KR20180065714A - 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3d 디스플레이 장치 - Google Patents

광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3d 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광의 출력방향에 따라 시차 형상을 출력하는 3D 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디 광원에서 출력되는 빛을 특정한 방향성을 가지도록 한 후에 상기 방향성을 가지는 빛을 출력되는 방향에 따라 시차를 갖는 영상이 출력되도록 하여 보는 방향에 따라 서로 다른 각도의 입체적인 영상을 보여주는 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이 장치에 관한 기술에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 방향성을 가지는 광을 방출하는 복수의 광원으로 구성되는 광원어레이; 상기 광원어레이에서 방출되는 광의 출사방향을 조절하는 광방향조절부 및 상기 광방향조절부에 의하여 조절되어 출사되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상을 출력하도록 상기 광원어레이를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이 장치{A 3D DISPLAY DEVICE FOR OUTPUTTING A PARALLAX IMAGE IN ACCORDANCE WITH AN OUTPUT DIRECTION OF LIGHT}
본 발명은 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디 광원에서 출력되는 빛을 특정한 방향성을 가지도록 한 후에 상기 방향성을 가지는 빛을 출력되는 방향에 따라 시차를 갖는 영상이 출력되도록 하여 보는 방향에 따라 서로 다른 각도의 입체적인 영상을 보여주는 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이 장치에 관한 기술에 관한 것이다.
3D 영상은 사물의 원근감과 입체감을 가지는 영상으로, 3D 디스플레이 장치는 3D 영상을 즐길 수 있도록 하는 장치를 말한다. 3D 영상은 사물 등이 화면 밖으로 튀어나와 보이도록 하여 실감나는 영상을 즐길 수 있도록 하기 때문에 TV나 영화 또는 광고 등에 사용범위가 점점 넓어지고 있는 추세에 있다.
3D 영상을 즐길 수 있도록 하는 종래의 기술로 편광필터를 이용한 방법이 있다. 편광필터를 이용한 방법은 서로 다른 방향의 편광필터를 통과한 두 개의 영상을 서로 다른 특정의 광만을 통과시키는 렌즈(안경)를 사용하여 볼 때 양쪽 눈에서 받아들이는 이미지가 달라져서 뇌에서 상기 영상을 지각하는 과정에서 입체적으로 인식하도록 하는 방법이다.
그러나 편광필터를 이용한 방법은 안경을 착용하여야만 입체적인 영상으로 인식되고, 보는 방향에 무관하게 시차를 갖지 않은 동일한 3D 영상만을 볼 수 있다는 한계가 있다.
한편, 최근에는 편광필터가 적용된 안경을 착용하지 않고도 3D 영상을 감상할 수 있는 기술이 개발되어 소개되고 있다. 이러한 기술은 사용자의 양쪽 눈에 조금씩 다른 이미지를 전송해서 보여줌으로써 3D 영상을 구현한다. 안경을 착용하지 않고 3D 영상을 즐길 수 있는 기술의 일례로 두 개의 독립적인 패널을 적층한 방식이나 한쪽 면은 액정층으로 능동형광 시차벽을 형성하고 다른 면은 영상표시패널 기판으로 사용하여 3D 영상을 구현하는 방법이 있다.
그러나 상기와 같은 구성의 3D 영상은 광의 진행방향에 눈이 위치하여야만 정확한 3D 영상을 즐길 수 있으며, 광의 진행방향으로 비껴져 있으면 3D 영상을 즐기기 어렵다는 한계가 있다. 따라서 스마트폰이나 가상현실 또는 증강현실에 사용되는 개인용 디스플레이장치에 적용하는 데는 적절할 수 있지만 여러 사람이 함께 즐길 수 있는 대형 디스플레이장치에는 적용하기 어렵다는 한계가 있다. 그리고 상기와 같은 방식의 3D 영상도 시야각에 따라 시차를 갖는 영상을 구현할 수 없다는 한계가 있다.
