WO2017164501A1 - 고해상도 다중패널을 이용한 3차원 디스플레이 - Google Patents

고해상도 다중패널을 이용한 3차원 디스플레이 Download PDF

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WO2017164501A1
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김영민
홍지수
강훈종
홍성희
신춘성
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Korea Electronics Technology Institute
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Korea Electronics Technology Institute
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    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
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    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/40—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images giving the observer of a single two-dimensional [2D] image a perception of depth
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    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels
    • G02B30/52—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels the three-dimensional [3D] volume being constructed from a stack or sequence of two-dimensional [2D] planes, e.g. depth sampling systems
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    • H04N13/30—Image reproducers

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional display, and more particularly to a three-dimensional display using a high resolution multi-panel.
  • the three-dimensional display may be divided into an eyeglass-type three-dimensional display in which an observer wears glasses and observes a three-dimensional image, and an autostereoscopic three-dimensional display in which a three-dimensional image can be observed as it is without wearing glasses.
  • the three-dimensional display of the spectacle type is a polarized glasses type three-dimensional display that can be seen in a widely available theater, and there are shutter glasses and a head mounted display.
  • a volumetric display is a way of expressing three-dimensional images through a device that can express light in space, and is mainly projected on a screen by a high speed image projector (eg DMD: digital micromirror device) and the screen is displayed. It is a method that produces effects such as expressing light in space by rotating rapidly.
  • a high speed image projector eg DMD: digital micromirror device
  • the holographic display is a method of reproducing a three-dimensional image by using light interference, and is currently a display panel that has a sufficient amount of information to display a video.
  • the holographic printing method of recording and reproducing a holographic image on a holographic recording element because it does not exist, or the holographic display method of providing a holographic image within a limited viewing angle is a typical method, but due to the limited space bandwidth Until now, it is a long way to commercialize.
  • a method of observing a 3D image by attaching various optical elements to the front of the panel becomes a 3D image at each viewpoint by the portion divided by the number of viewpoints in the resolution of a conventional 2D panel. Therefore, the resolution of the 3D image is reduced when the number of viewpoints is increased to reproduce the natural 3D image.
  • the panel's driving speed is higher than the human perception speed of 60Hz to increase the resolution.
  • the driving speed is limited, it is difficult to improve the performance more than a part.
  • Volumetric displays require panels that drive images at high speed, but are very expensive, and must include mechanical movements to rotate the screen, making them difficult to consider as three-dimensional displays.
  • the calculation amount is very complicated and generally two or three layers of liquid crystal displays are stacked.
  • the disadvantage is that the amount of light is greatly reduced.
  • the depth-fused display which uses two panels to represent the depth plane between panels, is a way of expressing the depth due to the difference in brightness between the two panels. It has the disadvantage of being limited.
  • an object of the present invention is to increase the spatial resolution without mechanical movement, by combining a plurality of panels in the BS (Beam Splitter) to improve the spatial resolution It is to provide a three-dimensional display system and method for increasing.
  • a three-dimensional display includes: a first panel displaying a first image having a first depth; A second panel displaying a second image having a second depth; And a first BS (Beam Splitter) which transmits the first image, reflects the second image, and transmits the same image through the same path, wherein the image transmission distance from the second panel to the user is the first panel. Longer than the video transmission distance from the user to the user.
  • BS Beam Splitter
  • the third panel for displaying a third image of a third depth
  • a fourth panel displaying a fourth image having a fourth depth
  • a second BS that reflects the third image and transmits the fourth image through the same path
  • a third BS reflecting the image emitted from the first BS, transmitting the image emitted from the second BS, and transmitting the same through the same path.
  • the image transmission distance from the third panel to the user includes: The image transmission distance from the second panel to the user is longer, and the image transmission distance from the fourth panel to the user is longer than the image transmission distance from the third panel to the user.
  • the 3D display according to an exemplary embodiment of the present invention may further include an adjusting unit provided between the first BS and the third BS to adjust a distance between the first BS and the third BS. .
  • the fifth panel for displaying a fifth image of the fifth depth;
  • a sixth panel displaying a sixth image of a sixth depth;
  • a fourth BS that transmits the fifth image, reflects the sixth image, and transmits the same path;
  • a fifth BS transmitting the image emitted from the third BS, reflecting the image emitted from the fourth BS, and transmitting the same through the same path.
  • the image transmission distance from the fifth panel to the user includes: The image transmission distance from the fourth panel to the user is longer, and the image transmission distance from the sixth panel to the user is longer than the image transmission distance from the fifth panel to the user.
