KR20170122687A - Non optical plate multiview 2d/3d conversion parallax lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관찰자의 수평방향 및 깊이방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성하는 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
3차원 영상 디스플레이 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 디스플레이 및 특수 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 디스플레이가 있는데, 현재 무안경식 3차원 영상 디스플레이 장치가 주로 개발되고 있다. A three-dimensional image display device includes a spectacular three-dimensional image display that requires special glasses, and a non-eye-tight three-dimensional image display that does not require special glasses.
그러나, 2시점의 무안경식 3차원 영상 디스플레이 장치에는 일반적으로 영상을 볼 수 있는 시역이 지나치게 제한적이라는 문제가 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 다시점 또는 초다시점 시역을 갖는 3차원 영상 디스플레이 장치가 개발되어 왔는데, 이는 대표적으로 시차 장벽(parallax barrier) 및 렌티큐라 렌즈(lenticular lens) 등의 방식을 포함한다. However, there is a problem that the viewing area in which the image can be viewed is generally limited in the non-eye-tightening three-dimensional image display device at two viewpoints. In order to solve this problem, a three-dimensional image display device having a multi-viewpoint or a multi-viewpoint view has been developed, which typically includes a parallax barrier and a lenticular lens.
시차 장벽 또는 렌티큐라 렌즈 등의 방식에서는, 인접한 시점의 시역들 사이에 크로스토크가 많이 발생하여 구현되는 3차원 영상의 화질이 저하되고, 3차원 시역이 제한되며, 시점 수가 증가할수록 3차원 영상의 단위 시점 영상의 해상도가 저하되는 문제들이 발생한다. In a method such as a parallax barrier or a lenticular lens, a large amount of crosstalk occurs between adjacent viewpoints, resulting in degradation of the image quality of the realized three-dimensional image, limitation of the three-dimensional view field, The resolution of the unit view image is degraded.
[관련기술문헌][Related Technical Literature]
1. 오프라인 이차원 이미지를 3차원 이미지로 변환(특허출원번호 제10-2006-0025179)1. Converting an offline two-dimensional image into a three-dimensional image (Patent Application No. 10-2006-0025179)
본 발명의 목적은 입체시 저해 요소를 개선함과 동시에 좁은 관찰자 유도를 해결하기 위한 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to improve the stereoscopic inhibition factor and to solve narrow observer induction.
본 발명의 또 다른 목적은 시역형성광학계가 필요없는 시차조명의 방식으로 인터랙티브 사용자 능동형 대응으로 수평 및 깊이 방향에 대한 관찰자유도를 확장시킴으로써, 관찰자의 편의성을 만족시키는 '시차조명 방식의 3D 입체 디스플레이 시스템'의 구현을 목적으로 한다.It is still another object of the present invention to provide a 3D stereoscopic display system of a parallax illumination type which satisfies the convenience of an observer by expanding observer induction in the horizontal and depth directions in an interactive user active manner in a parallax illumination system in which a field- '.
광전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템은, 광원부에 삽입되어, 시차영상을 유발하는 시차 조명부; 시차 조명부를 이루는 선광원의 형태로, 단위 선광원의 수직 나열로 이루어져 있는 위상 변화형 선광원부; 및 관찰자의 위치를 인식하여, 선광원의 점등과 표시하고자 하는 시점영상을 동기화시키는 인터랙티브 사용자 위치 반응부를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a
본 발명의 다른 특징에 따르면, 시차 조명부는, 다시점의 경우, 시차 조명부내의 광원간 거리는, 아래의 수학식을 만족할 수 있다. According to another aspect of the present invention, in the case of multi-point illumination, the distance between the light sources in the parallax illumination unit can satisfy the following equation.
여기서, P는 단위화소의 주기이고, LP는 시차조명부내의 광원간 거리이고, n은 다시점 수이고, d는 두 소자 사이의 간격이고, V는 관찰거리이다. Here, P is the period of the unit pixel, L P is the distance between the light sources in the parallax illumination unit, n is the number of points, d is the distance between the two elements, and V is the observation distance.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 위상변화형 선광원부는, 단위 선광원의 형상은 깊이방향으로 적어도 하나 이상의 위상값을 갖는 계단형태이고, 수직폭은 아래의 수학식을 만족할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the shape of the unit ray source is a step shape having at least one phase value in the depth direction, and the vertical width can satisfy the following equation.
