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KR100342410B1 - 자동입체영상투사장치 - Google Patents

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KR100342410B1
KR100342410B1 KR1019950704877A KR19950704877A KR100342410B1 KR 100342410 B1 KR100342410 B1 KR 100342410B1 KR 1019950704877 A KR1019950704877 A KR 1019950704877A KR 19950704877 A KR19950704877 A KR 19950704877A KR 100342410 B1 KR100342410 B1 KR 100342410B1
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Abstract

본 발명은 원통형 렌즈어레이를 구현하는 단일 카메라형 자동 입체 촬영장치에 있어서,
·단일 입사대물부(Ll, L2)
·영상영역에 대하여 어레이를 구성하는 렌즈의 피치(P)와 동일한 초점길이를 갖고 상기 텔레센트릭 대물부(Ll, L2)의 입사 퓨필의 영상은 상기 피치와 동일한 공칭폭을 갖는 상기 렌즈어레이(20)
·1미만의 배율을 갖는 전달광학계(L3, L4)
·영상센서(22)
를 연속적으로 구비하고
상기 전달광학계는(L3, L4)는 상기 렌즈어레이(20)로부터의 광선을 상기 영상 센서(22)로 지향시키고 상기 전달광학계(L3,L4)에서의 상기 렌즈어레이(20)의 영상(21)은 상기 렌즈어레이(20)의 렌즈의 피치(P)가 그 안에서 영상센서(22)의 영상점(화소)의 정수에 대응인 것을 특징으로 하는 원통형 렌즈어레이를 구현하는 단일 카메라형 자동 입체 촬영장치에 관한 것이다.

Description

자동 입체 영상 투사장치
미국특허 제3,932,699호는 물체로부터의 광선이 초점이 맞춰지고, 감광성이고, 예를 들어 비디콘의 일부를 구성하는 윈도우에 대해 배치된 렌즈어레이를 갖는 자동 입체 촬영장치를 개시한다.
그러한 촬영장치는 많은 문제점이 있는데, 특히 상당한 기하학적 왜곡 및 작은 필드심도의 문제가 있다.
좀더 정교한 입체 촬영장치가 1992년 10월 l5일 런던에서 개최되었던 입체 텔레비젼 세미나에서 맥코믹 외에 의해 제안되었다. 그는 투영되는 영상을 2개의 자동 시준 렌즈어레이에 의해 확산스크린에 기록하는 것에 의한 입체 영상촬영을 제안하였다. 이 장치는 상당히 복잡하고, 특히 완전하게 정렬되지 않은 경우 영상이 극도의 물결무늬 현상에 의해 영향받는 3개의 렌즈어레이를 사용한다는 문제점이 있다.
제1태양으로 본 발명은 상기 설명한 문제점이 없는 자동 입체 촬영장치, 특히, 구현하기가 간단하고 고광학 품질을 제공하는 입체 촬영장치를 제공한다.
프랑스특허 제1,362,617호는 복수개의 입사대물부 특히, 각각 자신의 광축을 갖는 2개의 렌즈를 갖는 따라서 각 시점에 대응하는 2개의 광축을 갖는 2개의 입사대물부를 제공하는 촬영장치에 관한다. 인터레이싱으로 합성영상을 얻기 위해서 프로스트 스크린이 플레이트(7)의 평면에 배치되고 스크린은 일반 카메라에 의해 수평적으로 주사된다. 이 스크린은 광강도 및 콘트라스트의 손실을 일으킨다. 뿐만 아니라 어레이(7)이 마이크로렌즈는 그들이 대물렌즈 모두를 볼 수 있게 하는 필드각을 가져야 하고, 어떤 광선은 광축에 대해 대단히 경사져 있어 비네트화의 문제를 야기한다.
본 발명이 의거하는 사상은 단일 광축영상에 단일 입사대물부를 구현하되 프로스트 스크린없이 2개 이상의 시점을 갖는 자동 입체영상을 얻는 것이 가능하게 하는 것이다. 이 목적을 구현하기 위해 본 발명은 원통형 렌즈어레이를 구현하는 단일 카메라형 자동 입체 촬영장치에 있어서,
a) 단일 광축을 갖는 단일 입사대물부
b) 상기 입사대물부의 영상초점면에 실질적으로 배치되는 상기 렌즈어레이로서 상기 어레이는 영상영역에 대하여 어레이를 구성하는 렌즈의 피치와 동일한 초점길이를 갖고, 상기 입사대물부의 입사 퓨필의 영상은 상기 피치와 동일한 공칭폭을 갖는 상기 렌즈어레이
c) 1미만의 배율을 갖는 전달광학계
d) 영상센서(22)
를 연속적으로 구비하고, 상기 전달광학계는 상기 렌즈어레이로부터의 광선을 상기 영상센서로 지향시키고, 상기 전달광학계에서의 상기 렌즈어레이의 영상은 상기 렌즈어레이의 렌즈의 피치가 그 안에서 영상센서의 영상점(화소)의 정수에 대응하고, 렌즈어레이가 없을 경우 상기 입사대물부의 퓨필의 영상은 상기 전달광학계의 퓨필에 실질적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 원통형 렌즈어레이를 구현하는 단일 카메라형 자동 입체 촬영장치를 제공한다.
오소스코픽 전달광학계 때문에 본 발명의 장치는 센서상의 영상의 포맷에서의 감소에도 불구하고 입사대물부의 입사 퓨필 직경에 대응하는 입체 기준선을 유지하는 것을 특히 가능하게 한다. 뿐만 아니라 본 발명의 촬영장치는 광학적 품질이 특히 우수한 단지 1개의 렌즈어레이를 사용한다.
영상센서는 전하결합형 센서일 수도 있고, 바람직하게 3개의 개별 센서조에 의해 이루어지고 이들 센서조는 그 3개의 개별센서상에 영상을 형성하는 프리즘식 3색 비임분할기와 관련되어 있고 형성되는 영상은 한 영상점씩 공칭적으로 상호 정렬되어 있다. 이것은 입사 퓨필을 다수의 서브 퓨필로 세분할 필요 없이 시점간의 고분리도를 얻는 것을 가능하게 한다.
시점간의 최적분리는 렌즈어레이를 영상센서의 선방향으로 배향시키는 것에 의해 얻어진다. 렌즈어레이의 배향이 시점간의 수평분리를 제공할 만한 것이라면 이 배향은 정상위치에 대해 90°회전에 대응하는 것이 관찰될 수도 있다. 입사대물부는 퓨필이 거의 100mm와 동일한 입사렌즈를 포함할 수도 있다.
렌즈어레이의 피치는 0.4mm일 수도 있다.
전달광학계는 바람직하게 실질적으로 0. 1과 동일한 내율을 가질 수도 있다.
전달광학계는 특히 원형 조리개의 조리개형을 가질 수도 있다. 이 조리개는 제1대물부에 배치된 수평슬릇 형태의 조리개와 동일하지만 기계적으로 위치시키는 것이 더욱 용이하다.
자동 입체 비디오 시스템은 상술한 바와 같은 촬영장치를 포함할 수도 있다.
제1태양으로 본 발명은 또한 상술한 장치를 조정하는 방법에 있어서 자동 입체영상의 트랜스코드 영상을 만드는 단계로서, 상기 트랜스코드 영상은 숫적으로 입체시점의 수와 동일한 복수개의 애너모포즈된 평면영상을 구비하는 단계, 상기 애너모포즈된 평면영상을 이용하여 상기 촬영장치를 조정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 상술한 장치를 조정하는 방법에 관한 것이다.
제2태양으로 본 발명은 특히 원통형 렌즈어레이에 의해 구현된 단일 카메라를 사용하여 입체영상을 전송 및/또는 기록하는 방법에 관한 것이다.
본 출원인은 전송채널(송신기 등)을 통한 전송 또는 CCD센서(21)의 출력측에서 얻은 대로의 영상을 직접 기록하는 것은 영상들이 만족할만한 입체감으로 재생되도록 할 수 없음을 알았다.
또 출원인은 영상전달과정시 일어나는 이러한 문제점의 원인은 영상에서의 입체정보가 고주파 즉, 비디오 주파수 대역의 상부에 위치된다는 사실에 기인한다는 것을 설정할 수 있었다. 불행하게도 프로용 품질의 비디오 레코더인 경우도 이러한 유형의 정보를 열화시키는 경향이 있다. 뿐만 아니라 소비자용 비디오 레코더는 5㎒의 공칭비디오 대역에 대해 3㎒를 거의 초과하지 않는 비디오 대역을 갖는다. 유사하게 전송채널(지상방송망, 위성방송망 또는 케이블망) 또한 이러한 유형의 열화를 제공한다.
미국특허 제3,674,921호(골드스미스)는 2개의 별개의 카메라(21,23)에 의해 생성된 2개의 기본영상 즉, 좌영상(LE) 및 우영상(RE)을 구비하는 입체 비디오 영상을 전송하는 아날로그 전송장치를 개시한다. 따라서 그들은 자동 입체영상이 아니다. 전송은 2개의 영상 중 하나를 보존하고 후속적으로 여파되는 고주파 차신호를 추출하는 것에 의해 행해진다. 기록을 위하여 필름상에 애너모포즈된 2개의 영상을 이용한다. 비디오 모드로 넘어가기 위하여 그들은 디애너모포저에 의해 초기적으로 디애너모포즈하고 그런 다음 그들을 입체 카메라로 촬영하고 그 후 영상은 종래의 방법으로 처리된다.
제2태양으로 본 발명은 특히, 표준형식의 비디오 레코더와 전송채널을 이용 하지만 입체영상의 질을 크게 유지하는 것이 가능한 자동 입체영상을 전송 및/또는 기록하기 위한 전달방법에 관한 것이다.
이 목적을 위해 제2태양에서 본 발명은 원통형 렌즈어레이에 의해 얻어진 단일 카메라형 자동 입체영상을 전달하는 방법에 있어서, 상기 자동 입체영상의 트랜스코드 영상을 만드는 단계로서, 상기 트랜스코드 영상은 숫적으로 입체시점의 수와 동일한 복수개의 애너모포즈된 포맷의 평면영상을 구비하고, 애너모포즈된 포맷의 평면영상은 나란히 배치되고, 트랜스코드 영상은 상기 전달 즉, 전송 및/또는 기록됨을 특징으로 하는 원통형 렌즈어레이에 의해 얻어진 단일 카메라형 자동 입체영상을 전달하는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 애너모포저 또는 디애너모포저를 이용하지 않는 것을 알수 있을 것이다. 역으로 상기 방법은 애너모포즈된 포맷을 정상적으로 제공하는 평면영상을 복원하기 위해 자동 입체영상을 분리시키는 것에 있다.
전송된 또는 기록된 대로의 영상은 단순히 원래의 영상에서의 모든 정보를 포함하는 일련의 평면영상에 있고 이들 일련의 평면영상 그들 자체는 종래의 전송채널 및/또는 비디오 례코더에 의해 주어지는 품질의 손실과 함께 전송 또는 기록된다. 그러나 수신 또는 재생시 역 트랜스코딩에 의해 복원되는 자동 입체영상은 놀랍게도 선전송 및/또는 기록의 결함에 의해 거의 영향받지 않는 것으로 판명된다. 영상의 입체재생시 비록 레코더의 전송채널의 통과대역 외측에 위치된 입체정보는 그럼에도 불구하고 대부분 유지된다.
