KR20110064084A - 3차원 영상을 시청하기 위한 안경 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

3차원 영상을 시청하기 위한 안경 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR20110064084A
KR20110064084A KR1020090120522A KR20090120522A KR20110064084A KR 20110064084 A KR20110064084 A KR 20110064084A KR 1020090120522 A KR1020090120522 A KR 1020090120522A KR 20090120522 A KR20090120522 A KR 20090120522A KR 20110064084 A KR20110064084 A KR 20110064084A
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이관중
안덕용
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삼성전자주식회사
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    • H04N13/025—
    • H04N13/0438—
    • H04N13/047—

Abstract

3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치가 개시된다. 본 장치는, 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면에 대응되는 광을 각각 투과시키는 복수 개의 글래스부, 디스플레이 장치를 기준으로 안경 장치의 위치 및 거리를 센싱하는 센서, 센서의 센싱 결과에 따라, 디스플레이 장치의 화면 크기 및 형태를 추정하는 추정부 및, 추정부의 추정 결과에 따라, 복수 개의 글래스부 각각의 광 투과 영역 중에서 화면에 대응되는 영역을 활성화시키고, 나머지 영역을 비활성화시키는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 화면에 대한 집중도를 높일 수 있다.
3차원 영상 시청, 안경 장치, 위치, 거리

Description

3차원 영상을 시청하기 위한 안경 장치 및 그 구동 방법{Glass apparatus for watching 3 dimension image, and method thereof}
본 발명은 3차원 영상을 시청하기 위한 안경 장치 및 그 구동 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 영상을 디스플레이하는 화면을 제외한 나머지 영역을 차단하여 화면 집중도를 높이는 안경 장치 및 그 구동 방법에 대한 것이다.
최근, 영상 기술의 발달에 힘입어, 기존의 영상 디스플레이 방식과 차별화되도록 좀 더 현실감 있는 영상 디스플레이 기술에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 요구에 따라 3차원 입체 영상 기술이 개발되고 있다.
3차원 입체 영상 기술은, 정보통신, 방송, 의료, 교육 훈련, 군사, 게임, 애니메이션, 가상현실, CAD, 산업 기술 등 그 다양한 응용 분야에서 공통적으로 요구되는 차세대 3차원 입체 멀티미디어 정보 통신의 핵심 기반 기술이라고 할 수 있다.
일반적으로 사람이 지각하는 입체감은 관찰하고자 하는 물체의 위치에 따른 수정체의 두께 변화 정도, 양쪽 눈과 대상물과의 각도 차이, 그리고 좌우 눈에 보이는 대상물의 위치 및 형태의 차이, 대상물의 운동에 따라 생기는 시차, 그 밖에 각종 심리 및 기억에 의한 효과 등이 복합적으로 작용해 생긴다.
그 중에서도 사람의 두 눈이 가로 방향으로 약 6~7㎝가량 떨어져 위치함으로써 나타나게 되는 양안 시차(binocular disparity)는 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 즉 양안 시차에 의해 대상물에 대한 각도 차이를 가지고 바라보게 되고, 이 차이로 인해 각각의 눈에 들어오는 이미지가 서로 다른 상을 갖게 되며 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이 두 개의 정보를 정확히 서로 융합하여 본래의 3차원 입체 영상을 느낄 수 있는 것이다.
입체 영상 디스플레이 장치로는 특수안경을 사용하는 안경식과 특수안경을 사용하지 않는 비안경식으로 구분된다. 비안경식의 경우, 특수 안경과 같은 부가 장치가 불필요하다는 장점은 있으나 3차원 입체 영상 감이 떨어진다는 문제점이 있다.
안경식은 상호 보색 관계에 있는 색 필터를 이용해 영상을 분리 선택하는 색필터 방식, 직교한 편광 소자의 조합에 의한 차광 효과를 이용해서 좌안과 우안의 영상을 분리하는 편광필터 방식 및 좌안 영상신호와 우안 영상신호를 스크린에 투사하는 동기신호에 대응하여 좌안과 우안을 교번적으로 차단함으로써 입체감을 느낄 수 있도록 하는 셔터 글래스 방식이 존재한다.
이 중 셔터 글래스 방식은 양쪽 눈의 시차를 이용한 디스플레이 방법으로서, 디스플레이 장치의 영상 제공과 안경 좌우 양안의 온-오프를 동기화하여, 각각 다른 각도에서 관찰된 영상이 두뇌작용으로 인한 공간감을 인식하도록 하는 방식이다.
