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KR101807692B1 - 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

다시점 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법 Download PDF

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KR101807692B1
KR101807692B1 KR1020110053001A KR20110053001A KR101807692B1 KR 101807692 B1 KR101807692 B1 KR 101807692B1 KR 1020110053001 A KR1020110053001 A KR 1020110053001A KR 20110053001 A KR20110053001 A KR 20110053001A KR 101807692 B1 KR101807692 B1 KR 101807692B1
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최윤선
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삼성전자주식회사
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Abstract

다시점 3차원 영상 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 3차원 영상 디스플레이 장치는 영상을 생성하는 영상 생성부; 상기 영상 생성부에서 나온 영상을 포함하는 광의 진행 경로를 변환시켜 상기 영상을 상기 영상 생성부와 나란한 제1방향을 따라 위치하는 다수의 시점에 제공하는 능동 광학 소자; 및 상기 영상이 포커싱 되는 위치를 상기 영상 생성부로부터 멀어지는 제2방향을 따라 변화시키는 가변 초점 렌즈;를 포함한다.

Description

다시점 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법{Apparatus and method for multi-view 3D image display}
본 개시는 다시점 3차원 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 게임, 광고, 의료영상, 교육, 군사 등 여러 분야에서 입체 영상을 제공하는 3차원 영상 디스플레이 장치의 필요성이 크게 요구되고 있다. 또한, 고해상도 TV가 대중화됨에 따라, 입체로 TV를 시청할 수 있는 3차원 TV가 점차 상용화되고 있다. 이에 따라, 다양한 3차원 영상 디스플레이 기술이 제안되고 있다. 현재 상용화되고 있는 3차원 영상 디스플레이 장치는 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 제공함으로써 시청자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 이러한 3차원 영상 디스플레이 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 디스플레이 장치와 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 디스플레이 장치가 있다.
그러나, 단지 좌안용 영상과 우안용 영상의 2시점만을 제공하는 기존의 3차원 영상 디스플레이 장치는 시청자의 이동에 따른 시점의 변화를 반영하지 못하기 때문에, 자연스러운 입체감을 제공하는데는 한계가 있다. 따라서, 자연스러운 운동시차(motion parallax)를 제공하기 위하여 다수의 시점을 제공할 수 있는 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치가 제안되고 있다. 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치는 다수의 시역(viewing zone)에 서로 다른 시점의 3차원 영상을 각각 제공하는 장치이다. 그러나, 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치는 서로 다른 시역들 사이에서 크로스토크(crosstalk)가 발생하여 시역들 사이에 비입체 영역 또는 역입체 영역이 생길 수 있다. 또한, 자연스러운 운동시차를 제공하기 위해서는 시점의 수가 많아져야 하는데, 이 경우 단위 시점의 해상도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 투사광학계를 사용하는 3차원 영상 디스플레이 장치의 경우, 시점의 수를 증가시키기 위해서는 투사광학계의 수를 증가시켜야 하는데, 이는 전체 시스템의 부피가 커지게 되는 결과를 가져온다. 더욱이, 기존의 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치도 역시 기본적으로는 양안시차만을 제공하기 때문에, 단안으로는 3차원 영상을 감상할 수 없다.
최근에는 더욱 자연스러운 운동시차를 제공하고, 단안으로도 입체 영상을 감상할 수 있도록 하는 초다시점(super multi-view) 3차원 영상 디스플레이 장치가 제안되고 있다. 초다시점 3차원 영상 디스플레이 장치는 시청자의 단안에 복수 시점의 영상을 제공한다. 이를 위해 초다시점 3차원 영상 디스플레이 장치는 시청자의 단안의 동공 크기보다 작은 영역 내에 복수 시점의 영상을 형성한다. 따라서, 시청자의 망막에는 항상 복수의 시차의 영상이 투영되므로 단안으로도 입체감을 느낄 수 있어서, 더욱 자연스러운 입체감의 형성이 가능하다.