트랜스코드된 영상은 자동 입체영상과 동일한 포맷을 가질 수도 있다.
제1실시예에서 기록단계는 표준 아날로그 비디오 례코더(VHS,SVHS 등)를 사용하여 행해진다.
바람직한 실시예에서 전달단계는 예를 들어 위성채널 및/또는 디지탈 비디오 레코더상에 비트을 압축 알고리즘을 적용하는 디지탈 기술을 이용하여 구현된다. 본 발명에 따르면 상기 고찰은 어떠한 디지탈 영상처리에도 동일하게 적용 가능하다. 영상물 애너모포즈된 포맷인 그리고 원래의 영상의 모든 정보를 포함하는 복수개의 평면영상으로의 분리는 입체정보를 포함하는 영상의 고주파 성분이 사실상 대부분 제거되었다고 하면 어떠한 비트을 압축처리를 상당히 단순화시키는 것을 가능하게 한다. 압축 알고리즘은 특히, 이미 공지된 벡터화 알고리즘일 수도 있다. 영상압축을 위한 다양한 유형의 알고리즘이 알려져 있으며 일반적으로 그들은 영상이전통적인 텔레비젼 표준 또는 소위 "고품위" 표준에 따르느냐에 따라 이산코사인 변환 DCT를 구현한다.
트랜스코딩 단계에 대해 본 발명에 따른 영상의 전송 또는 기록은 자동 입체영상을 디지탈화하는 제1단계와, 트랜스코드된 영상을 저장하는 제2단계로서 상기 트랜스코딩은 적어도 하나의 메모리에 라이트 어드레싱을 가능하게 하는 트랜스코딩 메모리에 의해 행해지는 제2단계, 상기 메모리를 읽는 제3단계로 이루어질 수도 있다.
변환단계는 트랜스코드된 영상의 아날로그 전송 또는 기록을 목적으로 하는 트랜스코드된 영상의 아날로그 변환의 제4단계를 포함할 수도 있다.
상기 메모리는 트랜스코딩이 각 선에서 화소의 치환에 의해 행해지는 화소 트랜스코딩 메모리일 수 있다. 메모리의 용량은 단일선 또는 단지 몇개의 선에 한정될 수도 있다.
바람직한 실시예에서 그 트랜스코딩 메모리는 격행주사영상이 순행(즉, 비격행)주사의 평면 애너모포즈된 영상으로 변환되는 것이다. 결과로서 입체감은 입체영상의 선이 수직일 때 특히, 더 편안하게 인식되고, 어떤 경우에는 원래 영상의 수직주사 때문에 입체영상의 시점이 교대로 삭제된다.
상기 제3단계인 읽기는 바람직하게 자동 입체영상의 속도의 2배로 행해진다.
바람직한 실시예에서 변환동작은 카메라의 영상센서에서의 직접 트랜스코딩에 의해 행해지고, 상기 센서는 바람직하게 영상점(또는 화소)의 열과 선 시프트 레지스터 사이에 위치한 트랜스코딩 매트릭스를 구비한다.
제2태양으로 본 발명은 또한 입체영상 전달시스템에 있어서,
·자동 입체영상을 생성하는 장치
·상기 자동 입체영상의 트랜스코드된 영상을 만드는 제1트랜스코딩 장치로서, 상기 트랜스코드된 영상은 입체시점의 수와 동일한 수의 애너모포즈된 포맷의 복수개의 평면영상을 구비하고, 애너모포즈된 포맷의 평면영상은 나란히 위치되는 제1트랜스코딩 장치
·영상전달장치 및
·상기 제1트랜스코딩 장치에 의해 수행된 트랜스코딩 동작의 역인 트랜스 코딩 동작을 수행하여 자동 입체영상을 복원하는 제2트탠스코딩 장치
를 구비하는 것을 특징으로 하는 입체영상 전달시스템을 제공한다.
제3태양으로 본 발명은 복수개의 비디오 투사기를 구비하는 입체영상 비디오 투사기로서 각각의 투사기가 상기 입체영상의 시점 중 하나를 나타내는 기본영상을 투사하는 입체영상 비디오 투사기에 관한다.
입체 비디오 투사기는 "3차원 영상기술"이란 제하에 1991년 7월 25일 TEC 1991(동경, 일본)의 회보에 실린 진 하세가와 외에 의해 쓰인 논제물에 공지되어 있다.
이것은 확산스크린 상류의 제1원통형 렌즈어레이와, 확산스크린 하류의 제2원통형 렌즈어레이로 이루어진다.
제1렌즈어레이의 각각의 원통형 렌즈는 입체영상의 시점의 수와 동일한 수직선의 수와 대응한다. 확산(프로스트)스크린상에 이런식으로 형성된 영상은 제2 어레이에 의해 종래방법으로 전달된다.
어레이들은 화소크기의n배와 동일한 피치를 갖는데, 여기서n은 시점의 수 이다. 큰 피치 때문에 확산스크린의 하류에 위치한 어레이는 매우 가시적이지만 원치않는 물결무늬 패턴의 존재를 피하기 어렵다는 문제점이 있다.
제3태양에서 본 발명은 상술한 문제점을 피할 수 있는 투사장치를 제공한다.
제3태양에 따르면 본 발명은 상술한 형태의 입체영상 투사장치에 있어서, 제1 및 제2원통형 어레이는 스크린상의 영상점 또는 화소크기의 ½미만이거나 동일한 피치이고, 제2원통형 어레이의 피치는 제1원통형 어레이의 피치와 동일하거나 약간 작은 것을 특징으로 하는 입체영상 투사장치를 제공한다.
결과로서 영상의 가장 높은 주파수는 어레이와 관련되고 초기의 화소주파수보다 상당히 높으며, 선택된 공칭관찰거리에서 관찰자는 각 눈으로 제1렌즈어레이를 통하여 단지 단일의 시점(물결무늬 즐무늬없이)을 본다.
제1원통형 어레이는 패럴랙스 배리어 또는 렌즈어레이일 수도 있다.
바람직한 실시예에서 어레이들은 스크린으로부터 소정 공칭거리에 위치한 관찰자인 솔리드칼라(즉, 물결무늬 줄무늬없는)를 보도록 하는 초점거리와 피치를 가질 수도 있다.
본 발명의 투사장치는 시점의 수와 동일하고 나란히 배치된 애너모포즈된 포맷의 복수개의 평면영상을 구비하는 트랜스코드된 영상을 복수개의 상기 디애너모포즈된 기본영상으로 변환하는 변환장치를 구비할 수도 있으며, 상기 변환 장치는 상기 기본영상에 대한 출구들을 가지며 이 출구들은 비디오 투사기의 각 입구에 연결된다. 바람직한 실시예에서 상기 변환장치는 평면영상이 예를 들어 보간에 의해 계산된 중간화소의 사이에 넣음에 의해 디애너모포즈되어 영상의 해상도를 증가시키도록 하는 보간기장치를 포함할 수도 있다.
자동 입체 비디오 시스템은 상술한 바와 같은 영상 투사장치를 포함할 수도 있다.
이것은
·자동 입체영상을 생성하는 장치
·자동 입체영상을 복수개의 기본영상으로 트랜스코딩하고 그들을 디애너모포징하는 영상 트랜스코딩 장치 및
청구항 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 따른 투사장치
를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징과 이점은 비제한적인 예에 의해 주어지고 도면을 참조하는 다음 설명으로부터 분명해질 것이다.
제1도는 미국특허 제3,932,699호로부터의 종래의 촬영장치를 나타낸다.
제2도는 상술한 맥코믹 제안에 따라 만들어진 촬영장치를 나타낸다.
제3a도는 본 발명의 촬영장치를 나타내며, 제3b도 및 제3c도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다.
제4도는 많은 수의 상이한 트랜스코딩이 수행되게 하는 영상 트랜스코딩 장치의 개략 블럭도를 나타낸다.
제5도는 격행영상의 경우에 트랜스코딩 화소메모리의 트랜스코딩 선메모리로부터의 영상메모리의 어드레싱을 나타낸다.
제6도는 순행영상의 경우를 나타낸다.
제7도는 25격행영상의 입력과 25격행영상의 출력에 적합한 트랜스코딩 모듈을 나타낸다.
제8도는 화소영상점에 대한 처리와 함께 25격행영상의 입력과 50순행영상의 출력에 대응하는 트랜스코딩 모듈을 나타낸다.
제9도는 선에 의한 처리와 함께 25격행영상의 입력과 25격행영상의 출력에 적합한 트랜스코딩 모듈을 나타낸다.
제10도는 선에 의한 처리와 함께 25격행영상의 입력과 50순행영상의 출력의 처리에 적합한 트랜스코딩 모듈을 나타낸다.
제11도는 격행영상에서의 화소에 의해 어드레싱과 함께 n=4 영상모드에 대응하는 화소선에 대한 어드레싱 테이블을 나타낸다.
제12도는 격행모드 또는 순행모드에서 출구에 대응하는 트랜스코딩 화소메모리의 어드레싱을 나타낸다.
제13도는 격행모드에서 4피치를 갖는 선에서의 N영상모드를 나타내는 테이블이다.
제14도는 제13도에 대응하는 트랜스코딩 선메모리를 나타낸다.
제15도는 4피치를 갖는 선 및 순행모드에서의 N영상모드를 나타내는 테이블 이다.
제16도는 제15도에 대응하는 트랜스코딩 선메모리에 대한 어드레싱 테이블이다.
제17도는 4피치인 화소에서 N영상모드에 대한 입구에 대응하고 동일한 환경에 대한 입체모드에서의 출구를 가져 출력에 반전된 입체를 제공하는 테이블이다.
제18도는 격행모드 또는 순행모드에서의 출력과 함께 N영상모드로부터의 입체모드를 얻기 위한 트랜스코딩 화소메모리에 대한 어드레싱 테이블이다.
제19도는 피치 N=4로 입체모드에서의 격행출력을 갖는 선에서 N영상의 입력모드를 나타내는 테이블이다.
제20도는 N영상모드에서의 입력과 격행영상에 대한 입체모드에서의 출력을 갖는 트랜스코딩 선메모리에 대한 어드레싱 테이블이다.
제21도는 N영상모드에서의 입력과 순행형 영상 특히, 초당 50영상에 대한 입체모드에서의 출력을 갖는 트랜스코딩 선메모리에 대한 어드레싱 테이블이다.
제22도는 영상모드에서의 입력과 순행모드에서의 입체모드의 출력에 대응하는 표이다.
제23도는 화소의 열에 대해 트랜스코딩은 행하도록 구성된 전하결합센서를 나타낸다.
제24도는 선시프트 레지스터에 의한 선에 의한 트랜스코딩을 행하는 전하결합센서이다.
제25a도는 본 발명의 투사(또는 배면투사)장치를 나타낸다.
제25b도는 솔리드칼라를 얻기 위한 조건을 나타내는 도면이다.
제26도는 제25도의 투사장치에 애너모포즈된 포맷의 평면영상과 해상도를 높이기 위해 사이에 끼워지는 중간화소가 공급되도록 하는 출력모듈을 나타낸다.
제27도는 각 투사기에서 보간기를 어드레싱하기 위한 도표이다.