한편, 최근에 보급되고 있는 TV는 영화관 수준의 서라운드 음향과, 대형 스크린을 지원한다. 하지만, 그 TV가 설치되는 공간이 주로 거실과 같은 가정 환경이므로, 주변 장식품이나, 벽지 무늬 등에 의해 화면에 집중하기 어려워지는 문제점이 있다. 특히, 셔터 글래스와 같은 안경 장치를 통해 3차원 입체 영상을 시청하고자 하는 경우, 좌측 및 우측 글래스가 교번적으로 온-오프되므로, TV 주변 배경이미지 때문에 시청에 혼란을 줄 수 있는 가능성도 있다.
따라서, 사용자가 화면에 집중할 수 있도록 하는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 필요성을 충족시키기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 3차원 영상을 디스플레이하는 화면을 제외한 나머지 영역을 차단하여 화면 집중도를 높일 수 있는 안경 장치 및 그 구동 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치는, 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면에 대응되는 광을 각각 투과시키는 복수 개의 글래스부, 상기 디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리를 센싱하는 센서, 상기 센서의 센싱 결과에 따라, 상기 디스플레이 장치의 화면 크기 및 형태를 추정하는 추정부 및 상기 추정부의 추정 결과에 따라, 상기 복수 개의 글래스부 각각의 광 투과 영역 중에서 상기 화면에 대응되는 영역을 활성화시키고, 나머지 영역을 비활성화시키는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 복수 개의 글래스부 각각은 복수 개의 액정으로 형성되며, 상기 제어부는, 상기 화면에 대응되는 영역에 해당하는 액정을 턴-온시키고, 상기 나머지 영역에 해당하는 액정을 턴-오프시킬 수 있다.
한편, 상기 센서는, 상기 안경 장치의 피치각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 산출하는 제1 산출부 및 상기 디스플레이 장치에서 전송되는 IR 신호의 세기에 따라, 상기 디스플레이 장치와의 거리를 산출하는 제2 산출부를 포함한다.
그리고, 상기 추정부는, 상기 제1 산출부에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 형태를 추정하고, 상기 제2 산출부에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 크기를 추정할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 기본 위치 및 자세에서 설정된 디폴트 영역의 형태를 상기 추정된 형태를 반영하여 변형하고, 상기 디폴트 영역의 크기를 상기 추정된 크기에 따라 확대 또는 감소시켜 상기 활성화 및 비활성화될 영역을 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면에 대응되는 광을 각각 투과시키는 복수 개의 글래스부를 구비한 안경 장치의 구동 방법은, 디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리를 센싱하는 센싱 단계, 상기 센싱 결과에 따라, 상기 디스플레이 장치의 화면 크기 및 형태를 추정하는 추정 단계 및 상기 추정 결과에 따라, 상기 복수 개의 글래스부 각각의 광 투과 영역 중에서 상기 화면에 대응되는 영역을 활성화시키고, 나머지 영 역을 비활성화시키는 조정 단계를 포함한다.
여기서, 상기 복수 개의 글래스부 각각은 복수 개의 액정으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 조정 단계는, 상기 화면에 대응되는 영역에 해당하는 액정을 턴-온시키고, 상기 나머지 영역에 해당하는 액정을 턴-오프시킬 수 있다.
한편, 상기 센싱 단계는, 상기 안경 장치의 피치각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 산출하는 제1 산출 단계 및 상기 디스플레이 장치에서 전송되는 IR 신호의 세기에 따라, 상기 디스플레이 장치와의 거리를 산출하는 제2 산출 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 추정 단계는, 상기 제1 산출 단계에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 형태를 추정하고, 상기 제2 산출 단계에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 크기를 추정할 수 있다.
한편, 상기 조정 단계는, 기본 위치 및 자세에서 설정된 디폴트 영역의 형태를 상기 추정된 형태를 반영하여 변형하고, 상기 디폴트 영역의 크기를 상기 추정된 크기에 따라 확대 또는 감소시켜 상기 활성화 및 비활성화될 영역을 결정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 화면을 제외한 나머지 부분을 투과하는 빛을 차단하여, 화면만이 보일 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 화면에 대한 집중도를 높일 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 디스플레이 시스템의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에 따르면, 본 시스템은 디스플레이 장치(10) 및 안경장치(100)를 포함한다.
