KR20050028132A

KR20050028132A - 3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀 형성 방법

Info

Publication number: KR20050028132A
Application number: KR1020030064447A
Authority: KR
Inventors: 손정영; 신상훈; 최용진; 사벨리에브 블라드미르; 곽계달
Original assignee: 학교법인 한양학원
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-03-22
Also published as: US20050057567A1; KR100586957B1; US7034847B2

Abstract

3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀 형성 방법이 개시된다. 본 발명의 화소셀 형성 방법은 단위 패턴이 수직 방향과 수평방향으로 연속적으로 배열된 영상표시패널과 주기적인 패턴을 가지는 광학판을 포함하는 3차원 영상 표시 시스템에서 화소셀을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예는, 임의의 꼭지각을 가지는 마름모형 패턴의 각 변을 소정 기울기의 직선으로 각각 가정하는 단계, 소정 기울기에 대응하는 수직 방향의 단위 패턴의 수와 수평 방향의 단위패턴의 수를 구하는 단계, 상기의 소정 기울기를 수직 방향의 단위 패턴의 수와 수평 방향의 단위패턴의 수로 이루어지는 계단형 패턴으로 근사시키는 단계 및 계단형 패턴을 이용하여 화소셀을 형성하는 단계를 구비한다. 특히, 본 발명에서는, 화소셀 내에 단위 패턴이 1 이상의 정수 개로 배열된다. 본 발명에 의하면, 모아레 패턴에 의한 3차원 영상 화질에 있어서의 악화를 줄일 수 있다.

Description

3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀 형성 방법{Method for implementing pixel cell for 3-dimensional image display}

본 발명은 3차원 영상 표시에 관한 것으로, 특히, 3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀 형성 방법에 관한 것이다.

3차원 영상은 평면 영상과는 달리 주어진 시역(Viewing Zone)내에서만 시청이 가능하므로, 이 시역을 형성시켜 주는 광학적인 기구가 필요하다. 광학적인 기구에 의해 형성되는 시역은 영상 표시 패널의 전면에서 일정 거리 떨어진 지역에 분포되어 있거나 전반부의 일정 지역에만 분포되어 있는 2가지의 경우가 있는데, 후자는 투사식 3차원 영상 표시 방식의 경우에 주로 해당되며, 전자는 접촉식(Contact Type)의 경우에 주로 해당된다.

접촉식의 완전시차(Full Parallax) 3차원 영상표시장치는 다 시점(multiple view-point) 영상의 분리와 시역 형성을 위하여 영상 표시 패널 외에 한 장 또는 두 장의 특수 광학판(Special Optical Plate)을 영상 표시 패널(Display Panel)에 중첩(Overlap)시켜 사용한다. 그러나 이들 광학판 내에 배열된 광학소자나 영상표시패널의 화소 배열은 주기적이므로, 이들의 중첩은 모아레(Moire) 패턴을 생성시키게 되어 디스플레이되는 영상의 질을 떨어뜨리게 된다. 이 모아레 패턴은 주기적인 패턴(예를 들어, 일정 간격을 가지는 줄무늬 패턴)을 가지는 여러 장의 광학판이나 시트를 중첩시키는 경우, 이들 패턴 사이의 간섭에 의해 생성되는 자연현상(Natural Phenomenon)이므로 물리적으로 완전히 제거하기는 힘들다.

통상적으로 완전시차 3차원 영상을 생성하기 위해 사용되는 둘 이상의 광학판의 패턴들 간의 중첩 각도는 약 90도 또는 약 ±45도로서, 모아레 패턴의 영향이 아주 크다. 그러나, 모아레 패턴의 주기는 이들 광학판의 패턴간의 중첩각도에 의해 달라지게 된다. 따라서, 영상표시패널의 위아래에 중첩시키는 광학판의 배열방향을 영상표시패널의 화소배열 방향과 달리함으로써, 영상을 시청하는 거리에서의 모아레 패턴의 주기를 시청자 눈의 해상도 이하가 되도록 하여 모아레 패턴에 의한 영향을 줄일 수 있다.

완전시차(Full Parallax)를 가진 3차원 영상 표시 장치를 구현하기 위해서는 다 시점 영상을 동일한 형태와 크기를 가진 화소셀(Pixel Cell) 단위로 영상표시패널에 배열하여야 한다. 또한, 영상 표시 패널에 중첩되는 광학판들의 각 광학 소자가 각기 대응하는 화소셀을 확대시켜, 시역(Viewing Zone) 형성을 위해 공간의 한 위치에 모두 정확히 중첩되도록 하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 광학판의 배열방향에 따라 화소셀의 형태를 달리하여야 하며, 후자의 조건 충족을 위해 화소셀들은 모두 같은 형태와 크기를 가지는 것이 바람직하다. 또한 화소셀들은 상호간에 틈이 없도록 영상표시 패널 상에 배열되는 것이 바람직하다.

그러나, 일반적으로 영상표시패널로 쓰이는 LCD(Liquid Crystal Display)를 위시한 평판표시소자의 경우, 바둑판(Checker Board)과 같은 패턴으로 정사각형의 화소(여기서, 영상 표시 패널에서 디스플레이의 기본 단위인 픽셀을 의미함)가 배열되어 있다. 3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀은 둘 이상의 화소들을 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.

