KR20180083831A - 입체영상 디스플레이장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체영상을 표시하는 디스플레이장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 특히, 시청자가 정시영역이 아닌 영역에 위치하고 있는 경우, 시청자가 정시영역에 위치하기 위해 이동해야할 방향을 안내해 줄 수 있는, 입체영상 디스플레이장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 복수의 뷰(view)에 대응할 수 있는 패널; 상기 패널로부터 출력된 빛을 좌안영상과 우안영상으로 나누어 주기 위해, 상기 패널 전면에 배치되는 필터; 객체에 대한 영상을 수집하기 위한 영상수집부; 방송 시스템으로부터 수신된 영상데이터를 재정렬하여 출력하며, 상기 영상수집부로부터 수집된 상기 영상을 이용하여, 상기 객체가 무안경식 입체영상의 시청영역 중 정시영역에 위치하고 있는지의 여부를 판단하여, 정시영역에 위치하지 않는 경우에는 상기 객체가 정시영역에 위치되기 위해 이동해야할 이동방향에 대한 정보를 표시하도록 하기 위한 출력제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 출력제어신호에 따라 상기 이동방향을 표시하기 위한 출력부를 포함한다.

Description

입체영상 디스플레이장치 및 그 구동 방법{Display Apparatus For Displaying Three Dimensional Picture And Driving Method For The Same}

본 발명은 디스플레이장치에 관한 것으로서, 특히, 영상을 입체적으로 표시할 수 있는 입체영상 디스플레이장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

입체영상 디스플레이장치는, 두 눈에 인지되는 서로 다른 영상신호가 합성될 때 원근감이 나타나는 것을 이용하여 영상을 입체적으로 표시한다.

이러한 입체 영상을 구현하는 방법으로는, 크게 양안시차 방식(stereoscopic technique), 볼류메트릭 방식(Volumetric technique) 및 홀로그래픽 방식(Holographic technique) 등이 알려져 있다.

이 중, 양안시차 방식은 다시 안경식과 무안경식으로 구분될 수 있으며, 최근에는 무안경식이 활발하게 연구되고 있다.

*무안경식은 다시 패럴랙스 베리어를 이용하는 패럴랙스 베리어(parallax barrier) 방식과 렌티큘라 렌즈(lensticularlens) 방식이 있다.

도 1은 종래의 무안경식 입체영상 디스플레이장치가 입체영상을 구현하는 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 특히, 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치가 도시되어 있다. 또한, 도 2는 종래의 무안경식의 입체영상 디스플레이장치의 시청영역을 나타낸 예시도로서, 특히, (a)는 2뷰(2view) 방식의 시청영역을 나타낸 예시도이고, (b)는 멀티뷰(Multi-view) 방식의 시청영역을 나타낸 예시도이다.

입체영상 디스플레이장치(3D Display)는, 패널(Panel)(10)의 전면에 패럴랙스 베리어(barrier) 또는 도 1에 도시된 바와 같은 서브픽셀(Sub-pixel) 형태의 렌티큘라 렌즈(Lens)를 시트(Sheet) 등의 형태로 구성함으로써, 사용자의 좌안(Left-eye)과 우안(Right-eye)에 서로 다른 영상을 보내어 입체영상을 표현하고 있다.

이중, 패럴랙스 베리어 방식은 패럴랙스 베리어를 이용하여 입체영상 디스플레이장치의 패널에서 조사되는 빛을 선택적으로 차단함으로써, 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 나누어 3차원 입체영상을 구현한다.

또한, 렌티큘라 렌즈 방식은 입체영상 디스플레이장치의 패널(10) 상에 부착된 렌티큘라 렌즈(20)로 좌안영상과 우안영상을 분리하여 3차원 입체영상을 구현한다.

즉, 상기한 바와 같은 무안경식 입체영상 디스플레이장치에서는 시청자(Viewer)의 위치에 따라 시청자에게 보이는 화상의 휘도 분포를 다르게 하여, 좌측 및 우측 눈에 서로 다른 영상이 보이도록 하는 원리를 이용하여 시청자로 하여금 입체영상을 인식하게 한다.

부연하여 설명하면, 종래의 무안경식 입체영상 디스플레이장치는, 패널(10)의 픽셀(pixel)에 수직으로 배치된 베리어(lenticualr, parallax barrier, switchable lens, switchable lens 등)를 사용하여 좌영상과 우영상을 시청거리를 기준으로 분리하여 3차원 입체영상을 구현하고 있다.

또한, 도 2는 렌티큘라 렌즈(Lens)(20) 또는 패럴랙스 베리어(Barrier)를 사용하는 무안경식 입체영상 디스플레이장치의 시청영역을 나타낸 것으로서, 2view의 시청영역을 나타낸 (a)의 경우, 정시영역인(30)과 역시영역(40)의 크기가 거의 비슷하고, 정시영역과 역시영역이 교번하여 생성됨을 알 수 있으며, 3view의 시청영역을 나타낸 (b)의 경우, 2view의 시청영역에 비해 정시영역(50)이 역시영역(60)에 비해 약 2배 정도 늘어났음을 알 수 있다.

즉, 입체영상 디스플레이장치에서는 컨텐츠(Contents) 및 표시장치의 뷰(view) 수를 증가시키면 정시영역의 크기가 넓어짐을 확인할 수 있다.