디스플레이 장치(10)란 이미지를 디스플레이할 수 있는 수단을 구비한 장치를 의미한다. 예를 들어, TV, PC, 노트북, 전자 액자 등의 다양한 장치로 구현될 수 있다.
안경 장치(100)란 디스플레이 장치(10)에서 출력되는 영상을 3차원으로 인식할 수 있도록 하는 장치를 의미한다. 상술한 바와 같이 안경 장치(100)는 색 필터 방식, 편광필터 방식, 셔터 글래스 방식 등과 같은 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 본 발명의 여러 실시 예들에서는 셔터 글래스 방식으로 동작하는 안경 장치(200)를 사용하는 것으로 설명한다.
디스플레이 장치(10)는 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 디스플레이 패턴에 따라 교번적으로 출력한다. 구체적으로는, 좌안 영상 및 우안 영상을 기 설정된 시간 동안 번갈아 출력할 수도 있고, 좌안 영상 및 우안 영상 사이에 브레이크 구간을 둘 수도 있다. 즉, 각 영상 출력 사이에 기 설정된 시간 동안 흑색 영상을 출력할 수 있다.
안경 장치(100)는 디스플레이 장치(10)와 동기화되어, 좌안 영상 및 우안 영상의 디스플레이 패턴과 맞추어 좌측 글래스 및 우측 글래스를 교번적으로 활성화시킨다. 활성화란 광이 각 글래스를 투과할 수 있는 상태로 만드는 것을 의미하며, 비활성화란 글래스 투과를 차단하는 상태로 만드는 것을 의미한다.
구체적으로는, 좌측 글래스 및 우측 글래스 각각에 구비된 셔터를 오픈시키면 활성화가 이루어지고, 클로즈시키면 비활성화가 이루어진다. 한편, 각 글래스가 액정으로 이루어진 경우, 각 액정을 턴온 또는 턴오프시키는 방식으로 활성화 및 비활성화가 이루어질 수 있다. 이와 같이, 안경장치(100)에서는 디스플레이 장치(100)의 영상 제공과 안경 좌우 글래스의 온-오프를 동기화함으로써, 서로 다른 각도에서 관찰된 영상을 이용하여, 대상을 입체적으로 느낄 수 있도록 한다. 글래스가 턴 온되면, 디스플레이 장치(10)에서 디스플레이된 이미지에 대응되는 광이 글래스를 투과하여 시청자의 눈에 수렴된다.
본 안경 장치(100)는 디스플레이 장치(10)와의 거리, 디스플레이 장치(10)의 화면 크기, 화면 위치 등을 고려하여, 광의 투과 영역을 조정한다. 즉, 디스플레이 장치(10)의 화면만 시청자의 눈에 인식되고, 나머지 부분에 대응되는 광은 차단시켜 블랙 영역으로 인식되도록 처리한다. 이에 따라, 시청자 입장에서는 디스플레이 장치(10)의 주변 배경은 보이지 않게 되므로, 영화관에서 영화를 보는 것처럼 영상에 집중할 수 있게 된다. 이에 따라, 사용자의 만족도가 크게 증대될 수 있다.
도 1에서 제1 이미지(20)는 안경 장치(100)의 하나의 글래스를 그대로 투과한 이미지를 나타내고, 제2 이미지(30)는 본 발명에 따라 글래스 영역 중 화면을 제외한 나머지 영역을 차단한 이미지를 나타낸다. 제1 이미지(20)에 비해, 제2 이미지(30)에 대한 집중도가 더 커진다는 것을 알 수 있다.
도 2는 복수의 사용자가 각자 안경 장치(100-1, 2, 3)를 착용하고 디스플레이 장치(10)를 시청하는 경우를 나타내는 모식도이다.
도 2에서와 같이 각 사용자의 위치는 서로 다르므로, 각 사용자 관점에서 보이는 디스플레이 장치(10)의 형태, 위치, 크기 등도 서로 달라진다.
이에 따라, 각 사용자가 착용한 안경 장치(100-1, 2, 3)에서는 그 위치, 자세, 디스플레이 장치(10)와의 거리 등을 고려하여, 화면 영역을 설정한다. 그리고 나서, 화면 영역을 제외한 나머지 영역을 투과하는 광을 차단한다.
