KR20150139095A

KR20150139095A - 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치

Info

Publication number: KR20150139095A
Application number: KR1020140066903A
Authority: KR
Inventors: 한준구; 김휘; 노진영; 문운찬
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2015-12-11

Abstract

본 발명은 렌즈 어레이를 이용하여 다수의 시청자가 동시에 3차원 영상을 시청할 수 있도록 해 주는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치는 영상을 출력하기 위한 디스플레이와, 다수 시청자를 촬영하기 위한 카메라 및, 상기 디스플레이를 통해 다수 시청자에게 입체 영상이 동시에 출력되도록 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되고, 상기 디스플레이는 디스플레이 영상을 출력하는 영상 패널과, 상기 영상 패널의 후면측으로 광을 제공하는 백라이트 패널 및, 다수의 집광렌즈로 이루어지면서 상기 영상 패널과 백라이트 패널 사이에 배치되어 상기 백라이트 패널로부터 제공되는 광을 영상 패널로 제공하는 렌즈 어레이를 구비하여 구성되며, 상기 제어수단은 시청자의 좌안과 우안 위치에 대응되는 좌안 영상과 우안 영상을 상기 영상패널을 통해 시간분할 방식으로 순차 출력함과 더불어, 상기 카메라를 통해 촬영된 영상으로부터 다수 시청자에 대한 좌안과 우안의 위치를 확인하여 다수 시청자의 각 좌안 위치와 우안 위치에 대응되는 백라이트 패널 위치의 광을 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면 백라이트 패널의 출력 광원을 시청자의 좌안 또는 우안에 대응되도록 선택 구동하고, 다수 시청자에 대한 좌안 영상과 우안 영상이 시간 순차적으로 영상 패널을 통해 동시에 표시출력되도록 함으로써, 다수의 시청자가 동시에 해상도의 저하없이 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.

Description

렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치{Glasses-free 3D image display device using lens array}

본 발명은 무안경식 입체 영상 디스플레이장치에 관한 것으로, 특히 렌즈 어레이를 이용하여 다수의 시청자가 동시에 3차원 영상을 시청할 수 있도록 해 주는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치에 관한 것이다.

최근 3차원 영상을 제공하는 입체 영상 디스플레이장치가 개발되어 상용화되고 있다. 3차원 영상은 시청자의 왼쪽과 오른쪽 눈에 보여지는 영상에 차이를 두어 거리감을 인식하게 함으로써, 마치 눈 앞에 생생한 영상이 입체적으로 나타나 보이게 하는 것이다.

상기한 입체 영상 디스플레이 방식에는 안경을 이용한 디스플레이와 무안경 디스플레이가 있다. 특히, 최근에는 시청자가 안경을 써야 하는 불편함이 제기되어 무안경 디스플레이방식의 입체 영상 디스플레이장치가 선호되고 있는 추세이다.

현재, 상기 무안경 디스플레이방식으로는 렌티큘러 렌즈방식과, 페러랙스 배리어 방식이 대표적이다.

그러나, 상기한 렌티큘러 렌즈 방식은 디스플레이장치에 렌티큘러 렌즈를 배치하는 방식으로 디스플레이장치에 반원 형태의 렌즈가 배치됨에 따라 물결무늬가 보이게 되는 단점이 있다.

또한, 상기 페러랙스 배리어 방식은 디스플레이장치에 배리어를 배치하는 방식으로, 디스플레이장치의 제작이 간편하고 렌티큘러 렌즈 방식과는 달리 물결무늬가 보이지 않는다는 장점은 있으나, 페러랙스 배리어로 인해 시야각이 좁기 때문에 시청각도가 바뀌면 입체감이 사라져 시청위치가 고정되어야 한다는 불편함이 있다.

또한, 상기한 종래 무안경 디스플레이방식을 적용하여 디스플레이장치를 구성하는 경우, 적어도 한명 이상의 시청자가 모든 위치에서 디스플레이 영상을 시청하는 것을 고려하여 다시점으로 3D 입체 영상을 제공하도록 구성하게 되는 바, 이는 화질의 저하를 발생시키게 된다.

[선행기술문헌]

1. 한국등록특허 제10-1360780호 (발명의 명칭: 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치)

2. 한국등록특허 제10-1257593호 (발명의 명칭: 양안 식의 안위감지기, 부채꼴의 변형 렌티큘러와 액정 배리어를 사용한 입체영상)

