KR20130044625A - 회전을 이용한 3차원 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

회전을 이용한 3차원 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

회전을 이용한 3차원 디스플레이 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 3차원 디스플레이 장치는, 2차원 영상을 디스플레이하는 투명 재질의 디스플레이부, 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받는 인터페이스부, 상기 디스플레이부에 연결되어, 상기 디스플레이부를 기설정된 주기 및 각속도로 회전시키는 회전구동부 및 상기 입력 영상을 분석하여 상기 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하며, 상기 디스플레이부가 회전함에 따라서 상기 2차원 디스플레이 정보에 기초한 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이하여 하나의 프레임 3차원 영상을 형성하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

회전을 이용한 3차원 디스플레이 장치 및 그 제어 방법 { THREE DIMENSIONAL DISPLAY APPARATUS USING ROTATION AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF }
본 발명은 회전을 이용한 3차원 디스플레이 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투명 재질의 디스플레이 수단의 회전을 이용한 체적형(volumetric) 3차원 디스플레이 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
근자에 들어 3차원 디스플레이 장치에 관한 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 종래의 3차원 디스플레이 장치는 크게 안경식, 무안경식, 체적형 방식, 홀로그래픽 방식의 3차원 디스플레이 장치로 구분될 수 있다.
안경식 또는 무안경식 방식의 3차원 디스플레이 장치는 인간이 가지는 양안 시차 모두 시차가 있는 두 개의 2차원 화상을 좌안과 우안에 각각 분리하여 제공함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다. 그러나, 안경 방식은 편광 안경과 같은 별도 악세사리를 착용해야만 3차원 영상을 감상할 수 있다는 불편함이 있다. 또한, 무안경 방식은 시점이 하나 또는 여러 개로 분리 고정되어 있어 불연속적이기 때문에, 정확한 위치에서만 3차원 영상을 감상할 수 있다는 단점이 있다. 더욱이, 안경 방식과 무안경 방식은 모두 물체의 깊이 정보만을 재현하고, 관찰자가 물체를 여러 방향에서 보았을 때의 화상은 볼 수 없다는 한계가 있다.
이에 따라 실질적으로 완전한 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 체적형 3차원 디스플레이 장치의 개발이 요청되어 왔으며, 이러한 요청에 응답하여 Sony사에서 개발된 Raymodeler, UFC&SONY에서 발표된 SIGGRAPH 2007 paper proceedings(이하, UFC), Actually system 등과 같은 다양한 방식의 체적형 3차원 디스플레이 장치가 개발되어 왔다.
Raymodeler는 360도 방향으로 시점을 분할하여 2차원 영상을 디스플레이하면서 각 시점에 맞도록 슬릿(slit)을 이용하여 지향성을 부가하여 3차원 영상을 구현하는 방식을 채택한다. 다만, Raymodler는 특정 시점에 단일 영상이 표시되도록 제어함으로써 시점에 따라 영상 노출 시간이 제한되며, 이에 따라 화소의 노출 시간이 상대적으로 감축되어 전체 밝기가 어두워지는 단점을 가진다. 아울러, Raymodeler는 시점 및 초당 프레임의 수의 곱에 또한 60을 곱한 만큼의 고속 회전체(rpm)가 요구되어 구현 시 복잡성이 증가하는 문제를 가진다. 뿐만 아니라, LED 어레이로 영상을 구현하는 데에 있어서, 해상도 증가의 문제를 가지기도 한다.
한편, UFC는 상단의 프로젝터에서 HOE diffusion mirror에 한 시점의 영상을 투영하는 방식을 채택한다. UFC는 mirror를 회전시키며 각각의 시점의 영상을 프로젝터에서 형성시켜 투영하고, HOE 에서 시점에 대한 지향성을 확보하여 3차원 영상을 얻는 방식으로 구현된다. 다만, UFC는 고성능의 프로젝터를 필요로하며, 고속의 회전 구현체를 포함하여야하는 한계를 가진다. 또한 프로젝터에서 시점에 따라 영상을 분할하여야 하므로, 고해상도, 고속 모듈레이션이 가능한 optical modulator 프로젝터가 요구되며 이에 따라 비용이 증대되는 문제점을 가진다.