본 개시는 3차원 영상의 체감 범위를 거리 방향으로 확장한 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법을 제시하고자 한다.
일 유형에 따르는 3차원 영상 디스플레이 장치는 영상을 생성하는 영상 생성부; 상기 영상 생성부에서 나온 영상을 포함하는 광의 진행 경로를 변환시켜 상기 영상을 상기 영상 생성부와 나란한 제1방향을 따라 위치하는 다수의 시점에 제공하는 능동 광학 소자; 및 상기 영상이 포커싱 되는 위치를 상기 영상 생성부로부터 멀어지는 제2방향을 따라 변화시키는 가변 초점 렌즈;를 포함한다.
상기 가변 초점 렌즈는 상기 영상 생성부와 상기 능동 광학 소자 사이에 배치될 수 있다.
상기 능동 광학 소자는 상기 영상 생성부와 상기 가변 초점 렌즈 사이에 배치될 수 있다.
상기 능동 광학 소자는 전압 인가에 따라 굴절면의 기울기가 변화하는 전기 습윤 프리즘을 포함할 수 있다.
상기 능동 광학 소자는 회전 각도가 조절되어 광의 굴절 방향을 조절할 수 있는 광학 플레이트를 포함할 수 있으며, 상기 광학 플레이트는 기계-전기적으로 회전 각도가 조절될 수 있다.
상기 가변초점렌즈는 전기적 제어에 따라 렌즈면 형상이 제어되는 액체렌즈를 포함할 수 있다.
상기 가변초점렌즈는 상기 제2방향을 따라 평행 이동되도록 제어되는 광학렌즈를 포함할 수 있다.
상기 영상 생성부는 LCD(Liquid Crystal Display), FLCD(Ferroelectric Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micromirror Device), LCOS(Liquid Crystal on Silicon), SLM(Spatial Light Modulator), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathod Ray Tube), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 영상 생성부는 시간 순차적으로 각각 상이한 시점의 영상을 생성할 수 있으며, 상기 능동 광학 소자는 상기 영상 생성부에 동기되어 상이한 시점의 영상을 포함하는 광을 상이한 각도로 굴절시킬 수 있다.
상기 3차원 영상 디스플레이 장치는 시청위치를 감지하는 아이트래킹 센서부를 더 구비할 수 있으며, 상기 가변초점렌즈는 상기 아이트래킹 센서부에서 감지된 정보에 따라 초점이 변하도록 제어될 수 있다.
또한, 일 유형에 따르는 3차원 영상 디스플레이 방법은 영상 생성부에서, 상기 영상 생성부와 나란한 제1방향을 따라 위치하는 다수의 시점에 제공될, 각각 상이한 시점의 영상을 생성하는 단계; 상기 상이한 시점의 영상을 대응되는 시점에 제공하는 수평시점형성단계; 상기 상이한 시점의 영상이 포커싱 되는 위치가 상기 영상 생성부로부터 멀어지는 제2방향을 따라 가변되도록 조절하는 수직시점조절단계;를 포함한다.
상기 수평시점형성단계는 상기 상이한 시점의 영상을 포함하는 광을 상이한 각도로 굴절시킬 수 있다.
상기 수평시점형성단계는 전압 인가에 따라 굴절면의 기울기가 변화하는 전기 습윤 프리즘을 사용할 수 있으며, 또는, 회전 각도가 조절되어 광의 굴절 방향을 조절할 수 있는 광학 플레이트를 사용할 수 있다.
상기 수직시점조절단계는 전기적 제어에 따라 렌즈면의 형상이 제어되는 액체렌즈를 사용할 수 있으며, 또는, 상기 제2방향을 따라 평행 이동되도록 제어되는 광학렌즈를 사용할 수 있다.
