WO2013085222A1 - 3차원 영상 표시 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 영상 표시 장치 및 방법 Download PDF

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WO2013085222A1
WO2013085222A1 PCT/KR2012/010209 KR2012010209W WO2013085222A1 WO 2013085222 A1 WO2013085222 A1 WO 2013085222A1 KR 2012010209 W KR2012010209 W KR 2012010209W WO 2013085222 A1 WO2013085222 A1 WO 2013085222A1
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eye
interval
image
pixel
eye image
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PCT/KR2012/010209
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French (fr)
Inventor
유태호
정원석
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에스케이플래닛 주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • G02B30/31Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers involving active parallax barriers

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional image display device and method, and more particularly, by setting the eye interval for observing the left eye image and the right eye image through the parallax barrier to be reduced by an odd multiple of the reference eye interval.
  • three-dimensional image display technology represents the three-dimensional appearance of the object using a binocular parallax as the biggest factor for generating a three-dimensional effect in the near distance.
  • the stereoscopic image display apparatus is largely classified into a stereoscopic stereoscopic image display apparatus and an unstereoscopic autostereoscopic stereoscopic image display apparatus according to whether to wear glasses separately.
  • Spectacular stereoscopic image display apparatus must bear the inconvenience of observer wearing special glasses, but in case of non-stereoscopic stereoscopic image display apparatus, viewer can feel stereoscopic image by simply watching the screen.
  • Many researches have been conducted since the shortcomings can be solved, and products are recently being released.
  • the non-stereoscopic 3D display device is largely classified into a lenticular method and a parallax-barrier method.
  • cylindrical lenses are arranged vertically, and the left and right images in units of vertical cells (R, G, B) are alternately arranged in the vertical direction with respect to the display panel (vertical interlacing), It refers to a method that separates left and right images so that three-dimensional images can be viewed by attaching specially manufactured refractive lenses.
  • the parallax barrier method arranges the pixels of the display panel into left eye pixels and right eye pixels in units of R, G, and B pixels (vertical interlacing), and the left eye pixels and the right eye at a predetermined distance from the left eye pixels and the right eye pixels.
  • the blocking board is provided for each part of the pixels for displaying the left eye image only in the left eye, and the right eye image only in the right eye.
  • the display of the three-dimensional image is progressing the technology for increasing the resolution.
  • Higher resolutions require a narrower gap between the LCD and parallax barriers.
  • the gap is physically limited, there is a problem that can not be narrowed down continuously.
  • an object of the present invention is to set the eye interval for observing the left eye image and the right eye image through the parallax barrier to reduce the number of times the parallax barrier and the odd eye interval
  • Disclosed is a three-dimensional image display device and method for designing to increase an odd number of distances between display panel units.
  • the left eye image and the right eye image are arranged to be alternately displayed on each pixel, and the opening and the blocking portion are arranged to be alternately repeated and the eye spacing is reduced by an odd multiple of the reference eye spacing
  • a three-dimensional image display device including a parallax barrier designed to increase an odd number of times from the distance interval g when the display panel portion and the distance interval g 'are the reference eye intervals is provided.
  • the parallax barrier is designed so that the observation repetition period of the left eye image and the right eye image is increased by an odd number of times compared to the observation repetition period of the left eye image and the right eye image when the left eye image and the right eye image are designed as reference eye intervals.
  • the distance interval g and g ' is the pixel pitch i of the pixel divided by the eye interval e and the pixel pitch i of the pixel (e + i) according to the following equation (1): ) Is calculated by multiplying the design distance z from the viewer to the display panel.
  • z represents the design distance from the observer to the display panel portion
  • i represents the pixel pitch of the pixel
  • e represents the eye spacing
  • the parallax barrier is designed such that the on-time and still observed repetition periods are reduced by an odd number of times.
  • the step of (a) setting the eye interval for viewing the left eye image and the right eye image through the parallax barrier is reduced by an odd number of times than the reference eye interval, the parallax barrier and the display according to the set eye interval
  • the distance interval g and g ' is the pixel pitch i of the pixel plus the eye interval e and the pixel pitch i of the pixel according to the following equation (e + i): Divided by ) Is calculated by multiplying the design distance z from the viewer to the display panel.
