KR20120014411A - 입체영상 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상표시장치에 관한 것으로 특히 사용자의 위치에 따른 입체영상을 디스플레이하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
적어도 하나 이상의 사용자 위치를 감지하는 위치 감지부; 위치를 측정하는 변화량 측정부; 위치값에 따라 입체광학부의 곡률을 연산하는 영상 보정부; 연산된 렌즈의 곡률 값에 따른 곡률 값으로 변경하여 영상을 출력하는 입체 광학부;을 포함함을 특징으로 한다.

Description

입체영상 디스플레이 장치 및 그 제어 방법{Apparatus and method for controlling a stereo-scopic image dispaly device}

본 발명은 영상표시장치에 관한 것으로 특히 사용자의 위치에 따른 입체영상을 디스플레이하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

개선된 화질의 영상을 제공받고자 하는 사용자들의 욕구로 인하여 디지털 TV가 등장하게 되었는데 디지털 TV는 개선된 화질뿐만 아니라 화면의 종회비율을 기존의 아날로그 TV와 다르게 적용함으로써 보다 현장감 있는 영상을 사용자에게 제공하게 되엇다.

한편 영상의 화질이 2차원적인 영상에 대한 중요한 요소인 반면 최근 3차원 입체 영상에 대한 사용자의 욕구가 증가하고 있다.

입체 영상 구현방식에는 입체 안경을 착용하여야만 입체영상을 감상할 수 잇는 안경식과 디스플레이된 영상만으로 입체영상을 감상할 수 있는 무안경식으로 구분될 수 있는데, 안경식으로는 편광 방식과 시분할 방식이 있으며, 무안경식으로는 패럴랫스 베리어(Parallax Barrier)방식과 렌티큘러(Lenticular)방식이 있다.

상기 렌티큘러 방식의 경우 전기습윤 현상을 이용하여 표면층의 평형 wetting 조건을 변화시킴으로써 초점거리를 조절하도록 한다. 일반적인 렌트큘러의 렌즈는 유리나 플라스틱 등 고체를 채택하여 만들어 곡률이 정해져 있다. 이러써 입체 영상을 시청할 수 있는 시청거리 및 방향이 정해져 있음에 따라 입체영상을 시청할 수 있는 범위가 한정되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 사용자의 위치에 따라 입체영상을 출력하는 곡률을 유동적으로 변경할 수 있도록 하는 입체영상 표시장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우 사용자들에게 최적화된 입체영상을 제공하도록 하기 위한 입체영상표시장치 및 그 제어 방법을 제공하데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 하나 이상의 사용자 위치를 감지하는 위치 감지부; 상기 위치를 측정하는 변화량 측정부; 상기 위치값에 따라 입체 광학부의 곡률을 연산하는 영상 보정부; 상기 연산된 렌즈의 곡률 값에 따른 곡률 값으로 변경하여 영상을 출력하는 입체 광학부;을 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 적어도 하나의 사용자의 위치를 감지하는 단계; 상기 감지된 사용자 위치에 따른 위치값을 확인하는 단계; 상기 확인된 위치값에 따라 입체광학부의 곡률을 연산하는 단계; 상기 연산된 곡률로 상기 입체광학부의 렌즈 곡률을 변경하는 단계; 상기 변경된 곡률값에 따라 영상을 출력하는 단계;로 구성됨을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 액체렌즈를 채택하여 사용자의 위치에 따라 입체영상의 출력 곡률을 유동적으로 함으로써, 사용자가 좀 더 명확하고 실감나는 입체영상을 시청할 수 있도록 하는 효과를 가지고 있다.

또한 복수의 사용자가 입체영상을 시청하더라도 사용자 각각의 위치를 고려하여 사용자 모두가 실감나는 입체영상을 시청할 수 있도록 하는 효과를 가지고 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 영상표시기기의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상표시기기의 입체영상 출력 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체영상의 출력 동작 흐름도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 영상표시긱의 입체영상 출력 예시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 입체영상의 출력 동작 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 영상표시기기의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 영상표시기기(100)는 위치 감지부(110), 변화량 측정부(120), 저장부(130), 영상 보정부(140), 영상 입력부(250), 디스플레이부(160) 및 입체 광학부(170)을 포함하여 구성된다.

위치 감지부(110)는 사용자의 위치를 감지하는 역할을 한다. 이를 위하여 위치 감지부(110)에는 적어도 하나 이상의 위치 감지 수단이 구비될 수 있다. 위치 감지 수단은 사용자의 위치를 감지하는 것으로 적외선 카메라, 디지털 카메라 또는 초음파 송수신기 등이 위치 감지 수단으로 이용되어 사용자의 위치를 감지할 수 있다..