상기 수직시점조절단계는 시청위치를 감지하는 아이트래킹단계; 상기 아이트래킹단계에서 감지된 정보에 따라 상기 상이한 시점의 영상이 포커싱 되는 위치를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 3차원 영상 디스플레이 장치 및 방법에 따르면, 수평 방향으로 다시점을 형성하는 능동 광학 소자와 거리 방향으로 초점 변화가 가능한 가변 초점 렌즈를 채용하여 3차원 영상 시청이 가능한 시역 범위를 증대시킬 수 있다. .
도 1은 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치의 개략적인 구성과 다시점 영상이 형성되는 광경로를 보인다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치에 채용되는 능동 광학 소자의 실시예로서, 각각 입사광을 상이한 방향으로 굴절시키는 광경로를 보인다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치에 채용되는 능동 광학 소자의 다른 실시예로서, 각각 입사광을 상이한 방향으로 굴절시키는 광경로를 보인다.
도 4는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치에 채용되는 가변 초점 렌즈의 실시예로서, 렌즈면의 형상 변화에 따라 초점 위치가 가변되는 광경로를 보인다.
도 5는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치에 채용되는 가변 초점 렌즈의 다른 실시예로서, 렌즈의 평행 이동에 따라 초점 위치가 가변되는 광경로를 보인다.
도 6은 다른 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치의 개략적인 구성과 다시점 영상이 형성되는 광경로를 보인다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200...3차원 영상 디스플레이 장치 110...영상 생성부
130...가변초점렌즈 131...액체렌즈
132...광학렌즈 150...능동광학소자
151...전기습윤프리즘 152...광학 플레이트
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성과 다시점 영상이 형성되는 광경로를 보인다.
실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 방법은 영상 생성부에서, 상기 영상 생성부와 나란한 제1방향을 따라 위치하는 다수의 시점에 제공될, 각각 상이한 시점의 영상을 생성하는 단계; 상기 상이한 시점의 영상을 대응되는 시점에 제공하는 수평시점형성단계; 상기 상이한 시점의 영상이 포커싱 되는 위치가 상기 영상 생성부로부터 멀어지는 제2방향을 따라 가변되도록 조절하는 수직시점조절단계;를 포함하며, 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치(100)는 이러한 3차원 영상 디스플레이 방법을 실행하는 예시적인 구조로서 제시된다.
도 1을 참조하면, 3차원 영상 디스플레이 장치(100)는 영상 생성부(110), 가변 초점 렌즈(130) 및 능동 광학 소자(150)를 포함한다.
영상 생성부(110)는 영상을 형성하는 다양한 종류의 디스플레이 패널을 포함할 수 있으며, 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display), FLCD(Ferroelectric Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micromirror Device), LCOS(Liquid Crystal on Silicon), SLM(Spatial Light Modulator), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathod Ray Tube), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 영상 생성부(110)가 LCD, FLCD, DMD, LCoS, SLM 등과 같이 수광형 디스플레이 패널을 포함하는 경우, 영상 생성을 위해 필요한 광을 제공하는 백라이트(미도시)가 더 구비될 수 있다.
영상 생성부(110)는 시간 순차적으로 각각 상이한 시점의 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 영상 생성부(110)와 나란한 제1방향(H)을 따라 위치하는 다수의 시점에 대응하는 영상을 시간 순차적으로 생성할 수 있다.
가변 초점 렌즈(130)와 능동 광학 소자(150)는 영상 생성부(110)에서 나오는 영상을 포함하는 광을 시청 시역에 제공하기 위해 마련되는 것으로, 가변 초점 렌즈(130)와 능동 광학 소자(150)를 함께 채용하여 3차원 영상 시청이 가능한 시역 범위를 증대시키고자 하는 것이다.
능동 광학 소자(150)는 영상 생성부(110)에서 나온 영상을 포함하는 광의 진행 경로를 변환시켜 영상을 영상 생성부(110)와 나란한 제1방향(H)을 따라 위치하는 다수의 시점에 제공한다. 능동 광학 소자(150)는 상이한 시점의 영상을 생성하는 영상 생성부(110)의 시순차 구동에 동기하여, 광을 대응되는 시점으로 굴절시키도록 구동될 수 있다. 여기서, 시점 수가 증가하여, 단안에 복수 시점이 영상이 제공될 때, 단안으로도 입체 영상이 인지되는 초다시점이 구현된다. 능동 광학 소자(150)의 구체적인 구성예에 대해서는 후술하기로 한다.