그런데, 정사각형 또는 직사각형 이외의 임의의 꼭지각을 가지는 마름모 형태의 화소셀을 만드는 경우는, 마름모의 형태의 변(Side)을 따라 영상표시패널의 화소가 분할되어 이웃하는 화소셀에 편입되어지게 된다. 마름모 형태의 화소셀의 변에 위치하는 회소들은 2개 또는 3개의 다른 화소셀에 분할 편입되어지게 되므로, 이들 분할화소의 시역 내 위치가 달라지게 된다. 이는 각 시점 영상의 실질적인 해상도의 저하를 야기시키게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 완전시차 방식의 3차원 영상 표시 시스템에 있어, 모아레 패턴에 의한 3차원 영상의 질의 저하를 줄일 수 있는 화소셀 형성 방법 및 3차원 영상 처리 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 단위 패턴이 수직 방향과 수평방향으로 연속적으로 배열된 영상표시패널과 주기적인 패턴을 가지는 광학판을 포함하는 3차원 영상 표시 시스템에서 화소셀을 형성하는 방법에 있어서, 임의의 꼭지각을 가지는 마름모형 패턴의 각 변을 소정 기울기의 직선으로 각각 가정하는 단계; 상기 소정 기울기에 대응하는 수직 방향의 단위 패턴의 수와 수평 방향의 단위패턴의 수를 구하는 단계; 상기 소정 기울기를 상기 수직 방향의 단위 패턴의 수와 상기 수평 방향의 단위패턴의 수로 이루어지는 계단형 패턴으로 근사시키는 단계; 및 상기 계단형 패턴을 이용하여 상기 화소셀을 형성하는 단계를 구비하며, 상기 화소셀 내에는 상기 단위 패턴이 1 이상의 정수 개로 배열되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법 및 이를 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체가 제공된다.

바람직하기로는, 상기 계단형 패턴을 이용하여 상기 화소셀을 형성하는 단계는, 상기 계단형 패턴을 연속적으로 연결함으로써 이루어지는 불연속선으로 상기 마름모형 패턴의 각 변을 근사시키는 단계를 포함한다.

또한 바람직하기로는, 상기 마름모형 패턴은 서로 기울기가 다른, 동일한 간격을 가지고 평행하게 배열된 두 개의 직선군의 교차에 의해 형성된다.

또한 바람직하기로는, 상기 화소셀은 상기 마름모 패턴의 서로 평행한 두 변에 대응하는 불연속선들을 경계로 하여 형성된다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 측면에 따르면, 단위 패턴이 수직 방향과 수평방향으로 연속적으로 배열된 영상 표시 패널과 주기적인 패턴을 가지는 적어도 두 개의 광학판을 이용하는 3차원 영상 표시 시스템에서의, 3차원 영상 처리 방법에 있어서, 제1 광학판의 패턴의 기울기(이하 제1 기울기)에 대응하는 수평 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제1 수평 단위패턴 수라 함) 및 수직 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제1 수직 단위 패턴수라 함)를 구하는 단계; 제2 광학판의 패턴의 기울기(이하, 제2 기울기)에 대응하는 수평 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제2 수평 단위패턴 수라 함) 및 수직 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제2 수직 단위 패턴수라 함)를 구하는 단계; 상기 제1 광학판의 패턴을 상기 제1 수평 단위패턴의 수 및 상기 제1 수직 단위패턴의 수에 대응하는 제1 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계; 및 상기 제2 광학판의 패턴을 상기 제2 수평 단위패턴의 수 및 상기 제2 수직 단위패턴의 수에 대응하는 제2 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계를 구비하며, 상기 근사화된 제1 광학판의 패턴과 상기 근사화된 상기 제2 광학판의 패턴에 의해 형성되는 셀 패턴을 3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀로 활용하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 처리 방법 및 이를 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체가 제공된다.

상기 화소셀 내에는 상기 단위 패턴이 1 이상의 정수 개로 배열된다.

바람직하기로는, 상기 제1 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계는 둘 이상의 서브 계단형 패턴을 연속적으로 연결하는 상기 제1 계단형 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,상기 둘 이상의 서브 계단형 패턴의 각 수평 방향의 단위패턴의 수를 더한 값은 상기 제1 수평 단위 패턴의 수와 실질적으로 동일하고, 각 수직 방향의 단위패턴의 수를 더한 값은 상기 제1 수직 방향의 단위 패턴의 수와 실질적으로 동일하다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치에 포함되는 영상표시패널(210) 및 그 위에 중첩되는 광학판(220a, 220b)을 나타내는 도면이다.

영상표시패널(210)은 화소(211)들이 바둑판 패턴으로 배열되어 있는 디스플레이 장치로서, LCD 등이 이에 속한다. 광학판(220a, 220b)은 렌티큘러(lenticular)판 또는 시차장벽(parallax barrier)인 것이 바람직하다. 렌티큘러판은 반원통 형태의 렌즈들이 다수 개 배열된 광학판으로서, 반원통 형태의 렌즈들에 의해 생기는 주기적인 줄무늬(직선) 패턴을 가진다. 광학판(220a, 220b)의 직선 패턴의 기울기는 광학판(220a, 220b)의 배열 방향에 따라 달라진다.