LLSV<Vtan(0.08deg)LLS V <V tan (0.08 deg)
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 인터랙티브 사용자 위치 반응부는, 시차조명내 수평방향으로 나열된 선광원 배열은 최초 시역의 중심위치 간격(G)의 함수로 정의되고, 상기 관찰자가 시역의 중심위치에서 인접한 시점의 중심방향으로 이동할 경우, 설정된 선광원간 간격내에 추가 삽입된 선광원들을 점등하고, 상기 관찰자가 이동된 방향만큼 시차변화를 갖는 대응 영상을 디스플레이 함으로써 상대적으로 관찰위치에 따른 해당시역의 중심위치를 이동시켜 사기 관찰자의 수평방향 이동에 따른 대응 시점영상을 구현할 수 있다. According to still another aspect of the present invention, the interactive user location response unit is defined as a function of the center position spacing (G) of the first field of view within the parallax illumination, The center of the corresponding field of view corresponding to the observation position is displayed by displaying the corresponding image having the parallax change by the direction in which the observer has moved, So that a corresponding viewpoint image can be realized in accordance with the horizontally moving motion of the observer.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 디스플레이와 시차조명 사이에 위치하여, 확산도가 최대일 때 시차조명으로부터 출사된 광속의 지향성을 무모화시켜 2D 영상을 구현하고, 확산도가 최저일 때, 출사된 광속의 지향성을 보존시켜 시차영상 기반의 3D 입체영상을 구현하는 2D/3D 구현부를 더 포함하는, 관찰자의 수평방향 및 깊이 방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성할 수 있다. According to another aspect of the present invention, a 2D image is implemented by nullifying the directivity of a light beam emitted from a parallax illumination when the diffusivity is at a maximum, being located between a display and a parallax illumination, Dimensional stereoscopic image according to the movement of the observer in the horizontal direction and the depth direction, which further includes a 2D / 3D implementation unit that implements the 3D stereoscopic image based on the parallax image while preserving the directivity of the stereoscopic image.
본 발명은 시역형성을 담당하는 시역형성광학계부의 기능을 시차조명으로 대처함으로써, 전체적인 시스템 구조가 단순하고, 시역광학계로부터 발생하는 원천적인 입체시 광특성 저하 문제를 제거할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of simplifying the overall system structure and eliminating the inherent problem of degradation of stereoscopic optical characteristics caused by the viewing-field optical system by coping with the function of the field-of-view forming optical system unit for the field of view formation by the parallax illumination.
본 발명은 인터랙티브 사용자 위치 반응부로 관찰자의 위치에 대응하여 연속적 운동시차의 및 확장시차영상을 제공함으로써 수평방향의 입체시 시청범위를 확장하고, 단위 선광원 내 위상차를 갖는 점광원의 구조로서 깊이방향으로 확장된 시역을 제공하여 관찰자에게 수평, 깊이 방향에 대한 관찰자유도를 증가시키는 효과가 있다. The present invention relates to a point light source structure having a phase difference in a unit ray source and extending a viewing range in a horizontal direction by providing continuous motion parallax and extended parallax images corresponding to the position of an observer with an interactive user position response unit, To increase the observer 's induction to the horizontal and depth directions to the observer.
본 발명은 2D/3D 변환부로서 관찰자의 컨텐츠 시청 요구에 따라 기존의 2D 평면영상 또는 3D 입체영상을 선택적으로 시청할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention is a 2D / 3D converter that has the effect of selectively viewing an existing 2D plane image or a 3D stereoscopic image according to a viewer's viewing request.
도 1은 종례의 시차조명 방식의 시점영상을 구현하는 예 및 렌즈릿의 배열을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차를 갖는 선광원 구조의 시차조명 기반 3D 입체 디스플레이로부터 형성되는 깊이 방향의 입체시 시청 자유도가 확장되는 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차를 갖는 단위 선광원을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차를 갖는 단위 선광원으로 이루어진 시차조명의 세부적인 구현 예 및 깊이 방향 입체시 자유도 확장과 대응하는 위상차 단위 선광원 모듈의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평방향의 연속적 운동시차를 유발하기 위한 선광원 배열구조 및 점등 대응을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선택적 확산판에 의한 2D/3D 변환을 나타내는 도면이다.