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 백라이트 패널과 영상 패널 사이에 렌즈 어레이를 배치하는 간단한 구성으로, 다수 시청자의 좌안으로 좌안 영상을 동시에 제공하고, 다수 시청자의 우안으로 우안 영상을 동시에 제공함으로써, 다수의 시청자가 고화질의 3D 입체 영상을 동시에 시청할 수 있도록 해 주는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 영상을 출력하기 위한 디스플레이와, 다수 시청자를 촬영하기 위한 카메라 및, 상기 디스플레이를 통해 다수 시청자에게 입체 영상이 동시에 출력되도록 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되되, 상기 디스플레이는 디스플레이 영상을 출력하는 영상 패널과, 이 영상 패널과 일정 거리 이격되는 위치에 영상 패널과 평행하게 배치되면서 상기 영상 패널의 후면측으로 광을 제공하는 백라이트 패널, 다수의 집광렌즈로 이루어지면서 상기 영상 패널과 백라이트 패널 사이에 평행하게 배치되어 상기 백라이트 패널로부터 제공되는 광을 영상 패널로 제공하는 렌즈 어레이를 구비하여 구성되고, 상기 제어수단은 시청자의 좌안과 우안 위치에 대응되는 좌안 영상과 우안 영상을 상기 영상패널을 통해 시간분할 방식으로 순차 출력함과 더불어, 상기 카메라를 통해 촬영된 영상으로부터 다수 시청자의 좌안과 우안의 위치를 확인하여 좌안 영상 타임에는 다수의 좌안 위치에 대응되는 백라이트 패널의 광을 동시에 출력시켜 상기 영상 패널을 통해 다수 시청자의 좌안 위치로 좌안 영상이 동시에 수렴되도록 제어하고, 우안 영상 타임에는 다수의 우안 위치에 대응되는 백라이트 패널의 광을 동시에 출력시켜 상기 영상 패널을 통해 다수 시청자의 우안 위치로 우안 영상이 동시에 수렴되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 제어수단은 상기 카메라를 통해 제공되는 촬영영상을 근거로 시청자의 양안 위치를 추적하고, 변경된 시청자의 좌안과 우안 위치에 대응되도록 상기 백라이트 패널로부터 출력되는 광의 위치를 변경시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 영상 패널은 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 백라이트 패널은 광원이 구비된 다수의 픽셀로 구성되고, 상기 광원은 LED(Light Emitting Diode)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 백라이트 패널은 OLED(Organic Light Emitting Diode)패널로 구성되거나 또는 점광원 어레이가 구현되는 LCD(Liquid Crystal Display)패널로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 백라이트 패널은 상기 영상 패널의 사이즈 보다 큰 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 렌즈 어레이는 상기 영상 패널과 인접하게 배치되면서 영상 패널의 사이즈와 거의 동일한 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 제어수단은 하나의 시청 위치에 대해 상기 렌즈 어레이를 구성하는 각 집광렌즈에 대응되는 광을 각각 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 영상을 출력하기 위한 디스플레이와, 다수 시청자를 촬영하기 위한 카메라 및, 상기 디스플레이를 통해 다수 시청자에게 입체 영상이 동시에 출력되도록 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되되, 상기 디스플레이는 좌안 영상과 우안 영상이 라인별로 순차적으로 교차 제공되면서, 제1 방향의 선편광만 투과되도록 구성되는 영상 패널과, 이 영상 패널과 일정 거리 이격되는 위치에 영상 패널과 평행하게 배치되면서 상기 영상 패널의 후면측으로 제1 방향의 선편광을 제공하는 백라이트 패널, 상기 백라이트 패널의 전면에 배치되되 백라이트 패널로부터 제공되는 제1 방향의 선편광을 라인별로 제1 방향의 원편광과 제2 방향의 원편광 형태로 교차 출력하도록 구성되는 제1 위상차 필름, 다수의 집광렌즈로 이루어지면서 상기 제1 위상차 필름과 제2 위상차 필름 사이에 평행하게 배치되어 상기 제1 위상차 필름으로부터 제공되는 제1 및 제2 방향의 원편광을 시청 위치에 대응되는 방향을 갖도록 출력하는 렌즈 어레이, 렌즈 어레이와 영상패널 사이에 배치되면서 상기 렌즈 어레이로부터 제공되는 제1 및 제2 방향의 원편광을 각각 제1 방향의 선편광과 제2 방향의 선편광으로 라인별로 교번하여 변환한 후 상기 영상패널로 출력하는 제2 위상차 필름을 포함하여 구성되고, 상기 제어수단은 라인별로 좌안 영상과 우안 영상이 순차적으로 교차 출력되는 디스플레이 영상을 상기 영상패널로 제공함과 더불어, 상기 카메라를 통해 촬영된 영상으로부터 다수 시청자의 좌안과 우안의 위치를 확인하여, 상기 백라이트 패널을 통해 시청자의 좌안 위치 및 우안 위치에 대응되는 위치의 광을 동시에 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 제어수단은 시청자의 좌안 위치에 대해서는 상기 제1 위상차 필름에 형성된 좌안 영상 라인에 대응되는 위치의 광을 출력하고, 시청자의 우안 위치에 대해서는 상기 제1 위상차 필름에 형성된 우안 영상 라인에 대응되는 위치의 광을 출력하도록 백라이트 패널을 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 영상 패널과 상기 백라이트 패널은 선평 편광 특성을 갖는 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

또한, 상기 제어수단은 하나의 시청 위치에 대해 상기 백라이트 패널에서 상기 렌즈 어레이를 구성하는 각 집광렌즈에 대응되는 광이 각각 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치가 제공된다.

