KR20140114908A - 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스 및 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 배열 지점의 상이한 부분들이 상이한 방향들을 가리키는 육안 입체 영상 디스플레이에 대한 지향성 백라이트 배열(directional backlight arrangement)을 제공한다. 이것은 백라이트 배열의 상이한 부분들이 이미지들을 상이한 방향들로 지향시키기에 적합하면서, 큰 출구각들로부터 초래되는 광학 수차들의 영향을 감소시키는 것을 의미한다.

Description

육안 입체 영상 디스플레이 디바이스 및 구동 방법{AUTO-STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD}
본 발명은 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스들에 관한 것이다.
다양한 형태들의 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스가 알려져 있다. 본질적으로, 이러한 디스플레이들은 상이한 뷰들을 사용자의 눈들이 위치될 수 있는 상이한 방향들로 지향시키는 광학 배열(optical arrangement)을 포함하여, 사용자가 이를 위해 특수 안경을 착용할 필요가 없다.
뷰들의 상이한 위치들로의 상이한 방향들은 예를 들면 개별 렌즈들이 픽셀들의 그룹들을 커버하는 렌즈 배열로 달성될 수 있다. 렌즈들은 그 후에 상이한 픽셀들로부터의 광을 상이한 방향들로 지향시키고, 이러한 방식으로 상이한 이미지들(예를 들면, 좌측 및 우측)이 상이한 방향들로 전송될 수 있다.
다른 방식은 장벽 배열(barrier arrangement)을 이용하는 것이다. 이것은 다시 개별 픽셀들로부터의 광이 전송될 수 있는 방향을 제한하는 기능을 가진다.
이 배열이 가진 문제점은 개별 뷰들의 해상도가 감소된다는 점이다. 시간-멀티플렉스뿐만 아니라 공간-멀티플렉스 방식으로 동작함으로써, 증가된 해상도가 획득될 수 있다.
상기에 개요된 설계들은 상이한 뷰들을 고정된 상이한 방향들로 제공한다. 그러나, 다른 설계들은 하나 이상의 뷰어들의 눈들에 대한 위치 추적을 제공한다. 이것은 각각의 뷰어에 대해, 시야를 채우는 풀 세트의 뷰들(통상적으로 9개 또는 15개) 대신에, 2개의 뷰들만이 생성될 필요가 있음을 의미한다.
본 발명은 특히, 광-조정 백라이트(light-steering backlight)가 카메라들을 이용하여 검출되는 하나 또는 다수의 뷰어들의 눈들로 광을 지향시키는 데 이용되는 알려진 형태의 육안 입체 영상 디스플레이와 관련된다. 좌측- 및 우측-이미지들이 LCD 상에 순차적으로 디스플레이된다.
각각의 뷰어에 대해, 백라이트의 두 방향 광원 구성들은 주어진 시간 순간에서 각각의 눈이 정확한 이미지 또는 흑색 스크린을 보도록, LCD가 가진 위상이 온 및 오프로 스위칭된다.
광-조정 백라이트는 예를 들면 픽셀화된 백라이트 및 렌즈 배열을 포함할 수 있다. 백라이트 소자들을 제어함으로써, 결과로서 생긴 광 출력 방향이 렌즈에 의해 결정된다. 전기 습윤 프리즘 어레이들(Electro wetting prism arrays)도 또한 백라이트 출력을 상이한 방향들로 지향시키기 위해 제공될 수 있다.
통상적으로, 렌즈 어레이는 요구된 광-조정을 달성하기 위해 이용된다. 그러나, 이들 렌즈 어레이들은 축-이탈 수차들을 경험한다. 결과적으로, 각도 해상도의 손실은 더 큰 입사각들에서 발생한다. 이것이 일반적으로 백라이트-조정 방식들이 가진 문제점이다.
이 문제점을 처리하기 위해, 예를 들면 조명원들을 곡면 상에 배치하는 것과 각각의 광학 소자의 조리개를 제한하는 것이 제안되었다. 다수의 광학 소자들은 그 후에 적층되어 조리개 개구(aperture opening)의 폭과 수평으로 동일한 거리만큼 이동된다. 수직 산광기(vertical diffuser)가 동종으로 조명하는 디스플레이(homogeneously lit display)를 달성하기 위해 이용될 수 있다. 그러나, 이것은 더욱 복잡한 광학 구조를 유발한다.