가변 초점 렌즈(130)는 영상이 포커싱 되는 위치를 영상 생성부(110)로부터 멀어지는 제2방향(D)을 따라 변화시키는 역할을 하며, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 거리 D1 또는 D2의 위치로 초점 위치를 가변시킬 수 있다. 가변 초점 렌즈(130)가 초점 위치를 가변시킴에 있어서, 시청위치를 감지하는 아이트래킹 센서부(ES)가 3차원 영상 디스플레이 장치(100)에 더 구비될 수 있으며, 아이트래킹 센서부(ES)에서 감지된 정보에 따라 초점이 변하도록 제어될 수 있다. 가변 초점 렌즈(130)의 구체적인 구성예에 대해서는 후술하기로 한다.
가변 초점 렌즈(130)와 능동 광학 소자(150)의 이와 같은 작용에 따라, 거리 D1의 시청위치 EP1, EP2, EP3, EP4에 있는 시청자에게 각각 VZ-1, VZ-2, VZ-3, VZ-4의 3D 시역범위 (3D Viewing Zone)를 제공할 수 있으며, 또한, 거리 D2의 시청위치 EP1', EP2', EP3', EP4'에 있는 시청자에게 각각 VZ-1', VZ-2', VZ-3', VZ-4'의 3D 시역범위 (3D Viewing Zone)를 제공할 수 있다.
이하, 능동 광학 소자(150) 및 가변 초점 렌즈(130)의 구체적인 구성예들을 살펴보기로 한다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치(100)에 채용되는 능동 광학 소자(150)의 실시예로서, 각각 입사광을 상이한 방향으로 굴절시키는 광경로를 보인다.
능동 광학 소자(150)는 전기 습윤 프리즘(151)의 어레이로 구성될 수 있다. 전기 습윤 프리즘(151)은 전기적 신호에 따라 굴절면(22)의 기울기를 조절함으로써 광의 출광 방향을 조절할 수 있다. 즉, 굴절면(22)의 기울기를 조절하여 광이 진행하는 방향을 제어함으로써 다시점을 만들 수 있다. 전기 습윤 프리즘(151)은 셀(C) 내에 마련된 물과 같은 분극성 액체(21)와, 기름과 같은 무극성 액체(23)를 포함하며, 셀(C)의 양측 내벽에는 제1전극(25)과 제2전극(26)이 형성되어 있다. 분극성 액체(21)와 무극성 액체(23) 사이의 경계면이 굴절면(22)이 된다. 제1전극(25), 제2전극(26)에 전압 인가 여하에 따라 분극성 액체(21)를 이루는 극성 분자가 전압이 인가된 전극에 끌리는 힘이 발생하고 이에 따라 표면 장력이 변하여, 굴절면(22)의 기울기가 변한다. 이 때, 물과 금속이 직접 만나면, 전자를 주고 받아 물이 수소와 산소로 분해되기 때문에, 분극성 액체(21)가 제1, 제2전극(25)(26)에 직접 접촉하지 않도록, 제1전극(25), 제2전극(26)의 표면에는 유전체층(미도시)이 코팅될 수 있다. 굴절면(22)의 기울기가 변하면 광의 출광 방향이 변한다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2 전극(25)(26)에 전압을 온(on)하거나 오프(off)하거나, 인가 전압의 크기를 조절하여 광의 출광 방향을 제어할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 전기 습윤 프리즘(151)을 전기적으로 제어하여 굴절면(22)을 소정 각도로 기울이면, 광은 굴절면(22)을 지날 때, 입사된 방향에 대해 위쪽으로 θ1의 각도만큼 굴절되어 전기 습윤 프리즘(131)을 통과한다.