시청자가, 상기한 바와 같은 정시영역 또는 역시영역 보다 더 앞으로 나오거나 좌우로 이동하게 될 경우, 시청자는, 좌우 영상이 혼재되어 있거나 또는 좌우 영상 모두를 시청할 수 없는 시청불가 영역에 위치하게 된다.

이러한 시청불가 영역은 시청 자체가 불가능하므로, 시청자가 바로 인지할 수 있으나, 역시영역의 경우 영상의 차 정보는 전달되기 때문에, 시청자가 입체적으로 영상을 인식하게 되며, 따라서, 사용자가 현재의 위치가 정시영역이 아님을 바로 인지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 경우, 시청자는 역시영역에서의 시청에 따른 눈의 피로 등이 느껴져야만 정시영역이 아님을 인지할 수 있기 때문에, 입체영상 시청에 따른 피곤함을 느끼게 된다

또한, 시청자가 입체영상 디스플레이장치를 온(ON) 시킨 후, 입체영상 모드(3D 모드)에서 처음으로 시청하게 될 경우에는, 상기한 바와 같은 정시영역을 정확히 파악할 수 없기 때문에, 위치 선정이 잘못된 경우에는 앞뒤좌우로 위치를 변경해 보아야 하는 불편함이 발생한다.

즉, 종래의 입체영상 디스플레이장치는, 시청자가 정시영역, 역시영역, 시청불가 영역 중 어느 영역에 위치하고 있는지를 시청자에게 알려주지 못할 뿐만 아니라, 시청자가 정시영역에 있지 않은 경우, 시청자가 어느 방향으로 이동해야 정시영역에 위치할 수 있는지에 대한 정보를 제공하지 못하고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시청자가 정시영역이 아닌 영역에 위치하고 있는 경우, 시청자가 정시영역에 위치하기 위해 이동해야할 방향을 안내해 줄 수 있는, 입체영상 디스플레이장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 복수의 뷰(view)에 대응할 수 있는 패널; 상기 패널로부터 출력된 빛을 좌안영상과 우안영상으로 나누어 주기 위해, 상기 패널 전면에 배치되는 필터; 객체에 대한 영상을 수집하기 위한 영상수집부; 방송 시스템으로부터 수신된 영상데이터를 재정렬하여 출력하며, 상기 영상수집부로부터 수집된 상기 영상을 이용하여, 상기 객체가 무안경식 입체영상의 시청영역 중 정시영역에 위치하고 있는지의 여부를 판단하여, 정시영역에 위치하지 않는 경우에는 상기 객체가 정시영역에 위치되기 위해 이동해야할 이동방향에 대한 정보를 표시하도록 하기 위한 출력제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 출력제어신호에 따라 상기 이동방향을 표시하기 위한 출력부를 포함한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치 구동 방법은, 영상수집부를 통해 수집된 영상을 이용하여 객체의 위치 좌표를 생성하는 단계; 상기 위치 좌표와, 기 설정되어 있는 시청영역 데이터를 비교하여, 상기 객체가 무안경식 입체영상의 시청영역 중 정시영역에 위치하고 있지 않은 경우에는, 상기 위치 좌표와 인접되어 있는 정시영역으로의 이동방향을 표시하도록 하기 위한 출력제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 출력제어신호에 따라 상기 이동방향을 표시하는 단계를 포함한다.

상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

즉, 본 발명은 시청자가 정시영역이 아닌 영역에 위치하고 있는 경우, 시청자가 정시영역에 위치하기 위해 이동해야할 방향을 안내해 줌으로써, 시청자가 입체영상을 시청하기에 적합한 영역으로 위치를 변경하도록 할 수 있다는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 시청자가 위치한 시청영역에 대한 정보를 제공해 줌으로써, 시청자가 입체영상을 보다 신속하고 정확한 위치에서 시청하도록 하여, 시청자의 눈의 피로를 줄여줄 수 있다는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 무안경식 입체영상 디스플레이장치가 입체영상을 구현하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 종래의 무안경식의 입체영상 디스플레이장치의 시청영역을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 타이밍 컨트롤러의 내부 구성을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치 구동 방법의 일실시예 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치가 시청자의 위치 좌표를 추출하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 시청영역을 나타낸 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 출력부의 외부 구성을 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 구성을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 무안경식 입체영상 디스플레이장치를 시청하는 시청자가 정시영역이 아닌 영역에 위치하고 있는 경우, 시청자가 정시영역에 위치하기 위해 이동해야할 이동방향을 안내해 주기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 영상을 표시하기 위한 패널(100), 패널에서 조사되는 빛을 선택적으로 차단함으로써, 좌안영상과 우안영상을 나누어 주기 위한 필터(140), 패널의 게이트라인에 스캔펄스를 인가하기 위한 게이트 구동부(130), 패널의 데이터라인에 디지털 영상데이터(RGB) 신호를 인가하기 위한 데이터 구동부(120), 데이터 구동부와 게이트 구동부를 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(110), 영상을 촬영하여 타이밍 컨트롤러로 전송하기 위한 영상수집부(150) 및 타이밍 컨트롤러의 제어를 받아 시청자가 이동해야할 방향에 대한 정보를 출력하기 위한 출력부(160)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(FieldEmission Display : FED), 플라즈마 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시장치(EPD) 등의 평판표시장치로 구현될 수 있으나, 이하에서는, 설명의 편의상, 액정표시장치(LCD)가 본 발명의 일예로서 설명된다.