본 발명에 따라 독립 청구항들에 청구된 디바이스 및 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따라, 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스에 대한 백라이트 배열이 제공되고, 이러한 백라이트 배열은:
- 세그먼트화된 백라이트; 및
- 렌즈 유닛들의 어레이를 포함하는 렌즈 배열로서, 백라이트 세그먼트들의 각각의 서브-어레이가 렌즈 배열의 각각의 렌즈 유닛과 연관되어, 렌즈 유닛이 상이한 백라이트 세그먼트들로부터의 출력된 광을 상이한 방향들로 지향시키는, 상기 렌즈 배열을 포함하고,
각각의 백라이트 서브-어레이는 광 튜브의 단부에 각각의 렌즈 유닛을 구비한 광 튜브에 대한 조명을 제공하고, 광 튜브들은 적어도 2개의 세트들을 포함하고, 제 1 세트의 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 1 방향을 향하고, 제 2 세트의 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 2 방향을 향한다.
이 배열은 백라이트 배열의 상이한 부분들이 상이한 방향들을 가리키는 백라이트 배열을 제공한다. 이것은 백라이트 배열의 상이한 부분들이 이미지들을 상이한 방향들로 지향시키기에 적합하면서, 큰 출구각들로부터 유발되는 광학 수차들의 영향을 감소시키는 것을 의미한다. 이론상, 그들의 광축을 뷰어들쪽으로 직접적으로 지향시키기 위해 렌즈들의 회전을 제공하는 것이 유리하다. 그러나, 이것은 사실상 실현 가능하지 않다. 본 발명은 대신에 상이한 정적 배향들을 가진 렌즈들의 세트들을 제공한다. 광 튜브 어레이의 각각의 튜브는 그 자신의 제한된 각도 범위에서 광을 효율적으로 지향시킨다.
본 발명은 평면 육안 입체 영상 디스플레이에 대한 증가된 시야각을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은 또한, 백라이트 배열 및 백라이트 배열에 의해 조명되는 광 변조 디스플레이 패널을 포함하는 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스를 제공한다.
축-이탈 렌즈 수차들의 문제를 처리하기 위해, 본 발명은 평면 매트릭스 구조의 광축들의 회전을 제공한다. 렌즈 광축들은 특히 수평(열) 방향으로 회전된다.
광 튜브들은 3개의 세트들을 포함하고, 제 1 세트의 광 튜브들은 디스플레이 패널에 법선으로 지향되고, 제 2 세트의 광 튜브들은 법선의 한쪽을 향해 옆으로 지향되고, 제 3 세트의 광 튜브들은 법선의 다른 쪽을 향해 옆으로 지향된다.
제 2 및 제 3 세트들의 광 튜브들은 상기 법선의 상기 측면에 10도와 30도 사이의 양만큼 측면으로 지향될 수 있다. 각각의 광 튜브는 예를 들면 0.25 제곱 센티미터(cm2)와 4 제곱 센티미터(cm2) 사이의 출구 면적을 가질 수 있다.
광 튜브들의 각각의 세트는 광 튜브들의 복수의 (수평) 행들을 포함하고, 한 세트의 광 튜브들은 다른 세트들의 상기 광 튜브들과 교호한다. 그 후에 조명을 제공하는 광 튜브들의 행들이 그들의 광 출력을 열(수직) 방향으로 확대시키도록 백라이트 배열의 출력에서 수직 산광기가 이용될 수 있다.
카메라 배열은 하나 이상의 뷰어들의 위치를 추적하기 위해 제공되는 것이 바람직하고, 디스플레이는, 뷰어 위치에 의존하여 제시될 각각의 이미지에 대해 이용할 광 튜브들의 세트를 선택하고, 각각의 이미지에 대해 디스플레이 패널에 대한 조명 방향을 제어하기 위해 백라이트 배열을 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
이러한 방식으로, 이용될 최상의 광 튜브들이 선택되고, 그 후에 백라이트 세그먼트들의 서브-어레이가 요구된 조명 방향을 제공하도록 제어된다.
