KR20150004323A - 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스 및 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뷰어 트래킹 시스템이 디스플레이 패널에 대한 뷰어의 위치를 결정하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제공한다. 상기 디스플레이 패널은 디스플레이 패널로부터의 뷰어의 거리에 적어도 종속하여 상이한 뷰들의 개수를 디스플레이하도록 제어된다. 이는 뷰들의 개수가 뷰어의 위치 그리고/또는 움직임의 속도에 관하여 최적화되는 것을 가능하게 한다.

Description

오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스 및 구동 방법 {Autostereoscopic display device and drive method}

본 발명은 상이한 뷰 (view)들을 상이한 공간적인 위치들로 향하게 하기 위한 디스플레이 및 이미징 설비를 생산하기 위해 디스플레이 픽셀들의 어레이를 구비한 디스플레이 패널을 포함하는 유형의 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스에 관련된 것이다.

이 유형의 디스플레이에서 사용하기 위한 이미징 설비의 첫 번째 예는, 예를 들면, 그 디스플레이의 기초가 되는 픽셀들에 관련하여 크기가 정해지고 위치가 정해진 슬릿들을 구비한 배리어 (barrier)이다. 2개-뷰 설계에서, 뷰어 (viewer)는 자신의 머리가 고정된 위치에 있다면 3D 이미지를 감지할 수 있다. 배리어는 디스플레이 패널 앞에 위치하며 그리고 홀수 픽셀 컬럼들 및 짝수 픽셀 컬럼들이 각각 뷰어의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈으로 향하도록 설계된다.

이런 유형의 2개-뷰 디스플레이 설계의 약점은 뷰어가 고정된 위치에 있어야만 하며, 그리고 왼쪽 또는 오른쪽으로 약 3 cm만 움직일 수 있다는 것이다. 더욱 바람직한 실시예에서, 각 슬릿 아래에 두 개의 서브-픽셀 컬럼들이 아니라 여러 개가 존재한다. 이 방식에서, 뷰어는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 움직일 수 있으며 그리고 모든 시간 동안 자신의 눈들에서 입체 이미지를 감지할 수 있다.

배리어 (barrier) 설비는 생산하기에 간단하지만 광 효율적이지는 않다. 그러므로 바람직한 대안은 이미징 설비로서 렌즈 설비를 사용하는 것이다. 예를 들면, 연장하는 렌티큘러 (lenticular) 요소들의 어레이는 서로에게 평행하게 연장하며 그리고 디스플레이 픽셀 어레이 위에 가로놓이며, 그리고 그 디스플레이 픽셀들은 이 렌티큘러 요소들을 통해서 관찰된다.

상기 렌티큘러 요소들은, 각각이 연장된 반-원통형 렌즈 요소를 포함하는 요소들의 시트 (sheet)로서 제공된다. 상기 렌티큘러 요소들은 디스플레이 패널의 컬럼 방향에서 연장되며, 각 렌티큘러 요소는 디스플레이 픽셀들의 둘 또는 그 이상의 인접한 컬럼들의 각 그룹 위에 가로 놓여진다.

각 렌티큘러가 디스플레이 픽셀들의 두 컬럼들과 연관된 설비에서, 각 컬럼 내의 디스플레이 픽셀들은 각 2차원 서브-이미지의 수직 슬라이스를 제공한다. 렌티큘러 시트는 이 두 슬라이스들 그리고 다른 렌티큘러들에 연관된 디스플레이 픽셀 컬럼들로부터의 대응 슬라이스들이 그 시트의 전면에 위치한 사용자의 왼쪽 및 오른쪽 눈으로 향하도록 하여, 그 사용자가 단일의 입체적인 이미지를 관찰하도록 한다. 렌티큘러 요소들의 시트는 그래서 광 출력 방향을 정하는 기능을 제공한다.

다른 설비들에서, 각 렌티큘러는 로우 (row) 방향에 있는 네 개 또는 그 이상의 인접한 디스플레이 픽셀들과 연관된다. 각 그룹 내의 디스플레이 픽셀들의 대응 컬럼 (column)들은 각 2차원 서브-이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하기 위해서 적절하게 배치된다. 사용자의 머리가 왼쪽으로부터 오른쪽으로 움직일 때에, 일련의 연속된, 상이한, 입체적인 뷰들이 감지되어, 예를 들면, 둘러 보이는 (look-around) 인상을 생성한다.

상기 설명된 디바이스는 효율적인 3차원 디스플레이를 제공한다. 그러나, 입체적인 뷰들을 제공하기 위해서, 상기 디바이스의 수평의 해상도에 있어서 필수적인 희생이 존재한다는 것이 이해될 것이다. 수직의 렌티큘러 렌즈들을 구비한 n-뷰 3D 디스플레이의 경우에, 수평 방향에 따른 각 뷰의 감지된 해상도는 2D 경우에 관련된 n의 팩터에 의해서 감소될 것이다. 수직의 방향에서 해상돈는 동일하게 유지될 것이다. 경사진 렌티큘러 또는 배리어를 사용하는 것은 수평 방향 그리고 수직 방향에서의 해상도 사이에서의 이 불균형을 축소시킬 수 있다. 그 경우에, 해상도 손실은 수평 방향 및 수직 방향 사이에서 고르게 분포될 수 있다.

개별적인 뷰들은 각각 소위 말하는 보기 콘 (viewing cone)들에 있으며, 그리고 이 보기 콘들은 뷰의 범위를 가로질러서 반복되는 것이 보통이다.