KR 10-1096351 B1
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 3D 영상을 즐길 수 있는 방향성을 가지는 광을 출사되는 방향에 따라 시차를 갖도록 하여 여러 방향에서 여러 사람이 3D 영상을 즐길 수 있을 뿐만 아니라, 보는 방향에 따라 시차를 갖는 영상이 출사되도록 하여 종래의 3D 영상보다 더욱 입체적인 영상을 즐길 수 있는 시차영상을 출력하는 3D 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 방향성을 가지는 광을 방출하는 복수의 광원으로 구성되는 광원어레이; 상기 광원어레이에서 방출되는 광의 출사방향을 조절하는 광방향조절부 및 상기 광방향조절부에 의하여 조절되어 출사되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상을 출력하도록 상기 광원어레이를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 광원은 복수의 점광원으로 구성되는 바(bar) 타입으로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 점광원의 출사방향에 렌즈 또는 배리어가 더 구비되어 상기 렌즈 또는 배리어가 상기 점광원에서 출사되는 광을 방향성을 가지도록 조절할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 광방향조절부는 상기 광원의 일측에는 회전조절부를 구비하여 상기 회전조절부가 상기 광원을 회전시키면서 광의 출사방향을 조절하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 점광원은 서로 다른 방향성을 가지는 복수의 발광부로 구성되고, 상기 광방향조절부는 상기 점광원을 구성하는 각각의 발광부에서 출사되는 광의 출사방향을 조절하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 광방향조절부는, 상기 광원의 전방에서 특정방향으로만 광이 통과하도록 구성된 개구형 배리어가 구비되어 상기 개구형 배리어의 개구의 위치에 상응하여 광이 출사되는 방향을 조절하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 복수의 광원은 서로 이격되도록 배치되어 상기 복수의 광원들 사이로 배경으로부터 발산되는 광이 통과하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 시차 영상을 가지는 3D 영상 디스플레이 방법은, 복수의 광원으로 구성되는 광원어레이가 방향성을 가지는 광을 방출하는 단계; 광방향조절부가 상기 광원어레이에서 방출되는 광의 방향을 조절하는 단계 및 상기 조절되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상이 출력되도록 상기 광원어레이를 제어하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이 장치는 여러 방향에서 3D 영상을 감상할 수 있고, 보는 방향에 따라 시차를 갖는 영상이 출력되기 때문에 보다 생동감 있는 입체영상을 여러 사람이 즐길 수 있다는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이장치는 광원에 별도의 액정층이나 편광층을 구비하지 않아도 입체적인 영상을 즐길 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 일 실시예가 적용된 전체 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 광원구성의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 광원과 광방향조절부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 광원과 광방향조절부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이방법을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 일 실시예가 적용된 전체 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 광원구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광의 출력방향에 따라 시차영상을 출력하는 3D 디스플레이장치는 방향성을 가지는 광을 방출하는 복수의 광원(110)으로 구성되는 광원어레이(100), 상기 광원어레이(100)에서 방출되는 광의 출사방향을 조절하는 광방향조절부(140) 및 상기 광방향조절부(140)에 의하여 조절되어 출사되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상을 출력하도록 상기 광원어레이(100)를 제어하는 제어부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원어레이(100)는 복수의 광원(110)이 나란히 배치되어 하나의 디스플레이 화면을 형성한다. 광원(110)은 바(bar) 타입으로 구성되며, 길이방향을 따라 복수의 점광원(130)이 일정한 간격으로 배열도록 구성되며, 상기와 같은 구성의 복수의 광원(110)이 나란하게 배열되어 사각형 또는 직사각형의 스크린 또는 전광판 등을 형성한다. 이때, 복수의 광원(110)은 서로 일정한 간격으로 이격되어 상기 광원(110)들 사이에 공간이 형성되도록 구성될 수 있다. 그리하여 광원(110)들 사이의 공간으로 배경광이 통과하여 광원(110)에 의하여 구현되는 3D 영상의 배경이미지가 되도록 할 수 있다. 배경광은 광원(110)의 후방에 배경이미지를 출사하는 별도의 디스플레이(미도시)를 구비할 수도 있고, 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이 장치가 설치되는 실제 배경을 보여주도록 할 수도 있다.