본 발명에 의하면 백라이트 패널의 출력 광원을 시청자의 좌안 또는 우안에 대응되도록 선택 구동하고, 다수 시청자에 대한 좌안 영상과 우안 영상이 시간 순차적으로 영상 패널을 통해 동시에 표시출력되도록 함으로써, 다수의 시청자가 동시에 해상도의 저하없이 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 좌안 영상과 우안 영상을 라인별로 하나의 화면에 동시에 교번 출력함과 더불어, 다수 시청자에 대한 좌안 위치에 우안 위치에 대응되는 백라이트 광을 위상차 필름을 통해 동시에 라인별로 제공함으로써, 좌안 영상과 우안 영상이 영상 패널을 통해 동시에 표시출력되어 다수 시청자가 보다 향상된 해상도의 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.

도1은 본 발명에 따른 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도2는 도1에 도시된 디스플레이(100)의 시야창(M) 구성을 예시한 도면.
도3은 도1에 도시된 디스플레이(100)의 구성을 도시한 도면.
도4는 도1에 도시된 제어수단(300)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도5는 도4에 도시된 디스플레이(100)의 다수 시청자에 대한 영상 출력 경로를 예시한 도면.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도7은 도6에 도시된 디스플레이(500)의 영상출력과정을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치는 영상을 출력하기 위한 디스플레이(100)와, 다수 시청자를 촬영하기 위한 카메라(200) 및, 상기 카메라(200)를 통해 촬영된 영상으로부터 각 시청자의 좌안과 우안의 위치를 확인하고, 각 시청자의 좌안과 우안 위치에 대응되는 좌안 영상과 우안 영상을 상기 디스플레이(100)를 통해 시간분할 방식으로 순차 출력함으로써 상기 디스플레이(100)를 통해 3D 입체 영상을 출력하도록 제어하는 제어수단(300)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 디스플레이(100)는 디스플레이 영상을 표시출력하기 위한 영상 패널과, 이 영상 패널로 제공되는 영상을 선택적으로 출력하도록 하기 위한 백라이트 패널 및, 상기 영상 패널과 백라이트 패널 사이에 배치되는 렌즈 어레이를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 디스플레이(100)는 영상 패널로 디스플레이 영상을 제공하고, 상기 백라이트 패널은 렌즈 어레이를 통해 영상 패널로 광을 제공함으로써, 영상패널을 통해 광이 제공된 방향에 대응되는 시청 위치로 디스플레이 영상을 출력하도록 구성된다.

또한, 상기 디스플레이(100)는 시청자가 시청 위치에 제약을 받지 않도록 충분한 수의 시야창을 형성하도록 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도2에 도시된 바와 같이 디스플레이(100), 보다 상세하게는 영상 패널은 영상 출력 영역의 크기가 가로 1.5m, 세로 1m인 직사각형인 경우, 50mm×50mm 크기의 시야창(M)이 최소 300 × 200 픽셀, 즉 60,000개 이상이 형성되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 카메라(200)는 시청자를 촬영하기 용이한 위치, 바람직하게는 상기 디스플레이(100)의 전면 상단에 배치되어 구성될 수 있다(도5 참조).

또한, 상기 제어수단(300)은 디스플레이(100)의 디스플레이 영상을 영상 패널로 제공하되 좌안 영상과 우안 영상을 시분할 방식으로 순차 제공함과 더불어, 카메라(200)로부터 제공되는 촬영영상을 근거로 백라이트 패널에서 다수 시청자의 각 좌안 위치와 우안 위치에 대응되는 위치의 광을 출력하도록 구성된다.

또한, 상기 제어수단(300)은 상기 카메라(200)를 통해 제공되는 촬영영상을 확인하여 시청자의 좌안 및 우안 위치가 변경되는 경우에는 백라이트 패널에서 변경된 좌안 및 우안 위치에 대응되는 위치의 광을 출력하도록 구성된다. 즉, 상기 제어수단(300)은 시청자의 양안 위치를 추적하여 디스플레이(100)를 통해 시청자에게 시청 위치에 상관 없이 지속적으로 입체 영상을 제공하도록 구성된다.

도3은 도1에 도시된 디스플레이(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도3에 도시된 바와 같이 상기 디스플레이(100)는 백라이트 패널(110)과, 이 백라이트 패널(120)과 평행하면서 일정 거리 이격되게 배치되는 영상패널(120), 상기 백라이트 패널(110)과 영상패널(120) 사이에 배치되는 렌즈 어레이(130)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 렌즈 어레이(130)는 상기 영상패널(120)의 후면에 인접하게 배치되고, 상기 백라이트 패널(110)과는 일정 거리(D) 이격되게 배치된다. 이때, 상기 백라이트 패널(110)과 렌즈 어레이(130) 간의 거리(D)는 백라이트 패널(110)과 렌즈 어레이(130)의 크기에 따라 적절하게 설정될 수 있을 것이다.

