WO2015119330A1 - 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템 - Google Patents

렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템 Download PDF

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WO2015119330A1
WO2015119330A1 PCT/KR2014/003408 KR2014003408W WO2015119330A1 WO 2015119330 A1 WO2015119330 A1 WO 2015119330A1 KR 2014003408 W KR2014003408 W KR 2014003408W WO 2015119330 A1 WO2015119330 A1 WO 2015119330A1
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WO
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image
lens array
dimensional
display system
element image
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/003408
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French (fr)
Inventor
신동학
이병국
구정식
김은수
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광운대학교 산학협력단
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Publication date
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    • G02B30/10—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images using integral imaging methods
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Definitions

  • the present invention relates to a tabletop type three-dimensional display system using a lens array, which provides a three-dimensional image on a table, and by introducing a mask and time multiplexing method, a plurality of observers simultaneously in all directions as well as in one direction can be three-dimensional.
  • the present invention relates to a tabletop type 3D display system using a lens array capable of simultaneously viewing a 3D image.
  • Imaging technology is being advanced and high technology integration.
  • 3D image reproducing technology refers to a technology of displaying a stereoscopic image so that an observer can feel a three-dimensional and realistic three-dimensional image rather than a flat image.
  • the element image is enlarged to a predetermined size, and the enlarged respective elements Generating a reconstructed image by adding pixels located at the same coordinates of the image; Measuring a blur metric value of each reconstructed image; Selecting a reconstructed image corresponding to an inflection point of the blur metric value according to a focal length as a focus image; Generating an erosion image through an erosion operation of subtracting each pixel value of a corresponding erosion mask from each pixel value of the focus image; And a method for mapping the eroded image to the reconstructed image.
  • 1 is a schematic diagram showing the basic principle of an integrated imaging method.
  • the principle of reproducing the 3D object 110 as a 3D image 210 is an image acquisition step 100 for obtaining the element image 130 by causing the 3D object 110 to see through the lens array 120.
  • the integrated image technology is largely divided into the image acquisition step 100 and the image reproduction step 200 as shown in FIG.
  • the image acquisition step 100 is composed of a two-dimensional sensor such as an image sensor and the lens array 120, wherein the three-dimensional object 110 is located in front of the lens array 120.
  • various image information of the 3D object 110 passes through the lens array 120 and is stored in the 2D sensor.
  • the stored image is used to reproduce the 3D image 210 as the element image 130.
  • the image reproducing step 200 of the integrated imaging technology is a reverse process of the image acquiring step 100, and includes an image reproducing apparatus such as a liquid crystal display and a lens array 220.
  • the element image 230 obtained in the image acquisition step 200 is displayed on the image reproducing apparatus, and the image information of the element image 230 passes through the lens array 220 to the 3D image 210 in space. Will be played.
  • the element image 130 of the image acquisition step 100 and the element image 230 of the image reproduction step 200 are substantially the same, but the element image 230 of the image reproduction step 200 is the image acquisition step.
  • the element image 120 acquired in (100) is stored in a 2D sensor and used to reproduce a 3D image.
  • the element image 120 is distinguished by using different reference numerals to distinguish the image acquisition step 100 and the image reproduction step 200. Shown.
  • Integrated imaging has the advantage of providing full parallax and continuous viewpoint like holography.
  • the main feature of the integrated imaging method is that it does not require glasses or other tools to observe stereoscopic images and can provide continuous vertical and horizontal parallax within a certain viewing angle rather than a viewpoint.
  • the integrated image method is capable of real-time image reproduction of full color, and excellent compatibility with the conventional planar image device.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a three-dimensional image on the upper surface of the table so that a plurality of observers can simultaneously enjoy the three-dimensional image at various angles.
  • the purpose is to provide.
  • the tabletop three-dimensional display system using the lens array of the present invention comprises a table; A display panel installed horizontally on an upper surface of the table; A plurality of binocular tracking sensors installed at an edge of the table to track the positions of both eyes of a designated observer; Element image generation unit for analyzing the position information detected by the binocular tracking sensor to provide an image signal to the display panel; characterized in that the lens array is configured on the upper surface of the display panel.