배열 방향이 상호 다른 두 개의 광학판(220a, 220b)을 영상표시 패널(210) 상에 중첩시킴으로써, 영상표시패널(210)에 마름모 형태의 패턴(230)이 형성될 수 있다. 이 때, 광학판(220a, 220b)의 중첩 각도가 조절되면, 형성되는 마름모 패턴(230)의 형태나 꼭지각도 달라질 수 있다.

본 발명은 영상표시패널(210)에 중첩되게 배열되는 광학판(220a, 220b)의 주기적인 패턴에 의해 형성되는 패턴(예를 들어, 마름모형 또는 직사각형 등의 패턴) 에 상응하여 영상표시패널(210)의 화소(211)들을 배열함으로써, 3차원 영상 디스플레이을 위한 화소셀을 형성하고,형성된 화소셀에 적절한 3차원 영상을 제공하기 위한 소프트웨어적인 영상 처리 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 본 발명은 영상표시패널(210)을 단위패턴이 수직 및 수평 방향으로 배열된 바둑판 패턴을 가진 도형으로 간주하고, 이 바둑판 패턴의 영상 표시패널(210)에 정수개의 단위패턴으로 이루어지는 화소셀을 형성하는 것이다. 단위패턴이란 하나의 화소(211)가 이루는 패턴을 말한다.

도 2는 바둑판 패턴 내의 임의의 기울기를 가진 직선을 계단형의 불연속선으로 근사시킨 것을 도시한 것이다.

상술한 바와 같이 영상표시패널은 단위패턴(2)이 수직 및 수평 방향으로 복수개 배열된 바둑판 패턴의 도형으로 간주될 수 있다. 바둑판 패턴(1)의 단위패턴(2)의 한 변(3)에 대해서 수직 또는 수평이 아닌 임의의 방향(4)을 가지고 기울기가 i/j 인 직선(5)을 가정한다. 여기서, i 및 j는 정수인 것이 바람직하다.

이 직선(5)은 수직증가율(6)은 i개 단위패턴(2)의 높이를 가지며 수평증가율(7)은 j개 단위패턴의 폭을 가진 계단형 패턴(8)을 복수 개 연결하여 이루어지는 불연속 선(9)에 의해 근사(approximation)가 가능하다. 만약 단위패턴(2)의 높이(11)와 폭(23)이 같지 않은 경우에는, 높이(11)와 폭(23)의 비를 i/j에 곱해주면 실제 기울기가 계산된다. 본 명세서에서는 단위 패턴(2)의 높이(11)와 폭(23)의 비가 1인 경우로 가정한다. 즉, 단위패턴(2)이 정사각형인 것으로 가정한다.

직선에 가장 근접한 계단형 패턴으로 이루어진 불연속 선(9)을 얻기 위해서는, 직선(5)에 의해 분할된 단위패턴들 중에서 직선(5) 아래의 면적이 1/2 이상인 단위패턴은 불연속 선(9)의 아래쪽에 위치하도록 하고, 그렇지 않은 단위패턴, 즉 직선(5) 위의 면적이 1/2이상인 단위패턴은 불연속 선(9)의 위쪽에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해서는, 하나의 계단형 패턴이 아니라, 서로 기울기가 다른 둘 이상의 계단형 패턴을 이용하여 불연속 선(9)을 구현하는 것이 바람직한 경우도 있다. 그러므로, i/j의 값이 1/2인 경우 i=1, j=2인 경우와 i=2, j=4인 경우의 계단형 패턴이 다를 수가 있다.

도 3은 바둑판 패턴 내의 서로 평행으로 일정간격을 두고 배열된 임의의 기울기를 가진 제1 직선군(14)과 이들(14)과 수평 또는 수직 방향으로 대칭인 제2 직선군(17)과의 중첩에 의해 생기는 마름모 형태 내에 정수 개의 단위패턴 배열을 도시한 것이다.

제1 직선군(14)은 기울기가 -1/4인 직선(10), 직선(10)에 대해서 평행으로 단위패턴(2)의 높이(11)의 4배만큼 떨어진 직선(12) 및 직선(10)에 대해서 평행으로 8배만큼 떨어진 직선(13)을 포함하는 것으로 가정한다. 제2 직선군(17)은 제1 직선군(14)과 수평(15) 또는 수직방향(16)으로 대칭이다. 제1 직선군(14)과 제2 직선군(17)이 중첩되어 만나는 지역(18)에 제1 직선군(14)과 제2 직선군(17)에 의해 형성되는, 소정의 꼭지각(120)을 가지고 동일한 크기와 형태를 가진 4개의 마름모(19)가 형성된다.