  • the seventh panel for displaying a seventh image of the seventh depth;
  • An eighth panel displaying an eighth image of an eighth depth;
  • a sixth BS reflecting the seventh image and transmitting the eighth image through the same path;
  • a seventh BS that reflects the image emitted from the fourth BS, transmits the image emitted by the sixth BS, and transmits the same path through the same path, wherein the fifth BS is emitted from the third BS.
  • Transmits the image reflects the image emitted from the seventh BS, transmits the same path, and the image transmission distance from the seventh panel to the user is longer than the image transmission distance from the sixth panel to the user, The image transmission distance from the eighth panel to the user is longer than the image transmission distance from the seventh panel to the user.
  • the third panel for displaying a third image of a third depth
  • a fourth panel displaying a fourth image having a fourth depth
  • a second BS that transmits the third image, reflects the fourth image, and transmits the same path
  • a third BS reflecting the image emitted from the first BS, transmitting the image emitted from the second BS, and transmitting the same through the same path.
  • the image transmission distance from the third panel to the user includes: The image transmission distance from the second panel to the user is longer, and the image transmission distance from the fourth panel to the user is longer than the image transmission distance from the third panel to the user.
  • the third panel for displaying a third image of a third depth
  • a fourth panel displaying a fourth image having a fourth depth
  • a second BS that transmits the third image, reflects the fourth image, and transmits the same path
  • a third BS that transmits the image emitted from the first BS and transmits the image reflected by the second BS and transmits the same path.
  • the image transmission distance from the third panel to the user includes: The image transmission distance from the second panel to the user is longer, and the image transmission distance from the fourth panel to the user is longer than the image transmission distance from the third panel to the user.
  • a three-dimensional display according to an embodiment of the present invention is provided between the first BS and the first panel, and adjusts the distance between the first BS and the first panel, from the first panel to the user
  • a first adjustment unit for adjusting the image transmission distance of the; may further include.
  • the three-dimensional display according to an embodiment of the present invention provided between the first BS and the second panel, by adjusting the distance between the first BS and the second panel, from the second panel to the user
  • a second adjustment unit for adjusting the image transmission distance of the; may further include.
  • the three-dimensional display method the step of transmitting a first image of the first depth displayed on the first panel; And reflecting the second image having a second depth displayed on the second panel and transmitting the same image and the same path as the first image, wherein the image transmission distance from the second panel to the user is different from the first panel. It is longer than the image transmission distance.
  • a three-dimensional display the first panel for displaying a first image of a first depth; A second panel displaying a second image having a second depth; And a first BS (Beam Splitter) that reflects the first image, transmits the second image, and transmits the same image through the same path.
  • the image transmission distance from the second panel to the user is from the first panel. It is longer than the image transmission distance to the user.
  • a three-dimensional display method the step of reflecting the first image of the first depth displayed on the first panel; And transmitting the second image having the second depth displayed on the second panel in the same path as the first image, wherein the image transmission distance from the second panel to the user is determined by the user from the first panel. It is longer than the image transmission distance.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a concept of stacking five display panels with BSs to overlap / combine them;
  • FIG 3 is a view showing the structure of a non-driven volume three-dimensional display according to an embodiment of the present invention.
  • An embodiment of the present invention provides a three-dimensional display using a high resolution multi-panel.
  • the three-dimensional display according to the embodiment of the present invention applies a different volumetric three-dimensional display method.
  • the three-dimensional display according to the embodiment of the present invention combines a plurality of high-resolution panels of optically different depths by combining beam splitters (BSs), also called transflective mirrors.
  • BSs beam splitters
  • the three-dimensional display according to the embodiment of the present invention is advantageous in that both the display and the image are stable because there is no mechanical driving, and the resolution can be further increased in the depth direction by adding the BS and the display panel.
  • a volumetric three-dimensional display made by stacking five panels may be assumed.
  • the simplest form of a volumetric display corresponds to a structure in which display panels are stacked in a depth direction to form a three-dimensional display.
  • volumetric three-dimensional display according to the embodiment of the present invention applies the technique shown in FIG.
  • FIG. 2 conceptually illustrates stacking / combining five display panels into BSs. Images are superimposed / combined by the BS so that the viewer can observe all images of different depths displayed on the plurality of display panels, so that the viewer can feel both depth and three-dimensionality.
  • FIG. 3 is a view showing the structure of a non-driven volume three-dimensional display according to an embodiment of the present invention.