예를들어 위치 감지 수단이 적외선 카메라 또는 디지털 카메라인 경우 카메라에 감지된 사용자의 형태를 이용하여 사용자의 거리 및 움직임이 감지될 ㅅ 잇고, 위치 감지 수단이 초음파 송수신기인 경우 초음파 송수신기에서 송신된 적어도 하나 이상의 초음파가 사용자에 의하여 반사되고, 반사된 초음파가 다시 초음파 송수신기로 수신되고, 분석됨으로써 사용자의 거리 및 움직임이 감지될 수 있다.

변화량 측정부(120)는 사용자의 위치에 대한 변화량 즉, 사용자와의 거리 및 사용자의 상하좌우 이동량을 측정하는 역할을 한다. 또한 복수의 사용자가 감지되는 경우 상기 사용자들간의 위치 또는 거리에 따른 평균값을 연산하는 기능을 수행한다. 위치 감지부(110)로부터 수신된 사용자의 위치에 대한 변화량이 소정 임계치를 초과하는지의 여부를 확인하고, 변화량 측정부(120)는 위치 변화랑이 임계치를 초과하는 경우 사용자의 동작 베터를 영상 보정부(140)에 전달하여 위치 변화량 또는 사용자의 위치 평균값에 따라 영상 보정부(140)에서 곡률 변경에 대항 동작을 수행할 수 있도록 한다.

영상 입력부(150)는 2차원 영상을 입력받는 역할을 한다. 여기서 2차원 영상은 저장부(!30)에 저장된 것일 수도 있고, 소정의통신수단에 의해 네트워크를 통해 전달된 것일 수도 있다. 또한 2차원 영상은 3차원 입체영상으로 변활될 수 있도록 사용자의 양안용 영상을 포함할 수 있다. 즉, 2차원 영상에는 좌안용 영상 및 우안용 영상이 포함될 수 있는 것이다.

영상 보정부(140)는 영상 입력부(150)로 입력영상에 대하여 사용자가 시청하는 위치 및 거리에 따른 출력 곡률을 변경하기 위한 값을 산출하는 기능을 수행하고, 상기 산출된 값에 따라 곡률을 영상의 곡률 변경을 수행한다.

상기 곡률 변경을 위한 수식은 일반적인 전기 습윤현상을 이용한 액체렌즈를 채택시 연산되는 곡률을 산출하는 수학식을 이용한다.

전기 습윤 현상을 이용한 액체렌즈는 실린더의 내부에 굴절율이 서로 다르고 섞이지 않는 액체 두 종류를 채우고 상/하부면을 투명한 판으로 딘 제1플레이트/제2플레이트로 밀봉하여 렌즈의 역할을 하게 만든다.

즉, 두 종류의 액체 중 한 종류는 절연성, 무극성을 나타내는 오일(Oil)류이고, 다른 한 종류는 전기가 통하는 전해질 수용액을 이용하여 중력의 영향을 받지 않기 위해 밀도가 동일한 액체를 사용한다.

상기 실린더는 전극으로 코팅되어 있으며, 상기 전극의 외부에는 절연체가 코팅되어 잇어서 상기 실린더 내부의 액체에 전류가 흐르는것을 방지한다.

상기 실린더에 전극을 배선하고 상기 전도성 수용액의 판 쪽에는 상기 실리너ㄷ에 배선된 전극과 반대 극성의 전극을 설치하여 상기 수용액과 상기 실린더의 전극을 연결시키면 전체적으로 하나의 축전기와 같은 구조가 된다.

상기 두 액체 사이의 곡률은 하기와 같다.

상기

는 전압을 인가하지 않았을 때, 액체가 표면 장력에 의해 곡면을 이룰 때 상기 액체와 액체가 놓인 판이 이루는 각도를 나타낸다.

상기

는 전압이 인가되었을 때, 전기습윤 현상에 의해 액체의 표면장력이 커졌을 때의 상기 액체와 액체가 놓인 판이 이루는 각도이다.

상기 d는 절연층의 두께이고, 상기

는 유전율을 나타내고, 상기

는 진공에서의 유전율이다.

상기 V는 상기 액체에 인가된 전압이고, 상기

는 액체의 표면 장력의 크기를 나타낸 것이다.

따라서 상기 액체에 인가된 전압이 클수록 상기 액체와 상기 액체가 놓인 판이 이루는 각도가 작아진다. 즉, 더 강한 전압이 인가될수록 더 납작한 형태를 이루에 되어 상기 액체에 빛이 입사될 때 굴절되는 정도가 변화하게 된다.