제28도는 트랜스코딩과 보간에 관하여 4피치로 N영상모드에서의 입력과 4피치로 N영상모드에서의 출력에 대한 트랜스코딩 화소메모리에 대한 어드레싱 테이블이다.
종래기술에 대한 상기 분석에 나타낸 바와 같이 현재 자동 입체영상을 얻는데는 2가지 주방법에 있는데, 그 중 하나(미국특허 제3,932,699호)는 비디오 카메라에 근접하여 렌즈어레이를 구현하는 것이고, 다른 하나는 더욱 정교하고 종래의 비디오 카메라에 의해 촬영한 영상을 확산스크린에 투사한다.
제1도를 참조하여 설명하면 미국특허 제3,932,699호의 촬영장치는 중간평면 (9')을 갖는 대물부(9)와 관련된 카메라(10)를 구비한다. 디스플레이될 대상(1)의 점(2)은 광선(3,4)을 방출하고 이들은 렌즈(9)의 전개구에 의해 수광된다. 동일하게 각 점(9" )은 대상(1)의 모든 점으로부터의 광을 수광한다(극단은 광선(5,6)으로 나타낸 바와 같이 수광되고 재방출된다). 렌즈(9)는 카메라(10)의 감방사면(8)의 정면에 배치된 수렴 렌즈이다.
카메라는 예를 들어 비디콘관 수신기일 수도 있다. 분산소자(7) 특히, 감광 소자에 근접한 렌즈어레이는 장면의 복수개의 기본영상이 공간적으로 반복하는 식으로 촬영되게하여 카메라(10)가 입체영상 정보를 전송할 수 있게 한다. 렌즈어레이(7)를 구성하는 각 기본렌즈의 입사면은 수직축 주위에서 원통단면이고, 각 기본렌즈의 출사면은 평면이다. 상술한 바와 같이 이러한 촬영장치는 적당한 입체기준선을 유지하기 위하여 매우 큰 개구를 갖는 광학계에 대한 요구 때문에 주요한 기하학적 수차를 나타낸다. 뿐만 아니라 표준 비디오 센서의 치수를 갖는 렌즈어레이는 특히, 이의 초점거리가 매우 짧아야(100미크론 크기, 이는 어떠한 실제적인 구현과 거의 호환되지 않는다)하기 때문에 제조하기가 어렵다.
입체 텔레비젼에 대한 세미나(런던, 1992년 10월 15일)에서 맥코믹 등에 의해 제안되고 "3D TV용 제한 파럴랙스 영상" 논제물에 요약된 입체 텔레비젼 시스템은 제2도에 나타낸 식으로 촬영한다. 이것은 2개의 근접한 원통형 렌즈어레이(11,13)를 갖는 자동시준 전송스크린(12)과 초점거리에 제3원통형 렌즈어레이(14)와 프로스트 스크린(15)을 구성하는 스크린이 위치한 렌즈(L')를 구비한다. 프로스트 스크린(15)상에 형성된 입체영상은 광학계(16)에 의해 전달되고 축소형태로 검지기(19), 예를 들어 비디콘관의 감지부(18)상으로 투사된다. 이 시스템의 개념은 스크린상에 투사된 영상을 종래방법으로 촬영하는 비디오 카메라(16,18,19)를 이용하는 것이다. 이 촬영장치는 서로에 대해 정확하게 기하학적으로 위치되어야 하는 적어도 3개의 원통형 렌즈어레이를 사용하고, 확산스크린상으로의 투사를 또한 사용하여 광효율, 해상도 및 콘트라스트의 손실을 야기하므로 매우 복잡하다. 또한 그런 장치는 기계적 진동과 온도변화에 민감한데 그런 현상 모두는 외관상 가장 바람직하지 않고 입체정보를 상당히 열화시키는 물결무늬 패턴을 매우 빠르게 일으키기 쉽다.
제3a도 내지 제3c도는 본 발명의 촬영장치를 설명한다. 이것은 다음의 구성요소를 구비한다 :
1) 바람직하게 텔레센트릭인 입사대물부로서 입광렌즈(L1)와 텔레센트릭계에서 초점 F2가 입광렌즈(Ll)의 광학중심(Q1)과 일치하는 출광렌즈(L2)를 구비한다. 이러한 입사대물부는 유럽특허출원 제EP-A-084998(CNRS)호으로부터 이미 공지되었다. 광학제가 텔레센트릭일 때 렌즈(L1)의 입광 퓨필의 중심점의 영상은 렌즈(L2)에 의해 무한대로 보내지고, 그에 의해 렌즈어레이를 바람직하게 결합시키는 것을 가능하게 하는 평행을 일으킨다. 특히 2개의 렌즈(Ll,L2)는 공액일 수도 있다. 즉, 렌즈(Ll)의 초점(Fl)은 렌즈(L2)의 광학중심(02)과 일치할 수도 있다. 예로서 대물부(L1)는 200mm의 초점길이와 f/2의 개구를 가질 수도 있는데, 이는 100mm의 실제 퓨필 직경에 대응하고, 그 거리는 촬영을 위해 이용가능한 입체기준선을 구성한다. 관찰자의 눈사이의 거리(또는 65mm인 퓨필간 거리)보다 상당히 큰 이 값은 스크린상의 투사후 현실적인 입체원근법을 실현하기에 특히 적합하다.
2) 수직적으로 배치되고 0.4mm의 피치를 갖는 기본렌즈로 이루어지는 약 70mm ×90mm의 영역을 갖고 입사대물부의 초점면에(실제로는 그로부터 약간 하류에) 실질적으로 배치된 렌즈어레이, 기본렌즈 각각은 마이크로렌즈의 피치P즉, 0.4mm 폭과 동일한 영상영역에 대하여 기본렌즈 각각을 통해 형성된 대물부(Fl)의 퓨필의 영상이 정확하게 0.4mm이 되도록 하는 초점거리를 갖는다. 이것은 각 기본렌즈(또는 마이크로렌즈)에 의해 형성된 모든 퓨필 영상이 서로 정확하게 접촉하도록 하는 것을 가능하게 한다. 어레이(20)는 원통형 렌즈로 이루어지기 때문에 퓨필영상의 치수는 당연히 수평면에서 고려되어야 하는 것을 알 수 있다.
3) 바람직하게 오소스코픽인 즉, 수직선 변형을 유도하지 않고 렌즈어레이 (20)으로부터 하류에 위치된 필드렌즈(L3)를 가능하게 구비하여 어레이(20)로부터의 모든 광선을 영상전달대물부(L4)로 보내는 전달광학계, 예를 들어 25mm의 초점길이를 갖는 대물부(L4)가 전하결합센서를 구비한 카메라(22)상에 장착된다. 이 전달광학계(L3,L4)는 카메라(22)의 센서로부터 바로 상류에 위치한 렌즈어레이(20)의 실영상(21)을 형성한다. 전달광학계(L3,L4)의 배율은 영상(21)이 영상센서(22)의 영상점(화소)의 정수에 대응하는 피치(P')를 갖는 조건하에서 렌즈어레이(20)로부터 나타나는 광선이 카메라(22)로 보내지도록 선택 된다. 또한 영상(21)과 영상센서(22) 사이의 거리는 초점맞춤이 카메라(22)의 센서상에서 일어나도록 하는 것이다.
입사대물부 및 전달광학계의 구성요소는 렌즈어레이가 없는 경우 입사대물부의 퓨필 영상이 전달광학계의 퓨필과 실질적으로 일치하도록 배치된다. 이 상태는 특히, 입사대물부가 텔레센트릭이 아닐 때 전달광학계가 후술하는 방법으로 평행을 복원하는 것을 확실히 한다.
특히, 카메라(27)에 포함된 센서(22)는 프리즘형 3색 비임분할기(23)상에 장착된 3개의 전하결합센서(24,25,26)를 포함할 수도 있는데, 이들 센서는 정확하게 정렬되어 제1선의 제1화소가 각 센서에 대해 일치하고, 일반적으로 3개의센서(24,25,26)의 영상이 그에 따라 한 화소씩 정렬된다.
카메라(27)로부터의 신호는 자동 입체영상을 디스플레이하기 위해 공지의 방법으로 적합하게된 비디오 레코더(40') 또는 비디오 모니터(40)에 인가될 수도 있고 또는 그 신호는 전송기(41')에 전달되어 수신기(42')에 의해 수신될 수도 있다.
실시예
0.4mm의 피치와 1.66mm의 초점길이를 갖는 렌즈어레이(20)가 LZ의 광학중심으로부터 20mm에 그리고 L3의 광학중심으로부터 90mm에 배치되었다. 렌즈(Ll)는 이중렌즈(L'1,L'2)로 구성하였다. 이의 퓨필을 Pl으로 나타낸다.
Ll초점길이 fl= 200mm
L2초점길이 f2= 300mm
L3초점길이 f3= 230mm
L4초점길이 f4= 25mm
·렌지 Ll및 L2의 광학중심사이의 거리 0102
: O1O2= 180mm
·렌지 L2및 L3의 광학중심사이의 거리 0203
: 0203= 110 mm
·렌지 L3및 L4의 광학중심사이의 거리 0304
: 0304= 245mm
본 발명의 시스템은 다음과 같은 이유 때문에 특히 이점이 있다.
3차원 촬영장치를 구현하기 위하여 시스템은 장면이 2개 이상의 상이한 시점으로부터 관찰되는 것이 가능하도록 하고, 각 시점은 앞선 시점으로부터 충분히 이격되어 시점사이에 상당한 차(또는 불일치)가 있도록 하는 것이 필요하다. 단일 대물부를 이용하여 이들 구성요소들은 영상평면에 평행인 평면에 이동함이 없이 촬영할 때 시점축의 모든 상대적인 변위가 이용가능한 전입체 기준선을 구성하는 대물부 퓨필의 수평직경내에 포함되도록 해야 한다. 상술한 실시예에서 전입체 기준선 또는 퓨필의 실제 수평직경은 100mm와 동일하다. 즉, 이것은 성인의 퓨필사이의 거리(약 65mm)보다 더 크다. 중요한 결함을 갖지 않은 대물부로 l0cm의 입체기준선을 얻기 위하여 그리고 촬영장면의 원근법이 관찰자에 의해 인식되는 것과 다름이 없도록 하기 위해서 초점길이와 퓨필의 실제 수평직경 사이에 약 2의 비가 기대결과를 제공하는 것을 실험적으로 발견하였다. 이로 인해 상기 실시예에서 f/2개구에 대해 200mm의 초점길이를 갖는 렌즈(Ll)를 갖는 대물부를 사용하였다.
초점거리는 그것만으로 고려되어서는 안되는데 그 이유는 사용된 감광면의 치수를 고려해야 하기 때문이다. 약 8.8mm ×6.6mm의 타킷을 형성하는 센서를 구비한 표준 3-CCD 카메라에 대해 이 초점길이는 매우 좁은 대상필드 즉, 그런면에 대해 "표준" 초점길이에 의해 제공되는 필드(약 160mm)의 1/10미만인 필드(즉 약16mm)를 정의한다. 표준 초점길이로 적정한 입체기준선을 조정하는 문제에 대한 해결책은 예를 들어 10배 이상인 영역을 갖는 중간 제1영상 평면을 사용하여 이들 2개의 호환불가능한 요건을 분리시키는 것이다. 이 영역은 80mm ×60mm의 실제영역을 갖는 렌즈어레이에 의해 물리적으로 구현된다. 이 영상은 어레이의 영상을 CCD전화 결합센서와 일치시키기 위해 카메라에 장착된 짧은 초점길이 예를 들어 25mm를 갖는 제2대물부에 의해 전달된다. 입체기준선이 수직 윈통형 렌즈의 어레이상에 영상을 형성함에 있어 그 기능을 수행했으면 대상필드의 각을 유치하면서 영상을 공기중에 전달하므로써 영상을 축소시키는 것이 가능하다.