도 3 내지 도 6은 사용자의 상태에 따라 조정된 차단 상태의 다양한 예를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3은 디스플레이 장치(10)의 화면 정면에 앉은 사용자가 착용한 안경장치(100-1)의 글래스에서 투과되는 이미지의 일 예를 나타낸다. 각 안경 장치(100-1, 2, 3)는 두 개의 글래스를 구비하지만, 설명의 편의를 위하여 도 3 내지 도 6에서는 하나의 글래스를 투과하는 이미지만을 도시하였다.
도 3에 따르면, 정면에 앉은 사용자의 안경장치(100-1)에서는 기울어짐 없이 이미지 영역(21)이 그대로 투과되고, 나머지 부분(22)에 대한 광 투과는 차단되어 블랙 영역과 같이 표시된다.
도 4는 디스플레이 장치(10)의 화면을 기준으로 우측에 앉은 사용자의 안경장치(100-2)의 글래스에서 투과되는 이미지는 글래스의 좌측으로 치우쳐 보일 수 있다.
도 5는 정면에 앉은 사용자가 비스듬히 누운 자세로 바꾼 상태에서의 안경장치(100-1)의 투과 이미지를 나타낸다. 도 5와 같이, 화면 영역(21)은 사용자가 누운 자세만큼 일측으로 기울어진 상태로 설정되고, 나머지 영역(22)에 대한 광 투과 는 차단되어 블랙 영역으로 표시된다.
도 6은 디스플레이 장치(10)로부터 먼 거리에 앉은 사용자의 안경장치(100-3)의 투과 이미지를 나타낸다. 도 6에 따르면, 도 3, 4, 5에 비해 화면 영역(21)의 크기가 상대적으로 작아지게 된다.
이상과 같이, 안경 장치(100)에서는 자신의 위치, 자세, 거리 변화 등을 센싱하여, 그 센싱 결과에 맞추어 화면 영역(21)을 결정하여야 한다.
디스플레이 장치(10)와의 거리는 디스플레이 장치(10)로부터 전송되는 동기 신호의 세기를 이용하여 센싱할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 디스플레이 장치(10)는 안경 장치(100)와 동기화되어야 하므로, 디스플레이 패턴에 맞추어 동기 신호를 전송한다. 동기 신호는 IR 신호로 전송될 수 있다. 따라서, 안경 장치(100)는 동기 신호의 수신 강도를 이용하여, 거리 변화를 산출할 수 있다.
또는, 별도로 마련된 포토 커플러를 이용하여 거리 변화를 산출할 수도 있다. 즉, 디스플레이 장치(10)에 구비된 발광 소자에서 방출된 광을 안경 장치(100)에 구비된 수광 소자에서 수집하여, 그 광의 세기, 전송 시간 등을 고려하여 거리 변화를 산출할 수도 있다.
한편, 안경 장치(100)의 위치, 자세 등의 변화는 다양한 방식으로 검출할 수 있다. 일 예로, 안경 장치(100)에는 지자기센서가 구비되어, 지자기 센서에서 감지되는 방위각의 변화에 따라 안경 장치(100)의 위치를 파악할 수 있다. 예를 들어, 안경장치(100)의 방위가 정북을 향하다가 정북에서 좌측으로 5도 정도 방위각이 변화된 경우, 디스플레이 장치(10)의 정면에서 우측 방향으로 5도 정도 이동하였다고 판단할 수 있다.
또한, 안경 장치(100)에는 가속도 센서가 구비되어, 가속도 센서를 통해 감지되는 기울기를 이용하여 안경 장치(100)의 사용자가 현재 앉아 있는 상태인지, 누워 있는 상태인지 등을 파악할 수도 있다. 누워 있는 상태라고 판단되면, 안경 장치(100)와의 거리와, 디스플레이 장치(10)의 설치 높이 등을 고려하여, 화면 영역의 형태를 추정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치(100)에서 상태 변화를 측정하는 원리를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7에 따르면, 디스플레이 장치(10) 정면에 안경 장치(100)가 수평하게 놓여진 경우, 안경 장치(100)의 피치각, 롤각, 요우각은 각각 화살표 방향으로 변화될 수 있다. 따라서, 요우각을 산출하게 되면, 안경 장치(100)가 어느 방향을 향하고 있는지 알 수 있게 되는 바, 디스플레이 장치(10)의 위치와 안경 장치(100)가 향하는 방향을 비교하면, 안경 장치(100)의 위치를 알 수 있게 된다. 여기서, 요우각은 방위각에 대응될 수 있다.