이 마름모(19) 내에 직선군(14, 17)에 의해 분할되는 단위패턴들 중 그 면적의 1/2이상이 마름모(19)내에 속하는 단위패턴들이 포함되도록 윤곽선을 그리게 되면 그 형태는 수평부분의 폭이 수직부분의 3배가되는 십자형 패턴(20)이 된다. 수직증가율(또는 수직감소율)(21)이 단위패턴(2)의 높이(11)와 동일하며, 수평증가율(22)은 단위패턴(2)의 폭(23)의 4배가 되는 계단형의 불연속선들(24)을 이용하여 직선군(14, 17)내의 직선들을 근사시키게 되면, 불연속선들(24)에 의해 형성되는 패턴은 상기 십자형패턴(20)과 정확하게 일치됨을 알 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 여러 기울기의 직선들을 각각 근사화하는 계단형 패턴을 가진 불연속선을 도시한 것이다.

먼저 도 4a를 참조하면, 기울기가 1인 직선(25)의 경우는 수직 증가율과 수평 증가율이 각각 단위패턴(2)의 높이(11)와 폭(23)에 대응하는 계단형 패턴(49)으로 이루어진 불연속선(30)에 의해 근사가 가능하다. 이 불연속선(30)은 직선(25)에 의해 분할된 단위패턴들 중 그 면적의 1/2 이상이 직선(25)의 아래에 있는 단위패턴들의 윤곽과 동일함을 알 수 있다.

기울기가 1/j(j=2, 3, 4, 5)인 직선(26, 27, 28, 29)은 수직증가율이 단위패턴(2)의 높이(11)와 동일하며, 단지 수평증가율이 각각 단위패턴(2)의 폭(23)의 2배, 3배, 4배, 5배에 해당하는 계단형 패턴(50, 51, 52, 53)을 이용하여 불연속선을 구현하면 된다. 직선(26,27,28,29)의 각각에 대응하는 계단형 불연속선은 직선(26,27,28,29)을 따라 각각 분할된 단위패턴들 중에서 그 면적의 1/2 이상이 직선(26,27,28,29)의 아래에 있는 단위패턴들을 골라서 그 윤곽을 그리게 되면 직선(26,27,28,29)과 가장 근접하는 계단형 불연속선(31,32,33,34)이 얻어진다.

이 경우 직선(26,27,28,29)은 각 계단형 패턴의 수평폭의 1/2 이 되는 점들을 연결한 선이 된다.

도 4b 내지 도 4d에는, 기울기가 2/j(j=3, 4, 5, 6)로 주어지는 직선을 근사화하는 불연속선이 도시된다. 도 4b 내지 도 4d에 도시된 경우에는 직선에 가장 근접하게 근사화하기 위해 한 개의 계단형 패턴보다 둘 이상의 계단형 패턴을 이용하는 것이 바람직하다.

먼저 도 4b를 참조하면, 직선(35)은 j가 3인 경우이다. 즉, 직선(35)의 기울기는 2(수직 증가율 또는 수직 감소율)/3(수평 증가율)으로 주어진다. 높이가 단위패턴(2)의 높이(11)의 두 배가 되며 폭은 단위패턴(2)의 폭(23)의 3배가 되는 계단형 패턴(47)으로 이 직선(35)을 근사화하게 되면, 각 계단형 패턴의 꼭지에 있는 단위패턴들(48)은 그 면적의 1/2 이상이 직선(35)의 위쪽에 있음에도 불구하고 계단형 패턴(47)에 포함되어 있으므로, 적절한 근사라 할 수 없다.

따라서, 직선(35)의 경우는 도 4b의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 제1 서브 계단형 패턴(49)과 제2 서브 계단형 패턴(50)을 연속으로 연결시킨 계단형 패턴(54)이나 제2 패턴(50)과 제1 패턴(49)을 역으로 연결시킨 계단형 패턴(55)으로 이루어진 불연속선(41)으로 근사화되는 것이 바람직하다. 제1 서브 계단형 패턴(49)은 하나의 단위패턴으로 이루어지는 계단형 패턴이고, 제2 서브 계단형 패턴(50)은 높이에서는 단위패턴의 높이와 동일하고 폭에서는 단위패턴의 폭의 두 배가 되는 계단형 패턴이다. 즉, 제1 서브 계단형 패턴(49)은 1/1인 계단형 패턴이고, 제2 서브 계단형 패턴(50)은 1/2인 계단형 패턴이다. 그러므로, i=2인 직선의 경우에는, 각기 1/g 와 1/h(여기서, g와 h는 정수이며, g+h=j임)인 두 개의 서브 계단형 패턴을 이용하여 이루어진 불연속선으로 근사화되는 것이 바람직하다. 물론 소정 기울기를 가지는 직선을 근사화하는데 있어서, 둘 이상의 서브 계단형 패턴을 이용할 수도 있을 것이다.

j= 4인 경우의 직선(36)은 제2 서브 계단형 패턴(50)으로 구성된 불연속선(42)으로 근사가 가능하다.