도 7은 종례의 시차조명 방식으로부터 형성되는 단위쌍 스테레오 시역의 모식도, 관찰거리, 시차조명부와 디스플레이부와의 거리, 시역의 중심간 거리의 함수로 정의되는 선광원간 수평방향의 이격량(선광원간 주기)의 비교를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다시점의 경우로 확장하였을 시 시역형성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관찰자 위치 및 관찰범위에 따른 선광원의 발산각 구속조건을 나타내는 도면이다.1 is a view showing an example of realizing a time-lapse image of a conventional parallax illumination system and an arrangement of lenslets.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which the degree of freedom of viewing stereoscopic viewing in a depth direction formed from a 3D stereoscopic display based on parallax illumination of a linear light source structure having a phase difference according to an embodiment of the present invention is expanded.
3 is a view showing a unit ray source having a phase difference according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary implementation of a parallax illumination including a unit ray source having a phase difference according to an exemplary embodiment of the present invention, and an exemplary implementation of a phase difference unit light source module corresponding to a degree of freedom in depth direction stereoscopic freedom.
FIG. 5 is a diagram illustrating a light source array structure and lighting correspondence for causing continuous motion parallax in the horizontal direction according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are views showing 2D / 3D conversion by a selective diffusion plate according to an embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a schematic diagram of a unit-pair stereoscopic viewing area formed from a conventional parallax illumination system, a distance in the horizontal direction between the luminous elements defined by a viewing distance, a distance between the parallax illumination part and the display part, Cycle).
FIG. 8 is a diagram illustrating a view area formation when a multi-viewpoint is expanded according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a divergent angle constraint condition of a ray source according to an observer position and an observation range according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
도 1은 종례의 시차조명 방식의 시점영상을 구현하는 예 및 렌즈릿의 배열을 나타내는 도면이다.1 is a view showing an example of realizing a time-lapse image of a conventional parallax illumination system and an arrangement of lenslets.
기존 무안경 방식 3D 입체 디스플레이 시스템은 기본적으로 영상을 제공하는 디스플레이부, 시역을 형성하는 시역형성부로 구성되고, 디스플레이부에서 출사된 각 시점영상을 이루는 단위화소의 광속들은 해당 시역형성광학계의 단위 광학계를 투과하여 집속 또는 집광 된 후 고정된 관찰자 위치의 관찰면 상에서 각 시점수와 비례하는 해당 시역들을 형성하는 특성을 갖는다. 그러나, 기존의 방식은 각 부의 구조적인 특성에 의한 입체시 특성 저하를 유발한다. 이를 '구조적 입체시 특성 저하'문제라 칭하고 세부적으로 설명하면 다음과 같다. 첫째 디스플레이 부는 단수의 평판형 또는 투사형으로 이루어져 있고, 각 디스플레이는 주어진 해상도내에서 시점수에 반비례하는 해상도의 시점영상을 제공한다. 따라서 디스플레이의 제한된 해상도는 수평, 수직방향의 시점수가 증가할 수록 시점영상의 해상도는 저하시키는 원인이 되고, 관찰자는 시점수가 많은 다시점 영상일수록 해상도가 낮은 시점영상을 시청하게 된다. 둘째, 시역형성부는 디스플레이로부터 제공되는 각 시점영상의 광속을 장벽간 개구 또는 단위 단축렌즈 배열형태를 갖는 시역형성광학계가 사용된다. 디스플레이로부터 출사된 시점영상의 광속들은 이를 투과하여 집속 또는 집광되고 관찰자 위치의 관찰선상에서 각 시역의 중심을 포함한 일정 면적의 연속적 나열형태로 각각의 시역을 형성한다. 이때, 각 시역의 중심위치는 미리 설계된 바에 의해 정해지므로 관찰자 위치변화에 따른 입체시 시청 가능 자유도의 범위가 한정된다. 따라서 기존 방식에서는 수평방향으로는 분절적인 운동시차를 제공하는 범위만큼의 자유도가 허락되는 반면, 그 외의 수직, 깊이방향은 추가적인 해상도 저하를 우려하여 단일 디스플레이 환경에서는 고려하지 않고 있다. 