3D 영상을 구현하기 위해서는 출사되는 광이 방향성을 가지도록 할 필요가 있다. 따라서 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이 장치는 광원(110)의 전방, 보다 구체적으로는 광원(110)을 구성하는 점광원(130)의 출사방향에 렌즈(133) 또는 배리어(135)가 구비되어 각각의 점광원(130)에서 출사되는 광을 특정 방향으로 나아가도록 방향성을 가지게 할 수 있다. 렌즈(133)는 볼록렌즈 형상으로 구성되어 점광원(130)에서 출사되는 빛을 전방을 향하도록 모아주도록 구성될 수 있으며, 배리어(135)는 점광원(130)의 양 측면에 벽을 구성하여 상기 점광원(130)으로부터 출사되는 빛이 외측으로 퍼져나가는 것을 막고 전방으로만 향하도록 한다. 물론, 광원 자체가 방향성을 갖는 광을 출사하는 경우라면(예를 들어, Laser diode), 렌즈(133) 또는 배리어(135)는 불필요한 구성일 될 것이다.
광방향조절부(140)는 광원어레이(100)에서 방출되는 광의 출사방향을 조절하는 모든 수단을 포함하는 개념이다. 따라서 광이 출사되는 광원(110) 및/또는 점광원(130)의 구성에 따라 다양한 실시예가 적용될 수 있다. 이하에서는 광방향조절부(140)의 다양한 실시예를 광원(110)의 구조와 함께 설명한다.
광방향조절부(140)의 제1 실시예로, 전술하여 설명한 바와 같이 광원(110)이 바(bar) 형상으로 구성되는 경우에 상기 광원(110)의 일측에 회전조절부(미도시)를 구성하여 상기 광원(110)의 출사방향을 조절하도록 할 수 있다. 즉, 광원(110)의 일단에 구동부와 상기 구동부의 동력을 광원(110)에 전달하여 상기 광원을 회전시키는 동력전달수단(미도시)이 구비되어 상기 광원(110)을 회전시키도록 제어할 수 있다. 이때, 복수의 광원(110)을 동시에 회전시키면서 조절할 수도 있고, 필요에 따라서는 각각의 광원(110)을 개별적으로 조절할 수도 있다. 광원(110)을 회전시키는 구동부와 동력전달수단은 공지의 다양한 구성이 적용될 수 있다. 즉, 각각의 광원(110)에 각도조절이 가능한 모터(미도시)를 직접 연결하여 출사방향을 조절할 수도 있고, 복수의 광원(110)에 톱니구조(미도시)를 구비하여 상기 복수의 톱니구조를 하나의 웜기어(미도시)를 이용하여 동시에 구동하도록 할 수도 있다. 이 밖에도 복수의 광원(110)을 회전시켜서 광원(110)의 출사방향을 조절할 수 있는 구성이라면 공지의 다양한 동력전달수단이 적용될 수 있다.
제어부(150)는 광방향조절부(140)에 의하여 조절되어 출사되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상을 출력하도록 광원어레이(100)를 제어한다. 즉, 전술하여 설명한 광방향조절부(140)가 광원어레이(100)를 전방으로 향하게 하는 경우에는 3D 입체영상의 전방에 해당하는 광을 출력하고, 측면(예를 들어 45°방향)을 향하게 하는 경우에는 3D 입체영상의 측면에 해당하는 광을 출력하도록 제어하게 된다.