  • the tabletop three-dimensional display system using the lens array of the present invention can enjoy a more realistic three-dimensional image because the three-dimensional image is not limited to the front, rear, left and right directions, using the time-division display and mask of the element image By doing so, there is a remarkable effect of providing a high resolution three-dimensional image.
  • 1 is a schematic diagram showing the basic principle of the three-dimensional integrated image system.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing a tabletop type three-dimensional display system using the lens array of the present invention.
  • FIG. 3 is an operation block diagram of a tabletop three-dimensional display system using the lens array of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a method of generating a partial element image according to the position of both eyes of the observer.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a partial element image displayed on a display panel according to the observation of FIG. 4.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a partial element image displayed on a display panel according to the observation of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a method of generating a partial element image according to the position of both eyes when there are two observers.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a partial element image displayed on a display panel according to the observation of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a partial element image displayed on a display panel according to the observation of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the overlapping phenomenon of a partial element image.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a partial element image displayed on a display panel.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a tabletop three-dimensional display system using a lens array to which the mask is applied.
  • 10 and 12 are schematic views showing the positional change of the transmissive region and the non-transmissive region for each time of the tabletop 3D display system using a lens array to which a mask is applied.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an embodiment of another mask applied to the upper surface of the lens array.
  • FIG. 14 is a schematic diagram over time of another embodiment of the mask applied to the upper surface of the lens array.
  • Image Acquisition Stage 110 3D Object 120.
  • Image playback step 210 3D image 220.
  • the tabletop type 3D display system 300 using the lens array of the present invention includes a table 310; A display panel 320 installed horizontally on an upper surface of the table 310; A plurality of binocular tracking sensors (330) installed at an edge of the table (310) to track the positions of both eyes of a designated observer; The element image generation unit 340 for analyzing the position information detected by the binocular tracking sensor 330 to provide an image signal to the display panel 320; a lens array on the upper surface of the display panel 320 It is characteristic that 350 is comprised.
  • An upper surface of the lens array 350 includes an electronic mask 360 including a blocking area 361 through which the element image does not pass and a transmission area 362 through which the element image passes.
  • the blocking region 361 and the transmission region 362 display a three-dimensional image by alternately positioning positions with time.
  • the element image generator 340 is characterized in that both eyes independently generate an element image, and display the element image generated independently.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing a tabletop type three-dimensional display system using the lens array of the present invention.
  • the tabletop 3D display system 300 using the lens array of the present invention includes a table 310; A display panel 320 installed horizontally on an upper surface of the table 310; A plurality of binocular tracking sensors (330) installed at an edge of the table (310) to track the positions of both eyes of a designated observer; The element image generation unit 340 for analyzing the position information detected by the binocular tracking sensor 330 to provide an image signal to the display panel 320; a lens array on the upper surface of the display panel 320 It is characteristic that 350 is comprised.
  • the display panel 320 is horizontally installed on the upper surface of the table 310 in which the internal space is formed, and the lens array 350 is formed on the upper surface of the display panel 320.
  • an elemental lens refers to one lens constituting a lens array.
  • an image formation region on an imaging plane corresponding to the size of the element lens is called an elemental image.
  • This set of element images is also called an elemental image array.
  • one small lens is called a base lens or lenslet, and an array of small lenses is referred to as a lens array.
  • a binocular tracking sensor 330 is configured at the edge of the table 310 to track both eyes of an observer located at each edge, and displays a corresponding video signal by analyzing the position information detected by the binocular tracking sensor 330.
  • the element image generator 340 provided to the panel 320 is configured.
  • the element image generator 340 is a common means for providing an image signal to the display panel 320 from an image obtained from a 3D object in the 3D integrated image system, detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 3 is an operation block diagram of a tabletop three-dimensional display system using the lens array of the present invention.