도 2b를 참조하면, 전기 습윤 프리즘(151)의 굴절면(22)이 기울어지지 않은 경우, 광(L)은 진행 경로의 변화 없이 그대로 전기 습윤 프리즘(131)을 통과한다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 전기 습윤 프리즘(131)을 전기적으로 제어하여 굴절면(22)을 도시된 소정 각도로 기울이면, 광은 굴절면(22)을 지날 때, 입사된 방향에 대해 아래쪽으로 θ2의 각도만큼 굴절되어 전기 습윤 프리즘(131)을 통과하게 된다.
전기습윤 프리즘(151)은 영상 생성부(10)에서 생성된 영상의 출력과 동기되어 구동될 수 있다. 예를 들어, 제1시점의 영상이 출력될 때, 전기 습윤 프리즘(60)은 도 3a에 도시된 바와 같이 광이 굴절면(22)에서 θ1의 각도만큼 위쪽으로 굴절되도록 굴절면(22)이 기울어질 수 잇다. 영상 생성부(10)에서 제2시점 영상이 출력될 때, 전기 습윤 프리즘(151)은 도 3b에 도시된 바와 같이 굴절면(22)이 기울어지지 않은 형태가 되도록 구동될 수 있으며, 영상 생성부(110)에서 제3시점 영상이 출력될 때, 전기 습윤 프리즘(151)은 도 3c에 도시된 바와 같이 광이 굴절면(22)에서 θ2의 각도만큼 아래쪽으로 굴절되도록 굴절면(22)이 기울어질 수 있다.
여기서는, 능동 광학 소자(150)가 전기 습윤의 원리를 이용하여 출광 방향을 조절하는 예를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광된 광을 이용하여 영상을 형성하는 경우, 액정을 이용하여 출광 방향을 조절하는 것도 가능하다. 이 경우, 전극에 인가되는 전압에 의해 형성된 전기장의 크기에 따라 액정 분자 배열이 변함으로써 액정의 굴절률이 변하는 성질을 이용할 수 있다.
또한, 능동 광학 소자(150)가 네 개의 전기 습윤 프리즘(151)의 어레이로 구성된 것으로 도시되어 있지만 이는 예시적인 것이고, 하나 또는 다수개의 전기 습윤 프리즘(151)을 포함하는 구성이 될 수 있다.
도면에서는 세 가지 시점을 예시하고 있으나, 전기 습윤 프리즘(151)의 구동 속도, 굴절면(22)의 기울기에 따라 더 많은 시점의 영상을 표시할 수 있으며, 시점 간 거리를 조절할 수 있다. 복수시점의 영상을 시청자의 단안에 제공하는 경우, 초다시점이 구현된다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치(100)에 채용되는 능동 광학 소자(150)의 다른 실시예로서, 각각 입사광을 상이한 방향으로 굴절시키는 광경로를 보인다.
능동 광학 소자(150)는 예를 들어, 고속으로 회동할 수 있는 광학 플레이트(152)를 포함할 수 있다. 광학 플레이트(152)는 인접한 층의 굴절률과 다른 굴절률을 가지는 재질로 형성되어 광의 진행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 광학 플레이트(152)는 공기와 다른 굴절률을 가지는 광 투과성 재질로 형성될 수 있다. 광학 플레이트(152)는 기계-전기적 방식으로 원하는 각도만큼 회전될 수 있으며, 광학 플레이트(152)의 회전 각도에 따라 광의 진행 경로가 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 3a와 같이, 광학 플레이트(152)가 광의 진행 방향에 수직한 선에 대해 오른쪽으로 각도 θ1 만큼 기울어진 경우, 도 3b와 같이 광학 플레이트(152)가 회전되지 않은 경우, 도 3c와 같이 광학 플레이트(152)가 광의 진행 방향에 수직한 선에 대해 아래쪽으로 각도 θ2 만큼 기울어진 경우, 광학 플레이트(152)를 지난 광은 각기 다른 방향을 향하게 된다.
