KR20110044301A - 일체형 카메라를 갖는 모니터 및 그의 동작 방법 - Google Patents

일체형 카메라를 갖는 모니터 및 그의 동작 방법 Download PDF

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롤랜드 라이프
에드워드 엘 쥬니어 셔터
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알카텔-루센트 유에스에이 인코포레이티드
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Abstract

본원에서 논의된 바와 같이, 시각 통신 시스템, 양방향 시각 통신 수행 방법 및 장치가 제공된다. 하나의 실시예에서, 상기 장치는: (1) 하나의 측면 상에 마이크로 렌즈의 제 1 어레이를 갖는 렌즈 기판과, (2) 디스플레이 픽셀의 제 2 어레이를 갖는 광학 출력 기판과, (3) 상기 제 2 어레이의 디스플레이 픽셀에 관련하여 측면으로 상호 분산되고, 상기 제 1 어레이의 상기 마이크로 렌즈로부터 광을 수신하도록 배치된 이미지 센서의 제 3 어레이를 갖는 광학 입력 기판을 포함한다.

Description

일체형 카메라를 갖는 모니터 및 그의 동작 방법{A MONITOR HAVING INTEGRAL CAMERA AND METHOD OF OPERATING THE SAME}
본 발명은 일반적으로 이미지 캡처 장치들에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 디스플레이 및 이미지-캡처 능력 모두를 갖는 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 네트워크들을 통한 통신은 종종 텍스트 전송보다 훨씬 더 많은 것을 수반한다. 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크들은 또한 오디오 통신 및 시각 통신에서 사용될 수 있다. 정지 이미지들 및 비디오는, 그러한 통신 네트워크들을 통해 전송될 수 있는 시각 데이터의 예들이다.
카메라는 시각 통신을 제공하기 위해 개인용 컴퓨터(PC)에 결합될 수 있다. 카메라는 컴퓨터 네트워크를 통해 비디오와 같은 실시간 시각 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 듀플렉스(duplex) 전송은 비디오 정보와 함께 오디오 전송을 허용하도록 사용될 수 있다. 따라서, 참가자들은 컴퓨터 네트워크를 통해 실시간으로 오디오 및 비디오를 통신할 수 있다(즉, 음성-비디오 통신).
본 발명의 하나의 특징은 장치를 제공한다. 하나의 실시예에서, 상기 장치는: 1) 하나의 측면 상에 마이크로 렌즈의 제 1 어레이를 갖는 렌즈 기판과, (2) 디스플레이 픽셀의 제 2 어레이를 갖는 광학 출력 기판과, (3) 상기 제 2 어레이의 디스플레이 픽셀에 관련하여 측면으로 상호 분산되고, 상기 제 1 어레이의 상기 마이크로 렌즈로부터 광을 수신하도록 배치된 이미지 센서의 제 3 어레이를 갖는 광학 입력 기판을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징은 시각 통신 시스템을 제공한다. 하나의 실시예에서, 상기 시각 통신 시스템은: (1) 하나의 측면 상에 마이크로 렌즈의 어레이를 갖는 렌즈 기판과, (2) 디스플레이 픽셀의 어레이를 갖는 광학 출력 기판과, (3) 상기 광학 출력 기판의 상기 디스플레이 픽셀에 관련하여 측면으로 인터리빙되고, 상기 마이크로 렌즈의 어레이로부터 광을 수신하도록 배치되는 이미지 센서의 어레이를 갖는 광학 입력 기판과, (4) 상기 디스플레이 픽셀의 어레이 및 상기 이미지 센서의 어레이를 어드레싱하기 위한 적어도 하나의 능동 매트릭스와, (5) 상기 적어도 하나의 능동 매트릭스를 통해 상기 이미지 센서의 어레이 및 상기 디스플레이 픽셀의 어레이를 직접적으로 어드레싱하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징은 양방향 시각 통신을 수행하는 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 상기 방법은: (1) 디스플레이할 제 1 이미지를 수신하는 단계와, (2) 상기 제 1 이미지를 시청자에게 디스플레이하기 위해 디스플레이 픽셀의 어레이를 조명하는 단계와, (3) 이미지 센서의 어레이를 통해 제 2 이미지를 캡처하는 단계를 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 디스플레이 픽셀 사이에서 측면으로 인터리빙된다.