  • the non-driven volume three-dimensional display according to the embodiment of the present invention is configured by arranging a plurality of display panels 110 to 180 and a plurality of BSs 210 to 270, as shown in FIG.
  • the display panels 110 to 180 are implemented as display panels supporting high resolution images, and display images of different depths. Specifically,
  • the display panel-1 110 displays an image of a first depth
  • the display panel-2 120 displays an image of a second depth (> first depth),
  • the display panel-3 130 displays an image of a third depth (> second depth)
  • the display panel-4 140 displays an image of a fourth depth (> third depth),
  • the display panel-5 150 displays an image of a fifth depth (> fourth depth),
  • Display panel-6 (160) displays an image of the sixth depth (> fifth depth),
  • Display panel-7 (170) displays an image of the seventh depth (> sixth depth),
  • the display panel-8 180 displays an image of an eighth depth (> seventh depth).
  • the BSs 210 to 270 combine images of different depths displayed on the display panels 110 to 180 into one to generate a 3D volumetric image. Specifically,
  • BS-1 210 transmits the image of display panel-1 110 and reflects the image of display panel-2 120, thereby combining the images into one and outputting the same path
  • BS-2 220 reflects the image of display panel-3 120 and transmits the image of display panel-4 140, combining the images into one and outputting the same path,
  • BS-3 230 reflects the image emitted from BS-1 210, transmits the image emitted from BS-2 220, and combines the images into one and emits the same path.
  • the BS-4 240 transmits the image of the display panel-5 150 and reflects the image of the display panel-6 160, thereby combining the images into one and outputting the same path.
  • BS-5 (250) reflects the image of the display panel-7 (170), and transmits the image of the display panel-8 (180), by combining the images into one and emits the same path,
  • BS-6 260 reflects the image emitted from BS-4 240 and transmits the image emitted from BS-5 250, and combines the images into one and emits the same path.
  • BS-7 270 transmits the image emitted from BS-3 230 and reflects the image emitted from BS-6 260, thereby combining the images into one and outputting the same path.
  • a linear spacer / stage for adjusting the distance is provided between the BSs 210, 220, 240, and 250 and the display panels 110 to 180. Specifically,
  • the linear spacer / stage-1 provided between the BS-1 210 and the display panel-1 110 adjusts the distance between the BS-1 210 and the display panel-1 110, ultimately. Minimize the distance (display transmission distance) from the display panel-1 110 to the viewer;
  • the linear spacer / stage-2 provided between the BS-1 210 and the display panel-2 120 adjusts the distance between the BS-1 210 and the display panel-2 120, ultimately. Secondly shorten the distance from the display panel-2 (120) to the observer (image transmission distance);
  • the linear spacer / stage-3 provided between the BS-2 220 and the display panel-3 130 adjusts the distance between the BS-2 220 and the display panel-3 130, ultimately.
  • the third distance (display transmission distance) from the display panel-3 130 to the viewer is shortened;
  • the linear spacer / stage-4 provided between the BS-2 220 and the display panel-4 140 adjusts the distance between the BS-2 220 and the display panel-4 140, ultimately.
  • the fourth distance from the display panel-4 140 to the viewer is shortened;
  • the linear spacer / stage-5 provided between the BS-4 240 and the display panel-5 150 adjusts the distance between the BS-4 240 and the display panel-5 150, ultimately.
  • the fifth distance from the display panel-5 (140) to the viewer (the image transmission distance) is shortened;
  • the linear spacer / stage-6 provided between the BS-4 240 and the display panel-6 160 adjusts the distance between the BS-4 240 and the display panel-6 160, ultimately.
  • the linear spacer / stage-7 provided between BS-5 250 and display panel-7 170 adjusts the distance between BS-5 250 and display panel-7 170, ultimately. Reduce the distance from the display panel-7 (170) to the viewer (the image transmission distance) by the seventh time;
  • the linear spacer / stage-8 provided between the BS-5 250 and the display panel-8 180 adjusts the distance between the BS-5 250 and the display panel-8 180, ultimately.
  • the distance from the display panel-8 180 to the viewer is the longest.
  • the observer observes the eight images at different distances (depths), thereby enabling the three-dimensional volumetric image viewing.
  • the distance from the display panel to the viewer was assumed to use a linear spacer / stage provided between the BS and the display panel. Furthermore, a device capable of adjusting the distance between the BSs may be provided to adjust the distance between the two display panels and the observer at once.