이와 같은 문제들을 해결하기 위하여 다중의 디스플레이 또는 다수의 평판/투사광학계를 이용하여 물리적인 해상도를 증가시키는 방법과, 시분할 깜박임 방식 및 수직방향의 해상도 손실을 감안하면서 수평방향의 유효 해상도를 증가시키기 위한 기울어진 시역형성 광학계 방식들이 제안되고 있다. The conventional non-eyeglass 3D stereoscopic display system basically comprises a display unit for providing an image and a field-of-view forming unit for forming a field of view, and the light beams of the unit pixels constituting each view- And then forms corresponding view areas proportional to the number of viewpoints on the observation surface of the fixed observer position after being focused or condensed. However, the conventional method causes the degradation of stereoscopic characteristics due to the structural characteristics of each part. This is referred to as a 'degradation of structural stereoscopic characteristics' and is described in detail as follows. The first display portion is composed of a single flat plate or projection type, and each display provides a view image having a resolution in inverse proportion to the number of viewpoints within a given resolution. Therefore, the limited resolution of the display causes the resolution of the viewpoint image to decrease as the number of viewpoints in the horizontal and vertical directions increases, and the observer views the viewpoint image having a lower resolution as the viewpoint image has a larger number of viewpoints. Second, the field-of-view forming unit uses a field-of-view forming optical system in which the luminous flux of each view-point image provided from the display has an opening between the barriers or a unit uniaxial lens arrangement. The luminous fluxes of the viewpoint image emitted from the display are transmitted through the luminous fluxes to be focused or condensed and form respective viewports in a continuous array of a predetermined area including the center of each viewport on the line of sight of the observer position. At this time, since the center position of each view area is determined by design, the range of degrees of freedom for viewing in stereoscopic viewing due to the change of the observer position is limited. Therefore, in the conventional method, a degree of freedom is provided in a range that provides a discrete motion parallax in the horizontal direction, while other vertically and depthwise directions are not considered in a single display environment because of an additional reduction in resolution. In order to solve these problems, a method of increasing the physical resolution using multiple displays or a plurality of flat panel / projection optical systems, a method of increasing the effective resolution in the horizontal direction while considering the time- Tilted field shaping optical system methods have been proposed.
그러나, 언급된 문제를 해결하기 위한 다양한 연구에도 불구하고 원천적으로 제거가 어려운 입체시 저하 문제가 존재하는데, 이는 각 부가 결합된 시스템 자체에서 발생하는 구조적인 원인에서 발생하는 것으로서 대표적으로 다음과 같다. 각 부의 비정렬 및 시역형성광학계내의 단위 광학계의 비주기 배열로 인해 발생되는 인접시역간 중첩현상(이중상 문제)과, 기울어진 시역형성광학계 방식에서 해당 렌즈릿의 면적내에 해당 단위영상화소와 더불어 인접한 화소의 일부 영역이 중첩되어 해당 시역내에서 광학적 잡음(크로스톡)을 유발하는 현상이 대표적이다. 이러한 입체시 저해요소들은 시스템의 구조적 특성으로 인해 발생하고 제어가 어렵다. However, in spite of various studies to solve the mentioned problem, there is a problem of the lowering of the stereoscopic vision that is difficult to be removed originally, which is caused by the structural causes occurring in each attached system itself. (Double-phase problem) generated due to the aperiodic arrangement of the unit optical system in the unaligned and field-shaping optical systems of the respective units, and the overlapping phenomenon (double-phase problem) occurring in the oblique field- A phenomenon in which some areas of pixels are overlapped to cause optical noise (crosstalk) in the corresponding viewing area is typical. These stereoscopic inhibition factors are caused by the structural characteristics of the system and are difficult to control.