우선, 패널(100)은, 디스플레이장치가 어떠한 종류의 평판표시장치인지에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있는 것으로서, 액정표시장치를 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 일예로 한다면, 패널은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성되는 형태로 구성될 수 있다.

이 경우, 패널(100)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm), 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin FilmTransistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 픽셀전극 및 픽셀전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등이 형성된다. 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차 구조에 의해 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다.

또한, 패널(100)의 상부 유리기판(GLS1)에는 블랙매트릭스(BM), 공통전극 등이 형성된다. 공통전극은 TN(TwistedNematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판(GLS1)에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 픽셀전극과 함께 하부 유리기판(GLS2) 상에 형성된다. 패널(100)의 상부 유리기판(GLS1)과 하부 유리기판(GLS2) 각각에는 편광판(POL1, POL2)이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 패널(100)의 상부 유리기판(GLS1)과 하부 유리기판(GLS2) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(CS)가 형성될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 패널(100)에는 Red와, Green과, Blue를 표시하는 복수의 픽셀들이 형성되어 있으며, 이러한 픽셀들은 필터(140)와 작용하여 입체영상을 표시하기 위해, 좌안영상과 우안영상을 표시하는 좌안픽셀과 우안픽셀이 구분되어 있다.

다음으로, 타이밍 컨트롤러(110)는 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동부(120)와 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(GCS, DCS)을 발생한다.

게이트 구동부(130)를 제어하기 위한 제어신호(GCS)는, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GateShift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE), 쉬프트 방향 제어신호(DIR) 등을 포함한다. 데이터 구동부(120)를 제어하기 위한 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL) 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 타이밍 컨트롤러(110)는 영상수집부(150)로부터 입력된 영상을 이용하여 시청자의 위치좌표를 추출한 후, 시청자의 위치 좌표가 정시영역, 역시영역, 시청불가 영역 중 어디에 해당되는지의 여부를 판단하여, 정시영역에 위치하고 있는 경우에는 이를 출력부(160)를 통해 출력하며, 정시영역이 아닌 영역에 위치하고 있는 경우에는 사용자가 정시영역에 위치되기 위해 이동해야할 이동방향을 출력하는 기능을 수행하는 것으로서, 이러한 타이밍 컨트롤러(110)의 기능에 대하여는 이하에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.

다음으로, 데이터 구동부(120)는 다수의 데이터 드라이브 IC(Source Integrated Circuit)를 포함하며, 타이밍 컨트롤러(110)의 제어 하에 디지털 영상데이터(RGB)를 래치한다. 그리고, 데이터 구동부(120)는 디지털 영상데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환함으로써 아날로그 정극성/부극성 화소전압을 발생하여 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다.

다음으로, 게이트 구동부(130)는 하나 이상의 게이트 드라이브 IC를 포함하여 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 게이트라인들(G1내지 Gn)에 순차적으로 공급한다.

다음으로, 필터(140)는 패널에서 조사되는 빛을 좌안영상과 우안영상으로 분리하여 출력함으로써, 관찰자가 입체영상을 인식하도록 하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 패널(100)의 상단에 배치되어 있다.

여기서, 필터(140)로는 렌티큘라 렌즈 또는 패럴랙 베리어가 적용될 수 있다. 즉, 상기한 바와 같이, 무안경식은 패럴랙스 베리어를 이용하는 패럴랙스 베리어(parallax barrier) 방식과 렌티큘라 렌즈(lensticularlens) 방식이 있는바, 본 발명은 패럴랙스 베리어 또는 렌티큘라 렌즈를 이용하여 구성될 수 있다.

다음으로, 영상수집부(150)는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치에 내장되어, 입체영상 디스플레이장치의 외부에 존재하는 객체(시청자)의 영상을 수집하기 위한 것으로서, 수집된 객체(시청자)의 영상은 타이밍 컨트롤러로 전송된다.

즉, 영상수집부(150)는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치를 이용하여 입체영상을 시청하고 있는 시청자의 영상을 수집하기 위한 것으로서, 수집된 영상은 타이밍 컨트롤러로 전송되어 분석됨으로써, 시청자의 위치 좌표가 추출된다.

한편, 영상수집부로는 카메라가 이용될 수 있으나, 적외선을 이용하여 위치를 판단할 수 있는 적외선 센서가 이용될 수도 있다.

마지막으로, 출력부(160)는 타이밍 컨트롤러의 제어를 받아, 음성 또는 광을 통해 시청자의 현재의 위치가 정시영역인지의 여부를 출력해주는 한편, 사용자가 정시영역을 향해 이동해야할 이동방향을 알려주는 기능을 수행한다.

즉, 출력부(160)는 스피커 또는 램프 등으로 구성되어 음성 또는 광 등을 통해 시청자의 현재 위치가 시청영역 중 정시영역인지의 여부 또는 사용자가 정시영역을 향해 이동해야할 이동방향을 알려주는 기능을 수행한다.

