WO2013115444A1 - 시역 평탄화 및 동적 크로스토크 최소화를 위한 무안경식 3차원 영상표시장치 - Google Patents

시역 평탄화 및 동적 크로스토크 최소화를 위한 무안경식 3차원 영상표시장치 Download PDF

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observer
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김성규
윤기혁
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한국과학기술연구원
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Definitions

  • the present invention relates to an autostereoscopic three-dimensional image display device, and to flatten the visual field brightness distribution of a viewpoint image generated by a parallax barrier, a lenticular, and a line light source arrangement method, which is an optical plate for forming a viewing area, and flattening the viewing area of a flattened adjacent view
  • a viewpoint image generated by a parallax barrier, a lenticular, and a line light source arrangement method, which is an optical plate for forming a viewing area, and flattening the viewing area of a flattened adjacent view
  • the crosstalk is minimized dynamically in both pupils of the observer and the stereoscopic image even when the observer moves. It relates to a three-dimensional image display device that can minimize the change in brightness.
  • the autostereoscopic 3D image display apparatus may include a method using an optical plate such as a lenticular lens or a parallax barrier, or a method using a line light source array for viewing.
  • an optical plate such as a lenticular lens or a parallax barrier
  • a line light source array for viewing.
  • the three-dimensional image display device using a parallax barrier, a lenticular lens and a line light source array for forming a viewing area in a conventional general design, in principle, a phenomenon in which the brightness of a corresponding viewpoint image is changed due to eye movement even in the same viewing area and adjacent views.
  • the crosstalk phenomenon occurs, in which some of the images of the overlap. Therefore, it is difficult for an observer to implement a natural three-dimensional image, causing inconvenience to the observer.
  • FIG. 1 shows a distribution of brightness of a viewing area for each viewpoint as a horizontal position shifts from an optimal observation position of a conventional autostereoscopic 3D image display device using a parallax barrier.
  • the interval between the viewpoints of FIG. 1 is equal to the interval ( ⁇ 65 mm) of the pupil of both eyes of the observer, the observer is in front of the 3D display at the optimal viewing position, and the left eye of the observer is located at the center of the first viewing field (A position).
  • the right eye is located at the center (C position) of the second visual field, the observer's eyes are out of the A and C spots, respectively, and the image brightness of the corresponding visual field is rapidly darkened. Lowers.
  • the interval between viewpoints is designed according to the pupils of both eyes of the average observer, so even when the pupils of both eyes of the observer who observes the 3D image are out of the average, the visual field of FIG. In the brightness distribution of, a problem may occur in which an optimal bright image on the left and right sides cannot be observed.
  • FIG. 2 to 5 are diagrams for explaining an example of an autostereoscopic 3D image display device using a conventional 4-view parallax barrier.
  • the visual fields of each viewpoint are separated as shown in FIG. 1, but for example, the observer moves to the position of P1 (0.5 times the OVD) out of the position of the Optimum Viewing Distance (OVD) in the depth direction.
  • OLED Optimum Viewing Distance
  • the viewing areas of the corresponding eyes of the left eye and the right eye are not properly separated, and overlapping with the adjacent eyes, the 3D image cannot be seen properly (at the P1 position). See also FIG. 4.
  • the overlapping view with the adjacent view is shown in FIG. 4 because the view of each opening does not coincide exactly.
  • FIGS. 7 and 8 are distribution maps of individual openings.
  • the individual openings defining the viewing area distribution of these individual openings are defined as 3D pixel lines. These 3D pixel lines are each cylindrical lens in the case of the lenticular method and each line light source in the case of the line light source.
  • the results of FIG. 4 analytically indicate that the amount of crosstalk is large.
  • FIG. 2 even when the observer moves at a distance of 1.5 times the OVD, as shown in FIG. 5, the shape of the viewing area is changed for the same reason as in FIG. 4, thereby increasing the crosstalk. 4 will be described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the opening of the center is opened. 3 can see the 3D image near the center, but the 3D image coming in from the left opening is located at the boundary between the 1 and 2 views, and experiences the maximum crosstalk situation.
  • the 3D image coming in from the right opening is at the boundary between the 4th and the 3rd Bushings, although not exactly shown in the figure, so you experience the greatest crosstalk and reversed situation. Therefore, considering all the openings, even if one pupil exists in the center of the viewing area of one pixel, in some cases, even if the pupil is located closest to the pupil center of the viewing area of another opening, the premise opening is considered when the pupil exists at the boundary of the viewing areas.
  • a conventional autostereoscopic 3D image display apparatus is generally designed to view a 3D image for one observer, and to a plurality of observers at a specific position within the optimal observation position. Only multiple observers can see the 3D image at their location.
  • the present invention relates to an autostereoscopic 3D image display apparatus that enables a 3D image to be viewed without wearing special glasses such as polarized glasses or shutter glasses.
  • the purpose is to minimize the change in brightness of the generated 3D image and to reduce the crosstalk of the viewpoint images of both observers to the level of the eyeglass type 3D image display device or less.
  • Another object of the present invention is to solve the positional limitation of viewing the optimal three-dimensional image of the observer, which has been raised due to the problem of the conventional glasses-free three-dimensional image display device, unlike the glasses type three-dimensional image display device.
  • it is intended to be able to view the 3D image of the same image quality at the optimal observation position designed even when the viewer moves in the distance direction (depth direction) with the 3D image display device.
  • a plurality of observers can continuously view a natural three-dimensional image while dynamically moving in three dimensions including the depth direction.
  • an image display panel for displaying a 3D image, a control unit for controlling the viewpoint image, and observer position tracking system for determining the pupil position of the observer to deliver the position information to the control unit;
  • the image display panel is a three-dimensional image display device that provides a multi-view more than four views, the intersection of the viewing area of any one of the multi-view and the viewing area of the adjacent view is more than 85% of the maximum brightness of one view.
  • the light of one view field at two viewpoints closest to both the observer and the center penetrate within 5% of the maximum brightness into the center of the other view field.
  • the image display panel displays a 3D image using a parallax barrier or a lenticular lens, which is a parallax separating means, or a line light source.
  • the parallax separation means is a parallax barrier, and (N-1) viewpoint centers are uniformly spaced between two viewpoint centers of both eyes (N is an integer of 2 or more and 65 or less), the width of the opening of the parallax barrier is It is preferable that it is 1.6 times-(2N-1) times with respect to pixel width.
  • the parallax separation means is a linear light source
  • (N-1) viewpoint centers are uniformly spaced between two viewpoint centers of both eyes (N is an integer of 2 or more and 65 or less)
  • the width of the linear light source is It is preferable that it is 1.6 times-(2N-1) times with respect to pixel width.
  • the disparity separating means is a lenticular lens and (N-1) viewpoint centers exist at even intervals between two viewpoint centers of both eyes (N is an integer of 2 or more and 65 or less)
  • N is an integer of 2 or more and 65 or less
  • the focal length f of the lenticular lens is smaller than the focal length fo of the lenticular lens.
  • f / fo is 0.5 or more and 0.9 or less and the focal length f of the lenticular lens is larger than the focal length fo of the lenticular lens.
  • the observer position tracking system tracks three-dimensional coordinates of the pupil position of both observers through tracking the observer pupil position or the observer face position.
  • the image display panel controls the viewpoint image information for each 3D pixel line by using the observation position information tracked by the observer position tracking system.
  • the 3D pixel lines may include an opening of the parallax barrier, the lenticular lens, or line light sources, and pixels on the image display panel providing respective viewpoint images.
  • a viewpoint image corresponding to each eye is provided at a time point corresponding to the center of the visual field closest to the center of each eye of the observer, Except for the selected viewpoint, it is desirable to minimize the crosstalk by removing the viewpoint image. In this way, it is desirable to provide a viewpoint image corresponding to each of the viewer's eyes and to remove a viewpoint image other than the selected viewpoint, to minimize crosstalk by determining each 3D pixel line.
  • the observer position tracking system can track the position of the plurality of observers, it is preferable to deliver the information of the number of observers and pupil positions of the plurality of observers by tracking each pupil position. And by using the three-dimensional information of the pupil position of the plurality of observers tracked in real time by the observer position tracking system, the time corresponding to each of the two eyes at the time corresponding to the center of the visual field nearest to the center of each of the plurality of observers By providing an image and removing the viewpoint image except for the selected viewpoint, crosstalk can be minimized to a plurality of observers. In addition, it is preferable to provide a viewpoint image corresponding to each of the two eyes of the plurality of observers and to remove the viewpoint images other than the selected viewpoint image, to minimize crosstalk to the plurality of observers by determining each 3D pixel line.
  • the parallax barrier, the lenticular lens, or the line light source is inclined at a predetermined angle from the vertical on the screen of the 3D image display device.
  • the pixels of the image display apparatus are preferably inclined in substantially the same direction as the inclination of the opening of the corresponding parallax barrier, the inclination of the line light source, or the inclination of the lenticular lens.
  • at least two edges of the pixels of the image display apparatus may be omitted.
  • a three-dimensional space including a viewpoint of each 3D pixel line generated by a parallax barrier for forming a viewing area, a lenticular and a line light source arrangement, and an optimal viewing distance (OVD) in the corresponding viewing area
  • OLED optimal viewing distance
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a general distribution of viewing area at an observer position of a conventional autostereoscopic 3D image display device
  • FIG. 2 is a conceptual view illustrating a problem occurring when an observer moves in a depth direction of a 3D image display apparatus using a conventional parallax barrier.
  • FIG. 3 is a view illustrating an optimal observation position in a 3D image display apparatus using a conventional parallax barrier. 4 shows an increase in crosstalk due to the disparity of each viewing area when the observer moves to the P1 position (1/2 distance of the OVD depth) in the depth direction, and
  • FIG. 5 shows an OVD 1.5 times longer than the OVD distance.
  • Figure 6 shows the increase in crosstalk occurring in Figure 6, and Figure 6 shows the distribution of the viewing area in the OVD for each 3D pixel line when viewing the viewing area for each individual 3D pixel line, 8 shows the viewing distribution for each 3D pixel line, and FIG. 8 shows a simulation of the viewing distribution for each 3D pixel line when the distance of 1.5 times the OVD depth distance is moved away from the OVD.
  • 9 to 12 are conceptual diagrams for explaining the brightness distribution and viewing region arrangement of the preferred viewing region of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a three-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating general opening design conditions in a parallax barrier type 3D image display device
  • 17 is a conceptual diagram for explaining an opening design condition of a four-view parallax barrier, according to an embodiment of the present invention.
  • 18 to 20 are conceptual views for explaining a viewing area shape and a method of controlling a viewpoint image when an observer moves in an image display device having an opening of a parallax barrier according to FIG. 17;
  • 21 is a simulation result of the viewing characteristics in an inclined parallax barrier according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating the range of opening design conditions, minimum and maximum opening conditions in a parallax barrier when (N-1) viewpoint centers are uniformly spaced between two viewpoint centers of both eyes according to an embodiment of the present invention. Is calculated,
  • FIG. 23 is a conceptual diagram for describing a design condition of a four-point line light source line width according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 shows simulation results of viewing characteristics under general conditions in a 3D image display device using a lenticular lens
  • 27 to 28 are conceptual views for comparing and comparing the vertically arranged parallax barrier and the inclined parallax barrier
  • 29 is a conceptual diagram illustrating a pixel structure inclined to the same size as an inclined parallax barrier according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a conceptual diagram illustrating a pixel structure without pixel corners according to an embodiment of the present invention.
  • 31 to 32 are conceptual diagrams for explaining a vertical 3D pixel line and an inclined 3D pixel line;
  • 33 is a conceptual diagram illustrating a method of providing 3D images to a plurality of observers without interference with each other according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 13 a preferable generated viewing pattern of an autostereoscopic 3D image display device according to a preferred embodiment of the present invention, a method of implementing the same, and a method of dynamically controlling a 3D image according to the movement of an observer Explain about.
  • This embodiment describes a dynamic three-dimensional image providing method only for the case where the observer does not deviate significantly from the designed optimal viewing distance, and the image control method for the case where the observer deviates from the optimum observation position is described in the following embodiment. It shall be explained.
  • FIG. 2 illustrates four view forming methods using a conventional general parallax barrier.
  • the viewing area distribution FIG. 3
  • the optimal viewing position OLED
  • the brightness distribution of the ideal viewing area for solving this problem is as shown in FIG. 9.
  • the brightness distribution of the viewing region shown in FIG. 9 when the pupils of both eyes of the observer are in the first viewing region and the second viewing region, respectively, and are horizontally moved within each viewing region, a three-dimensional image having uniform brightness without changing the brightness of each viewpoint image. You will be able to see However, the brightness distribution of the ideal viewing field that can be actually realized is partially overlapped with the boundary of each viewing region as shown in FIG. 10. Even with the brightness distribution of the viewing area shown in FIG. 10, there is no problem when the observer's horizontal movement moves within the range of the unit viewing area, but when the pupil of the observer moves to another viewing area beyond the boundary of the viewing area, You will experience crosstalk in the boundary area.