즉, 상기 렌즈 어레이(130)는 영상패널(120)의 사이즈와 비슷한 사이즈로 구성되고, 상기 백라이트 패널(110)의 사이즈(S1)는 영상패널(120)의 사이즈(S2) 보다 크게 구성된다. 예컨대, 디스플레이(100)는 상기 23 인치 영상 패널(120)에 대해 4×2(가로×세로) 배열의 렌즈 어레이(130)가 영상 패널(120)의 후면측에 배치되고, 이 렌즈 어레이(130)와 일정 거리(D)만큼 이격된 위치에 32 인치 백라이트 패널(110)이 배치되어 구성된다.

또한, 상기 백라이트 패널(110)은 점광원을 출력하기 위한 패널로서, 다수의 광원(미도시)을 구비하여 구성되는 다수의 픽셀로 구성되어, 각 픽셀의 광원을 온/오프함으로써 해당 픽셀 광원을 출력하도록 구성된다. 예컨대, 상기 광원은 LED(Light Emitting Diode)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 백라이트 패널(110)은 OLED(Organic Light Emitting Diode) 패널로 구성되거나 또는 점광원 어레이가 구현되는 LCD(Liquid Crystal Display)패널로 구성될 수 있다. 또한, 상기 백라이트 패널(110)은 프로젝터를 스크린에 투사하여 특정 위치에 점광원을 제공하도록 형태로 구성되는 것도 가능하다.

또한, 상기 영상 패널(120)은 디스플레이 영상을 출력하기 위한 패널로서 LCD(Liquid Crystal Display)패널로 구성될 수 있다. 이때, 상기 영상패널(120)을 구성하는 LCD 패널은 통상의 LCD 패널과 달리 백라이트 패널이 결합되지 않은 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 렌즈 어레이(130)는 적어도 둘 이상의 집광 렌즈가 상기 영상패널(120)의 형상에 대응되는 형상으로 배열되어 구성된다. 또한, 상기 렌즈 어레이(130)는 상기 영상 패널(120)과 인접하게 배치되고, 렌즈 어레이(130)를 구성하는 각각의 집광 렌즈는 백라이트 패널(110)로부터 제공되는 광을 인접하는 영상 패널(120)의 일정 영역으로 각각 제공하도록 구성된다. 예컨대, 렌즈 어레이(130)가 4×2 개, 즉 8개의 집광 렌즈로 구성되는 경우, 영상 패널(120)은 각 집광 렌즈에 대응되는 8개의 영역으로 분리되고, 하나의 시청 위치에 대해 백라이트 패널은 8개의 광을 서로 다른 위치의 8개 집광 렌즈로 제공하게 된다.

또한, 상기한 장치들간의 결합은 도시되지는 않았지만, 브라켓이나 나사 등의 결합부재 또는 지지부재 등을 이용하여 고정시킬 수 있음은 물론이다.

한편, 도4는 도1에 도시된 제어수단(300)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도이다.

도4에 도시된 바와 같이 제어수단(300)은 외부로부터 제공되는 디스플레이 영상을 상기 영상 패널(120)로 제공하는 영상구동부(310)와, 디스플레이(100)의 백라이트 패널(110)에서 목적하는 위치의 광을 선택적으로 제공하는 백라이트구동부(320), 시청 위치에 대응되는 백라이트 패널(110)의 광 위치정보가 저장되는 데이터메모리(330) 및, 상기 카메라(200)로부터 제공되는 촬영영상을 근거로 다수 시청자의 각 좌안 위치 좌표와 우안 위치 좌표를 산출하고, 디스플레이 영상을 영상 패널(120)을 통해 좌안 영상과 우안 영상을 시분할 방식으로 순차 제공하되, 좌안 영상 타임에는 다수 시청자의 좌안 동공에 좌안 영상이 수렴되도록 다수의 좌안 위치좌표에 대응되는 백라이트 광을 동시에 출력시키도록 제어함과 더불어, 우안 영상 타임에는 상기 영상 패널로 다수 시청자의 우안 동공에 우안 영상이 수렴되도록 다수의 우안 위치좌표에 대응되는 백라이트 광을 동시에 출력시키도록 제어하는 상기 제어부(340)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 제어부(340)는 좌안 영상 타임에는 영상 패널(110)로 좌안 영상이 제공되는 상태에서 백라이트 패널(120)에서 출력되는 광이 렌즈 어레이(130)를 통해 영상 패널(110)로 제공되어 시청자의 좌안 동공 위치로 좌안 영상을 출력하도록 제어하고, 우안 영상 타임에는 영상 패널(110)로 우안 영상이 제공되는 상태에서 백라이트 패널(120)에서 출력되는 광이 렌즈 어레이(130)를 통해 영상 패널(110)로 제공되어 시청자의 우안 동공 위치로 우안 영상을 출력하도록 제어하게 된다. 따라서, 백라이트 패널(110)로부터 출력되는 광의 위치에 따라 렌즈 어레이(130)를 통해 영상 패널(120)로 제공되는 광의 방향성이 변화됨으로써, 영상 패널(120)을 통해 출력되는 좌안 영상 또는 우안 영상이 서로 다른 위치에서 시청하는 시청자의 좌안 위치 또는 우안 위치로 동시에 제공된다.