도 4는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 타이밍 컨트롤러의 내부 구성을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 적용되는 타이밍 컨트롤러는 도 4에 도시된 바와 같이, 방송 시스템으로부터 영상데이터와 각종 타이밍 신호(DE, CLK 등)를 수신하기 위한 수신부(111), 수신부로부터 전송되어온 타이밍 신호를 이용해 제어신호를 생성하여 출력하기 위한 제어신호 생성부(112), 수신부로부터 전송되어온 영상데이터를 패널의 특성에 맞게 재정렬하여 출력하기 위한 영상데이터 정렬부(113), 영상수집부(150)를 통해 수집된 영상을 이용하여 입체영상을 시청하고 있는 시청자의 위치좌표를 추출하기 위한 위치판단부(114), 위치판단부를 통해 추출된 시청자의 위치좌표를 기 설정되어 있는 시청영역 데이터와 비교하여 시청자의 위치가 정시영역, 역시영역, 시청불가 영역 중 어디에 해당되는지를 판단한 후, 그에 따른 출력제어신호를 생성하기 위한 출력부 제어신호 생성부(115) 및 기 설정되어 있는 시청영역 데이터를 저장하기 위한 룩업 테이블(116)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 수신부(111)는 상기한 바와 같이 영상데이터와 타이밍 신호를 수신하여, 타이밍 신호는 제어신호 생성부(112)로 전송하고, 영상데이터는 영상데이터 정렬부(113)로 전송하는 기능을 수행한다.

다음으로, 제어신호 생성부(112)는 수신부로부터 전송되어온 타이밍 신호를 이용하여, 상기한 바와 같이, 데이터 구동부(120)와 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(GCS, DCS)을 생성하는 기능을 수행한다.

다음으로, 영상데이터 정렬부(113)는 수신된 영상데이터를 패널(100)의 특성에 맞게 재정렬하여 데이터 구동부로 전송하는 기능을 수행한다.

다음으로, 위치판단부(114)는 영상수집부(150)를 통해 수집된 영상을 이용하여 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치를 시청하고 있는 시청자의 위치 좌표를 추출하는 기능을 수행한다.

다음으로, 출력부 제어신호 생성부(115)는 상기에서 추출된 위치 좌표와 기 설정되어 있는 시청영역 데이터를 이용하여 시청자의 위치가 정시영역인지의 여부를 판단한다. 판단결과 시청자의 위치가 정시영역인 경우 정시영역을 나타내는 표시를 출력부를 통해 출력하기 위해, 출력부로 전송할 출력제어신호를 생성한다. 판단결과 시청자의 위치가 정시영역이 아닌 경우, 출력부 제어신호 생성부는 시청영역 데이터를 이용하여 현재의 사용자 위치에서 가장 가까운 정시영역을 추출한 후, 추출된 정시영역을 향해 사용자가 이동해야할 이동방향을 추출한다. 출력부 제어신호 생성부는 상기 이동방향을 나타내는 표시를 출력부를 통해 출력하기 위해, 출력부로 전송할 출력제어신호를 생성한다.

마지막으로, 룩업테이블(116)은 본 발명에 적용되는 패널(100)과 필터(140)에 의해 설정되는 시청영역 데이터를 저장하는 기능을 수행하는 것으로서, 위치판단부(114), 출력부 제어신호 생성부(115) 및 룩업테이블(116)의 기능에 대하여는 이하에서 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명된다.

여기서, 시청영역 데이터는 패널(100)과 베리어(140)의 종류 및 특성 등에 따라 본 발명의 제작시에 셋팅되는 것으로서, 본 발명의 제작 단계에서 제작자에 의해 셋팅되어 룩업테이블(116)에 저장된다.

즉, 시청영역은 상기한 바와 같이, 정시영역, 역시영역, 시청불가 영역으로 구분될 수 있고, 이러한 영역은 패널에서의 R,G,B의 배치 위치, 필터(140)의 종류, 필터의 패턴 등에 의해 설정되는 것으로서, 상기와 같은 특징들이 셋팅되면, 상기한 바와 같은 세 가지의 시청영역 역시 일정한 위치 좌표로 셋팅되기 때문에, 제작자는 상기한 바와 같은 특징을 이용하여 산출된 해당 입체영상 디스플레이장치의 시청영역에 대한 정보를 프로그램화하여 룩업테이블(116)에 저장해 놓을 수 있다.

이하에서는, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 구동 방법이 상세히 설명된다.

도 5는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치 구동 방법의 일실시예 흐름도이고, 도 6은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치가 시청자의 위치 좌표를 추출하는 방법을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 시청영역을 나타낸 예시도이다. 또한, 도 8은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 출력부의 외부 구성을 나타낸 예시도이다.

시청자가 입체영상 디스플레이장치로부터 출력되는 영상을 입체영상(3D)으로 인식하기 위해서는 좌,우 영상, 즉, 2뷰(view)의 영상이 각각 좌안과 우안에 맺혀야 하는데, 특수한 입체영상 안경을 사용하지 않는 무안경식 입체영상 디스플레이장치의 경우에는, 입체영상을 시청할 수 있는 영역이 광경로에 의해 제한되며, 시청 영역을 확장하기 위해서는 복수개의 뷰(view)로 구성된 영상 컨텐츠(Contents)가 필요하다.