  • one or more viewpoints are formed between viewpoints corresponding to both eyes of an observer, and the viewpoints of each viewpoint corresponding to both eyes and the viewpoint between eyes are overlapped with each other. It is desirable to form a viewing area.
  • FIG. 11 illustrates an example in which four viewpoint designs are made, and an additional viewpoint is provided between both eyes, such that the distance between the viewpoints is 1/2 of the pupillary pupil distance.
  • the image information for each time point of the image display panel is displayed on the image display panel (see 130 of FIG. 13).
  • the observer displays a clear three-dimensional stereoscopic image without crosstalk at the current location. can see. In this case, even if the observer moves to the right in one viewing area, the viewer sees a uniform three-dimensional image without changing the brightness of the image information.
  • the image information of the first view and the third view is removed and
  • the left eye image and the right eye image are controlled to provide the left eye image and the right eye image, respectively, it is possible to continuously provide a clear three-dimensional image without changing the brightness of the image and generating crosstalk between the viewpoints of both eyes.
  • the overlapping portions of adjacent viewing areas overlap each other in a uniform area.
  • the change in viewing brightness affects the observer's sensitivity, and even when overlapping between viewing areas occurs at 85% or more at the maximum brightness of the viewing area as shown in FIG.
  • the 3D image can be viewed without feeling a large change in image brightness.
  • 10 to 12 illustrate a case where the intermediate region of the viewing region is completely flat, for example, the shape of the viewing region generated using the inclined parallax barrier may not be completely flat. Even in this case, the overlap of adjacent viewing areas may be set to 85% or more of the maximum viewing brightness, thereby reducing the change in brightness of the image when the observer moves to within 15%.
  • the conventional autostereoscopic type is obtained by widening the uniform area of the visual field, arranging one or more intermediate viewpoints between the binocular viewpoints, and removing the image information other than the viewpoint providing the image information by determining the pupil position of the observer's both eyes. It is possible to minimize the unevenness of image brightness and the occurrence of crosstalk which is a problem of the 3D image display device.
  • crosstalk can be minimized by allowing the image of the field of view of the other eye to enter less than 5% of the maximum brightness in the center of the field of view of the eye in both eyes. .
  • the image of another viewpoint does not enter at all within the area where the pupil can stay in the corresponding field of view.
  • a method of forming a viewing area at the position of an auto glasses-free observer there are a method using an optical plate such as a parallax barrier or a lenticular lens and a method using a line light source.
  • an optical plate such as a parallax barrier or a lenticular lens
  • a line light source such as a parallax barrier or a lenticular lens
  • OTD Optimum Observation Depth
  • N 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 10 when (N-1) centers of view exist at even intervals between the two eye centers
  • FIG. 14 is a conceptual view illustrating general opening design conditions in a 3D image display device of a multi-view parallax barrier.
  • the viewing area distribution forms as shown in FIG. 15 in the vertical opening form and in FIG. 16 in the inclined opening form. Done. Changing the horizontal width of the opening changes the shape of the unit viewing area.
  • the viewing design of FIGS. 15 and 16 is for four time points. In the case of having viewing characteristics for each viewpoint as shown in Figs. 15 and 16, the position of the pupil of both eyes of the observer is located at the center of each viewpoint (ie, the brightest part of the viewing region formed by each viewpoint). Even if a little moves in the horizontal direction, the brightness of the image at that point of view suddenly changes, causing a problem that the 3D image of uniform brightness cannot be viewed.
  • a viewing area similar to that of FIG. 11 or 12 can be obtained by increasing the horizontal width of the opening in FIG. 14.
  • the condition of the horizontal width of the opening is to always add at least one view point at any time, regardless of the order, between the left eye view and the right eye view, in consideration of the regular view and the bush view.
  • the overlap is generated at least 85% or more between viewing times of adjacent viewpoints, and the minimum aperture width condition (A min ) is set to minimize the change in brightness during movement.
  • the maximum limit that allows crosstalk by preventing the image of the field of view of the other eye from entering the center of the field of view of one eye, exceeding 5% of the maximum brightness.
  • Set the maximum aperture width condition (A max ) to determine.
  • the conventional problem can be solved in the 3D image display panel using the parallax barrier made under such conditions.
  • the possible condition of the preferred opening width A in the parallax barrier is between A min ⁇ A ⁇ A max
  • FIG. 17 is a view illustrating a method of designing an opening of a parallax barrier when there is only one viewpoint between binocular viewpoints according to an embodiment of the present invention, and to thereby overcome the problems of a 3D image display apparatus using a conventional parallax barrier.
  • It is a conceptual diagram for explaining the brightness distribution of the viewing area.
  • the aperture width in this example is set to twice the unit pixel width.
  • the shape at the optimum observation position (i.e., at L distance from the parallax barrier in FIG. 17) of each of the four viewpoints formed by the opening design of the parallax barrier shown in FIG. 17 is parallax perpendicular to the image display panel.
  • the interval E between the viewpoints is a case where the pupils of both eyes of the observer are set to 1/2 of the interval (average of 65 mm), and one intermediate viewpoint exists.
  • the bush station is not shown for simplicity of explanation, but the bush station may exist on the left side of the illustrated first city station and the right side of the fourth city station.
  • the pupil of the observer's right eye is located in the center region of the third viewing field.
  • the observer is clearly separated. You will see the time difference image between the 1 o'clock and the 3 o'clock.
  • FIG. 20 when the observer moves in the right direction and the pupil comes to the position of the intersection of the first and second viewing areas at the location indicated by the dotted line of the observer's left eye, the information fed back from the pupil tracking system.
  • the controller changes the information of the pixels on the image display panel. That is, when the controller provides the left eye image and the right eye image to the second view pixels and the third view pixels, respectively, and adjusts the control unit to remove the images of the first view pixels and the third view pixels, the observer is clearly separated. You will see the time difference image between 2 o'clock and 4 o'clock.
  • the pupils of both eyes of the observer are each in the center of the viewing zone, and the observer moves horizontally, supplying the parallax image to the adjacent viewing zones and removing the previous viewpoint image. It is possible to remarkably improve a phenomenon in which a change in image brightness greatly occurs when viewing a 3D image and a crosstalk phenomenon generated by partially intersecting a viewpoint image of both eyes.
  • the condition of doubling the opening size relative to the pixel size is that the openings of the parallax barrier are arranged perpendicular to the image display panel. This is the preferred condition when the distance between the pupils of both eyes equals the average observer's value (typically 65mm).
  • the opening of the parallax barrier has an opening inclined with respect to the image display panel, the brightness distribution of each viewing area does not become an ideal trapezoidal shape as shown in FIG.
  • FIG. 21 illustrates another embodiment in which the opening of the parallax barrier is only inclined to "tan-1 (1/3) to 18.43" with respect to the image display panel, and the other is the same as the condition of FIG. 17. Simulation results of the viewing area distribution. Unlike the shape of the viewing region formed in FIG. 21, an ideally uniform region is not seen in the middle of the viewing region.
  • pixels of an image display panel are disposed on one plane for convenience, but vertical positions (y-direction positions) may be configured with different pixels (in particular, the opening of the parallax barrier may be inclined with respect to the image display panel. If deployed).
  • An advantage of increasing the number of viewpoints between the binocular viewpoints is that, in addition to minimizing crosstalk between the binocular viewpoints, the expression of the motion parallax becomes more natural when the observer moves.
  • the resolution decreases in proportion to them. Therefore, it is necessary to set an appropriate N value in consideration of the maximum number of observers or the like depending on the application of the three-dimensional display.
  • FIG. 22 shows a simulation result of the range of the opening of the preferred parallax barrier of the present invention for each view point as described above.
  • 22A and 22B show results of the opening range of the vertical parallax barrier and the opening range of the gradient parallax barrier, respectively. In this case, in both cases, one half of the entire viewpoint is set as the interval between the binocular viewpoints.
  • the minimum opening condition is 1.6 times the pixel width for all the total viewpoints.
  • the maximum opening condition increases with an increase in the overall view point. It can be seen that the maximum opening condition according to the total number of views shows a certain tendency. In other words, if the total viewpoint is 2N (when (N-1) centers of view exist at equal intervals between two viewpoints of both eyes), approximately (2N-1) * Wp becomes the maximum opening condition. It can be seen that it is (2N-1) times smaller than Wp.
  • the minimum opening condition is 1.8 times the pixel width for all the total viewpoints.
  • the maximum opening conditions tend to be similar to the vertical parallax barriers above. That is, the opening condition of the inclined parallax barrier can be seen to be the same as the vertical parallax barrier except that the opening condition range is slightly reduced for each view point. Therefore, only the case of using the vertical light source and the vertical lenticular lens will be described for the case of using the linear light source and the lenticular lens as another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a conceptual view for explaining an example of the line width of the line light source for forming a uniform viewing area at 4 views using a vertical line light source. This corresponds to FIG. 17 for obtaining the opening size condition of the parallax barrier.
  • the line light source width should be about twice the unit pixel width similar to the opening width of FIG. 17. Therefore, when the simulation is performed so that the width of the vertical line light source is twice the unit pixel width, a result similar to that of FIG. 18 can be obtained.
  • FIG. 24 shows the simulation results of the line light source according to the preferred embodiment of the present invention for every viewpoint.
  • N-1 viewpoint centers exist at even intervals between two viewpoint centers of both eyes.
  • d denotes a distance between the line light source and the image display panel
  • W (LS) denotes a separation distance between adjacent line light sources.
  • d and W (LS) tend to increase.
  • the minimum line light atomic width conditions are all 1.6 times the pixel width, and the maximum line light atomic width conditions increase with the increase of the total time viewpoints.
  • the maximum line width condition according to the total time points shows a certain tendency.
  • the total viewpoint is 2N (when (N-1) centers of view exist at equal intervals between the two viewpoint centers of both eyes)
  • approximately (2N-1) * Wp becomes the maximum linear light width condition.
  • the pixel width Wp is (2N-1) times.
  • N is preferably an integer of 2 or more and 65 or less.
  • the portion corresponding to the opening adjustment in the parallax barrier and the linewidth adjustment in the line light source is the focal length adjustment of the lenticular lens.
  • the distance d between the pixel surface of the image display panel and the center surface of the lenticular lens and the effective focal length f of the lenticular lens are similarly set.
  • d is calculated according to the distance between neighboring viewpoints, that is, the unit viewpoint viewing width, from the multi-view point. Therefore, when the unit viewing area width is determined, the d value may be calculated and determined according to the value.
  • the trapezoidal shape implemented in the parallax barrier and the line light source within a certain range of increasing and decreasing a focal length f of the lenticular lens than the distance d between the lenticular lens and the image display device pixel surface. You can form a viewing area. In other words, it is possible to achieve an overlap condition of 85% or more with the field of view of the adjacent view and 5% or less of crosstalk at the center of the binocular view.
  • FIG. 25 shows the viewing characteristics calculated at 4 views. That is, FIG. 25 illustrates a case in which a vertically arranged lenticular optical plate is applied when a lenticular lens focal length (3.9 mm) of about 30% longer than the distance between the center of the lenticular and the display surface (3.0769 mm) is applied. OVD position view characteristics are shown.
  • FIG. 26 shows simulation results of focal lengths of a lenticular lens according to an embodiment of the present invention for all viewpoints.
  • N viewpoint centers exist at equal intervals between two viewpoint centers of both eyes (N is an integer of 2 or more and 65 or less).
  • focal length hereinafter, referred to as focal length of FIG. 26 shows a case where the focal length of the lenticular lens is d, that is, when the focal length of the lenticular lens is aligned with the pixel surface of the image display panel.
  • the first focal length range of FIG. 26 is smaller than the original focal length fo.
  • the minimum focal length, f / fo (min) relative to the original focal length is in the range of 0.5 to 0.55 as the total field of view increases.
  • the maximum focal length, f / fo (max) compared to the original focal length tends to increase by the total time, the range is 0.72 ⁇ 0.92.
  • the second focal length range in FIG. 26 is larger than the original focal length fo.
  • the minimum focal length, f / fo (min) relative to the original focal length tends to decrease as the total field of view increases, and the range is 1.06 to 1.63.
  • the maximum focal length, f / fo (max) relative to the original focal length tends to increase with the total viewpoints, and the range is 4.88 to 20.8.
  • FIG. 27 illustrates a corresponding viewpoint image on pixels when designed at four viewpoints.
  • the opening of the parallax barrier which is the viewing area leveling condition of the present invention, is about twice as large as the pixel width, and the vertical arrangement is performed.