상기 보기 경험 (viewing experience)은 뷰어들이 3D 모니터 또는 텔레비전을 보는 자신들의 위치를 선택하는데 있어서 완전하게 자유롭지는 않다는 사실에 의해서 제한된다: 보기 콘들 사이에서의 경계들에서 3D 효과는 없으며 그리고 성가신 고스트 이미지들이 나타난다

이 소위 말하는 콘 전이 (cone transition)들은 알려진 오토스테레오스코픽 (autostereoscopic) 디스플레이들을 수반한 첫 번째 문제점을 나타낸다. 뷰어의 눈들의 위치를 추적하기 위해서 헤드 트래킹을 사용하는 것이 알려져 있다. 디스플레이된 이미지들은 그러면 뷰어의 위치에 종속하여 제어될 수 있으며, 그래서 보기 콘 전이 (viewing cone transition)들이 회피되도록 한다.

다른 문제점은 입체적인 이미지 콘텐트를 위해서 다양한 포맷들이 존재한다는 것이다. 대부분의 콘텐트는 두 개의 뷰 스트림인 두 개의 개별 이미지로서 현재 제공된다. 깊이 추정을 기반으로 하는 디지털 변환이 새로운 뷰들을 삽입하기 위해서 사용되지 않는다면, 대부분의 다중-뷰 디스플레이들은 두 개의 뷰 스트림을 위해서는 적합하지 않다. 유사하게, 두 개의 뷰 디스플레이들은 두 개의 뷰 스트림과 함께 사용될 수 있을 뿐이며 그리고 다중의 뷰들을 위해서는 구성될 수 있다. 그러면 3D 감지는 매우 좁은 범위의 보는 거리 내에서만 가능하다.

그러므로 더욱 유연한 시스템에 대한 필요가 존재한다.

본 발명은 상기와 같이 더욱 유연한 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스 및 구동 방법을 제공하려고 한다.

본 발명에 따르면, 독립의 청구항들에서 청구된 것과 같은 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스 및 방법이 제공된다.

한 모습에서, 본 발명은 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제공하며, 이는:

화소 처리된 (pixellated) 디스플레이 패널;

상기 디스플레이 패널의 상이한 디스플레이 픽셀들과 연관된 광을 상이한 방향들로 향하게 하여, 상이한 이미지들이 동시에 디스플레이될 수 있도록 적어도 세 개의 보기 영역 (viewing area)들이 한정되도록 하는, 이미징 설비;

뷰어 (viewer)를 추적하고 그리고 상기 디스플레이 패널에 관한 뷰어의 위치를 판별하기 위한 뷰어 트래킹 시스템; 및

이미지 콘텐트를 프로세싱하고 그리고 상기 디스플레이 패널을 구동하기 위한 프로세서를 포함하며, 이 경우에 상기 프로세서는 상기 디스플레이 패널로부터의 상기 뷰어의 거리에 적어도 종속한 여러 상이한 뷰들을 디스플레이하기 위해서 상기 디스플레이 패널을 구동한다.

이 설비는 뷰어의 위치에 종속하여 동적으로 제어될 (디스플레이의 물리적인/광학적인 설계에 의해서 정의된) 상이한 보기 위치들 (viewing locations)에게 뷰들이 할당되는 방식을 가능하게 한다. 이것은 이미지의 선예도 (sharpness)가 증가되는 것을 가능하게 하며, 그리고 콘 경계 전이들이 회피되는 것을 가능하게 한다. 뷰가 많이 겹쳐질 때에, 예를 들면, 물체가 원래의 디스플레이 평면의 후방의 전면에 멀리 상이 맺혀진다면, 선예도는 저하된다. 콘 내의 상이한 뷰들의 개수를 줄이는 것은 이 뷰가 겹치는 것을 줄어들게 한다.

제1의 보기 거리 (viewing distance)에 대해서 제1 개수의 뷰들이 디스플레이될 수 있으며, 그리고 제2의 더 먼 보기 거리에 대해서 더 큰 제2 개수의 뷰들이 디스플레이된다.

이것은 디스플레이가, 예를 들면, 단일의 클로즈 업 뷰어를 위한 (단일의 오토스테레오스코픽 뷰 모드) 두 개 뷰 모드 그리고 다중의 뷰어들 또는 멀리 있는 뷰어들을 위한 다중 뷰 모드 (즉, 다중 오토스테레오스코픽 뷰들) 사이에서 스위치되는 것을 가능하게 한다. 문턱값 아래의 보기 거리에 대해서, 전체 두 개의 뷰들이 디스플레이된다.

상기 뷰들은 다중의 디스플레이 출력 콘 (cone)들에서 반복되며, 그리고 상기 거리 문턱값은 그 거리에서의 상기 콘의 폭이 15 cm 내지 40cm 범위 내에 있는 문턱값보다 더 작도록 정해진다. 이것은 상기 콘 폭이 뷰어의 눈 간격보다 더 큰 작은 수의 배수, 예를 들면, 3 내지 4배인 것을 의미한다.

상기 프로세서는 상기 뷰어의 움직임의 속도를 유도하도록 또한 적응될 수 있으며, 그리고 그 속도가 제1 문턱값을 초과한다면, 상이한 뷰들의 개수는 1로 세팅된다. 이것은 상기 뷰어가 다중의 뷰들이 신뢰성있게 위치하기에는 너무 빠르게 이동하고 있다면, 2D 모드가 가능하게 될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 상기 속도가 (동일한 또는 상이한) 문턱값을 초과한다면, 예를 들면, 추적 시스템이 따를 수 있는 것보다 뷰어가 더 빠르게 이동하고 있다고 탐지될 때에 콘 전이들의 가독성을 부드럽게 (soften) 하기 위해서 상기 상이한 뷰들의 순서를 정하는 것이 변경될 수 있다. 콘 전이들의 문제는 예를 들면 WO2005091050에서 설명된다.