이때, 상기 제어부(340)는 백라이트 패널의 광 출력 위치를 설정함에 있어서, 하나의 시청 위치에 대해 상기 렌즈 어레이를 구성하는 각 집광렌즈에 대응되는 광을 각각 출력하도록 제어한다.

이어, 상기한 구성으로 된 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치의 동작을 설명한다.

먼저, 제어수단(300)은 시청자의 동공 위치에 대응되는 백라이트 광 위치정보를 미리 산출하여 저장하여 둔다. 즉, 제어수단(300)은 동공의 평면상 좌표에 대한 백라이트 광 위치 좌표 맵핑 테이블을 구비한다.

상기한 상태에서 카메라(200)를 통해 디스플레이 전면 측을 촬영하고, 그 촬영정보를 제어수단(300)으로 제공한다.

제어수단(300)은 카메라(200)를 통해 촬영된 촬영영상으로부터 시청자의 좌안과 우안 동공을 추적하여 동공에 대한 평면상의 좌표를 산출한다.

또한, 제어수단(300)은 좌안 영상 타임에는 동공 좌안 좌표에 대응되는 백라이트 광 위치 좌표를 독출하여 백라이트 패널(120)에서 해당 위치의 광을 출력하도록 제어하고, 우안 영상 타임에는 동공 우안 좌표에 대응되는 백라이트 광 위치 좌표를 독출하여 백라이트 패널(120)에서 해당 위치의 광을 출력하도록 제어한다. 이때, 제어수단(300)은 다수의 시청자에 대해서는 좌안 영상 타임에 다수 시청자의 좌안 좌표에 대응되는 다수의 백라이트 광을 동시에 출력하도록 제어하고, 우안 영상 타임에는 다수 시청자 우안 좌표에 대응되는 다수의 백라이트 광을 동시에 출력하도록 제어한다.

예컨대, 디스플레이(100)는 도5에 도시된 바와 같이 우안 영상 타임에는 다수 시청자, 예컨대 3명의 시청자의 우안 동공에 동일한 우안 영상이 동시에 수렴되도록 디스플레이 영상을 출력한다. 이때, 디스플레이(100)는 좌안 영상 타임에는 3명의 시청자의 좌안 동공에 동일한 좌안 영상이 동시에 수렴되도록 디스플레이 영상을 출력한다. 여기서, 도5에는 시청자 3명의 우안과 좌안 동공 위치로 제공되는 영상에 대해 주 라인 만 도시되어 있으나, 보다 상세하게는 도3에 도시된 바와 같이 시청자 3명의 각 우안과 좌안 동공 위치로 제공되는 영상에 대해서는 주 라인과 보조 라인에 해당되는 영역의 영상이 모두 수렴되어진다.

즉, 디스플레이(100)는 좌안 영상과 우안 영상을 시간차를 두고 연속하여 출력함에 있어서, 각 시청자에 대해 좌안 영상 타임에 출력되는 좌안 영상과, 우안 영상 타임에 출력되는 우안 영상이 서로 다른 영상으로 출력되도록 함으로써, 양안 시차에 따른 입체 영상을 시청할 수 있도록 해 주는 것이다.

따라서, 상기 실시예에 의하면, 백라이트 패널(120)을 통해 다수 시청자의 동공 위치에 대응되는 위치의 광을 선택적으로 구동시켜 시간 순차적으로 다수 시청자에 대한 좌안 영상과 우안 영상을 영상 패널(110)을 통해 표시출력함으로써, 다수의 시청자가 해상도의 저하없이 동시에 동일한 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.

한편, 도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 도6에서 도1과 도4에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

즉, 도6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치는 디스플레이(500)가 상기 백라이트 패널(110)의 일면, 보다 상세하게는 상기 영상패널(120)과 마주하는 면에 배치되는 제1 위상차 필름(510)과, 상기 영상패널(120)의 일면, 보다 상세하게는 영상 패널(120)과 렌즈 어레이(130) 사이에 제2 위상차 필름(520,retarder film)이 추가로 배치되어 구성된다. 다시말해, 렌즈 어레이는 상기 제1 위상차 필름(510)과 제2 위상차 필름(520) 사이에 평행하게 배치된다.

여기서, 상기 백라이트 패널(110)은 자연광을 수직 또는 수평의 선형 편광으로 출력하는 선형 편광특성을 갖는 패널로 구성되며, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display) 패널에 선형 편광 필름을 부착하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 영상패널(520)은 디스플레이 영상을 출력하되, 다수의 라인으로 구성되어 라인별로 좌안 영상과 우안 영상이 순차적으로 교번하여 출력되도록 구성된다. 예컨대, 상기 영상 패널(510)은 짝수 라인은 좌안 영상을 출력하고, 홀수 라인은 우안 영상을 출력하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 영상 패널(120)은 선형 편광특성을 갖는 패널, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display) 패널로 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 영상 패널(120)은 제1 방향의 선편광만을 투과하도록 구성된다.