본 발명의 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부한 도면들과 연관하여 취해진 다음의 설명들에서 참조가 이루어진다.
도 1은 본 발명의 원리들에 따라 구성된 시각 통신 시스템의 실시예를 갖는 컴퓨터 모니터가 비디오 통신에서 사용되는 환경을 예시한 도면.
도 2는 디스플레이 및 이미지 픽셀의 인터리브 어레이를 보여주는 본 발명의 원리들에 따라 구성된 시각 통신 시스템의 실시예의 정면도.
도 3은 본 발명의 원리들에 따라 구성된 시각 통신 시스템의 실시예의 분해도.
도 4는 시각 통신 시스템의 측면도 및 광이 시각 통신 시스템의 마이크로 렌즈의 어레이에 의해 캡처되는 방법의 하나의 실시예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 원리들에 따라 구성된 렌즈 기판의 구성을 나타내는 시각 통신 시스템의 정면도.
도 6은 본 발명의 원리들에 따라 실시되는 양방향 시각 통신을 수행하는 방법의 흐름도이다.
음성-비디오 통신 세션들 동안에, 전송되는 시각 이미지들은 카메라의 배치에 의존한다. 따라서, 통신할 때, 카메라 또는 카메라들 및 PC의 디스플레이 스크린 간의 불일치가 존재하기 때문에, 참가자들은 서로 "눈 대 눈(eye-to-eye)"으로 볼 수 없다. 개시된 실시예들은 더욱 현실적인 음성-비디오 통신들을 허용한다.
다양한 실시예들은, 음성-비디오 통신 참가자들이 스크린 및 PC 카메라의 상이한 축들을 통하는 대신에 그들이 서로를 직접적으로 보는 것으로 지각하도록 허용하는 시각 통신 시스템들을 제공한다. 시각 통신 시스템은 디스플레이 픽셀과 이미지 픽셀을 인터리빙(interleaving)함으로써 참가자들에 대한 정렬되거나 실질적으로 정렬된 시청 축들을 성취한다. 이와 같이, 각각의 참가자에 대한 시각 통신 시스템의 입력 축(즉, 카메라) 및 출력 축(즉, 디스플레이)은 실질적으로 동일하다. 따라서, 시청 불일치는 상당히 감소되거나 적어도 실질적으로 제거될 것이다. 따라서, 오늘날 사용되는 통상적인 "스크린 상의 카메라(camera-over-the-screen)" 기술들에서 존재하는 불편한 화면(view)을 보상할 필요가 없다. 통신 세션들은 사람 대 사람 회의를 더 양호하게 시뮬레이팅할 수 있다.
다양한 실시예들은, 이미지 센서가 이미지를 캡처하기 위해 협력하도록 미리 결정된 방향들로부터 광을 캡처하도록 허용하기 위해, 카메라 픽셀(즉, 이미지 센서)을 디스플레이에 매립하고, 소위 "마이크로 렌즈"를 채용함으로써 구성된 일체형 분산 카메라를 갖는 디스플레이를 도입한다. 이미지 센서의 어레이는 전자 장치의 활성층(active layer) 및 디스플레이 픽셀을 어드레싱하는데 사용되는 픽셀 어드레싱 로직에 매립될 수 있다. 이미지 센서에 도달하는 광 강도를 판독하기 위해 활성층이 또한 채용될 수 있다.
도 1은 시각 통신 시스템의 실시예를 갖는 컴퓨터 모니터(100)가 음성-비디오 통신에서 사용되는 환경을 예시한다. 모니터(100)는 종래의 컴퓨터 모니터에서 통상적으로 채용되는 구성요소들을 포함한다. 또한, 모니터(100)는, 음성-비디오 통신 세션의 참가자들이 "눈 대 눈"으로 보는 것으로 지각하도록 허용하는 광 출력 기판 및 광학 입력 기판 양자를 갖는 시각 통신 시스템을 포함한다. 광학 기판들은, 공통 카메라 및 디스플레이 축을 음성-비디오 통신 세션들의 참가자들에게 제공하거나 적어도 실질적으로 제공하는 디스플레이 및 이미지 픽셀의 상호-분산된 어레이들을 생성하도록 조합된다. 이와 같이, 음성-비디오 통신 세션 동안에 PC 카메라의 축과 디스플레이 스크린의 축 간의 불일치가 제거되거나 적어도 실질적으로 감소된다. 이후에 논의되는 도 2는 상기 어레이들이 인터리빙될 때 상호 분산된 어레이들의 예를 예시한다.