각 보기 콘 내에서, 뷰들의 제1 세트는 각각 단 하나의 보기 영역에서 디스플레이될 수 있으며 그리고 뷰들의 제2 세트는 각각 두 개의 인접한 보기 영역들에서 적어도 디스플레이될 수 있다. (뷰어 위치를 기반으로 하여 알려진) 사용자에게 보이지 않는 뷰들은 뷰어에 의해서 보일 수 있는 이미지들의 반복들인 이미지들과 함께 제공될 수 있으며, 그리고 이것은 뷰들의 개수를 다시 감소시키며 그리고 그럼으로써 크로스토크를 감소시키며 선예도를 증가시킨다.

다른 모습에서, 본 발명은 오토스테레오스코픽 (autostereoscopic) 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법을 제공하며, 이 방법은:

화소 처리된 디스플레이 패널의 상이한 디스플레이 픽셀들과 연관된 광을 상이한 방향들로 향하게 하며, 그래서 상이한 이미지들이 동시에 디스플레이될 수 있는 적어도 세 개의 보기 영역들이 한정되도록 하는, 단계;

뷰어 (viewer)를 추적하고 그리고 상기 디스플레이 패널에 관한 뷰어의 위치를 판별하는 단계; 및

이미지 콘텐트를 프로세싱하고 그리고 상기 디스플레이 패널을 구동하여 상기 디스플레이 패널로부터의 상기 뷰어의 거리에 적어도 종속한 여러 상이한 뷰들을 디스플레이하도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명은 디스플레이 패널을 구동하기 이전에 이미지 데이터를 프로세싱하도록 적응된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

본 발명의 실시예는, 동반된 도면들을 참조하여 순수한 예로서 이제 설명될 것이다.
도 1은 알려진 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스의 개략적인 투시 모습이다.
도 2는 렌티큘러 어레이가 어떻게 상이한 뷰들을 상이한 공간적인 위치들에게 제공하는가를 보여준다.
도 3은 배리어 설비가 어떻게 상이한 뷰들을 상이한 공간적인 위치들에게 제공하는가를 보여준다.
도 4는 다중-뷰 오토스테레오스코픽 디스플레이의 레이아웃의 단면을 보여준다.
도 5는 도 4를 가깝게 본 것이다.
도 6은 콘들의 세트들 각각에서 생성된 뷰들이 동일한 9개-뷰 시스템을 보여준다.
도 7은 본 발명의 디스플레이 디바이스의 예를 보여준다.
도 8은 본 발명의 디스플레이 디바이스가 어떻게 디스플레이 출력을 제어할 수 있는가의 첫 번째 예를 보여준다.
도 9는 본 발명의 디스플레이 디바이스가 어떻게 디스플레이 출력을 제어할 수 있는가의 두 번째 예를 보여준다.
도 10은 본 발명의 디스플레이 디바이스가 어떻게 디스플레이 출력을 제어할 수 있는가의 세 번째 예를 보여준다.

본 발명은 뷰어 트래킹 시스템이 디스플레이 패널에 대한 뷰어의 위치를 결정하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제공한다. 상기 디스플레이 패널은 디스플레이 패널로부터 뷰어까지의 거리에 적어도 종속된 여러 상이한 뷰들을 디스플레이하도록 제어된다. 이것은 여러 뷰들이 그 뷰어에 관해서 그리고 옵션으로는 뷰어의 움직임의 속도에 관해서도 최적화되는 것을 가능하게 한다.

알려진 오토스테레오스코픽 디스플레이 설계가 먼저 설명될 것이다.

도 1은 알려진 직접 뷰 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스(1)의 개략적인 투시 모습이다. 상기 알려진 디바이스 (1)는 디스플레이를 생산하기 위해서 공간적인 광 변조기로서 행동하는 능동 매트릭스 유형의 액정 디스플레이 패널 (3)을 포함한다.

상기 디스플레이 패널 (3)은 로우 (row)들 및 컬럼 (column)들로 배치된 디스플레이 픽셀들 (5)의 직교 어레이를 구비한다. 간명함을 위해서, 작은 개수의 디스플레이 픽셀들 (5)만이 상기 도면에 도시된다. 실제로, 상기 디스플레이 패널 (3)은 약 천 개의 로우들 그리고 수천 개의 컬럼들의 디스플레이 픽셀들 (5)을 포함할 수 있을 것이다.

액정 디스플레이 패널 (3)의 구조는 전적으로 전통적인 것이다. 특히, 상기 패널 (3)은 이격된 투명 유리 기판들의 쌍을 포함하며, 그 사이에 정렬되어 꼬인 (aligned twisted) 네마틱 (nematic) 상태의 또는 다른 액정 재질이 제공된다. 상기 기판들은 자신의 대면한 표면들 상에 투명한 산화 인듐 주석 (indium tin oxide (ITO))의 패턴들을 구비한다. 상기 기판들의 외부 표면들 상에 극성의 레이어들이 또한 제공된다.

각 디스플레이 픽셀 (5)은 상기 기판들 상에 반대의 전극들을 포함하며, 그 사이에는 끼어있는 (intervening) 액정 물질들이 존재한다. 상기 디스플레이 픽셀들 (5)의 형상 및 레이아웃은 상기 전극들의 형상 및 레이아웃에 의해서 결정된다. 상기 디스플레이 픽셀들 (5)은 갭들에 의해서 서로 규칙적으로 이격된다.

각 디스플레이 픽셀 (5)은 박막 트랜지스터 (thin film transistor (TFT)) 또는 박막 다이오드 (thin film diode (TFD))와 같은 스위칭 엘리먼트와 연관된다. 디스플레이 픽셀들은 상기 스위칭 엘리먼트들에게 주소 지정 신호들을 제공함으로써 상기 디스플레이를 산출하도록 동작하며, 그리고 적합한 주소 지정 방식은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게 알려진 것이다.