본 발명은 또한, 세그먼트화된 백라이트를 포함하는 백라이트 배열 및 렌즈 유닛들의 어레이를 포함하는 렌즈 배열을 포함하는 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스를 제어하는 방법으로서, 백라이트 세그먼트들의 각각의 서브-어레이는 렌즈 배열의 각각의 렌즈 유닛과 연관되어, 렌즈 유닛은 상이한 백라이트 세그먼트들로부터 출력된 광을 상이한 방향들로 지향시키는, 상기 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스 제어 방법에 있어서:
- 각각의 백라이트 서브-어레이를 광 튜브와 정렬시키는 단계로서, 상기 광 튜브는 광 튜브의 단부에 각각의 렌즈 유닛을 구비하고, 광 튜브들은 적어도 2개의 세트들을 포함하고, 제 1 세트의 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 1 방향을 향하고, 제 2 세트의 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 2 방향을 향하는, 상기 정렬 단계;
- 뷰어의 위치를 검출하는 단계;
- 뷰어 위치에 기초하여, 이미지를 뷰어의 각각의 눈에 디스플레이하기 위해 이용할 광 튜브들의 세트를 결정하는 단계; 및
- 선택된 광 튜브들에 대해, 광 변조 디스플레이 패널을 통해 뷰어의 각각의 눈으로의 방향으로 조명을 제공하기 위해 백라이트 세그먼트들의 연관된 서브-어레이를 제어하는 단계를 포함하는, 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 백라이트 배열의 상이한 부분들이 상이한 방향들을 가리키는 육안 입체 영상 디스플레이에 대한 지향성 백라이트 배열을 제공함으로써, 백라이트 배열의 상이한 부분들이 이미지들을 상이한 방향들로 지향시키기에 적합하면서, 큰 출구각들로부터 유발되는 광학 수차들의 영향을 감소시킬 수 있다.
도 1은 알려진 백라이트 조정 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스의 기본 동작을 설명하기 위해 이용된 도면.
도 2는 본 발명의 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스의 백라이트 배열을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 광 튜브들의 상이한 배향들을 더욱 상세히 도시한 도면.
도 4는 광 튜브들 사이의 각도 관계를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스의 광학 부분들을 도시한 도면.
도 6은 도 5의 광학 부품들 외에 전자 부품들을 도시한 도면.
도 7은 광 튜브들이 어떻게 선택되는지 및 연관된 백라이트 서브-어레이들이 어떻게 제어되는지를 설명하기 위해 이용된 도면.
본 발명의 예들은 첨부 도면들을 참조하여 지금부터 상세히 기술될 것이다.
본 발명은, 백라이트 배열의 상이한 부분들이 상이한 방향들을 가리키는 육안 입체 영상 디스플레이에 대한 지향성 백라이트 배열을 제공한다. 이것은 백라이트 배열의 상이한 부분들이 이미지들을 상이한 방향들로 지향시키기에 적합하면서, 큰 출구각들로부터 유발되는 광학 수차들의 영향을 감소시키는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명이 관련되는 디스플레이 디바이스의 형태를 일반적으로 설명하기 위해 이용된다.
디스플레이는 백라이트 배열(10) 및 LC 패널과 같은 광 변조 디스플레이 패널(12)을 포함한다. 백라이트 배열은 세그먼트화된 백라이트 서브-어레이들(14)의 세트를 포함하고, 이들 각각은 출력 렌즈(16)와 연관된다.
더 많은 백라이트 서브-어레이들이 존재할수록, 디스플레이 패널의 조명을 제공하기 위해 턴 온될 수 있는 백라이트 세그먼트들의 수가 많아서, 개별 백라이트 세그먼트들의 세기가 감소될 수 있다. 당연히, 더 많은 수의 백라이트 세그먼트들은 더 많은 수의 광원들의 결과로서 더욱 복잡한 구조뿐만 아니라 더 높은 비용을 내포한다. 백라이트 서브-어레이의 크기는 조명 방향의 원하는 제어성을 제공하기 위해 원하는 수의 개별적으로 주소 지정 가능한 백라이트 세그먼트들(예를 들면, 개별 LED들)이 제공될 수 있기에 충분하다. 따라서, 렌즈 구조의 복잡성, 개별 조명 세그먼트들의 크기, 서브-어레이 당 조명 세그먼트들의 수 및 세그먼트 당 요구된 백라이트 세기 사이의 절충이 발견된다.
제한 요인은 통상적으로 백라이트 서브-어레이에서 단일 제어 가능한 광 세그먼트의 크기이다. 주어진 시청 거리에 대해, 뷰 방향들의 주어진 각도 해상도가 요구될 것이고, 이것은 광원 어레이의 공간 해상도를 명시하고, 이것은 광원들 및 렌즈들의 크기 및 공간 해상도에 관련된다.
