KR20120051877A - 시점거리 변화에도 시역을 유지하는 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시청자의 시점거리 변화에도 시역을 유지할 수 있는 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 무안경식 3차원 영상표시장치는 영상을 표시하는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에 표시되는 영상을 이용하여 시차 영상을 생성하는 광학판 및 디스플레이 패널과 광학판 사이의 이격 거리를 조절하여 시청자에게 제공되는 시차 영상의 시역을 유지시키는 제어부를 포함한다.

Description

시점거리 변화에도 시역을 유지하는 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법{3-Dimension Display Apparatus Providing Constant Viewing Zone under Varying Distance of View Point and Control Method Thereof}

본 발명은 입체영상표시장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자 또는 시청자의 시청거리의 변화에도 시역을 유지할 있는 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

현재 3차원 영상표시장치로 특수 안경을 착용하지 않아도 되는 무안경식 3차원 영상표지장치가 주로 개발되고 있다. 이때, 무안경식 3차원 영상표시장치는 시청자가 영상표시장치와 일정한 간격을 유지해야 한다는 불편함을 수반한다. 이러한 문제는 광학판(렌즈 방식, 시차장벽 방식 등)을 사용하는 경우 시청자의 위치가 변화함에 따라 영상이 맺히는 지점이 변화하게 되어 시역이 붕괴되기 때문이다.

종래 이러한 문제점을 해결하기 위해 전자 배리어를 이용하여 시청자의 위치가 변화함에 따라 차광부와 투광부의 간격을 조절하는 방법이 사용되었다. 하지만, 이러한 방법은 시차영상 이미지 해상도의 변화와 시차영상의 간섭으로 발생하는 크로스토크의 증가로 인한 문제가 발생한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 시청자의 시청 거리 변화에도 시역을 효과적으로 유지시키는 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법을 제시하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 영상표시장치는 영상을 표시하는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 영상을 이용하여 시차 영상을 생성하는 광학판과, 상기 디스플레이 패널과 상기 광학판 사이의 이격거리를 조절하여 시청자에게 제공되는 시차 영상의 시역을 유지시키는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 영상표시장치는 시청자의 시점거리를 추출하는 시점거리 추출부와, 상기 디스플레이 패널과 상기 광학판 사이의 이격거리를 조절하는 제1 이격거리 조절부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 시점거리 추출부에서 검출된 시청자의 시점거리를 이용하여 시역을 유지시키는 상기 디스플레이 패널과 상기 광학판 사이의 이격 거리를 계산하고, 상기 디스플레이 패널과 상기 광학판이 상기 계산된 이격거리만큼 이격되도록 상기 제1 이격거리 조절부를 제어할 수 있다.

이때, 3차원 영상표시장치는 상기 디스플레이 패널에 빛을 공급하는 광원부를 더 포함할 수 있다.

상기 광학판은 상기 디스플레이 패널을 기준으로 상기 광원부의 반대편에 위치하거나, 상기 광원부와 상기 디스플레이 패널 사이에 위치할 수 있다.

상기 광학판이 상기 광원부와 상기 디스플레이 패널 사이에 위치하는 경우, 3차원 영상표시장치는 상기 광원부와 상기 광학판 사이의 이격거리를 조절하는 제2 이격거리 조절부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 시점거리 추출부에서 검출된 시청자의 시점거리를 이용하여 시역을 유지하도록 상기 제1 이격거리 조절부와 상기 제2 이격거리 조절부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 광학판은 상기 광원부와 상기 디스플레이 패널 사이에 위치하는 제1 광학판과, 상기 디스플레이 패널을 기준으로 상기 제1 광학판과 반대편에 위치하는 제2 광학판으로 이루어질 수 있다.

이때, 3차원 영상표시장치는 상기 광원부와 상기 제1 광학판 사이의 이격거리를 조절하는 제3 이격거리 조절부를 더 포함하고, 상기 제1 이격거리 조절부는 상기 제1 광학판과 상기 디스플레이 패널 사이의 거리 및 상기 제2 광학판과 상기 디스플레이 패널 사이의 거리를 조절하며, 상기 제어부는 상기 시점거리 추출부에서 검출된 시청자의 시점거리를 이용하여 시역을 유지하도록 상기 제1 이격거리 조절부와 상기 제3 이격거리 조절부를 제어할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 3차원 영상표시장치의 제어방법은 시청자의 시점거리를 추출하는 단계와, 시차영상의 시역을 유지하도록 디스플레이 패널과 광학판 사이의 제1 이격거리를 계산하는 단계와, 디스플레이 패널과 광학판을 제1 이격거리 만큼 이격시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 영상표시장치의 제어방법은 시차영상의 시역을 유지하도록 하는 광원부와 광학판 사이의 제2 이격거리를 계산하는 단계와, 상기 광원부와 상기 광학판을 제2 이격거리 만큼 이격시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법은 시청자가 표시장치와 일정한 거리를 유지하지 않아도 입체영상을 시청할 수 있도록 함으로써 시청자의 이동성을 최대한 보장한다.