  • z represents the design distance from the observer to the display panel portion
  • i represents the pixel pitch of the pixel
  • e represents the eye spacing
  • the degree of freedom in designing the parallax barrier can be increased.
  • the observed repetition period and the on-time and the recurring observation period of the left-eye image and the right-eye image observed through the parallax barrier increase by an odd number of times, it is easier to find the right-time area, and the areas displaying left and right images frequently appear. Since the crosstalk and reverse view areas are reduced, it is possible to reduce the burden on the eyes that appear on the reverse side of the image when moving from the on-time area to the second area.
  • 1 to 3 are diagrams for explaining a principle in which a 3D image is observed in a 3D image display device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a three-dimensional image display device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an embodiment of a 3D image display method according to another aspect of the present invention.
  • 1 to 3 are diagrams for explaining a principle in which a 3D image is observed in a 3D image display device according to an aspect of the present invention.
  • the 3D image display apparatus 100 of the present invention includes a parallax barrier (PB) 110 and a display panel unit 120.
  • PB parallax barrier
  • general components such as a backlight may be included.
  • the display panel 120 alternately displays the left eye image and the right eye image on the left eye pixel and the right eye pixel, respectively.
  • a parallax barrier 110 is disposed between the observer and the display panel unit 120, and the parallax barrier 110 is an opening for passing light emitted from the left and right pixels L and R of the display panel unit 120. (a) and a barrier (b) blocking the light are alternately formed.
  • the parallax barrier 110 is arranged such that the opening a and the blocking b are alternately repeated, and the left and right eyes of the observer receive the left eye image and the right eye image through the opening a, respectively. Induces stereoscopic effect due to binocular parallax.
  • a predetermined distance interval g may be calculated according to Equation 1 below.
  • the distance interval g represents the separation distance between the parallax barrier 110 and the display panel unit 120
  • the distance interval g is the pixel pitch (i)
  • the distance (e) between the observer's left and right eyes is the design distance z from the viewer to the display panel portion.
  • the distance g between the parallax barrier 110 and the display panel unit 120 according to Equation 1 is equal to the pixel pitch i of the pixel and the pixel pitch i of the pixel. ) Plus (e + i) divided by ) And the design distance z from the observer to the display panel portion can be calculated.
  • the left eye image paper generated from the left eye pixel L reaches the viewer's left eye through the opening a, and the right eye image generated from the right eye pixel R is opened as shown in FIG. 2.
  • the observer reaches the right eye, which means that the observer observes the left eye image with the left eye and the right eye image with the right eye.
  • the left eye image generated from the left eye pixel L reaches the observer's right eye through the opening a, and the right eye generated from the right eye pixel R.
  • the dragon image reaches the observer's left eye through the opening a, so that the observer observes the right eye image with the left eye and the left eye image with the right eye.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a three-dimensional image display device according to an aspect of the present invention.
  • 3D image display device comprises a parallax barrier 410 and a display panel unit 420, the design structure of the parallax barrier 410 disposed in front of the display panel unit 420 There is a characteristic.
  • the parallax barrier 410 is arranged such that the opening a and the blocking part b are alternately repeated, and the distance between the display panel 420 and the display panel 420 is set as the eye interval is set to be reduced by an odd multiple of the reference eye interval. It is designed to increase an odd number of times than the distance interval g when the interval g 'is the reference eye interval.
  • the binocular parallax spacing between the left eye image and the right eye image observed at the reference eye intervals in which the openings (a) and the blocking portion (b) are alternately repeated and the left eye image and the right eye image seen through the opening are observed at the reference eye interval. Is designed to be observed to be reduced by an odd number of times.
  • the observer binocular disparity For the left eye image and the right eye image respectively emitted from the left / right eye pixels L and R corresponding to the area of the display panel unit 420 that the observer observes through the opening a, the observer binocular disparity.
  • the effect of observing with the left and right eyes with the interval of is reduced by an odd number of times.