각각의 서브-어레이는 LED들과 같은 광원들의 격자를 가진다. 어떤 LED들이 조명되는지를 선택함으로써, 렌즈들로부터의 광 출력 방향이 제어될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 서브-어레이 내에서 선택된 LED를 이용함으로써, 각각의 렌즈로부터의 광 출력 방향은 엔벨로프들(18)에 의해 도시된 바와 같이 동일하다. 각각의 렌즈(16)에 대한 각각의 서브-어레이(14)에서의 하나 이상의 광원들의 적합한 선택에 의해, 엔벨로프들(18)은 이들이 설계된 시청 거리에 대한 단일 눈 위치에서 만나도록 수렴할 수 있다. 따라서, 서브-어레이들을 제어함으로써, 광 출력은 주어진 시청 거리에서의 공간에서 특정 측면(즉, 좌-우) 위치에 향해질 수 있다. 이러한 형태의 배열이 가진 문제점은 광학 수차들이 큰 비-법선 출구 각들에 대한 광 출력에 영향을 미친다는 점이다.
본 발명은 또한 백라이트 서브-어레이들을 이용하지만, 광 튜브의 단부에 각각의 렌즈 유닛을 구비한 광 튜브에 광을 제공한다. 광 튜브들은 적어도 2개의 세트들을 포함하고, 제 1 세트의 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 1 방향을 향하고, 제 2 세트의 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 2 방향을 향한다.
도 2는 3개의 세트들의 광 튜브들이 존재하는 광 튜브 배열의 예를 도시한다. 제 1 세트의 광 튜브들은 디스플레이 패널에 법선으로 향해지고, 제 2 세트의 광 튜브들은 법선의 한쪽을 향해 옆으로 향해지고, 제 3 세트의 광 튜브들은 법선의 다른 쪽을 향해 옆으로 향해진다.
도 2의 예에서, 광 튜브들의 세트가 행들로 존재한다. 도 2는 3개의 행들의 광 튜브들을 도시한다. 도 2(a)는 3개의 행들의 3개의 광 튜브들의 정면을 도시한다.
상부 행은 법선으로 향해진 튜브들을 가진다. 다음 행은 우측에 향해진 광 튜브들을 가지고(백라이트 배열을 향할 때 보이는 바와 같이) 하부 행은 좌측에 향해진 광 튜브들을 가진다. 백라이트 배열 상단면 위로부터의 뷰가 3개의 행들의 각각에 대해 도 2(b)에 도시된다.
도시된 바와 같이, 각각의 백라이트 서브-어레이(14)가 광 흡수 벽들을 가진 광 튜브(20)의 입구 단부에 제공된다. 이러한 방식으로, 백라이트 서브-어레이로부터의 직사광만이 광 렌즈에 도달하고, 높은 콘트라스트가 달성된다. 광 출력 효율성을 증가시키기 위해 반사 수직 벽들이 이용될 수 있지만 이것은 콘트라스트를 감소시킬 것이다. 각각의 광 튜브(20)의 출구 단부에 렌즈 또는 렌즈들의 세트가 제공된다(이 렌즈 또는 렌즈들의 세트는 일반적으로 "렌즈 유닛(lens unit)"이라고 불린다). 도 2(b)는 광 튜브들이 어떻게 상이한 행들에서 상이한 방향들로 배열되는지를 도시한다. 한 세트의 모든 광 튜브들은 서로 평행한다. 모든 광 튜브들이 수평이고(즉, 표면상으로 향하고) 각도 차는 측면(즉, 좌-우) 방향이다. 광 튜브들의 세트들을 행들로 규정함으로써, 도 2(a)에 도시된 바와 같은 연속적인 출력 표면을 규정하기 위해 광 튜브들을 조합하는 것이 가능하다.
도 2(c)는 서로 중첩된 모든 3개의 행들의 평면도를 도시한다.
백라이트 서브-어레이는 전체 렌즈를 조명하여, 개구가 이용되지 않는다.