또한, 피치각을 산출하게 되면, 안경장치(100)가 상측 또는 하측으로 기울어진 기울기 각을 알 수 있다. 따라서, 안경장치(100)의 사용자가 서있는 상태인지, 앉아 있는 상태인지 누워 있는 상태인지를 피치각 변화를 통해 예측할 수 있다.
또한, 롤각을 산출하게 되면, 안경장치(100)의 좌측 또는 우측 기울기를 알 수 있다. 따라서, 안경 장치(100)의 사용자가 현재 똑바로 있는 상태인지, 옆으로 누워 있는 상태인지, 비스듬하게 앉아 있는 상태인지 등을 알 수 있게 된다.
이러한 피치각, 롤각, 요우각은 지자기센서 및 가속도센서를 이용하여 산출할 수 있다. 지자기센서란 인간이 느낄 수 없는 지구 자기의 세기 및 방향을 측정하여 검출하는 장치를 의미한다. 일반적으로 플럭스게이트를 사용하여 지자기를 검출하는 플럭스게이트형 지자기센서가 사용된다. 플럭스게이트형 지자기 센서란 퍼말로이(permalloy)와 같은 고투자율 재료를 자심으로 사용하며, 그 자심을 감은 구동권선(coil)을 통해 여기자장을 가하여 그 자심의 자기포화 및 비선형 자기 특성에 따라 발생하는 외부자장에 비례하는 2차 고조파 성분을 측정하므로써 외부자장의 크기 및 방향을 측정하는 장치를 의미한다. 외부자장의 크기 및 방향을 측정함에 따라 현재 방위각을 검출하게 되고, 이에 따라 회전정도를 측정할 수 있게 된다. 지자기 센서는 2축 또는 3축 플럭스게이트로 이루어질 수 있다. 2축 플럭스게이트 센서란 서로 직교하는 X축 플럭스게이트 및 Y축 플럭스게이트로 이루어진 센서를 의미하고, 3축 플럭스게이트란 X축 및 Y축 플럭스게이트에 Z축 플럭스게이트가 추가된 센서를 의미한다.
도 7과 같이 배치된 상태에서는, 안경 장치(100)의 요우각이 곧 방위각이 된다. 지자기 센서에서 방위각을 측정하는 것은 다양한 연산 방식에 따라 이루어질 수 있다. 간단하게는, 아래 수식과 같이 측정될 수 있다.
Figure 112009075415847-PAT00001
수학식 1에서, ψ는 방위각을 의미하고, cosψ 및 sinψ는 X축 및 Y축 플럭 스게이트 출력값을 의미한다.
한편, 가속도 센서란 중력 가속도를 이용하여 객체의 기울어진 정도를 센싱하는 센서로, 통상적으로 2축 또는 3축 플럭스게이트로 이루어질 수 있다. 서로 직교하는 X축 및 Y축 가속도 센서를 포함하는 2축 가속도 센서로 구현된 경우, 피치각 및 롤각은 아래 수식을 이용하여 연산될 수 있다.
φ=sin-1(ay / g)
θ=sin-1(ax / g)
수학식 2에서 g는 중력 가속도, φ는 롤각, θ는 피치각, ax 는 X축 가속도 센서 출력값, ay는 Y축 가속도 센서 출력값을 나타낸다.
한편, 안경 장치(100)에서는 디스플레이 장치(10)로부터 기 설정된 거리, 기 설정된 위치 및 자세 하에서 측정한 화면 영역의 크기를 디폴트로 저장해 둘 수 있다. 이 경우, 그 지점에서 이탈하였을 경우, 디폴트로 정해진 화면 영역의 크기, 형태, 위치 등을 이탈된 정도만큼 변경하는 방식으로 화면 영역을 설정할 수 있다.
도 8은 디폴트 화면 영역을 기초로 화면 영역을 추정하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8에 따르면, 디폴트 화면 영역(a)을 기준으로 피치각 및 롤각 변화에 따라 화면 영역을 회전시켜, (b)와 같이 변화시킨다. 그리고 나서, 디스플레이 장 치(10)와 안경 장치(100)간의 거리를 고려하여, 화면 크기를 (c)와 같이 변화시킨다. 이와 같이, 디폴트 화면 영역(a)을 기준으로 단계적으로 화면의 형태, 크기, 위치 등을 조정할 수 있다.