  • the left eye image and the right eye image which are expressed from the left eye pixel L and the right eye pixel R, reach the observer's left and right eyes through respective openings a, so that the observer has an odd interval of binocular disparity.
  • the left and right eyes are reduced to double the effect as if observed.
  • the left eye image and the right eye image are observed at odd-numbered intervals at the reference eye interval, so that even if the viewer shifts from the on-time to the on-the-fly, the viewing range is also observed to be short. It can shorten the time it takes to reduce the burden on the eyes.
  • the display panel unit 420 may be formed of a liquid crystal display (LCD) panel, and is disposed at a predetermined distance interval g ′ behind the parallax barrier 410 and includes a left eye pixel L for displaying left eye image information. And the right eye pixel R displaying the image information for the right eye and the right eye are alternately repeated, and the left eye pixel L and the right eye pixel R corresponding to the region of the observer's left eye and right eye observed through the opening a. The left eye image and the right eye image are arranged and displayed respectively.
  • LCD liquid crystal display
  • the display panel unit 420 divides a plurality of sub-pixels arranged in R, G, and B into unit cells, and displays and displays a left eye image and a right eye image based on the divided unit cells.
  • a left eye pixel L displaying a left eye image and a right eye pixel R displaying a right eye image are alternately formed.
  • the 3D image display device may further include a backlight, a liquid crystal film, or the like for supplying light.
  • the display panel unit 420 may display the left eye image and the right eye image disposed in the left eye pixel L and the right eye pixel R, respectively, using light generated from the backlight.
  • the parallax barrier 410 may be implemented as a liquid crystal panel, and since some of the liquid crystals are driven by positions to block light in a stripe form, the portion where the liquid crystal is not driven functions as an opening portion a. And, the portion of the liquid crystal is rotated to display the black to function as the blocking portion (b).
  • the parallax barrier 410 and the display panel unit 420 are illustrated.
  • the distance interval g 'of is designed to increase by three times the distance interval g when the reference eye distance E is according to Equation 2 below.
  • z denotes the design distance from the observer to the display panel portion
  • i denotes the pixel pitch of the pixel
  • e denotes the reference eye interval E.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an embodiment of a 3D image display method according to another aspect of the present invention.
  • the eye interval for viewing the left eye image and the right eye image through the parallax barrier is set to be an odd number of times smaller than the reference eye interval ( S510).
  • the binocular disparity interval between the left eye image and the right eye image seen through the opening of the parallax barrier is set to be reduced by an odd multiple of the binocular disparity interval between the left eye image and the right eye image observed at the reference eye interval.
  • the parallax barrier is designed by increasing the distance interval g 'between the parallax barrier and the display panel unit by an odd number of times than the distance interval g when the reference eye interval is set according to the set eye interval (S520).
  • the distance interval g ' is increased by an odd number according to [Equation 2], so that the parallax barrier is changed to a distance interval (g). ') Is installed.
  • the size of the parallax barrier opening is adjusted so that the observed repetition period of the left eye image and the right eye image observed through the designed parallax barrier are increased by an odd number of times compared to the repetition period of observation when the reference eye interval is the reference eye interval (S530).
  • the parallax barrier is designed by reducing the eye spacing E 'to an odd multiple of the reference eye spacing E, the difference between the parallax barrier and the display panel portion is greater than in the conventional case where the parallax barrier was designed at the reference eye spacing E. Since the distance spacing can be designed to increase by an odd number of times, the degree of freedom of the parallax barrier design can be improved.
  • An apparatus for displaying three-dimensional stereoscopic images may include a processor, a memory, a storage device, and an input / output device as components, and these components may be interconnected using, for example, a system bus.
  • the processor may process instructions for execution within the device.
  • this processor may be a single-threaded processor, and in other implementations, the processor may be a multi-threaded processor.
  • the processor is capable of processing instructions stored on memory or storage devices.
  • the memory stores information in the apparatus.
  • the memory is a computer readable medium.
  • the memory may be a volatile memory unit, and for other implementations, the memory may be a nonvolatile memory unit.
  • the storage device described above can provide a mass storage for the device.