백라이트 서브-어레이(14)는 렌즈 유닛의 초점면에 배치된다. 성능을 개선하기 위해, 백라이트 서브-어레이는 렌즈로부터 더 근접하거나 더 멀리 배치될 수 있다. 백라이트 서브-어레이는 렌즈(16)의 광축이 백라이트 서브-어레이를 포함하는 평면에 법선으로 놓이도록 배향된다. 이것은 도 3에 더욱 명확하게 도시되며, 도 3(a)는 단일 광 튜브의 정면을 도시하고, 도 3(b)는 측면을 도시한다. 불투명 경계가 참조번호(22)로서 도시된다. 도 3(c)는 3개의 상이한 배향들을 나란히 도시하고, 렌즈에 평행한, 즉 렌즈 광축에 수직인 백라이트 서브-어레이의 평면을 도시한다.
대안적인 배열은 하나의 공동 평면 표면 상의 모든 튜브들에 대해 모든 백라이트 서브-어레이들(14)을 배치하는 것이다. 이러한 경우, 광선들의 요구된 초점 조정을 제공하기 위해, 각각의 튜브의 출구 단부에 렌즈 유닛의 일부로서 부가의 보정 렌즈들이 배치될 수 있다.
각각의 백라이트 서브-어레이는 밀집된 LED들 또는 OLED 스트립들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 광원 매트릭스는 소형 LED 또는 OLED 디스플레이로 구성될 수 있다.
예의 방식으로, 렌즈 튜브 어레이의 각각의 튜브는 1cm 넓이, 1cm 높이 및 2cm 깊이일 수 있다. 1m 넓이 및 0.5m 높이의 3D 백라이트에 대해, 이것은 각각의 튜브가 후방에 개별적인 소형 LED 또는 OLED 디스플레이를 가지는 경우에 튜브 어레이가 5000 튜브들을 가지는 것을 의미한다.
각각의 광 튜브는 대략 30개의 조명 세그먼트들을 행 방향으로 구비한 백라이트 서브-어레이를 가질 수 있다. 더욱 일반적으로, 10과 50 사이에 존재할 수 있다. 세그먼트들이 많을수록, 방향 제어가 크지만, 세기가 낮다. 해상도가 열 방향에 있을 필요가 없기 때문에 열 방향으로 하나의 세그먼트만이 존재할 수 있다. 그러나, 백라이트 서브-어레이에서 백라이트 세그먼트들의 2D 어레이가 이용될 수 있다. 따라서, 백라이트 서브-어레이의 크기는 요구된 수의 백라이트 세그먼트들을 가질 만큼 충분히 크지만, 백라이트의 전체 크기(특히 두께)가 작게 만들어질 수 있을 만큼 충분히 작다. 더 작은 튜브 입구 및 출구면은 더 작은 튜브 길이를 유발하고, 그에 의해 감소된 전체 백라이트 두께를 유발한다. 대략 2 : 1의 튜브들의 근사적인 길이 대 폭 비로, 광 튜브들은 많아야 수 센티미터의 폭 치수를 가지는 것이 바람직하다.
광 튜브들의 3개의 세트들의 고정된 방향은 예를 들면 0도, 마이너스 20도 및 플러스 20도일 수 있다. 이 20도 오프셋은 더욱 일반적으로 예를 들면 10도 내지 30도의 범위에 있는 임의의 각일 수 있다.
도 4는 각각의 렌즈가 수평으로 완전히 놓이도록 렌즈 상의 최좌측 및 최우측 위치에 대응하는 광선 경로들을 도시한다.
백라이트 서브-어레이의 하나의 단일 LED 또는 LED들의 작은 그룹을 온으로 스위칭하는 것은 렌즈 튜브의 배향 및 렌즈의 광축에 대한 LED 또는 LED들의 위치 둘다에 의존하는 방향으로 대략 조준된 광빔을 유발한다.
도 4는 배향된 렌즈 튜브 구성이 θ 내지 2θ의 개구각을 어떻게 두배로 하는지를 도시하고, 여기서 θ는 하나의 광 튜브에 대한 출력 각 범위이다. 도 4는 도 4(a)에 좌측으로 향해진 튜브들을 도시하고, 도 4(b)에 법선으로 향해진 튜브들을 도시하고 도 4(c)에 우측으로 향해진 튜브들을 도시한다. 2(3 대신)의 이러한 팩터는 광 출력 방향들 사이의 오버랩으로부터 유발된다. 좌측-배향된 렌즈들에 대해(도 4(a)), 개구각 θ의 우측-반쪽은 튜브 매트릭스가 가시적이 되기 때문에 이용될 수 없다. 우측-배향된 렌즈들의 개구각의 좌측-반쪽에 대해서도 동일하게 적용한다(도 4(c)).