  • the number of display panels is implemented as eight, which is merely exemplary.
  • the technical idea of the present invention can be applied to the case where the number of display panels is increased as well as a smaller number.
  • the technical spirit of the present invention can be applied even when the display and the panel transmitted from the BS and the reflective display panel is changed. That is, the specific design of the placement of the BS and the displays can be changed.

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Abstract

고해상도 다중패널을 이용한 3차원 디스플레이가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 고해상도의 3차원 영상을 깊이 방향으로 배치한 체적형 디스플레이를 기계적인 움직임 없이 구현이 가능하여, 안정성과 품질이 높은 3차원 영상을 구현할 수 있게 된다. 또한, 디스플레이 패널과 BS를 추가함으로써 깊이 방향의 해상도를 무한하게 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

고해상도 다중패널을 이용한 3차원 디스플레이
본 발명은 3차원 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고해상도 다중패널을 이용한 3차원 디스플레이에 관한 것이다.
3차원 디스플레이는 관찰자가 안경을 착용하고 3차원 영상을 관찰하는 안경식 3차원 디스플레이와 안경을 착용하지 않고도 장치 그대로 3차원 영상을 관측할 수 있는 무안경식 3차원 디스플레이로 나뉠 수 있다.
안경식 3차원 디스플레이는 널리 상용화되어 있는 극장에서 볼 수 있는 편광안경 방식 3차원 디스플레이가 대표적이며 그 밖에 셔터 안경 및 두부착용형 디스플레이(head mounted display)가 있다.
무안경식 3차원 디스플레이는 다양한 종류가 있는데, 패널 앞면에 다양한 광학 소자(시차격벽(parallax barrier), 렌티큘러 렌즈(lenticular lens), 미소렌즈 어레이(microlens array))를 부착하여 3차원 영상을 관찰할 수 있게 만드는 방식이 있다.
체적형 디스플레이(volumetric display)는 공간 상에 빛을 발현시킬 수 있는 장치를 통해 3차원 영상을 표현하는 방식이며 주로 스크린에 고속의 영상 투사장치(e.g. DMD: digital micromirror device)를 통해 투영하고 스크린을 빠르게 회전시킴으로써 공간 상에 빛을 발현시키는 것과 같은 효과를 내는 방법이다.
최근에는 다중 패널을 이용한 방식, 특히 두-세장의 고속 구동 패널을 이용하여 시야각 내에서의 광선을 계산하여 3차원 영상을 재현해내는 텐서 디스플레이(tensor display) 방식도 개발되고 있다.
마지막으로 궁극적인 3차원 디스플레이라고 불리우는 홀로그래픽 디스플레이(holographic display)는 빛의 간섭 현상을 이용하여 3차원 영상을 재현해내는 방법으로 현재는 동영상을 표시할 수 있을 만큼의 정보량을 가지고 있는 디스플레이 패널이 존재하지 않아 홀로그래픽 기록 소자에 홀로그램 영상을 기록하여 재생하는 홀로그래픽 프린팅(holographic printing) 방법이나 제한된 시야각 안에 홀로그래픽 영상을 제공하는 홀로그래픽 디스플레이 방식이 대표적인 방법이지만, 제한된 대역폭(space bandwidth) 때문에 아직까지는 상용화되기에는 요원한 방법이다.
상기 언급된 무안경식 3차원 디스플레이 중에서 패널 앞면에 다양한 광학소자를 부착시켜서 3차원 영상을 관찰하는 방법은 기존의 2차원 패널의 해상도에 시점수로 나눈 부분만큼이 각 시점에서의 3차원 영상이 되기 때문에 자연스러운 3차원 영상을 재현하기 위하여 시점 수를 늘리게 되면 3차원 영상의 해상도가 줄어든다는 단점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 패널의 구동 속도를 인간의 인지 속도인 60Hz보다 높게하여 해상도를 늘리는 방법을 사용하고 있지만, 구동 속도를 높이는데 한계가 있기 때문에 일정부분 이상 성능이 좋아지기는 어렵다.
체적형 디스플레이는 영상을 고속으로 구동시키는 패널이 필요하지만 매우 고가이며, 스크린을 회전시키는 기계적인 움직임이 포함되어야 하기 때문에 안정성이 고려된 3차원 디스플레이라고 보기에는 어렵다.