  • the viewing characteristics in this arrangement are as shown in FIG.
  • the opening of the parallax barrier is inclined from the vertical as shown in FIG. 28, even when the viewing area formed is the same opening condition, as shown in FIG. 21, there is a difference in brightness between the middle part of the viewing area and the portion overlapping with the adjacent view.
  • the pixels of the image display apparatus may be inclined in substantially the same direction as the inclination of the corresponding line light source or the inclination of the lenticular lens.
  • the pixel structure of FIG. 29 may be difficult to manufacture since the pixel structure on the image display panel needs to be substantially changed.
  • only the shape of the pixel region may be changed in the same vertical pixel structure as in FIG. 30. That is, when the pixel structure is formed as shown in FIG. 30, viewing area flattening can be achieved even in the opening of the inclined parallax barrier.
  • the black part in the pixel of FIG. 30 may be processed by BM (Black Matrix) or the like to design an area in which image information does not actually occur.
  • the structure as shown in FIG. 30 reduces the aperture ratio of the pixel rather than the general pixel structure of FIG. 27, and uses a conventional vertical pixel structure and uses a flattened viewing structure suitable for the purpose of the present invention, even when an inclined parallax opening is used. There are advantages to be made.
  • FIGS. 27 to 30 illustrate a case of 4 o'clock (the interval between the binocular viewpoints is 2 o'clock) as an example.
  • the number of binocular viewpoints is 2 o'clock or more, and the inclined lenticular is inclined or inclined.
  • the present invention introduces the concept of 3D pixel lines to provide an optimal 3D image even when the observer moves in the depth direction, and uses the introduced 3D pixel line concept to view the optimal 3D image even during the movement of the observer in the depth direction. I will describe how you can do it.
  • a 3D pixel line is composed of openings in each of the parallax barriers, respective lenticular lenses, or respective linear light sources, and pixels on an image display panel providing respective viewpoint images.
  • FIG. 31 illustrates a case in which the 3D pixel line is vertically disposed at four views
  • FIG. 32 illustrates a case in which the 3D pixel line is inclined.
  • the viewing distribution (FIG. 3) in the OVD of FIG. 2 has the same shape as in FIGS. 6, 7, and 8 in consideration of 3D pixel lines. Using these characteristics, the viewing characteristic condition can be applied at the depth other than the OVD by using the result of the viewing distribution shape of the OVD.
  • the control unit 120 of the image display apparatus 100 receives feedback of the observer's pupil position from the pupil position tracking system 110, and thus displays a plurality of images present on the image display panel 130.
  • the 3D pixel line is dynamically selected (see FIG. 13). Then, the viewpoint corresponding to the left eye pupil and the viewpoint corresponding to the right eye pupil are selected from the viewpoints closest to the center of both pupils among the viewpoints at which each 3D pixel line is formed. In addition, crosstalk is minimized by removing the remaining view images.
  • the 3D image display apparatus 100 includes a 3D image display panel 130 and a controller 120 that controls a viewpoint image of each of the 3D pixel lines.
  • Each of these 3D pixel lines preferably provides a multiview of at least four views.
  • the 3D image display apparatus 100 may further include an observer's pupil position tracking system 110 which determines the pupil position of the observer and transmits the position information to the controller 120.
  • the control unit 120 rearranges the left eye field and the right eye field for each 3D pixel line according to the position of the observer's eye using the position information transmitted from the pupil position tracking system 110, and assigns specific image information to each field.
  • the image display panel 130 is controlled to be provided.
  • the controller 120 controls the overall operation of the pupil position tracking system 110 and the image display panel 130.
  • the image display panel 130 may use a parallax barrier or a lenticular lens as a parallax separating means or a line light source to display a 3D image.
  • a parallax barrier or a lenticular lens which is a means for disparity separation, is an optical plate that alternately forms images of left and right eyes so that an observer can observe three-dimensional images at a certain viewing distance.
  • a parallax barrier is formed by alternately forming a barrier and an aperture, and a lenticular lens may be formed by periodically forming a cylindrical lens, for example.
  • the parallax separating means is not limited to this, and various means may be used to achieve the object of the present invention, such as an optical plate on which micro prisms are periodically disposed.
  • the linear light source also includes all kinds of linear light sources including point light sources for displaying a 3D image.
  • an image display apparatus using a pupil position tracking system when an observer moves in a three-dimensional space including a depth direction and when there are a plurality of observers.
  • the interval between points of view increases or decreases.
  • the distance between the views becomes narrower, and the number of required views increases when the binocular distance is considered.
  • the shape of the viewing area for each time point is maintained.
  • the real-time pupil position tracking system 110 may be applied to the method using the parallax barrier, the lenticular lens, and the line light source for viewing region.
  • the pupil position tracking system tracks the observer's pupil position in real time and transmits the position information to the controller 120.
  • the control unit uses the 3D information of the pupil position considering the depth movement of the observer, and provides a viewpoint image corresponding to each eye at a viewpoint corresponding to the center of the visual field closest to the center of each observer's eyes.
  • the viewpoint image may be removed. This will always provide minimized crosstalk and minimum change in brightness in the field of view.
  • FIG. 33 is a conceptual view illustrating a viewing area formed by one 3D pixel line when one viewpoint center is positioned between binocular viewpoints and an overall viewpoint number is 16 viewpoints according to the embodiment of the present invention described above.
  • the binocular viewpoint images are provided at two viewpoints close to the center of each observer's eyes according to the position of each observer, and the images of all viewpoints except for the adjacent viewpoint images or the images of the viewpoints corresponding to both eyes of the observers are provided.
  • FIG. 33 illustrates a case where a planar view is allocated to each of the observers in the image display apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention when two observers are present.
  • the number of viewpoints corresponding to one person is increased to four or more viewpoints, that is, by increasing the number of viewpoint centers existing between the binocular viewpoints, more precise crosstalk adjustment is possible.
  • the observer's pupil position tracking system may track the positions of the plurality of observers, and transmit information of the observer's number of pupils and the plurality of observer's pupil positions by tracking each pupil position.
  • the control unit uses the three-dimensional information of the pupil position of the plurality of observers, and provides a viewpoint image corresponding to each of the two eyes at a time point corresponding to the center of the visual field closest to the center of each of the two eyes of the plurality of observers.
  • the viewpoint image can be removed.

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Abstract

본 발명은 3차원 영상표시장치에 관한 것으로, 3D 영상을 표시하는 영상표시패널, 시점영상을 제어하는 제어부 및, 관찰자의 동공 위치를 판단하여 상기 제어부에 위치정보를 전달해주는 관찰자 위치 추적시스템을 포함하되, 상기 영상표시패널은 4시점 이상의 다시점을 제공하고, 상기 다시점 중의 어느 한 시점의 시역과 인접 시점의 시역의 교차점이 한 시점 최대 밝기의 85% 이상이다.

Description

시역 평탄화 및 동적 크로스토크 최소화를 위한 무안경식 3차원 영상표시장치
본 발명은 무안경식 3차원 영상표시장치에 관한 것으로, 시역 형성용 광학판인 시차장벽, 렌티큐라 및 선광원 배열 방식에서 생성되는 시점영상의 시역 밝기 분포를 평탄화하고, 평탄화된 인접시점의 시역을 중첩시키고, 관찰자의 위치를 실시간으로 추적하여, 관찰자 동공위치의 양안시점에 시점영상을 제공하고, 이에 인접한 시점영상을 제거하여, 동적으로 관찰자 양안의 동공에 크로스토크가 최소화되고 관찰자 이동시에도 입체영상의 밝기 변화를 최소화할 수 있는 3차원 영상표시장치에 관한 것이다.
무안경 방식의 3차원 영상표시장치는 렌티큐라 렌즈(Lenticular lens)나 시차장벽(Parallax Barrier) 등의 광학판을 이용하는 방식 또는 시역형성용 선광원 배열을 이용하는 방식이 있다. 그런데, 종래의 일반적인 설계에서의 시차장벽, 렌티큘러 렌즈 및 시역형성용 선광원 배열을 사용한 3차원 영상표시장치는 원리적으로 동일한 시역 내에서도 눈의 이동에 따른 해당 시점 영상의 밝기가 달라지는 현상과 인접 시점의 이미지가 일부 겹쳐지게 되는 크로스토크(crosstalk) 현상이 발생한다. 따라서 관찰자가 이동시 자연스러운 3차원 영상을 구현하기 어려워 관찰자에게 불편함을 유발한다.
도 1은 종래의 시차장벽을 사용한 무안경식 3차원 영상표시장치의 최적관찰위치에서의 수평위치 이동에 따라 각 시점별 시역의 밝기 분포를 나타낸다. 도 1의 시점간 간격이 관찰자의 양안의 동공사이 간격(~65mm)과 동일하다고 할 때, 최적 관찰위치에서 관찰자가 3D 디스플레이 앞에 있고, 제1시역의 중심(A위치)에 관찰자의 왼쪽눈이 위치하고, 오른쪽 눈이 제2시역의 중심(C위치)에 위치할 경우에, 관찰자의 양안이 각각 A지점과 C지점을 벗어나면서 각 시점의 해당 시역의 영상 밝기가 급격히 어두워지는 현상으로 영상의 화질을 저하시킨다. 또한, 제2시역에의 중심에 좌안이 위치한 경우에도 제1시역에 배치된 영상의 일부와 제 3시역의 우안 영상 일부가 들어오며, 제 3시역에 우안 중심이 위치한 상태에도 제 2시역의 좌안 영상일부와 제 4시역 영상의 일부가 들어온다. 따라서 최적 위치에서도 일정량의 크로스토크가 발생하며 최적 위치를 벗어나면 그 양은 증가한다. 특히, 제1시역과 제2시역의 중간위치(B지점)에 관찰자의 왼쪽눈이 위치하고 오른쪽 눈이 제2시역과 제3시역 사이에 위치할 때 가장 큰 크로스토크를 경험하게 되는 문제가 있다. 또한, 관찰자가 정지해 있는 경우에도 시점간 간격은 평균 관찰자의 양안의 동공사이에 맞추어 설계되어 있으므로, 3차원 영상을 관찰하는 관찰자의 양안의 동공사이간격이 평균에서 벗어나게 되는 경우에도 도 1의 시역의 밝기 분포에서는 좌우의 최적의 밝은 영상을 관측할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
상기의 문제점들은 관찰자가 최적관찰위치에서 크게 벗어나지 않고 3차원 영상을 정지하거나 이동하면서 보는 경우에서의 종래의 무안경방식의 3차원 영상표시장치에서 발생하는 현상이고, 이에 추가하여 관찰자가 깊이방향으로 이동시에 3D 영상을 제대로 볼 수 없는 보다 근본적인 문제점이 있다. 이에 대한 설명은 도 2~5를 참조하여 설명한다.
도 2~5는 종래의 4시점 시차장벽을 이용한 무안경식 3차원 영상표시장치의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 최적관찰 위치에서는 각 시점의 시역들이 도 1과 같이 분리가 잘되지만, 예를 들어 관찰자가 깊이방향으로 최적관찰거리(Optimum Viewing Distance; OVD) 위치를 벗어나 P1(OVD의 0.5배 거리)의 위치로 이동하면, 최적관찰거리(OVD)에서와 다르게 좌안과 우안의 해당시점의 시역들의 시역분리가 제대로 이루어지지 않고, 인접시역과 중첩되게 되어 제대로 된 3차원 영상을 볼 수 없게 된다(P1 위치에서의 시역분포는 도 4 참조). 여기에서 인접 시역과 중첩되게 표현된 것은 각각의 개구별 시역이 정확히 일치하지 않음으로 해서 동일 시점용 영상들을 모두 합하여 측정한 모습이 도 4로 나타난다. 즉 개별 개구의 시역이 개별적으로 커지지는 않는다. 이러한 결과는 개별 개구의 시역 분포도인 도 7와 8로 확인할 수 있다. 이러한 개별 개구의 시역 분포도를 정의하는 개별 개구를 3D화소선이라 정의한다. 이러한 3D화소선은 렌티큐라 방식의 경우 각각의 실린드리컬 렌즈, 선광원의 경우 각각의 선광원이 된다. 또한 이러한 도 4의 결과는 해석적으로 크로스토크 양이 큼을 나타낸다. 또한 도 2에 도시하지는 않았지만 OVD의 1.5배 거리로 관찰자가 이동하여도 도 5에서와 같이 도 4와 유사한 이유로 시역형성 모양이 달라지게 되어 크로스토크가 증가한다. 이 내용을 도 4의 경우를 들어 좀더 자세히 설명하면 도 2의 P1위치 점선이내의 시역들 경계선 교차 상황을 보면 P1의 깊이 위치에서, 예를 들어 e1의 위치에 동공이 오게 되면, 중앙의 개구를 통해 3번 시역은 중심 부근으로 3D영상을 볼 수 있지만 좌측 개구로부터 들어오는 3D영상은 1번 시역과 2번 시역의 경계에 있음으로 해서 최대 크로스토크 상황을 경험하게 된다. 또한 우측 개구로부터 들어오는 3D 영상은 그림에 정확히 도시되지는 않았지만 4번 시역과 부시역의 1번 시역의 경계에 있으므로, 최대의 크로스토크와 역시역 상황을 경험하게 된다. 따라서 모든 개구를 고려하면 어느 한 화소의 시역의 중심에 동공하나가 존재하여도 경우에 따라 다른 개구의 시역중 동공 중심에 가장 가까운 시역을 골라도 시역들의 경계선에 동공이 존재하는 경우 전제 개구를 고려하면 다수 존재할 수 있다. 이러한 상황에서는 앞에 설명한 것처럼 개구별 크로스토크 최대 또는 이와 근접하는 경우를 다수 경험할 수 밖에 없다. 따라서 평균적으로 크로스토크가 증가한다. 이러한 상황은 OVD보다 멀어지는 경우에도 발생한다. 따라서 OVD를 많이 벗어나면 어느 위치에서도 크로스토크가 많은 양 발생할 수 밖에 없다.