Actuality system은 반투명 스크린에 프로젝터와 회전 거울을 이용하여 시점 별로 투영시키고 스크린을 회전시켜 3차원 영상을 형성하는 방식을 채택한다. 하지만, Actuality system은 고성능의 프로젝터가 요구되며, 고속 회전체에 대한 기구의 복잡도, 복잡한 회전 미러 구동이 요구되는 문제점을 가진다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 단일 투명 디스플레이 수단을 회전시켜 체적형 3차원 영상을 형성시키는 3차원 디스플레이 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위하여, 본 발명은 2차원 영상을 디스플레이하는 투명 재질의 디스플레이부, 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받는 인터페이스부, 상기 디스플레이부에 연결되어, 상기 디스플레이부를 기설정된 주기 및 각속도로 회전시키는 회전구동부 및 상기 입력 영상을 분석하여 상기 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하며, 상기 디스플레이부가 회전함에 따라서 상기 2차원 디스플레이 정보에 기초한 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이하여 하나의 프레임 3차원 영상을 형성하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함한다.
한편 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치는 차원 영상을 디스플레이하는 투명 재질의 디스플레이부, 기설정된 표준의 그래픽 데이터를 생성하여 상기 디스플레이부가 디스플레이하는 2차원 영상을 형성하여 출력하는 구동부 및 상기 디스플레이부를 기설정된 각속도로 회전시키며, 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상 입력 영상을 분석하여 상기 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하며, 상기 디스플레이부가 회전함에 따라서 상기 2차원 디스플레이 정보에 기초한 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이할 수 있도록 상기 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 상기 디스플레이부에 출력하는 고정 구동부를 포함한다.
아울러 본 발명의 다른 측면에 의한 2차원 영상을 디스플레이하는 투명 재질의 디스플레이 수단을 포함하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법은, 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받는 단계, 기 입력 영상을 분석하여 상기 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하는 단계 및 상기 디스플레이 수단이 회전함에 따라서 상기 2차원 디스플레이 정보에 기초한 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이하여 하나의 프레임 3차원 영상을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 의하여 체적형 3차원 영상을 디스플레이하는 3차원 디스플레이 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명에 의한 3차원 디스플레이 장치는 영상이 존재하는 위치에 실상이 존재하기 때문에 accommodation error를 현격하게 감축할 수 있는 효과가 창출될 수 있다. 또한 OLED를 디스플레이 수단으로 채택함을써, 고성능의 프로젝터 및 제어 거울을 이용하지 않을 수 있어 비용을 감축할 수 있으며, 종래의 방식보다 간단한 방식으로 고해상도 영상을 형성할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 사시도,
도 1b는 도 1a에 의한 3차원 디스플레이 장치의 평면도,
도 1c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 블록도,
도 3a는 3차원 영상이 복셀 좌표로 표시된 개념도,
도 3b 내지 3d는 도 3a의 3차원 영상으로부터 변환된 서브프레임 2차원 영상들의 개념도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 블록도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 블록도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 블록도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 동기화를 설명하기 위한 개념도,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법의 흐름도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 사시도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치는 고정 구동부(101), 회전 연결부(102) 및 디스플레이부(103)를 포함할 수 있다.
고정 구동부(101)는 회전 연결부(102) 및 디스플레이부(103)를 지지할 수 있는 수단일 수 있다. 고정 구동부(101)는 회전 연결부(102)에 직접적으로 연결될 수 있으며, 회전 연결부(102)는 바람직하게는 고정 구동부(101)에 수직하도록 배치될 수 있다. 고정 구동부(101)는 회전 연결부(102)를 기설정된 각속도 및 주기로 회전시킬 수 있는 회전 수단을 포함할 수 있다. 여기에서 회전 수단은 공지된 서보, 모터 등으로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 도 1b는 도 1a에 의한 3차원 디스플레이 장치의 평면도이며, 도 1b에 도시된 바와 같이 디스플레이부(103)는 회전 연결부(102)에 연결되어 회전할 수 있다. 디스플레이부(103)의 회전축은 디스플레이부(103) 단면의 중심에 배치될 수 있다. 한편, 도 1b에서는 디스플레이부(103)의 회전 방향이 시계 방향으로 표시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것이며, 회전 방향에 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
고정 구동부(101)는 기설정된 인터페이스 방식으로 외부로부터 입력받거나 또는 내부에 저장된 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 분석하여 2차원 디스플레이 정보로 변환할 수 있다. 더욱 구체적으로 고정 구동부(101)는 하나의 프레임 영상의 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상의 2차원 디스플레이 정보 및 디스플레이 타이밍 정보로 변환할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
고정 구동부(101)는 변환된 2차원 디스플레이 정보 및 디스플레이 타이밍 정보에 기초하여 디스플레이부(103)가 회전하면서 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이하도록 제어할 수 있다.