두-세 장의 패널을 겹쳐서 3차원 영상을 컴퓨터를 이용한 방법으로 계산하여 표현하는 텐서 디스플레이의 경우 계산량이 매우 복잡하고 일반적으로 액정 디스플레이(liquid crystal display)를 두-세 장 적층하여 사용하기 때문에 패널의 광량이 매우 감소한다는 단점을 가지고 있다. 또한 두 장의 패널을 사용하여 패널 사이에 깊이 평면을 표현하는 depth-fused display라는 방식은 두 패널 사이의 밝기차로 인한 깊이 표현을 하는 방법인데, 두 패널이 매우 정교하게 정렬되어야 하기 때문에 시야각이 극도로 제한된다는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기계적인 움직임 없이 공간 해상도를 증가시키기 위한 방안으로, 다수의 패널들을 BS(Beam Splitter)들로 결합하여 공간 해상도를 증가시키는 3차원 디스플레이 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 디스플레이는, 제1 깊이의 제1 영상을 표시하는 제1 패널; 제2 깊이의 제2 영상을 표시하는 제2 패널; 및 상기 제1 영상을 투과하고, 상기 제2 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하는 제1 BS(Beam Splitter);를 포함하고, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 제3 깊이의 제3 영상을 표시하는 제3 패널; 제4 깊이의 제4 영상을 표시하는 제4 패널; 상기 제3 영상을 반사하고, 상기 제4 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제2 BS; 및 상기 제1 BS에서 출사되는 영상을 반사하고, 상기 제2 BS에서 출사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제3 BS;를 포함하며, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고, 상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 상기 제1 BS와 상기 제3 BS 사이에 마련되어, 상기 제1 BS와 상기 제3 BS 간의 거리를 조정하는 조정부;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 제5 깊이의 제5 영상을 표시하는 제5 패널; 제6 깊이의 제6 영상을 표시하는 제6 패널; 상기 제5 영상을 투과하고, 상기 제6 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하는 제4 BS; 및 상기 제3 BS에서 출사되는 영상을 투과하고, 상기 제4 BS에서 출사되는 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하는 제5 BS;를 포함하며, 상기 제5 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고, 상기 제6 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제5 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 제7 깊이의 제7 영상을 표시하는 제7 패널; 제8 깊이의 제8 영상을 표시하는 제8 패널; 상기 제7 영상을 반사하고, 상기 제8 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제6 BS; 및 상기 제4 BS에서 출사되는 영상을 반사하고, 상기 제6 BS에서 출사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제7 BS;를 포함하며, 상기 제5 BS는, 상기 제3 BS에서 출사되는 영상을 투과하고, 상기 제7 BS에서 출사되는 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하고, 상기 제7 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제6 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고, 상기 제8 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제7 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 제3 깊이의 제3 영상을 표시하는 제3 패널; 제4 깊이의 제4 영상을 표시하는 제4 패널; 상기 제3 영상을 투과하고, 상기 제4 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하는 제2 BS; 및 상기 제1 BS에서 출사되는 영상을 반사하고, 상기 제2 BS에서 출사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제3 BS;를 포함하며, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고, 상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 제3 깊이의 제3 영상을 표시하는 제3 패널; 제4 깊이의 제4 영상을 표시하는 제4 패널; 상기 제3 영상을 투과하고, 상기 제4 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하는 제2 BS; 및 상기 제1 BS에서 출사되는 영상을 투과하고, 상기 제2 BS에서 반사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제3 BS;를 포함하며, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고, 상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 상기 제1 BS와 상기 제1 패널 사이에 마련되어, 상기 제1 BS와 상기 제1 패널 간의 거리를 조절하여, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리를 조정하는 제1 조정부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 상기 제1 BS와 상기 제2 패널 사이에 마련되어, 상기 제1 BS와 상기 제2 패널 간의 거리를 조절하여, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리를 조정하는 제2 조정부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 3차원 디스플레이 방법은, 제1 패널에 표시된 제1 깊이의 제1 영상을 투과하는 단계; 제2 패널에 표시된 제2 깊이의 제2 영상을 반사하여, 상기 제1 영상과 동일 경로로 전달하는 단계;를 포함하고, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 3차원 디스플레이는, 제1 깊이의 제1 영상을 표시하는 제1 패널; 제2 깊이의 제2 영상을 표시하는 제2 패널; 상기 제1 영상을 반사하고, 상기 제2 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제1 BS(Beam Splitter);를 포함하고, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 3차원 디스플레이 방법은, 제1 패널에 표시된 제1 깊이의 제1 영상을 반사하는 단계; 제2 패널에 표시된 제2 깊이의 제2 영상을 투과하여, 상기 제1 영상과 동일 경로로 전달하는 단계;를 포함하고, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 고해상도의 3차원 영상을 깊이 방향으로 배치한 체적형 디스플레이를 기계적인 움직임 없이 구현이 가능하여, 안정성과 품질이 높은 3차원 영상을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 디스플레이 패널과 BS를 추가함으로써 깊이 방향의 해상도를 무한하게 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 5개의 디스플레이 패널들을 적층하는 개념을 나타낸 도면,
도 2는 5개의 디스플레이 패널들을 BS들로 적층하여 중첩/조합시키는 개념을 나타낸 도면, 그리고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무구동 체적형 3차원 디스플레이의 구조를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 고해상도 다중패널을 이용한 3차원 디스플레이를 제시한다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 기존과 다른 체적형 3차원 디스플레이 방식을 적용한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 반투과 거울이라고도 불리우는 BS(Beam Splitter)들을 결합하여, 다수의 고해상도 패널들을 광학적으로 깊이가 다르게 적층한다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이는, 기계적인 구동이 없어 디스플레이와 영상이 모두 안정적이고, BS와 디스플레이 패널을 추가하여 깊이 방향으로 해상도를 더 높일 수 있다는 점에서 효용이 있다.