마지막으로, 종래의 무안경방식 3차원 영상표시장치는 일반적으로 1인의 관찰자에 대해 3차원 영상을 볼 수 있게 설계되어져 있고, 복수의 관찰자에 대해서는 한정된 위치 즉, 최적관찰위치 내에서의 특정위치에 있는 복수의 관찰자에게만 각자 위치에서의 3차원 영상을 볼 수 있다.
따라서 상기에 거론된 문제점에 대한 해결책을 제시하여 복수의 관찰자가 자유롭게 움직이면서도, 자연스러운 3차원 영상을 볼 수 있는 무안경식 3차원 영상표시장치가 요망되어 왔다.
본 발명은 3차원 영상을 편광안경 또는 셔터글래스와 같은 특수안경을 끼지 않고 3차원 영상을 볼 수 있게 하는 무안경식 3차원 영상표시장치에 관한 것으로서, 종래 무안경식 3차원 영상표시장치에서 관찰자 이동시에 발생되는 3차원 영상의 밝기 변화를 최소화 하고, 관찰자 양안의 시점영상들의 크로스토크를 안경식 3차원 영상표시장치의 수준 또는 그 이하로 줄이고자 하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 안경방식 3차원 영상표시장치와 다르게, 종래 무안경식 3차원 영상표시장치의 문제점으로 제기되고 있는 관찰자의 최적의 3차원 영상을 볼 수 있는 위치 제한을 해결하는 데 있다. 특히, 3차원 영상표시장치와의 거리방향(깊이방향)으로 관찰자의 이동시에도 설계된 최적관찰위치에서와 같은 화질의 3차원 영상을 볼 수 있게 하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래 무안경식 3차원 영상표시장치의 한계인 1인의 관찰자에게만 최적의 3차원 영상을 제공하거나 움직임이 극히 제한된 범위내에서의 복수의 관찰자에게만 3차원 영상을 제공할 수밖에 없는 문제를 해결하여, 복수의 관찰자가 동적으로 깊이 방향을 포함하여 3차원적으로 움직이면서 자연스러운 3차원 영상을 계속적으로 볼 수 있게 하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면은, 3D 영상을 표시하는 영상표시패널, 시점영상을 제어하는 제어부 및, 관찰자의 동공 위치를 판단하여 상기 제어부에 위치정보를 전달해주는 관찰자 위치 추적시스템을 포함하되, 상기 영상표시패널은 4시점 이상의 다시점을 제공하고, 상기 다시점 중의 어느 한 시점의 시역과 인접 시점의 시역의 교차점이 한 시점 최대 밝기의 85% 이상인 3차원 영상표시장치이다.
이때, 관찰자 양안과 중심이 가장 가까운 두 시점의 어느 한쪽 시점 시역의 광이 다른 한쪽 시점 시역의 중심에 최대밝기의 5% 이내로 침입하는 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 영상표시패널은, 시차분리 수단인 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 이용하거나, 선광원을 이용하여 3D 영상을 표시한다.
상기 시차분리 수단이 시차장벽이고, 양안의 두 시점 중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우(N은 2이상 65이하의 정수), 상기 시차장벽의 개구부의 폭은 화소폭 대비 1.6배 ~ (2N-1)배인 것이 바람직하다.
또는, 상기 시차분리 수단이 선광원이고, 양안의 두 시점 중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우(N은 2이상 65이하의 정수), 상기 선광원의 폭은 화소폭 대비 1.6배 ~ (2N-1)배인 것이 바람직하다.
또는, 상기 시차분리 수단이 렌티큐라 렌즈이고, 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우(N은 2이상 65이하의 정수), 상기 렌티큐라 렌즈의 원초점거리(fo)를 렌티큐라 렌즈와 상기 영상표시패널의 화소들과의 거리라 할 때, 상기 렌티큐라 렌즈의 초점거리(f)가 상기 렌티큐라 렌즈의 원초점거리(fo)보다 작은 경우에는, f/fo가 0.5 이상에서 0.9 이하이고, 상기 렌티큐라 렌즈의 초점거리(f)가 상기 렌티큐라 렌즈의 원초점거리(fo)보다 큰 경우에는, f/fo가 1.06 이상에서 20.8 이하임이 바람직하다.
바람직하게, 상기 관찰자 위치 추적시스템은 관찰자 동공위치 또는 관찰자 안면위치 추적을 통하여 관찰자 양안의 동공위치의 3차원 좌표를 추적한다. 그리고, 상기 영상표시패널은 상기 관찰자 위치추적 시스템에 의해 추적된 관찰위치 정보를 이용하여 상기 제어부에서 3D 화소선들마다 시점 영상정보를 제어함이 바람직하다.
상기 3D 화소선들은, 상기 시차장벽의 개구부, 상기 렌티큐라 렌즈, 또는 선광원들과, 각각의 시점영상을 제공하는 상기 영상표시패널상의 화소들로 이루어질 수 있다.
상기 관찰자 위치 추적시스템에 의해서 실시간으로 추적된 관찰자의 동공위치의 3차원 정보를 이용하여, 관찰자의 양안 각각의 중심과 가장 가까운 시역 중심에 해당하는 시점에는 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고, 선택된 시점 이외에는 해당 시점영상을 제거하여 크로스토크를 최소화하는 것이 바람직하다. 이렇게 관찰자의 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고 선택된 시점 이외의 시점영상을 제거하는 것은, 3D화소선 마다 결정하여 크로스토크를 최소화하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 관찰자 위치 추적시스템은 복수의 관찰자의 위치를 추적할 수 있으며, 각각의 동공위치를 추적하여 상기 제어부에 관찰자의 인원과 복수의 관찰자의 동공 위치들의 정보를 전달함이 바람직하다. 그리고 상기 관찰자 위치 추적시스템에 의해서 실시간으로 추적된 복수의 관찰자의 동공위치의 3차원 정보들를 이용하여, 복수의 관찰자의 양안 각각의 중심과 가장 가까운 시역 중심에 해당하는 시점에는 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고, 선택된 시점 이외에는 해당 시점영상을 제거하여 복수의 관찰자에게 크로스토크를 최소화할 수 있다. 더욱이, 상기 복수의 관찰자의 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고 선택된 시점영상 이외의 시점영상을 제거하는 것은, 3D화소선 마다 결정하여 복수의 관찰자에게 크로스토크를 최소화하는 것이 바람직하다.
상기 시차장벽, 렌티큐라 렌즈 또는 선광원은 상기 3D 영상표시장치의 화면상에서 수직으로부터 일정각도 기울어져 배치되는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 영상표시장치의 화소들은, 대응되는 시차장벽의 개구부의 기울기, 선광원의 기울기, 또는 렌티큐라 렌즈의 기울기와 실질적으로 동일한 방향으로 기울어진 것이 바람직하다. 또는 상기 영상표시장치의 화소들은 적어도 2군데의 모서리가 없음이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 시역 형성용 시차장벽, 렌티큐라 및 선광원 배열 방식에서 생성하는 각각의 3D화소선의 시점 및 해당 시역에서 최적 시청거리(OVD; Optimal Viewing Distance)를 포함한 3차원 공간에서 관찰자가 이동시에도 동적으로 관찰자의 동공에 크로스토크가 최소화되고, 동공에 해당하는 시점영상의 밝기 변화를 최소화할 수 있으며, 다수의 관찰자들에게 적용 가능한 3차원 영상표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 무안경식 3차원 영상표시장치의 관찰자 위치에서의 일반적인 시역 분포를 설명하기 위한 개념도,
도 2는 종래의 시차장벽을 이용한 3차원 영상표시장치의 깊이방향의 관찰자 이동시에 발생되는 문제점을 설명하기 위한 개념도로서, 도 3는 종래의 시차장벽을 이용한 3차원 영상표시장치에서 최적관찰위치에서의 시역분포를 나타내고, 도 4는 관찰자가 깊이방향으로 P1위치로(OVD 깊이의 1/2거리) 이동시 시역별 불일치로 인한 크로스토크 증가를 나타내고, 도 5는 OVD거리보다 더 먼 OVD 1.5배 거리에서 발생하는 크로스토크 증가를 나타내고, 도 6는 개별 3D화소선 별로 시역을 고려하는 경우에 개별 3D화소선별 OVD에서의 시역분포를 나타내고, 도 7는 깊이 방향으로 P1으로 이동시(OVD의 1/2)의 개별 3D화소선별 시역분포를 나타내고, 도 8는 OVD에서 멀어지는 방향으로 OVD깊이 거리의 1.5배 이동한 경우의 개별 3D화소선별 시역분포를 시뮬레이션한 결과,
도 9~12는 본 발명의 바람직한 시역의 밝기 분포와 시역 배치에 관해 설명하기 위한 개념도,
도 13는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 영상표시장치를 설명하기 위한 블록도,
도 14는 시차장벽 방식의 3차원 영상표시장치에서 일반적인 개구부 설계 조건을 설명하기 위한 개념도,
도 15~16는 도 14의 일반적인 시차장벽 개구부 조건에서의 형성된 시역특성 시뮬레이션 결과,
도 17은 본 발명의 실시예에 따라, 4시점 시차장벽의 개구부 설계조건을 설명하기 위한 개념도,
도 18~20는 도 17에 의한 시차장벽의 개구부를 갖는 영상표시장치에서의 시역 모양과 관찰자의 이동시에 시점영상의 제어방법을 설명하기 위한 개념도,
도 21는 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 시차장벽에서의 시역특성 시뮬레이션 결과,
도 22은 본 발명의 대한 일실시예로 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우에 시차장벽에서의 개구부 설계 조건의 범위, 최소 개구부와 최대 개구부 조건을 계산한 결과,
도 23은 본 발명의 일실시예에 따라, 4시점 선광원 선폭의 설계조건을 설명하기 위한 개념도,
도 24는 본 발명의 일실시예에 의한 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우에 선광원의 설계 조건의 범위, 최소 선광원 폭과 최대 선광원 폭 조건을 계산한 결과,
도 25은 렌티큐라 렌즈 방식의 3차원 영상표시장치에서 일반적인 조건일 경우의 시역특성 시뮬레이션 결과,
도 26는 본 발명의 일실시예에 의한 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우에 렌티큐라 렌즈 설계 조건의 범위, 일반 렌티큐라 이격거리(d)에 비하여 초점거리(f)가 작은 영역과 큰 영영에서의 조건을 계산한 결과,
도 27~28는 수직하게 배열된 시차장벽과 경사진 시차장벽을 비교 설명하기 위한 개념도,
도 29은 본 발명의 일실시예에 의한 경사진 시차장벽과 같은 크기로 경사진 화소 구조를 설명하기 위한 개념도,
도 30은 본 발명의 일실시예에 의한 화소 모서리가 없는 화소 구조를 설명하기 위한 개념도,
도 31~32는 수직 3D화소선과 경사 3D화소선을 설명하기 위한 개념도,
도 33는 본 발명의 일실시예에 따라, 복수의 관찰자에 3D 영상을 서로 간섭없이 제공하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 2 내지 도 13를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무안경식 3차원 영상표시장치의 바람직한 생성된 시역모양, 이를 구현하는 방법과 관찰자 이동에 따라 동적으로 3차원영상을 제어하는 방법에 대해 설명한다.
본 실시예는 관찰자가 설계된 최적관찰거리에서 크게 벗어나지 않는 경우에 대해서만 동적인 3차원 영상 제공방법에 대해 설명을 하고, 관찰자가 최적관찰위치에서 벗어난 경우에 대한 영상제어방법에 대해서는 뒤의 실시예에서 설명하는 것으로 한다.