  • the binocular tracking sensor 330 detects the positions of the binoculars of the observers specified for the plurality of observers, and the positions of the binoculars of the observer tracked by the binocular tracking sensor are determined by the element image generator 340. It is recognized as the coordinate value of x, y, z.
  • the image signal is sent to the display panel 320 so that the viewer can enjoy the 3D image.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a method of generating a partial element image according to the positions of both eyes of an observer
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a partial element image displayed on a display panel according to the observation of FIG. 4.
  • the display panel 320 has an area that is hidden or viewed by the viewer by the three-dimensional object.
  • the pixel region corresponding to the position of both eyes of the observer and the straight line connected through the lens center of the lens array 350 is called the partial element image region, and the value stored in the partial element image is a virtual 3 corresponding to the connection straight line. It is also information of dimensional objects.
  • the partial element image regions of all the lenses are added to generate the partial element image of the observer.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method of generating a partial element image according to the positions of both eyes when two observers are used.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a partial element image displayed on the display panel according to the observation of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an overlapping phenomenon of partial element images
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating partial element images displayed on a display panel.
  • partial element images corresponding to the positions of the two eyes of each observer are generated as shown in FIGS. 6 and 7, and in this case, the two partial element images are overlapped to display the display panel 320. Will be displayed on.
  • the partial element images displayed on the display panel 320 always have overlapping regions.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a tabletop type 3D display system using a lens array to which a mask is applied.
  • FIGS. 11 and 12 are diagrams illustrating transmission and non-transmissive areas of a tabletop type 3D display system using a lens array to which a mask is applied. This is a schematic diagram showing the change of position.
  • the upper surface of the lens array 350 includes a blocking region 361 through which the element image does not pass and a transmission region 362 through which the element image passes.
  • the electronic mask 360 was configured.
  • positions of the blocking region 361 and the transmitting region 362 of the electronic mask 360 are alternately sequentially changed with time.
  • the blocking area 361 and the transmission area 362 are formed in a horizontal stripe pattern with respect to the viewer. It's okay.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an embodiment of another mask applied to an upper surface of a lens array
  • FIG. 14 is a schematic diagram over time of another embodiment applied to an upper surface of a lens array.
  • the present invention can be applied to four or more observers. If the number of observers is four, it is preferable to configure the electronic mask 360 using a checkerboard pattern instead of a stripe pattern, as shown in FIG. As shown in FIG. 14, it is preferable that one transmission area 362 be alternately sequentially with time as shown in FIG. 14.
  • the tabletop three-dimensional display system using the lens array of the present invention can enjoy a more realistic three-dimensional image because the three-dimensional image is not limited to the front, rear, left and right directions, using the time-division display and mask of the element image By doing so, there is a remarkable effect of providing a high resolution three-dimensional image.

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Abstract

본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테이블과; 상기 테이블의 상면에 수평으로 설치되는 디스플레이 패널과; 상기 테이블의 가장자리에 설치되어 지정된 관측자의 양안의 위치를 추적하는 다수개의 양안추적센서와; 상기 양안추적센서에서 감지한 위치정보를 분석하여 디스플레이 패널에 영상신호를 제공하는 요소영상 생성부;로 구성되되, 상기 디스플레이 패널의 상면에는 렌즈어레이가 구성되어 있는 것이 특징인 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 이상과 같이 본 발명의 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템은 3차원 영상을 전후좌우 방향에 구애를 받지 않기 때문에 보다 실감나는 3차원 영상을 즐길 수 있으며, 요소영상의 시분할 표시 및 마스크를 이용함으로써 고해상도의 3차원 영상을 제공할 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템
본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템에 관한 것으로서, 테이블 상에 3차원 영상을 제공하되, 마스크와 시간다중화 방식을 도입함으로써 일 방향에서뿐만 아니라 다수의 관측자가 동시에 모든 방향에서 더욱 입체감 있는 3차원 영상을 동시에 감상할 수 있는 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
최근 3차원 영상과 영상 재생기술에 관한 연구들이 활발히 이뤄지고 전 세계적으로 많은 관심을 얻고 있다.