상기 디스플레이 패널 (3)은 광원 (7)에 의해서 조명을 받으며, 이 경우에 상기 광원은 상기 디스플레이 픽셀 어레이의 영역 위로 확장하는 평면 백라이트를 포함한다. 상기 광원 (7)으로부터의 빛은 상기 디스플레이 패널 (3)을 통해서 방향이 정해지며, 이때에 개별 디스플레이 픽셀들 (5)은 상기 광을 변조하고 그리고 상기 디스플레이를 산출하기 위해서 구동된다.

상기 디스플레이 디바이스 (1)는 상기 디스플레이 패널 (3)의 디스플레이 측면 위에 배치된 렌티큘러 시트 (9)를 또한 포함하며, 이것은 뷰 형성 기능을 수행한다. 상기 렌티큘러 시트 (9)는 서로에게 평행하게 연장하는 렌티큘러 요소들 (11)의 로우 (row)를 포함하며, 간명함을 위해서 이것들 중 단 하나만이 과장된 크기로 도시된다.

상기 렌티큘러 요소들 (11)은 볼록 원통형 렌즈들의 모습이며, 그리고 그것들은 상기 디스플레이 패널 (3)로부터 상기 디스플레이 디바이스 (1)의 전면에 위치한 사용자의 눈들로 상이한 이미지들 또는 뷰들을 제공하기 위한 광 출력 방향지정 수단으로서 행동한다.

도 1에서 보이는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스 (1)는 상이한 원근 뷰들을 상이한 방향들로 제공할 수 있다. 특히, 각 렌티큘러 요소 (11)는 각 로우에서 디스플레이 픽셀들 (5)의 작은 그룹 위에 놓여 있다. 상기 렌티큘러 요소 (11)는 어떤 그룹의 각 디스플레이 픽셀 (5)을 상이한 방향으로 투사하며, 그래서 여러 상이한 뷰들을 형성하도록 한다. 사용자의 머리가 왼쪽으로부터 오른쪽으로 움직일 때에, 그 사용자의 눈들은 여러 뷰들 중의 상이한 뷰들을 차례로 받아들일 것이다.

도 2는 상기에서 설명된 것과 같은 렌티큘러 유형의 이미징 설비의 동작의 원칙을 보여주며 그리고 백라이트 (20), LCD와 같은 디스플레이 디바이스 (24) 그리고 렌티큘러 어레이 (28)를 보여준다. 도 2는 상기 렉티큘러 설비 (28)가 어떻게 상이한 픽셀 출력들을 세 개의 상이한 공간적인 위치들로 향하게 하는가를 보여준다.

도 3은 백라이트 (20), 배리어 디바이스 (22) 그리고 LCD와 같은 디스플레이 디바이스 (24)를 보여주는 배리어 유형 이미징 설비의 동작의 원칙을 보여준다. 도 3은 상기 배리어 디바이스 (22)가 어떻게 패턴의 광 출력을 제공하는가를 보여준다. 이것은 광 방향을 정하는 기능이 구현되는 효과와 함께, 상이한 픽셀들이 불연속의 광원 구역들에 의해서 조명을 받는다는 것을 의미한다. 도시된 것처럼, 하나의 뷰를 위한 픽셀들 (29a)은 한 방향으로부터 조명을 받으며 그리고 다른 뷰를 위한 픽셀들 (29b)은 다른 방향으로부터 조명을 받는다. 뷰어의 두 눈들은 상기 디스플레이의 상이한 픽셀들에 의해서 변조된 광을 수신한다.

본 발명은 뷰 반복 (view repetition)의 문제에 부분적으로 관련되며, 이것은 아래에서 설명된다.

도 4는 다중-뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이의 레이아웃의 단면을 보여준다. 어떤 렌티큘러 렌즈 아래의 각 픽셀은 특정 뷰에 기여할 것이다. 이 렌즈 아래의 모든 픽셀들은 뷰들의 콘에 같이 기여할 것이다. 이 콘의 폭은 여러 파라미터들의 조합에 의해서 결정된다; 그것은 각 픽셀 평면으로부터 상기 렌티큘러 렌즈들의 평면까지의 거리 D에 종속된다. 그것은 렌즈 피치 P_L에 또한 종속된다.

도 5는 도 4를 가까이에서 본 것이며, 그리고 디스플레이 (24)의 어떤 픽셀에 의해서 방사된 광이 상기 픽셀에 가장 가까운 렌리큘러 렌즈에 의해서 그리고 또한 상기 렌티큘러 설비의 이웃하는 렌즈들에 의해서 수집되는 것을 보여준다. 이것은 뷰들의 반복된 콘들이 발생하는 원인이다.

콘의 앵글크기, Φ,의 파라미터들에 대한 종속성은 (대략의 계산에 의해) 다음의 관계에 의해서 지배된다:

.

이 표현에서, n은 픽셀 평면과 렌티큘러 렌즈들 사이의 물질들의 평균 굴절률이다 (일반적으로, n은 1.0 (공기) 내지 1.6 의 범위 내에 있는 것이 보통이다). P_L은 순수한 수평 피치이며, D는 렌즈 기저부터 픽셀 구조까지의 거리이다.

두 개의 뷰들 사이의 각도 간격이 작을수록, 3D 효과는 더 커지지만, 움직임의 자유도는 더 작아진다는 것이 유의한다.