또한, 상기 제1 위상차 필름(510)은 상기 백라이트 패널(110)의 전면에 인접하게 배치되어, 백라이트 패널(110)로부터 인가되는 선편광을 라인별로 서로 다른 방향을 갖는 원편광으로 교번 출력하도록 구성된다. 예컨대, 상기 제1 위상차 필름(510)은 좌안 영상에 대응되는 라인은 제1 방향의 원편광으로 변환하고, 우안 영상에 대응되는 라인은 제2 방향의 원편광으로 변환 출력하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2 위상차 필름(520)은 상기 영상 패널(120)의 후면에 접하도록 배치되어, 상기 렌즈 어레이(130)를 통해 인가되는 제1 및 제2 방향의 원편광을 각각 제1 방향의 선편광과 제2 방향의 선편광으로 라인별로 교번하여 변환하도록 구성된다. 예컨대, 상기 제2 위상차 필름(520)은 좌안 영상에 대응되는 라인은 제1 방향의 원편광은 제1 방향의 선편광으로 변환함과 더불어 제2 방향의 원편광은 제2 방향의 선편광으로 변환하고, 우안 영상에 대응되는 라인은 제1 방향의 원편광은 제2 방향의 선편광으로 변환함과 더불어 제2 방향의 원편광은 제1 방향의 선편광으로 변환하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 디스플레이 장치(500)는 백라이트 패널(110)에서 임의 픽셀이 온상태가 되면 해당 픽셀의 광원에서 방출되는 광이 선편광형태로 변환되어 제1 위상차 필름(510)으로 제공되고, 제1 위상차 필름(510)은 백라이트 패널(110)로부터 제공되는 선편광을 좌안 영상과 우안 영상에 대응되는 라인에 대해 서로 다른 특성의 원편광으로 변환하여 출력하며, 제1 위상차 필름(510)으로부터 출력되는 원편광은 렌즈 어레이(130)를 통해 시청자의 좌안 또는 우안에 수렴되는 방향으로 출력되고, 렌즈 어레이(130)로부터 출력되는 원편광은 선편광으로 변환하여 출력하되, 영상 패널(120)을 투과할 수 있는 제1 방향의 선편광을 좌안 영상 라인과 우안 영상 라인에 대해 순차로 교번하여 출력하게 된다.

이때, 상기 제어수단(300)은 상기 영상패널(120)로 라인별 교번 구성되는 좌안영상과 우안영상을 하나의 화면상에 모두 제공함과 더불어 백라이트 패널(110)에서 상기 카메라(200)로부터 제공되는 촬영영상을 근거로 다수 시청자의 각 좌안 위치와 우안 위치에 대응되는 위치의 광을 동시에 출력하도록 제어한다.

먼저, 제어수단(300)은 시청자의 동공 위치에 대응되는 백라이트 패널(110)의 광 위치정보를 미리 산출하여 저장하여 둔다. 즉, 제어수단(300)은 동공의 평면상 좌표에 대한 백라이트 광 위치좌표 맵핑 테이블을 구비한다.

상기 제어수단(300)은 카메라(200)를 통해 촬영된 촬영영상으로부터 시청자의 좌안과 우안을 추적하여 좌,우 양안의 동공에 대한 평면상의 좌표를 산출한다.

이후, 제어수단(300)은 상기 영상패널(120)로 디스플레이 영상을 제공한다. 이때, 영상패널(120)로 제공되는 디스플레이 영상은 라인 별로 좌안 영상과 우안 영상이 교번하여 하나의 화면상에 동시에 제공된다.

또한, 상기 제어수단(300)은 상기 백라이트 패널(110)로 다수 시청자의 양안위치에 대응되는 백라이트 광 위치정보를 독출하여 백라이트 패널(110)의 해당 위치 광을 동시에 구동시킨다.

즉, 상기 제어수단(300)은 상기 영상패널(120)로 라인별 교번 구성되는 좌안영상과 우안영상을 하나의 화면상에 모두 제공함과 더불어 백라이트 패널(110)로부터 출력되는 광을 다수 시청자의 양안 위치에 대응되도록 선택적으로 구동시켜, 다수 시청자에 대한 좌안 영상과 우안 영상을 영상 패널(120)을 통해 동시에 표시출력하도록 제어하게 된다.

이후, 상기 제어수단(300)은 상기 카메라(200)를 통해 제공되는 촬영영상을 확인하여 시청자의 양안 위치를 추적하고, 변경된 시청자의 양안 위치에 대응되도록 백라이트 패널(110)로부터 출력되는 광의 위치를 변경시킴으로써, 디스플레이(100)를 통해 시청자에게 시청 위치에 상관 없이 지속적으로 입체 영상을 제공하도록 제어하게 된다.