즉, 뷰(view)의 수가 많아질 수록 입체영상을 시청할 수 있는 영역이 넓어지게 된다. 그러나, 이러한 뷰(view) 수는 입체영상 디스플레이장치의 제작자에 의해 정하여지는 것으로서, 시청자에 의해 개선 또는 변경될 수 있는 것은 아니다.

그러나, 시청영역은 입체영상을 시청하는 시청자와 직접적인 관련이 있는 것으로서, 다음과 같이 세 가지로 구분될 수 있다.

첫 번째 시청영역은, 시청자가 입체영상을 시청하기에 적합한 위치로서, 시청자의 좌안에는 좌안영상이, 우안에는 우안영상이 맺히는 정시영역이다.

두 번째 시청영역은, 시청자가 입체감을 느낄 수는 있지만 정상적인 입체영상을 볼 수는 없는 위치로서, 시청자의 좌안에는 우안영상이, 우안에는 좌안영상이 맺히는 역시영역이다.

세 번째 시청영역은, 시청자가 입체영상을 시청할 수 없는 위치로서, 좌우영상들이 혼합되어 눈에 들어오거나 영상 자체를 볼 수 없는 시청불가 영역이다.

한편, 입체영상 디스플레이장치를 이용하여 입체영상을 시청하기 위해 시청자가 해야할 일은 입체영상이 정확히 구현되는 정시영역에 위치하는 것이다.

그러나, 이러한 정시영역을 시청자가 정확히 찾는 것은 쉬운일이 아니다. 즉, 시청불가 영역은 시청 자체가 불가능하기 때문에 시청자가 바로 인지할 수 있으나, 역시영역의 경우 영상의 차 정보는 전달되기 때문에 시청자가 바로 역시영역을 인지하지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 따라서, 입체영상 모드에서 처음으로 시청하게 될 경우에는 상기와 같은 위치 선정이 잘못되어, 시청자가 전후좌우로 위치를 변경해야 하는 불편함이 있었다.

그러나, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치를 구성하는 케이스의 전면 중 어느 일부분을 통하여, 시청자가 상기 세 개의 영역 중 정시영역에 위치하고 있는 지를 판단하여, 정시영역인 경우에는 정시영역임을 표시해주고, 정시영역이 아닌 경우에는 가장 인접되어 있는 정시영역으로의 이동방향을 표시해 줌으로써, 시청자가 스스로 어느 영역에 위치해 있는지 알 수 있도록 하여, 시청자가 자발적으로 위치를 변경할 수 있도록 함을 그 목적으로 하고 있다.

즉, 본 발명은 무안경식 입체영상 디스플레이장치를 시청하는 시청자(사용자)가 정시영역, 역시영역, 시청불가 영역 중 정시영역을 찾아 자발적으로 이동할 수 있도록, 현재의 사용자 위치가 정시영역에 있는지의 여부를 출력해 주는 한편, 정시영역으로의 이동방향을 입체영상 디스플레이장치의 케이스에 장착되어 있는 출력부(160)를 통해 안내하고, 이를 통해 시청자(사용자)가 입체영상을 시청하기 적합한 영역으로 위치 변경을 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.

이를 위해 본 발명은 다음과 같이 크게 세 개의 과정으로 구분될 수 있다.

첫 번째 과정은 시청자의 위치 좌표를 생성하는 과정(S102, S104)으로서, 이를 위해 본 발명은 적외선 센서 또는 카메라 등으로 구성된 영상수집부(150)를 통해 수집된 영상을 위치판단부(114)가 분석하고 있다.

두 번째 과정은 상기 첫 번째 과정에서 판단된 시청자(사용자)의 위치 좌표와, 룩업테이블에 기 저장되어 있는 시청영역 데이터를 비교하여, 시청자의 위치가, 정시영역에 해당되는 위치인지의 여부를 판단하는 과정이다(S106).

셋 번째 과정은 상기 두 번째 과정에서 판단된 정보를 이용하여, 출력부를 제어할 출력제어신호를 생성한 후, 이를 출력부로 전송하여, 출력부를 통해 시청자의 현재의 위치가 정시영역인지의 여부 또는 정시영역을 향해 이동해야할 이동방향을 표시하는 과정이다(S108 내지 S114).

이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명의 세 개의 과정이 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명된다.

우선, 입체영상 디스플레이장치가 턴온되어 입체영상이 출력되기 시작하거나 또는 이차원(2D) 영상이 출력되다가 입체영상(3D)으로 출력모드가 변경되는 경우, 타이밍 컨트롤러는 적외선 센서 또는 카메라 등으로 구성된 영상수집부(150)로부터 시청자의 영상을 수집하여(S102), 시청자의 위치 좌표를 추출한다(S104).

예를 들어, 영상수집부(150)로 적외선 센서를 사용할 경우, 복수 개의 적외선 센서가 그 화각에 따라, 입체영상 디스플레이장치의 외관을 형성하는 케이스의 상단 또는 하단 등에 배치될 수 있다. 이때, 무안경식 입체영상 디스플레이장치의 경우 광굴절이 발생할 수 있으므로, 패널의 배면에 적외선 센서가 배치되는 것은 바람직하지 않다.