상기와 같은 구성에서, 광원(110)에서 출사되는 광은 렌즈(133) 또는 배리어(135)에 의하여 항상 전방을 향하도록 방향성을 가지게 된다. 그리고 광방향조절부(140)에서 상기와 같은 구성의 광원(110)을 회전시키면서 특정방향을 향하게 하는 경우에 제어부(150)에서는 해당 방향에 해당하는 광을 출력하도록 함으로써 보는 방향에 따라 시차가 다른 입체적인 영상을 구현할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 광원과 광방향조절부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3D 영상 디스플레이장치는 광원(110)에 서로 다른 방향성을 가지는 복수의 발광부(130a~g)가 구비될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 하나의 광원(110)을 구성하는 점광원(130)은 복수의 발광부가 부채꼴 형상을 이루도록 복수개가 구비된다, 즉 제1 발광부(130a)에서 제7 발광부(130g)가 각각 서로 다른 방향으로 광을 출사하도록 구성될 수 있다. 그리고 각각의 발광부는 광방향조절부(140)에 의하여 출사방향이 조절된다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 각각의 발광부는 광안내부(170)에 의하여 격리되어 상기 광안내부(170)가 안내하는 방향으로만 방향성을 가지는 빛을 출사할 수 있다. 그리고 제어부(150)에서는 각각의 발광부에서 출사되는 광이 시차가 다른 영상이 출력되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제4 발광부(130d)에서 출사되는 광은 3D 영상의 정면에 해당하는 광이 출사되도록 하고, 제1 발광부(130a)에서 출사되는 광은 3D 영상의 측면에 해당하는 광이 출사되도록 하며, 상기와 같은 광이 결합되어 전체적으로 입체적인 영상이 보이도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3D 영상 디스플레이장치의 광원과 광방향조절부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3D 영상 디스플레이장치는 광원(110)의 둘레방향을 따라 원통형상의 개구형 배리어(190)가 구비될 수 있다. 개구형 배리어(190)는 전술하여 설명한 제1 실시예에서와 같이 일단에 구동부와 동력전달수단으로 구성되는 광방향조절부(140)가 구비되어 상기 광방향조절부(140)가 개구형 배리어(190)를 회전시키면서 특정방향을 향하도록 조절할 수 있다. 개구형 배리어(190)는 원통형상 또는 이와 유사한 형상으로 구성되어 둘레방향이 모두 차단된 상태로 구성되며, 특정 방향으로만 개방된 배리어(135)가 구비될 수 있다. 이때, 개구형 배리어(190)는 반드시 원통형상에 한정되는 것은 아니며, 광원(110)의 전방에서 움직이면서 상기 광원(110)으로부터 출사되는 광을 특정방향으로만 향하도록 할 수 있는 다양한 구성이 적용될 수 있다.
상기와 같은 구성에서 광방향조절부(140)가 개구형 배리어(190)를 회전시키면서 상기 개구형 배리어(190)에 구비된 배리어(135)를 특정방향을 향하도록 조절하면, 제어부(150)는 광원어레이(100)를 제어하여 해당 방향에 대응하는 광을 출력한다. 그리하여 각 방향으로 출사된 시차를 가지는 광이 전체적으로 조합되어 입체적인 영상을 구현하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광의 출력방향에 따라 시차 영상을 출력하는 3D 디스플레이 방법은 복수의 광원(110)으로 구성되는 광원어레이(100)가 방향성을 가지는 광을 방출하는 단계(S10)와, 광방향조절부(140)가 상기 광원어레이(100)에서 방출되는 광의 방향을 조절하는 단계(S30) 및 상기 조절되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상이 출력되도록 상기 광원어레이(100)를 제어하는 단계(S50)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원어레이(100)가 방향성을 가지도록 하는 단계(S30)는 전술하여 설명한 바와 같이 복수의 광원(110)을 구성하는 점광원(130)의 출사방향에 렌즈(133) 또는 배리어(135)를 구비하여 점광원(130)에서 출사되는 광을 특정방향(전방)을 향하도록 할 수 있다. 이때, 필요에 따라서는 광안내부(170)와 개구형 배리어(190)가 광원어레이(100)가 출사되는 빛이 방향성을 가지도록 할 수도 있다. 광안내부(170)와 개구형 배리어(190)의 구성 및 기능에 관해서는 전술하여 설명하였으므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
광원어레이(100)에서 방출되는 광의 방향을 조절하는 단계는 광원(110)조절부를 이용하여 광원어레이(100)의 방향을 조절함으로써 방향성을 가지는 광이 출사되는 방향을 조절할 수 있다. 광의 방향을 조절하는 방법 또한 광안내부(170)와 개구형 배리어(190)가 광원어레이(100)에서 출사되는 광의 방향을 가지도록 할 수도 있다.