이와 같은 화면 영역의 조정은 반복 실험을 통해 얻어진 통계치를 이용하여 설정할 수도 있다. 즉, 제작자는, 안경 장치(100) 제작 시에, 다양한 위치에 안경 장치(100)를 배치시킨 후, 그 위치에서 각 글래스를 투과하는 화면 영역의 위치, 크기, 형태 등을 확인하여 저장할 수 있다. 이에 따라, 제품 사용시에는 그 위치, 자세, 거리 등이 감지되면, 그 감지 결과에 대응되는 화면 영역의 형태를 저장부(미도시)로부터 바로 도출하여 그에 따라 화면 영역을 설정하고, 나머지 영역은 차단하는 방식으로 구현할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 9에 따르면, 안경장치(100)는 센서(110), 추정부(120), 제어부(130), 글래스부(140)를 포함한다.
글래스부(140)는 하나만 도시되었으나, 좌측 글래스부 및 우측 글래스부와 같이 복수 개로 구현된다. 복수 개의 글래스부들은 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면에 대응되는 광을 각각 투과시켜, 좌안 및 우안으로 수렴시킨다.
센서(110)는 안경장치(100)의 위치, 자세, 거리 등과 같은 상태 변화를 센싱한다. 구체적으로, 센서(110)는 상술한 바와 같이 지자기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 발광 소자, 수광 소자 등으로 포함할 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같은 다양한 방식으로 안경 장치(100)의 위치 이동, 거리 변화 등을 측정한다.
추정부(120)는 센서(110)의 센싱 결과에 따라, 디스플레이 장치(10)의 화면 크기 및 형태를 추정한다. 형태에는 화면 영역의 위치까지도 포함될 수도 있다.
제어부(130)는 추정부(120)의 추정 결과에 따라, 글래스부(140)의 광 투과 영역 중에서 화면 영역에 대응되는 영역을 활성화시키고, 나머지 영역을 비활성화시킨다. 상술한 바와 같이 활성화란 광 투과가 가능해지는 상태를 의미하고, 비활성화란 광 투과가 차단되는 상태를 의미한다.
활성화 및 비활성화는 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 즉, 글래스부(140)가 액정으로 이루어진 경우, 영역별로 액정을 턴-온 또는 턴-오프시켜 활성화 또는 비활성화시킬 수 있다.
또는, 글래스부(140)에 마련된 셔터를 화면 영역의 에지 부근까지만 클로즈시켜, 나머지 영역의 광 투과를 차단할 수도 있다. 그 밖에, 화면 영역에 대응되는 형태의 마스크를 복수 개 마련하여, 안경 장치(100)의 위치, 거리, 자세 등에 대응되는 형태의 마스크를 적용하는 방식으로 나머지 영역을 차단할 수도 있다.
이상과 같은 여러 실시 예들에서, 화면 영역과 나머지 영역을 그 경계 부분에서 정확하게 구분시킬 필요는 없다. 즉, 오차 범위에 따라, 화면 영역보다 더 큰 영역에 대하여 활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 화면 영역이 예기치않게 차단되는 것을 방지할 수도 있다.
도 10은 글래스부(140)가 액정으로 이루어진 경우의 세부 구성을 나타내는 도면이다. 도 10에 따르면, 글래스부(140)는 액정부(141) 및 액정상태 조정부(142)를 포함한다.
액정부(141)는 얇은 두 개의 판과 그 사이에 배치되는 액체 결정(liquid crystal)을 포함한다. 액체 결정에는 얇은 막 형태의 트랜지스터들이 연결된다. 이에 따라, 트랜지스터를 통해 인가되는 전기 세기에 따라 액체 결정의 배열 상태가 변경되어, 광이 투과되거나 차단되게 된다.
액정 상태 조정부(142)는 액정부(141) 내부의 트랜지스터들에 전기 신호를 인가하여, 액정의 배열 상태를 조정한다.
제어부(130)는 액정 상태 조정부(142)를 제어하여, 화면 영역에 대응되는 영역에 대해서만 광을 투과시키고, 나머지 영역에 대응되는 영역에 대해서는 광을 차단시킬 수 있다.