튜브 매트릭스가 가시적인 것의 이러한 문제점은 모든 회전된 렌즈들이 일반적으로 동일한 표면 상에 배열되어야 하는 요건에 의해 야기되며, 이것은 튜브 어레이의 각각의 튜브가 도 4에 도시된 바와 같은 이웃들에 대해 이동됨을 내포한다. 어떤 시야각들에 대해, 흡수 경계가 가시적이 되는 효과가 있으며, 예를 들면 도 4(a)에 도시된 영역(24)이다. 이들 각들은 따라서 배제되고 대신에 법선으로 향해진 튜브들에 의해 제공된다.
도 5는 렌즈 튜브 어레이가 어떻게 육안 입체 영상 디스플레이 내에서 이용될 수 있는지를 도시한다. 도 5는 디바이스의 측면 뷰를 도시한다. 렌즈 튜브 어레이의 행들은 상이한 배향들에 대응한다.
광을 수직으로 펼치기 위해, 2개의 수직 산광기 시트들(50)이 렌즈 튜브 어레이와 LCD 디스플레이 패널(12) 사이에 배치된다. 대안적으로, 수평으로 배향된 튜브 매트릭스 재료가 반사되게 될 수 있고 하나의 수직 산광기가 그 후에 제거될 수 있다.
광-조정은 광 튜브 구성 및 광원들의 선택을 통해 수평 방향으로만 행해진다. 광은 수직 방향으로 조준되지 않는다.
반사형 수평 매트릭스 재료는 튜브들을 큰 수직 각 아래에 남겨두는 광량을 증가시키고, 그에 의해 수직 확산을 더욱 효과적으로 만든다.
광 튜브들은 기계적 세기를 제공하기 위해 기계 분리기들(mechanical separators; 52)에 의해 분리된다.
디스플레이 패널은 완전히 표준, 예를 들면 표준 HD 패널이 될 수 있다. 각각의 광 튜브는 따라서 패널의 픽셀들의 서브-어레이를 조명한다.
백라이트 서브-어레이들 및 연관된 광 튜브들의 어떤 세트가 뷰어의 좌측 및 우측 눈들에 대해 선택할지의 결정은 디스플레이에 대한 눈들의 2D 위치에 의존한다.
완전한 시스템은 도 6에 도시된다.
광 튜브들 및 렌즈들의 백라이트 배열은 디스플레이 패널(12)을 조명하기 위해 참조번호(10)로서 도시된다. 제어기(60)는 하나 이상의 뷰어들의 동공들을 추적하는 머리-추적 배열(head-tracking arrangement; 62)로부터 입력을 수신한다.
제어기(60)는 하나의 뷰어의 하나의 동공에 대한 제시를 위한 출력 이미지를 제공하기 위해 디스플레이 패널(12)을 제어한다. 따라서 각각의 디스플레이된 이미지는 디스플레이 패널의 기본 해상도의 전해상도 디스플레이이다. 제어기는 또한 광 튜브들로부터 원하는 광 출력 방향을 생성하기 위해 백라이트 서브-어레이들을 제어할 뿐만 아니라 백라이트 서브-어레이들의 어떤 세트를 이용할지를 선택한다.
요구된 상이한 이미지들(뷰어 당 2개)은 시간 순차 방식으로 제공된다. 이를 위해, 디스플레이 패널은 높은 리프레시 레이트, 예를 들면 240Hz 이상을 가진다. 개별 이미지들이 제공될 수 있는 최대 수의 사용자가 존재할 것이며, 예를 들면 2, 3 또는 4명이다.
머리-추적 배열은 디스플레이 상에 장착된 하나 또는 다수의 카메라들을 포함할 수 있다.
백라이트 서브-어레이들의 어떤 세트가 이용될지의 결정은 다음의 단계들을 이용하여 실행될 수 있다:
1. 검출된 눈-위치에 대해, 각도 α는 도 7에 도시된 바와 같이 계산되고, 이것은 눈과 매트릭스의 튜브들의 각각의 열의 중심을 연결하는 선과 디스플레이 표면에 대한 법선 사이의 각이다. 이 각은 디스플레이에 걸쳐 약간 변하고, 변동은 더 근접한 시청 거리들에 대해 더 크다. 각은 각각의 열에 대해 결정될 수 있어서, 디스플레이의 각각의 열에 대한 조명 방향은 독립적으로 선택될 수 있다.