도 2는 종래의 일반적인 시차장벽을 이용한 4개의 시역형성방법을 보여주고 있다. 이 경우에 최적관찰위치(OVD) 위치에서의 수평위치에 따라 시역분포(도 3)를 보면, 관찰자의 동공이 시역의 중심에서 약간의 이동만으로도 영상의 밝기가 달라지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 이상적인 시역의 밝기분포는 도 9에 도시한 바와 같다. 도 9에 도시된 시역의 밝기분포에서 관찰자의 양안의 동공이 각각 제1시역과 제2시역에 있고, 각 시역내에서 수평 이동하는 경우에는 각 시점영상의 밝기 변화 없이 균일한 밝기의 3차원 영상을 볼 수 있게 된다. 그러나 실제적으로 구현할 수 있는 이상적인 시역의 밝기분포는, 도 10에 도시한 바와 같이, 각 시역의 경계부분이 경사지어 일부 중첩되게 된다. 도 10에 보여진 시역의 밝기 분포를 갖는 경우에도 관찰자의 수평이동이 단위시역내의 범위에서 움직일 경우에는 문제가 없지만, 시역의 경계를 넘어서 다른 시역으로 관찰자의 동공이 이동하는 경우에는 시역과 시역의 경계영역에서 크로스토크를 경험하게 된다.
이러한 문제를 해결할 수 있는 방법은 도 11에서와 같이 관찰자의 양안에 해당하는 시점사이에 하나 이상의 시점을 형성하고, 양안에 해당하는 각 시점의 시역과 양안 사이에 있는 시점의 시역이 일정부분 서로 중첩되게 시역을 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 도 11는 4개의 시점설계를 하고, 양안사이에 하나의 시점을 추가로 구비하여, 시점간의 간격이 양안 동공사이간격의 1/2이 되는 경우를 예로 든 것이다. 관찰자의 왼쪽눈의 동공과 오른쪽 눈의 동공이 제1 시역과 제3 시역에 위치한 경우에는, 동공위치추적시스템(도 13의 110 참조)에서 추적한 관찰자의 양안의 동공 좌표를 제어부(도 13의 120 참조)에서 받아, 영상표시패널의 해당시점별 영상정보를 영상표시패널(도 13의 130 참조)에서 표시하게 한다. 도 11의 경우에는 제1 시역과 제 3시역에 각각 좌안 영상과 우안영상을 제공하고, 제2시역과 제4시역 영상정보를 제거하면, 관찰자는 현재위치에서 크로스토크 없는 선명한 3차원 입체영상을 볼 수 있다. 이 경우 관찰자가 하나의 시역내에서 오른쪽으로 이동하더라도 영상정보의 밝기변화가 없는 균일한 3차원 영상을 보게 된다. 관찰자가 오른쪽으로 추가 이동하여 관찰자의 왼쪽눈의 동공 위치가 제1시역의 중심보다 제2시역의 중심에 더 가까이 되는 지점까지 오게 될 때, 제1시역과 제3시역의 영상정보를 제거하고 제2시역과 제4시역에 각각 좌안영상과 우안영상을 제공하도록 제어하면, 영상의 밝기변화와 양안 각각의 시점간의 크로스토크 발생 없이 선명한 3차원 영상을 연속적으로 제공할 수 있게 된다.
도 11에서는 인접 시역간의 겹쳐지는 부분이 균일한 영역에서 겹쳐지도록 도시하였다. 시역의 밝기 변화가 관찰자에게 영향을 주는 것은 시인성의 민감도와 관계되는데, 균일한 영역에서 겹쳐지지 않고 도 12와 같이 시역의 최대 밝기에서 85% 이상의 위치에서 시역간의 겹침이 발생하더라도, 관찰자가 이동시 시점영상 밝기의 큰 변화를 느끼지 못하고 3차원 영상을 볼 수 있다. 또한, 도 10 내지 도 12는 시역의 중간영역이 완전히 평탄한 경우를 도시한 것이나, 예를 들어 경사진 시차장벽을 이용하여 생성된 시역의 모양은 시역의 중간영역 역시 완전히 평탄하지 않을 수 있다. 이러한 경우에도 인접시역의 겹침을 시역 최대밝기의 85% 이상으로 설정하여, 관찰자 이동시의 영상의 밝기 변화를 15% 범위내로 줄여줄 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 시역의 균일한 영역을 넓히고, 양안 시점간에 하나 이상의 중간시점을 배치하며, 관찰자의 양안의 동공위치를 판단하여 영상정보를 제공하는 시점외의 영상정보를 제거함에 따라, 종래의 무안경식 3차원 영상표시장치의 문제인 영상밝기의 불균일과 크로스토크의 발생을 최소화 할 수 있다.
더욱이, 양안에 해당하는 시점들에서 어느 한쪽 안구에 해당하는 시점의 시역 중심에 다른 안구에 해당하는 시점의 시역의 영상이 최대 밝기의 5% 보다는 작은 정도로 들어오도록 하여, 크로스토크를 최소화 시킬 수 있다. 물론 동공추적 정밀도를 고려하여도, 동공이 해당 시역에 머무를 수 있는 구역 내에는 다른 시점의 영상이 전혀 들어오지 않도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
무안경 방식의 관찰자 위치에서 시역을 형성하는 방법은 시차장벽 또는 렌티큐라렌즈와 같은 광학판을 이용하는 방법과 선광원을 이용하는 방법이 있다. 이하, 시차장벽 방법, 선광원 방법, 및 렌티큐라 방법에 있어 상기와 같은 시역을 형성하기 위한 설계조건에 대하여 순차적으로 설명한다.
이러한 3종류의 시역형성 기술에서, 시뮬레이션을 통해 얻은 결과를 기준으로 본 발명에서 추구하고자 하는 시역 특성의 조건들을 아래와 같은 공통 조건에서 계산하였다.
단위 화소 폭 = 0.1mm
최적 관찰 깊이 (OVD) = 1000mm
양안거리 = 65mm
양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우에 시점수 N = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 및 10
N에 따른 1인에 대한 최소 시점수( = 2xN) = 4, 6, 8, 10, 12, 14, 및 20
(모든 시뮬레이션 결과는 OVD에서의 결과)
(1) 시차장벽 방법
도 14는 다시점 시차장벽의 3D 영상표시장치에서 일반적인 개구부 설계 조건을 설명하기 위한 개념도이다. 일반적으로 시차장벽을 설계할 때의 개별 개구의 수평폭(A)을 단위 화소의 폭과 유사하게 적용하면, 수직 개구형태에서는 도 15, 그리고 경사진 개구형태에서는 도 16와 같은 시역 분포 형태를 형성하게 된다. 이러한 개구의 수평폭을 변화시키면 단위 시역의 형태가 바뀌게 된다. 여기에서 도 15 및 16의 시역 설계는 4시점에 대한 것이다. 도 15 및 16에 도시된 바와 같은 각각의 시점에 대한 시역특성을 갖는 경우에는, 관찰자의 양안의 동공의 위치가 각 시점의 중심부(즉, 각 시점에 의해 형성된 시역의 가장 밝은 부분)에 위치해 있다가 수평방향으로 조금 움직여도 해당 시점의 영상 밝기가 급격하게 변화하게 되어, 균일한 밝기의 3차원 영상을 볼 수 없게 되는 문제가 발생된다.
그리고 도 15 및 16와 같은 일반적 설계조건에서, 도 11 또는 12와 유사한 형태의 시역은 도 14에서 개구의 수평폭을 증가시키면 얻을 수 있다. 이러한 개구의 수평폭의 조건은 시역의 형태를 고찰함에 있어, 정시역과 부시역을 함께 고려하는 상황에서, 좌안시점과 우안시점 사이에 순서와 관계없이 언제나 최소 한시점 이상의 시역을 추가한다. 그리고, 인접시점의 시역간에 최소 85% 이상에서 겹침이 발생되도록 하여, 이동시 밝기변화를 최소화 하도록 최소 개구폭 조건(Amin)을 설정한다. 동시에 양안에 해당하는 시점들에서, 어느 한쪽 안구에 해당하는 시점의 시역 중심에 다른 안구에 해당하는 시점의 시역의 영상이 최대 밝기의 5%를 초과하여 들어오지 못하도록 하여, 크로스토크를 허용하는 최대 한계를 결정하는 최대 개구폭 조건(Amax)을 설정한다.
이와 같은 조건에서 만들어진 시차장벽을 이용한 3차원 영상표시패널에서 종래의 문제가 해결될 수 있다. 즉, 시차장벽에서 바람직한 개구폭(A)의 가능한 조건은 Amin ≤ A ≤ Amax 사이에 존재하는 것이며, 최적 조건은 Aaverage = (Amin+Amax)/2 주변에 존재한다.
도 17은 종래 시차장벽을 사용한 3차원 영상표시장치의 문제점을 극복하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 양안시점 사이에 하나의 시점만 있을 경우의 시차장벽의 개구부 설계방법과, 그에 따른 형성된 시역의 밝기분포를 설명하기 위한 개념도이다. 본 예에서의 개구폭은 단위 화소폭의 2배로 설정한다. 원리적 설명을 위해 수직방향으로 형성된 시차장벽의 개구부를 기준으로 설명하고, 본 발명의 개념이 적용될 수 있는 최소시점인 4시점을 예로 들어 설명한다.
도 17에 도시된 시차장벽의 개구부 설계에 의해서 형성되는 4개 시점 각각의 시역의 최적관찰위치(즉, 도 17의 시차장벽으로부터 L거리에 위치)에서의 모양은, 영상표시패널과 수직한 시차장벽의 개구부인 경우에, 도 18에 도시된 바와 같다. 이때의 시점간의 간격(E)는 관찰자의 양안의 동공사이 간격(평균적으로 65mm)의 1/2로 설정하고, 중간시점이 하나 존재하는 경우이다. 도 18에서, 부시역은 설명의 단순화를 위해 표시하지 않았지만, 도시된 제1시역의 왼편과 제4시역의 오른편에 부시역이 존재할 수 있다.
도 19에서와 같이 관찰자의 양안 중 왼쪽 눈의 동공이 제1시역의 중심영역에 있을 경우에, 관찰자의 오른쪽 눈의 동공은 제3시역의 중심영역에 위치하게 된다. 이 경우 영상표시패널상의 제1시점 화소들과 제3시점 화소들에 각각 좌안 영상과 우안 영상을 제공하고, 제2시점 화소들과 제4시점 화소들의 영상을 제거하면, 관찰자는 명확히 분리된 제1시역과 제3시역의 시차영상을 보게 된다. 도 20에 보여지듯이, 관찰자가 오른쪽 방향으로 이동하여 관찰자의 왼쪽 눈의 점선으로 표시된 위치에서 동공이 제1시역과 제2시역의 교차지점의 위치에 오게 될 경우에, 동공추적시스템에서 피드백된 정보를 이용하여, 제어부에서 영상표시패널 상의 화소들의 정보들을 변경하게 된다. 즉, 제2시점 화소들과 제3시점 화소들에 각각 좌안 영상과 우안 영상을 제공하고, 제1시점 화소들과 제3시점 화소들의 영상을 제거하도록 제어부에서 조절하면, 관찰자는 명확히 분리된 제2시역과 제4시역의 시차영상을 보게 된다.
이와 같은 시역설계에서는, 시역의 밝기가 급격히 변화되기 시작하는 주변의 수평위치가 크로스토크량의 발생이 시작되는 수평위치가 됨을 도 19와 도 20를 참조하여보면 알 수 있다. 또한 도 17과 같은 개구폭보다 다소 크게 개구폭을 적용하면, 도 11에서와 같이 이웃 시역간에 어느 정도의 겹침을 발생시켜, 동공 추적의 정밀도에 따른 오차를 고려하여도, 이웃 시점으로 이동시에 밝기변화가 전혀 없도록 할 수도 있다.
결과적으로 관찰자의 양안의 동공들이 각각 시역의 중심부에 있다가 관찰자가 수평이동하면서, 인접시점의 시역들에 해당 시차영상을 공급하고 이전 시점 영상을 제거함에 따라, 종래기술에서 문제였던 관찰자 이동중에 3차원 영상을 볼 때의 영상밝기 변화가 크게 발생되는 현상 및 양안의 시점영상이 일부 교차하여 발생되는 크로스토크 현상을 현저히 개선시킬 수 있다.