이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 사용자의 위치 또는 거리에 따라 인가되는 전압량을 저장부에 저장하고, 상기한 [수학식1]에 대입하여 사용자의 위치 또는 거리에 따른 곡률을 연산하여 상기 연산된 곡률로 영상의 출력 정도를 변경하게 된다.

저장부(130)는 사용자의 위치 변화량에 대응되는 전압 인가 값 내지 사용자의 거리 및 위치에 따른 전압 인가 값을 저장하는 역할을 한다. 저장부(!30)에 저장된 값은 사용자의 위치변화량에 대한 정보와 상기 위치 변화량의 임계치를 저장한다.

디스플레이부(160)는 영상 보정부(140)에 의향 변경된 곡률에 따라 2차원 영상을 디스플레이하는 역할을 수행한다. 여기서 2차원 영상은 일반적인 2차원 영상이 아닌 3차원 영상으로의 변환을 위한 2차원 영상일 수 잇는 것으로서, 양안 변이(Binocular Disparity), 운동 시차(Motion Parallax)등의 광학정보(Optical Information)와 같은 양안에 의해서 3차원 깊이를 인식할 수 있는 정보가 포함될 수 있다.

입체광학부(170)는 디스플레이부(160)로부터 전달된 2차원 영상을 3차원 입체영상으로 변환하는 역할을 한다. 즉, 입체 광학부(170)는 2차원 영상을 좌우안용 영상으로 분리하는 것으로서 왼쪽 눈에는 좌안용 영상을, 오른쪽 눈에는 우안용 영상을 전달함으로써 사용자로 하여금 입체영상을 느끼게 한다.

이러한 입체 광학부(170)는 본 발명의 실시 예에서는 렌티큘러(Lenticular)방식에 의해 구현된다.

렌티큘러 방식은 상술한 바와 같이 작은 렌즈들의 배열로 이루어진 렌티큘러 판(Lenticular Sheet)을 배치함으로써 좌우 2안상 또는 다안상을 분리하여 입체 영상을 구현하는 방식이다. 입체 광학부(170)를 통하여 좌우안용으로 분리된 영상을 보게 되므로 사용자는 입체 안경을 착용하지 않고도 입체 영상을 관찰할 수 있게 된다. 또한, 입체 광학부(270)는 편광 방식과 시분할 방식에 따라 2차원 영상을 좌우안용 입체 영상으로 분리함으로써, 입체 안경용 입체 영상을 생성할 수도 있다.

상술한 구성에 따라 이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 설명한다.

도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체영상 출력 예시도와 그에 따른 동작 흐름도이다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에서는 복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우 최적의 곡률로 영상을 출력할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 2를 참조하면 입체영상장치(100)에 복수의 사용자(201, 202, 203)가 영상을 시청하게 되는 경우 사용자의 움직임 또는 위치를 감지하여 위하여 적어도 하나이상의 위치 감지 수단(101, 102, 103, 104)이 구비될 수 있다.

예를 들어, 위치 감지 수단(201, 202, 203, 204)이 적외선 카메라 또는 디지털 카메라인 경우 카메라에 감지된 사용자(201, 202, 203)의 형태를 이용하여 사용자(201, 202, 203) 각각의 거리 및 움직임이 감지될 수 있고, 위치 감지 수단(101, 102, 103, 104)이 초음파 송수신기인 경우 초음파 송수신기에서 송신된 적어도 하나 이상의 초음파가 사용자(100)에 의하여 반사되고, 반사된 초음파가 다시 초음파 송수신기로 수신되고 분석됨으로써 사용자(201, 202, 203)의 거리 및 움직임이 감지될 수 있다.

또한, 입체 영상을 감상하기 위하여 사용자)는 입체 안경을 착용할 수도 있는데, 입체 안경에 구비된 지자기 센서 또는 관성 센서에 의하여 사용자(100)의 움직임이 감지되고 감지된 움직임이 소정의 통신 수단을 통하여 입체 영상장치(100에 전달됨으로써 입체 영상 장치(100)의 위치 감지 수단은 사용자(201, 202, 203)의 움직임을 감지할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 에에 따른 입체 영상장치의 동작 흐름도이다.

사용자의 위치에 따른 영상을 디스플레이하기 위해 입체영상장치(100)의 위치 감지부(110)는 사용자의 위치를 감지한다.(305단계) 본 발명의 실시 예에서는 상기 위치 감지부(110)에서 복수의 사용자가 감지되는 경우를 예를 들어 설명한다.