한편, 시청자의 위치를 판단하기 위한 좌표계는 도 6에 도시된 바와 같이, N by M 좌표계로 형성될 수 있다. 여기서, N by M 좌표계는 적외선 센서 또는 카메라의 해상도(Resolution)에 따라 결정(dominant)될 수 있으며, 시청영역(View zone)을 최소한 10단위 이상 구별 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.

위치판단부(114)가 영상수집부를 통해 수집된 영상을 이용하여 시청자의 위치 좌표를 판단하는 구체적인 방법은 다음과 같다.

즉, 타이밍 컨트롤러의 위치판단부(114)가 입체영상 표시장치의 좌에서 우 또는 우에서 좌 방향으로 영상수집부(150)를 스캐닝(Scanning) 함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 입체영상 디스플레이표시장치 앞에 있는 객체(시청자)의 폭(Width)정보(W_person)(X좌표)를 찾을 수 있고, 적외선의 반사 시간을 분석하여 객체(시청자)의 거리(Distance)정보(D_person)(Y좌표)를 구할 수 있다.

특히, 객체(시청자)의 위치 좌표는 아래의 수학식,

즉, 객체의 좌표(X,Y) = {(W1+W2)/2, D_person}과 같이 정의될 수 있으며, 이때, X축의 원점은 도 6에 도시된 바와 같이, 입체영상 디스플레이장치의 폭(Width)의 1/2로 설정되는 것이 바람직하며, 객체(시청자)의 X 좌표는 (W1+W2)/2 로 단순화시킴으로써 연산이 단순화될 수 있다.

상기와 같은 판단을 위해 영상수집부(150)는 미도시된 구동부에 의해 좌우또는 상하방향으로 움직일 수 있으며, 위치판단부(114)는 구동부를 제어함으로써, 영상수집부의 위치 또는 각도를 제어함으로써, 상기한 바와 같이, 영상수집부가 스캐닝을 통해 영상을 수집하도록 할 수 있다.

한편, 영상수집부(150)로 카메라가 사용되는 경우, X좌표는 페이스 검출(Face Detecting) 방법 등으로 판단될 수 있고, Y좌표는 스테레오 카메라(Stereo camera)의 차이값(disparity) 정보를 활용하거나 깊이 카메라(Depth camera)의 깊이 정보를 사용하여 파악될 수 있다.

즉, 카메라가 영상수집부로 이용되는 경우, 위치판단부는 카메라를 통해 수집되는 영상으로부터 시청자의 얼굴(Face)을 검출하는 방법을 이용하여 시청자의 X좌표를 판단할 수 있다. 이러한 얼굴을 검출하는 방법은 현재 일반적으로 이용되고 있는 방법이 적용될 수 있음으로, 그에 대한 상세한 설명은 생략된다.

또한, 카메라가 영상수집부로 이용되는 경우, 이러한 카메라로는 스테레오 카메라 또는 깊이카메라가 적용됨으로써, 이를 통해 수집된 정보들을 이용하여 객체(시청자)의 Y좌표가 파악될 수 있다.

다음으로, 타이밍 컨트롤러의 출력부 제어신호 생성부(115)는 상기 과정(S104)에서 추출된 시청자의 위치 좌표를 이용하여, 현재 시청자가 위치한 영역이 정시영역에 해당되는지의 여부를 판단한다(S106).

상기한 바와 같이 뷰(View) 수, 패널(100)의 사이즈(Size), 픽셀의 피치(Pitch), 베리어(140)의 특성 등에 따라 뷰 존(View Zone)이 생성되는 영역이 변화하며, 따라서, 시청영역의 위치도 변화한다.

그러나, 상기한 값들은 입체영상 디스플레이장치의 제작시에 이미 결정되어진 값을 갖기 때문에, 실질적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 시청영역(다이아몬드 존)의 크기 및 위치는 고정되며, 따라서, 정시영역(191)과 역시영역(192)은 번갈아 가며 존재한다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 정시영역 또는 역시영역의 다이아몬드 존(diamond zone)을 좌표형태로 데이터베이스(Database)화하여 사전에 룩업테이블(116)에 저장해 놓는 한편, 출력부 제어신호 생성부가 이를 이용하여 시청자의 현재의 위치가 어떤 영역에 해당하는지를 판단하도록 할 수 있다.

즉, 출력부 제어신호 생성부(115)는 위치판단부(114)에서 판단된 시청자의 위치 좌표가, 룩업테이블에 데이터베이스화되어 있는 다이아몬드 존들 중 어떤 영역에 해당되는지의 여부를 판단함으로써, 현재의 시청자 위치가, 정시영역에 해당되는지의 여부를 판단할 수 있다.

부연하여 설명하면, 출력부 제어신호 생성부(115)는 위치판단부(114)에서 전송되어온 시청자의 위치 좌표와, 룩업테이블에 저장되어 있는 정시영역 및 역시영역에 대한 데이터베이스를 이용하여, 시청자의 현재의 위치가, 정시영역에 해당되는지의 여부를 판단할 수 있다.

다음으로, 상기 판단 결과, 사용자의 위치가 정시영역이라고 판단되면, 출력부 제어신호 생성부는, 도 8에 도시된 바와 같은 출력부에 정시영역임을 표시하기 위한 출력제어신호를 생성하여 출력부(160)로 전송하며, 출력부(160)는 출력제어신호에 따라 정시영역을 표시한다(S114).