모니터(100) 이외에, 시각 통신 시스템은, 음성-비디오 통신이 사용되는 다양한 제품들에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 시각 통신 시스템은 또한 TelePrompTer® 및 드라이브-쓰루 윈도우들(drive-through windows)에서 사용될 수 있다. 시각 통신 시스템은 또한 사람-대-사람 통신 이외에 다른 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시각 통신 시스템은 투명 구조를 제공하는 벽 상에서 사용될 수 있고, 여기서, 벽의 각각의 측면 상의 디스플레이 픽셀은 이미지 센서를 통해 벽의 다른 측면 상에 있는 것을 디스플레이한다.
도 2는, 디스플레이 픽셀 및 이미지 센서의 인터리브 어레이를 보여주는 시각 통신 시스템(200)의 실시예의 정면도를 예시한다. 정면도는, 도 1에서 예시된 바와 같은 통신 세션의 참가자가 볼 수 있는 것을 나타낸다. 디스플레이 픽셀은 액정 디스플레이(LCD) 픽셀일 수 있고, 이미지 센서는 전하-결합 장치(charge-coupled device) 센서일 수 있다. 다른 디스플레이 픽셀 및 이미지 센서가 사용될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 픽셀은 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 이하에 논의되는 바와 같이, 디스플레이 픽셀 및 이미지 센서는, 시각 통신 시스템을 형성하는 개별 층들 또는 기판들 상에 배치될 수 있다. 2 개의 상이한 어레이들의 디스플레이 픽셀 및 이미지 센서는, PC 카메라 및 스크린(예를 들면, 컴퓨터 모니터)의 불일치 축들을 통해 통신하는 대신에, 비디오 통신 참가자들이 서로를 직접적으로 보는 것으로(즉, 스크린에서 직접적으로) 지각하도록 허용하기 위해 상호 분산된다.
디스플레이 픽셀 및 이미지 센서는, 모든 다른 픽셀 또는 센서가 수평 및 수직 양자에서 반대 형태이도록 시각 통신 시스템 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 모든 다른 픽셀은 도 3에 예시된 바와 같이 반대 형태가 아닐 수 있다. 디스플레이 픽셀 및 이미지 센서는 픽셀 그룹 단위 또는 픽셀 단위로 인터리빙될 수 있다. 따라서, 도 2의 이미지 센서 및 디스플레이 센서는 단일의 픽셀 또는 픽셀의 그룹을 나타낼 수 있다. 디스플레이 픽셀 어레이의 단일의 픽셀 또는 픽셀의 그룹은 픽셀(210)로서 식별되며, 이미지 센서 어레이의 단일의 센서 또는 센서의 그룹은 픽셀(220)로서 식별된다. 시각 통신 시스템의 입력 및 출력 축들은, 각각이 근본적으로 시각 통신 시스템의 동일한 지점에 있을 것이기 때문에 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 시청 불일치는 상당히 감소되고, 아마도 실질적으로 제거될 것이다.
도 3은 시각 통신 시스템(300)의 실시예의 분해도를 예시한다. 시각 통신 시스템(300)은 렌즈 기판(310), 유리 커버(320), 컬러 필터(330), 광학 출력 기판(340), 광학 입력 기판(350), 유리 기판(360), 광원(370) 및 제어기(380)를 포함한다.
유리 커버(320) 및 유리 기판(360)은 LCD 장치에서 통상적으로 발견되는 종래의 구성요소들일 수 있다. 유리 커버(320) 및 유리 기판(360) 양자의 외부 표면 상에, 서로에 대해 각각 직각인 편광 필름들이 존재한다. 컬러 필터(330)는 또한 종래의 LCD 장치에서 발견되는 통상적인 컬러 필터일 수 있다. 컬러 필터(330)는 단일의 디스플레이 픽셀을 형성하기 위해 적색, 녹색 및 청색의 서브-픽셀을 포함할 수 있다. 광원(370)은 LCD 장치 내에 포함되는 종래의 광원일 수 있다. 예를 들면, 광원(370)은 LED들의 어레이일 수 있다.