고정 구동부(101)는 회전 연결부(102)는 기설정된 각속도 및 주기로 회전시킬 수 있으며, 회전 연결부(102)는 연결된 디스플레이부(103)가 상기의 기설정된 각속도 및 주기로 회전할 수 있도록 한다. 회전 연결부(102)는 고정 구동부(101) 및 디스플레이부(103)를 연결하는 수단으로 구현될 수 있으며, 또한 고정 구동부(101)로부터 출력되는 디스플레이 제어 신호등을 전달할 수 있다. 회전 연결부(102)는 유선 또는 무선으로 상기의 신호를 전달할 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 연결부(102)는 SLIP ring으로 구현될 수 있다.
디스플레이부(103)는 회전 연결부(102)를 통하여 중계된 디스플레이 제어 신호에 기초하여 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 회전하면서 디스플레이할 수 있다. 디스플레이부(103)는 회전하면서, 기설정된 수의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이할 수 있으며, 이에 따라 1/2회 회전에 대응하여 1개의 프레임 3차원 영상을 형성할 수 있다. 이와 관련한 설명은 도 3a 내지 3d와 관련하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
디스플레이부(103)는 투명(tranparent)한 재질로 구현될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이부(103)는 유기발광다이오드(이하, OLED)로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 디스플레이 장치는 종래 기술과는 달리 프로젝터 또는 diffusion mirror와 같은 추가 수단 없이 디스플레이부(103)의 회전에 따라서 프레임 3차원 영상을 형성할 수 있다.
도 1c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치이며, 디스플레이부(104), 회전 연결부(105) 및 고정 구동부(106)를 포함할 수 있다. 도 1c에 의한 3차원 디스플레이 장치는 도 1a의 3차원 디스플레이 장치와는 대조적으로, 회전축이 디스플레이부(104)의 일단에 배치되어 있음을 확인할 수 있다.
디스플레이부(104)는 회전하면서 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이할 수 있으며, 디스플레이부(104)가 1/2회 회전하면서 1개의 프레임 3차원 영상을 형성한 것과는 상이하게 1회 회전하면서 1개의 프레임 3차원 영상을 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치(200)의 블록도이다. 3차원 디스플레이 장치(200)는 디스플레이부(210), 제어부(220) 및 회전구동부(230)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(210)는 상술한 바와 같이 투명한 재질일 수 있으며, 제어부(220)로부터 입력받은 서브프레임 2차원 영상을 타이밍에 맞추어 디스플레이할 수 있다. 디스플레이부(210)는 회전구동부(230)에 직접적으로 연결될 수 있으며, 회전구동부(230)의 회전에 의하여 회전할 수도 있다. 이에 따라 디스플레이부(210)는 회전하면서 타이밍에 맞추어 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이할 수 있으며, 1/2 회전 또는 1회전에 1개의 프레임 3차원 영상을 형성할 수 있다.
제어부(220)는 입력받거나 추출한 3차원 디스플레이 정보를 포함한 입력 영상을 분석할 수 있다. 제어부(220)는 입력 영상을 분석하여, 디스플레이 소스로 이용할 영상 소스를 선택할 수 있으며, 선택된 영상 소스로부터 3차원 디스플레이 정보를 추출할 수 있다. 한편, 제어부(220)가 3차원 디스플레이 정보를 추출하는 것은 일 실시 예에 불과하며, 제어부(220)는 공지된 방식에 따라 2차원 디스플레이 정보로부터 3차원 디스플레이 정보를 생성할 수도 있다.
제어부(220)는 추출된 또는 형성된 3차원 디스플레이 정보를 3차원 영상 복셀 좌표로 좌표화할 수 있다. 3차원 영상 복셀 좌표화는 바람직하게는 원통 좌표계에서 수행될 수 있으며, 프레임 3차원 영상의 표지되는 복셀 점의 좌표가 각각의 복셀마다 부과될 수 있다.
제어부(220)는 복셀 좌표 정보를 적어도 하나의 2차원 픽셀 좌표 정보로 변환할 수 있다. 상술한 바와 같이, 하나의 프레임 3차원 영상이 형성되기 위하여서는 복수 개의 서브프레임 2차원 영상이 요구되며, 이에 따라 하나의 복셀 좌표 정보는 적어도 하나의 2차원 픽셀 좌표 정보로 변환될 수 있다. 좌표 변환에 대하여서는 도 3a 내지 3d와 관련하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
제어부(220)는 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상의 디스플레이 타이밍을 매핑할 수 있다. 더욱 상세하게 제어부(220)는 디스플레이하는 시점에서의 디스플레이부(210)의 각도에 대응하는 서브프레임 2차원 영상을 상기의 디스플레이하는 시점과 매핑할 수 있다. 이와 관련한 구성에 대하여서도 도 3a 내지 3d와 관련하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
제어부(220)는 변환된 서브프레임 2차원 영상을 대응하는 디스플레이 시점에 디스플레이하도록 디스플레이부(210)를 제어할 수 있다. 제어부(220)는 CPU, 마이크로프로세서 또는 미니컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다. 제어부(220)는 도 1a에서의 고정구동부 내부에 내장되는 형태로 구현될 수 있다.