예를 들어, 도 8에는 상하좌우를 향하고 있는 화살표들로 구성된 출력부(160)가 도시되어 있다. 이 경우, 출력부는 모든 화살표를 점멸시킴으로써, 사용자가 현재 정시영역에 위치하고 있음을 표시할 수 있다.

그러나, 화살표가 지속적으로 점멸(On/Off)되면, 사용자의 시청을 방해할 수 있음으로, 출력부 제어신호 생성부(115)는 기 설정된 시간 동안에만 출력제어신호를 출력부로 전송한다. 따라서, 출력부는 기설정된 시간동안에만 상기한 바와 같은 모든 화살표를 점멸시킨다. 이 경우, 사용자는 자신이 정시영역에 있음을 인지하게 된다.

다음으로, 상기 판단결과, 사용자의 위치가 정시영역이 아니라고 판단되면, 출력부 제어신호 생성부는, 룩업테이블을 이용하여 현재의 사용자 위치로부터 가까운 위치에 있는 정시영역에 대한 좌표들을 순서대로 추출한 후, 가장 가까운 거리에 있는 정시영역을 최종적으로 추출한다(S108). 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 사용자(A)의 위치가 정시영역이 아니어서, 사용자의 위치와 인접되어 있는 정시영역을 추출한 결과, 두 개의 정시영역(191, 191)이 출력된 경우, 출력부 제어신호 생성부는 두 개의 정시영역의 중앙부분의 좌표와 사용자의 위치 좌표를 분석하여 거리(L1, L2)를 산출한 후, 보다 가까운 거리에 있는 정시영역을 최종적으로 추출한다.

여기서, 사용자의 위치와 가장 가까운 정시영역은 다음과 같은 방식으로 연산된다.

즉, 정시영역(도 7의 191)에서 각 모서리를 선분으로 연결하였을 때의 교차점 좌표를 구하거나, 패널의 시청영역 데이터에 사전에 저장해 둔다. 정시영역과 역시영역은 교차하여 나타나므로 상기 좌표는 복수 개가 존재할 수 있다. 거리 연산량을 줄이기 위하여 사용자 위치 좌표와 상기 정시영역 기준 좌표의 x 좌표를 비교하여 사용자 위치 좌표 중심으로 좌측, 우측 바로 옆에 있는 가장 가까운 정시영역 기준 좌표를 찾는다. 따라서, 정시영역 기준 좌표는 사용자 위치를 기준으로 좌, 우 각 1개씩 총 2개가 추출될 수 있으며, 각각 사용자 위치 좌표와의 거리(L1, L2)를 구하여 가장 가까운 정시 영역(예를 들어, L1)을 선정한다. 단, 복수 사용자가 동시에 같은 정시영역으로 위치하게 될 경우에는 거리가 조금 더 먼 사용자에게 남은 하나의 위치(예를 들어, L2)를 기준으로 안내한다.

다음으로, 출력부 제어신호 생성부는 최종적으로 추출된 정시영역의 좌표와 사용자의 위치좌표를 분석하여, 사용자가 정시영역을 향해 이동해야 하는 이동방향을 연산한다(S110).

마지막으로, 상기 과정을 통해 이동해야하는 방향이 연산되면, 출력부 제어신호 생성부는 출력부에 해당 이동방향을 표시하기 위한 출력제어신호를 생성하여 출력부(160)로 전송하며, 출력부(160)는 출력제어신호에 따라 해당 이동방향을 표시한다(S112).

예를 들어, 도 8에는 상하좌우를 향하고 있는 화살표들로 구성된 출력부(160)가 도시되어 있다. 이 경우, 사용자가 이동해야 하는 이동방향이 좌측인 경우, 출력부는 도 8에 도시된 바와 같이, 좌측화살표를 점멸(On/Off) 시킴으로써, 사용자가 해당 위치로 이동할 수 있도록 한다.

정시영역의 경우에는 기설정된 시간 동안 출력부가 점멸되도록 설정하였으나, 이동방향을 표시하는 경우에는, 사용자가 정시영역에 도달할 때까지 출력부가 지속적으로 점멸될 수 있다.

마찬가지로, 이동방향이 우측인 경우, 출력부는 도 8에 도시된 바와 같이, 우측화살표를 점멸(On/Off) 시킴으로써, 사용자가 해당 위치로 이동할 수 있도록 한다.

한편, 상기에서는 출력부(160)가 발광다이오드(LED)와 같은 램프를 이용하여 구성된 것으로 본 발명이 설명되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 시청자에게 정시영역 위치 여부, 또는 정시영역으로 이동해야할 방향을 알릴 수 있는 방법으로서, 표시화면에 특정 기호나 문자를 표시하는 방법 또는 음성을 표시 방법과 같은 다양한 방법을 이용하여 출력부를 구성할 수 있다.

또한, 정시영역에 위치하고 있지 않은 사용자가 두 명 이상인 경우에는, 현재 출력부에서 출력되고 있는 정보와 매칭되는 사용자가 어떤 위치에 있는 사용자인지의 여부를 확인해 줄 수 있는 출력창이 출력부(160)에 더 구비될 수도 있다.

예를 들어, 출력부는 사각형 프레임의 LCD창 또는 LED창(이하, 간단히 '출력창'이라 함)을 구비하고 있으며, 이러한 출력창을 통해 사용자의 대략적인 위치를 표시한 후, 상기한 바와 같은 상하좌우 화살표를 이용하여 정시영역 또는 이동방향을 표시할 수 있다.