2. α의 크기는 렌즈 개구 각 θ의 크기와 비교된다. 그 후에 어떤 튜브 배향을 이용할지에 대한 판단이 이루어진다. 판단 규칙은 도 7에 도시된다. 본질적으로, 요구된 배향이 법선으로 향해진 광 튜브들의 범위 밖에 있는 경우, 측면으로 향해진 광 튜브들의 세트들 중 하나가 이용된다.
3. 눈과 튜브 렌즈의 중심을 연결하는 선과 선택된 튜브 렌즈의 광축 사이의 각은 그 후에 눈을 향해 광을 조정하기 위해 백라이트 서브-어레이의 어떤 광원(또는 광원들)을 이용할지를 계산하기 위해 이용된다. 렌즈 에어/계면에서 굴절이 발생하고, 다수의 렌즈들이 각각의 렌즈 유닛에 존재할 수 있기 때문에, 이 계산은 모든 에어/렌즈 재료 광선-방향 변화들을 고려한다.
백라이트 배열의 각각의 열에 대해 요구된 시청 방향은 각각의 이미지에 대해 독립적으로 결정될 수 있고, 즉 좌측 및 우측 이미지들은 상이한 세트의 광 튜브 선택들을 유발할 수 있다. 또한 상기에 언급된 바와 같이, 이미지 내에서, 이미지의 상이한 부분들은 상이한 광 튜브 방향들에 의해 제공될 수 있거나, 또는 단일 광 튜브 방향들이 각각의 이미지의 전체에 대해 선택될 수 있다.
본 발명은 3개의 세트들의 광 튜브들과 관련되어 상기에 기술되었다. 그러나, 2개가 이용될 수 있고, 둘다 법선 방향으로부터 측면으로 오프셋된다. 그러나, 법선 방향이 이상적인 시청 위치 및 단일 뷰어에 대한 가장 가능성 있는 위치를 제공할 가능성이 있기 때문에, 광 튜브들의 법선으로 향해진 세트를 가지는 것이 바람직하다. 이것은 홀수의 세트들의 광 튜브들이 바람직함을 내포하며, 예를 들면 3개 또는 5개이다.
제어기는 상세히 기술되지 않았다. 본질적으로, 배향되어야 하는 백라이트 세그먼트들을 도출하고 이용할 광 튜브들과 함께 선택하기 위해 논리와 표준 디스플레이 구동기의 기능을 조합한다. 이것은, 일단 뷰어 위치가 결정되었으면, 기본 삼각 함수들을 관련시킨다. 머리-추적 시스템은 완전히 통상적일 수 있고, 이러한 시스템들은 머리-추적 육안 입체 영상 디스플레이들에서 이미 이용된다.
디스플레이 패널은 LCD 패널 또는 임의의 다른 광 변조 디스플레이 기술일 수 있다.
개시된 실시예들에 대한 다른 변형들은 본 청구된 발명을 실시하는 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 도면들, 개시내용, 및 첨부된 특허청구범위의 연구로부터 이해될 수 있고 영향을 미칠 수 있다. 특허청구범위에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 단수는 복수를 배제하지 않는다. 특정 측정들(certain measures)이 서로 상이한 종속 청구항들에 기재된다는 단순한 사실은 측정된 이들의 조합이 유리하게 이용될 수 없음을 표시하지 않는다. 특허청구범위의 임의의 참조부호들은 범위를 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
10 : 백라이트 배열 12 : 광 변조 디스플레이 패널
14 : 세그먼트화된 백라이트 서브-어레이들
16 : 출력 렌즈 18 : 엔벨로프들
20 : 광 튜브

Claims (11)

  1. 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스에 대한 백라이트 배열(backlight arrangement)에 있어서:
    - 세그먼트화된 백라이트; 및
    - 렌즈 유닛들의 어레이를 포함하는 렌즈 배열을 포함하고,
    백라이트 세그먼트들의 각각의 서브-어레이(14)가 상기 렌즈 배열의 각각의 렌즈 유닛(16)과 연관되어, 상기 렌즈 유닛(16)은 상이한 백라이트 세그먼트들로부터의 출력된 광을 상이한 방향들로 지향시키고,
    각각의 백라이트 서브-어레이(14)는 광 튜브(20)에 대한 조명을 제공하고, 상기 광 튜브는 상기 광 튜브의 단부에 상기 각각의 렌즈 유닛을 구비하고,
    상기 광 튜브들은 적어도 2개의 세트들을 포함하고, 제 1 세트의 상기 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 1 방향을 향하고, 제 2 세트의 상기 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 2 방향을 향하는, 백라이트 배열.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 튜브들(20)은 3개의 세트들을 포함하고, 상기 제 1 세트의 상기 광 튜브들은 상기 디스플레이 패널에 법선으로(normally) 향해지고, 상기 제 2 세트의 상기 광 튜브들은 상기 법선의 한쪽을 향해 옆으로 향해지고, 제 3 세트의 상기 광 튜브들은 상기 법선의 다른 쪽을 향해 옆으로 향해지는, 백라이트 배열.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 세트들의 상기 광 튜브들(20)은 상기 법선의 한쪽을 향해 옆으로 10도와 30도 사이의 양만큼 향해지는, 백라이트 배열.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 광 튜브(20)는 0.25 제곱 센티미터와 4 제곱 센티미터 사이의 출구 면적을 가지는, 백라이트 배열.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 서브-어레이(14)는 개별적으로 주소 지정 가능한 광 세그먼트들의 어레이를 포함하고, 적어도 10개의 열들의 광 세그먼트들이 각각의 서브-어레이에 존재하는, 백라이트 배열.