  • the storage device may include, for example, a hard disk device, an optical disk device, or some other mass storage device.
  • the input / output device provides an input / output operation for the device according to the present invention.
  • the input / output device may include one or more network interface devices such as, for example, an Ethernet card, such as a serial communication device such as an RS-232 port and / or a wireless interface device such as, for example, an 802.11 card.
  • the input / output device can include driver devices, such as keyboards, printers, and display devices, configured to send output data to and receive input data from other input / output devices.
  • the apparatus according to the invention may be driven by instructions that cause one or more processors to perform the functions and processors described above.
  • such instructions may include interpreted instructions, such as script instructions such as JavaScript or ECMAScript instructions, or executable instructions or other instructions stored on a computer readable medium.
  • the device according to the present invention may be implemented in a distributed manner over a network, such as a server farm, or may be implemented in a single computer device.
  • Implementations of the subject matter described herein may include, for example, a backend component such as a data server, or include a middleware component such as, for example, an application server, or a web browser or graphical user, for example, where a user may interact with the implementation of the subject matter described herein. It can be implemented in a computing system that includes a front end component such as a client computer having an interface or any combination of one or more of such back end, middleware or front end components. The components of the system may be interconnected by any form or medium of digital data communication such as, for example, a communication network.
  • the 3D image display device and method of the present invention can be applied to a display device used in the field of displaying a stereoscopic image using a parallax barrier.

Abstract

본 발명은 3차원 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 3차원 영상 표시 장치는 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 각각의 픽셀에 교대로 표시되는 디스플레이 패널부, 및 개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 눈 간격이 기준 눈 간격의 홀수 배 감소하여 설정됨에 따라 상기 디스플레이 패널부와 거리 간격(g')이 기준 눈 간격일 때 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가하도록 설계되는 시차장벽을 포함한다.

Description

3차원 영상 표시 장치 및 방법
본 발명은 3차원 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 시차장벽을 통해 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 관측하는 눈 간격을 기준 눈 간격의 홀수 배 감소하도록 설정함에 따라 시차장벽과 디스플레이 패널부 사이의 거리 간격을 홀수 배 증가하도록 설계하는 3차원 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 영상 표시 기술에서는 근거리에서 입체감을 발생시키는 가장 큰 요인으로 양안시차(binocular parallax)를 이용하여 물체의 입체감을 나타낸다.
이러한 입체영상 표시 장치는 별도의 안경착용 여부에 따라 크게 안경식(stereoscopic) 입체영상 표시 장치와 나안방식의 비안경식(autostereoscopic) 입체영상 표시 장치로 구분된다.
안경식 입체영상 표시 장치는 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하는 불편함을 감수해야 하지만, 비안경식 입체영상 표시 장치의 경우 관찰자가 직접 스크린을 주시하는 것만으로 입체영상을 느낄 수 있어 안경식 입체영상 표시 장치의 단점을 해소할 수 있기 때문에 많은 연구가 진행되어 왔고, 최근 제품이 출시되고 있는 상황이다.
비안경식 입체영상 표시 장치는 렌티큘러(Lenticular) 방식과 시차장벽(Parallax-Barrier) 방식으로 크게 구분된다
렌티큘러 방식은 원통형의 렌즈를 수직으로 배열한 것으로, 디스플레이 패널에 대해 세로 셀(R,G,B) 단위의 좌측 영상과 우측 영상을 세로 방향으로 번갈아 배열하고(세로 인터레이스 방식), 좌우 영상 전면에 각각 특수하게 제작된 굴절 렌즈를 장착함으로써 좌우 영상을 분리하여 입체영상을 볼 수 있도록 하는 방식을 말한다.
시차장벽 방식은 디스플레이 패널의 화소를 R,G,B 화소 단위의 좌안용 화소와 우안용 화소로 배열하고(세로 인터레이스 방식), 그 좌안용 화소와 우안용 화소로부터 소정 거리 상의 좌안용 화소와 우안용 화소 사이에 해당하는 부분마다 차단기판을 설치하여 좌안용 영상은 좌안에만, 우안용 영상은 우안에만 보이도록 함으로써 입체영상을 재현하는 방식이다.