렌즈 기판(310)은 마이크로 렌즈의 어레이를 포함한다. 마이크로 렌즈는 외부 표면 상에 있을 수 있다. 어레이의 마이크로 렌즈 각각은 상이한 시청 영역으로부터 광을 캡처하고 상기 영역으로부터의 광 입력을 광학 입력 기판(250)의 이미지 센서에 제공하기 위해 렌즈 기판(310) 상에 배열된다. 마이크로 렌즈의 어레이에 의해 캡처된 조합된 광은, 시각 통신 시스템(300)의 시야로부터 이미지를 표시하기 위해, 디지털 카메라와 유사하게, 광학 입력 기판(350)에 제공된다.
렌즈 기판(310)의 마이크로 렌즈의 형태는 상이한 실시예들에서 변동될 수 있다. 다양한 측면 형태들은, 예를 들면, 원형, 타원형, 정사각형 및 직사각형을 포함할 수 있다. 임의의 하나의 실시예에서 일부 마이크로 렌즈의 포커스 길이는 또한 시야에서 다양한 마이크로 렌즈로부터 물체까지의 거리에서의 변화를 보상하도록 변동될 수 있다. 일부 마이크로 렌즈의 두께는, 예를 들면, 변동할 수 있다. 또한, 렌즈 기판(310)은 본 기술 분야에서 흔하게 사용되는 상이한 에칭 기술을 사용하여 구성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 렌즈 기판(310)은 본 발명과 함께 양도되고 참조로서 전체적으로 본원에 통합된 "마이크로 렌즈를 제조하는 방법"의 명칭의 2005년 8월 9일자로 볼레(Bolle)에 발행된 미국 특허 제 6,926,850 호에 따라 제조될 수 있다.
도 3에서, 렌즈 기판(310)은 유리 커버(320)의 정면에 배치된 부가적인 기판으로서 표시된다. 다른 실시예들에서, 렌즈 기판(310)은 종래의 기술에 의해 유리 커버(320)에 부착될 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈의 어레이는 유리 커버(320)의 일부로서 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 기판(310)은 당업자에게 잘 알려진 파리의 눈 형태일 수 있다. 도 5는 컬러 필터(330)와 같은 컬러 필터에 관련하여 렌즈 기판(310)과 같은 렌즈 기판의 구성을 나타내는 시각 통신 시스템의 정면도를 예시한다.
도 4는 광이 렌즈 기판(310)의 마이크로 렌즈의 어레이에 의해 캡처될 수 있는 방법의 하나의 실시예의 측면도를 예시한다. 광의 원추형의 측면도는 마이크로 렌즈의 어레이의 특정 마이크로 렌즈에 의해 캡처되는 영역을 지시하는 각각의 광선으로 시야를 나타낸다. 완전한 시야를 캡처하기 위해, 이미지 센서 및 마이크로 렌즈의 축들은 약간 불일치할 수 있다. 예를 들면, 광학 입력 기판(350)의 중심 영역 주위에서, 마이크로 렌즈 및 이미지 센서가 정렬될 수 있다(즉, 각각의 축들이 정렬됨). 렌즈 기판(310) 및 광학 입력 기판(350)의 축으로부터 멀리 이동하여, 마이크로 렌즈 및 이미지 센서는 전체 시야가 캡처되는 것을 보장하기 위해 더욱 오정렬될 수 있다(각각의 축 간이 거리가 더 커진다). 따라서, 마이크로 렌즈의 어레이는, 렌즈 기판(310)으로부터 확장하는 시야를 나타내는 각각의 각도로부터 광을 캡처하기 위해 고르게 분포될 수 없거나 렌즈 기판(310)에 걸쳐 동일한 방향으로 배향될 수 없을 수도 있다.