이에 본 발명은 언급된 구조적 원인으로부터 발생하는 입체시 저해 요소를 개선하고, 기존의 무안경 방식의 좁은 관찰자유도를 해결하기 위한 것으로서, 시역형성의 기능을 영상부의 후조명에 삽입한 시차조명부, 깊이방향의 입체시 시청자유도를 확장하기 위한 위상변화형 선광원부, 관찰자의 수평/수직방향의 이동에 따라 능동적으로 해당 시점영상 및 해당 광원을 구동하는 인터랙티브 사용자 위치반응부 그리고 선택적 확산판을 응용한 2D/3D 구현부로 이루어진 '관찰자의 수평, 깊이방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성하는 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템'을 제안한다. 결론적으로 제안된 발명은 시역형성광학계가 제거된 단순 구조의 무안경 방식 3D 입체디스플레이로서, 언급된 각 부의 구조적 특징으로부터 발생하는 원천적인 입체시 광특성 저하 문제를 제거하고, 수평, 수직 그리고 깊이방향에 대한 관찰자유도를 확장시킴으로서 안경방식의 높은 자유도 특성과 2D/3D 전환이 가능한 무안경방식의 사용편의성을 모두 만족시키는 장점을 갖는다. Therefore, the present invention improves the stereoscopic effect caused by the above-mentioned structural causes and solves the conventional observer-less narrow observer induction, Directional stereoscopic viewer, an interactive user position reaction unit for actively driving the viewpoint image and the light source according to the horizontal / vertical movement of the observer, and a 2D / 3D conversion parallax illumination system for non-optical plate point-to-
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차를 갖는 선광원 구조의 시차조명 기반 3D 입체 디스플레이로부터 형성되는 깊이 방향의 입체시 시청 자유도가 확장되는 예를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차를 갖는 단위 선광원을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차를 갖는 단위 선광원으로 이루어진 시차조명의 세부적인 구현 예 및 깊이 방향 입체시 자유도 확장과 대응하는 위상차 단위 선광원 모듈의 구현 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평방향의 연속적 운동시차를 유발하기 위한 선광원 배열구조 및 점등 대응을 나타내는 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선택적 확산판에 의한 2D/3D 변환을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다시점의 경우로 확장하였을 시 시역형성을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관찰자 위치 및 관찰범위에 따른 선광원의 발산각 구속조건을 나타낸 도면이다. 본 발명으로부터 구성된 시스템의 각 부의 세부적인 설명은 다음과 같다.FIG. 2 is a view showing an example in which the viewing degree of stereoscopic viewing in a depth direction formed from a 3D stereoscopic display based on parallax illumination of a linear light source structure having a phase difference according to an embodiment of the present invention is expanded. FIG. 4 is a view showing a detailed embodiment of a parallax illumination including a unit ray source having a phase difference according to an embodiment of the present invention, 5A and 5B are diagrams showing a linear light source array structure and lighting correspondence for causing continuous motion parallax in the horizontal direction according to an embodiment of the present invention, And FIG. 6B is a view illustrating 2D / 3D conversion by a selective diffusion plate according to an embodiment of the present invention. FIG. A diagram showing a viewing area formed when again extended to the case of a hayeoteul according, Figure 9 is a view showing the respective constraints of the linear light source radiating according to observer position and the observed range in accordance with one embodiment of the present invention. Details of each part of the system constructed from the present invention are as follows.
먼저, 시차조명부는 LCD와 같은 투과형 영상표시소자의 광원부에 해당하는 것으로서, 기존 무안경 방식 3D 입체 디스플레이 시스템에서 각 시점의 시역을 형성하기 위한 '시역형성 기능'을 광원부에 삽입하여 시차영상을 유발하는 기능을 수행한다. 다시점의 경우, 각 시점영상간 시차의 유발은 해당 영상표시소자의 단위화소의 주기(P)와 시차조명부내의 광원간 거리(LP), 다시점 수(n), 그리고 두 소자 사이의 간격(d)으로 정의된다. 여기서 두 소자 사이의 간격(d)은 또한 관찰거리(V)의 함수이며, 관찰거리는 영상표시소자의 최종면으로부터 관찰자 위치의 관찰면 까지를 잇는 서로 수직한 법선방향의 직선 거리로 정의된다. 따라서 수평방향의 시차영상만을 구현할 경우(Horizontal Parallax Only), 시차조명부내의 광원들의 특성은 각각 수직한 방향으로 서로 평행하고 선의 형태를 띈 선광원의 수평방향 1차원 배열구조이다. 각 선광원간 간격은 앞서 언급된 관계에 의해 입체시 구현의 중요 구속조건이 된다.First, the parallax illumination unit corresponds to a light source unit of a transmission type image display device such as an LCD. In the conventional non-glasses 3D stereoscopic display system, a 'view field forming function' for forming a view field of each view point is inserted in the light source unit, . In the case of the multi-viewpoint, the generation of the parallax between each viewpoint image is caused by the period (P) of the unit pixel of the corresponding image display element, the distance (L P ) between the light sources in the parallax illumination portion, Is defined as an interval (d). Here, the distance d between the two elements is also a function of the observation distance V, and the observation distance is defined as a straight line distance in the normal direction perpendicular to each other connecting from the final surface of the image display element to the observation surface of the observer position. Therefore, when only the parallax image in the horizontal direction is implemented (Horizontal Parallax Only), the characteristics of the light sources in the parallax illumination unit are a horizontal one-dimensional arrangement structure of the linear light source in parallel with each other in the vertical direction. The distance between each light source is an important constraint of stereoscopic implementation by the above-mentioned relation.
