제어 하에서, 안내 광학계(14)는 좌 및 우안 화면들(Vlij,Vrij)의 화소 데이터를 수반하는 광빔들을 상기 비디오 또는 TV 프로그램(j)에 대한 시청이 허가된 사전결정된 관찰자 또는 시청자(n)의 대응 눈들에게로 초점형성한다. 특히, 이미지 소스(12)는 단지 하나의 지정 방향으로 광을 방출한다(모든 광선들은 평행임). 이미지 소스(12)의 전방에는 안내 광학계(14)가 있으며, 이는 하나, 다수 또는 모든 시청자의 눈들에 들어가도록 하기 위해 광선들의 방향을 변경할 수 있다. 안내 드라이버(16)는 눈들 각각에 대하여, 독립적으로 이것이 디스플레이를 볼 수 있는지 아닌지 여부를 판정한다. 3D 눈 로컬라이제이터(18)는 안내 드라이버(16)에 모든눈들의 xyz 좌표들을 제공하며, 그래서, 안내 광학계(14)는 안내 드라이버(16)에 의해 적절히 조절될 수 있다.
명료성을 위해, 본 발명은 3 관찰자들 또는 시청자들(VP1-VP3)에게 전송되는 일련의 3D 이미지들(IM1 내지 IMK)로 구성된 단일 3D 비디오 또는 TV 프로그램을 기초로 도 2A 및 도 2B를 참조로 설명된다. 각 3D 이미지들(IM1 내지 IMK)이 상기 시간 멀티플렉스 합성 입력 비디오 스트림 신호(VSS)의 짝수 시간 슬롯들(t=0,2,4,...) 및 홀수 시간 슬롯들(t=1,3,5...)에서 발생하는 짝수 및 홀수 화면 프레임들의 교번적 시퀀스의 이미지 소스(12)에 의해 각각 공급되는 2D 좌 및 우안 화면들(Vl1 내지 Vlk 및 Vr1 내지 Vrk)로 구성되는 것으로 가정한다. 이때, 상기 짝수 시간 슬롯들에서, 디스플레이 디바이스(DD)는 도 2A에 도시된 바와 같이, 좌안 화면들(Vli)(i=1,...k)만을 취급하도록 좌측 화면 모드로 설정된다. 상기 홀수 시간슬롯들에서, 디스플레이 디바이스(DD)는 도 2B에 도시된 바와 같이 우안 화면들(Vri(i=1,...K))만을 취급하도록 우측 화면 모드로 설정된다. 3D 이미지(IMk)의 디스플레이에 대하여, 그 2D 좌 및 우안 화면들(Vlk 및 Vrk)은 각각 시간 슬롯들(2(k-1) 및 2k-1)내에서 발생하며, 안내 드라이버(16)는 상기 관찰자들의 우안 시점들(VP1-VP3)과 일치하는 우측 화면 정점으로 상기 홀수 시간슬롯(2k-1)의 상기 우안 화면들(Vlk)의 화소 데이터를 수반하는 모든 광빔들을 초점형성하도록 그리고, 관찰자들(VP1-VP3)의 좌안 시점들과 일치하는 좌측 화면 초점 또는 정점으로 상기 짝수 시간슬롯(2(k-1)내의 상기 좌안 화면들(Vlk)의 모든 화소 데이터 수반 광빔들을 초점형성하도록 안내 광학계(14)를 제어한다. 이미지 소스(12)로부터 안내 광학계로의 2D 좌 및 우안 화면들(Vli 및 Vri)의 시간 멀티플렉스된 전송과 좌 화면 모드로부터 우 화면 모드로, 그리고 그 반대로의 디스플레이 디바이스(DD)의 교번적 스위칭의 동기화는 안내 드라이버(16)에 입력 신호 프로세서(10)에 의해 공급되는 화면 인덱스 데이터(i)를 사용하여 달성된다. 각 시청자의 눈들의 실제 위치에 좌 및 우 화면 정점을 동적으로 적응시키기 위해 시점 추적기(VT)에 의해 제공되는 상기 시점 지시 제어 신호를 사용함으로써, 각 시청자들(VP1-VP3)의 눈들에 모든 3D 이미지들(IM1 내지 IMK)의 2D 좌 및 우안 화면들(Vl, Vr)의 정확히 별개의 초점이 얻어지고, 디스플레이 디바이스의 시계 범위내의 시청자들의 위치 및 이동에 독립적으로 모든 3 시점들(VP1-VP3)에서 완전한 3D 비디오 또는 TV 프로그램의 정확한 3D 이미지 인지를 초래한다.