상술된 바와 같이, 도 4는 광을 캡처하는데 사용될 수 있는 마이크로 렌즈의 하나의 구성의 측면도를 나타낸다. 상이한 방향들로부터 광을 캡처하기 위해 다른 구성들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 렌즈 기판(310)의 상부의 마이크로 렌즈는 시야의 하부로부터의 이미지 센서에 대한 광을 캡처하기 위해 이미지 센서에 관련하여 배치될 수 있다.
시야를 나타내는 광을 캡처하도록 배치되는 렌즈 이외에, 렌즈는 또한 광학 출력 기판(340)의 디스플레이 픽셀의 시청을 허용하도록 배치될 수 있다. 그에 따라, 어레이의 마이크로 렌즈 각각의 사이에 갭들이 존재할 수 있다. 일부 그러한 갭들 또는 각각의 그러한 갭 사이에, 디스플레이 픽셀은 디스플레이할 이미지의 부분을 제시하도록 배치될 수 있다.
광학 출력 기판(340)은, 광원(370)에 의해 조명될 때 능동 백플레인(active backplane)에 따라 디스플레이를 제공하는 디스플레이 픽셀을 포함한다. 도 3에서, 광학 출력 기판(340)은 디스플레이 픽셀 또는 종래의 LED들의 어레이를 형성하는 종래의 액정 재료를 포함한다. 능동 백플레인은 디스플레이 픽셀 각각의 동작을 지시한다. 도 3에 예시되지 않은 능동 백플레인은 광학 입력 기판(350)에 통합된다. 광학 출력 기판(350)의 중심 영역은 능동 디스플레이에 대해 예비되는(reserved) 에지들을 갖는 이미지 센서를 포함한다. 다른 실시예들에서, 광학 출력 기판(340)에 대한 능동 백플레인은 광학 입력 기판(350)으로부터의 개별 기판 상에 형성될 수 있다. 능동 백플레인은 박막 트랜지스터들(TFT)의 매트릭스일 수 있고, 각각의 TFT는 특정 디스플레이 픽셀을 어드레싱한다. 능동 백플레인은 어레이형 LCD 또는 LED 장치의 종래의 능동 백플레인으로서 동작할 수 있다.
광학 입력 기판(350)은 렌즈 기판(310)에 의해 캡처된 광을 수신하는 이미지 센서의 어레이를 포함한다. 이미지 센서는 캡처된 광으로부터 시각 데이터를 제공하기 위해 캡처된 광을 전기 신호들로 변환한다. 이미지 센서는, 예를 들면, 전하 결합 장치들(CCD)일 수 있다. 또한, 이미지 센서는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 센서일 수 있다. 이들 센서 모두는 종래의 디지털 카메라들에서 채용되고 본 기술 분야에 잘 알려져 있다.
제어기(380)는 전송을 위해 이미지 센서의 어레이로부터 전기 신호들을 수신 및 처리할 수 있다. 능동 백플레인은 디스플레이 픽셀 이외에 이미지 센서를 어드레싱하는데 사용될 수 있다. 제어기(380)에 의해 제어되는 스위치들은 디스플레이 픽셀의 이미지 센서를 제어하는 것 사이를 교대시키는데 사용될 수 있다. 또한, 개별적인 매트릭스의 제어들은 이미지 센서의 어레이를 어드레싱하는데 사용될 수 있다. 이미지 센서에 대한 제어 매트릭스는 유리 기판(360)의 내부 표면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(380)는 메모리에 결합되고 그 안에 저장될 캡처된 이미지 또는 이미지들을 전송할 수 있다. 제어기(380)는 또한 디스플레이를 제공하기 위해 광학 출력 기판(340)의 조명을 제어한다. 따라서, 제어기(380)는, LCD 또는 LED 픽셀에 대한 백플레인을 지시하는 것과 같이 통상적으로 수행되는 기능들 이외에, 본원에 기재된 기능들을 수행하도록 구성된 어레이형 LCD 또는 LED 장치에 통상적으로 포함되는 프로세서일 수 있다. 따라서, 제어기(380)는 이미지 센서 및 디스플레이 픽셀의 동작을 지시할 수 있다.