특히 바람직하게 텔레센트릭인 대물부(Ll,L2)와 전달장치 (L3,L4) 들 다를 동시에 이용하므로써 제1영상평면의 실제영역이 약 60mm ×80mm이므로 본 실시예에서 약 10의 팩터만큼 치수를 줄이는 것이 가능하다. 렌즈어레이(20)가 광학계(L1,L2)의 제1영상평면에 실질적으로 배치되기 때문에 이것은 센서(22)상에서의 영상포맷의 축소에도 불구하고 10cm 입체기준선의 이익을 유지하는 것을 가능하게 한다. 60mm ×80mm의 초기영역의 사용은 이 포맷(160mm)에 대한 표준 초점길이보다 거의 크지 않은 필드와 10cm와 동일한 큰 입체기준선 들 다를 조합하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 다른 이점은 렌즈어레이(20)의 제조 및 위치결정이 매우 용이하다는 것이다. 0.04mm의 피치인 3개의 어레이를 제조하는 것보다 특히 피치가 0.4mm일 때 1개의 어레이를 제조하는 것이 더욱 용이하다. 마이크로렌즈와 영상평면의 평행 및 렌즈의 피치와 위상을 동시적으로 고려하지만 센서의 기능성과 청정을 유지하는식으로 얻은 3개의 칼라영상(빨강, 녹색, 파랑)의 정확한 중첩을 확보하면서 3개의 마이크로렌즈를 3개의 CCD센서에 위치시키는 것 또한 극단적으로 어렵다. 이것은 또한 카메라센서의 제조업자에 의해서 행해질 수 있었다. 본 발명에 따라 영상을 공기중에 전달하는 것에 의해 장치의 전체적인 호완성이 요구되는 경우(입체촬영과 오늘날 사용되는 바대로의 장치사이에) 용이하게 조정가능하고 착탈가능한 단일 어레이를 이용가능하게 된다.
본 발명의 촬영장치는 첫째 3색 모두에 대해 단일 어레이(20)를 사용하는 것, 둘째 이 어레이가 큰 치수인 것을 가능하게 하여 소망의 정확도로 제조하고 위치시키는 것을 더욱 용이하게 한다. 이것은 제1도의 문제점(소형 어레이는 센서에 위치시키기가 어렵고, 결국 그 기하학적 특성에 따른 기하학적 왜곡을 필할 수 없음) 및 제2도의 문제점(매우 심한 실험적 상태 이외에서는 정렬을 유지하는 것이 실질적으로 불가능한 많은 수의 렌즈어레이) 모두를 피한다.
바람직한 실시예에서 영상을 전달하기 위한 제2대물부(L3,L4)는 조리개 다이어프램을 갖는다. 그런 다이어프램은 제1대물부(L1,L2)에서의 수평슬롯 형태의 다이어프램과 균등하지만, 이것이 더 위치시키가 용이한데 단일 파라미터는 그 중심잡기이기 때문이다. 제1대물부의 중심잡힌 조리개 다이어프램은 제1대물부에서의 수평슬롯 형태의 다이어프램에 균등하다. 사용된 어레이가 수직 원통형이기 때문에 제1퓨필로부터 나타나는 광선은 마이크로센서의 축과 나란한 방향으로 장해받지 않지만 수평방향으로 이들 광선은 각 마이크로 렌즈에 의해 얻어진 대로 퓨필의 영상에 분명하게 결속된다. 퓨필의 영상은 제2대물부에서 퓨필의 크기를 축소시키는 것에 의해 영향받을 수 없다.
카메라의 센서(24,25,26)가 이산적으로 작동하기 때문에 퓨필을 선택된 시점이 있는 만큼 많은 서브퓨필로 나누는 것을 피하는 것이 가능하다. 영상이 전달되는 동안 어레이(20)의 영상은 각 렌즈(또는 퓨필의 마이크로렌즈)의 각 영상이 시점의 수와 동일한 영상점(또는 화소)의 정수상에 형성되는 식으로 위치 된다. CCD센서의 감광면의 이산적 특성은 광학계의 제1퓨필이 광로의 전환성에 의해 이산적이 되도록 한다. 렌즈어레이의 위치에(연속으로) 형성된 제1퓨필의 마이크로 영상은 공간적으로 뿐만 아니라 에너지에 관해 이산적인 구조상으로 투사되기 때문에 퓨필을 어레이의 렌즈에 정확히 대응되게 놓인 화소에 수적으로 및 상대적 배치에서 균등한 별개의 지리적 영역으로 세분하는 것이 가능하다. 상기 실시예에서 각 마이크로렌즈 영상은 4개의 화소에 수평적으로 형성되고 그에 의해 주퓨필을 CCD센서의 화소간 갭에 대응하기 때문에 가리워진 부분에 의해 분리된 4개의 동일영역으로 세분한다. 선택된 감광면의 수평구조는 입체촬영용으로 이용가능한 퓨필의 구조를 결정하고 따라서 이러한 방법으로 획득한 영상을 처리하는 수단을 제공한다. 마이크로렌즈당 4개의 화소를 이용하는 것에 의해 동시에 4개의 시점이 촬영되도록 한다(서브퓨필당 한개의 시점). 영상의 전자처리는 그 처리가 복합영상의 최소의 실체인 화소에 대해 행해지기 때문에 가능하게 되고 따라서 시점간에 우수한 분리를 제공한다. 마이크로렌즈의 영상의 가장자리에 의해 정의된 열에 있는 화소의 치환은 상기 설명한 서브 퓨필의 위치치환에 해당한다.
더 우수한 입체분리는 렌즈어레이(20)에서 렌즈의 축에 나란한 센서(22)의 선방향을 갖도록 하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 다른 선에 속하는 근접한 영상점간의 분리는 동일한 선에 속하는 근접한 영상점의 분리보다 더 크다. 이것은 일반적인 상태(수직선 주사)와 비교하여 90°에 있는 위치에 해당하지만 필요한 경우 그것은 적당한 전자처리에 의해 재설정될 수 있다.
3-CCD 카메라로부터의 영상이(장면을 3차원으로 촬영하기에 바람직한 방향에 따라) 화소주파수 또는 주사선 주파수로 이하 "N영상모드"(열 또는 선에서)라고 하는 모드에서 처리될 때 영상은 수신기에 각각 하나의 시점을 포함하는 4개의 부분(4개의 피치로 처리할 때)으로 분할되는 영상이 나타나도록 실시간으로 재구성된다. 화소 제1번은 위치를 유지하고, 제2번은 제2시점에서 제1번이 되고, 제3번은 제3시점에서 제1번이 되며, 제4번은 제4시점에서 제1번이 된다. 제5번은 제1시점의 제2화소가 되고 및 모듈4에 대해서도 마찬가지이다.
이것은 제1시점이 관찰되는 경우 초기영상의 4개에서 단지 1개의 화소만이 관찰되는 것을 의미한다. 제1시점에 대해 제1선에서의 연속적인 화소의 수는 그 선의 끝까지 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33, 37, 41 등에 해당한다. 제2선에 대해 상기 시퀀스는 또한 동일하고 전영상에 대해 마찬가지이다. 한 시점의 전체폭은 스크린의 ¼과 동일하고, 그 시점은 수평방향으로 압축된 촬영장면의 평면영상 즉, 4개의 시점 각각에 대해 애너모포즈된 포맷의 평면영상에 의해 나타내진다. CCD센서, 제1영상평면에 위치한 마이크로렌즈 및 주대물부의 서브퓨필은 상기에서 나타내었다. 이와 같이 재구성된 시점은 정확하게 4개(마이크로렌즈당 4개의 화소설정가정시)의 서브퓨필의 하나에 대응하는 것을 알 수 있다.
주대물부에 위치한 다이어프램에 의해 서브퓨필의 하나에 대응하는 광학경로가 장애받는 경우 디스플레이 스크린상의 대응하는 시점은 사라진다. 카메라계의 렌즈어레이가 관찰되는 경우 광은 각 마이크로렌즈의 단지 ¾만을 조사하는 것을 알 수 있고, CCD센서가 직시되는 경우 4개 중 하나의 화소는 수광하지 않는다는 것을 알 수 있다.
따라서 어레이에 대해 카메라를 위치시킴에 있어 가장 사소한 에러는 카메라의 센서와 어레이 사이의 대응에서 완전히 식별가능하고 재생가능한 결함을 일으킨다. 그러나 투사에러는 서브퓨필의 위치에서의 부분 다이어프램과 관련하여 N영상모드에서 시점의 흑화결함을 일으킨다. 이 처리모드가 없다면 4개중 하나의 화소상의 흑화결함을 식별하고 흑화소가 더 이상 동일한 계열에 속하지 않은 스크린의 부분을 식별할 수 있는 것이 필요하다. 조정결함은 어레이의 비-오소스코픽 투사를 일으키고 이에 따른 물결무늬형상은 매우 가변적이어서 렌즈주파수가 4로 나뉘어지는 화소주파수에 가까와짐에 따라(단지 투사의 배율이 완전하지 않음을 가정) 크기가 증가하는 물결무늬, 사다리꼴 형성 또는 순행주파수에서 구부러진 물결무늬 패턴을 일으킨다. N영상모드 이 현상을 약 200배 확대하는 것을 가능하게 하여 결함은 화소크기보다는 스크린의 ¼크기에서 관찰가능하다. 조정정확도와 반복성은 광학실험실에서 발견되는 종류의 검사장치없이 얻을 수 있게 된다. 경험이 축척되었다면 카메라 위치의 마이크로미터 나사에 의한 3차원적 보정을 이 방법에 의해 각 시점에서 육안으로 관찰되는 결함과 관련시키는 것이 용이하여 디스플레이상에서및/또는 기록시에 시점분포의 양호한 공간분포를 얻는 것이 용이하다. 이러한 종류의 에러는 결과적으로 바로 잡을 수 없다.
제4도에서 트랜스코딩 모듈은 아날로그/디지탈 변환기(ADC), 동기 및 위상 동기회로(BVP/SYN)을 갖는 입력모듈(ME); 인터페이스 오퍼레이터(INT), 마이크로프로세어(MP) 및 데이터뱅크(DB)를 포함하는 제어모듈(MC); 라이트어드레스 신호를 발생하는 회로(GSE); 리드어드레스신호를 발생하는 회로(GSL), 트랜스코딩 선메모리(MLT), 트랜스코딩 화소메모리(MPT), 제1영상메모리(MIl) 및 제2영상메모리(MI2)를 갖는 디지탈 모듈(MD); 출력동기신호를 발생하는 회로(GSS), 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 및/또는 입력 버스(DV)상에 비디오 디지탈 영상을 발생하는 모듈(DT)을 구비하는 출력모들로 이루어진다. 회로(DT)의 디지탈출력 또는 변환기(DAC)의 아날로그출력은 나란히 위치한 애너모포즈된 포맷의 복수개(이 경우 4)의 평면영상 (31 내지 34)을 구비하는 트랜스코드된 영상(30)을 얻는 것을 가능하게 한다. 각 평면영상은 단일 입체시점에 대한 모든 정보를 포함한다. 이것의 높이는 일반영상과 동일하고 이것의 폭은 일반 영상의 ¼폭이다.