도 3은 본 발명에 따른 상기 디스플레이 디바이스(DD)의 실시예를 보다 상세히 도시한다. 이미지 소스(12)는 이미지 평면(22), 이미지 렌즈(24) 및 Fresnel 렌즈(26)를 포함한다. 이미지 평면(22)은 서로 교번적으로 이미지 렌즈(24) 및 Fresnel 렌즈(26)를 통해 안내 광학계(14)에 2D 좌 및 우안 화면들(Vli, Vri)의 화소들을 수반하는 확산될 수 있는 광빔들을 방출한다. 이미지 렌즈(24)는 이미지 평면(22)으로부터 Fresnel 렌즈(26)를 향해 광빔들의 발산 세트로 유입하는 광빔들을 변환한다. Fresnel 렌즈(26)는 이미지 렌즈(24)와 함께 이미지 평면으로 구성되는 이미지 프로젝터의 발산 광빔들을 시준광이라고도 지칭되는 발산 광빔들로 변환한다. 안내 광학계(14)는 광 방향 하류로 순차적으로, 시차 배리어(28), 수평방향으로 확산할 수 있는 수평 확산기로서 동작하는 원통형 렌즈들의 수직 기둥들의 어레이를 가지는 렌티큘러 스크린(30) 및 그와 함께 수직방향으로 광을 확산시킬 수 있는 수직 확산기로서 기능하는 렌티큘러 스크린(30)에 직교하여 위치된 유사한 렌티큘러 스크린(32)을 포함한다. 두 개의 렌티큘러 스크린들(30, 32)은 별개로 수평 및 수직 확산으로 동작하며, 각각 화소폭의 크기 수준의 폭을 가지는 기둥들 또는 스트립들로 배열된 렌즈들의 어레이를 포함한다. 렌즈들의 폭은 0.3-1배 화소폭에 대응하도록 선택되는 것이 적합하다. 각 스트립은 확산각 이내로 광을 확산시키며, 이는 넓은 시계 각도가 수직 방향 보다 수평 방향으로 보다 중요하기 때문에, 렌티큘러 스크린(30)을 위해서, 렌티큘러 스크린(32)을 위한 것 보다 클 수 있다. 수직 확산 렌티큘러 스크린(32)은 고정되고, 상기 특정 수직 범위이내의 시점들에 대하여 투영의 밝기를 증가시키도록 사용될 수 있다. 이 범위는 실질적으로 거의 유사한 수직방향 시점 위치들을 포괄하도록 선택되는 것이 바람직하다. 수평 확산 렌티큘러 스크린(30)과 시청자들 사이에 위치되는 대신, 수직 확산 렌티큘러 스크린(32)은 대안적으로 시차 배리어(28)와 수평 확산 렌티큘러 스크린(30)의 사이에 위치되거나, 시차 배리어(28) 및 수평 확산 렌티큘러 스크린(30) 양자 모두의 이전에 배치될 수 있다. 렌티큘러 스크린(32)의 사용은 선택적이며, 이 때문에 하기에 주어진 바와 같이 본 발명의 설명으로부터 생략될 수 있다.
시차 배리어(28)는 조절가능한 불투명 배리어 영역들에 의해 서로 분리된 광 투과성인 수직 슬릿들(S)의 패턴을 구비한다. 슬릿들(S)의 폭은 화소 폭 보다 실질적으로 작게 선택되며, 이하 서브화소 폭이라고도 지칭될 수 있다. 보다 작은 폭에도 불구하고, 슬릿을 통과하는 각 광빔은 단일 화소의 완전한 데이터를 수반한다.슬릿들은 그와 함께 화소 샘플링을 실행한다. 0.3 - 1배 화소폭에서의 렌즈들의 폭의 상기 양호한 선택에서, 이미지 재구성시 샘플들 사이의 거리는 원하지 않는 효과들(예로서, 물결무늬 같은)의 발생을 회피하도록 충분히 작다. 시차 배리어(28)의 슬릿들(S)을 통해 렌티큘러 스크린(30)의 렌즈들의 어레이에 전송된 광빔들은 이미지의 화소들에 할당된 광빔들의 그룹들로 분할될 수 있다. 각 이런 그룹들내의 광빔들 각각은 하나 및 동일 화소의 동일 샘플을 수반한다. 상기 조절가능한 불투명 배리어 영역들은 광의 차단 또는 전달 중 어느 하나를 위해 수직 슬릿들(S)의 제어를 허용하며, 그와 함께, 수평 확산 특성들의 제어를 가능하게 하고, 부가적으로, 렌티큘러 스크린(30)의 렌즈들과 슬릿들(S)을 정확하게 정렬, 즉, Fresnel 렌즈(26)로부터 수신된 시준된 광빔들의 상기 렌티큘러 스크린(30)의 렌즈들로의 입사 위치를 정확하게 배치한다. 시차 배리어는 10 내지 1000 수준의 렌즈 폭당 다수의 슬릿들을 구비하는 것이 적합하다. 또는, 달리 말해서, 슬릿들의 피치는 렌즈 폭 당 슬릿들의 수가 10 내지 1000 수준이되도록 선택된다.