한편, 입체영상의 디스플레이는 점차 해상도가 높아지는 쪽으로 기술개발을 진행하고 있다. 해상도가 높아지면 LCD와 시차장벽 사이의 간격을 좁게 가져가야 된다. 그런데 그 간격은 물리적으로 한계가 있어 지속적으로 좁힐 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시차장벽을 통해 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 관측하는 눈 간격을 기준 눈 간격의 홀수 배 감소하도록 설정함에 따라 시차장벽과 디스플레이 패널부 사이의 거리 간격을 홀수 배 증가하도록 설계하는 3차원 영상 표시 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 각각의 픽셀에 교대로 표시되는 디스플레이 패널부, 및 개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 눈 간격이 기준 눈 간격의 홀수 배 감소하여 설정됨에 따라 디스플레이 패널부와 거리 간격(g')이 기준 눈 간격일 때 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가하도록 설계되는 시차장벽을 포함하는 3차원 영상 표시 장치를 제공한다.
또한, 시차장벽은 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기가 기준 눈 간격으로 설계된 경우의 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 설계된다.
여기서, 거리 간격(g, g')은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 눈 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
Figure PCTKR2012010209-appb-I000001
)과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출한다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2012010209-appb-I000002
여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 눈 간격을 나타낸다.
또한, 시차장벽은 정시 및 역시의 관측 반복 주기가 홀 수 배 감소하도록 설계된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 시차장벽을 통해 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 시청하는 눈 간격을 기준 눈 간격보다 홀수 배 감소하여 설정하는 (a) 단계, 설정한 눈 간격에 따라 시차장벽과 디스플레이 패널부 사이의 거리 간격(g')을 기준 눈 간격일 때 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가시켜 시차장벽을 설계하는 (b) 단계, 및 설계한 시차장벽을 통해 관측되는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기가 기준 눈 간격일 때 관측 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 시차장벽 개구부의 크기를 조절하는 (c) 단계를 포함하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법을 제공한다.
(b) 단계에서, 거리 간격(g, g')은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 눈 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
Figure PCTKR2012010209-appb-I000003
)과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출한다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2012010209-appb-I000004
여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 눈 간격을 나타낸다.
본 발명의 3차원 영상 표시 장치 및 방법은, 디스플레이 패널부와 시차장벽 사이의 거리 간격이 커지므로 시차장벽 설계의 자유도를 증가시킬 수 있다.
또한, 시차장벽을 통해 관측되는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기 및 정시와 역시의 관측 반복 주기가 홀수 배로 증가하여 관측되므로 정시 영역을 찾기 쉬워지며, 좌우영상을 표시하는 영역이 자주 나타나는 것처럼 보이므로 크로스토크와 역시(reverse view) 영역이 줄어들어 정시영역에서 역시영역으로 이동 시 영상의 뒤바뀜에서 나타나는 눈의 부담감 등을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 3차원 영상 표시 장치에서 3차원 영상이 관측되는 원리를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 3차원 영상 표시 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 3차원 영상 표시 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 3차원 영상 표시 장치에서 3차원 영상이 관측되는 원리를 설명하는 도면이다.
본 발명의 3차원 영상 표시 장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 시차장벽(PB:parallax barrier)(110) 및 디스플레이 패널부(120)를 포함하여 구성되며, 도면에 도시하지 않았지만 백라이트(backlight) 등과 같은 일반적인 구성요소를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널부(120)는 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 좌안 픽셀과 우안 픽셀에 각각 교대로 표시된다. 관찰자와 디스플레이 패널부(120) 사이에는 시차장벽(110)이 배치되고, 시차장벽(110)은 디스플레이 패널부(120)의 좌/우안 픽셀(L, R)로부터 나오는 빛을 통과시키는 개구부(slit)(a)와, 그 빛을 차단하는 차단부(barrier)(b)가 교대로 형성되어 있다.
즉, 시차장벽(110)은 개구부(a) 및 차단부(b)가 교대로 반복되도록 배열되고, 개구부(a)를 통해 관찰자의 좌안과 우안이 각각 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 입력받도록 하여 양안시차에 의한 입체감을 유발시킨다.