색영상은 위해 변환기회로(ADC,DAC)는 3 ×8비트모드, 즉 3색 각각에 대해 8비트의 정의로 동작한다. 선메몰 및 트랜스코딩 화소메모리(MLT,MPT)는 라이트 어드레싱을 수행하는 역할을 하고, 리드 및 라이트 신호발생기(GSL,GSE)는 10비트 버스를 통해 통신한다.
디지탈모듈(MD)은 격행 또는 순행인 출력을 갖는 선택된 모드(N애너모포즈된 영상, 입체모드)에 특정적인 알고리즘을 구현하는데 필요한 모든 처리를 행한다.
예를 들어 ADC 변환기회로는 트리플 BT 253 변환기일 수도 있으며, DAC 변환 기회로는 트리플 BT 473 변환기일 수도 있다. 동기추출기(SYN)는 합성동기를 추출하므로써 비디오신호에 직접 동작하는 LM 1881 회로일 수도 있다. 위상동기회로(BVP)는 74 HC 4046 회로일 수도 있다.
라이트 어드레스 신호발생기(GSE)는 프로그래머블로직 회로에 집적될 수도 있다. 동일한 것이 회로(GSL)에서 리드어드레스 신호발생에 적용된다. 마이크로프로세서(MP)는 또한 영상을 프리징하거나 영상을 색색으로 프리징하는 것과 같은 다른 기능을 수행하도록 프로그래밍가능하다.
영상메모리(MI1,MI2)는 CCD 카메라로부터 들어오는 각 영상의 끝에서 라이트 및 리드를 교호로하는 영상평면을 구성한다. 각 색에 대하여 각 영상 메모리(MI1,MI2)는 1024화소의 1024주사선을 수용할 수 있고, 예를 들면 3가지 색이 있다라면 그것은 각 메모리에 대해 3메가바이트에 대응한다.
그런 환경하에서 20어드레스 비트가 평면에서의 모든 화소를 액세스하기 위해 사용된다.
리드 또는 라이트를 위해서냐에 따라 어드레스 발생기 또는 카운터는 다음과 같이 구성된다:
·10 최하위 비트는 주사선을 따라 영상점 또는 화소의 위치를 나타내며,
·10 최상위 비트는 영상에서의 주사선의 위치(주사선수)를 나타낸다.
카운터는 0으로부터 시작하여 선택된 비디오 표준에 해당하는 프로그램된 최대치까지 규칙적으로 증분하는 선형치를 제공한다.
본 발명과 관련하여 수행된 모든 영상처리는 선택된 모드에 특정적인 알고리즘의 적용에서 화소 및/또는 선의 치환에 의존한다.
그런 알고리즘을 실시간(70ns미만)으로 계산하는 것은 현실적으로 불가능하므로 전환 또는 치환은 미리 계산되어 제어모듈(MC)의 데이터뱅크(DB)에 유지된다. 이 데이터 뱅크(DB)는 영상메모리(MI1,MI2)와 어드레스 발생기로부터의 출력사이에 버퍼로서 위치한 메모리(MLT,MPT)의 하나 또는 다른 것을 로드하는 역할을 한다.
따라서 라이트 카운터로부터 나오는 각 어드레스에 대해 새로운 어드레스가 출력되어 카메라로부터 나오는 화소 또는 선이 영상평면(MI1또는 MI2)의 위치로 라이트되도록 한다. 이것은 트랜스코딩 메모리(MLT 또는 MPT)를 사용하여 구현된다.
카운터를 떠나는 상기 비트의 각 어드레스 블럭은 1024×10비트의 깊이로 트랜스코딩 메모리(MLT 또는 MPT)와 관련된다. 이들 메모리로부터의 출력은 라이트 동안 메모리(MI1,MI2)에 직접 연결되는 새로운 20비트 어드레스를 구성한다. 이들 메모리의 특별한 특징은 매우 빠르다는 것이다(20나노초 미만의 응답시간).
화소어드레스(CP)의 10비트(제5도 및 제6도 참조)는 클럭 및 위상 동기회로 (BVP/SYN)의 14.1875㎒의 주파수의 클럭으로 증분된다. 이 주파수는 CCD 카메라의 내부클럭에 동조된다.
10선어드레스 비트(CL)는 회로(BVP/SYN)로부터 나오는 선동기에 의해 증분된다.
화소 트랜스코딩 메모리(MPT)는 항상 10비트 카운터로 어드레스되고 따라서 어떤 모드이든 입체; N영상; 격행출력; 또는 순행출력이냐에 따라 0 내지 1023에 이르는 단일 블록으로 보여진다.
선트랜스코딩 메모리(MLT)는 2개의 부분, 즉 CCD 카메라로부터 나오는 격행 모드 영상의 기수선을 포함하는 제1필드에 대한 어드레스 0 내지 511과, 상기 영상의 우수선으로 이루어지는 제2필드에 대한 어드레스 512 내지 1023으로 나뉜다. 어드레스는 10번째 비트가 필드패리티신호(PTR)(제5도 및 제6도 참조)에 의해 얻어진다.
격행모드의 출력에 대해(제5도), 영상메모리(MI1,MI2)는 또한 각각 2개의 블럭으로 세분되는데 트랜스코딩 알고리즘은 리드시 제1블럭에서 제1필드(디스플레이될 필드1)에 해당하는 기수선, 미제2블럭에서 제2필드(디스플레이될 필드2)에 해당하는 우수선을 발견하는 것을 가능하도록 하는 것이다.
그런 환경하에서 구성은 다음과 같다. 제1필드는 0 내지 512킬로바이트의 어드레스를 갖고 제2필드는 512킬로바이트와 1023킬로바이트(1킬로바이트=1024바이트) 사이의 어드레스를 갖는다.
순행출력(50영상/초)을 갖는 모든 모드에 대하여(제6도), 영상메모리 (MI1,MI2)는 각각 단일 블럭으로 구성되고, 리드는 영상평면의 제1 576킬로바이트에서 디스플레이되는 선을 발견한다.
이 구성은 트랜스코딩 메모리가 카운터에 속하지 않은 10번째 비트(또는 패리티비트)에 의해 2개로 분할되기 때문에 영상메모리(MI1또는MI2)가 단지 선트랜스코딩 메모리(MLT)의 정보내용에 의해 격행출력에 대해 2개로 분할된다는 이점을 갖는다. 이 구성은 알고리즘의 프로그래밍을 촉진한다.
또한 트랜스코딩은 속도이유 때문에 라이트시간에 행해지고 리드는 순행출력을 제공할 때 주파수에서 2번 일어날 수도 있다. 그러므로 이 구조는 모든 가능한 경우를 고려하는 것을 가능하게 한다.
순행모드의 출력을 제공하는 것이 요구되지 않는 경우 트랜스코딩은 리드하는 동안 행해질 수 있으며, 또는 이것의 일부가 라이트하는 동안 행해지고 다른 부분이 리드 동안 행해질 수 있음은 물론이다.
입력모듈(M3)은 각 영상점 또는 화소의 색을 나타내는 아날로그 신호의 레벨을 디지탈화하는 역할을 한다. 디지탈화 주파수는 14㎒에 근접하고 각 색에 대한 해상도는 8비트이다. 제어모듈(MC)에 의해 프로그램된 아날로그/디지탈 변환기 (ADC)는 각 색에 대한 이득 및 흑레벨이 조정되게 하며, 각 색에 대한 클램프 회로가 공지의 방법으로 변환기에 포함된다(예를 들어 SECAM, PAL 또는 NTSC 인 표준화된 텔레비젼 전송과 함께 이것은 각선의 시작에 주어진 레벨을 이용하여 행해지는 점이 상기된다)
동기추출기(SYN) 및 위상동기회로(BVP)는 단일 구성요소로 일체화될 수도 있다. 그 구성요소는 매우 작은 한계(5나노초)내에 유지하는 지터를 나타내는 것들로부터 선택될 수도 있다.
이 품질은 선의 시작과 끝에서 동일한 크기의 영상점 또는 화소를 얻는 것을 가능하게 한다.
또한 위상동기회로의 주파수는 카메라의 샘플링 주파수와 동일하도록 선택된다. 이것은 어떠한 원래의 화소도 2번 반복되거나 없어지지 않도록 보장하는 것을 가능하게 한다. 어떠한 오프셋도 입체감의 완전 또는 부분손실을 일으킬 수 있기 때문에 영상점 또는 화소로의 정확한 래칭은 매우 중요하다.
구현을 간략히 하기 위해 위상동기회로(BVP)의 주파수는 2배로 하여 순행출력을 사용할 때 모든 동작모드에 대하여 영상리드의 속도를 2배로 하는 것을 가능하게 한다.
2분주 쌍안정은 라이트를 위한 화소클럭을 제공한다. 이 쌍안정은 각 선에서 0에 리세트되어 장치가 스위치 온 될 때마다 일어나는 디스플레이상의 1화소이동을 제거한다.
출력모듈(MS)은 아날로그형태(변환기 DAC)로 또는 디지털형태(모듈DT 및 출력버스DV)로 처리된 색영상을 재생하는 역할을 한다. 재생 주파수는 디지탈화 주파수 또는 그 주파수의 2배 이어서 색당 8비트 해상도로 30㎒의 최대를 제공한다.
디지탈/아날로그 변환기(DAC)는 여러기능 특히, 동기혼합의 기능 및 색조정의 기능을 이미 공지의 방법으로 조합한다.
출력동기를 발생하는 논리회로(GSS)는 모든 격행출력모드에서 실제적으로 투명하다. 위상동기회로(BVP)로부터 나오는 원래의 동기신호는 출력으로 바로 출력된다.
순행출력모드에서 논리회로는 원래의 동기를 이용하여 입력카메라에 의해 제공되는 것의 2배인 주사속도(초당 50영상 또는 초당 60영상)를 수용하는 텔레비젼 및 모니터용 합성동기신호를 재생성한다. 2배속으로 주사하는 주효과는 때때로 현행 표준상에서 보여질 수 있고 텔레비젼에 입체감을 제공하는 처리에 의해 더욱 악화되는 플리커 현상을 제거하는 것이다. 이 논리회로는 프로그래머블 논리회로에 직접된다. 제어모듈(MC)은 입력신호용 흑레벨 클램핑의 조정을 프로그램하고 선택된 모드의 함수로서 디지탈 모듈의 프로그래머블 논리회로를 구성하며 선택된 모드에 따라 동기합성기(GSS)의 프로그래머블 논리회로를 구성하고, D/A변환기(DAC)에 집적된 테이블에 의해 출력색을 정정하며 일반적으로 인터페이스(INT)를 통하여 보조기능을 행하는 것을 가능하게 한다.
데이터뱅크(DB)는 피치 1 내지 8에 대해(즉 범위 1 내지 8에 있는 시점의 수에 대해) 그리고 다음 설명되는 모든 모드에 대해 선 및 화소 트랜스코딩 메모리로 복사되는 모든 정보를 포함한다.