영상기술이 첨단화되고 고도의 기술집적이 이루어지고 있다.
이에 따라 3차원 영상은 2차원 영상보다 실감 있고 자연스러우며 보다 인간에 가까워 3차원 영상에 대한 수요가 증가하고 있다.
3차원 영상 재생 기술은 관측자에게 평면 이미지가 아니라 입체감 있고 실감 있는 3차원 입체 영상을 느낄 수 있도록 입체로 표시하는 기술을 말한다.
현재 3차원 입체영상을 재생하기 위한 방법에는 스테레오스코피(stereoscopy), 홀로그래피 (holography), 집적 영상(integral imaging)기법 등 여러 가지 기술이 연구 개발되고 있다.
이들 기술 중에서 집적 영상방식은 리프만(Lippmann)에 의해 1908년에 처음 제안되었다. 그 후, 집적 영상방식은 차세대 3차원 영상 재생 기술로 연구되어 왔다.
이러한 3차원 집적 영상표시방법의 종래문헌으로는 등록특허 제0891160호에 요소 영상 압축 장치가 영역 분할 기법을 적용하여 요소 영상을 압축하는 방법에 있어서, (a) 3차원 객체로부터 렌즈 어레이를 통하여 서로 다른 시차를 가지는 요소 영상을 획득하는 단계; (b) 상기 획득된 요소 영상을 유사 상관도에 따라 복수의 유사한 영상을 가진 유사 영역으로 분할하는 단계; (c) 상기 각각의 유사 영역에 포함된 영상을 1차원 요소 영상 배열로 재배열하는 단계; 및 (d) 상기 재배열되어 생성된 1차원 요소 영상 배열을 압축하는 단계를 포함하는 영역 분할 기법을 이용한 요소 영상 압축 방법이 기재되어 있다.
또 다른 종래문헌의 실시 예로는 등록특허 제0942271호에 렌즈 어레이를 통해 픽업한 요소 영상을 이용하여 집적 영상을 복원하는 방법에 있어서, 상기 요소 영상을 미리 지정된 크기로 확대하고, 상기 확대된 각 요소 영상의 동일 좌표에 위치하는 픽셀을 합하여 복원 영상을 생성하는 단계; 상기 각 복원 영상의 블러 메트릭 값을 측정하는 단계; 초점 거리에 따른 상기 블러 메트릭 값의 변곡점에 상응하는 복원 영상을 포커스 영상으로 선정하는 단계; 상기 포커스 영상의 각 픽셀값에서 상응하는 침식 마스크의 각 픽셀값을 빼는 침식 연산을 통해 침식 영상을 생성하는 단계; 및 상기 복원 영상에 상기 침식 영상을 매핑하는 단계를 포함하는 집적 영상 복원 방법이 기재되어 있다.
도 1은 집적 영상방식의 기본원리를 나타내 개요도이다.
기본적으로 3차원 물체(110)를 3차원 영상(210)으로 재생하는 원리는 3차원 물체(110)가 렌즈배열(120)을 투시하도록 하여 요소영상(130)을 획득하는 영상획득단계(100)와 영상획득단계(100)에 의해 수집된 요소영상(100)을 다시 렌즈배열(220)을 통해 공간상에 3차원 영상(210)로 재생하는 영상재생단계(200)로 구성된다.
즉, 집적 영상 기술은 도 1에서와 같이 크게 영상획득단계(100)와 영상재생단계(200)로 나누어진다.
영상획득단계(100)는 이미지 센서와 같은 2차원 감지기와 렌즈배열(120)로 구성되며, 이때 3차원 물체(110)는 렌즈배열(120) 앞에 위치한다.
그러면 3차원 물체(110)의 다양한 영상정보들이 렌즈배열(120)을 통과한 후 2차원 감지기에 저장된다.