회전구동부(230)는 제어부(220)의 제어를 받아, 디스플레이부(210)를 기설정된 각속도 및 주기로 회전시킬 수 있다. 회전구동부(230)는 추가적으로 제어부(220)로부터 출력되는 각종 신호를 중계하여 디스플레이부(210)에 출력할 수도 있다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 영상 복셀 좌표를 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상으로 변환하는 구성을 설명하기 위한 개념도들이다.
제어부(220)는 상술한 바와 같이, 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받을 수 있다. 제어부(220)는 입력 영상을 분석하여 디스플레이 소스로 이용할 영상 소스를 선택할 수 있으며, 선택된 영상 소스로부터 3차원 디스플레이 정보를 추출할 수 있다. 제어부(220)는 3차원 디스플레이 정보를 분석하여, 3차원 영상의 복셀 좌표화를 수행할 수 있으며, 도 3a는 3차원 영상이 복셀 좌표로 표시된 개념도이다.
도 3a의 복셀 좌표화된 3차원 영상은 주전자와 같은 형상을 가지며, 주전자의 뚜껑의 손잡이를 관통하여 축이 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 복셀 좌표는 워통좌표계일 수 있으며, 3차원 영상 중 설명을 위하여 네 개의 복셀 좌표를 설정하도록 한다. 3차원 영상은 제 1 복셀(r1,θ1,z1), 제 2 복셀(r2,θ2,z2), 제 3 복셀(r3,θ3,z3) 및 제 4 복셀(r4,θ4,z4)을 포함할 수 있다.
제어부(220)는 3차원 영상을 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상으로 변환할 수 있다. 도 3b 내지 3d는 도 3a의 3차원 영상으로부터 변환된 서브프레임 2차원 영상들이다.
제어부(220)는 제 1 서브프레임 2차원 영상으로 도 3b의 서브프레임 2차원 영상을 형성할 수 있다. 제 1 서브프레임 2차원 영상은 도 3a의 제 1 내지 제 4 복셀에 대응하는 제 1 내지 제 4 픽셀을 포함할 수 있다. 제 1 픽셀(r1,z1)은 제 1 복셀(r1,θ1,z1)에 대응하며, 제 2 픽셀(r2cos(θ2-θ1),z2)은 제 2 복셀(r2,θ2,z2)에 대응하며, 제 3 픽셀(r3cos(θ3-θ1),z3)은 제 3 복셀(r3,θ3,z3)에 대응하며, 제 4 픽셀(r4cos(θ4-θ1),z4)은 제 4 복셀(r4,θ4,z4)에 대응한다.
한편, 제어부(220)는 도 3b의 제 1 서브프레임 2차원 영상의 디스플레이 타이밍을, 예를 들어 첫 번째로 디스플레이하도록 매핑할 수 있다.
제어부(220)는 제 2 서브프레임 2차원 영상으로 도 3c의 서브프레임 2차원 영상을 형성할 수 있다. 서브프레임 2차원 영상은 도 3a의 제 1 및 제 2 복셀에 대응하는 제 1 및 제 2 픽셀을 포함할 수 있다. 제 1 픽셀(r1cos(θ-θ1),z1)은 제 1 복셀(r1,θ1,z1)에 대응하며, 제 2 픽셀(r2cos(θ-θ1),z2)은 제 2 복셀(r2,θ2,z2)에 대응한다. 여기에서 θ-θ1의 값은 90°일 수 있으며, 이에 따라 제 1 픽셀의 r값은 0이될 수 있다. 여기에서 θ는 특정 시점에 대응하는 각도이며, 새로운 회전 주기가 시작하고 t 시간이 경과한 이후, θ는 t와 수학식 1의 관계를 가진다. 여기에서 θ를 표시각도라고 명명하도록 한다.
Figure pat00001
수학식 1에서 w는 디스플레이부(210)의 회전 각속도이다.
한편 제 3 및 제 4 복셀에 대응하는 픽셀은 존재하지 않음을 확인할 수 있다. 제어부(220)는 수학식 2를 만족하는 경우에만 픽셀을 표시하도록 제어할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서, 상술한 새로운 회전 주기가 시작하고 t 시간이 경과한 이후에 대응하는 각도이며, θx는 도 3a의 각 복셀의 각도 성분이다.