시차 배리어(28)의 슬릿들(S)이 완전히 개방될 때(모든 광이 통과), Fresnel 렌즈(26)로부터 시준된 광은 모든 수평 수직 방향들로 렌티큘러 스크린(30)의 각 원통형 렌즈내로 확산된다. 이는 도 4A에 렌티큘러 스크린(30)의 단일 렌즈에 대하여 도시되어 있다. 이때, 모든 시청자들은 시청자들 사이의 구별 없이 동시에 3D 이미지(IMk)의 2D 좌 및 우안 화면들(Vlk, Vrk)을 볼 수 있으며, 전체 2D 이미지 디스플레이(3D 효과 없음)를 초래한다. 디스플레이된 2D 이미지는 렌티큘러 스크린(30)의 위치로부터 발생하는 것으로서 인지된다.
본 발명에 따른 3D 이미지들을 디스플레이 하기 위해, 시차 배리어의 슬릿들은 렌티큘러 스크린(30)의 렌즈들에 관하여 폭 및 측방향 위치로 조절되며, 그래서, 시차 배리어(28)의 슬릿들을 통과하는 시준된 광빔들이 정확한 입사 위치에서 대응 렌즈들에 유입되어 도 4B에 도시된 바와 같이 상기 광빔들의 굴절의 특정한 제어된 각도(βs)를 유발한다.
공간의 정확한 지정 방향으로 상기 좌 및 우안 화면들을 디스플레이하기 위한 정확한 굴절각에 도달하도록 3D 이미지의 좌 및 우안 화면들을 순차적으로 발생시키는 화소 데이터를 수반하는 광빔들을 위해 필요한 특정 슬릿 패턴 및 위치들은 안내 드라이버(16)에서 산출된다. 시차 배리어(28)는 Fresnel 렌즈(26)로부터 수신된 광빔들 중 일부를 차단하고, 3D 이미지만이 정확한 지정 방향(βs)으로 도시되게 한다. 이미지 강도 또는 이미지 밝기는 이 방향에서 변경되지 않는다. 계산은 서로 평행한 방향으로 시차 배리어(28)의 슬릿들에 유입되는 상기 각 그룹내의 광빔들에 기초한다.
직교 입사각으로부터의 편차(αLS)는 상기 광빔들의 원하는 굴절각(βs)으로부터의 편차들(αS)에 대한 상승을 제공하고, 그와 함께, 좌 및 우안 화면 초점의 흐림 효과들에 대한 상승을 제공한다. 각도(αS)의 크기는 도 7을 참조로 보다 상세히 설명할 바와 같이, 입사광선의 각도(αLS)의 분산 및 시차 배리어(28)의 해상도(슬릿들(S)의 폭(Δx))에 의존한다.
상기 편차(αLS)가 작은 경우에, 이때, 시차 배리어(28)의 유입 광빔들은 시차 배리어(28)에 직교하는 실질적으로 평행한 방향으로 시차 배리어(28)의 슬릿들(S)에 유입한다. 각 확산 빔의 각도(β)는 도 4A에 도시된 바와 같이, 렌티큘러 스크린(30)의 렌즈에 입사하는 대응 광빔의 [-1/2,1/2]내의 서브화소 위치(x)에 의해 직접적으로 규정된다. 렌즈들의 재료 및 형상은 함수(βs(x))를 결정하며, 이는 유출 광빔의 각도가 유입 광빔의 위치(x)에 의존하는 방식을 기술한다.