도 1은 기존 시차 장벽(parallax barrier)을 채용한 3차원 영상표시장치의 시역 형성을 설명하는 도면이다.
도 2는 기존 시차 장벽(parallax barrier)을 채용한 3차원 영상표시장치의 시차 장벽의 위치 변화에 따른 시역 형성 위치의 변화를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 영상표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 영상표시장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 영상표시장치의 제어방법을 설명하는 순서도이다.
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 영상표시장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 영상표시장치를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 첨부도면 및 이하의 설명은 본 발명에 따른 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법의 가능한 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 아래의 내용에 의해 한정되지 아니한다.

도 1은 기존 시차 장벽(parallax barrier)을 채용한 3차원 영상표시장치의 시역 형성을 설명하는 도면이다.

도 1은 디스플레이 패널과 시청자 사이에 시차 장벽(parallax barrier)이 존재하는 경우에 있어, 시점거리에 따른 디스플레이 패널과 시차 장벽과의 거리가 결정되는 것을 도시하고 있다. 여기서 시점거리는 디스플레이 패널과 시청자의 안구까지의 거리를 의미한다.

도 1에서 표시된, 시점 거리(VD: View Distance), 시점 수(VN: View-points Number), 시점 크기(VS: View-points Size), 단위 픽셀 사이즈(UPS: Unit Pixel Size), 개구 사이즈(A: Aperture size), 장벽 사이즈(B: Barrier size), 장벽 공간 거리(D: Distance of barrier space) 들간의 관계를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

따라서, 위와 같은 수학식들에 의해서 시점 거리 VD에 따른 장벽 공간 거리 D가 결정되게 된다. 즉, 시점 거리 VD가 변화하게 되면 장벽 공간 거리 D 또한 위 식에 의해서 결정되는 값으로 변화되어야 시청자의 안구에 시역 겹침 등의 문제가 발생하지 않게 되는 것이다. 도 2를 참조하면 시점 거리의 변화에 따른 장벽 공간 거리의 변화를 확인할 수 있다.

도 2는 기존 시차 장벽(parallax barrier)을 채용한 3차원 영상표시장치의 시차 장벽의 위치 변화에 따른 시역 형성 위치의 변화를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 101 위치에 존재하는 디스플레이 패널과, 110 위치에 존재하는 시차 장벽과, 120 위치에 존재하는 시청자의 안구를 확인할 수 있다. 이때, 디스플레이 패널을 지나 시차 장벽을 통과한 빛은 설계상의 시청자의 위치 120에서 일정한 폭의 시역을 형성하게 된다.

하지만, 시청자가 디스플레이 패널에 수직 방향으로 이동하는 경우 시차 영상을 재배치하게 되면 영상의 해상도 저하 및 연산량의 증가로 반응속도의 저하가 발생하게 되며, 이로 인하여 시청자는 순간적으로 시차 영상을 볼 수 없는 상태가 된다.

즉, 도 2에서 볼 수 있듯이, 시청자가 디스플레이 장치 쪽으로 이동하여 시청자의 안구가 121 위치에 존재하는 경우에는 시차 장벽 또한 111 위치로 이동하여야만 시청자는 해상도 저하가 없는 시차 영상을 시청할 수 있다. 이와 반대로, 시청자가 디스플레이 장치에서 멀어지는 쪽으로 이동하여 시청자의 안구가 122 위치에 존재하는 경우에는 시차 장벽 또한 112 위치로 이동하여야만 시청자는 해상도 저하가 없는 시차 영상을 시청할 수 있다.

본 발명은 이러한 점을 착안하여, 시청자 디스플레이 패널과 수직 방향으로 이동하여 시점 거리가 이동하는 경우 그에 대응하여 시역을 유지하도록 시차 장벽과 디스플레이 패널과의 이격 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치를 제안한다. 이하 도 3 내지 도 7을 바탕으로 본 발명에 따른 3차원 영상표시장치를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 영상표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 영상표시장치는 광원부(10)와 디스플레이 패널(20)과 광학판(30)과, 시점거리 추출부(40)와, 이격거리 조절부(50)와, 제어부(60)를 포함하여 구성된다.