이때, 시차장벽(110)의 개구부(a)를 기준으로 서로 마주보며 이루는 삼각형 ΔABD와 ΔDFG가 닮은 꼴이므로 이를 이용하여 아래 [수학식1]에 따라 일정 거리 간격(g)을 산출할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2012010209-appb-M000001
여기서, 거리 간격(g)는 시차장벽(110)과 디스플레이 패널부(120) 사이의 이격 거리를 나타내며, 거리 간격(g)은 픽셀피치(i), 관찰자의 좌안과 우안 간의 간격(e), 및 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지 설계 거리(z)를 나타낸다.
즉, [수학식1]에 따른 시차장벽(110)과 디스플레이 패널부(120) 간의 거리 간격(g)은 화소의 픽셀피치(i)를 양안시차의 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
Figure PCTKR2012010209-appb-I000005
)과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출할 수 있다.
시차장벽(110)의 개구부를 통해 관찰자가 디스플레이 패널부(120)의 좌안 픽셀(L)과 우안 픽셀(R)을 시청하는 방법은 정시와 역시 두 가지 방법이 있다.
정시는, 도 2에 도시한 바와 같이, 좌안 픽셀(L)로부터 생성된 좌안용 이미지지가 개구부(a)를 통해 관찰자의 좌안에 도달하고, 우안 픽셀(R)로부터 생성된 우안용 이미지가 개구부(a)를 통해 관찰자의 우안에 도달하여, 관찰자가 좌안으로 좌안용 이미지를 관찰하고 우안으로 우안용 이미지를 관찰하는 것을 의미한다.
역시는, 도 3에 도시한 바와 같이, 관찰자가 이동함에 따라 좌안 픽셀(L)로부터 생성된 좌안용 이미지가 개구부(a)를 통해 관찰자의 우안에 도달하고, 우안 픽셀(R)로부터 생성된 우안용 이미지가 개구부(a)를 통해 관찰자의 좌안에 도달하여, 관찰자가 좌안으로 우안용 이미지를 관찰하고 우안으로 좌안용 이미지를 관찰하는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 3차원 영상 표시 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
본 발명의 일 측면에 따른 3차원 영상 표시 장치는 시차장벽(410) 및 디스플레이 패널부(420)를 포함하여 구성되며, 디스플레이 패널부(420) 전면에 배치되는 시차장벽(410)의 설계 구조에 특징이 있다.
본 발명에 따른 시차장벽(410)은, 개구부(a)와 차단부(b)가 교대로 반복되도록 배열되고 눈 간격이 기준 눈 간격의 홀수 배 감소하여 설정됨에 따라 디스플레이 패널부(420)와 거리 간격(g')이 기준 눈 간격일 때 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가하도록 설계된다.
개구부(a)와 차단부(b)가 교대로 반복되도록 배열되고 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배 감소되어 관측되도록 설계된다.
따라서, 관찰자가 개구부(a)를 통해 관찰하는 디스플레이 패널부(420)의 영역에 대응하는 좌/우안 픽셀(L, R)로부터 발산되는 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지에 대해, 관찰자가 양안시차의 간격이 홀수 배로 줄어든 좌안 및 우안으로 관찰하는 듯한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 좌안픽셀(L)과 우안픽셀(R)로부터 표출되는 좌안용 이미지 및 우안용 이미지가 각각의 개구부(a)를 통해 관찰자의 좌안 및 우안에 도달되어, 결국 관찰자가 양안시차의 간격이 홀수 배로 줄어든 좌안 및 우안으로 관찰하는 듯한 효과를 낼 수 있는 것이다.
또한, 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 기준 눈 간격일 때의 홀수 배 감소된 간격으로 관측됨으로써 관찰자가 이동함에 따라 정시에서 역시로 전환되더라도 역시로 관측하는 시청 범위가 짧기 때문에 이동에 따라 정시로 전환되는 시간을 단축할 수 있어 눈의 부담감을 줄일 수 있게 된다.