또한, 제어기(380)는 조명 주기(illumination cycle)와 블랙 주기(black cycle) 사이의 주기에 광원(370)을 지시하도록 구성될 수 있다. 조명 주기 동안에, 광원(370)은 온이고, 디스플레이 픽셀이 조명된다. 블랙 주기 동안에, 광원은 오프이고 광은 이미지 센서에 의해 수신된다. 광원(370)이 온인 시간-대-광원이 오프인 시간의 퍼센트는 이미지 센서의 효율에 의존하여 상이한 실시예들에서 변동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(370)은 상기 시간의 10 % 또는 약 10 %에서 오프로 순환된다. 다른 실시예들에서, 광원(370)은 상기 시간의 50 % 까지 또는 약 50 %에서 오프로 순환할 수 있다. 따라서, 제어기(380)는 시간의 10 % 내지 50 % 범위 내에서 오프로 순환하도록 광원(370)에 지시할 수 있다. 제어기(380)는 광학 출력 기판(340)에서 요구되는 밝기 및 광학 입력 기판(350)의 이미지 센서에서 수신하도록 요구된 광의 양 사이에서 균형을 유지할 수 있다.
다른 실시예들에서, 조명 및 블랙 주기들 사이의 순환을 지시하는 제어기(380) 대신에, 광을 수집하는 기간들 동안에 광이 이미지 센서를 통해 획득하도록 허용하기 위해 디스플레이 픽셀 중 적어도 일부가 투명하다는 것을 보장하기 위해 전극이 디스플레이 픽셀과 통합될 수 있다. 제어기(380)는, 이미지가 캡처될 때 디스플레이 픽셀의 투명도를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 컬러 순차 방식을 채용하는 종래의 디스플레이 시스템들은 컬러 비디오 소스로부터 적어도 3 개의 상이한 컬러 필드들을 드러낸다. 따라서, 제어기(380)는 2 개의 특정 컬러 프레임들 사이의 데드 시간(dead time)을 증가시키고, 모든 픽셀이 완전한 투명도로 구동되는 "더미 프레임"을 도입할 수 있다.
이미지를 검출할 때, 제어기(380)는 이미지 센서가 광을 수집하는 시간 간격을 제어할 수 있다. 따라서, CCD와 같은 일부 종래의 검출기 어레이들과 유사하게, 제어기(380)는 이미지 센서가 광을 수집하는 시간 간격을 제어하기 위해 "전자 셔터"를 관리하는데 사용될 수 있다.
제어기(380)는, 상기 기능들 중 하나 이상의 기능들을 수행하도록 프로그래밍되거나 소프트웨어 인스트럭션들의 시퀀스들의 실행 가능한 프로그램을 저장하는 다양한 종래의 디지털 데이터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 그러한 프로그램들의 소프트웨어 인스트럭션들은, 다양한 형태들의 디지털 데이터 프로세서들 또는 컴퓨터들로 하여금 상술된 기능들 중 하나, 다수 또는 모두를 수행하도록 하기 위해, 종래의 디지털 데이터 저장 매체, 예를 들면, 자기 또는 광학 디스크들, 랜덤 액세스 메모리(ROM), 자기 하드 디스크들, 플래시 메모리들, 및/또는 판독 전용 메모리(ROM) 상에서 머신-실행 가능한 형태로 인코딩될 수 있다.
도 5는 시각 통신 시스템(500)의 실시예의 도면을 예시한다. 도 5는 컬러 필터(520)의 앞면에 있는 렌즈 기판(510)을 예시한다. 렌즈 기판(510)은 마이크로 렌즈의 어레이를 포함한다. 컬러 필터(520)는 각각의 컬러 디스플레이 픽셀을 생성하는데 사용되는 적색, 녹색 및 청색 필터들의 서브-픽셀을 포함한다. 렌즈 기판(510)의 각각의 인접한 마이크로 렌즈는 컬러 필터(520)로부터 상이한 컬러 필터(적색, 녹색 또는 청색)를 채용한다.
도 3에 예시된 바와 같이, 컬러 필터(520)는 시각 통신 시스템의 유리 커버 및 광학 출력 기판 사이에 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 시각 통신 시스템(500)은 종래의 디지털 카메라에서 통상적으로 수행되는 바와 같이 이미지 센서에 대해 컬러 필터링을 수행할 수 있다. 이와 같이, 컬러 필터(520)는 광학 입력 기판의 상부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 컬러 필터(520)는 광학 출력 기판과 광학 입력 기판 사이에 배치될 수 있다.