이때 저장된 영상은 요소 영상(130)으로서 3차원 영상(210)의 재생을 위해 이용된다.
이후 집적 영상기술의 영상재생단계(200)는 영상획득단계(100)의 역 과정으로, 액정 표시 장치와 같은 영상재생장치와 렌즈 배열(220)로 구성된다.
여기서, 영상획득단계(200)에서 얻은 요소 영상(230)은 영상재생장치에 표시되고, 요소 영상(230)의 영상정보는 렌즈 배열(220)을 통과하여 공간상에 3차원 영상(210)으로 재생되게 된다.
실질적으로 영상획득단계(100)의 요소 영상(130)과 영상재생단계(200)의 요소 영상(230)은 실질적으로 동일한 것으로 단지, 영상재생단계(200)의 요소 영상(230)은 영상획득단계(100)에서 획득한 요소 영상(120)을 2차원 감지기에 저장되어 3차원 영상을 재생하기 위해 사용하는 것으로서 편의상 영상획득단계(100)와 영상재생단계(200)를 구분하기 위하여 다른 도면부호로 도시하였다.
집적 영상방식은 홀로그래피 방식과 같이 완전 시차(Full parallax)와 연속적인 관측시점을 제공하는 장점이 있다.
집적 영상방식의 주요한 특징은 입체 영상을 관측하는데 안경이나 기타 도구가 필요하지 않고, 시점이 아니라 일정한 시야각 내에서 연속적인 수직, 수평 시차를 제공할 수 있다는 것이다.
또한, 집적 영상방식은 총 천연색 실시간 영상재생이 가능하며, 기존의 평면 영상 장치와 호환성이 뛰어나다.
그러나 상기 기술된 종래문헌은 일반 스크린과 같이 수직의 패널을 통해 3차원 영상을 제공하는 것으로서, 관측자가 일 방향에서만 관측할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 테이블의 상면에 3차원 영상을 제공함으로써 다수의 관측자가 동시에 3차원 영상을 다양한 각도에서 즐길 수 있도록 한 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템은 테이블과; 상기 테이블의 상면에 수평으로 설치되는 디스플레이 패널과; 상기 테이블의 가장자리에 설치되어 지정된 관측자의 양안의 위치를 추적하는 다수개의 양안추적센서와; 상기 양안추적센서에서 감지한 위치정보를 분석하여 디스플레이 패널에 영상신호를 제공하는 요소영상 생성부;로 구성되되, 상기 디스플레이 패널의 상면에는 렌즈어레이가 구성되어 있는 것이 특징이다.
이상과 같이 본 발명의 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템은 3차원 영상을 전후좌우 방향에 구애를 받지 않기 때문에 보다 실감나는 3차원 영상을 즐길 수 있으며, 요소영상의 시분할 표시 및 마스크를 이용함으로써 고해상도의 3차원 영상을 제공할 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.
도 1은 3차원 집적 영상방식의 기본원리를 나타낸 개요도.
도 2는 본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템을 나타낸 개요도.
도 3은 본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템의 동작블럭도.
도 4는 관측자의 양안의 위치에 따른 부분요소영상 생성방법을 나타낸 개요도.
도 5는 도 4의 관측에 따른 디스플레이 패널에 표시되는 부분요소영상을 나타낸 개요도.
도 6은 관측자가 2명인 경우 양안의 위치에 따른 부분요소영상 생성방법을 나타낸 개요도.
도 7은 도 6의 관측에 따른 디스플레이 패널에 표시되는 부분요소영상을 나타낸 개요도.
도 8은 부분요소영상의 겹침현상을 나타낸 개요도.
도 9는 디스플레이 패널에 표시되는 부분요소영상을 나타낸 개요도.
도 10은 마스크가 적용된 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템을 나타낸 개요도.
도 10과 도 12는 마스크가 적용된 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템의 각 시간별로 투과영역과 비투과영역의 위치변화를 나타낸 개요도.
도 13은 렌즈어레이의 상면에 적용되는 또 다른 마스크의 실시 예를 나타낸 개요도.