시차 배리어(28)를 경유하여, 임의의 위치들(x)에서의 유입 광빔들은 차단될 수 있고 이와 함께 유출 광빔들의 방향(βS)을 제어한다. 이는 3D 이미지들 또는 3D 비디오 또는 TV 프로그램들의 시청자 및 이미지 선택 디스플레이를 가능하게 한다.
도 5A는 싹수 타임슬롯에서 발생하고, 각각 광빔들(LBl1, LBl2)을 전송하는 시차 배리어(28)의 슬릿들(Sl1, Sl2)을 도시하며, 이들 각각은 3D 이미지(Vk)의 상기 좌안 화면(Vlk)의 공통 화소의 샘플을 수반한다. 안내 드라이버(16)는 렌즈(L)로의 광빔들(LBl1, LBl2)의 입사 지점이 렌즈내에서 굴절각들(βl1, βl2)을 정확히 얻어 유출 광빔들(LBl1, LBl2)이 각각 시청자들(VP1, VP2)의 의도된 좌안 화면 위치로 수렴하게 위치되도록, 시차 배리어(28)의 불투명 배리어 영역들 및 그와 함께, 슬릿들(Sl1, Sl2)을 제어한다. 도 5B는 홀수 시간슬롯에서 발생하며 시준된 광빔들(LBr1, LBr2)을 전송하는 시차 배리어(28)의 슬릿들(Srl, Sr2)을 도시하며, 이들 각각은 3D 이미지(Vk)의 상기 우안 화면(Vrk)의 공통 화소의 샘플을 수반한다. 안내 드라이버(16)는 렌즈(L)내로의 광빔들(LBr1, LBr2)의 입사 지점이 렌즈내의굴절각들(βr1, βr2)을 정확히 얻어 유출 광빔들(LBr1, LBr2)이 각각 시청자들(VP1, VP2)의 의도된 우안 화면 위치들에 수렴하게 위치되도록, 시차 배리어(28)의 불투명 배리어 영역들 및 그와 함께 슬릿들(Sr1, Sr2)을 제어한다. 이런 제어를 위하여, 안내 드라이버(16)는 수평 확산기 렌즈들의 굴절기능의 고려에 기초하여 정확한 입사 지점을 계산한다(시준된 광선들의 서브화소 위치의 함수로서의 굴절각). 이런 계산에 필요한 파라미터들은 렌즈 재료, 렌즈 형상 및 굴절 지수를 고려하며, 이는 함께 굴절 함수를 결정한다. 사전 선택된 시청자들(예로서, 비가입자들)이 특정 이미지들(예로서, 유료 채널들)을 시청하는 것을 차단하기 위해, 안내 드라이버(16)는 하나 또는 그 이상의 사전결정된 시점들에 대한 화소 수반 광빔들의 전송을 차단하도록 시차 배리어를 제어하는 사용자 선택 수단을 포함한다.
도 6은 단안 화면의 다양한 화소들을 디스플레이할 때, 안내 광학계(14)의 동작을 도시한다. 상술한 바와 같이, 안내 광학계(14)는 시차 배리어와 정렬 및 광을 수평방향으로 확산시킬 수 있는 상기 렌티큘러 스크린(30)의 슬릿들 및 선형 렌즈 어레이의 수직 패턴을 가지는 상술한 조절식 시차 배리어를 포함한다. 렌즈 어래이는 디스플레이 해상도에 비견할만한 주어진 피치를 갖는다.
시차 배리어(28)가 슬릿들, 예로서, 슬릿들 Si0-Si2의 특정 스트립형 패턴을 제시할 때, 광은 도 6에 제공된 바와 같은, 단지 특정 제어된 방향 패턴으로만 진행하여 관찰자에게 단안 화면의 복수의 화소들을 제공한다. 안내 드라이버(16)는 유출광선들을 의도된 눈 위치들에 수렴하게 하기 위해 필요한 배리어 패턴을 산출한다. 서로 다른 이미지들의 집합이 순차적으로 디스플레이 디바이스(DD)에 전송되고, 시차 배리어는 이미지들 각각을 정확한 지정 방향으로 지향시키도록 연속적으로 적용된다. 디스플레이된 이미지의 평균 밝기는 서로 다른 이미지들의 수와 같은 인자에 의해 감소된다.