이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 5개의 패널들을 적층하여 만든 체적형 3차원 디스플레이를 상정할 수 있다. 체적형 디스플레이의 가장 간단한 형태로 깊이 방향으로 디스플레이 패널이 적층되어 3차원 디스플레이를 형성한 구조에 해당한다.
하지만, 도 1에 도시된 체적형 3차원 디스플레이의 경우, 관찰자에 가장 가까운 패널을 제외한 나머지 패널들에 표시된 영상에 대해서는 패널의 밝기를 높인다 하더라도 온전히 관찰할 수 없다. 앞선 패널에 의해 가려지기 때문이다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이는, 도 2에 도시된 기법을 적용한다.
도 2에는 5개의 디스플레이 패널들을 BS들로 적층하여 중첩/조합시키는 것을 개념적으로 나타낸 도면이다. BS에 의해 영상들이 중첩/조합되어, 다수의 디스플레이 패널들에 표시된 서로 다른 깊이의 영상들을 관찰자가 모두 관찰할 수 있어, 관찰자는 깊이감과 입체감을 모두 느낄 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무구동 체적형 3차원 디스플레이의 구조를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 무구동 체적형 3차원 디스플레이는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 디스플레이 패널들(110 ~ 180)과 다수의 BS들(210 ~ 270)을 배치하여 구성한다.
디스플레이 패널들(110 ~ 180)은, 고해상도 영상을 지원하는 디스플레이 패널들로 구현하며, 각기 다른 깊이의 영상들을 표시한다. 구체적으로,
1) 디스플레이 패널-1(110)은 제1 깊이의 영상을 표시하고,
2) 디스플레이 패널-2(120)는 제2 깊이(> 제1 깊이)의 영상을 표시하며,
3) 디스플레이 패널-3(130)은 제3 깊이(> 제2 깊이)의 영상을 표시하고,
4) 디스플레이 패널-4(140)는 제4 깊이(> 제3 깊이)의 영상을 표시하며,
5) 디스플레이 패널-5(150)은 제5 깊이(> 제4 깊이)의 영상을 표시하고,
6) 디스플레이 패널-6(160)은 제6 깊이(> 제5 깊이)의 영상을 표시하며,
7) 디스플레이 패널-7(170)은 제7 깊이(> 제6 깊이)의 영상을 표시하고,
8) 디스플레이 패널-8(180)은 제8 깊이(> 제7 깊이)의 영상을 표시한다.