디스플레이 패널부(420)는 액정 디스플레이(LCD) 패널로 형성될 수 있고, 시차장벽(410)의 후방에 일정 거리 간격(g')으로 설치되고, 좌안용 이미지 정보를 표시하는 좌안 픽셀(L)과 우안용 이미지 정보를 표시하는 우안 픽셀(R)이 교대로 반복되도록 형성되며, 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부(a)를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안 픽셀(L)과 우안 픽셀(R)에 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이한다.
또한, 디스플레이 패널부(420)는 R, G, B로 배열되는 다수의 서브 픽셀을 단위셀로 구분하고, 구분된 단위셀을 기반으로 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이하며, 이를 위해, 디스플레이 패널부(420)는 좌안용 이미지를 표시하는 좌안 픽셀(L)과 우안용 이미지를 표시하는 우안 픽셀(R)이 번갈아 형성되어 있다.
또한, 3차원 영상 표시 장치는 도면에 도시되지는 않았지만, 빛의 공급을 위한 백라이트, 액정 필름 등이 더 구비될 수 있다. 디스플레이 패널부(420)는 백라이트로부터 발생된 빛을 이용하여 좌안픽셀(L)과 우안픽셀(R)에 각각 배치된 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 표출할 수 있다.
또한, 시차장벽(410)은 액정패널로 구현될 수 있고, 일부 액정을 포지션(position)별로 구동시켜 스트라이프 형태로 빛을 차단함을써, 액정이 구동되지 않은 부분은 개구부(a)의 기능을 하고, 액정이 회전된 부분은 블랙을 표시하여 차단부(b)의 기능을 하게 된다.
본 발명에 따른 일 실시예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 눈 간격(E')이 기준 눈 간격(E)의 1/3로 설정된 경우, 시차장벽(410)과 디스플레이 패널부(420)의 거리 간격(g')은 아래 [수학식2]에 따라, 기준 눈 간격(E)일 때 거리 간격(g)보다 3배 증가하도록 설계된다.
수학식 2
Figure PCTKR2012010209-appb-M000002
여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 기준 눈 간격(E)을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 3차원 영상 표시 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 3차원 영상 표시 방법은, 도 5에 도시한 바와 같이, 시차장벽을 통해 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 시청하는 눈 간격을 기준 눈 간격보다 홀수 배 감소하여 설정한다(S510).
즉, 시차장벽의 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배 만큼 감소되어 관측되도록 설정한다.
다음으로, 설정한 눈 간격에 따라 시차장벽과 디스플레이 패널부 사이의 거리 간격(g')을 기준 눈 간격일 때 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가시켜 시차장벽을 설계한다(S520).
시차장벽을 통해 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 시청하는 눈 간격이 홀수 배 만큼 감소됨에 따라, 거리 간격(g')는 [수학식 2]에 따라 홀수 배 증가되므로 시차장벽은 변화된 거리 간격(g')에 설치된다.
마지막으로, 설계한 시차장벽을 통해 관측되는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기가 기준 눈 간격일 때 관측 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 시차장벽 개구부의 크기를 조절한다(S530).
따라서, 눈 간격(E')을 기준 눈 간격(E)의 홀수 배로 감소시켜 시차장벽을 설계하면 기준 눈 간격(E)일 때 시차장벽을 설계하던 종래의 경우보다 시차장벽과 디스플레이 패널부 사이의 거리 간격을 홀수 배 증가하도록 설계할 수 있으므로, 시차장벽 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
즉, 디스플레이 패널부의 해상도 향상에 따라 디스플레이 패널부와 시차장벽 사이의 거리 간격을 더 좁혀야 함에도 물리적 한계 때문에 거리 간격을 좁힐 수 없었던 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명에 따라 3차원 입체영상을 표시하는 장치는 프로세서, 메모리, 저장 장치 및 입/출력 장치를 컴포넌트로서 포함할 수 있으며, 이들 컴포넌트는 예컨대 시스템 버스를 이용하여 상호 접속될 수 있다.