상기 콘들 각각에서 산출된 대응 뷰들은 동일하다. 이 효과는 9개-뷰 시스템 (즉, 각 콘 내 9개 뷰들)에 대해서 도 6에 개략적으로 도시된다

3D 효과와 해상도의 불리함 사이의 수용할 수 있는 타협을 위해서, 뷰들의 전체 개수는 보통 9 또는 15로 제한된다. 이 뷰들은 보통 1도 - 2도의 각도 폭을 가진다. 상기 뷰들 그리고 상기 콘들은 그것들이 주기적이라는 특성을 가진다. 사용자가 디스플레이 주위를 걷는다면, 그 사용자는 인접한 보기 콘들 (viewing cones) 사이의 경계들을 가로지를 것이다. 어떤 구역에서 도 6에서 오른쪽에 보이는 뷰어에 대해서, 양 눈들의 이미지들은 적절하게 부합하지 않을 것이다. 예를 들면, 9개-뷰 시스템의 경우에, 왼쪽의 눈은 예를 들면 아홉 번째 이미지를 받아들일 것이며 그리고 오른쪽 눈은 예를 들면 첫 번째 이미지를 받아들일 것이다. 우선, 왼쪽의 이미지와 오른쪽 이미지가 역전되며, 이것은 상기 이미지가 슈도스코픽 (pseudoscopic)이라는 것을 의미한다. 두 번째로, 그리고 더욱 엄밀하게, 상기 이미지들 사이에는 매우 큰 불균형이 존재한다. 이것은 "슈퍼 슈도스코픽 (super pseudoscopic)" 보기 (viewing)로 언급된다. 뷰어가 상기 콘 경계들을 가로질러 움직일 때에, 매우 성가신 불연속의 점프들이 관찰된다.

완전하게 어떤 콘 내에 위치한 뷰어들만이 (예를 들면, 도 6에서 왼쪽에 있는 뷰어들) 3D 효과를 경험할 것이며, 이것은 사용자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈을 향한 방향의 뷰들 (예를 들면, 왼쪽 및 오른쪽 눈에 대해 각각 뷰 4 및 뷰 5)이 약간 상이하게 때문이다.

본 발명은 적어도 뷰어의 위치를 추적하기 위해서 (그리고 그럼으로써 디스플레이 스크린으로부터의 거리를 유도하기 위해서) 그리고 옵션으로는 그 뷰어, 특히 측면 방향에 있는 뷰어의 움직임의 속도를 또한 추적하기 위해서 트래킹 시스템을 이용한다.

본 발명의 시스템은 도 7에 개략적인 모습으로 도시된다.

오토스테레오스코픽 디스플레이 (70)는 (예를 들면, 도 6에서 보이는 것과 같은) 반복하는 이미지 콘들에 복수의 뷰들을 디스플레이하기 위해서 설계된다

이미지 데이터 (72)가 수신된다. 이것은 2개-뷰 이미지 데이터를 포함할 수 있을 것이며, 이 경우에 상기 디스플레이는 2개-뷰 모드로 구동될 수 있다. 대안으로, 이미지 프로세싱 기술들에 의해서 추가적인 뷰들이 삽입될 수 있다.

그러나, 바람직하게는, 상기 이미지 데이터는 상기 디스플레이 (70)가 설계된 대상인 보기 콘 (viewing cone) 당 뷰들의 개수에 대응하는 개수의 상이한 뷰들의 모습으로 제공된다.

뷰어 트래킹 시스템 (74)이 제공된다. 이것은 디스플레이 패널로부터 뷰어 (76)의 거리 d를 적어도 결정하는 것을 가능하게 하며, 옵션으로는 뷰어의 움직임의 속도 v 인, 도시된 것과 같은 측면 방향으로의 상기 속도의 성분을 적어도 결정하는 것을 가능하게 한다.

획득된 뷰어 트래킹 정보를 이용하여 상기 디스플레이 (70)를 구동하기 이전에 상기 이미지 데이터는 프로세서 (78)에 의해서 프로세싱된다.

본 발명의 상기 시스템은 디스플레이된 뷰들의 개수 및 순서가 상기 뷰어의 위치 그리고/또는 움직이는 속도를 기반으로 하여 변하는 것을 가능하게 한다.

상기 뷰어 트래킹 시스템 (74)은 녹화된 이미지 또는 비디오 내의 얼굴의 위치 및 크기를 측정하는 것을 가능하게 하기 위한 얼굴 또는 사람 트래킹 시스템일 수 있다. 상기 트래킹 시스템은, 예를 들면, 눈 거리를 측정함으로써, 또는 입체 카메라를 이용하여 뷰어의 얼굴을 분석함으로써 상기 뷰어의 거리 d를 유도할 수 있다. 상기 뷰어 트래킹 시스템은 예를 들면 이미지 프로세싱 페이스 트래킹 알고리즘, 레이더 시스템, 웨어러블 인티케이터들 기반의 시스템, 적외선 적목 생성기 및 탐지기를 기반으로 할 수 있다.

상기 뷰어로부터의 거리 d가 적어도 결정되는 것을 가능하게 하는 어떤 알려진 얼굴 트래킹, 몸체 트래킹 또는 거리 측정 시스템이 사용될 수 있다.

상기 디스플레이 (70)의 물리적인 설계는 본 발명의 시스템에 의해서 변경되지 않는다. 그래서, 본 발명에 의해서 구현될 수 있는 방법들은 이미지 프로세싱 및 디스플레이 구동을 기반으로 한다.

본 발명의 상기 시스템은 상기 디스플레이 (70)의 물리적인 설계에 의해서 정의된 상이한 보기 영역 (viewing area)들에 이미지들을 할당하는 것을 제어한다. 예를 들면, 최대 개수의 뷰들이 디스플레이된다면 적용된 상이한 이미지들을 구비할 것인 두 개의 보기 영역들에 동일한 이미지 콘텐트를 제공함으로써 더 작은 개수의 뷰들이 디스플레이될 수 있다.

일반적으로, 어떤 디스플레이 설계에 의해서 디스플레이된 뷰들의 개수를 낮추는 것은 움직임의 자유도 및 가능한 뷰어들의 수를 희생하여 3D 이미지의 선예도를 증가시킨다. 디스플레이의 사용자 그리고 특히 뷰어의 거리를 추적함으로써, 사용자를 위한 상이한 이미지들의 최적의 개수가 결정될 수 있다.