도 4c를 참조하면 j=5(즉, 2/5)인 경우의 직선(37)은 제2 서브 계단형 패턴(50)과 제3 서브 계단형 패턴(51)을 연결한 계단형 패턴(59) 또는 그 반대로 연결한 계단형 패턴(60)으로 구성된 불연속선(43)으로 근사가 가능하다. j=6(즉, 2/6)인 경우의 직선(38)은 제2 계단형 패턴(50)과 제4 계단형 패턴(52)을 연결한 계단형 패턴(61) 또는 그 반대로 연결한 계단형 패턴(62)으로 구성된 불연속선(44)으로 근사가 가능하다. 제4 패턴(52)은 1/4의 계단형 패턴이다. 이 경우는 계단형 패턴(52)의 꼭지에 있는 단위 패턴(63)이 직선(38)에 의해 정확히 그 면적이 1/2로 분할되는 경우이다. j=7(즉, 2/7)인 경우의 직선(39)은 제3 서브 계단형 패턴(51)과 제4 서브 계단형 패턴(52)을 연결한 계단형 패턴(64) 또는 그 반대로 연결한 계단형 패턴(65)으로 구성된 불연속선(45)으로 근사가 가능하다.

도 4d를 참조하면, j=8(즉, 2/8)의 경우 직선(40)의 경우는 제3 서브 계단형 패턴(51)과 제5 서브 계단형 패턴(53)을 연결한 계단형 패턴(66) 또는 그 반대로 연결한 계단형 패턴(67)으로 구성된 불연속선(46)으로 근사가 가능하다. 제5 서브 계단형 패턴(53)은 1/5인 계단형 패턴이다. j가 8이상인 직선의 경우에도 상기의 근사화 방법이 그대로 적용될 수 있다.

i가 2보다 큰 경우는 j가 2보다 큰 경우와 마찬가지이다. 도 4a 내지 도 4d에 도시된 각 직선과 이에 해당하는 불연속선을 90도 회전하게 되면 i/j가 j/i로 된다. 그러므로, 기울기가 i/j이든지 j/i이든지 직선을 불연속선으로 근사화하는 방법에는 차이가 없다.

도 5는 도 4에 도시된 각기 다른 기울기를 가진 불연속선들이 만나는 형태를 예거한 것이다. 기울기가 +1인 불연속선과 -1인 불연속선이 만나는 경우(80)는 두 불연속선의 계단형 패턴이 수평방향으로 중첩(81) 하거나 수직방향으로 중첩(82)하는 두 가지 경우가 있다. 기울기가 ±(1/2)인 두 불연속선이 만나는 경우(83)는 계단형의 높이가 서로 중첩(84)하는 경우와 수평 방향의 단위패턴 별로 하나씩 천이하여 중첩(85, 86)하는 경우가 있다.

기울기가 ±(1/3)인 두 불연속선이 만나는 경우(87)는 높이 방향과 수평방향으로 3개의 단위패턴이 있으므로 4가지 경우가 있다. 그러므로, 기울기가 ±(1/j)인 경우는 j+1개의 만나는 형태가 있을 수 있다. 특정 기울기가 (1/j)인 불연속선과 이를 90도 회전시킨 불연속선과 만나게 하는 경우도 j+1개의 만나는 형태가 있다. 만약 기울기가 (1/h)과 (1/g)인 불연속선이 만나는 경우는 h*g 개의 만나는 경우가 있다. 만약 기울기가 ±(2/j)인 경우는 2j의 만나는 경우가 있다.

도 6a 내지 도 6f는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 불연속선들의 중첩에 의해 형성되는 마름모형 윤곽을 가지는 셀 패턴 내의 정수 개의 단위패턴 배열 형태를 나타낸다.

도 6a 내지 도 6b는 기울기가 +1인 불연속선들을 수직 방향으로 N개 단위패턴 간격으로 배열하고 기울기가 -1인 불연속선들을 수직방향으로 M개 단위패턴 간격으로 배열하여 중첩시킨 경우를 도시한다. 기울기가 +1인 불연속선들과 기울기가 -1인 불연속선들의 중첩에 의해 마름모형, 사각형 또는 십자형 등의 윤곽을 가질 수 있는 셀 패턴이 형성된다. 셀 패턴 내에는 정수 개의 단위패턴이 배열된다.

먼저 도 6a를 참조하면, N = M = 2인 경우에는 중첩지역(68)에 두 개의 단위패턴이 수직으로 배열된 셀 패턴(69)과 두 개의 단위패턴이 수평으로 배열된 셀 패턴(70)이 형성될 수 있다. 두 가지 셀 패턴(69, 70)은 중첩지역(68)을 서로 90도 방향으로 회전시킨 경우 상호 일치한다.

N = M = 3인 경우에는 그 중첩지역(71)에 십자형 셀 패턴(72)과 정사각형 셀 패턴(73)이 동시에 형성된다. 이 경우는 두 개의 셀 패턴이 동시에 형성되므로 화소셀로는 부적당하다.