BS들(210 ~ 270)은 디스플레이 패널들(110 ~ 180)에 표시되는 각기 다른 깊이의 영상들을 하나로 조합하여, 3차원 체적형 영상을 생성한다. 구체적으로,
1) BS-1(210)은 디스플레이 패널-1(110)의 영상을 투과하고, 디스플레이 패널-2(120)의 영상을 반사함으로써, 영상들을 하나로 조합하여 동일 경로로 출사하고,
2) BS-2(220)는 디스플레이 패널-3(120)의 영상을 반사하고, 디스플레이 패널-4(140)의 영상을 투과함으로써, 영상들을 하나로 조합하여 동일 경로로 출사하며,
3) BS-3(230)는 BS-1(210)에서 출사되는 영상을 반사하고, BS-2(220)에서 출사되는 영상을 투과함으로써, 영상들을 하나로 조합하여 동일 경로로 출사하고,
4) BS-4(240)은 디스플레이 패널-5(150)의 영상을 투과하고, 디스플레이 패널-6(160)의 영상을 반사함으로써, 영상들을 하나로 조합하여 동일 경로로 출사하고,
5) BS-5(250)는 디스플레이 패널-7(170)의 영상을 반사하고, 디스플레이 패널-8(180)의 영상을 투과함으로써, 영상들을 하나로 조합하여 동일 경로로 출사하며,
6) BS-6(260)는 BS-4(240)에서 출사되는 영상을 반사하고, BS-5(250)에서 출사되는 영상을 투과함으로써, 영상들을 하나로 조합하여 동일 경로로 출사하며,
7) BS-7(270)는 BS-3(230)에서 출사되는 영상을 투과하고, BS-6(260)에서 출사되는 영상을 반사함으로써, 영상들을 하나로 조합하여 동일 경로로 출사한다.
한편, 도 3에 도시되지는 않았지만, BS(210, 220, 240, 250)와 디스플레이 패널(110 ~ 180) 사이에는 거리 조정을 위한 선형 스페이서/스테이지가 마련되어 있다. 구체적으로,
1) BS-1(210)과 디스플레이 패널-1(110)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-1은, BS-1(210)과 디스플레이 패널-1(110)의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-1(110)로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 가장 짧게 하고,
2) BS-1(210)과 디스플레이 패널-2(120)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-2는, BS-1(210)과 디스플레이 패널-2(120) 간의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-2(120)로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 두 번째로 짧게 하며,
3) BS-2(220)와 디스플레이 패널-3(130)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-3은, BS-2(220)와 디스플레이 패널-3(130) 간의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-3(130)으로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 세 번째로 짧게 하고,
4) BS-2(220)와 디스플레이 패널-4(140)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-4는, BS-2(220)와 디스플레이 패널-4(140) 간의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-4(140)로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 네 번째로 짧게 하며,
5) BS-4(240)와 디스플레이 패널-5(150)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-5는, BS-4(240)와 디스플레이 패널-5(150) 간의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-5(140)로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 다섯 번째로 짧게 하고,
6) BS-4(240)와 디스플레이 패널-6(160)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-6은, BS-4(240)와 디스플레이 패널-6(160) 간의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-6(160)로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 여섯 번째로 짧게 하며,
7) BS-5(250)와 디스플레이 패널-7(170)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-7은, BS-5(250)와 디스플레이 패널-7(170) 간의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-7(170)로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 일곱 번째로 짧게 하고,
8) BS-5(250)와 디스플레이 패널-8(180)의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지-8은, BS-5(250)와 디스플레이 패널-8(180) 간의 거리를 조절하여, 궁극적으로 디스플레이 패널-8(180)로부터 관찰자까지의 거리(영상 전달 거리)를 가장 길게 한다.
이에 의해, 관찰자는 8개의 영상을 각기 다른 거리(깊이)로 관찰하여, 3차원 체적형 영상 감상이 가능해진다.
지금까지, BS들을 이용하여 패널들을 각기 다른 거리(깊이)로 결합한 체적형 3차원 디스플레이에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서, 디스플레이 패널로부터 관찰자까지의 거리는, BS와 디스플레이 패널의 사이에 마련된 선형 스페이서/스테이지를 이용하는 것을 상정하였다. 나아가, BS들 사이에도 거리를 조정할 수 있는 소자를 마련하여 2개의 디스플레이 패널들과 관찰자 간의 거리를 한 번에 조정할 수도 있다.