도 3a의 제 3 복셀 및 제 4 복셀은 |θ-θ3| 및 |θ-θ4|의 값이 90°를 초과하였기 때문에 도 3c에서 제 3 및 제 4 복셀에 대응하는 픽셀은 표시되지 않는다.
한편, 제어부(220)는 제 2 서브프레임 2차원 영상을 두 번째로 디스플레이하도록 디스플레이 타이밍을 매핑할 수 있다.
제어부(220)는 제 3 서브프레임 2차원 영상으로 도 3d의 서브프레임 2차원 영상을 형성할 수 있다. 서브프레임 2차원 영상은 도 3a의 제 1 및 제 4 복셀에 대응하는 제 1 및 제 4 픽셀을 포함할 수 있다. 제 1 픽셀(r1cos(θ1-θ4),z1)은 제 1 복셀(r1,θ1,z1)에 대응하며, 제 4 픽셀(r4,z4)은 제 4 복셀(r4,θ4,z4)에 대응한다. 한편, 제 2 및 3 복셀은 상기의 수학식 2를 만족하지 못하며, 이에 따라 제 3 서브프레임 2차원 영상에 표시되지 않는다.
한편, 제어부(220)는 제 3 서브프레임 2차원 영상을 세 번째로 디스플레이하도록 디스플레이 타이밍을 매핑할 수 있다.
도 3b 내지 3d의 서브프레임 2차원 영상의 개수는 단순히 예시적인 것이며, 제어부(220)는 상기의 서브프레임 2차원 영상의 개수보다 많은 서브프레임 2차원 영상을 형성할 수도 있다. 하나의 프레임 3차원 영상을 형성하기 위한 서브프레임 2차원 영상의 개수는 임의적이며 변경 가능하다.
제어부(220)의 제어에 따라 디스플레이부(210)는 제 1,2 및 3 서브프레임 2차원 영상을 순차적으로 디스플레이할 수 있으며, 이에 따라 프레임 3차원 영상을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치(400)의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 3차원 디스플레이 장치(400)은 디스플레이부(410), 구동부(420), 제어부(430) 및 인터페이스부(440)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(410)는 도 1a 또는 도 2의 디스플레이부와 같이 투명 재질의 2차원 디스플레이를 수행할 수 있으며, 이에 대하여서 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
구동부(420)는 디스플레이 구동부(421) 및 회전 구동부(422)를 포함할 수 잇다. 디스플레이 구동부(421)는 제어부(430)로부터 출력되는 신호에 기초하여 디스플레이부(410), 예를 들어 OLED를 구동할 수 있도록 한다. 디스플레이 구동부(421)는 디스플레이부(410)에서 이용되는 전력을 전달할 수 있으며, 제어부(430)로부터의 출력 신호에 기초하여 기설정된 표준의 그래픽 데이터를 생성하여 디스플레이부(410)가 디스플레이할 수 있도록 한다.
회전 구동부(422)는 디스플레이부(410)를 기설정된 각속도 및 주기로 회전시킬 수 있다. 회전 구동부(422)는 도 1a와 같이 회전 연결부 및 회전 수단을 포함할 수도 있으며, 또는 단순히 회전 수단만을 포함할 수도 있다. 회전 수단은 공지된 서보, 모터 등으로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다.
제어부(430)는 영상 분석부(431), 좌표화부(432), 평면화면 변환부(433) 및 타이밍 매핑부(434)를 포함할 수 있다.
영상 분석부(431)는 인터페이스부(440)로부터 입력받은 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 분석하여 3차원 디스플레이 정보를 추출할 수 있다. 영상 분석부(431)는 기설정된 표준 방식으로 인코딩된 입력 영상을 디코딩할 수 있으며, 디코딩된 입력 영상에서부터 3차원 디스플레이 정보를 추출할 수 있다.
좌표화부(432)는 추출된 3차원 디스플레이 정보에 기초하여 입력 영상을 3차원 영상 복셀 좌표로 좌표화할 수 있다. 좌표화부(432)에 의하여 좌표화된 3차원 영상은 상술한 도 3a와 같을 수 있다.
평면화면 변환부(433)는 좌표화된 3차원 영상의 복셀 좌표에 기초하여, 하나의 프레임 3차원 영상을 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상으로 변환할 수 있다. 평면화면 변환부(433)에 의하여 변환된 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상은 도 3b 내지 3d와 같을 수 있다.