도 6b를 참조하면, N=M=4인 경우에는 하나의 셀 패턴 내에 배열되는 수평 또는 수직의 어느 한 방향의 단위패턴 수가 4이고 마름모형의 윤곽을 가지는 셀 패턴(74)이 형성되고, N=M=6인 경우에는 하나의 셀 패턴 내에 배열되는 수평 또는 수직의 어느 한 방향의 단위패턴 수가 6이고 마름모형의 윤곽을 가지는 셀 패턴(75)이 형성된다. N = 6이고 M = 4인 경우에는 약간 일그러진 직사각형의 윤곽을 가지는 셀 패턴(76)이 형성된다. N = M = 5인 경우에 형성되는 셀 패턴(77), N=6 이고 M=5인 경우에 형성되는 셀 패턴(78) 및 N=7이고 M=5인 경우에 형성되는 셀 패턴(79)도 역시 도 6b에 도시되어 있다.

도 6c는 기울기가 +1/2인 불연속선들과 -1/2인 불연속선들을 각기 수직방향으로 N과 M개 단위패턴 간격으로 배열하여 중첩시킨 경우를 도시한다.

도 6c를 참조하면, 기울기가 ±(1/2)인 경우는 불연속선이 만나는 경우가 3가지가 있으므로, N = M = 2인 경우(91)와 N = M = 4인 경우(92)에 각각 3가지의 셀 패턴들(88, 89, 90)과 셀 패턴들(93, 94, 95)이 형성될 수 있다.

도 6d 내지 도 6f는 기울기가 +1/3인 불연속선들과 -1/3인 불연속선들을 각기 수직방향으로 N과 M개 단위패턴 간격으로 배열하여 중첩시킨 경우를 도시한다. 기울기가 ±(1/3)인 경우는 불연속선이 만나는 경우가 4가지가 있다. 그러므로, 도 6d를 참조하면, N = M = 2인 경우(96)는 4가지의 셀 패턴들(97, 98, 99, 100)이 가능하고, 도 6e 및 도 6f를 참조하면, N = M = 6인 경우(101)는 4가지의 셀 패턴들(102, 103, 104, 105)이 가능하다.

도 7은 일정간격의 불연속선을 한 단위패턴씩 천이한 경우에 형성되는 마름모형 윤곽을 가지는 셀 패턴 내의 단위패턴배열을 도시한 것이다.

기울기가 ±(1/3)인 불연속선을 N = M = 2로 하여 중첩시킨 경우는 3 가지 셀 패턴들(106, 107, 108)이 동시에 형성되며, N = M = 6인 경우는 5가지의 셀 패턴들(109, 110, 111, 112, 113)이 형성된다. 이러한 불연속선의 중첩형태는 여러 다른 형태의 셀 패턴들을 동시에 형성하므로 화소셀로 실제 사용하기에는 바람직하지 않다.

도 8은 기울기가 ±2/3이고 N = M = 4인 경우에 형성되는 마름모형 윤곽을 가지는 셀 패턴의 단위패턴배열을 도시한 것이다. 이 경우에는, 이미 언급한 것과 같이 6가지의 중첩 형태가 생기는데, 각각 동일한 셀 패턴들(114, 115, 116, 117, 118,119)을 형성한다. 따라서, 셀 패턴들(114, 115, 116, 117, 118,119)을 화소셀로 사용하기에 바람직할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 화소(하나의 화소가 단위패턴이 됨)들이 바둑판 모양으로 배열되어 있는 영상표시패널 상에 광학판의 중첩에 의하여 형성되는 마름모형의 패턴 내에 단위패턴을 정수 개 배열함으로써, 3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀을 구현한다. 이를 위하여, 본 발명의 실시예들은, 광학판의 주기적인 패턴(직선)을, 그 직선의 기울기에 대응하는 수직 방향 단위 패턴의 수와 수평 방향의 단위패턴의 수로 이루어지는 계단형 패턴을 이용하여 근사시킨다. 상술한 계단형 패턴을 이용하지 않고, 광학판의 주기적인 직선 패턴에 의해 형성되는 마름모형 또는 사각형의 패턴을 그대로 화소셀로 사용하게 되면, 광학판의 직선 패턴에 의하여 영상표시패널의 단위패턴, 즉 화소가 분할될 수 있다. 하나의 화소가 둘 이상의 다른 화소셀에 분할 편입되면, 이들 분할화소의 시역 내 위치가 달라되어 3차원 영상의 해상도의 저하시킨다.

그런데, 본 발명에서는 계단형 패턴을 이용하여 하나의 화소를 분할하지 않고, 광학판의 직선 패턴에 의해 형성되는 마름모형 패턴에 유사한 화소셀을 구현함으로써, 3차원 영상의 해상도의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 영상표시패널 위에 중첩되게 배열되는 광학판의 배열 방향에 따라 화소셀을 달리함으로써, 모아레 패턴의 효과를 감소시킬 수 있는 화소셀을 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 본 발명은 완전시차방식의 다 시점 3차원 영상표시시스템들에서 영상표시패널에 배열되는 다 시점영상의 화소셀 형태를 광학판의 배열 방향에 따라 변화시킴으로써, 모아레 패턴에 의한 3차원 영상 화질에 있어서의 악화를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 3차원 영상 표시 시스템에서 생성되는 3차원 영상의 화질이 개선되어, 시청자의 눈의 피로를 줄이는 등 시청 조건을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치에 포함되는 영상표시패널 및 그 위에 중첩되는 광학판을 나타내는 도면이다.