이 경우, LCD창 또는 LED창은 입체영상 디스플레이장치와 사용자 간의 위치를 2차원(X,Y)으로 표현해 줄 수도 있으며, 1차원(X)으로 표시해 줄 수도 있다. 즉, 입체영상 디스플레이장치의 정시영역은 도 7에 도시된 바와 같이, 입체영상 디스플레이장치와 일정 간격을 둔 상태에서, 좌우(X축) 방향으로만 형성되어 있기 때문에, 출력부는 이러한 좌우(X축) 방향 중 대략적인 사용자 위치만을 표시해 줄 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들면, LCD창 또는 LED창이 좌우로 나란히 배열되어 있는 세 개의 램프형태로 구성된 경우, 좌측의 램프가 켜진 상태에서 상기한 바와 같이, 상하좌우 화살표를 이용하여 정시영역 또는 이동방향이 표시되면, 해당 정보는 입체영상 디스플레이장치의 좌측에 있는 사용자를 위한 것이다. 마찬가지로, 중앙의 램프가 켜진 상태에서 정시영역 또는 이동방향이 표시되면, 해당 정보는 입체영상 디스플레이장치의 중앙에 있는 사용자를 위한 것이며, 우측의 램프가 켜진 상태에서 정시영역 또는 이동방향이 표시되면, 해당 정보는 입체영상 디스플레이장치의 우측에 있는 사용자를 위한 것이다.

즉, 출력부 제어신호 생성부(115)는 상기한 바와 같은 원리를 이용하여 다양한 출력제어신호를 출력부로 전송할 수 있으며, 출력부(160)는 상기한 바와 같은 원리를 이용하여 다양한 형태로 사용자의 위치를 표시할 수 있다.

따라서, 본 발명은 복수의 사용자가 시청하는 경우에도 복수의 사용자에 대하여 순차적으로 적용될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 패널 110 : 타이밍 컨트로롤
120 : 데이터 구동부 130 : 게이트 구동부
140 : 필터 150 : 영상수집부
160 : 출력부 191 : 정시영역
192 : 역시영역

Claims (6)

1. 복수의 좌안픽셀과 우안픽셀이 형성되어 있는 패널;
   상기 좌안픽셀과 우안픽셀로부터 출력된 빛을 좌안영상과 우안영상으로 나누어 주기 위해, 상기 패널 전면에 배치되는 필터;
   스캐닝을 통해 객체에 대한 영상을 수집하기 위한 영상수집부;
   상기 영상수집부의 위치 또는 각도를 상하좌우로 제어하여 상기 영상수집부가 스캐닝을 통해 영상을 수집하도록 하는 영상수집 구동부;
   방송 시스템으로부터 수신된 영상데이터를 재정렬하여 출력하며, 상기 영상수집부로부터 수집된 상기 영상을 이용하여, 상기 객체가 무안경식 입체영상의 시청영역 중 정시영역에 위치하고 있는지의 여부를 판단하여, 정시영역에 위치하지 않는 경우에는 상기 객체가 정시영역에 위치되기 위해 이동해야할 상하좌우의 이동방향에 대한 정보를 표시하도록 하기 위한 출력제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 및
   상기 출력제어신호에 따라 상기 이동방향을 상하좌우로 표시하기 위한 출력부를 포함하는 입체영상 디스플레이장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상수집부는 상기 패널의 좌에서 우 또는 우에서 좌 방향으로 스캐닝되면서 객체의 X좌표를 검출하는 입체영상 디스플레이장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 타이밍 컨트롤러는,
   상기 방송 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호를 이용하여 상기 패널을 구동하기 위한 제어신호를 생성하기 위한 제어신호 생성부;
   상기 영상데이터를 상기 패널의 특성에 맞게 재정렬하여 출력하기 위한 영상데이터 정렬부;
   상기 영상수집부를 통해 수집된 상기 영상을 이용하여 상기 객체의 위치 좌표를 추출하기 위한 위치판단부; 및
   상기 위치판단부에서 추출된 상기 위치 좌표와, 기 설정되어 있는 시청영역 데이터를 이용하여, 상기 객체의 위치가 상기 정시영역에 해당되는지를 판단한 후, 상기 판단결과에 따라 상기 출력제어신호를 생성하기 위한 출력부 제어신호 생성부를 포함하는 입체영상 디스플레이장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 출력부 제어신호 생성부는
   상기 판단결과, 상기 객체의 위치가 상기 정시영역에 해당되면, 상기 출력부가 정시영역임을 표시하도록 하는 출력제어신호를 생성하여 상기 출력부로 전송하며,
   상기 판단결과, 상기 객체의 위치가 상기 정시영역에 해당되지 않으면, 상기 이동방향에 대한 정보를 표시하도록 하기 위한 출력제어신호를 생성하여 상기 출력부로 전송하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 출력부는,
   상하좌우를 표시할 수 있는 화살표들로 구성되어 있으며, 상기 출력제어신호에 따라 상기 화살표들 중 어느 하나를 점멸시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 출력부는,
   복수의 객체의 현재위치를 출력할 수 있는 출력창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.

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