오토스테레오스코픽 디스플레이의 콘 폭 W_C는 옵틱스 (optics) 그리고 디스플레이가 설계된 보기 거리 (viewing distance) D_V에 종속한다. 상기 옵틱스는 상기에서 설명된 것과 같은 콘의 각도 크기를 정의한다. 상기 보기 콘의 폭은 다음과 같이 주어진다:

W_C = 2*D_V tan Φ/2

이 관계는 상기 앵글크기를 보기 거리 D_V에서의 실제의 폭에 연결시킨다.

본 발명의 상기 시스템은 다양한 가능한 방법들을 구현하기 위해서 제어될 수 있으며, 이는 아래에서 설명된다.

첫 번째 예는 도 8 및 도 9를 참조하여 설명되며, 도 8 및 도 9에서, 뷰어가 디스플레이에 가까울수록, 그 디스플레이에 의해서 제시된 이미지들의 개수는 작아진다.

도 8은 뷰어가 디스플레이에 가까이에 있는 것을 보여주며, 상기 디스플레이는 단 두 개의 뷰들 (오른쪽 R 및 왼쪽 L)만을 디스플레이하도록 구성된다. 두 개의 뷰들을 디스플레이하기 위해서, 그 두 개의 뷰들은 각 콘 내에서 다양한 보기 영역들에서 반복된다. 예를 들어 상기 디스플레이 옵틱들이 9개-뷰 시스템으로서 설계된다면, 다섯/네 개의 왼쪽 뷰들 그리고 넷/다섯 개의 오른쪽 뷰들이 디스플레이될 수 있다. 이것은 상기 뷰들의 해상도를 증가시키기 않지만, 그것은 크로스 토크 (cross talk)를 줄어들게 하며, 그럼으로써 이미지의 흐려짐 (blurring)을 줄어들게 한다.

상기 디스플레이는 보기 거리가 문턱값 (threshold)보다 더 작을 때에는 두 개의 뷰 모드로 스위치될 수 있다. 예를 들면, 눈 간격이 보기 거리에서의 콘 폭의 0.25배보다 더 크도록 보기 거리 d가 정해진다면 모드 스위칭이 발생할 수 있다. 그 비율이 0.25보다 더 작아진다면, 상기 디스플레이는 두 개의 뷰들보다 더 많은 뷰들을 가진 오토스테레오스코픽 모드로 스위치될 수 있다. 0.25의 문턱값은 상이할 수 있으며, 예를 들면, 0.2 및 0.3 사이일 수 있으며, 심지어는 0.1 및 0.5 사이일 수 있다.

0.25의 문턱값을 기반으로 하면, 다음과 같은 관계가 유지된다:

E/W_C > 0.25 이면 N_V = 2

E/W_C <= 0.25 이면 N_V >2

이 경우에 N_V는 뷰들의 개수이며 그리고 E는 눈의 간격이다.

고정된 눈 간격이, 예를 들면, 6 cm로 가정될 수 있다. 이 경우에, 콘 폭 문턱값 W_C는 24 cm이다. 이 문턱값은 예를 들면 15 및 40 cm 사이의 어디든지 있을 수 있을 것이다.

도 9는 디스플레이로부터 더 멀리에 뷰어가 있는 디스플레이를 보여주며, 이 디스플레이는 그럼으로써 다중 뷰 모드에서 동작한다. 9개의 상이한 뷰들 (-4부터 +4까지 번호가 정해짐)이 도시된다.

상기 시스템은 상기 뷰어의 움직임의 속도를 탐지하기 위해서 또한 사용될 수 있다. 추적기가 따를 수 있는 것보다 더 높은 속도로 뷰어가 이동할 때에, 상기 디스플레이는 단일 뷰 모드 (2D 모드)로 다시 스위치될 수 있으며 그래서 사용자가 콘 경계들을 지나갈 때에 왼쪽-오른쪽 역전된 이미지를 보게 되는 것이 방지되도록 한다.

속도 트래킹의 다른 사용은 추적기가 따라갈 수 있는 것보다 움직임이 더 빠를 때에 콘 폭을 가로지르는 뷰포인트들의 순서를 비-선형 순서로 변경하는 것이다. 이것은 콘 전이들의 가독성을 부드럽게 하기 위해서 수행될 수 있다. 예를 들면, 콘들 내에서의 (아홉 개 뷰 시스템에 대한) 뷰 순서는 도 9에서 보이는 것 같은 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 대신에 -1 -3 -2 -1 0 1 2 3 1 일 수 있을 것이다.

이 방식에서, 뷰 4 및 뷰 -4를 볼 가능성은 콘 경계에서 피해진다. 이 아홉 개 뷰 차이 대신에, 뷰 번호에서의 가장 큰 차이는 2이다 (보기 콘 내에서 뷰 3 및 뷰 1 또는 콘 경계에서 뷰 1 및 뷰 -1).

그래서 인접하게 디스플레이된 뷰들의 뷰 번호에서의 가장 큰 차이는 2로 세팅될 수 있다.

보기 거리 보상이 가장 효과적이도록 상기 디스플레이는 설계될 수 있다. 예를 들면, 디폴트 보기 거리 (이것을 위해서 상기 디스플레이가 설계됨)에서 상기 콘 폭이 눈 거리 E의 4배보다 더 작도록, 예를 들면, 30 cm보다 더 작도록 상기 디스플레이가 설계될 수 있다. 상기 콘 폭은 눈 거리 E의 3배보다 더 작도록 설계될 수 있으며, 이는 약 20cm에 대응할 것이다. 상기 디폴트 보기 거리는 예를 들면 상기 디스플레이 폭의 2배와 동일할 수 있다.