타이밍 매핑부(434)는 변환된 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상들의 디스플레이 타이밍을 각각의 서브프레임 2차원 영상에 매핑할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 매핑부(434)는 도 3b 내지 3d와 관련한 제 1 내지 제 3 서브프레임 2차원 영상을 제 1 내지 제 3 타이밍에 매핑시켜, 디스플레이 타이밍을 결정할 수 있다.
인터페이스부(440)는 외부로부터 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받을 수 있다. 인터페이스부(440)는 USB 포트와 같은 직접적인 입력수단으로 구현될 수 있으며, 또는 통신 모듈의 형태로 구현되어 외부로부터 송신되는 방송 데이터를 수신하는 형태로 구현될 수도 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 제어부(430)는 저장부에 저장된 영상을 입력 영상으로 입력받아 상술한 과정을 수행할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 블록도이다.
3차원 디스플레이 장치는 디스플레이부(510), 구동부(520), 회전 연결부(530) 및 고정 구동부(540)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(510)는 도 1a 또는 도 2의 디스플레이부와 같이 투명 재질의 2차원 디스플레이를 수행할 수 있으며, 이에 대하여서 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
구동부(520)는 디스플레이 구동부(521), 보조 전원 생성부(522), 디시리얼라이즈(deserialize)부 및 동기화부(524)를 포함할 수 있다.
디스플레이 구동부(521)는 제어부(530)로부터의 출력 신호에 기초하여 기설정된 표준의 그래픽 데이터를 생성하여 디스플레이부(510)가 디스플레이할 수 있도록 한다. 더욱 상세하게는, 디스플레이 구동부(521)는 제어부(530)로부터 시리얼라이즈된 출력 신호를 디시리얼라이즈한 디시리얼라이즈부(523)로부터 입력된 신호에 기초하여 그래픽 데이터를 생성할 수 있다.
보조 전원 생성부(522)는 구동부(520)의 동작에 요구되는 전원을 직접적으로 생성하거나 또는 전원부(541)로부터 전달받은 전원을 저장할 수 있다. 디시리얼라이즈부(523)는 시리얼라이즈부(557)로부터 입력되는 시리얼라이즈된 신호를 디시리얼라이즈할 수 있다. 동기화부(524)는 고정구동부(540)의 동기화부(543)과 동기화를 수행하여 디스플레이부(510) 및 구동부(520)가 적절한 타이밍에 맞추어 회전할 수 있도록 제어할 수 있다.
회전 연결부(530)는 연결된 디스플레이부(510) 및 구동부(520)가 기설정된 각속도 및 주기로 회전할 수 있도록 한다. 회전 연결부(530)는 고정 구동부(540) 및 구동부(520)를 연결하는 수단으로 구현될 수 있으며, 또한 고정 구동부(540)로부터 출력되는 디스플레이 제어 신호등을 전달할 수 있다. 회전 연결부(530)는 유선 또는 무선으로 상기의 신호를 전달할 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 연결부(530)는 SLIP ring으로 구현될 수 있다.
고정 구동부(540)는 전원부(541), 모터부(542) 동기화부(543), 제어부(550) 및 인터페이스부(560)를 포함할 수 있다.
전원부(541)는 고정 구동부(540)의 동작에 요구되는 전력을 저장하거나 공급할 수 있다. 전원부(541)는 독립적인 전력 저장 수단, 예를 들면 배터리와 같은 형태로 구현될 수 있으며, 또는 외부로부터 전력을 수용할 수 있는 수단으로도 구현될 수도 있다.
모터부(542)는 회전 연결부(530)에 물리적으로 연결될 수 있으며, 회전 연결부(530)를 기설정된 각속도 및 주기로 회전시킬 수 있다. 모터부(542)는 서보, 모터 등의 회전 운동을 제공할 수 있는 수단으로 구현될 수 있다.
동기화부(543)는 구동부(520)의 동기화부(524)와 동기화를 수행하여, 디스플레이부(510)가 적절한 각속도로 회전하도록 제어할 수 있다. 예를 들어 동기화부(543)는 포토다이오드와 같은 위치 센서로 구현될 수 있으며, 구동부(520)의 동기화부(524)에서 방출한 광 신호를 수신하여 동기화를 수행할 수 있다. 또한 동기화부(543)이 광 신호 발생 수단으로 구현되며, 동기화부(524)가 위치 센서로 구현되는 구성 또한 가능하다.
제어부(550)는 영상 분석부(553), 좌표화부(554), 평면화면 변환부(555), 타이밍 매핑부(556), 시리얼라이즈부(557) 및 동기 신호 생성부(558)를 포함할 수 있다.