도7은 도6에 도시된 디스플레이(500)의 영상출력과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 제어수단(300)은 상기 영상패널(120)로 라인 별로 좌안 영상과 우안 영상이 교번하여 하나의 화면상에 동시에 제공되는 디스플레이 영상을 제공함과 더불어, 상기 백라이트 패널(110)로 다수 시청자의 양안위치에 대응되는 다수의 백라이트 광 위치정보를 독출하여 백라이트 패널(110)의 해당 위치 광을 동시에 구동시킨다. 이때, 상기 제어수단(300)은 좌안 위치에 대해서는 제1 위상차 필름(510)의 좌안 영상 라인에 대응되는 위치의 광을 출력하고, 우안 위치에 대해서는 우안 영상 라인의 광을 출력하도록 백라이트 패널(110)을 제어한다.

상기한 상태에서, 백라이트 패널(110)에서 구동 설정된 위치의 광은 좌안 영상 및 우안 영상에 상관 없이 모두 제1 방향, 예컨대 수직방향의 선편광특성을 갖도록 출력된다.

그리고, 백라이트 패널(110)로부터 출력되는 수직방향의 선편광은 제1 위상차 필름(510)을 통과하면서 좌안 영상 라인에 대해서는 제1 방향의 원편광, 예컨대 시계방향의 좌 원편광으로 변환되고, 우안 영상 라인에 대해서는 제2 방향의 원편광, 예컨대 반시계방향의 우 원편광으로 변환되어 순차로 교차 출력된다.

이어, 상기 제1 위상차 필름(510)을 통과한 원편광은 렌즈 어레이(130)로 확산 입력되어 시청자의 양안에 수렴되는 방향으로 출력된다.

그리고, 렌즈 어레이(130)로부터 출력되는 원편광은 제2 위상차 필름(150)을 통과하면서 좌안 영상 라인에서는 좌안 영상에 대응되는 제1 방향의 원편광은 제1 방향의 선편광으로 변환됨과 더불어 제2 방향의 원편광은 제2 방향의 선편광으로 변환되고, 우안 영상 라인에서는 좌안 영상에 대해서는 제1 방향의 원편광은 제2 방향의 선편광으로 변환됨과 더불어, 제2 방향의 원편광은 제1 방향의 선편광으로 변환되어 출력된다. 예컨대, 상기 제2 위상차 필름(150)은 시계방향의 좌 원편광은 짝수 라인에서 수평방향의 선평광으로 변환되고, 반시계방향의 우 원편광은 홀수 라인에서 수평방향의 선편광으로 변환된다.

즉, 상기 제2 위상차 필름(520)은 상기 영상 패널(120)을 투과할 수 있는 제1 방향의 선편광을 좌안 영상 라인과 우안 영상 라인에 대해 순차로 교번하여 출력하게 된다.

이때, 상기 영상 패널(120)은 제1 방향의 선편광만을 투과시키게 되는 바, 좌안 영상 영역으로는 좌안 위치에 대응되는 제1 방향의 선편광이 유입되고, 우안 영상 영역으로는 우안 위치에 대응되는 제1 방향의 선판광이 유입됨으로써, 좌안 영상과 우안 영상을 해당 선편광에 대응되는 시청 위치에 수렴하도록 각각 출력하게 된다.

따라서, 상기 실시예에 의하면 백라이트 패널(110)로부터 출력되는 광을 다수 시청자의 양안 위치에 대응되도록 선택적으로 구동시켜, 다수 시청자에 대한 좌안 영상과 우안 영상을 영상 패널(120)을 통해 동시에 표시출력함으로써, 해상도의 저하없이 다수의 시청자가 동시에 동일한 입체 영상을 시청 위치에 제한 없이 자유롭게 시청할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시예에 의하면 렌즈 어레이를 이용한 간단한 구성으로 좌안 영상과 우안 영상이 교번하도록 배치되어 동시에 디스플레이 영상을 제공하게 됨으로써, 보다 고화질의 입체 영상 시청이 가능하게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100, 500 : 디스플레이, 200 : 카메라,
300 : 제어수단,
110 : 백라이트 패널, 120 : 영상 패널,
130 : 렌즈 어레이, 510, 520 : 위상차 필름,
310 : 영상 구동부, 320 : 백라이트 구동부,
330 : 데이터메모리, 340 : 제어부.