광의 방향에 따른 시차가 다른 영상이 출력되도록 제어하는 단계(S50)에서는 광원(110)조절부에 의하여 방향이 조절되면 제어부(150)에서 해당 방향에 대응하는 시차광이 출사되도록 한다.
상기와 같은 방법에 의하여 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이방법은 모든 방향에서 3D 영상을 볼 수 있고, 각 방향에서 보여지는 3D 영상이 방향성을 가지도록 구현할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 3D 영상 디스플레이방법으로 사람의 형상을 3D 영상으로 구현하는 경우에 상기 영상을 정면에서 보는 경우에는 사람의 정면이미지가 입체적인 형상으로 보이게 되고, 측면에서 볼 때는 사람의 측면이미지가 입체적인 영상으로 보이게 할 수 있다. 따라서 3D 영상을 보다 입체적으로 볼 수 있을 뿐만 아니라 보는 방향에 관계 없이 선명한 입체영상을 볼 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 광원어레이
110: 광원
130: 점광원
133: 렌즈
135: 배리어
140: 광방향조절부
150: 제어부
170: 광안내부
190: 개구형 배리어

Claims (8)

  1. 방향성을 가지는 광을 방출하는 복수의 광원으로 구성되는 광원어레이;
    상기 광원어레이에서 방출되는 광의 출사방향을 조절하는 광방향조절부; 및
    상기 광방향조절부에 의하여 조절되어 출사되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상을 출력하도록 상기 광원어레이를 제어하는 제어부를 포함하는 3D 영상 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 복수의 점광원으로 구성되는 바(bar) 타입으로 구성되는 3D 영상 디스플레이 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 점광원의 출사방향에 렌즈 또는 배리어가 더 구비되어 상기 렌즈 또는 배리어가 상기 점광원에서 출사되는 광이 방향성을 가지도록 조절하는 3D 영상 디스플레이 장치.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 광방향조절부는,
    상기 광원의 일측에는 회전조절부를 구비하여 상기 회전조절부가 상기 광원을 회전시키면서 광의 출사방향을 조절하도록 구성되는 3D 영상 디스플레이 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 점광원은 서로 다른 방향성을 가지는 복수의 발광부로 구성되고,
    상기 광방향조절부는 상기 점광원을 구성하는 각각의 발광부에서 출사되는 광의 출사방향을 조절하도록 구성되는 3D 영상 디스플레이 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광방향조절부는,
    상기 광원의 전방에서 특정방향으로만 광이 통과하도록 구성된 개구형 배리어가 구비되어 상기 개구형 배리어의 개구의 위치에 상응하여 광이 출사되는 방향을 조절하도록 구성되는 3D 영상 디스플레이 장치.
  7. 청구한 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 광원은 서로 이격되도록 배치되어 상기 복수의 광원들 사이로 배경으로부터 발산되는 광이 통과하도록 구성되는 3D 영상 디스플레이 장치.
  8. 복수의 광원으로 구성되는 광원어레이가 방향성을 가지는 광을 방출하는 단계;
    광방향조절부가 상기 광원어레이에서 방출되는 광의 방향을 조절하는 단계; 및
    상기 조절되는 광의 방향에 상응하여 시차가 다른 영상이 출력되도록 상기 광원어레이를 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 3D 영상 디스플레이 방법.
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