또한, 위 실시예에서 디스플레이 패널의 개수는 8개로 구현하였는데, 예시적인 것에 불과하다. 디스플레이 패널의 개수를 더 많은 개수는 물론 더 적은 개수로 구현하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
또한, BS에서 투과되는 디스플레이와 패널과 반사되는 디스플레이 패널이 바뀌는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용가능하다. 즉, BS와 디스플레이들의 배치에 대한 구체적인 설계는 변경이 가능하다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (12)

  1. 제1 깊이의 제1 영상을 표시하는 제1 패널;
    제2 깊이의 제2 영상을 표시하는 제2 패널; 및
    상기 제1 영상을 투과하고, 상기 제2 영상을 반사함으로써, 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 조합하여 동일 경로로 전달하는 제1 BS(Beam Splitter);를 포함하고,
    상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제3 깊이의 제3 영상을 표시하는 제3 패널;
    제4 깊이의 제4 영상을 표시하는 제4 패널;
    상기 제3 영상을 반사하고, 상기 제4 영상을 투과함으로써, 상기 제3 영상과 상기 제4 영상을 조합하여 동일 경로로 전달하는 제2 BS; 및
    상기 제1 BS에서 출사되는 영상을 반사하고, 상기 제2 BS에서 출사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제3 BS;를 포함하며,
    상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고,
    상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 BS와 상기 제3 BS 사이에 마련되어, 상기 제1 BS와 상기 제3 BS 간의 거리를 조정하는 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  4. 청구항 2에 있어서,
    제5 깊이의 제5 영상을 표시하는 제5 패널;
    제6 깊이의 제6 영상을 표시하는 제6 패널;
    상기 제5 영상을 투과하고, 상기 제6 영상을 반사함으로써, 상기 제5 영상과 상기 제6 영상을 조합하여 동일 경로로 전달하는 제4 BS; 및
    상기 제3 BS에서 출사되는 영상을 투과하고, 상기 제4 BS에서 출사되는 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하는 제5 BS;를 포함하며,
    상기 제5 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고,
    상기 제6 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제5 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제7 깊이의 제7 영상을 표시하는 제7 패널;
    제8 깊이의 제8 영상을 표시하는 제8 패널;
    상기 제7 영상을 반사하고, 상기 제8 영상을 투과함으로써, 상기 제7 영상과 상기 제8 영상을 조합하여 동일 경로로 전달하는 제6 BS; 및
    상기 제4 BS에서 출사되는 영상을 반사하고, 상기 제6 BS에서 출사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제7 BS;를 포함하며,
    상기 제5 BS는,
    상기 제3 BS에서 출사되는 영상을 투과하고, 상기 제7 BS에서 출사되는 영상을 반사하여, 동일 경로로 전달하고,
    상기 제7 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제6 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고,
    상기 제8 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제7 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제3 깊이의 제3 영상을 표시하는 제3 패널;
    제4 깊이의 제4 영상을 표시하는 제4 패널;
    상기 제3 영상을 투과하고, 상기 제4 영상을 반사함으로써, 상기 제3 영상과 상기 제4 영상을 조합하여 동일 경로로 전달하는 제2 BS; 및
    상기 제1 BS에서 출사되는 영상을 반사하고, 상기 제2 BS에서 출사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제3 BS;를 포함하며,
    상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고,
    상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제3 깊이의 제3 영상을 표시하는 제3 패널;
    제4 깊이의 제4 영상을 표시하는 제4 패널;
    상기 제3 영상을 투과하고, 상기 제4 영상을 반사함으로써, 상기 제3 영상과 상기 제4 영상을 조합하여 동일 경로로 전달하는 제2 BS; 및
    상기 제1 BS에서 출사되는 영상을 투과하고, 상기 제2 BS에서 반사되는 영상을 투과하여, 동일 경로로 전달하는 제3 BS;를 포함하며,
    상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 길고,
    상기 제4 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제3 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 BS와 상기 제1 패널 사이에 마련되어, 상기 제1 BS와 상기 제1 패널 간의 거리를 조절하여, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리를 조정하는 제1 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 BS와 상기 제2 패널 사이에 마련되어, 상기 제1 BS와 상기 제2 패널 간의 거리를 조절하여, 상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리를 조정하는 제2 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  10. 제1 패널에 표시된 제1 깊이의 제1 영상을 투과하는 단계; 및
    제2 패널에 표시된 제2 깊이의 제2 영상을 반사함으로써, 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 조합하여 상기 제1 영상과 동일 경로로 전달하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 방법.
  11. 제1 깊이의 제1 영상을 표시하는 제1 패널;
    제2 깊이의 제2 영상을 표시하는 제2 패널 및;
    상기 제1 영상을 반사하고, 상기 제2 영상을 투과함으로써, 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 조합하여 동일 경로로 전달하는 제1 BS(Beam Splitter);를 포함하고,
    상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이.
  12. 제1 패널에 표시된 제1 깊이의 제1 영상을 반사하는 단계;
    제2 패널에 표시된 제2 깊이의 제2 영상을 투과하여, 상기 제1 영상과 동일 경로로 전달하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리는, 상기 제1 패널로부터 사용자까지의 영상 전달 거리 보다 긴 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 방법.
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