광원부(10)는 디스플레이 패널(20)에 영상 정보가 표시되도록 빛을 제공하는 역할을 하며, 디스플레이 패널(20)은 광원부(10)에서 제공된 빛을 기초로 영상 정보를 표시하며, LCD, LED 등이 이에 해당될 수 있다.

광학판(30)은 디스플페이 패널(20)에 표시되는 영상 정보를 이용하여 시청자에게 시차 영상을 제공하기 위한 장치로서, 시차 장벽(parallax barrier), 렌티큘라(lenticular), 다이나렉스 등이 이에 해당된다.

시점거리 추출부(40)는 디스플레이 패널(20)과 시청자의 안구까지의 거리인 시점거리를 추출하는 역할을 한다. 시점거리 추출부(40)는 현재 사용되고 있는 영상처리 기술 등이 적용될 수 있다.

이격거리 조절부(40)는 디스플레이 패널(20)과 광학판(30) 사이의 이격 거리를 조절하는 역할을 한다. 이격거리 조절부(40)는 디스플레이 패널(20)과 광학판(30) 사이에 설치되어 디스플레이 패널(20)의 위치를 이동시키거나, 광학판(30)의 위치를 이동시키거나, 디스플레이 패널(20) 및 광학판(30)의 위치를 동시에 이동시킴으로써 이격 거리를 조절하도록 설계될 수 있다.

제어부(60)는 시점거리 추출부(40)에서 추출됨 시청자의 시점거리를 이용하여 시역을 유지시키는 디스플레이 패널(20)과 광학판(30) 사이의 이격 거리를 계산하고, 광학판(30)이 디스플레이 패널(20)과 계산된 이격 거리만큼 떨어지도록 이격거리 조절부(40)를 제어하는 역할을 한다. 이때, 시역을 유지시키는 디스플레이 패널(20)과 광학판(30) 사이의 이격 거리는 도 1에서 설명한 수학식들을 이용하여 계산될 수 있다.

도 4는 도 3의 제1 실시예에 따른 영상표시장치의 예를 도시하고 있다. 도 4를 참조하면, 광원부(10)와 디스플레이 패널(20)이 서로 접합되어 있고 디스플레이 패널(20)과 광학판(30)은 이격거리 조절부(50)를 통하여 접합되어 있다.

도 4에 도시된 영상표시장치의 제어방법을 도 5의 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 시청자가 디스플레이 패널(20)에서 제공되는 시차 영상을 시청하고 있는 경우 시청자의 위치가 이동하여 시점 거리가 변화하게 되면 시점거리 추출부(40)는 시점거리를 추출한다(200). 제어부(60)는 이 추출된 시점거리를 기초로 시역을 유지하는 디스플레이 패널(20)와 광학판(30) 사이의 이격거리를 계산하고(220), 광학판(30)이 디스플레이 패널(20)과 이 계산된 이격거리 만큼 이격되도록 디스플레이 패널(20)과 광학판(30) 사이의 거리를 조절한다(240).

본 발명에 따른 영상표시장치는 이렇게 시청자와 디스플레이 패널 간의 수직 시점 거리가 변화하는 상황에서도 디스플레이 패널과 광학판 사이의 거리를 조절함으로써 해상도의 저하가 없는 시차 영상을 시청자에게 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 명세서에는 4시점의 3차원 영상표시장치를 기준으로 도식하고 설명하였으나, 2시점 이상 초다시점을 채택하는 무안경식 3차원 영상표시장치에도 적용이 가능함은 물론이다.

지금까지 도 3 내지 도 5에서는 광학판이 디스플레이 패널 전면에 존재하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이하 도 6 및 도 7에서는 광학판이 디스플레이부 후면 또는 전면 및 후면 모두에 존재하는 경우를 설명한다.

도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 영상표시장치를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 영상표시장치는 광원부(300)와, 광학판(320)과, 디스플레이 패널(340)과, 제1 이격거리 조절부(330)와 제2 이격거리 조절부(310)을 포함하여 구성된다.

즉, 광학판(320)은 광원부(300)와 디스플레이 패널(340) 사이에 위치하며, 제1 이격거리 조절부(330)는 광학판(320)과 디스플레이 패널(340) 사이의 이격 거리를 조절하는 역할을 하며, 제2 이격거리 조절부(310)는 광원부(300)와 광학판(320) 사이의 이격거리를 조절하는 역할을 한다.