이것은 또한 동기합성기(GSS), 라이트 신호발생기(GSE) 및 리드신호 발생기(GSL)의 프로그래머블 논리회로가 오퍼레이터에 의해 선택된 알고리즘과 출력모드의 함수로서 재초기화 되도록 한다.
오퍼레이터 인터페이스(INT)는 액정 디스플레이 스크린과 키이보오드를 포함하고, 이것은 예를 들어 필립스사의 "I2C BUS"의 동기시리얼링크를 통하여 시스템에 연결된다.
오퍼레이터 인터페이스(INT)를 장치에 처음에 제공되지 않았던 알고리즘을리드/라이트 트랜스코딩 메모리에 로드하는 것을 선택적으로 가능하게 하는 외부 컴퓨터에 의해 대치하는 것도 가능하다.
다음 설명에서 모드 각각은 다음과 같이 3차원 그래픽 표현에 의하여 분석된다.
·처리후 스크린의 표현
·트랜스코딩 메모리의 작용을 나타내는 테이탈 및
·관련된 하드웨어 요소 및 신호의 요약
트랜스코딩 메모리(MLT 또는 MPT)의 작용을 나타내는 테이블을 위해 다음의 입력표준(정상입체상 또는 "N 영상" 모드에서 즉, 나란히 위치한 애너모포즈된 포맷의 복수개의 평면 영상에 대응)에 의거하여 식별된다:
·트랜스코딩 모드(예를 들어 비디오 레코드(46)로의 출력을 위한 입체모드 또는 N영상모드 )
·출력표준(격행모드 및/또는 순행모드)
1992년 3월 24일자 허여된 본 출원인의 미국특허 제5,099,320호는 반전된 입체영상을 제공하는 원통형 렌즈로부터 입체모드의 영상을 어떻게 얻는가를 설명한다. 이 특허는 특히 실입체영상을 얻는 것을 가능하게 하는 어드레스 치환을 설명한다.
제7도는 제4도에 대응하는 트랜스코딩 모듈을 나타내지만 초당 25영상의 격행영상으로 이루어진 입력영상과, 초당 25영상의 결행영상으로 이루어진 출력영상 사이의 트랜스코딩에 요구되는 구성요소만을 나타내고, 여기에서 "화소모드" 처리가 행해진다. 화소모드는 수평주사선을 갖고 입체정보가 주사선 사이의 치환없이 한 주사선내의 화소의 치환에 의해 처리되는 모드로서 정의된다.
상술한 바와 같이 회로(BVP/SYN)는 아날로그/디지탈 변환기(ADC)로부터 저 레벨의 복합동기신호(SYNC)를 공지의 방법으로 수신하여 출력부에서 주사선 동기신로(SYNL), 필드패리티신호(PTR) 및 초당 25영상에 대응하는 주파수의 2배 주파수인 화소클럭 신호로서 각 주사선의 시작에서 신호(SYNL)에 의해 0에 리세트된 주파수 분할기(Dl)에 의해 2로 분주된 주파수를 갖는 화소클럭신호를 출력한다. 2분주회로(D1)로부터 출력에 제공된 화소클럭신호(HLP)는 처음에 디지탈/아날로그 변환기(DAC)의 클럭 입력에 인가되고, 2번째로 각 주사선의 시작에서 신호(SYNL)에 의해 0에 리세트된 화소 프리카운터(PCP)의 카운트입력(H)에 인가되며, 최종적으로 AND게이트(El)의 입력 중 하나에 인가되는데 이 AND게이트의 다른 입력은 화소 프리카운터(PCP)로부터의 출력을 수신하고, AND게이트의 출력은 마찬가지로 각 주사선의 시작에서 신호(SYNL)에 의해 0에 리세트된 화소카운터(CPI)의 카운트입력(H)에 인가된다.
필드패리티신호(PTR)는 분주기(D2)에 의해 2로 나뉘어져 각 영상에 대해 영상메모리(MI1,MI2) 사이의 라이트 및 리드동작을 상호 교환한다. 즉, 카메라에 의해 제공되는 영상은 첫번째로 메모리(MIl)에, 다음 메모리(MI2)에, 그 다음 다시 메모리(MI1)에 등으로 기록된다. 이것은 메모리(MI2)가 라이트되는 시간 동안메모리(MIl)이 리드되거나 그 역이므로 리드를 촉진한다.
필드패리티신호는 또한 영상메모리(MI1,MI2)의 평면 어드레스를 위한 10비트 제어버스에 공급되어 영상의 필드 중 하나 또는 다른 것에 해당하는 상기 메모리 내의 영역을 식별한다.
주사선 계수를 위해 위상동기회로(BVP)와 일체로 되어 있는 동기회로(SYN)에 의해 공급된 필드동기신호(SYNT)에 의해 0에 리세트된 주사선 프리카운터(PCL)에 동기신호(SYNL)가 공급된다. 신호(SYNL) 및 선프리카운터로부터의 출력은 AND게이트(E2)의 입력에 인가되고 AND게이트의 출력은 필드동기신호(SYNT)에 의해 0에 리세트된 선카운터(CLU)의 카운터입력(H)에 인가된다. 선카운터(CLU)로부터의 출력은 10비트 어드레스버스로부터 영상메모리(MI1,MI2)를 어드레스하는 역할을 한다. 영상메모리(MI1,MI2)로의 라이트 및 리드는 3×8비트로 이루어지는 버스의 제어하에서 수행되는데, 이것은 라이트시 아날로그/디지탈 변환기(ADC)로부터 리드시 회로 (BVP/SYN)에 의해 공급되는 복합동기 신호(SYNC-TTL)를 또한 수신하는 디지탈/아날로그 변환기(DAC)의 데이터 입력(D)로 행해진다.
제7도의 구성에서 선어드레스(ADRL)는 종래의 방법에서는 바로 영상메모리(MI1,MI2)에 공급되지만 화소어드레스(ADRP)는 화소 트랜스코딩 메모리(MPT)에 저장되어 있는 대응테이블을 고려하는 것에 의해 공급된다.
초당 25영상에서 화소에 인가되는 모든 처리의 경우에 메모리의 크기는 처리가 영상당(필드당) 대신 주사선당으로 행해질 수 있기 때문에 매우 작을 수도 있음에 주목한다.
제8도는 입력이 초당 25격행영상이고 출력이 초당 50순행영상이며, 처리가 화소당으로 행해지는 트랜스코딩 모듈을 나타낸다. 라이트 동작에 대해서는 아키텍쳐의 구성은 제7도의 것과 동일하다(회로 Dl, PCP, CPI, MPT, PCL, CLU, D2, El 및 E2). 아키텍쳐의 차이는 초당 50영상으로 (또는 NTSC 표준에 대해서는 초당 60영상으로) 합성동기신호를 생성할 필요때문에 리드에 관한 것이다.
이들 동기신호를 합성하기 위해서 트랜스코딩 모듈은 카운트입력(H)이 AND게이트(E3)의 출력에 연결되는 제2화소카운터를 갖는데 상기 AND게이트(E3)는 동기회로(SYN)에 의해 제공되는 2×HLP신호를 수신하는 하나의 입력을 갖고 다른 입력은 카운트입력(H)이 2×HLP신호를 신하는 제2화소프리카운터(PCP2)의 출력에 연결된다. 합성동기발생기(GSS)는 회로(BVP/SYN)로부터 필드동기신호(SYNT) 및 선동기신호(SYNL) 들 다를 신호 2×HLP와 함께 수신한다. 예를 들면 회로(GSS)는 LM 1882 집적회로일 수도 있다. 이들 신호에 의하여 이것은 출력부에서 본 실시예에서의 초당 50순행영상모드의 비디오 영상에 대응하는 합성필드동기신호(SYNTS) 및 선동기신호(SYNLS)를 제공한다. 회로(CPI2,PCP2)는 각 주사선의 시작에서 신호(SYNLS)에 의해 0에 리세트된다. 신호(SYNLS)는 신호(SYNTS)에 의해 0에 리세트된 선프리카운터(PCL2)의 카운트 입력(H)에 인가된다. 선프리카운터(PCL2)의 출력은 AND게이트(E4)에 인가되는데 이 AND게이트의 다른 입력은 합성선동기신호(SYNLS)를 수신한다. AND게이트(E4)로부터의 출력은 신호(SYNTS)에 의해 0에 리세트된 선카운터회로(CLU2)의 카운트입력(H)에 인가된다. 회로(CLU2)는 메모리(MI1,MI2)로부터 교호로 리드하기 위한 선어드레스를 제공한다. 클럭 시이퀀스는 다음과 같다: 초당 25격행영상모드의 제1영상이 메모리(MIl)에 기록되고, 다음 영상이 메모리(MI2)에 기록된다. 라이트시 메모리(MI2)에 일어나고 있는 동안 메모리(MIl)는 2번 리드되는데 제1필드의 제1주사선, 제2필드의 제1주사선, 제1필드의 제2주사선, 제2필드의 제2주사선 등의 순으로의 리드에 의해 2배의 속도로 각각 순행모드에 있는 2개의 영상을 생성하며, 제9도는 초당 25격행영상의 입력과 초당 25격행영상의 출력을 갖고 영상선의 주사가 수직인 선처리를 갖는 트랜스코딩 모듈에 해당한다. 이 모듈은 화소 트랜스코딩 메모리(MPT)가 선카운터(CLU)로부터의 10비트 버스에 의해 그리고 또한 필드 패리티 신호(PTR)에 의해 공급되는 선 트랜스코딩 메모리(MLT)에 의해 대치된 것을 제외하고는 제7도의 그것과 유사하다.
제10도는 초당 25격행영상 입력과 초당 25순행영상 입력을 선처리와 함께 갖는 경우이고, 이는 제9도가 제7와 다른 것과 동일하게 제8도와 다르다.
제11도는 N영상모드에서 화소에 대한 내부 변환테이블, 예를 들어 선어드레스가 연속적으로 제1필드에 대해 0, 1, 2, 3, 4 내지 511이고, 제2필드에 대해 512, 513, 514 내지 1023(전부 1024 주사선을 만듬)인 필드에서의 영상으로부터 시작하여 4개의 평면 애너모포즈된 영상(31 내지 34)을 나타낸다.
선어드레스 0은 제1필드의 선 1에, 어드레스 512는 영상의 제2선인 제2필드의 제1선에 대응하는 관계가 계속된다. 4피치인 "N영상" 모드에 대해 애너모포즈된포맷의 제1평면 영상은 각 선에서 순위 1, 5, 9, 13 의 화소를 포함하고, 애너모포즈된 포맷에서의 평면영상의 하나의 주사선은 185개의 화소를 갖는다. 제2평면영상은 2, 6, 10, 14 등의 순위의 화소를 구비하는데 각 선에서 순위 2의 화소는 트랜스코딩 후 영상의 186번째 열상에 즉, 화소 어드레스 185에 나타난다. 동일한 것이 화소 3, 7, 11, 15 등이 화소어드레스 370(371번째 열)으로부터 나타나고 화소 4, 8, 12, 16 등이 화소어드레스 555(556번째열)로부터 나타나는 애너모포즈된 포맷의 제3및 제4평면영상에 적용된다.