마이크로 렌즈는, 모든 이웃하는 렌즈가 상이한 컬러 필터를 채용할 수 있도록 배치될 수 있다. 마이크로 렌즈의 위치는 각각의 컬러 세그먼트의 중심에 관련하여 워크-오프(walk-off)를 가질 수 있어, 이미지 센서의 의해 캡처된 광의 방향이 디스플레이 상의 전체 위치의 함수로서 변한다.
도 6은 양방향 시각 통신을 수행하는 방법(600)의 흐름도를 예시한다. 방법(600)은 단일의 통신 세션에서 디스플레이 및 카메라로서 동작하도록 단일의 시각 통신 시스템을 채용하는 것을 개시한다. 방법(600)은 단계(610)에서 시작한다.
그후, 디스플레이할 이미지는 단계(620)에서 수신된다. 이미지는 원격 장치로부터 수신될 수 있다. 예를 들면, 이미지는 컴퓨터 네트워크를 통해 PC 카메라를 채용하는 말단 컴퓨터로부터 수신될 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신된 이미지는 음성-비디오 통신 세션의 참가자의 비디오일 수 있다.
이미지를 수신한 후에, 디스플레이 픽셀의 어레이는 단계(630)에서 수신된 이미지를 디스플레이하도록 조명된다. 디스플레이 픽셀은 액정 디스플레이 픽셀 또는 발광 다이오드 디스플레이 픽셀일 수 있다. 박막 트랜지스터들(TFTs)의 능동 백플레인은 수신된 이미지를 제공하도록 디스플레이 픽셀의 어레이를 어드레싱하는데 사용될 수 있다.
단계(640)에서, 이미지는 디스플레이 픽셀의 어레이와 상호 분산된 이미지 센서의 어레이를 통해 캡처된다. 캡처된 이미지는 음성-비디오 통신 세션의 제 2 참가자의 것일 수 있다. 하나의 실시예에서, 수신된 이미지는 제 2 장치로부터 제 1 장치에서 수신될 수 있고, 캡처된 이미지는 제 1 장치의 시야 내에 배치된 제 2 참가자의 것이다. 제 1 및 제 2 장치들 양자는 본원에 기재된 바와 같은 시각 통신 시스템을 포함할 수 있다.
디스플레이 픽셀의 어레이의 조명은 주기적으로 발생할 수 있다. 프로세서는 어레이의 조명을 제어하는데 사용될 수 있다. 프로세서는 또한 조명 주기들 사이에 이미지를 캡처하는 것을 조정할 수 있다. 제어기(380)와 같은 제어기는 프로세서로서 사용될 수 있다.
프로세서는 또한 시각 통신 시스템의 백 라이트로부터 이미지 센서에 의한 원하지 않는 광 흡수를 차단할 수 있다. 프로세서는, 캡처된 이미지로부터 원하지 않은 광을 삭제하도록 지시된 소프트웨어 프로그램을 실행함으로써 이미지 센서에 대한 광 블리딩(light bleeding)을 보상할 수 있다.
그후, 방법(600)은 단계(650)에서 캡처된 이미지를 전송함으로써 진행된다. 캡처된 이미지는 제 1 장치에서 제 2 장치로 전송될 수 있다. 캡처된 이미지는 인터넷을 포함하는 컴퓨터 네트워크를 통해 전송될 수 있다. 제 1 및 제 2 장치들은, 본원에 기재된 바와 같은 시각 통신 시스템을 포함하는 컴퓨터들(예를 들면, 개인용 컴퓨터 또는 랩탑)일 수 있다. 캡처된 이미지를 전송한 후에, 방법(600)은 단계(660)에서 종료된다.
본 개시는 디스플레이 및 카메라에서 사용될 수 있는 단일의 스크린을 기재한다. 스크린은 이미지를 출력하는 디스플레이 픽셀의 어레이 및 광을 흡수하는 이미지 센서의 어레이를 포함하고, 이미지를 나타낼 수 있다. 이미지 센서 및 디스플레이 픽셀의 어레이는, 모든 다른 픽셀 또는 픽셀의 그룹이 반대 형태이도록 이미지 센서 및 디스플레이 픽셀을 인터리빙하여 측면으로 상호 분산될 수 있다. 스크린의 입력 및 출력 축들은 근본적으로 동일한 지점에 있을 것이다.