위상변화형 선광원부는 시차조명부를 이루는 선광원의 형태로서, 선의 형태를 이루는 단위 선광원의 수직 나열로 이루어져 있고, 각 단위 선광원의 형상은 깊이방향으로 단일 또는 다수의 위상값(dF,dM,dN)을 갖는 계단형태이고, 수평방향의 폭은 좁고 수직방향으로는 관찰거리에서 수직방향으로 배열된 선광원을 육안으로 관찰할 시 각 단위 선광원의 이격량을 인지할 수 없는 수직폭(LLSV<Vtan(0.08deg)을 갖는다. 위상변화를 갖는 단위 선광원은 각 위상에 해당하는 독립적 광원으로 점등이 가능하고, 또는 위상에 관계없이 단위 선광원으로 점등이 가능하다. 따라서 전자일 경우, 단위 선광원의 위상 수에 비례하여 깊이 방향으로 각기 다른 위치에 시역을 형성할 수 있는 기능을 하므로, 각 위상의 광원과 동기화하여 다 초점 영상을 구동할 시 관찰자는 관찰자의 깊이방향의 위치변화에 따른 수동적인 초점변화 영상의 시청이 가능하다. 후자일 경우, 동일 영상에 대한 깊이 방향의 시역폭의 증가로 깊이방향에 따른 관찰 자유도가 확장된다. The phase change type linear light source is a form of linear light source constituting a parallax illumination unit and is composed of a vertical array of unit linear light sources in the form of a line. The shape of each unit linear light source has a single or multiple phase values (d F , d M , d N ), and it is not possible to recognize the separation amount of each unit ray source when observing the ray source arranged in the vertical direction at the observation distance with the naked eye in the horizontal direction and narrow in the horizontal direction And the vertical width (LLS V <V tan (0.08 deg).) The unit ray source having a phase change can be lit as an independent light source corresponding to each phase, or can be lit as a unit ray source regardless of the phase. Therefore, in the case of electrons, the function of forming the field of view at different positions in the depth direction in proportion to the number of phases of the unit ray source is possible. Therefore, in driving the multi- The passive focus change image can be viewed according to the change of the position of the observer in the depth direction. In the latter case, the degree of freedom of observation along the depth direction is extended by increasing the depth of field width for the same image.