시청자가 이동하여 시점거리가 변화하는 경우에는 제어부(미도시)는 시역을 유지하도록 제1 이격거리 조절부(330)와 제2 이격거리 조절부(310)를 제어하게 된다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 영상표시장치를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 영상표시장치는 광원부(400)와, 제1 광학판(420)과, 디스플레이 패널(440)과, 제2 광학판(460)과, 제1 이격거리 조절부(410)와, 제2 이격거리 조절부(430)와, 제3 이격거리 조절부(450)를 포함하여 구성된다.

즉, 광학판은 제1 광학판(420)과 제2 광학판(460)으로 이루어지며, 제1 광학판(420)은 광원부(400)와 디스플레이 패널(440) 사이에 위치하며, 제2 광학판(460)은 디스플레이 패널(440) 전면에 위치한다.

역시, 시청자가 이동하여 시점거리가 변화하는 경우에는 제어부(미도시)는 시역을 유지하도록 제1 이격거리 조절부(410), 제2 이격거리 조절부(430) 및 제3 이격거리 조절부(450)를 제어하게 된다.

본 발명에 따른 무안경식 3차원 영상표시장치 및 그 제어방법은 위와 같이, 시청자의 시점거리가 변화하는 경우 광학판과 디스플레이 패널 또는 광학판과 광원부 사이의 이격거리를 변화시킴으로써 시청자에게 해상도 저하가 없는 시차 영상을 효과적으로 제공할 수 있게 한다.

10: 광원부 20: 디스플레이 패널
30: 광학판 40: 시점거리 추출부
50: 이격거리 조절부 60: 제어부

Claims (10)

1. 영상을 표시하는 디스플레이 패널;
   상기 디스플레이 패널에 표시되는 영상을 이용하여 시차 영상을 생성하는 광학판; 및
   상기 디스플레이 패널과 상기 광학판 사이의 이격 거리를 조절하여 시청자에게 제공되는 시차 영상의 시역을 유지시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
2. 제1항에 있어서,
   시청차의 시점거리를 추출하는 시점거리 추출부; 및
   상기 디스플레이 패널과 상기 광학판 사이의 이격 거리를 조절하는 제1 이격거리 조절부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 시점거리 추출부에서 추출된 시청자의 시점거리를 이용하여 시역을 유지시키는 상기 디스플레이 패널과 상기 광학판 사이의 이격거리를 계산하고, 상기 디스플레이 패널과 상기 광학판이 상기 계산된 이격거리만큼 이격되도록 상기 제1 이격거리 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 디스플레이 패널에 빛을 공급하는 광원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 광학판은 상기 디스플레이 패널을 기준으로 상기 광원부의 반대편에 위치하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 광학판은 상기 광원부와 상기 디스플레이 패널 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 광원부와 상기 광학판 사이의 이격거리를 조절하는 제2 이격거리 조절부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 시점거리 추출부에서 검출된 시청자의 시점거리를 이용하여 시역을 유지하도록 상기 제1 이격거리 조절부와 상기 제2 이격거리 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 광학판은 상기 광원부와 상기 디스플레이 패널 사이에 위치하는 제1 광학판과, 상기 디스플레이 패널을 기준으로 상기 제1 광학판과 반대편에 위치하는 제2 광학판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 광원부와 상기 제1 광학판 사이의 이격거리를 조절하는 제3 이격거리 조절부를 더 포함하고,
   상기 제1 이격거리 조절부는 상기 제1 광학판과 상기 디스플레이 패널 사이의 거리 및 상기 제2 광학판과 상기 디스플레이 패널 사이의 거리를 조절하며,
   상기 제어부는 상기 시점거리 추출부에서 검출된 시청자의 시점거리를 이용하여 시역을 유지하도록 상기 제1 이격거리 조절부와 상기 제3 이격거리 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
9. 광원부, 디스플레이 패널 및 광학판을 포함하는 3차원 영상표시장치의 제어방법에 있어서,
   시청자의 시점거리를 추출하는 단계;
   시차영상의 시역을 유지하도록 하는 상기 디스플레이 패널과 상기 광학판 사이의 제1 이격 거리를 계산하는 단계; 및
   상기 디스플레이 패널과 상기 광학판을 상기 제1 이격 거리만큼 이격시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치의 제어방법.
10. 제9항에 있어서,
    시차영상의 시역을 유지하도록 하는 상기 광원부와 상기 광학판 사이의 제2 이격 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 광원부와 상기 광학판을 상기 제2 이격 거리만큼 이격시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치의 제어방법.

Images