도 14는 렌즈어레이의 상면에 적용되는 또 다른 마스크의 실시 예의 시간에 따른 개요도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100. 영상획득단계 110. 3차원 물체 120. 렌즈배열
130. 요소 영상
200. 영상재생단계 210. 3차원 영상 220. 렌즈배열
230. 요소 영상
300. 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템.
310. 테이블 320. 디스플레이 패널 330. 양안추적센서
340. 요소영상 생성부 350. 렌즈어레이 360. 전자마스크
361. 차단영역 362. 투과영역
본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템(300)은 테이블(310)과; 상기 테이블(310)의 상면에 수평으로 설치되는 디스플레이 패널(320)과; 상기 테이블(310)의 가장자리에 설치되어 지정된 관측자의 양안의 위치를 추적하는 다수개의 양안추적센서(330)와; 상기 양안추적센서(330)에서 감지한 위치정보를 분석하여 디스플레이 패널(320)에 영상신호를 제공하는 요소영상 생성부(340)로;로 구성되되, 상기 디스플레이 패널(320)의 상면에는 렌즈어레이(350)가 구성되어 있는 것이 특징이다.
그리고 상기 렌즈어레이(350)의 상면에는 요소영상이 통과되지 않는 차단영역(361)과 요소영상이 통과하는 투과영역(362)으로 이루어진 전자마스크(360)가 구성되되, 상기 전자마스크(360)의 차단영역(361)과 투과영역(362)은 시간에 따라 순차적으로 위치가 교번하도록 함으로써 3차원 영상을 디스플레이하는 것이 특징이다.
그리고 상기 요소영상 생성부(340)에서는 양안이 요소영상을 독립적으로 생성하고, 독립적으로 생성된 요소영상을 통합하여 디스플레이하는 것이 특징이다.
이하, 본 발명 렌즈어레이를 이용한 3차원 디스플레이 시스템을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템을 나타낸 개요도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템(300)은 테이블(310)과; 상기 테이블(310)의 상면에 수평으로 설치되는 디스플레이 패널(320)과; 상기 테이블(310)의 가장자리에 설치되어 지정된 관측자의 양안의 위치를 추적하는 다수개의 양안추적센서(330)와; 상기 양안추적센서(330)에서 감지한 위치정보를 분석하여 디스플레이 패널(320)에 영상신호를 제공하는 요소영상 생성부(340)로;로 구성되되, 상기 디스플레이 패널(320)의 상면에는 렌즈어레이(350)가 구성되어 있는 것이 특징이다.
즉, 내부공간이 형성되어 있는 테이블(310)의 상면에 수평으로 디스플레이 패널(320)이 설치되고, 상기 디스플레이 패널(320)의 상면에는 렌즈어레이(350)가 구성되어 있는 것이다.
참고로 간단한 용어를 정리하면, 요소렌즈(elemental lens)는 렌즈배열을 구성하는 한 개의 렌즈를 말한다.
그리고 이 요소렌즈의 크기에 대응하는 결상면(imaging plane)위 결상영역(image formation region)을 요소영상(elemental image)이라 한다.
또한, 이 요소영상들의 집합을 요소영상배열(elemental image array)라 한다.
일반적으로 하나의 작은 렌즈를 기초 렌즈 또는 렌즈릿이라고 하며, 작은 렌즈의 배열된 군을 렌즈어레이라 표현하다.
그리고 상기 테이블(310)의 가장자리에는 각 가장자리에 위치한 관측자의 양안을 추적하는 양안추적센서(330)가 구성되고, 상기 양안추적센서(330)에서 감지한 위치정보를 분석하여 해당하는 영상신호를 디스플레이 패널(320)에 제공하는 요소영상 생성부(340)가 구성되어 있다.