Claims

영상을 출력하기 위한 디스플레이와, 다수 시청자를 촬영하기 위한 카메라 및, 상기 디스플레이를 통해 다수 시청자에게 입체 영상이 동시에 출력되도록 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되되,
상기 디스플레이는 디스플레이 영상을 출력하는 영상 패널과, 이 영상 패널과 일정 거리 이격되는 위치에 영상 패널과 평행하게 배치되면서 상기 영상 패널의 후면측으로 광을 제공하는 백라이트 패널, 다수의 집광렌즈로 이루어지면서 상기 영상 패널과 백라이트 패널 사이에 평행하게 배치되어 상기 백라이트 패널로부터 제공되는 광을 영상 패널로 제공하는 렌즈 어레이를 구비하여 구성되고,
상기 제어수단은 시청자의 좌안과 우안 위치에 대응되는 좌안 영상과 우안 영상을 상기 영상패널을 통해 시간분할 방식으로 순차 출력함과 더불어, 상기 카메라를 통해 촬영된 영상으로부터 다수 시청자의 좌안과 우안의 위치를 확인하여 좌안 영상 타임에는 다수의 좌안 위치에 대응되는 백라이트 패널의 광을 동시에 출력시켜 상기 영상 패널을 통해 다수 시청자의 좌안 위치로 좌안 영상이 동시에 수렴되도록 제어하고, 우안 영상 타임에는 다수의 우안 위치에 대응되는 백라이트 패널의 광을 동시에 출력시켜 상기 영상 패널을 통해 다수 시청자의 우안 위치로 우안 영상이 동시에 수렴되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 카메라를 통해 제공되는 촬영영상을 근거로 시청자의 양안 위치를 추적하고, 변경된 시청자의 좌안과 우안 위치에 대응되도록 상기 백라이트 패널로부터 출력되는 광의 위치를 변경시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
상기 영상 패널은 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 백라이트 패널은 광원이 구비된 다수의 픽셀로 구성되고,
상기 광원은 LED(Light Emitting Diode)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 백라이트 패널은 OLED(Organic Light Emitting Diode)패널로 구성되거나 또는 점광원 어레이가 구현되는 LCD(Liquid Crystal Display)패널로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
상기 백라이트 패널은 상기 영상 패널의 사이즈 보다 큰 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
상기 렌즈 어레이는 상기 영상 패널과 인접하게 배치되면서 영상 패널의 사이즈와 거의 동일한 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제1항에 있어서,
상기 제어수단은 하나의 시청 위치에 대해 상기 렌즈 어레이를 구성하는 각 집광렌즈에 대응되는 광을 각각 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
영상을 출력하기 위한 디스플레이와, 다수 시청자를 촬영하기 위한 카메라 및, 상기 디스플레이를 통해 다수 시청자에게 입체 영상이 동시에 출력되도록 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되되,
상기 디스플레이는 좌안 영상과 우안 영상이 라인별로 순차적으로 교차 제공되면서, 제1 방향의 선편광만 투과되도록 구성되는 영상 패널과, 이 영상 패널과 일정 거리 이격되는 위치에 영상 패널과 평행하게 배치되면서 상기 영상 패널의 후면측으로 제1 방향의 선편광을 제공하는 백라이트 패널, 상기 백라이트 패널의 전면에 배치되되 백라이트 패널로부터 제공되는 제1 방향의 선편광을 라인별로 제1 방향의 원편광과 제2 방향의 원편광 형태로 교차 출력하도록 구성되는 제1 위상차 필름, 다수의 집광렌즈로 이루어지면서 상기 제1 위상차 필름과 제2 위상차 필름 사이에 평행하게 배치되어 상기 제1 위상차 필름으로부터 제공되는 제1 및 제2 방향의 원편광을 시청 위치에 대응되는 방향을 갖도록 출력하는 렌즈 어레이, 렌즈 어레이와 영상패널 사이에 배치되면서 상기 렌즈 어레이로부터 제공되는 제1 및 제2 방향의 원편광을 각각 제1 방향의 선편광과 제2 방향의 선편광으로 라인별로 교번하여 변환한 후 상기 영상패널로 출력하는 제2 위상차 필름을 포함하여 구성되고,
상기 제어수단은 라인별로 좌안 영상과 우안 영상이 순차적으로 교차 출력되는 디스플레이 영상을 상기 영상패널로 제공함과 더불어, 상기 카메라를 통해 촬영된 영상으로부터 다수 시청자의 좌안과 우안의 위치를 확인하여, 상기 백라이트 패널을 통해 시청자의 좌안 위치 및 우안 위치에 대응되는 위치의 광을 동시에 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제9항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 카메라를 통해 제공되는 촬영영상을 근거로 시청자의 양안 위치를 추적하고, 변경된 시청자의 좌안과 우안 위치에 대응되도록 상기 백라이트 패널로부터 출력되는 광의 위치를 변경시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제9항에 있어서,
상기 제어수단은 시청자의 좌안 위치에 대해서는 상기 제1 위상차 필름에 형성된 좌안 영상 라인에 대응되는 위치의 광을 출력하고, 시청자의 우안 위치에 대해서는 상기 제1 위상차 필름에 형성된 우안 영상 라인에 대응되는 위치의 광을 출력하도록 백라이트 패널을 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제9항에 있어서,
상기 영상 패널과 상기 백라이트 패널은 선평 편광 특성을 갖는 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제9항에 있어서,
상기 백라이트 패널은 상기 영상 패널의 사이즈 보다 큰 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제9항에 있어서,
상기 렌즈 어레이는 상기 영상 패널과 인접하게 배치되면서 영상 패널의 사이즈와 거의 동일한 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.
제9항에 있어서,
상기 제어수단은 하나의 시청 위치에 대해 상기 백라이트 패널에서 상기 렌즈 어레이를 구성하는 각 집광렌즈에 대응되는 광이 각각 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어레이를 이용한 무안경식 입체 영상 디스플레이장치.