도 7은 이미지 평면(22)과 안내 광학계(14)에 눈 화면의 화소들을 방출하는 이미지 렌즈(24)를 포함하는 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치에 사용하기 위한 이미지 소스(12)의 구현예를 도시하며, 이는 시차 배리어(28)와 렌티큘러 스크린(30)을 포함한다. 도면의 점선들은 단일 화소에 관련된 이미지 데이터를 수반하는 광빔들을 도시한다. 이미지 프로젝터(22)와 이미지 렌즈(24) 사이의 영역(ν)내에서 이미지 렌즈(24)의 평면에 횡단하는 종방향 중앙축으로부터 각도(αLS)에 걸쳐 이탈하는 전파 방향을 가지는 광빔들은 이미지 렌즈(24)의 굴절을 통해, αLS의 스크린과 이미지 렌즈(24) 사이의 영역(b)에서의 각도를 형성하도록 전파 방향을 변경한다. 상기 안내 광학계(14)의 렌티큘러 스크린(30)으로부터 유출하는 광빔들은 유출 각도(αs)(또한, 도 4B 참조)에 걸쳐 원하는 방향으로부터 이탈한다. ν<<b를 선택함으로써, 각도 αLS는 식(1) 때문에 매우 작다.
(1)
각도(αLS)가 보다 작아지면 작아질수록 및/또는 시차 배리어(28)의 슬릿 해상도가 커지면 커질수록(즉, 슬릿들(S)의 폭(Δx)이 보다 작아지면 작아질수록) 유출 광빔의 편차각(αs)은 보다 작아지고, 관찰자의 눈에서의 화소 수반 광빔들의 초점의 흐림 효과는 보다 작아진다. 시계 각도(αs)의 크기는 식(2)와 같이 시차 배리어(28)의 슬릿 해상도 및 유입 광선들의 각도(αLS)의 분산에 의존한다.
(2)
부가적인 항(αlens)은 렌즈들의 미소 확산 특성들을 모델링한다. 디스플레이의 총 시계 각도는 식(3)과 같다.
(3)
이 총 시계 각도내의 독립 화면들의 수에 대하여, 식(4)를 발견할 수 있다.
(4)
식(2)에 주어진 각 방향에서 광선들의 밝기는 식(5)에 비례한다.
(5)
대부분의 유출광은 렌티큘러 스크린(30)의 각 렌즈들의 비교적 작은 영역으로부터 벗어난다. 어떠한 광도 벗어나지 않는 렌즈의 다른 영역에서, 시청자측에서의 광의 반사를 방지하기 위해 다크 페인트 또는 구조적 목적들을 위해 아교가 사용될 수 있다(동일한 기술이 현용 프로젝션 디스플레이들에 사용되고 있다).
도 3에 도시되고, 추가로, 도 4 내지 도 7에 상세히 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템에서, 다수의 시청자들에대한 3D 이미지의 좌 및 우안 화면들의 시간 멀티플렉스 디스플레이는 시청자들의 수에 무관하게 단지 2의 인자 만큼 디스플레이의 상기 시간 멀티플렉스 모드로 인해 평균 이미지 밝기를 감소시킨다.
이런 본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 실용적 치수들은 하기와 같다 :
이미지 평면(22), 이미지 렌즈(24) 및 Fresnel 렌즈(26)를 위해, Philips의 LCOS 시스템을 사용할 수 있으며, 여기서는 상기 각도(αIL)는 평행 광원이 사용될 때 같이 매우 작다. 식(1)을 통해, αLS는 무시할만 하다. 디스플레이 디바이스(DD)의 렌티큘러 스크린들(30, 32)을 위하여, 1000x1000 해상도, 3m의 평균 시계 거리 및 6.5cm의 눈간 거리(deye)를 가지는 1mx1m의 스크린 크기가 사용될 수 있다. 이는 1mm2의 화소 크기를 초래한다.
렌티큘러 스크린들(30, 32)에 사용될 수 있는 렌티큘러 스크린들은 현저한 크기(예로서, 10-20inch)로 이미 Philips에 의해 제조되고 있으며, C. van Berkel의 "Image preparation for 3D-LCD(SPIE Proceedings 3639, pp.84-91, 1999)"로부터 공지된 바와 같이, LCD를 가진 렌티큘러 디스플레이들에 사용되고 있다. 본 출원에서, 렌티큘러 렌즈들은 부분적으로 원통형 형상을 가지며, 단지 작은 시계 각도를 제공한다. 수평 및 수직 확산기로서 각각 기능하는 렌티큘러 스크린들(30, 32)로서의 사용을 위해, 완전 원통형 같은 소정의 형상을 사용하여 보다 큰 시계 각도를 제공할 수 있다. 완전 원통형 렌즈들에 대하여, 굴절 함수는 식(6)과 같다.