이 방식에서, 상기 거리 시스템은 상기 뷰어가 디스플레이로부터 상기 설계된 거리에 위치할 때에 2개-뷰 모드로 스위치할 것이며, 그리고 뷰어가 더 멀리 떨어질 때에 더 많은 뷰들을 줄 것이다. 상기 디폴트 거리는 그래서 상기 디스플레이를 모니터로서 사용하는 단일의 클로즈 업 (close up) 뷰를 위한 것이지만, 상기 디스플레이는 다중의 사용자들에 의해서 더 큰 보기 거리에서 사용될 수 있다.

본 발명의 시스템을 사용하는 추가의 방식은 도 10을 참조하여 설명된다.

이 경우에, 둘 보다 더 많지만 최대의 가능한 수 (도시된 예에서는 9)보다는 더 작은 뷰들이 존재한다. 뷰어들에게는 보이지 않는, 콘 내의 뷰들을 (비록 그 뷰들이 약간 움직인다고 해도) 뷰어들에게 보이는 뷰들과 동일하도록 세팅함으로써 보이는 크로스토크의 양은 줄어든다. 이 방식에서, 뷰들의 첫 번째 세트는 하나의 보기 영역 각각에서만 디스플레이되며 (1, 0 및 -1의 뷰들) 그리고 뷰들의 두 번째 세트 (2 및 -2의 뷰들)는 두 개의 인접한 보기 영역들 각각에서 적어도 디스플레이된다.

도시된 예에서, 중상의 뷰들은 한번 디스플레이되며, 그리고 측면 가장자리의 뷰들은 세 차례 디스플레이된다.

그러나, 이것은 뷰어의 위치에 종속된다. 예를 들면, 뷰어를 향한 이미지들 (그러나 제한된 범위의 움직임은 허용한다)은 모두가 한 번 제시될 수 있으며, 그리고 나머지 보기 위치들은 동일한 뷰들로 제공될 수 있다. 이것은 한 번 디스플레이된 둘 또는 세 개의 이미지들 (도시된 예에서는 - 1, 0, -1의 세 개) 그리고 모든 다른 뷰들을 위해서 사용된 단 두 개의 다른 이미지들 (2, -2)을 보통은 제시할 것이다.

이 방식에서, 콘 내에 디스플레이된 이미지들은 그 콘 내 뷰어의 상대적인 위치에 종속하여 선택된다.

본 발명은 더 먼 거리에서 다중의 뷰어들을 위한 모드 그리고 디스플레이가 가능한 가장 선예한 (sharpest) 모드인 2개-뷰 시스템으로 스위치할 경우인 가까운 곳으로부터 한 뷰어가 그 디스플레이를 이용하고 있는 설정 사이에서 스위치할 수 있는 크기의 디스플레이들을 모니터하기 위해서 특히 적용 가능하다.

다중의 뷰어들이 존재할 때에, 상기 뷰어 트래킹 시스템은 디스플레이에 가장 가까운 뷰어를 찾을 수 있으며, 그리고 디스플레이 모드를 스위치하는가의 여부를 판정하게 하기 위해서 이 가장 가까운 뷰어를 이용할 수 있다. 대안으로, 상기 디스플레이는 하나보다 많은 뷰어가 탐지될 때에는 언제나 다중 뷰 모드에 남아있을 수 있으며, 그리고 추적되고 있는 단일의 뷰어가 존재할 때에, 그리고 그 단일의 뷰어가 상기 디스플레이 패널에 근접할 때에만 2개 뷰 모드로 스위치할 수 있다.

본 발명은 배리어 시스템 또는 렌티큘러 시스템에서, 또는 예를 들면 마이크로렌즈들을 사용하는 다른 광학 시스템들에서 실제로 사용될 수 있다.

사용자가 두 개 뷰 및 다중 뷰 모드들 사이에서 선택하는 것을 가능하게 하도록 수동 조작이 또한 존재할 수 있을 것이다.

본 발명은 LCD 디스플레이와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 OLED 디스플레이와 같은 다른 디스플레이 기술들에 적용될 수 있다.

상기 시스템으로의 입력 데이터가 (2D 및 깊이 정보, 또는 다중뷰 이미지들이 아니라) 두 개의 뷰들만을 포함한다면, 상기 시스템은 스테레오로부터 다중뷰로의 변환을 포함할 수 있다.

상기 시스템으로의 입력 데이터가 2D 및 깊이 정보일 때에, 상기 깊이 정보는 상기 디스플레이가 작은 개수의 뷰들로 또는 스테레오 (2개 뷰) 모드로 스위치될 때에 크기 조절될 수 있다. 예를 들어 생성된 불균형 차이들은 깊이 효과를 증가시키기 위해서 적어도 20% 더 크게 만들어질 수 있다.

상기 시스템으로의 입력 데이터가 다중뷰 이미지들일 때에, 스테레오 (2개 뷰) 모드를 위해서 사용하기 위해 어느 쌍의 뷰들을 선택하는가가 존재한다. 예를 들면 보통의 구성에서보다 더 멀리 있는 뷰들이 선택될 수 있다. 예를 들어, 0 및 1의 뷰들이 왼쪽 및 오른쪽으로 보통 투사될 것이다. 대신에, 0 및 2의 뷰들 또는 0 및 3의 뷰들이 선택될 수 있을 것이다. 심지어는 -3 및 3의 뷰들이 사용될 수 있을 것이다. 이것들은 옵션이며, 이는 상기 뷰들에서의 크로스토크가 더 이상 제한 팩터가 아니기 때문이다.