도 11은 글래스부(140) 구성의 일 예를 나타낸다. 도 11에 따르면, 글래스부(140)는 n*m 개의 액정 셀로 이루어진 액정부(141)를 포함한다. 이에 따라, 화면 영역에 대응되는 부분의 액정만을 턴-온시키고, 나머지 영역의 액정은 턴-오프시키는 방식으로 구동될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 안경 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 12에 따르면, 안경 장치는 센서(110), 추정부(120), 제어부(130), 글래스부(140)에 추가하여, 입력부(150), 저장부(160)를 더 포함할 수 있다.
센서(110)는 제1 산출부(111) 및 제2 산출부(112)를 포함한다.
제1 산출부(111)는 지자기센서(111a), 가속도센서(111b)를 구비하여, 안경 장치의 위치 이동, 자세 변화 등을 감지한다.
제2 산출부(111)는 수광 소자(112a)를 구비하여, 디스플레이 장치(10)와의 거리 변화를 감지한다.
도 12의 센서(110) 구성은 일 예에 불과할 뿐, 도 12와 상이한 구성으로 위치, 자세, 거리 등을 센싱할 수도 있음은 물론이다.
추정부(120)는 제1 산출부(111)에서 산출된 결과에 따라 활성화될 영역의 형태를 추정하고, 제2 산출부(112)에서 산출된 결과에 따라 활성화될 영역의 크기를 추정할 수 있다.
제어부(130)는 기본 위치 및 자세에서 설정된 디폴트 영역의 형태 및 크기를 추정부(120)의 추정 결과에 따라 변형하여, 활성화 및 비활성화될 영역을 결정할 수 있다. 이에 따라, 글래스부(140)의 전체 광 투과 영역 중 화면 영역에 해당하는 부분을 활성화시키고, 나머지는 비활성화시킨다.
추정부(120), 제어부(130), 글래스부(140)에 대한 설명은 도 9 내지 도 11에서 설명한 바 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
저장부(160)는 실시 예에 따라 다양한 형태의 정보를 저장할 수 있다.
일 예로, 저장부(160)는 디폴트 영역의 형태 및 크기에 대한 정보를 저장하여 둘 수 있다.
또는, 저장부(160)는 각 위치, 자세, 거리에서 미리 설정된 화면 영역의 크기, 형태, 위치 등에 대한 정보를 저장하여 둘 수도 있다. 이 경우, 추정부(120) 구성은 생략될 수 있으며, 제어부(130)는 센서(110)에서 센싱된 결과에 대응되는 정보를 저장부(160)에서 바로 독출하여, 그 독출된 정보에 따라 글래스부(140)의 활성화 영역을 결정할 수 있다.
입력부(150)는 사용자의 선택 신호를 입력받는 부분이다. 즉, 사용자는 입력부(150)를 통해 센서(110)를 턴-온 또는 턴-오프시킬 수 있다. 센서(110)가 턴-오프되어 있는 상태에서는 위치, 거리 등의 상태 변화를 감지할 수 없으므로, 제어부(130)는 글래스부(140)의 투과 영역을 조정하는 작업을 수행하지 않는 일반 모드로 동작할 수 있다. 반면, 사용자가 센서(110)를 턴온시키면, 제어부(130)는 화면 영역만을 활성화시키는 모드로 동작할 수 있다.
입력부(150)는 센서(110)에 대한 턴-온 또는 턴-오프 명령 이외에, 직접 모드를 결정하는 선택 신호를 입력받을 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 13에 따르면, 안경 장치(100)는 디스플레이 장치(10)를 기준으로 위치 및 거리 등의 상태 변화를 센싱한다(S1310). 센싱 방식에 대해서는 상술한 부분에서 구체적으로 기재하였으므로, 더 이상의 기재는 생략한다.