도 3은 바둑판 패턴 내의 서로 평행으로 일정간격을 두고 배열된 임의의 기울기를 가진 제1 직선군과 이들과 수평 또는 수직 방향으로 대칭인 제2 직선군과의 중첩에 의해 생기는 마름모 형태 내에 정수 개의 단위패턴 배열을 도시한 것이다.

도 5는 도 4에 도시된 각기 다른 기울기를 가진 불연속선들이 만나는 형태를 예거한 것이다.

도 8은 기울기가 ±2/3이고 N = M = 4인 경우에 형성되는 마름모형 윤곽을 가지는 셀 패턴의 단위패턴배열을 도시한 것이다.

Claims

단위 패턴이 수직 방향과 수평방향으로 연속적으로 배열된 영상표시패널과 주기적인 패턴을 가지는 광학판을 포함하는 3차원 영상 표시 시스템에서 화소셀을 형성하는 방법에 있어서,

임의의 꼭지각을 가지는 마름모형 패턴의 각 변을 소정 기울기의 직선으로 각각 가정하는 단계;

상기 소정 기울기에 대응하는 수직 방향의 단위 패턴의 수와 수평 방향의 단위패턴의 수를 구하는 단계;

상기 소정 기울기를 상기 수직 방향의 단위 패턴의 수와 상기 수평 방향의 단위패턴의 수로 이루어지는 계단형 패턴으로 근사시키는 단계; 및

상기 계단형 패턴을 이용하여 상기 화소셀을 형성하는 단계

를 구비하며,

상기 화소셀 내에는 상기 단위 패턴이 1 이상의 정수 개로 배열되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 계단형 패턴을 이용하여 상기 화소셀을 형성하는 단계는

상기 계단형 패턴을 연속적으로 연결함으로써 이루어지는 불연속선으로 상기 마름모형 패턴의 각 변을 근사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 마름모형 패턴은

서로 기울기가 다른, 동일한 간격을 가지고 평행하게 배열된 두 개의 직선군의 교차에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 화소셀은

상기 마름모 패턴의 서로 평행한 두 변에 대응하는 불연속선들을 경계로 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 마름모형 패턴의 각 변을 근사시키는 단계는

상기 마름모형 패턴의 각 변에 의해 분할된 단위패턴들 중에서 그 면적의 1/2 이상이 상기 마름모형 패턴의 해당 변의 아래에 위치하는 단위패턴들의 외곽을 연결함으로 상기 마름모형 패턴의 각 변에 대응하는 불연속선을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소정 기울기를 상기 수직 방향의 단위 패턴의 수와 상기 수평 방향의 단위패턴의 수로 이루어지는 계단형 패턴으로 근사시키는 단계는

상기 수직 방향의 단위패턴의 수가 i(i는 양의 정수)이고, 상기 수평 방향의 단위패턴의 수가 j(j는 양의 정수)인 경우, 만약 i > j 이면 1개의 상기 단위패턴의 폭을 가진 j개의 서브 계단형 패턴을 순차적으로 이어 놓은 계단형 패턴을 이용하여 상기 소정 기울기를 근사시키며, i < j 이면 1개의 상기 단위패턴의 높이를 가진 i개의 서브 계단형 패턴을 순차적으로 이어 놓은 계단형 패턴을 이용하여 상기 소정 기울기를 근사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 화소셀 형성 방법은

상기 마름모형 패턴의 각 변 중에서 서로 평행한 두 변의 기울기는 동일하게 유지한 채, 상기 서로 평행한 두 변 사이의 간격을 증가시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

서로 M(1보다 큰 정수)개의 상기 단위패턴 높이만큼의 간격으로 떨어져 있는 제1 직선군과 서로 N(1보다 큰 정수)개의 상기 단위패턴 높이만큼의 간격으로 떨어져 있는 제2 직선군이 교차하는 경우 형성되는 상기 화소셀의 형태는 g(>1)*h(>1)개이며,

상기 제1 직선군은 수직 방향의 단위 패턴의 수가 1이고 수평방향의 단위패턴의 수가 g에 대응하는 기울기를 가지거나, 수직 방향의 단위 패턴의 수가 g이고 수평방향의 단위패턴의 수가 1에 대응하는 기울기를 가지고,

상기 제2 직선군은 수직 방향의 단위 패턴의 수가 1이고 수평방향의 단위패턴의 수가 h에 대응하는 기울기를 가지거나, 수직 방향의 단위 패턴의 수가 h이고 수평방향의 단위패턴의 수가 1에 대응하는 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

수직 방향의 단위 패턴의 수가 1이고 수평방향의 단위패턴의 수가 g(>1)에 대응하는 기울기를 가지고 서로 M(1보다 큰 정수)개의 상기 단위패턴 높이만큼의 간격으로 떨어져 있는 제1 직선군과 상기 제1 직선군에 대해서 수직 또는 수평 방향으로 대칭인 제2 직선군의 중첩에 의하여 형성되는 상기 화소셀의 형태는 g+h 개인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