개시된 실시예들의 다른 변형들은 도면들, 개시된 내용 그리고 첨부된 청구항들로부터 청구된 발명을 실행하는데 있어서 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에 의해서 이해되고 달성될 수 있다. 청구항들에서, "포함한다"의 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하는 것이 아니며, 그리고 부정사 "한" 또는 "하나"는 복수를 배제하지 않는다. 어떤 측정들이 서로 상이한 종속항들에서 열거되었다는 단순한 사실은 이 측정들의 조합이 이익이 되도록 사용할 수 없다고 나타내는 것이 아니다. 청구항들에서의 어떤 참조의 표시들도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

1. 오토스테레오스코픽 (autostereoscopic) 디스플레이 디바이스로서:
   화소 처리된 (pixellated) 디스플레이 패널;
   상기 디스플레이 패널의 상이한 디스플레이 픽셀들과 연관된 광을 상이한 방향들로 향하게 하여, 상이한 이미지들이 동시에 디스플레이될 수 있도록 적어도 세 개의 보기 영역 (viewing area)들이 한정되도록 하는, 이미징 설비;
   뷰어 (viewer)를 추적하고 그리고 상기 디스플레이 패널에 관한 뷰어의 위치를 판별하기 위한 뷰어 트래킹 시스템; 및
   이미지 콘텐트를 프로세싱하고 그리고 상기 디스플레이 패널을 구동하기 위한 프로세서를 포함하며,
   상기 프로세서는 상기 디스플레이 패널로부터의 상기 뷰어의 거리에 적어도 종속한 여러 상이한 뷰들을 디스플레이하기 위해서 상기 디스플레이 패널을 구동하는, 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   제1의 보기 거리 (viewing distance)에 대해서 제1 개수의 뷰들이 디스플레이되며, 그리고 제2의 더 먼 보기 거리에 대해서 더 큰 제2 개수의 뷰들이 디스플레이되는, 디바이스.
3. 제2항에 있어서,
   문턱값 (threshold) 아래의 보기 거리에 대해서, 전체 두 개의 뷰들이 디스플레이되는, 디바이스.
4. 제3항에 있어서,
   상기 뷰들은 다중의 디스플레이 출력 콘 (cone)들에서 반복되며, 그리고
   상기 거리 문턱값은 그 거리에서의 상기 콘의 폭이 13 cm 내지 40cm 범위 내에 있는 문턱값보다 더 작도록 정해진, 디바이스.
5. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 뷰어의 움직임의 속도를 유도하도록 적응되며, 그리고
   그 속도가 제1 문턱값을 초과한다면, 상이한 뷰들의 개수는 1로 세팅되는, 디바이스.
6. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 뷰어의 움직임의 속도를 유도하도록 적응되며, 그리고
   그 속도가 제2 문턱값을 초과한다면, 상이한 뷰들의 순서를 정하는 것은 변경되는, 디바이스.
7. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다중의 뷰들은 다중의 디스플레이 출력 콘들에서 반복되며,
   각 콘 내에, 상이한 이미지들이 동시에 디스플레이될 수 있는 복수의 보기 영역들이 존재하며, 그리고
   뷰들의 제1 세트는 각각 단 하나의 보기 영역 내에 디스플레이되며 그리고 뷰들의 제2 세트는 적어도 두 개의 인접한 보기 영역들 내에서 각각 디스플레이되는, 디바이스.
8. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 뷰들은 다중의 디스플레이 출력 콘들에서 반복되며, 그리고
   상기 디스플레이 패널 폭의 두 배와 동일한 보기 거리에서의 콘 폭은 30 cm보다 더 작으며, 더 바람직하게는 20 cm보다 더 작은, 디바이스.
9. 오토스테레오스코픽 (autostereoscopic) 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법으로서,
   화소 처리된 디스플레이 패널의 상이한 디스플레이 픽셀들과 연관된 광을 상이한 방향들로 향하게 하며, 그래서 상이한 이미지들이 동시에 디스플레이될 수 있는 적어도 세 개의 보기 영역들이 한정되도록 하는, 단계;
   뷰어 (viewer)를 추적하고 그리고 상기 디스플레이 패널에 관한 뷰어의 위치를 판별하는 단계; 및
   이미지 콘텐트를 프로세싱하고 그리고 상기 디스플레이 패널을 구동하여 상기 디스플레이 패널로부터의 상기 뷰어의 거리에 적어도 종속한 여러 상이한 뷰들을 디스플레이하도록 하는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제9항에 있어서,
    제1의 보기 거리에 대해서 제1 개수의 뷰들이 디스플레이되며, 그리고 제2의 더 먼 보기 거리에 대해서 더 큰 제2 개수의 뷰들이 디스플레이되는, 방법.
11. 제10항에 있어서,
    문턱값 (threshold) 아래의 보기 거리에 대해서, 전체 두 개의 뷰들이 디스플레이되며,
    거리 문턱값은 그 거리에서의 콘 폭이 15 cm 내지 40 cm 까지의 범위 내에 있는 문턱값보다 더 작도록 정해진, 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 뷰어의 움직임의 속도를 유도하는 단계를 포함하며,
    그 속도가 제1 문턱값을 초과한다면, 상이한 뷰들의 개수는 1로 세팅되는, 방법.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 뷰어의 움직임의 속도를 유도하는 단계를 포함하며,
    그 속도가 제1 문턱값을 초과한다면, 상이한 뷰들의 순서를 정하는 것은 변경되는, 방법.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중의 뷰들을 다중의 디스플레이 출력 콘들에서 반복하는 단계를 포함하며,
    각 콘 내에, 상이한 이미지들이 동시에 디스플레이될 수 있는 복수의 보기 영역들이 존재하며, 그리고
    뷰들의 제1 세트는 각각 단 하나의 보기 영역 내에 디스플레이되며 그리고 뷰들의 제2 세트는 적어도 두 개의 인접한 보기 영역들 내에서 각각 디스플레이되는, 방법.
15. 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 동작할 때에 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법을 구현하도록 적응된 컴퓨터 프로그램.
    
    

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