광학 플레이트(152)는 영상 생성부(110)에서 생성된 영상의 출력에 동기되어 구동될 수 있다. 예를 들어, 영상 생성부(110)에서 제1시점 영상이 출력될 때, 광학 플레이트(50)는 도 3a와 같은 방향으로 회전될 수 있다. 영상 생성부(110)에서 제2시점 영상이 출력될 때, 광학 플레이트(152)는 도 3b에 도시된 바와 같이 회전 되지 않고, 영상 생성부(110)에서 제3시점 영상이 출력될 때, 광학 플레이트(152)는 도 3c에 도시된 바와 같은 방향으로 회전될 수 있다.
도면에서는 하나의 광학 플레이트(152)로 도시하고 있지만, 다수의 광학 플레이트(152)의 어레이로 능동 광학 소자(150)가 구성될 수도 있다.
도면에서는 세 가지 시점을 예시하고 있으나, 광학 플레이트(152)의 구동 속도, 회전 각도에 따라 더 많은 시점의 영상을 표시할 수 있으며, 시점 간 거리를 조절할 수 있다. 복수시점의 영상을 시청자의 단안에 제공하는 경우, 초다시점이 구현된다..
도 4는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치(100)에 채용되는 가변 초점 렌즈(130)의 실시예로서, 렌즈면의 형상 변화에 따라 초점 위치가 가변되는 광경로를 보인다.
가변 초점 렌즈(130)는 전기적 제어에 따라 렌즈면의 형상이 제어되는 액체 렌즈(131)를 포함할 수 있다. 액체 렌즈(131)는 투광성 기판(S)과 렌즈면을 형성하는 광학 멤브레인(M)을 포함하며, 투광성 기판(D)과 광학 멤브레인(M) 사이에 마련된 유실(FC)에 광학 유체(F)가 채워진다. 또한, 액체 렌즈(131)에는 광학 유체(F)의 유동을 제어하는 제어부(미도시)가 구비된다. 광학 멤브레인(M)은 투명하며 탄성이 있는 재질로 형성되어, 광학 유체(F)의 유동에 따라 광학 멤브레인(M)이 형성하는 렌즈면의 형상이 변화되고 이에 의해 초점거리가 가변된다. 예를 들어, 광학 멤브레인(M)인 제1렌즈면(LS1)과 같은 표면 형상을 갖게 될 때, F1의 위치에 초점을 형성하게 되고, 제2렌즈면(LS2)과 같은 표면 형상을 갖게 될 때, F2의 위치에 초점을 형성하게 된다. 초점 위치의 이러한 변경은 시청위치를 감지하는 아이트래킹 센서부(ES)에서 얻은 정보에 따라 광학 유체(F)의 유동을 제어함으로써 행해질 수 있다.
도 5는 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치(100)에 채용되는 가변 초점 렌즈(130)의 다른 실시예로서, 렌즈의 평행 이동에 따라 초점 위치가 가변되는 광경로를 보인다.
가변 초점 렌즈(130)는 구동부(미도시)에 의해 평행 이동 제어되는 광학렌즈(132)를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 도시된 바와 같이, F1 또는 F2의 위치에 초점을 형성할 수 있다. 초점 위치의 이러한 변경은 시청위치를 감지하는 아이트래킹 센서부(ES)에서 얻은 정보에 따라 광학렌즈(132)의 이동 거리를 제어함으로써 행해질 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치(200)의 개략적인 구성과 다시점 영상이 형성되는 광경로를 보인다.
본 실시예는 능동 광학 소자(150)와 가변 초점 렌즈(130)의 배치에서 도 1의 3차원 영상 디스플레이 장치(100)와 차이가 있으며, 즉, 능동 광학 소자(150)가 영상 생성부(110)와 가변 초점 렌즈(130) 사이에 배치될 수 있다. 능동 광학 소자(150)나 가변 초점 렌즈(130)로는 도 2a 내지 도 5에서 설명한 구성이 채용될 수 있다.