센싱이 이루어지면, 센싱 결과를 기초로 화면 크기 및 형태를 추정한다(S1320). 화면 크기 및 형태 추정에 대한 설명 역시 상술한 바 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
이에 따라, 화면 영역이 추정되면, 그 영역에 대한 부분을 활성화시키고, 나머지 영역은 비활성화시킨다(S1320). 이에 따라, 사용자 입장에서는 자신의 위치에서 바라보이는 화면만을 안경 장치(100)의 각 글래스를 통해 인식할 수 있게 되므로, 화면에 집중할 수 있고, 이에 따라, 3차원 입체감이 훨씬 더 증대될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져 서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 이미지 디스플레이 시스템의 구조를 나타내는 모식도,
도 2 내지 6은 안경장치의 위치에 따라 변화되는 화면 영역의 다양한 예를 설명하기 위한 모식도,
도 7은 안경 장치의 위치 변화를 판단하는 원리를 설명하기 위한 평면도,
도 8은 안경 장치의 상태 변화에 따라 화면 영역을 추정하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 모식도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 10은 글래스부의 세부 구성의 일 예를 나타내는 블럭도,
도 11은 글래스부의 구성의 일 예를 나타내는 모식도,
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 안경 장치의 구성을 나타내는 블럭도, 그리고,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안경 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
* 도면 주요 부분에 대한 구체적인 설명 *
110 : 센서 120 : 추정부
130 : 제어부 140 : 글래스부
150 : 입력부 160 : 저장부
10 : 디스플레이 장치 100 : 안경 장치

Claims (10)

  1. 3차원 영상 시청을 지원하는 안경 장치에 있어서,
    디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면에 대응되는 광을 각각 투과시키는 복수 개의 글래스부;
    상기 디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리를 센싱하는 센서;
    상기 센서의 센싱 결과에 따라, 상기 디스플레이 장치의 화면 크기 및 형태를 추정하는 추정부; 및,
    상기 추정부의 추정 결과에 따라, 상기 복수 개의 글래스부 각각의 광 투과 영역 중에서 상기 화면에 대응되는 영역을 활성화시키고, 나머지 영역을 비활성화시키는 제어부;를 포함하는 안경 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 글래스부 각각은 복수 개의 액정으로 형성되며,
    상기 제어부는, 상기 화면에 대응되는 영역에 해당하는 액정을 턴-온시키고, 상기 나머지 영역에 해당하는 액정을 턴-오프시키는 것을 특징으로 하는 안경 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 안경 장치의 피치각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 산출하는 제1 산출부; 및,
    상기 디스플레이 장치에서 전송되는 IR 신호의 세기에 따라, 상기 디스플레이 장치와의 거리를 산출하는 제2 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추정부는,
    상기 제1 산출부에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 형태를 추정하고,
    상기 제2 산출부에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 크기를 추정하는 것을 특징으로 하는 안경 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기본 위치 및 자세에서 설정된 디폴트 영역의 형태를 상기 추정된 형태를 반영하여 변형하고, 상기 디폴트 영역의 크기를 상기 추정된 크기에 따라 확대 또는 감소시켜 상기 활성화 및 비활성화될 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 안경장치.
  6. 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면에 대응되는 광을 각각 투과시키는 복수 개의 글래스부를 구비한 안경 장치의 구동 방법에 있어서,
    디스플레이 장치를 기준으로 상기 안경 장치의 위치 및 거리를 센싱하는 센싱 단계;
    상기 센싱 결과에 따라, 상기 디스플레이 장치의 화면 크기 및 형태를 추정하는 추정 단계; 및,
    상기 추정 결과에 따라, 상기 복수 개의 글래스부 각각의 광 투과 영역 중에서 상기 화면에 대응되는 영역을 활성화시키고, 나머지 영역을 비활성화시키는 조정 단계;를 포함하는 안경 장치의 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 글래스부 각각은 복수 개의 액정으로 형성되며,
    상기 조정 단계는,
    상기 화면에 대응되는 영역에 해당하는 액정을 턴-온시키고, 상기 나머지 영역에 해당하는 액정을 턴-오프시키는 것을 특징으로 하는 안경 장치의 구동 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 센싱 단계는,
    상기 안경 장치의 피치각 변화 정보 및 요우각 변화 정보 중 적어도 하나를 산출하는 제1 산출 단계; 및,
    상기 디스플레이 장치에서 전송되는 IR 신호의 세기에 따라, 상기 디스플레이 장치와의 거리를 산출하는 제2 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경 장치의 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 추정 단계는,
    상기 제1 산출 단계에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 형태를 추정하고,
    상기 제2 산출 단계에서 산출된 결과에 따라 상기 활성화될 영역의 크기를 추정하는 것을 특징으로 하는 안경 장치의 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조정 단계는,
    기본 위치 및 자세에서 설정된 디폴트 영역의 형태를 상기 추정된 형태를 반영하여 변형하고, 상기 디폴트 영역의 크기를 상기 추정된 크기에 따라 확대 또는 감소시켜 상기 활성화 및 비활성화될 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 안경장치의 구동 방법.
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