  6. 제 1 항에 있어서,
    광 튜브들(20)의 각각의 세트는 광 튜브들의 복수의 행들을 포함하고, 한 세트의 광 튜브들은 다른 세트들의 상기 광 튜브들과 교호하는, 백라이트 배열.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 배열의 출력에 수직 산광기(50)를 더 포함하는, 백라이트 배열.
  8. 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스에 있어서,
    제 1 항에 따른 백라이트 배열, 및 상기 백라이트 배열에 의해 조명되는 광 변조 디스플레이 패널(12)을 포함하는, 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    하나 이상의 뷰어들의 위치를 추적하기 위한 카메라 배열(62)을 더 포함하고, 상기 디스플레이는, 상기 뷰어 위치에 의존하여 제시될 각각의 이미지에 대해 이용할 광 튜브들의 세트를 선택하고, 각각의 이미지에 대해 상기 디스플레이 패널에 대한 조명 방향을 제어하기 위해 상기 백라이트 배열을 제어하도록 구성된 제어기(60)를 더 포함하는, 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  10. 세그먼트화된 백라이트를 포함하는 백라이트 배열 및 렌즈 유닛들(16)의 어레이를 포함하는 렌즈 배열을 포함하는 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스를 제어하는 방법으로서, 백라이트 세그먼트들의 각각의 서브-어레이(14)가 상기 렌즈 배열의 각각의 렌즈 유닛(16)과 연관되어, 상기 렌즈 유닛은 상이한 백라이트 세그먼트들로부터의 출력된 광을 상이한 방향들로 지향시키는, 상기 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스 제어 방법에 있어서:
    - 각각의 백라이트 서브-어레이(14)를 광 튜브(20)와 정렬시키는 단계로서, 상기 광 튜브는 상기 광 튜브의 단부에 상기 각각의 렌즈 유닛(16)을 구비하고, 상기 광 튜브들은 적어도 2개의 세트들을 포함하고, 제 1 세트의 상기 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 1 방향을 향하고, 제 2 세트의 상기 광 튜브들은 모두 서로 평행하고 제 2 방향을 향하는, 상기 정렬 단계;
    - 뷰어의 위치를 검출하는 단계;
    - 상기 뷰어 위치에 기초하여, 이미지를 상기 뷰어의 각각의 눈에 디스플레이하기 위해 이용할 광 튜브들의 세트를 결정하는 단계; 및
    - 상기 선택된 광 튜브들에 대해, 광 변조 디스플레이 패널을 통해 상기 뷰어의 각각의 눈을 향한 방향으로 조명을 제공하기 위해 백라이트 세그먼트들의 상기 연관된 서브-어레이(14)를 제어하는 단계를 포함하는, 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 튜브들(20)은 3개의 세트들을 포함하고, 상기 제 1 세트의 상기 광 튜브들은 상기 디스플레이 패널에 법선으로 향해지고, 상기 제 2 세트의 상기 광 튜브들은 상기 법선의 한쪽을 향해 옆으로 향해지고, 제 3 세트의 상기 광 튜브들은 상기 법선의 다른 쪽을 향해 옆으로 향해지는, 육안 입체 영상 디스플레이 디바이스 제어 방법.
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