이러한 본원 발명은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 시간 순차적으로 각각 상이한 시점의 영상을 생성하는 영상 생성부;
    상기 영상 생성부에서 나온 영상을 포함하는 광의 진행 경로를 변환시켜 상기 영상을 상기 영상 생성부와 나란한 제1방향을 따라 위치하는 다수의 시점에 제공하는 능동 광학 소자; 및
    상기 영상이 포커싱 되는 위치를 상기 영상 생성부로부터 멀어지는 제2방향을 따라 변화시키는 가변 초점 렌즈;를 포함하며,
    상기 능동 광학 소자는 상기 영상 생성부에 동기되어 상기 각각의 상이한 시점의 영상을 포함하는 광을 상이한 각도로 굴절시키며, 사용자의 단안에 복수 시점의 영상을 제공하는, 3차원 영상 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    가변 초점 렌즈는 상기 영상 생성부와 상기 능동 광학 소자 사이에 배치되는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 능동 광학 소자는 상기 영상 생성부와 가변 초점 렌즈 사이에 배치되는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 능동 광학 소자는 전압 인가에 따라 굴절면의 기울기가 변화하는 전기 습윤 프리즘을 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 능동 광학 소자는 회전 각도가 조절되어 광의 굴절 방향을 조절할 수 있는 광학 플레이트를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광학 플레이트는 기계-전기적으로 회전 각도가 조절되는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가변초점렌즈는 전기적 제어에 따라 렌즈면의 형상이 제어되는 액체렌즈를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가변초점렌즈는 상기 제2방향을 따라 평행 이동되도록 제어되는 광학렌즈를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상 생성부는 LCD(Liquid Crystal Display), FLCD(Ferroelectric Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micromirror Device), LCOS(Liquid Crystal on Silicon), SLM(Spatial Light Modulator), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathod Ray Tube), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 어느 하나를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    시청위치를 감지하는 아이트래킹 센서부를 더 구비하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가변초점렌즈는 상기 아이트래킹 센서부에서 감지된 정보에 따라 초점이 변하도록 제어되는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  14. 영상 생성부에서, 상기 영상 생성부와 나란한 제1방향을 따라 위치하는 다수의 시점에 제공될, 각각 상이한 시점의 영상을 시순차적으로 생성하는 단계;
    상기 상이한 시점의 영상을 대응되는 시점에 제공하는 수평시점형성단계;
    상기 상이한 시점의 영상이 포커싱 되는 위치가 상기 영상 생성부로부터 멀어지는 제2방향을 따라 가변되도록 조절하는 수직시점조절단계;를 포함하며,
    상기 수평시점형성단계는 상기 상이한 시점의 영상을 포함하는 광을 상이한 각도로 굴절시키며, 사용자의 단안에 복수 시점의 영상을 제공하는, 3차원 영상 디스플레이 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 수평시점형성단계는 전압 인가에 따라 굴절면의 기울기가 변화하는 전기 습윤 프리즘을 사용하는 3차원 영상 디스플레이 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 수평시점형성단계는 회전 각도가 조절되어 광의 굴절 방향을 조절할 수 있는 광학 플레이트를 사용하는 3차원 영상 디스플레이 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 수직시점조절단계는 전기적 제어에 따라 렌즈면의 형상이 제어되는 액체렌즈를 사용하는 3차원 영상 디스플레이 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 수직시점조절단계는 상기 제2방향을 따라 평행 이동되도록 제어되는 광학렌즈를 사용하는 3차원 영상 디스플레이 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 수직시점조절단계는
    시청위치를 감지하는 아이트래킹단계;
    상기 아이트래킹단계에서 감지된 정보에 따라 상기 상이한 시점의 영상이 포커싱 되는 위치를 제어하는 단계;를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 방법.
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