그러나, 이와 같은 4시점 설계(양안시점 사이에 하나의 시점 중심이 존재하는 경우)에서 화소크기 대비 개구부 크기를 2배로 하는 조건은, 시차장벽의 개구부가 영상표시패널에 대해 수직하게 배열되고, 관찰자의 양안의 동공간의 간격이 평균 관찰자의 값(통상적으로, 65mm)과 같을 경우에 해당되는 바람직한 조건이다. 그러나, 시차장벽의 개구부가 영상표시패널에 대해 경사진 개구부를 갖는 경우에는 각 시역의 밝기분포가 도 21에 보여지듯이 이상적인 사다리꼴 형태가 되지 않는다. 도 21는 본 발명에 의한 다른 실시예로서, 시차장벽의 개구부가 영상표시패널에 대해 "tan-1(1/3) ~ 18.43"도 기울어진 것만 다르고, 다른 것은 도 17의 조건과 동일한 경우에 시역분포의 시뮬레이션 결과이다. 도 21의 형성된 시역의 모양은 도 18과 다르게 시역중간에 이상적으로 균일한 영역이 보이지 않는다.
도 17에서는 편의상 하나의 평면상에 영상표시패널의 화소들을 배치하였지만, 수직한 위치(y방향 위치)가 서로 다른 화소들로 구성될 수 있다(특히, 시차장벽의 개구부가 영상표시패널에 대해 경사지게 배치된 경우).
양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우에, 화소폭 대비 시차장벽의 개구부의 크기에 대한 일반화 조건도 상기 바람직한 개구폭(A)의 가능한 조건인 Amin ≤ A ≤ Amax을 이용하여, 시뮬레이션을 통하여 구할 수 있다. 일반적 양안간격이 65mm라 하면, 이 경우 이웃하는 시점간 간격은 (65mm/N)이 된다.
양안시점 사이의 시점수가 많아질 때의 장점은 양안시점 사이의 크로스토크 최소화 이외에도, 관찰자의 이동시에 운동시차의 표현이 보다 자연스러워 진다는 것이다. 반면에, 양안시점 사이의 시점수 개수가 커질수록, 그에 비례하여 해상도가 감소하는 문제가 있다. 그러므로, 3차원 디스플레이의 응용분야에 따라 최대 관찰자의 수 등을 고려하여 적절한 N값을 설정할 필요가 있다.
또한, 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우에 전체 시점수를 M이라 하면, 관찰자의 이동시에 좌안과 우안 각각에 가장 가까운 시점영상을 선택하기 위해서는 M은 최소 2N과 같거나 이보다 커야 된다. 즉, 도 17과 같이 관찰자 양안 시점 사이에 1시점 중심이 있으므로, N=2로 설계될 경우에 M은 최소 4시점 이상이어야 한다. 또는, 양안 시점 사이에 3시점 중심이 존재하도록 설계된 경우에는, N=4이므로 M은 최소 8시점 이상이 되어야 한다.
도 22은 앞에서 설명한 바와 같은 본 발명의 바람직한 시차장벽의 개구부의 범위를 전체 시점수별로 시뮬레이션한 결과를 보여준다. 도 22의 (a)와 도 22의 (b)는 각각 수직 시차장벽의 개구부 범위과 경사 시차장벽의 개구부 범위에 대한 결과이다. 이때, 두 경우는 모두 전체시점의 1/2이 양안시점 사이간격으로 설정된 경우이다.
첫 번째로 수직 시차장벽인 경우에는, 모든 전체 시점수의 경우에 대해, 최소 개구부 조건은 화소폭 대비 1.6배임을 알 수 있다. 반면에 최대 개구부 조건은 전체시점수의 증가에 따라 증가됨을 알 수 있다. 이러한 전체 시점수에 따른 최대 개구부 조건은 일정한 경향성을 보임을 확인할 수 있다. 즉, 전체시점수를 2N(양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우)이라 하면, 대략 (2N-1)*Wp 이 최대개구부 조건이 되어, 화소폭(Wp) 대비 (2N-1)배가 됨을 알 수 있다.
이때, N은 2이상 65이하의 정수인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 양안의 두시점의 중심 사이에 최소 하나의 시점이 존재해야하고(즉, N=2인 경우), 양안 시점의 사이 시점을 나누는 것은 최소 1mm의 시점간격 이상이 되는 것이 실질적으로 의미가 있고 양안 평균간격이 65mm 정도 되므로, N = 65인 경우가 최대 N값이 된다.
두 번째로 경사 시차장벽인 경우에는, 모든 전체 시점수의 경우에 대해, 최소 개구부 조건은 화소폭 대비 1.8배임을 알 수 있다. 최대 개구부 조건은 상기의 수직 시차장벽과 유사한 경향을 보인다. 즉, 경사 시차장벽의 개구부 조건은 각 시점수별로 개구부 조건범위가 약간 줄어드는 것 외에는 수직 시차장벽과 동일하게 볼 수 있다. 따라서, 다음에 설명할 본 발명의 다른 실시예인 선광원과 렌티큐라 렌즈를 사용하는 경우에 대해서는 수직 선광원과 수직 렌티큐라렌즈를 사용하는 경우에 대해서만 설명한다.
(2) 선광원 방법
도 23은 수직 선광원을 사용하여 4시점에서의 균일한 시역형성을 위한 선광원의 선폭의 한 예을 설명하기 위한 개념도이다. 이는 시차장벽의 개구부 크기조건을 구하기 위한 도 17에 대응된다. 본 선광원을 이용한 방법에서 도 17의 시차장벽 방법과 유사한 결과를 도출하도록 시뮬레이션 한 결과, 도 17의 개구폭과 유사하게 선광원 폭이 단위 화소폭의 약 2배가 되어야 한다는 것을 도출할 수 있었다. 따라서 수직 선광원의 폭이 단위 화소폭의 2배가 되도록 하여 시뮬레이션하면 도 18의 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다.
도 24는 본발명의 바람직한 실시예에 따른 선광원의 범위를 전체시점별로 시뮬레이션한 결과를 보여준다. 특히, 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우의 시뮬레이션 결과이다. 도 24에서 d는 선광원과 영상표시패널 사이의 거리를 의미하고, W(LS)는 인접선광원 사이의 이격거리를 나타낸다. 전체시점수가 증가될수록 d와 W(LS)가 증가되는 경향을 볼 수 있다.
도 24를 참조하면, 전체시점수가 다른 모든 경우에도 최소 선광원폭 조건은 모두 화소폭 대비 1.6배임을 알 수 있고, 최대 선광원폭 조건은 전체시점수의 증가에 따라 증가됨을 확인할 수 있다. 그런데, 이러한 전체시점수에 따른 최대 선광원폭 조건은 일정한 경향성을 보임을 확인할 수 있다. 즉, 전체시점수를 2N(양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우)이라 하면, 대략 (2N-1)*Wp이 최대 선광원폭 조건이 되어, 화소폭(Wp) 대비 (2N-1)배가 됨을 알 수 있다. 이때, N은 2이상 65이하의 정수인 것이 바람직하다.
(3) 렌티큐라 광학판 방법
본 발명의 목적에 맞는 시역의 모양과 중첩을 줄 수 있는 실시예로서, 렌티큐라 렌즈를 사용하는 경우에 대해 다음과 같이 설명한다.
상기 설명에서 시차장벽에서의 개구부 조절, 선광원에서의 선광원 선폭조절에 해당하는 부분이 렌티큐라 렌즈의 초점거리 조절이다. 일반적으로 시역 설계시 영상표시패널의 화소면과 렌티큐라 렌즈의 중심면과의 사이 거리(d)와, 렌티큐라 렌즈의 유효 초점거리(f)를 유사하게 설정한다. 여기에서 d는 다시점에서 이웃하는 시점들 사이의 거리, 즉 단위 시점 시역폭 결정에 따라 계산되어진다. 따라서 단위 시역폭을 결정하면, 그 값에 따라 d값이 계산되어 결정될 수 있다. 렌티큐라 렌즈와 영상표시장치 화소면의 사이 거리(d) 보다 렌티큐라 렌즈의 초점거리(f)를 크게 하는 일정 범위와 작게 하는 일정 범위 내에서, 상기 시차장벽과 선광원에서 구현한 사다리꼴 모양의 시역을 형성할 수 있다. 즉, 인접시점의 시역과의 85% 이상의 중첩 조건, 그리고 양안시점의 중심에서의 크로스토크 5% 이하를 달성할 수 있다.
렌티큐라 렌즈를 시차분리수단으로 사용하는 경우 역시, 앞에서 설명한 시차장벽인 경우와 유사한 시역이 형성되는데, 일례로 도 25에서는 4시점인 경우에 계산된 시역특성을 보여준다. 즉, 도 25은 렌티큐라 중심과 디스플레이면과의 거리(3.0769mm)에 비하여 약 30% 긴 거리의 렌티큐라 렌즈 초점거리(3.9mm)를 적용한 경우, 수직 배치 렌티큐라 광학판을 적용한 상황에서의 OVD 위치 시역특성을 보여준다.
도 26는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큐라 렌즈의 초점거리의 범위를 전체시점별로 시뮬레이션한 결과를 보여준다. 특히, 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우의 시뮬레이션 결과이다(N은 2이상 65이하의 정수). 이때, 도 26의 fo(이하, 원초점거리)는 렌티큐라 렌즈의 초점거리가 d인 경우, 즉 영상표시패널의 화소면에 맞추어져 있는 경우를 나타낸다.
도 26의 첫 번째 전체시점수별 초점거리 범위는 원초점거리 fo보다 작은 경우이다. 이 경우 원초점거리 대비 최소 초점거리, f/fo(min)는 전체시점수 증가에 따라 0.5 ~ 0.55 범위 내에 있다. 또한, 원초점거리 대비 최대 초점거리, f/fo(max)는 전체시점수 별로 증가하는 경향을 보이고, 그 범위는 0.72 ~ 0.92 이다.
도 26의 두 번째 전체시점수별 초점거리 범위는 원초점거리 fo보다 큰 경우이다. 이 경우 원초점거리 대비 최소 초점거리, f/fo(min)는 전체시점수 증가에 따라 감소하는 경향을 갖고, 그 범위는 1.06 ~ 1.63 이다. 또한, 원초점거리 대비 최대 초점거리, f/fo(max)는 전체시점수 별로 증가하는 경향을 보이고, 그 범위는 4.88 ~ 20.8 이다.
이하, 영상표시패널과 경사진 방향의 시차장벽의 개구부, 선광원, 또는 렌티큐라 렌즈에서의 시역형성 모양을 개선하기 위한 영상표시패널상의 화소구조에 대한 본 발명의 실시예를 시차장벽을 기준으로 도 27 내지 도 30을 참조하여 설명한다.
일반적인 영상표시패널 상의 화소구조는 도 27와 같다. 도 27는 4시점으로 설계된 경우 화소들에 해당 시점영상을 표시하였다. 이 경우 양안 시점간의 간격은 2시점 이므로, 본 발명의 시역평탄화 조건인 시차장벽의 개구부가 화소폭보다 2배 정도 큰 경우이고, 수직한 배치를 한 경우이다. 이러한 배치에서의 시역특성은 도 18에 보여진 바와 같다. 그러나, 도 28와 같이 시차장벽의 개구부가 수직으로부터 경사진 경우에는, 형성되는 시역모양이 동일한 개구부 조건에서도 도 21와 같이, 시역의 중간부분 및 인접시점과 중첩되는 부분 사이에서 밝기 차이가 난다.
이는 수직한 화소구조에 대해 경사진 개구부의 효과로서, 이를 없애기 위한 본 발명의 실시예에 따른 화소구조는 도 29에 보여진다. 시차장벽의 개구부의 경사방향과 화소들의 경사방향을 실질적으로 동일하게 배열하면, 경사진 시차장벽의 개구부에 의해서도 도 18과 같은 이상적인 시역형태를 만들 수 있다. 또는 영상표시장치의 화소들은, 대응되는 선광원의 기울기 또는 렌티큐라 렌즈의 기울기와 실질적으로 동일한 방향으로 기울어지는 것이 바람직하다.
그러나, 도 29의 화소구조는 영상표시패널 상의 화소구조를 실질적으로 변경하여야 하므로 제조상 어려울 수 있다. 이러한 경우에, 도 30과 같이 기존과 동일한 수직한 화소구조에 화소영역의 모양만을 바꾸어도 된다. 즉, 도 30과 같이 화소구조를 형성하면, 경사진 시차장벽의 개구부에서도 시역평탄화를 달성할 수 있다. 도 30의 화소내의 검은색 부분은 BM(Black Matrix) 등으로 처리하여, 실제로 영상정보가 발생되지 않는 영역으로 설계할 수 있다. 도 30과 같은 구조는 도 27의 일반적인 화소구조보다는 화소의 개구율은 줄어들게 되나, 기존의 수직 화소구조를 사용하면서, 경사진 시차장벽의 개구부를 사용하더라도, 본 발명의 목적에 맞는 평탄화된 시역구조를 만들 수 있는 장점이 있다.