상기 감지된 위치는 변화량 측정부(120)로 전달되는데, 상기 변화량 측정부(120)는 사용자의 각각의 위치 및 상기 위치에 대한 평균적인 위치값을 산출하는 기능을 수행한다.(310단계) 상기 산출된 사용자의 위치에 대해 영상 보정부(140)로 출력하게 된다.

사용자의 위치 값을 입력받은 영상 보정부(140)는 상기 산출된 사용자 위치값을 화인하고(315단계) 상기 위치값에 따라 기 설정된 전압값을 저장부(130)에서 독출하여 상기 [수학식 1]에 의해 렌즈의 곡률값을 산출하고(320단계) 상기 산출된 곡률값에 따라 렌즈의 곡률을 변경하여 영상을 출력하도록 한다.(325단계)

상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 입체영상장치는 복수의 사용자 위치와 거리를 감지하고 상기 감지된 각각의 사용자 위치 및 거리에 따른 평균값을 연산하여 상기 평균값ㅇ 따른 렌즈 곡률을 산출하여 상기 산출된 곡률을 반영하여 영상을 출력하도록 하여 다수의 사용자가 상이한 위치에서 영상을 감상하는 경우에도 최적의 영상을 감상할 수 있도록 한다.

도 4 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 입체영상장치의 예시도 및 동작 흐름도이다. 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 대해 설명한다.

도 4는 상기한 도 3에서와 같이 다수의 사용자 위치 감지를 위한 감지수단(101, 102, 103, 104)를 입체영상장치(100)에 구비하고, 상기 감지수단(101, 102, 103, 104)에서 사용자의 위치 및 거리에 대한 변화를 감지하게 된다.(505단계)

감지된 위치는 변화량 측정부(120)로 전달되는데, 변화량 측정부(12)는 사용자의 위치에 대한 변화량을 측정하고(510단계) 측정된 사용자의 위치 변화량에 대한 소정 임계치의 초과 여부를 확인한다.(515단계)

그리고 사용자의 위치 변화량이 소정 임계치를 초과하는 경우 사용자의 위치 이동에 따른 렌즈 곡률을 연산하여 상기 연산된 값에 따라 렌즈(170)의 곡률을 변경하게 된다(520단계) 이에 따라 상기 사용자의 위치에 따른 변경된 곡률을 적용한 렌즈를 통하여 영상이 출력되며(525단계) 상기 출력된 영상을 사용자가 확인할 수 있게 된다.

110 : 위치감지부 120 : 변화량 측정부
130 : 저장부 140 : 영상 보정부
150 : 영상 입력부 160 : 디스플레이부
170 : 입체광학부

Claims (8)

1. 적어도 하나 이상의 사용자 위치를 감지하는 위치 감지부;
   상기 위치를 측정하는 변화량 측정부;
   상기 위치값에 따라 입체광학부의 곡률을 연산하는 영상 보정부;
   상기 연산된 렌즈의 곡률 값에 따른 곡률 값으로 변경하여 영상을 출력하는 입체 광학부;을 포함함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 위치 감지부에서 감지된 사용자 위치가 복수인 경우 상기 변화량 측정부는 상기 복수의 위치값에 대한 평균 위치값을 산출하도록 함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
3. 제 1항에 있어서, 사용자 위치에 따른 곡률변경을 위한 전압값을 저장하는 저장부를 더 포함함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 입체광학부는 렌티큘러(Lenticular)방식을 이용하여 상기 디스프를레이된 영상을 3차원 입체영상으로 변환하는 입체영상 디스플레이 장치.
5. 적어도 하나의 사용자의 위치를 감지하는 단계;
   상기 감지된 사용자 위치에 따른 위치값을 확인하는 단계;
   상기 확인된 위치값에 따라 입체광학부의 곡률을 연산하는 단계;
   상기 연산된 곡률로 상기 입체광학부의 렌즈 곡률을 변경하는 단계;
   상기 변경된 곡률값에 따라 영상을 출력하는 단계;로 구성됨을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치의 제어방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 감지된 사용자의 위치가 복수개인 경우 상기 감지된 복수개의 사용자 위치값에 대한 평균 위치값을 산출하는 단계;
   상기 산출된 평균값에 따른 상기 곡률을 연산하는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치의 제어 방법.
7. 제 5항에 있어서, 상기 사용자의 위치는 상기 사용자의 위치와 거리 변화량을 감지하도록 함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치의 제어 방법.
8. 제 5항에 있어서, 상기 곡률값 연산은 사용자 위치값에 따른 기 저장된 전압값을 독출하여 곡률값 연산식에 따라 산출되도록 함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치의 제어 방법.
   

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