영상분석부(553)는 3차원 디스플레이 정보 추출부(552) 및 영상 소스 선택부(551)를 포함할 수 있다. 영상 소스 선택부(551)는 인터페이스부(560)로부터 입력된 입력 영상 중 디스플레이 소스로 이용할 영상을 선택할 수 있으며, 기설정된 방식으로 인코딩된 입력 영상을 디코딩할 수 있다. 3차원 디스플레이 정보 추출부(552)는 디코딩된 입력 영상으로부터 3차원 디스플레이에 대한 정보를 추출할 수 있다.
한편, 좌표화부(554), 평면화면 변환부(555), 타이밍 매핑부(556)와 관련한 설명은 도 4에서 상세하게 설명하였기 때문에 여기에서 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.
시리얼라이즈부(557)는 타이밍 매핑부(556)로부터 출력된 출력 신호를 시리얼라이즈하여 디시리얼라이즈부(523)로 출력할 수 있다. 여기에서 시리얼라이즈부(557)는 USB 포트와 같은 형태로 구현될 수 있다.
동기 신호 생성부(558)는 동기화부(543)의 동기화를 위한 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어 동기 신호 생성부(558)는 기설정된 주파수의 클럭을 발생시켜 동기화부(543)로부터 출력되는 동기 신호의 클럭 주파수를 제어할 수 있다.
인터페이스부(560)는 외부로부터 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받을 수 있다. 인터페이스부(560)는 USB 포트와 같은 직접적인 입력수단으로 구현될 수 있으며, 또는 통신 모듈의 형태로 구현되어 외부로부터 송신되는 방송 데이터를 수신하는 형태로 구현될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 3차원 디스플레이 장치는 디스플레이부(610), 구동부(620), 고정 구동부(630)를 포함할 수 있다. 도 6의 3차원 디스플레이 장치는 도 5의 3차원 디스플레이 장치와는 대조적으로 회전 연결부를 포함하지 않는다.
모터부(632)는 구동부(620)에 직접적으로 연결될 수 있다. 한편, 도 5에서 신호를 중계한 회전 연결부 대신, 무선 송신부(633) 및 무선 수신부(624)가 신호의 송수신을 수행할 수 있다.
무선 송신부(633) 및 무선 수신부(624)는 블루투스, 근거리 통신, 적외선 통신, 가시광 통신 등과 같은 기설정된 통신 모듈의 형태로 구현될 수 있으며, 신호의 송수신을 수행할 수 있다.
한편, 도 6의 이외의 구성에 대하여서는 도 5의 구성과 동일하므로 여기에서의 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 동기화를 설명하기 위한 개념도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구동부 및 고정 구동부에 각각 포함된 동기화부들은 동기화를 위한 신호(a)를 기설정된 클럭 주파수에 대응하는 주기로 클럭 신호를 송수신할 수 있다.
디스플레이부는 클럭들 사이의 시간(1 주기) 동안 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상(b)을 디스플레이할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법의 흐름도이다.
3차원 디스플레이 장치는 3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받을 수 있다(S810). 3차원 디스플레이 장치는 USB 포트와 같은 직접적인 입력수단을 통하여 입력 영상을 입력받을 수 있으며, 또는 통신 모듈을 통하여 외부로부터 송신되는 방송 데이터를 수신할 수도 있다.
3차원 디스플레이 장치는 입력받은 영상을 분석하여 3차원 디스플레이 정보를 추출할 수 있으며, 추출된 3차원 디스플레이 정보에 기초하여 3차원 영상의 복셀 좌표로 좌표화할 수 있다(S820).
3차원 디스플레이 장치는 3차원 영상의 복셀 좌표에 기초하여, 하나의 프레임 3차원 영상을 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상으로 변환할 수 있다(S830). 3차원 디스플레이 장치가 프레임 3차원 영상을 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상으로 변환하는 구성은 도 3a 내지 3d와 관련하여 상술하였기 때문에 여기에서 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
3차원 디스플레이 장치는 변환된 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상 각각의 디스플레이 타이밍을 결정할 수 있으며, 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상 각각을 각각의 디스플레이 타이밍에 매핑할 수 있다(S840).