이상에서, 도 27 내지 도 30은 4시점인 경우(양안 시점사이 간격이 2시점인 경우)를 예로 들어 설명하였지만, 양안 시점수가 2시점 이상인 경우와, 경사진 선광원을 사용하거나 경사진 렌티큐라렌즈를 사용하는 경우에도 동일하게 적용가능 함은 물론이다.
이하, 도 2와 도 31을 참조로 본 발명의 또 다른 실시예인 깊이방향 이동시에도 최적관찰위치에서와 같이 크로스토크 없는 선명한 3차원 영상을 제공할 수 있는 방법에 대해 기술한다. 최적관찰위치에서 시역의 모양과 배치가 본 발명의 목적한 대로 형성되었다 하더라도, 관찰자가 최적관찰위치로부터 벗어난 때에는 형성된 시역의 모양과 배치가 바뀌게 되어, 관찰자에게 제대로된 3차원 영상을 제공해 줄 수 없는 문제가 발생한다(도 4, 5 참조). 본 발명은 깊이방향으로 관찰자가 이동시에도 최적의 3차원 영상을 제공할 수 있도록 3D 화소선이라는 개념을 도입하고, 도입된 3D 화소선 개념을 사용하여 깊이방향 관찰자 이동 중에도 최적의 3차원 영상을 볼 수 있는 방법에 대해 기술 할 것이다.
3D화소선이란 시차장벽 각각의 개구부, 각각의 렌티큐라 렌즈, 또는 각각의 선광원들과, 각각의 시점영상을 제공하는 영상표시패널상의 화소들로 이루어진다. 도 31에는 4시점인 경우 3D화소선이 수직으로 배치되는 경우를 도시하였고, 도 32에는 3D화소선이 경사져서 배치되는 경우를 도시하였다. 이러한 두 경우 모두 도 2의 OVD에서의 시역분포(도 3)가 3D화소선 별 고려에서는 도 6, 7, 8와 같이 그 형태가 동일함을 확인하였다. 이러한 특성을 이용하여 OVD가 아닌 깊이에서도 OVD의 시역분포 형태 결과를 이용하여 시역특성 조건을 적용할 수 있다.
도 2에서 관찰자가 깊이방향으로 최적관찰거리(Optimum Viewing Distance; OVD) 위치를 벗어나 P1(OVD의 0.5배 거리)의 위치로 이동하면, 최적관찰거리(OVD)에서와 다르게 좌안과 우안의 해당시점의 시역들의 시역분리가 제대로 이루어지지 않고, 인접시역과 중첩되게 되어, 제대로 된 3차원 영상을 볼 수 없게 된다(P1 위치에서의 시역분포는 도 4 참조) 또한 도 2에 도시하지는 않았지만, OVD의 1.5배 거리로 관찰자가 이동하여도 도 5에서와 같이 시역형성 모양이 달라지게 되어 크로스토크가 증가한다.
이 내용을 도 4의 경우를 들어 좀 더 자세히 설명한다. 도 2의 P1위치 점선이내의 시역들 경계선 교차 상황을 보면, P1위치의 어느 한 화소의 시역의 중심에 동공하나가 존재하여도, 다른 동공은 시역들의 경계선에 존재할 수 있다. 이러한 상황에서는 앞에 설명한 것처럼 개구별 크로스토크가 최대화 되는 경우를 경험할 수 밖에 없다. 따라서 최적관찰위치보다 평균적으로 크로스토크가 증가한다. 이러한 상황은 최적관찰위치보다 멀어지는 경우에도 발생한다. 따라서 최적관찰위치를 많이 벗어나면, 어느 위치에서도 크로스토크가 많은 양 발생할 수 밖에 없다.
따라서 도 6, 7, 8에서와 같이 시차장벽의 경우 하나의 개구선(선광원의 경우 하나의 선광원, 렌티큐라 광학판의 경우 렌티큐라 렌즈 하나), 즉 하나의 3D화소선 만을 고려하면, 최적관찰위치(도 6)에서와 같이, 관찰자의 위치가 최적관찰위치의 0.5배(도 7), 최적관찰위치의 1.5배(도 8)인 경우에도 시역의 밝기 분포가 거의 변화되지 않는다. 따라서, 최적관찰위치에서 앞서 도출한 조건들인, 이웃 시점 간 85%이상 교차조건 및 양안 두 개의 시점 간 상대 시역의 영향이 5%이하인 조건을 적용하여, 3D화소선에서도 시역 평탄화 조건과 동일한 결과를 얻을 수 있다.
이렇게 3D화소선이 정의된 후에, 영상표시장치(100)의 제어부(120)는 관찰자의 동공의 위치를 동공위치추적시스템(110)에서 피드백 받아, 영상표시패널(130)상에 존재하는 복수의 3D화소선을 동적으로 선택한다(도 13 참조). 그리고, 각각의 3D화소선이 형성된 시점들 중에서 양안 동공의 중심과 가장 가까운 시점을 중심으로, 좌안 동공에 해당하는 시점과 우안 동공에 해당하는 시점을 선정한다. 아울러, 나머지 시점 영상을 제거하여 크로스토크를 최소화시킨다.
3D 화소선 개념을 이용한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 영상표시장치를 도 13를 참조하여 종합적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 영상표시장치(100)는 3차원 영상표시패널(130) 및, 3D화소선들 각각의 시점영상을 제어하는 제어부(120)를 포함한다. 이러한 3D화소선들 각각은 4시점 이상의 다시점을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 영상표시장치(100)는 관찰자의 동공위치를 판단하여 제어부(120)에 위치정보를 전달해주는 관찰자의 동공위치 추적시스템(110)을 더 구비할 수 있다. 제어부(120)는 동공위치 추적시스템(110)으로부터 전달된 위치 정보를 이용하여, 관찰자의 눈의 위치에 따라 각각의 3D화소선별로 좌안 시역과 우안 시역을 재배치하고, 각 시역에 특정 영상 정보를 제공할 수 있도록 영상표시패널(130)을 제어한다. 그리고, 제어부(120)는 동공위치 추적시스템(110), 영상표시패널(130)을 전체적인 동작을 제어한다.
영상표시패널(130)은 3차원 영상을 표시하기 위해 시차분리 수단인 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 이용하거나, 선광원을 이용할 수 있다. 시차분리 수단인 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈는 좌안 및 우안의 영상을 일정한 관찰거리에서 관찰자가 3차원 영상을 관찰할 수 있도록 좌안 및 우안의 영상을 분리시켜 교대로 형성될 수 있도록 하는 광학판이다. 시차장벽(Parallax barrier)은 차광부(barrier)와 개구부(aperture)가 교대로 형성된 것이며, 렌티큐라 렌즈(lenticular lens)는 예를 들어 실린드리컬 형태의 렌즈가 주기적으로 형성된 것을 이용할 수 있다. 하지만 시차분리 수단은 이것에 한정되지 않으며, 마이크로 프리즘(micro prism)이 주기적으로 배치된 광학판 등 본 발명의 목적을 달성하기 위해 다양한 수단을 이용할 수 있음은 물론이다. 선광원도 3차원 영상을 표시하기 위한 점광원으로 이루어진 선광원 등 여러 가지 종류를 모두 포함한다.
이하, 관찰자가 깊이 방향을 포함하는 3차원 공간에서 이동하는 경우와 다수의 관찰자가 존재하는 경우, 본 발명의 일실시예에 의한 동공위치 추적시스템을 이용하는 영상표시장치에 대해 설명한다.
관찰자가 최적 거리를 벗어나 앞뒤로 움직일 경우, 시점간 간격이 커지거나 줄어들게 된다. 만약 영상표시장치 쪽으로 가까이 다가서는 경우, 시점간 간격이 좁아져서 양안 거리를 고려하면 필요한 시점수가 증가하게 된다. 그러나 일정 구간내에서는 그 시점별 시역의 모양은 유지된다.
위에서 설명한 시차장벽이나 렌티큐라 렌즈 및 시역형성용 선광원을 이용하는 방식에 대해 실시간 동공위치 추적시스템(110)을 적용할 수 있다. 이 동공위치 추적시스템은 관찰자의 동공위치를 실시간으로 추적하여 제어부(120)에 위치정보를 전달해 준다. 그러면 제어부는 관찰자의 깊이 방향 이동이 고려된 동공위치의 3차원 정보를 이용하여, 관찰자의 양안 각각의 중심과 가장 가까운 시역 중심에 해당하는 시점에는 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고, 선택된 시점 이외에는 해당 시점영상을 제거할 수 있다. 이렇게 함으로써 항상 최소화된 크로스토크와 시역 내에서의 최소 밝기변화를 제공할 수 있다. 아울러, 제어부가 관찰자의 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고 선택된 시점 이외의 시점영상을 제거하는 것은, 3D화소선 마다 결정하는 것이 바람직하다.
더 나아가 관찰자가 2인 이상의 다수의 경우에는, 1인 관찰 경우를 확장하여 다수 각각의 동공 위치에서 상기 방법을 동일하게 적용함으로써, 다수에게도 크로스토크가 최소화되고 시역의 밝기 변화가 적은 3D 영상을 제공할 수 있다. 도 33는 상기에 설명한 본 발명의 실시예에 따라, 양안시점 사이에 1개의 시점 중심이 위치되도록 설계하고, 전체시점수가 16시점인 경우에, 하나의 3D화소선에 의한 시역형성을 보여주는 개념도이다. 이때, 관찰자별 위치에 따라 각각의 관찰자의 양안의 중심에 가까운 두 개의 시점에 양안시점 영상을 제공하고, 그 인접시점 영상을 제거하거나, 관찰자들의 양안에 해당하는 시점들의 영상을 제외한 모든 시점들의 영상을 제거함으로써, 크로스토크 없고 관찰자의 이동시에도 영상밝기변화가 최소화된 3차원 영상을 제공할 수 있게 된다.
또한, 도 33는 양안시점 사이에 1개의 시점 중심이 위치되고, 이에 따라 한 사람에 적용되는 최소시점은 4시점이 되므로, 최대 4명의 관찰자가 3차원 영상을 각자위치에서 볼 수 있게 된다. 도 33는 관찰자가 두 명인 경우 본 발명의 일실시예에 의한 영상표시장치에서 관찰자 각각에 평탄화된 시점이 할당되는 경우를 예시하고 있다. 이러한 예에서는 1인에 해당하는 시점수를 4시점 이상으로 증가시키면, 즉 양안시점간 사이에 존재하는 시점 중심의 수를 증가시키면, 보다 정밀한 크로스토크의 조절이 가능하다.