(6)
여기서, n은 렌즈 재료의 굴절 지수이다. n≒1.5(유리)에 대하여, 총 식O 각도(γs)는 약 180°이지만, 이때, 밝기 분포(식(5))는 매우 비균일하다(+/-2dB).
n≒2(결정)로 가정하고 최대값을 식(7)과 같이 설정한다.
(7)
이때, 각 화소의 약 10%는 사용되지 않으며, 이는 이미 상술한 바와 같이, 예로서, 제조 목적 또는 구조 강화를 위해 사용될 수 있다. 또한, 이 제한은 식(8)의 전체 시계 각도를 남기고, 밝기를 이 각도내에서 균일하게(+/-0.35dB) 유지하면서, 극단 시점들에서의 밝기 분포의 원하지 않은 증가를 제거한다.
(8)
화소당 1/Δx 의 소요 해상력 곱하기 화소들의 수와 같은 수직 스트립들의 수 및 크기를 가지는 시차 배리어(28)에 대하여, Δx의 크기 또는 폭은 식(9)와 같이 규정된다.
(9)
렌티큘러 스크린들(30, 32)에 관한 눈간 거리 및 시청자 거리는 최소 각도 화면 해상도를 초래한다.
(10)
식(4)에 따라서, 식(11)과 같다.
(11)
시차 배리어(28)의 실용적 실시예는 현저한 크기(예로서, 10-20inch)를 가지는 Philips의 폴리머 LC/겔 층들에 기초하여 구현될 수 있으며, 투명 및 불투명 상태들 사이에서 고속으로 전자적으로 스위칭될 수 있다(H. de Koning, G.C. de Vries, M.T. Johnson 및 D.J. Broer의 "Dynamic contrast filter to improve the luminance contrast performance of cathode ray tubes(IDW'00 Proceedings of 7th International Display Workshop, 2000)"에서와 같이). 이 층에서, 임의의 패턴들이 리소그래픽 프로세스를 경유해 형성될 수 있다. 이는 약 0.005 화소 폭의 크기 수준일 수 있는 높은 수평 해상도를 초래한다.
본 발명에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템의 이 실용적 실시예에서 시차 배리어(28)가 완전 투명 상태로 조율될 때, 시스템은 종래의 2D 이미지 프로젝션 디스플레이 시스템으로서 기능한다. 시차 배리어(28) 및 렌티큘러 스크린(30)은 단일 평판 디바이스를 형성한다. 이는 현존하는 프로젝션 디스플레이들 및 현존하는 LCD들(시준된 배후광을 구비)에 대한 쉬운 장착을 가능하게 한다.
렌티큘러 렌즈 스크린들(30, 32)에서 유입광이 매우 양호하게 상태조절(시준)될 때, 렌티큘러 스크린들(30, 32)의 렌즈 형상의 설계는 높은 자유도로 이루어질 수 있다. 렌즈들은 예로서, 현용 렌티큘러 디스플레이들에 필요한 바와 같은 잘 규정된 초점 길이(f)를 렌즈에 할당하는 소위 얇은 렌즈 양식에 부합될 필요가 없다. 단지 요구조건은 βs가 현저히 변화될 수 있으며(이상적으로는 -90°내지 +90°), 재료내에 소수의 확산 반사들이 발생하거나 전혀 발생하지 않는 것(αlens≒0)이다.
상기 실시예에서, 원형 렌티큘러 렌즈들이 사용되었다. 이들은 사용된 재료(예로서, 유리섬유)에 따라 쉽게 제조될 수 있다. 렌즈들의 몇몇 다른 형태들이 성능을 향상시키기 위해, 또는 제조 프로세스를 단순화하기 위해 사용될 수 있다.
도 8은 시준된 배후광 소스(34) 및 투과형 이미지 디스플레이, 예로서, LCD, 스크린(36)의 사용에 기초한 이미지 소스(12)의 대안적인 실시예를 도시한다. 여기서, 시준된 배후광 소스(34)는 투과형 이미지 디스플레이 스크린(36)에 광빔들을 전송하며, 그 내부에서 화소 데이터로 광빔들이 변조된다. 시준된 배후광 소스(34)는 예로서, 플래시광 같은 단지 일 방향으로 진행하는 광을 방출하는 직접 광원인 레이저 디바이스, 또는, 대안적으로, 도 3의 Fresnel 렌즈(26) 같은 렌즈와 조합하여 종래의 확산광원(예로서, 통상적인 광 전구, LED들)에 의해 구현될 수 있다. 시차 배리어(28)(미도시)는 투과형 이미지 디스플레이 스크린(36)과 시청자들 사이 또는 배후광 소스(34)와 상기 투과형 이미지 디스플레이 스크린(36) 사이 중 어느 한쪽에 위치될 수 있다.