본 발명이 관련된 당업자는, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 상술된 실시예들에 대해 다른 부가적인 추가들, 삭제들, 대체들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
100: 컴퓨터 모니터 200: 시각 통신 시스템
210: 디스플레이 픽셀 220: 이미지 센서
300: 시각 통신 시스템 310: 렌즈 기판
320: 유리 커버 330: 컬러 필터
340: 광학 출력 기판 350: 광학 입력 기판
360: 유리 기판 370: 광원
380: 제어기 500: 시각 통신 시스템
510: 렌즈 기판 520: 컬러 필터

Claims (10)

  1. 하나의 측면 상에 마이크로 렌즈의 제 1 어레이를 갖는 렌즈 기판과,
    디스플레이 픽셀의 제 2 어레이를 갖는 광학 출력 기판과,
    상기 제 2 어레이의 디스플레이 픽셀에 관련하여 측면으로(laterally) 상호 분산되고, 상기 제 1 어레이의 상기 마이크로 렌즈로부터 광을 수신하도록 배치된 이미지 센서의 제 3 어레이를 갖는 광학 입력 기판을 포함하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 어레이의 각각의 이미지 센서는 상기 마이크로 렌즈의 렌즈로부터 캡처된 광을 수신하기 위해 상기 마이크로 렌즈의 어레이의 단일의 마이크로-렌즈에 관련하여 배치되는
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 어레이의 상기 디스플레이 픽셀은 상기 제 1 어레이의 상기 마이크로 렌즈과 측면으로 인터리빙되는(laterally interleaved)
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 및 상기 디스플레이 픽셀은 수평 및 수직 모두에서 인터리빙되는
    장치.
  5. 하나의 측면 상에 마이크로 렌즈의 어레이를 갖는 렌즈 기판과,
    디스플레이 픽셀의 어레이를 갖는 광학 출력 기판과,
    상기 광학 출력 기판의 상기 디스플레이 픽셀에 관련하여 측면으로 인터리빙되고, 상기 마이크로 렌즈의 어레이로부터 광을 수신하도록 배치되는 이미지 센서의 어레이를 갖는 광학 입력 기판과,
    상기 디스플레이 픽셀의 어레이 및 상기 이미지 센서의 어레이를 어드레싱하기 위한 적어도 하나의 능동 매트릭스(active matrix)와,
    상기 적어도 하나의 능동 매트릭스를 통해 상기 이미지 센서의 어레이 및 상기 디스플레이 픽셀의 어레이의 어드레싱을 지시하도록 구성된 제어기를 포함하는
    시각 통신 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 조명 주기(illumination cycle)와 블랙 주기(black cycle) 사이를 순환하도록 구성되고, 상기 조명 주기 동안에 상기 디스플레이 픽셀의 어레이는 수신된 이미지를 디스플레이하고, 상기 블랙 주기 동안에 상기 이미지 센서의 어레이는 상기 수신된 광에 의해 표시되는 이미지를 캡처하는
    시각 통신 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 중 인접하는 렌즈 간의 공간은 상기 마이크로 렌즈의 어레이에 걸쳐 변동하는
    시각 통신 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    유리 커버, 유리 기판 및 컬러 필터를 더 포함하고,
    상기 광학 입력 기판, 상기 광학 출력 기판 및 상기 컬러 필터는 상기 유리 커버와 상기 유리 기판 사이에 배치되는
    시각 통신 시스템.
  9. 양방향 시각 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    디스플레이할 제 1 이미지를 수신하는 단계와,
    상기 제 1 이미지를 시청자에게 디스플레이하기 위해 디스플레이 픽셀의 어레이를 조명하는 단계와,
    이미지 센서의 어레이를 통해 제 2 이미지를 캡처하는 단계 - 상기 이미지 센서는 상기 디스플레이 픽셀 사이에서 측면으로 인터리빙됨 - 를 포함하는
    양방향 시각 통신 수행 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신된 이미지는 비디오 스트림의 하나의 이미지인
    양방향 시각 통신 수행 방법.
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