요소영상 생성부(340)는 3차원 집적 영상시스템에서 3차원 물체로부터 획득된 영상을 디스플레이 패널(320)에 영상신호를 제공하는 관용의 수단이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템의 동작블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 다수의 관측자에 대해 지정된 관측자의 양안의 위치를 감지하는 양안추적센서(330)를 구비하여 양안추적센서에서 추적된 관측자의 양안의 위치는 요소영상 생성부(340)에서 x, y, z의 좌표값으로 인식된다.
그리고 개별적으로 인식된 관측자의 양안위치 정보에 대한 좌표값을 통합하여 디스플레이 패널(320)에 영상신호를 보내게 되어 관측자가 3차원 영상을 감상할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 관측자의 양안의 위치에 따른 부분요소영상 생성방법을 나타낸 개요도이며, 도 5는 도 4의 관측에 따른 디스플레이 패널에 표시되는 부분요소영상을 나타낸 개요도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 관측자와 디스플레이 패널(320) 간에 가상의 3차원 물체가 있다고 가정하면 디스플레이 패널(320)에는 3차원 물체에 의해 관측자에게 가려지거나 보여지는 영역이 존재하게 된다.
이때, 관측자의 양안의 위치와 렌즈어레이(350)의 렌즈중심을 통하여 연결한 직선에 대응되는 픽셀영역을 부분요소영상 영역이라 하며, 부분요소영상에 저장되는 값은 연결 직선에 대응하는 가상의 3차원 물체의 정보이기도 하다.
렌즈어레이(350)에서 모든 렌즈에 대해서 부분요소영상 영역을 합하여 관측자의 부분요소영상을 생성하게 된다.
도 6은 관측자가 2명인 경우 양안의 위치에 따른 부분요소영상 생성방법을 나타낸 개요도이며, 도 7은 도 6의 관측에 따른 디스플레이 패널에 표시되는 부분요소영상을 나타낸 개요도이다.
그리고 도 8은 부분요소영상의 겹침현상을 나타낸 개요도이며, 도 9는 디스플레이 패널에 표시되는 부분요소영상을 나타낸 개요도이다.
관측자가 2명 이상인 경우에는 도 6, 7에 도시된 바와 같이 각각의 관측자의 양안의 위치에 해당하는 부분요소영상이 생성되며, 이 경우 생성되는 2개의 부분요소영상은 중첩되어 디스플레이 패널(320)에 표시되게 된다.
그러나 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(320)에 표시되는 부분요소영상은 반드시 상호 중첩되는 영역이 존재하게 마련이다.
도 10은 마스크가 적용된 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템을 나타낸 개요도이며, 도 11과 도 12는 마스크가 적용된 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템의 각 시간별로 투과영역과 비투과영역의 위치변화를 나타낸 개요도이다.
이러한 부분요소영상의 겹침문제를 해결하기 위하여 도 10에 도시된 바와 같이 렌즈어레이(350)의 상면에는 요소영상이 통과되지 않는 차단영역(361)과 요소영상이 통과하는 투과영역(362)으로 이루어진 전자마스크(360)를 구성하였다.
그리고 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 상기 전자마스크(360)의 차단영역(361)과 투과영역(362)은 시간에 따라 순차적으로 위치가 교번되도록 하였다.
이러한 차단영역(361)과 투과영역(362)의 교번은 매우 빠른 속도로 교번하기 때문에 사람의 시각으로는 인지하지 못하기 때문에 관측자는 영상겹침현상을 인식하지 못하게 된다.
테이블(310)이 2인용으로서 관측자가 마주보게 되어 있는 위치에서는 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 차단영역(361)과 투과영역(362)을 관측자에 대해 가로방향의 스트라이프 패턴으로 구성하는 것이 무난하다.
도 13은 렌즈어레이의 상면에 적용되는 또 다른 마스크의 실시 예를 나타낸 개요도이며, 도 14는 렌즈어레이의 상면에 적용되는 또 다른 마스크의 실시 예의 시간에 따른 개요도이다.