도 9는 렌티큘러 스크린(30 및/또는 32)의 렌즈들(L)의 어레이에 사용하기 위한 렌즈 형상의 단면을 도시한다. 이들 렌즈들의 폭은 화소의 폭까지의 크기 수준에 대응하도록 선택되어 있다. 실용적인 값들은 위에서 0.3-1배 화소폭으로서 언급되었다.
렌즈들의 측면들에서 일부 부분들이 사용되지 않을 때, 이들 부분들은 예로서, 렌즈들을 함께 접합하기 위해서 사용되거나, 제조 프로세스에서 기타의 방식으로 사용될 수 있다. 이는 관련 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 유용한 영역을 서로 분리시키는 불투명 아교 스트립들을 초래한다. 시계 각도의 제한 및/또는 밝기의 손실을 방지하기 위해서, 이들 불투명 아교 스트립들은 렌즈 폭에 비해 충분히 작게, 예로서, 바람직하게는 렌즈 폭의 0-20%로 선택된다.
도 10은 3 3D 비디오 또는 TV 프로그램들의 시간 멀티플렉스 전송을 위한 순차적 시간 슬롯들을 포함하는 상기 시간 멀티플렉스 합성 입력 비디오 스트림 신호(VSS)의 신호 프레임 구조를 도시한다. 주어진 예에서, 시간 슬롯(t1)은 3D 이미지(IMil)(즉, 제 1 비디오 또는 TV 프로그램의 3D 이미지(i))의 2차원(2D) 좌안 화면(Vli1)의 화소 데이터를 포함하고, 순차적으로, 3D 이미지(IMi2)(즉, 제 2 비디오 또는 TV 프로그램의 3D 이미지(i))의 2차원(2D) 좌안 화면(Vli2)의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t2) 및 3D 이미지(IMi3)(즉, 제 3 비디오 또는 TV 프로그램의 3D 이미지(i))의 2차원(2D) 좌안 화면(Vli3)의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t3)이 이어진다. 시간 슬롯(t3)에는 상기 3D 이미지(IMi1)의 2차원(2D) 우안 화면(Vri1)의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t4)이 이어지고, 이 시간슬롯(t4)에는 순차적으로 상기 3D 이미지(IMi2)의 2차원(2D) 우안 화면(Vri2)의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t5) 및 상기 3D 이미지(IMi3)의 2차원(2D) 우안 화면(Vri3)의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t6)이 이어진다. 시간 슬롯(t6)에는 순차적으로 3D 이미지(IM(i+1),1)(즉, 제 1 비디오 또는 TV 프로그램의 3D 이미지(i+1))의 2차원(2D) 좌안 화면(Vl(i+1),1))의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t7)과, 3D 이미지(IM(i+1),2)(즉, 제 2 비디오 또는 TV 프로그램의 3D 이미지(i+1))의 2차원(2D) 좌안 화면(Vl(i+1),2))의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t7)과, 시간슬롯(t9) 등등이 이어진다. 시간 슬롯(t1)에는 3D 이미지(IM(i+1),3)(즉, 제 3 비디오 또는 TV 프로그램의 3D 이미지(i+1))의 2차원(2D) 우안 화면(Vr(i+1),3))의 화소 데이터를 포함하는 시간 슬롯(t0)이 선행하는 등등이다.
본 발명의 범주는 명시적으로 설명된 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명은 각각 새로운 특징 및 특징들의 각 조합으로 구현된다. 소정의 참조 부호들은 청구항들의 범주를 한정하지 않는다. 단어 "포함하는"은 청구항에 나열된 것들 이외의 다른 소자들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 단어 "일(a 또는 an)"의 사용은 복수의 이런 소자들의 존재를 배제하지 않는다.