3차원 디스플레이 장치는 구비한 2차원 평면 디스플레이 수단을 회전시키면서, 각각의 타이밍에 맞추어 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이할 수 있으며(S850), 이에 따라 프레임 3차원 영상을 형성할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 2차원 영상을 디스플레이하는 투명 재질의 디스플레이부;
    3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받는 인터페이스부;
    상기 디스플레이부에 연결되어, 상기 디스플레이부를 기설정된 주기 및 각속도로 회전시키는 회전구동부; 및
    상기 입력 영상을 분석하여 상기 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하며, 상기 디스플레이부가 회전함에 따라서 상기 2차원 디스플레이 정보에 기초한 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이하여 하나의 프레임 3차원 영상을 형성하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부;를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 입력 영상을 기설정된 방식으로 디코딩하며, 상기 디코딩된 입력 영상으로부터 상기 3차원 디스플레이 정보를 추출하는 영상 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 3차원 디스플레이 정보를 3차원 영상 복셀 좌표로 좌표화하는 좌표화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복셀 좌표 정보를 적어도 하나의 2차원 픽셀 좌표 정보로 변환하는 평면화면 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복셀 좌표 정보는 원통좌표계로 표시되며,
    상기 평면화면 변환부는 상기 복셀 좌표의 각도가 상기 2차원 픽셀 좌표의 표시각도와의 차이의 절대값이 90°이하인 복셀 좌표에 대응하는 2차원 픽셀 좌표만을 표시하는 상기 서브프레임 2차원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평면화면 변환부는, 상기 복셀 좌표가 (r1,θ1,z1)인 복셀 좌표에 대응하는, 표시각도가 θ인 서브프레임 2차원 영상의 픽셀의 좌표를 (r1 cos(θ-θ1),z1)으로 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상들의 디스플레이 타이밍을 각각의 서브프레임 2차원 영상에 매핑하는 타이밍 매핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  8. 2차원 영상을 디스플레이하는 투명 재질의 디스플레이부;
    기설정된 표준의 그래픽 데이터를 생성하여 상기 디스플레이부가 디스플레이하는 2차원 영상을 형성하여 출력하는 구동부; 및
    상기 디스플레이부를 기설정된 각속도로 회전시키며, 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상 입력 영상을 분석하여 상기 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하며, 상기 디스플레이부가 회전함에 따라서 상기 2차원 디스플레이 정보에 기초한 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이할 수 있도록 상기 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 상기 디스플레이부에 출력하는 고정 구동부;를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 구동부는, 상기 회전 연결부를 기설정된 각속도로 회전시키는 모터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 구동부 및 상기 디스플레이부에 연결되어 상기 고정 구동부로부터의 상기 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 상기 디스플레이부에 중계하는 회전 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 구동부는, 상기 구동부 및 상기 고정 구동부 사이의 회전 동기화를 수행하는 제 1 동기화부를 포함하며,
    상기 구동부는, 상기 구동부 및 상기 고정 구동부 사이의 회전 동기화를 수행하는 제 2 동기화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 동기화부는 포토다이오드이며, 상기 제 2 동기화부는 광 신호 생성기인 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 구동부는, 상기 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 송신하는 무선 송신부를 포함하며,
    상기 구동부는, 상기 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 수신하는 무선 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치.
  14. 2차원 영상을 디스플레이하는 투명 재질의 디스플레이 수단을 포함하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서,
    3차원 디스플레이 정보를 포함하는 입력 영상을 입력받는 단계;
    상기 입력 영상을 분석하여 상기 3차원 디스플레이 정보를 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하는 단계; 및
    상기 디스플레이 수단이 회전함에 따라서 상기 2차원 디스플레이 정보에 기초한 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상을 디스플레이하여 하나의 프레임 3차원 영상을 형성하는 단계;를 포함하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하는 단계는,
    상기 입력 영상을 기설정된 방식으로 디코딩하며, 상기 디코딩된 입력 영상으로부터 상기 3차원 디스플레이 정보를 추출하는 영상 분석 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하는 단계는,
    상기 3차원 디스플레이 정보를 3차원 영상 복셀 좌표로 좌표화하는 좌표화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하는 단계는,
    상기 복셀 좌표 정보를 적어도 하나의 2차원 픽셀 좌표 정보로 변환하는 평면화면 변환 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복셀 좌표 정보는 원통좌표계로 표시되며,
    상기 평면화면 변환 단계는 상기 복셀 좌표의 각도가 상기 2차원 픽셀 좌표의 표시각도와의 차이의 절대값이 90°이하인 복셀 좌표에 대응하는 2차원 픽셀 좌표만을 표시하는 상기 서브프레임 2차원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 평면화면 변환 단계는, 상기 복셀 좌표가 (r1,θ1,z1)인 복셀 좌표에 대응하는, 표시각도가 θ인 서브프레임 2차원 영상의 픽셀의 좌표를 (r1 cos(θ-θ1),z1)으로 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 2차원 디스플레이 정보로 변환하는 단계는, 상기 적어도 하나의 서브프레임 2차원 영상들의 디스플레이 타이밍을 각각의 서브프레임 2차원 영상에 매핑하는 타이밍 매핑 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 장치의 제어 방법.
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