상기 프로세서는 본 장치 내에서의 실행을 위한 명령을 처리할 수 있다. 일 구현예에서, 이 프로세서는 싱글 쓰레드(Single-threaded) 프로세서일 수 있으며, 다른 구현예에서 본 프로세서는 멀티 쓰레드(Multi-threaded) 프로세서일 수 있다. 본 프로세서는 메모리 혹은 저장 장치 상에 저장된 명령을 처리하는 것이 가능하다.
한편, 메모리는 본 장치 내에서 정보를 저장한다. 일 구현예의 경우, 메모리는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이다. 일 구현예에서, 메모리는 휘발성 메모리 유닛일 수 있으며, 다른 구현예의 경우, 메모리는 비휘발성 메모리 유닛일 수도 있다.
상술한 저장 장치는 본 장치에 대한 대용량 저장부를 제공할 수 있다. 일 구현예의 경우, 저장 장치는 예컨대 하드디스크 장치, 광학디스크 장치, 혹은 어떤 다른 대용량 저장 장치를 포함할 수도 있다.
상술한 입/출력 장치는 본 발명에 따른 장치에 대한 입/출력 동작을 제공한다. 일 구현예에서, 입/출력 장치는 예컨대 이더넷 카드와 같은 하나 이상의 네트워크 인터페이스 장치, 예컨대 RS-232 포트와 같은 직렬 통신 장치 및/또는 예컨대 802.11 카드와 같은 무선 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 입/출력 장치는 다른 입/출력 장치로 출력 데이터를 전송하고 입력 데이터를 수신하도록 구성된 드라이버 장치, 예컨대 키보드, 프린터 및 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세서를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어, 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립크 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.
비록 본 명세서와 도면에서는 예시적인 장치 구성을 기술하고 있지만, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 다른 유형의 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 본 발명에 따른 장치의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 주제의 구현물은 예컨대 데이터 서버와 같은 백엔드 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 어플리케이션 서버와 같은 미들웨어 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 사용자가 본 명세서에서 설명한 주제의 구현물과 상호 작용할 수 있는 웹 브라우저나 그래픽 유저 인터페이스를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 컴포넌트 혹은 그러한 백엔드, 미들웨어 혹은 프론트엔드 컴포넌트의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 연산 시스템에서 구현될 수 있다. 시스템의 컴포넌트는 예컨대 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 어떠한 형태나 매체에 의해서도 상호 접속 가능하다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
이와 같이, 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 실시예들은 모든 명세서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 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.
본 발명의 3차원 영상 표시 장치 및 방법은 시차장벽을 이용하여 입체영상을 디스플레이하는 분야에 사용되는 디스플레이 장치에 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 각각의 픽셀에 교대로 표시되는 디스플레이 패널부; 및
    개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 눈 간격이 기준 눈 간격의 홀수 배 감소하여 설정됨에 따라 상기 디스플레이 패널부와 거리 간격(g')이 상기 기준 눈 간격일 때 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가하도록 설계되는 시차장벽;
    을 포함하는 3차원 영상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시차장벽은, 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기가 상기 기준 눈 간격으로 설계된 경우의 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 거리 간격(g, g')은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 눈 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
    Figure PCTKR2012010209-appb-I000006
    )과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2012010209-appb-I000007
    여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 눈 간격을 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시차장벽은, 정시 및 역시의 관측 반복 주기가 홀 수 배 감소하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  5. (a) 시차장벽을 통해 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 시청하는 눈 간격을 기준 눈 간격보다 홀수 배 감소하여 설정하는 단계;
    (b) 상기 설정한 눈 간격에 따라 상기 시차장벽과 디스플레이 패널부 사이의 거리 간격(g')을 상기 기준 눈 간격일 때 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가시켜 상기 시차장벽을 설계하는 단계; 및
    (c) 상기 설계한 시차장벽을 통해 관측되는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 관측 반복 주기가 상기 기준 눈 간격일 때 관측 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 상기 시차장벽 개구부의 크기를 조절하는 단계;
    를 포함하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 거리 간격(g, g')은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 눈 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
    Figure PCTKR2012010209-appb-I000008
    )과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법.
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2012010209-appb-I000009
    여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 눈 간격을 나타낸다.
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