예로서, 렌티큘러 스크린들(30, 32)의 렌즈들의 어레이내의 개별 렌즈들의 형상은 상술한 원형 또는 반구형 형상으로부터 단면이 상이할 수 있다. 심지어 일부 수차들에 대한 상승을 제공하는 렌즈들이 사용될 수 있다. 그러나, 예로서, 140°크기 수준의, 넓은 시계 각도들을 위해, 원형 형상 렌즈들(섬유들)이 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 3D 이미지의 우 및 좌안 화면들의 화소들을 수반하는 광빔들을 상기 3D 이미지를 디스플레이하기 위한 렌즈들의 어레이를 가지는 렌티큘러 스크린에 방출하는 이미지 소스를 포함하는 디스플레이 디바이스와, 한편의 이미지 소스와 다른 한편의 렌티큘러 스크린 사이에 배치된 시차 배리어로서, 상기 렌티큘러 스크린의 렌즈들의 어레이에 상기 광빔들을 전송하기 위한, 불투명 영역들에 의해 분리된 광 투과성 슬릿들의 어레이를 구비하는 시차 배리어와, 우 및 좌안 위치들을 검출하고 그와 함께 상기 디스플레이 디바이스를 추적하는 시점 추적기를 포함하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 시점 추적기는 상기 렌즈내의 굴절각이 상기 우 및 좌안 화면들의 화소들을 수반하는 유출 광빔들이 상기 검출된 우 및 좌안 위치들과 일치하는 적어도 하나의 별개의 우안 및 하나의 별개의 좌안 화면 초점으로 각각 수렴하게 하도록 상기 렌즈들내로의 상기 광빔들의 입사를 변화시키도록 시차 배리어의 슬릿들을 제어하는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시차 배리어의 상기 슬릿들은 서브화소 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 스크린의 상기 렌즈들은 상기 시차 배리어의 상기 슬릿들의 폭 보다 실질적으로 큰 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 스크린의 렌즈들은 실질적으로 0.3 - 3 배 화소폭에 대응하는 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시차 배리어는 10 내지 1000 수준의 렌즈 폭당 다수의 슬릿들을 구비하는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 스크린의 상기 렌즈들의 어레이는 상기 렌티큘러 스크린의 상기 렌즈들의 폭 보다 작은 폭을 각각 가지는 불투명 수직 스트립들에 의해 서로 광학적으로 분리되어 있는 렌즈들의 수직 기둥들을 형성하는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 스크린의 상기 렌즈들의 어레이내의 렌즈들은 반구형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 스크린의 상기 렌즈들의 어레이내의 각 렌즈는 100°보다 큰 시계 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 디바이스와 상기 시차 배리어 사이에 Fresnel 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 소스는 시준된 배후광 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 시차 배리어는 LCD형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 시차 배리어는 폴리머 LC/겔 형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 스크린의 상기 렌즈들의 어레이는 렌즈들의 수직 기둥들을 가지는 수평 확산기를 형성하고,
    상기 디스플레이 디바이스는 또한 상기 수평 확산기를 형성하는 상기 렌티큘러 스크린의 상기 렌즈들의 상기 폭과 실질적으로 같은 폭을 가지는 다수의 렌즈들의 수평 기둥들로 구성되는 수직 확산기를 포함하고,
    상기 수직 확산기는 상기 수평 확산기의 전방 또는 배후 중 어느 한쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 시점 추적기는 다양한 시청자들의 눈 위치들을 검출하고,
    상기 렌티큘러 스크린의 상기 개별 렌즈들은 검출된 시청자들의 수에 의해 결정된 다수의 슬릿들로부터 광빔들을 수신하는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 이미지의 상기 우 및 좌안 화면들은 시간 멀티플렉스로 상기 이미지 소스에 의해 방출되는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 수반 광빔들의 하나 또는 그 이상의 사전결정된 시청자들에게로의 전송을 차단하도록 상기 시차 배리어를 제어하는 시청자 선택 수단을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 소스는 시간 멀티플렉스된 3D 이미지로 다양한 3D TV 프로그램들을 제공하고,
    그 각 3D 이미지는 상기 렌즈들내로의 상기 광빔들의 입사를 변화시키기 위한 상기 시차 배리어의 슬릿들의 조절을 통해 상기 시점 추적기에 의해 제어된 상기 렌즈들내의 굴절 각도에 의해 다수의 관찰자들의 상기 우 및 좌안 시점들에 투사되는 것을 특징으로 하는 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 장치.
  18. 제 1 항에 따른 오토스테레오스코픽 이미지 디스플레이 시스템에 사용하기 위한 디스플레이 디바이스.
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