이 경우 관찰자의 동공위치 추적시스템은 복수의 관찰자의 위치를 추적할 수 있으며, 각각의 동공위치를 추적하여 제어부에 관찰자의 인원과 복수의 관찰자의 동공 위치들의 정보를 전달한다. 그러면 제어부는 복수의 관찰자의 동공위치의 3차원 정보들을 이용하여, 복수의 관찰자의 양안 각각의 중심과 가장 가까운 시역 중심에 해당하는 시점에는 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고, 선택된 시점 이외에는 해당 시점영상을 제거할 수 있다. 이때 복수의 관찰자의 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고 선택된 시점영상 이외의 시점영상을 제거하는 것은, 3D화소선 마다 결정하여 복수의 관찰자에게 크로스토크를 최소화하는 것이 바람직하다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

Claims (17)

  1. 3D 영상을 표시하는 영상표시패널;
    시점영상을 제어하는 제어부 및;
    관찰자의 동공 위치를 판단하여 상기 제어부에 위치정보를 전달해주는 관찰자 위치 추적시스템을 포함하되,
    상기 영상표시패널은 4시점 이상의 다시점을 제공하고,
    상기 다시점 중의 어느 한 시점의 시역과 인접 시점의 시역의 교차점이 한 시점 최대 밝기의 85% 이상인 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 관찰자 양안과 중심이 가장 가까운 두 시점의 어느 한쪽 시점 시역의 광이 다른 한쪽 시점 시역의 중심에 최대밝기의 5% 이내로 침입하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 영상표시패널은,
    시차분리 수단인 시차장벽 또는 렌티큐라 렌즈를 이용하거나, 선광원을 이용하여 3D 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 시차분리 수단이 시차장벽이고, 양안의 두 시점 중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우(N은 2이상 65이하의 정수),
    상기 시차장벽의 개구부의 폭은 화소폭 대비 1.6배 ~ (2N-1)배인 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 시차분리 수단이 선광원이고, 양안의 두 시점 중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우(N은 2이상 65이하의 정수),
    상기 선광원의 폭은 화소폭 대비 1.6배 ~ (2N-1)배인 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 시차분리 수단이 렌티큐라 렌즈이고, 양안의 두 시점중심 사이에 (N-1)개의 시점 중심이 균일한 간격으로 존재할 경우(N은 2이상 65이하의 정수),
    상기 렌티큐라 렌즈의 원초점거리(fo)를 렌티큐라 렌즈와 상기 영상표시패널의 화소들과의 거리라 할 때,
    상기 렌티큐라 렌즈의 초점거리(f)가 상기 렌티큐라 렌즈의 원초점거리(fo)보다 작은 경우에는, f/fo가 0.5 이상에서 0.9 이하이고,
    상기 렌티큐라 렌즈의 초점거리(f)가 상기 렌티큐라 렌즈의 원초점거리(fo)보다 큰 경우에는, f/fo가 1.06 이상에서 20.8 이하임을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 관찰자 위치 추적시스템은 관찰자 동공위치 또는 관찰자 안면위치 추적을 통하여 관찰자 양안의 동공위치의 3차원 좌표를 추적함을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  8. 제 3항에 있어서, 상기 영상표시패널은 상기 관찰자 위치추적 시스템에 의해 추적된 관찰위치 정보를 이용하여 상기 제어부에서 3D 화소선들마다 시점 영상정보를 제어함을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 3D 화소선들은,
    상기 시차장벽의 개구부, 상기 렌티큐라 렌즈, 또는 선광원들과,
    각각의 시점영상을 제공하는 상기 영상표시패널상의 화소들로 이루어짐을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 관찰자 위치 추적시스템에 의해서 실시간으로 추적된 관찰자의 동공위치의 3차원 정보를 이용하여, 관찰자의 양안 각각의 중심과 가장 가까운 시역 중심에 해당하는 시점에는 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고, 선택된 시점 이외에는 해당 시점영상을 제거하여 크로스토크를 최소화하는 것을 특징으로 하는 다시점 3차원 영상표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 관찰자의 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고 선택된 시점 이외의 시점영상을 제거하는 것은, 3D화소선 마다 결정하여 크로스토크를 최소화하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 관찰자 위치 추적시스템은 복수의 관찰자의 위치를 추적할 수 있으며, 각각의 동공위치를 추적하여 상기 제어부에 관찰자의 인원과 복수의 관찰자의 동공 위치들의 정보를 전달함을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 관찰자 위치 추적시스템에 의해서 실시간으로 추적된 복수의 관찰자의 동공위치의 3차원 정보들를 이용하여, 복수의 관찰자의 양안 각각의 중심과 가장 가까운 시역 중심에 해당하는 시점에는 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고, 선택된 시점 이외에는 해당 시점영상을 제거하여 복수의 관찰자에게 크로스토크를 최소화하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 복수의 관찰자의 양안 각각에 해당하는 시점영상을 제공하고 선택된 시점영상 이외의 시점영상을 제거하는 것은, 3D화소선 마다 결정하여 복수의 관찰자에게 크로스토크를 최소화하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  15. 제 3항에 있어서, 상기 시차장벽, 렌티큐라 렌즈 또는 선광원은 상기 3D 영상표시장치의 화면상에서 수직으로부터 일정각도 기울어져 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 영상표시장치의 화소들은, 대응되는 시차장벽의 개구부의 기울기, 선광원의 기울기, 또는 렌티큐라 렌즈의 기울기와 실질적으로 동일한 방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 영상표시장치의 화소들은 적어도 2군데의 모서리가 없음을 특징으로 하는 3차원 영상표시장치.
PCT/KR2012/006271 2012-02-02 2012-08-08 시역 평탄화 및 동적 크로스토크 최소화를 위한 무안경식 3차원 영상표시장치 WO2013115444A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12867103.9A EP2811746B1 (en) 2012-02-02 2012-08-08 Glasses-free 3d image display device for flattening field of view and minimizing dynamic crosstalk
CN201280068978.0A CN104094596B (zh) 2012-02-02 2012-08-08 用于使观看区域平坦化并使动态串扰最小化的裸眼立体3d图像显示装置
US14/375,633 US9832457B2 (en) 2012-02-02 2012-08-08 Autostereoscopic 3D image display device for flattening viewing zone and minimizing dynamic crosstalk

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2853936A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd Display apparatus and method
CN104519334A (zh) * 2013-09-26 2015-04-15 Nlt科技股份有限公司 立体图像显示装置、终端装置、立体图像显示方法及其程序
EP2996333A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-16 LG Display Co., Ltd. Autostereoscopic 3d display device
CN105744253A (zh) * 2014-12-26 2016-07-06 乐金显示有限公司 自动立体三维显示设备

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9674510B2 (en) * 2012-11-21 2017-06-06 Elwha Llc Pulsed projection system for 3D video
KR101413244B1 (ko) * 2013-02-19 2014-06-30 한국과학기술연구원 변형된 공통시역을 이용하는 다시점 3차원 영상표시장치
KR101500367B1 (ko) 2013-07-29 2015-03-09 현대자동차 주식회사 차량용 자동변속기의 유압공급시스템
KR102135686B1 (ko) 2014-05-16 2020-07-21 삼성디스플레이 주식회사 입체영상 표시장치 및 이의 구동 방법
US9830739B2 (en) 2014-06-17 2017-11-28 Google Inc. Automultiscopic display with viewpoint tracking and scalability for multiple views
US9716879B2 (en) * 2014-07-15 2017-07-25 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd Image display method and device for multi-view stereoscopic display
KR102245823B1 (ko) * 2014-09-16 2021-04-30 삼성디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그의 구동방법
CN104581126A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 青岛歌尔声学科技有限公司 一种头戴显示设备的画面显示处理方法和处理装置
KR102279816B1 (ko) * 2014-12-26 2021-07-21 엘지디스플레이 주식회사 무안경 입체영상표시장치
EP3041231A1 (en) * 2014-12-30 2016-07-06 SeeFront GmbH Autostereoscopic multi-view system
KR102415279B1 (ko) * 2015-10-08 2022-06-29 엘지디스플레이 주식회사 무안경 3d 표시장치
KR102121389B1 (ko) * 2015-10-16 2020-06-10 삼성전자주식회사 무안경 3d 디스플레이 장치 및 그 제어 방법
KR101760453B1 (ko) 2016-01-18 2017-07-24 한국과학기술연구원 변형 서브화소 구조를 갖는 무안경식 3차원 영상표시장치
US10448001B2 (en) * 2016-06-03 2019-10-15 Mopic Co., Ltd. Display device and displaying method for glass free stereoscopic image
US10056022B2 (en) * 2016-06-10 2018-08-21 Apple Inc. Saturation dependent image splitting for high dynamic range displays
KR102522397B1 (ko) * 2016-11-29 2023-04-17 엘지디스플레이 주식회사 무안경 방식의 입체영상 표시장치
EP3607386A4 (en) * 2017-04-08 2020-12-30 LEIA Inc. MULTI-VIEW BACKLIGHTING, MODE SWITCHABLE BACKLIGHTING AND 2D / 3D MODE SWITCHABLE DEVICE
CN107396087B (zh) * 2017-07-31 2019-03-12 京东方科技集团股份有限公司 裸眼三维显示装置及其控制方法
KR102076506B1 (ko) * 2017-08-21 2020-02-13 경희대학교 산학협력단 시선 추적에 기초한 디스플레이의 영역별 밝기 조절 장치 및 그 방법
CN107885325B (zh) * 2017-10-23 2020-12-08 张家港康得新光电材料有限公司 一种基于人眼跟踪的裸眼3d显示方法及控制系统
NL2020217B1 (en) * 2017-12-30 2019-07-08 Zhangjiagang Kangde Xin Optronics Mat Co Ltd Method for reducing moire patterns on an autostereoscopic display
NL2020216B1 (en) * 2017-12-30 2019-07-08 Zhangjiagang Kangde Xin Optronics Mat Co Ltd Method for reducing crosstalk on an autostereoscopic display
JP2019152838A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 シャープ株式会社 表示装置、表示方法及びプログラム
KR102098286B1 (ko) * 2018-05-31 2020-04-07 한국과학기술연구원 무안경식 3차원 영상표시장치
WO2020005291A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 Leia Inc. Multiview display and method with dynamically reconfigurable multiview pixels
NL2022329B1 (en) * 2018-12-31 2020-07-23 Zhangjiagang Kangde Xin Optronics Mat Co Ltd System for illuminating a viewer of a display device
CN112925098B (zh) * 2019-12-06 2022-09-27 驻景(广州)科技有限公司 基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组
CN113405778A (zh) * 2021-06-17 2021-09-17 纵深视觉科技(南京)有限责任公司 分光器件立体显示设备、测试方法和测试装置
CN113866996B (zh) * 2021-09-28 2024-07-02 京东方科技集团股份有限公司 一种3d显示器件及其制备方法
TWI830146B (zh) 2022-02-16 2024-01-21 友達光電股份有限公司 裸眼式立體顯示系統及其顯示方法
EP4270946A1 (en) * 2022-02-18 2023-11-01 Innolux Corporation Display device with three-dimensional image display function and three-dimensional image display method
CN115243029A (zh) * 2022-09-22 2022-10-25 苏州域光科技有限公司 图像显示方法、装置、设备、系统及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004347727A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Hamamatsu Godo Kk ステレオグラムの裸眼立体視を補助する方法及び装置
KR20100085753A (ko) * 2009-01-21 2010-07-29 한국과학기술연구원 입체 영상표시장치
KR20120002145A (ko) * 2010-06-30 2012-01-05 한국과학기술연구원 3차원 디스플레이의 시역 겹침 감소 방법 및 그를 위한 3차원 영상 표시 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2296617A (en) 1994-12-29 1996-07-03 Sharp Kk Observer tracking autosteroscopic display
JP3459721B2 (ja) 1995-05-22 2003-10-27 キヤノン株式会社 立体画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置
US7084841B2 (en) * 2000-04-07 2006-08-01 Tibor Balogh Method and apparatus for the presentation of three-dimensional images
FR2834794B1 (fr) * 2002-01-14 2004-04-02 Univ Claude Bernard Lyon Appareillage et procede de mesure de pression de vapeur
JP4002875B2 (ja) * 2003-09-16 2007-11-07 株式会社東芝 立体画像表示装置
EP1929792B1 (en) * 2005-09-16 2010-11-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Autostereoscopic display apparatus and filter therefor
EP1964415B1 (en) 2005-12-13 2015-09-23 Koninklijke Philips N.V. autostereoscopic display device
BRPI0908372A8 (pt) * 2008-02-11 2016-08-02 Koninklijke Philips Electronics Nv Dispositivo de saída de imagem auto-estereoscópica
WO2010073191A1 (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Autostereoscopic display device
KR101073512B1 (ko) 2010-05-20 2011-10-17 한국과학기술연구원 시역 확장을 이용한 3차원 영상 표시 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004347727A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Hamamatsu Godo Kk ステレオグラムの裸眼立体視を補助する方法及び装置
KR20100085753A (ko) * 2009-01-21 2010-07-29 한국과학기술연구원 입체 영상표시장치
KR20120002145A (ko) * 2010-06-30 2012-01-05 한국과학기술연구원 3차원 디스플레이의 시역 겹침 감소 방법 및 그를 위한 3차원 영상 표시 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2811746A4 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9826222B2 (en) 2013-09-26 2017-11-21 Nlt Technologies, Ltd. Stereoscopic image display device, terminal device, stereoscopic image display method, and program thereof
US10567741B2 (en) 2013-09-26 2020-02-18 Tianma Microelectronics Co., Ltd. Stereoscopic image display device, terminal device, stereoscopic image display method, and program thereof
CN104519334A (zh) * 2013-09-26 2015-04-15 Nlt科技股份有限公司 立体图像显示装置、终端装置、立体图像显示方法及其程序
CN104519334B (zh) * 2013-09-26 2019-01-01 Nlt科技股份有限公司 立体图像显示装置、终端装置、立体图像显示方法及其程序
CN104519345B (zh) * 2013-09-27 2018-05-15 三星电子株式会社 显示设备和方法
EP2853936A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd Display apparatus and method
CN104519345A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 三星电子株式会社 显示设备和方法
US10244221B2 (en) 2013-09-27 2019-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus and method
JP2015069210A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 多視点映像を提供するディスプレイ装置及び方法
CN105430369A (zh) * 2014-09-11 2016-03-23 乐金显示有限公司 自动立体三维显示设备
CN105430369B (zh) * 2014-09-11 2017-09-29 乐金显示有限公司 自动立体三维显示设备
EP2996333A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-16 LG Display Co., Ltd. Autostereoscopic 3d display device
US9995942B2 (en) 2014-09-11 2018-06-12 Lg Display Co., Ltd. Autostereoscopic 3D display device
CN105744253A (zh) * 2014-12-26 2016-07-06 乐金显示有限公司 自动立体三维显示设备
US10313662B2 (en) 2014-12-26 2019-06-04 Lg Display Co., Ltd. Glasses-free autostereoscopic 3D display device

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