화소 트랜스코딩 메모리(MPT)에 저장되고 이 변환에 대응하는 테이블이 제12도의 왼쪽부분에 나타내져 있는데 선의 제1화소는 화소 어드레스 0에서의 출력에 인가되고, 어드레스 1에서의 다음 화소는 화소 어드레스 185에서의 출력에 인가되는 등의 관계이다. 오른쪽 부분은 메모리(MI1,MI2)로 라이트된 대로 메모리(MPT)에 의해 얻은 치환효과를 나타낸다. 카메라로부터의 제1화소는 어드레스 0으로 보내지고, 제5화소는 어드레스 1로, 제9화소는 어드레스 2로, 제13화소는 어드레스 3으로, 제2화소는 어드레스 185로, 제6화소는 어드레스 186으로 등등 보내지고, 그에 따라 자동 입체영상에서의 모든 정보가 애너모포즈된 포맷의 4개의 평면영상의 형태로 정보의 손실없이 보존되는 N영상모드를 재생한다.
제12도의 선도는 리드시 상기 설명한 바와 같이 격행모드 또는 순행모드를 제공하는 것을 가능하게 한다. 격행모드로부터 순행모드로의 이동은 단지 리드 중인 선의 특별한 어드레싱을 필요로 하므로 모든 선에 대해 동일한 화소치환에 어떠한 영향을 미치지 못한다.
제13도는 4피치 및 선치환을 갖는 N영상모드에서 즉, 수직주사선을 갖는 영상에 대한 구현을 나타낸다. 선어드레스 0에 해당하는 제1선은 변함없이 유지된다. 애너모포즈된 포맷에서의 평면영상의 제2선은 필드를 갖는 원영상의 틀림없는 선5이고, 제3선은 틀림없이 선9이고 등등이다. 제2평면영상은 필드를 갖는 원영상의 선 2, 6, 10, 14 등으로 이루어진다. 제3평면영상은 필드를 갖는 원영상의 선 3, 7, 11, 15, 19 등으로 이루어지고, 애너모포즈된 포맷의 제4평면영상은 필드를 갖는 원영상의 선 4, 8, 12, 16, 20 등으로 이루어진다.
각 평면영상은 144개의 수직주사선을 구비한다. 즉 상기 실시예에서 총주사 선은 576이다.
제14도의 왼쪽부분에 나타낸 선 트랜스코딩 메모리(MLT)는 제13도의 테이블에 대응한다(다만 N=8피치임). 제5도 및 제6도에서 설명한 영상메모리 (MI1또는 MI2)의 구성이 상기된다. 제1필드의 어드레스 0의 제1선은 출력에서 어드레스 0의 제1선이 되고, 제1필드의 어드레스 1의 제2선은 출력에서 어드레스 144의 145번째선이 되는 등등이다. 제1필드에 대해 어드레스 512의 제1선은 출력에서 어드레스 72의 선이 된다. 영상이 본 실시예에서 576개의 선을 구비한다라고 하면 각 평면영상은 72개선의 폭을 갖는다. 또한 변환테이블은 영상 출력이 격행모드로 제공된다는 사실을 고려한다. 제14도의 오른쪽 부분은 제12도와 동일하고 메모리 MI1, MI2로의 라이트시 행해진 어드레스 치환의 결과를 나타내는데 제1평면영상이 1, 9, 17,25 등으로 이루어지는 등등이다.
제15도는 순행모드에서의 출력이란 것을 제외하고 제13도에 나타낸 경우에 해당하며, 선트랜스코딩 메모리(MLT) 및 라이트 평면에서의 대응이 제16도에 도시된다. N=4에 대하여 각 펑면영상은 144선의 폭을 갖는다. 제1필드의 제1선은 이의 어드레스(=0)를 보유한다. 원영상의 제2선인 제2필드의 제1선은 어드레스 144에 위치하는 등이다.
CCD 카메라는 2단계(제1필드, 다음 제2필드)로 전 영상을 기록한다. 2개의 필드사이에 움직임 장면이 시프트했을 것이다. 재생동안 필드의 에이지를 고려하는 것이 필요하며 그렇지 않으면 장면에서의 이동이 점점 많아지고 빨라짐에 따라 심해지는 전/후방효과가 일어난다. 한번에(순행모드) 영상 모두를 디스플레이 하는 것이 의해 필드의 시간 시프트는 가벼운 퍼지니스만을 일으킨다.
다음 도면들은 원영상의 역입체이었음을 감안하면서 N 애너모포즈된 영상모드에서 트랜스코드된 영상으로부터 입체모드의 출력으로 이동하는 것이 어떻게 가능한가를 나타낸다.
수평으로 주사된 영상에 대해 즉 "화소 모드"에서 선의 첫번째 4개의 화소 1, 2, 3, 4가 반전되는 변환을 제17도에 나타낸다. 화소의 제1은 제4화소이고, 제2는 제3화소이며, 제3은 제2화소이고, 제4는 제1화소 등이다. 이 변환은 상기 설명한 미국특허 제5,099,320호에 이미 기재되어 있다. 제18도는 영상이 격행모드냐 순행모드냐에 무관하게 N영상모드의 입력과 실입체모드의 출력을 위한 화소 트랜스코딩 메모리(MPT)에서의 변환테이블을 나타낸다. 제18도의 오른쪽 부분은메모리(MI1,MI2)로의 라이트에 의해 수행된 트랜스코딩이 결과를 나타낸다. 입체영상의 제1화소는 평면영상(IP4)의 제1화소에 의해 구성된다. 어드레스(555)는 (0)이 되고 입체영상의 제2, 제3 및 제4화소는 각각 평면영상 IP3(어드레스 370), IP2(어드레스 185) 및 IPI(어드레스 0)의 제1화소에 의해 구성되는 등이다.
제19도는 선에 의한 N영상모드에서의 입력과 N=4 피치를 갖는 입체 모드에서의 격행출력의 경우를 나타낸다. 제20도는 트랜스코딩 선메모리(MLT) 및 그로의 라이트으로부터의 결과에 대응하는 테이블이다.
제21도는 제22도의 테이블의 적용에서 영상이 순행모드로 출력되는 점을 제외하고는 제20도에 나타낸 경우에 해당한다.
본 발명은 디지탈 변환을 토대로 영상을 트랜스코드하는 이외의 방법으로 구현될 수 있다.
특히 트랜스코딩은 전하결합센서 CCD에서 직접 행해질 수도 있다. 제23도는 동일한 트랜스코딩 메트리스(102, 112, 122, 132 등)를 개재하므로써 선메모리에 수행될 수도 있는 트랜스코딩은 나타내는데 트랜스코딩 메트릭스는 하드와 이어되고 열(101, 111, 121, 131 등)에 구성된 감광소자와 화소열 시프트 레지스터(100, 110, 120, 130 등) 각각의 사이에 개재된다. 트랜스코드된 영상은 출력 시프트 레지스터(200)에 의해 복원된다.
제24도에서 시프트 레지스터(100, 110, 120, 130 등)의 출력은 출력 레지스터(200)의 화소가 소망의 트랜스코딩 모드의 적용시 적절하게 재구성되는 것을 보장하는 배선부를 갖는 화소 호환 매트릭스로 공급된다.
제25a도는 전자시스템(50)에 의해 제어되는 4개의 투사기(41, 42, 43, 44)를 갖는 투사장치(또는 배면투사장치)를 나타내며, 각각의 투사기는 평면영상을 디스클레이 장치로 보내고 다양한 평면영상이 중첩된다. 본 출원에서 용어 "투사기"는 총칭적으로 이해되어야 하고 특히 이것은 배면 투사기, 즉 1개 이상의 미러를 갖춘 투사기를 포함한다.
제25a도의 실시예는 SHARP XV100형의 4개의 액정 비디오 투사기(41 내지 45)를 사용하는데, 이들 각각은 실중첩된 적, 녹, 청색에서 선당 370점으로 280선의 해상도를 갖는다. 영상점 또는 화소는 정사각형 형상이다. 영상은 수직 원통형 렌즈를 구비하는 형 또는 패널랙스 배리어형의 제1광학어레이를 통하여 스크린(52)상에 투사된다. 스크린(52)으로부터의 하류에 수직 원통형 렌즈형의 제2광학어레이가 있다. 영상은 관찰자(55)의 눈에 의해 관찰된다. 패럴랙스배리어에 대한 설명은 특히 더 인스티튜션 오브 일렉트리컬엔지니어스에 의해 1992년 10월 15일 개최된 입체 텔레비젼에 대한 세미나의 회의 록 런던 1992에 참조번호 99/2173으로 간행된 "패럴랙스배리어 디스플레이 시스템" 제하의 이안 섹스톤에 의한 논제물에서 발견할 수 있다.
4개의 시점에 대한 입체 디스플레이를 얻기 위하여 각 투사기(41 내지 43)는 평면영상을 투사하고, 이 4개의 평면영상이 종래의 방법으로 프로스트 스크린에 중첩된다. 다음에서 설명하는 바와 같이 바람직한 실시예에서 이러한 투사모드에서 상기 설명한 바와 같이 트랜스코드된 애너모포즈 포맷으로 평면영상을 사용하는 것이 가능하고 선택적으로 매체상에 기록된다. 이 경우 카메라 시스템은 바람직하게 "화소모드"로 사용된다. 투사기는 음극선관 보다 우수한 잔류자기를 갖는 액정스크린을 이용하기 때문에 순행 50Hz모드에서 동작할 필요가 없다. 즉 영상의 각 4번째는 N영상화소모드에서와 동일한 화소를 포함하지만, 그들은 스크린상에 상이하게 재생되고, 영상의 각 4번째는 디애너모포즈되고 전 스크린을 점유하며, 다양한 영상이 중첩된다. 입체효과는 어레이(53)에 의해 얻어지는 방향효과에 의해 재구성된다.
한 선에서 이용가능한 화소의 최대수를 예로서 주어진 적용에서 740이어서 소스당 최대 185 화소를 제공한다. SHARP XV100 배면투사기는 선당 약 380화소의 해상도를 갖는다. 이는 텔레비젼 해상도의 ½이지만 각 소스로부터 이용 가능한 정보 해상도의 3배이다.
각각의 SHARPP XV100 투사기는 화이트 광원, 3 개의 액정 패널, 패널에 따라 적, 청 또는 녹색선을 필터하기 위한 코딩을 갖는 미러, 90mm의 초점거리을 갖는 단일 광학계를 포함한다.
4개의 영상이 중심을 벗어나 광학계에 의해 투사 평면상에 중첩되고 패널의 평면은 영상의 평면에서 평행을 유지하고 각 영상의 가장자리는 정확하게 중첩되고 직사각형이다.
제25a도에 나타낸 바와 같이 영상평면(프로스트 스크린(52))로부터 몇 밀리미터에서 4개의 기본영상은 광학어레이(51)에 의해 슬라이스로 분할되어 4개의 시점 각각에 대해 끼워짜여지고 수직으로 사용된 어레이에서의 마이크로렌즈의 수와동일한 소수직선이 영상 평면으로 사용된 미세 프로스트 스크린상에 광정보의 어떠한 중첩 또는 그의 부재없이 형성된다.
본 발명에 따르면 어레이(51)의 피치는 디스플레이된 영상에서 최소의 주기적 구조를 갖는 어떠한 물결무늬 효과를 피하도록 선택되어 어레이의 피치는 ½화소보다 작다. 예로서, 폭 0.9미터인 영상에 대해 어레이(51)는 약 0.8mm의 피치를 갖고 4개의 시점을 갖는 영상에 대해 시점(0.8mm 모듈로) 당 폭 0.2mm 기본선을 제공한다.