인터랙티브 사용자 위치 반응부는 관찰자가 수평, 깊이 방향으로 이동시 최초 제안된 입체시 시청범위를 벗어날 경우, 관찰자의 해당 위치를 즉각적으로 인식하고, 이에 대하여 선광원의 점등과 표시하고자 하는 시점영상을 동기화 시켜 안경방식 수준의 관찰자유도를 확장시키는 기능을 한다. 이는 대표적으로 사용자 위치검출 기능이 수반되며, 관찰자 위치에 따른 시차조명의 구동은 다음과 같다. 첫째, 시차조명내 수평방향으로 나열된 선광원 배열은 최초 시역의 중심위치 간격(G)의 함수로 정의되며, 관찰자가 해당 시역의 중심위치에서 인접한 시점의 중심방향으로 이동할 시, 최초 정의된 선광원간 간격내에 추가 삽입된 선광원들을 점등하고, 이와 동시에 이동된 방향만큼 시차변화를 갖는 대응 영상을 디스플레이 함으로써 상대적으로 관찰위치에 따른 해당시역의 중심위치를 이동시켜 관찰자의 수평방향 이동에 따른 대응 시점영상을 구현한다. 이로써 최초 설계되었던 시점수 영상 외에도 관찰자 이동에 따른 확장 시차영상을 제공하여 분절적 운동시차를 부드러운 연속적 시차영상으로 제공할 수 있는 장점을 갖는다. 뿐만 아니라, 관찰자의 위치가 최 외각 시점영상의 시청범위를 벗어나는 경우, 앞서 연속적 운동시차 영상의 구현과 동일한 방법으로 확장 시차영상을 생성함으로서 한정된 입체시 시청영역의 확장이 가능하다. 둘째, 관찰자의 깊이방향 이동에 따른 대응은 단위 선광원내에 분할된 위상을 갖는 점광원과 대응 점등시키고, 이와 동시에 깊이방향 변화에 따른 대응 영상을 디스플레이 함으로써 상대적으로 관찰자의 깊이방향 위치에 대응하는 깊이영상을 구현한다. 결과적으로 제안된 방법으로서 수평방향에 대한 연속적 운동시차 구현 및 입체시 시청영역이 확장되고, 깊이방향에 대한 자유도가 확장된다.When the observer moves out of the stereoscopic viewing range initially proposed when the observer moves in the horizontal and depth directions, the interactive user position response unit immediately recognizes the corresponding position of the observer, and synchronizes the sight- It functions to expand observer guidance at the system level. This is typically accompanied by a user position detection function, and the driving of the parallax illumination according to the observer position is as follows. First, the array of luminous circles arranged in the horizontal direction in the parallax illumination is defined as a function of the center position interval (G) of the first view area. When the observer moves from the center position of the corresponding view area to the center direction of the adjacent view, And the corresponding image having the parallax change by the moved direction is displayed so that the center position of the corresponding field of view is shifted relative to the observation position so that the corresponding point-in-time image Lt; / RTI > In addition to the initially designed point number image, the present invention provides an extended parallax image according to the movement of an observer, thereby providing a segmental motion parallax as a smooth continuous parallax image. In addition, when the position of the observer is out of the viewing range of the outermost view image, the extended stereoscopic viewing area can be extended by generating the extended parallax image in the same manner as the implementation of the continuous motion parallax image. Secondly, the correspondence according to the movement of the observer in the depth direction corresponds to the point light source having the divided phase in the unit light source, and at the same time, the corresponding image according to the depth direction change is displayed so that the depth And implements the image. As a result, the continuous motion parallax for the horizontal direction and the stereoscopic viewing area are expanded and the degree of freedom for the depth direction is expanded.
2D/3D 구현부는 전기적 신호로 확산도의 조절이 가능한 선택적 확산판(PDLC)를 활용하여 2차원 평면영상 및 3차원 입체영상을 관찰자의 선택에 의해 구현 가능하도록 하는 부로서, 디스플레이와 시차조명 사이에 위치하고 확산도가 최대일 때 시차조명으로부터 출사된 광속의 지향성을 무모화시켜 2D 영상을 구현하고, 확산도가 최저일 때, 출사된 광속의 지향성을 보존시켜 시차영상 기반의 3D 입체영상을 구현하는 기능을 갖는다. The 2D / 3D implementation unit is a part that enables the implementation of the 2D plane image and the 3D stereoscopic image by using the selective diffuser plate (PDLC) which can control the diffusion degree by the electrical signal by the observer's choice. 2D image is realized by nullifying the directivity of the light beam emitted from the parallax illumination when the diffusivity is at a maximum and preserving the directivity of the emitted light beam when the diffusivity is at a minimum to implement a stereoscopic image based on the parallax image .
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in any way as being restrictive and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 시차 조명부를 이루는 선광원의 형태로, 단위 선광원의 수직 나열로 이루어져 있는 위상 변화형 선광원부; 및
관찰자의 위치를 인식하여, 상기 선광원의 점등과 표시하고자 하는 시점영상을 동기화시키는 인터랙티브 사용자 위치 반응부를 포함하는, 관찰자의 수평방향 및 깊이 방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성하는 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템. A parallax illumination unit inserted in the light source unit to generate a parallax image;
A phase change type linear light source in the form of a linear light source constituting the parallax illumination unit and consisting of vertical array of unit linear light sources; And
And an interactive user position reaction unit for recognizing the position of the observer and synchronizing the viewpoint image to be displayed with the lighting of the linear light source to synchronize the viewpoint image to be displayed, Spot 2D / 3D conversion time difference illumination system.