관측자가 2인 이상인 경우에도 적용할 수 있는 데, 관측자가 4인이면 도 13에서와 같이 스트라이프 패턴이 아닌 바둑판 패턴으로 전자마스크(360)를 구성하는 것이 바람직하며, 렌즈어레이(350)의 각 렌즈마다 4등분의 영역으로 하여 도 14에 도시된 바와 같이 하나의 투과영역(362)이 시간에 따라 순차적으로 교번하도록 하는 것이 바람직할 것이다.
이 경우에도 투과영역(362)과 비투과영역(361)의 교번속도 관측자가 인지하지 못하는 빠른 속도로 진행되기 때문에 관측자는 잔상에 의해 3차원 영상을 인지하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템은 3차원 영상을 전후좌우 방향에 구애를 받지 않기 때문에 보다 실감나는 3차원 영상을 즐길 수 있으며, 요소영상의 시분할 표시 및 마스크를 이용함으로써 고해상도의 3차원 영상을 제공할 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템에 있어서,
    상기 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템(300)은 테이블(310)과;
    상기 테이블(310)의 상면에 수평으로 설치되는 디스플레이 패널(320)과;
    상기 테이블(310)의 가장자리에 설치되어 지정된 관측자의 양안의 위치를 추적하는 다수개의 양안추적센서(330)와;
    상기 양안추적센서(330)에서 감지한 위치정보를 분석하여 디스플레이 패널(320)에 영상신호를 제공하는 요소영상 생성부(340)로;
    로 구성되되,
    상기 디스플레이 패널(320)의 상면에는 렌즈어레이(350)가 구성되어 있는 것이 특징인 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈어레이(350)의 상면에는 요소영상이 통과되지 않는 차단영역(361)과 요소영상이 통과하는 투과영역(362)으로 이루어진 전자마스크(360)가 구성되되, 상기 전자마스크(360)의 차단영역(361)과 투과영역(362)은 시간에 따라 순차적으로 위치가 교번하도록 함으로써 3차원 영상을 디스플레이하는 것이 특징인 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 요소영상 생성부(340)에서는 양안이 요소영상을 독립적으로 생성하고, 독립적으로 생성된 요소영상을 통합하여 디스플레이하는 것이 특징인 렌즈어레이를 이용한 테이블탑형 3차원 디스플레이 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070188667A1 (en) * 2003-12-18 2007-08-16 Seereal Technologies Gmbh Multi-user autostereoscopic display with position tracking
JP4286067B2 (ja) * 2002-06-11 2009-06-24 シャープ株式会社 視差障壁を形成する方法
KR20130128253A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 삼성디스플레이 주식회사 입체 영상 표시 장치 및 그 표시 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5021389B2 (ja) 2007-07-30 2012-09-05 独立行政法人情報通信研究機構 画像表示装置
JP2010113159A (ja) 2008-11-06 2010-05-20 Sharp Corp 立体画像表示装置および立体画像表示方法
KR101294261B1 (ko) 2013-01-08 2013-08-06 동서대학교산학협력단 마스크와 시간다중화 방식을 이용한 3차원 집적 영상 표시방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4286067B2 (ja) * 2002-06-11 2009-06-24 シャープ株式会社 視差障壁を形成する方法
US20070188667A1 (en) * 2003-12-18 2007-08-16 Seereal Technologies Gmbh Multi-user autostereoscopic display with position tracking
KR20130128253A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 삼성디스플레이 주식회사 입체 영상 표시 장치 및 그 표시 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HILLIGES ET AL.: "Interactions in the Air: Adding Further Depth to Interactive Tabletops", UIST'09, 4 October 2009 (2009-10-04), pages 139 - 148, XP055190199, Retrieved from the Internet <URL:http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1622203> *
YE ET AL.: "A Practical Multi-viewer Tabletop Autostereoscopic Display", 9TH IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MIXED AND AUGMENTED REALITY (ISMAR) 2010 SCIENCE AND TECHNOLOGY PROCEEDINGS, 13 October 2010 (2010-10-13), pages 147 - 156, XP032291040, Retrieved from the Internet <URL:http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=5643563> *

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