수직 방향의 단위 패턴의 수가 2이고 수평방향의 단위패턴의 수가 g(>1)에 대응하는 기울기를 가지고 서로 M(1보다 큰 정수)개의 상기 단위패턴 높이만큼의 간격으로 떨어져 있는 제1 직선군과 상기 제1 직선군에 대해서 수직 또는 수평 방향으로 대칭인 제2 직선군의 중첩에 의하여 형성되는 상기 화소셀의 형태는 2*g 인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 시스템에서의 화소셀 형성 방법.
단위 패턴이 수직 방향과 수평방향으로 연속적으로 배열된 영상 표시 패널과 주기적인 패턴을 가지는 적어도 두 개의 광학판을 이용하는 3차원 영상 표시 시스템에서의, 3차원 영상 처리 방법에 있어서,

제1 광학판의 패턴의 기울기(이하 제1 기울기)에 대응하는 수평 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제1 수평 단위패턴 수라 함) 및 수직 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제1 수직 단위 패턴수라 함)를 구하는 단계;

제2 광학판의 패턴의 기울기(이하, 제2 기울기)에 대응하는 수평 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제2 수평 단위패턴 수라 함) 및 수직 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제2 수직 단위 패턴수라 함)를 구하는 단계;

상기 제1 광학판의 패턴을 상기 제1 수평 단위패턴의 수 및 상기 제1 수직 단위패턴의 수에 대응하는 제1 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계; 및

상기 제2 광학판의 패턴을 상기 제2 수평 단위패턴의 수 및 상기 제2 수직 단위패턴의 수에 대응하는 제2 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계

를 구비하며,

상기 근사화된 제1 광학판의 패턴과 상기 근사화된 상기 제2 광학판의 패턴에 의해 형성되는 셀 패턴을 3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀로 활용하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 처리 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 화소셀 내에는 상기 단위 패턴이 1 이상의 정수 개로 배열되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 처리 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제1 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계는

둘 이상의 서브 계단형 패턴을 연속적으로 연결하는 상기 제1 계단형 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,

상기 둘 이상의 서브 계단형 패턴의 각 수평 방향의 단위패턴의 수를 더한 값은 상기 제1 수평 단위 패턴의 수와 실질적으로 동일하고, 각 수직 방향의 단위패턴의 수를 더한 값은 상기 제1 수직 방향의 단위 패턴의 수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 3차원 영상 처리 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제2 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계는

둘 이상의 서브 계단형 패턴을 연속적으로 연결하는 상기 제2 계단형 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,

상기 둘 이상의 서브 계단형 패턴의 각 수평 방향의 단위패턴의 수를 더한 값은 상기 제2 수평 단위 패턴의 수와 실질적으로 동일하고, 각 수직 방향의 단위패턴의 수를 더한 값은 상기 제2 수직 방향의 단위 패턴의 수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 3차원 영상 처리 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 제1 광학판 및 제 2 광학판은

각각 실질적으로 동일한 기울기를 가지는 다수의 직선들이 소정 간격으로 배열되는 주기적인 패턴을 가지는 렌티큘러 판 또는 시차장벽(parallax barrier)인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 처리 방법.
3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀을 형성하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서,

임의의 꼭지각을 가지는 마름모형 패턴의 각 변을 소정 기울기의 직선으로 각각 가정하는 단계;

상기 소정 기울기에 대응하는 수직 방향의 단위 패턴의 수와 수평 방향의 단위패턴의 수를 구하는 단계;

상기 소정 기울기를 상기 수직 방향의 단위 패턴의 수와 상기 수평 방향의 단위패턴의 수로 이루어지는 계단형 패턴으로 근사시키는 단계; 및

상기 계단형 패턴을 이용하여 상기 화소셀을 형성하는 단계

를 구비하며,

상기 화소셀 내에는 상기 단위 패턴이 1 이상의 정수 개로 배열되는 것을 특징으로 하는 기록매체.
3차원 영상 디스플레이를 위한 영상 처리 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서,

제1 광학판의 패턴의 기울기(이하 제1 기울기)에 대응하는 수평 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제1 수평 단위패턴 수라 함) 및 수직 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제1 수직 단위 패턴수라 함)를 구하는 단계;

제2 광학판의 패턴의 기울기(이하, 제2 기울기)에 대응하는 수평 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제2 수평 단위패턴 수라 함) 및 수직 방향으로의 단위패턴의 수(이하, 제2 수직 단위 패턴수라 함)를 구하는 단계;

상기 제1 광학판의 패턴을 상기 제1 수평 단위패턴의 수 및 상기 제1 수직 단위패턴의 수에 대응하는 제1 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계; 및

상기 제2 광학판의 패턴을 상기 제2 수평 단위패턴의 수 및 상기 제2 수직 단위패턴의 수에 대응하는 제2 계단형 패턴을 이용하여 근사화하는 단계

를 구비하며,

상기 근사화된 제1 광학판의 패턴과 상기 근사화된 상기 제2 광학판의 패턴에 의해 형성되는 셀 패턴을 3차원 영상 디스플레이를 위한 화소셀로 활용하는 것을 특징으로 하는 기록매체.