피치 Pl이고 초점길이 fl의 어레이(51)로부터 거리 d1에 위치한 투사기(41 내지 44)에 대해(제25b도 참조) 그리고 피치 P2이고 초점길이 f2의 어레이(53)로부터 거리 d2에 위치한 관찰자에 대해 솔리드칼라를 얻는 조건은
(f2+ d2)
P1/ P2= d1/ d2-------------------- 이다.
(f2+ d1)
프로스트 스크린(52)상의 결과 영상을 관찰할 때 스크린의 전표면이 조사되고 0.2mm마다 시점의 변화가 있다는 것을 알 수 있다. 치환될 각 시점의 정보를 위해 각 시점에 대해 화소의 수로 나눈 영상의 전체폭과 동일한 거리를 통해 수평적으로 이동하는 것이 필요하다. 결과로서 영상의 고주파수는 어레이(51)의 피치와 관계되고 영상의 고주파수는 초기 화소주파수보다 상당히 더 높다. 이것은 영상해상도를 떨어뜨리지 않고 물결무늬 현상을 피하게 한다.
관찰자(55)와 프로스트 스크린(52) 사이에 위치한 제2광학렌즈어레이(53)는 다중화된 영상의 양안관찰을 가능하게 하고, 어레이(53)의 피치와 초점길이는 선택된 관찰거리에서 관찰자이 각 눈에 단지 하나의 시점(솔리드칼라, 즉 물결 무늬 줄무늬 없음)을 인식하고, 양눈으로 2개의 상보시점(입체쌍)을 보도록 선택된다. 이 시스템에 얻은 솔리드칼라는 영상을 분할하기 위해 사용된 제1어레이(51)로부터의 제1투사기(41 내지 44)의 거리 및 상기 어레이(51)를 위한 피치 및 초점 길이의 선택의 관찰자(55) 및 관찰어레이(53) 사이의 거리 및 상기 어레이(53)를 위한 피치 및 초점길이의 선택에 대한 비에 의존한다. 조정은 투사기 중 하나로부터 들어오는 광의 선을 주어진 시점에 대해 관찰자의 눈중 램프 시뮬레이트 눈으로부터 들어오는 선을 중첩하는 것에 행해질 수 있다.
렌즈어레이의 피치는 프로스트 스크린의 그레이닝이라면 가능한한 작게 선택 될 수도 있다. 어레이의 피치가 너무 작으면 스크린의 그레이닝은 해상도의 손실을 야기한다.
실시예
서로 100mm 이격된 투사기(41 내지 44)를 프로스트 스크린(52)으로부터 1600mm의 거리(또는 광학경로길이)에 배치했다. 100mm 이상인 하우징 폭의 투사기에 대해 투사기를 수직적으로 배치하고 각각 미러를 구비한 2개의 투사기를 개재하여 수평적으로 배치했다. 제1어레이는 0.803mm의 피치와 3.245mm의 초점 길이를 갖는 패럴랙스 배리어형이었고, 프로스트 스크린(52)을 패럴랙스 어레이의 초점에 배치했다. 제2어레이는 0.8mm의 피치(즉 제1어레이의 피치보다 약간 작은)와 17.56mm의 초점길이를 갖는 수직 원통형 광학어레이 이어서 3000mm에 위치한 관찰자를 위한 솔리드 칼라를 얻는 것을 가능하게 하였다. 65mm의 동공간 거리에 의해 떨어진 2눈을 가진 관찰자는 시점1 및 3 또는 2 및 4를 볼 수 있었고, 각 눈은 물결무늬 패턴없는 단일 시점용 영상을 볼 수 있었다.
제26도는 투사기(41 내지 44)를 제어하는 출력모듈을 나타낸다. 이것은 출력이 제1시프트 레지스터(SR1)에 입력되는 보간지연 보상기회로(RET)를 구비한다. 이 회로(RET)는 원복합동기신호(SYNC)와 2배속 화소클럭 2×HLP(30㎒)로 제어된다. 2배속 화소클럭신호 2×HLP는 4분주회로(D4)를 통하여 시프트 레지스터(SR2)의 데이터입력에 입력되고 이것은 시프트 레지스터(SRl,SR2)의 클럭 입력에 입력된다. 각각 투사기(41 내지 44)의 하나에 대응하는 디지탈/아날로그 변환기(DAC1, DAC2, DAC3, DAC4)의 동기입력에 공급되는 시프트된 동기신호(SY1, SY2, SY3, SY4)를 생성한다. 시프트 레지스터(SR2)는 출력부에서 선클럭신호(HL1, HL2, HL3, HL4)를 공급하고 이들 선클럭신호는 변환기(DAC1, DAC2, DAC3, DAC4)의 클럭입력(H) 및 보간기(INT1, INT2, INT3, INT4)의 클럭 입력(H)에 인가된다. 진폭 보정을 행하는 메모리(MEM1, MEM2, MEM3, MEM4)는 상기 설명한 트랜스코딩 모듈의 메모리(MI1,MI2)의 출력과 각 보간회로(INT1, INT2, INT3, INT4)의 데이터입력 사이에 버퍼로서 배치된다. 변환기(DAC1, DAC2, DAC3, DAC4)는 PAL방식 또는 S-VHS방식으로 작동하는 비디오 엔코더(ENC1, ENC2, ENC3, ENC4)를 통하여 투삭(41 내지 44)를 구동하기 적합한 적, 녹, 청신호(Rl, G1, Bl ; R2, G2, B2 ; R3, G3, B3 ; R4, G4, B4)를 생성한다. 제27도는 피치 4입체영상으로부터 각각 투사기(41 내지 44)의 각 하나에 인가하기 적합한 1조의 비-애너모포즈된 평면영상으로 전환에 적합한 트랜스코딩 동작을 나타낸다. 투사기(41)는 화소 1, 5, 9 등을 수신하고, 투사기(42)는 화소 2, 6, 10 등을 수신하여, 투사기(43)는 화소 3, 7, 11 등을 수신하고, 투사기(44)는 화소 4, 8, 12 등을 수신한다. 화소 1, 5, 9 각각의 사이에 문자 I에 의해 나타내지는 개재된 중간화소가 있고, 동일한 것이 투사기(41 내지 44)의 각각에 적용한다.
제28도는 애너모포즈된 포맷의 N영상으로부터 시작하여 트랜스코딩 동작을 나타내는데 이 화소 트랜스코딩 메오리(MPT)상의 트랜스코딩은 영상을 디애너모포즈하고 보간하는 것을 가능하게 하여 적당한 순서로 화소를 투사기(41 내지 44)에 제공한다.
본 발명은 설명되고 도시된 실시예들에 한정되지 않는다. 특히 렌즈어레이 (20)는 단지 한방향으로(수평적으로)만 작용할 수도 있다. 수평축을 갖고 무한대에 위치한 선형대상은 어레이(20)의 하류(광선의 전달방향에서의 하류)초점평면(P)에 실영상을 준다. 무한대에 배치된 수직축을 갖는 선형대상은 초점 F가 틀림없이 렌즈어레이(20)로부터 상류에 위치하는 입사대물부(L1, L2))의 초점 F에 실제적으로 실영상을 준다. 이것은 본 경우에 특히 먼 대상에 대한 초점 맞추기를 방해할 수 있는 비점수차를 일으킨다.
이것을 보상하기 위해 긴 초점길이의 발산 원통형 렌즈(40)를, 예를 들어 입사대물부의 퓨필 P2의 하류 바람직하게 Ll과 L2사이에 배치하는 것이 가능하고, 발산렌즈(40)의 발생기선은 수평적이다(즉, 이것은 수직적으로 배치된 렌즈어레이 (20)에 대해 교차된다). 이것의 초점길이는 함께 이동하도록 계산되어 바람직하게 수직대상에 대한 수렴점과 발산어레이의 초점평면(F)을 일치시킨다.
수평대상에 대해 광선은 초점(F)에 수렴하고 수직상이 평면(P)에 형성된다.
수직대상에 대해 렌즈어레이(20)와 교차된 원통형 렌즈(51)는 그의 실상이 평면(P)에 형성되도록 하는 효과를 갖는다.
또 다른 해결책은 제2수렴 렌즈어레이를 제1평면과 동일한 평면에 실질적으로 배치하는 것인데 상기 동일평면은 제1평면과 동일한 초점길이 또는 2개의 초점평면이 일치되도록 제산되고 그 피치가(정사각형 화소와 4개의 시점에 대한 제1어레이 피치의 ¼상에의) 화소에 대응하는 초점길이를 갖는다. 그때 퓨필파라미터가 고정된다.
본 발명의 전달방법은 어떠한 형태의 자동 입체영상 특히, 합성영상에 적합하다.
본 발명은 원통형 렌즈어레이를 구현하는 단일 카메라형 자동 입체 영상 투사장치에 관한 것이다.

Claims (7)

  1. 각각의 비디오 투사기가 상기 자동 입체 영상용 각 뷰포인트를 나타내는 기초영상을 확산평면에 투사하는 다수의 비디오 투사기들을 포함하고, 또 확산평면으로부터 상류에 놓여 있는 렌즈의 배열에 의해 구성된 첫째 원통형 배열과 확산평면으로부터 하류에 놓여 있는 둘째 원통형 배열을 포함하는 자동 입체 영상을 투사하는 장치에 있어서,
    상기 원통형 배열의 피치는 스크린상의 영상포인트(화송)의 크기보다 적거나 이 크기의 반과 같고, 두번재 원통형 배열(53)의 피치는 첫째 원통형 배열(51)의 피치보다 약간 적거나 같은 것을 특징으로 하는 자동 입체 영상 투사장치.
  2. 제1항에 있어서, 첫째 원통형 배열(51)은 사차경계인 것을 특징으로 하는 자동 입체 영상 투사장치.
  3. 제1항에 있어서, 첫째 원통형 배열(51)은 렌즈배열인 것을 특징으로 하는 자동 입체 영상 투사장치.
  4. 제1항에서 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 피치와 첫째 및 둘째 원통형 배열(51,52)의 초점거리는 주어진 공칭거리에 놓인 구경꾼이 솔리드칼라(모아레 간섭없이)를 보는 형태로 선택되는 것을 특징으로 하는 자동 입체 영상 투사 장치.
  5. 전술한 청구범위 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 나란히 배치되고 뷰포인트의 수와 같은 수의 다수의 애너모포즈된 평면영상을 포함하는 트랜스코드된 영상을 디애너모포즈된 다수의 상기 기초영상으로 변환하는 변환장치를 포함하고, 상기 변환장치는 상기 기초영상용 출력을 포함하며, 이 출력은 비디오 투사기의 각 입력과 커플되는 것을 특징으로 하는 자동 입체 영상 투사장치.
  6. 제5항에 있어서, 변환장치는 평면영상이 보간에 의해 계산되는 중간 화소의 삽입으로 디애너모포즈되는 형태의 보간장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 입체 영상 투사장치.
  7. 자동 입체 영상을 발생하는 장치, 자동 입체 영상을 다수 기초영상으로 트랜스코드하고 이 자동 입체 영상을 디애너모포즈하기 위한 영상 트랜스코딩 장치와, 청구항 1항에서 4항 중 어느 한 항에 따른 투사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 입체 비디오 시스템.
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