상기 시차 조명부는,
다시점의 경우, 상기 시차 조명부내의 광원간 거리는, 아래의 수학식을 만족하는, 관찰자의 수평방향 및 깊이 방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성하는 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템.
여기서, P는 단위화소의 주기이고, LP는 시차조명부내의 광원간 거리이고, n은 다시점 수이고, d는 두 소자 사이의 간격이고, V는 관찰거리이다. The method according to claim 1,
The parallax illumination unit includes:
In the case of the multi-point illumination, the distance between the light sources in the parallax illumination unit is set to satisfy the following expression: 2D / 3D conversion parallax illumination for non-optical plate for point-of-interest 2D / 3D conversion, which forms an active stereoscopic viewing area in accordance with movement in the horizontal direction and depth direction of the observer system.
Here, P is the period of the unit pixel, L P is the distance between the light sources in the parallax illumination unit, n is the number of points, d is the distance between the two elements, and V is the observation distance.
상기 위상변화형 선광원부는,
상기 단위 선광원의 형상은 깊이방향으로 적어도 하나 이상의 위상값을 갖는 계단형태이고,
수직폭은 아래의 수학식을 만족하는, 관찰자의 수평방향 및 깊이 방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성하는 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템.
LLSV<Vtan(0.08deg)The method according to claim 1,
Wherein the phase change type linear light source comprises:
The shape of the unit ray source is a step shape having at least one phase value in the depth direction,
The vertical width is a non-optical plate 2D / 3D conversion parallax illumination system for forming an active stereoscopic viewing area according to the movement of the observer in the horizontal direction and the depth direction satisfying the following equation:
LLS V <V tan (0.08 deg)
상기 인터랙티브 사용자 위치 반응부는,
시차조명내 수평방향으로 나열된 선광원 배열은 최초 시역의 중심위치 간격(G)의 함수로 정의되고, 상기 관찰자가 시역의 중심위치에서 인접한 시점의 중심방향으로 이동할 경우, 설정된 선광원간 간격내에 추가 삽입된 선광원들을 점등하고, 상기 관찰자가 이동된 방향만큼 시차변화를 갖는 대응 영상을 디스플레이 함으로써 상대적으로 관찰위치에 따른 해당시역의 중심위치를 이동시켜 사기 관찰자의 수평방향 이동에 따른 대응 시점영상을 구현하는, 관찰자의 수평방향 및 깊이 방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성하는 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the interactive user location response unit comprises:
In the parallax illumination, the light source array arranged in the horizontal direction is defined as a function of the center position spacing (G) of the first field of view. When the observer moves in the center direction of the adjacent viewpoint at the center position of the field of view, The corresponding light sources are turned on and the corresponding image having the parallax change by the direction in which the observer is moved is displayed so that the center position of the corresponding field of view is shifted relative to the observation position to realize the corresponding view image according to the horizontal movement of the observer Optical plate 2D / 3D conversion parallax illumination system for forming an active stereoscopic viewing area in accordance with the movement of the observer in the horizontal direction and the depth direction.
디스플레이와 시차조명 사이에 위치하여, 확산도가 최대일 때 시차조명으로부터 출사된 광속의 지향성을 무모화시켜 2D 영상을 구현하고, 확산도가 최저일 때, 출사된 광속의 지향성을 보존시켜 시차영상 기반의 3D 입체영상을 구현하는 2D/3D 구현부를 더 포함하는, 관찰자의 수평방향 및 깊이 방향의 이동에 따른 능동적 입체시역을 형성하는 무광학판 다시점용 2D/3D 변환 시차조명 시스템.
The method according to claim 1,
It is positioned between the display and the parallax illumination to realize a 2D image by nullifying the directivity of the light beam emitted from the parallax illumination when the diffusivity is at its maximum and to maintain the directivity of the emitted light beam when the diffusivity is at a minimum, A 2D / 3D conversion parallax illumination system for a non-optical plate scale for forming an active stereoscopic viewing area according to movement of an observer in a horizontal direction and a depth direction, further comprising a 2D / 3D implementation unit for implementing a 3D stereoscopic image.
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