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KR101866879B1 - 3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치 - Google Patents

3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선편광층과 원편광층 사이의 여러 각도 구현이 가능한 3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치{3D OPTICAL FILTER FOR STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY, AND 3D APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선편광과 원편광 사이의 여러 각도 구현이 가능한 3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
3차원의 입체영상 디스플레이 기술은 3차원 공간상에 물체가 실제로 존재하는 것과 같이 보이도록 3D 입체영상을 표시하는 기술이다. 3차원 입체영상 표시기술은 평면적인 시각 정보의 수준을 높여주는 새로운 개념의 실감 영상기술로서 차세대 디스플레이를 주도하는 큰 축이 될 전망이다.
입체감은 두 눈에 인지되는 물체의 서로 다른 좌·우측 영상이 뇌에서 합성되는 과정을 통해 인식된다. 즉, 두 눈이 약 65mm 간격으로 떨어져서 위치하므로 서로 약간 다른 두 방향의 영상을 보게 되며, 이때 발생하는 양안 시차에 의해 입체감을 인식하게 된다.
입체영상 표시장치에서는 이러한 효과를 이용하여 입체영상을 표시하기 위해 좌우 양안에 각각 서로 다른 영상, 즉, 스테레오스코픽 영상(3차원 영상)을 디스플레이 하는 방법이 사용된다. 이러한 스테레오스코픽 영상은 디스플레이 방법에 따라 안경을 쓰는 방법과 안경을 쓰지 않는 방법이 있다.
안경을 쓰지 않고 3차원 입체영상을 보는 방법으로는 디스플레이 패널 전면 또는 후면에 규칙적으로 배열된 배리어(barrier)가 부착된 구조의 광학적 차폐막을 통해 양안시차를 구현하는 패러랙스 배리어(Parallax Barrier) 방식 및 작고 규칙적인 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)라고 불리는 반원통형의 렌즈를 사용하여 양안시차를 구현하는 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens) 방식이 있다. 이들 방식은 안경을 쓰지 않는다는 장점이 있으나, 일반적으로 유효 시야가 상당히 좁고, 한 사람 밖에 이용할 수 없거나 혹은 이차원 영상에서 3차원 영상으로의 전환이 자유롭지 않은 단점이 있다.
안경을 쓰는 방식은 크게 셔터 안경방식과 편광 안경방식으로 구분된다. 셔터 안경 방식은 스크린상에 표시되는 좌안 화상 및 우안 화상이 셔터 안경에 의해, 각 눈에 교대로 투과되도록 한다. 관람자는 이와 같이 스크린 상에 교대로 나타나는 좌안 화상 및 우안 화상을 셔터 안경을 이용하여 각각 분리하여 인식하고 뇌에서 두개의 다른 화상을 합성함으로써 입체감을 느끼게 된다. 그러나, 셔터 안경방식의 입체표시장치는 셔터 안경의 사용으로 인하여 비용이 상승할 뿐만 아니라, 셔터 안경의 구동시 발생되는 전자파에 직접적으로 노출되는 단점이 있다.
또 다른 안경방식인 편광 안경 방식은 화상표시장치에 패턴화된 편광판이 장착되어 있는 방식으로, 서로 다른 편광특성을 갖는 좌안 화상과 우안 화상이 편광안경을 통해 투시됨으로써 입체감을 느끼게 된다.
도 1은 편광 안경 방식에 따라 입체영상 상영을 위한 종래 2 프로젝터 방식 시스템의 구조를 도시한 도면이다. 상술한 바와 같은 편광 방식에 의한 입체 영상 상영을 하기 위해 종래 2 프로젝터 방식 시스템에서는 듀얼 프로젝터(1)에 의해 좌측 영상과 우측영상을 조사하도록 하여, 이들 각각의 영상을 편광 방향이 각각 수직인 편광필터들(3, 4)을 통과시켜 스크린(5)에 조사되도록 한다. 이와 같이 스크린(5)에 조사된 좌측 영상과 우측 영상이 겹쳐진 영상은 이후 관람자가 착용한 편광 안경(6)의 좌측 영상용 렌즈(7)와 우측 영상용 렌즈(8) 각각을 통해 관람자의 좌우안에 구분되어 보임으로서 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
이러한 편광 안경 방식에 따라 입체영상을 상영할 경우, 앞서 살펴본 바와 같이 듀얼 프로젝터를 통해 나오는 영상을 좌안과 우안이 90°의 위상차가 나는 편광필터들을 통과시켜 스크린에 조사되도록 해야 한다.
그러나, 이러한 편광 필터의 경우 표준화된 규격이 없이 고객의 요청에 따라, 또는 지역적 특이성에 따라 기울어지는 각도가 차이가 나기 때문에 이러한 다양성을 만족시킬 수 있는 필터를 개발해야 할 필요성이 있었다.
본 발명은 좌안과 우안의 상대적 회전 각도를 자유롭게 조절이 가능하여 다양한 시스템에 사용가능한 3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선편광 필터와 원편광 필터의 상대적 회전 각도가 자유자재로 조절가능하여 다양한 시스템에 적용될 수 있는 3차원 입체 영상 필터 및 이를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위하여 프레임; 상기 프레임에 수용되고 좌안 영상과 우안 영상의 자연광을 선편광으로 편광시키며, 일측에 상기 프레임 내에서의 회전 각도를 조절하는 선편광 조절부를 포함하는 선편광층; 및 상기 프레임의 상기 선평관층의 일면에 수용되고, 일측에 상기 프레임 내에서의 회전 각도를 조절하는 원편광 조절부를 포함하는 원편광층;을 포함하는 3차원 입체 영상 필터를 제공한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 3차원 입체 영상 필터; 및 좌측 영상과 우측 영상을 순차적으로 조사하는 프로젝터;를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 3차원 입체 형상 필터 및 이를 사용하는 입체 영상 프로젝터 시스템은 선편광층과 원편광층 사이의 상대적 위치 및 좌안과 우안의 상대적 회전 각도를 조절이 가능하기 때문에 다양한 시스템에 사용가능하다.
도 1은 입체영상 상영을 위한 종래 2 프로젝터 방식 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 3 차원 입체 영상 필터의 모식도를 나타내었다.
도 3은 원편광필터의 원리를 나타내었다.
도 2에 본 발명의 일 실시예에 의한 3 차원 입체 영상 필터의 모식도를 나타내었다.
도 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 3 차원 입체 영상 필터는 프레임(100); 상기 프레임에 수용되고 좌안 영상과 우안 영상의 자연광을 선편광으로 편광시키며, 일측에 상기 프레임 내에서의 회전 각도를 조절하는 선편광 조절부(210)를 포함하는 선편광층(200); 및 상기 프레임의 상기 선평관층의 일면에 수용되고, 일측에 상기 프레임 내에서의 회전 각도를 조절하는 원편광 조절부(310)를 포함하는 원편광층(300);을 포함한다.
상기 프레임부(100)는 상기 선편광층(200)과 상기 원편광층(300)을 고정시켜 상기 선편광층(200)과 상기 원편광층(300) 사이의 위치를 조절할 수 있도록 한다. 상기 프레임부에 있어서 측면의 높이에 따라 상기 선편광층과 상기 원편광층의 회전 가능 범위가 정해진다. 즉, 상기 프레임부의 측면의 높이가 낮을수록 상기 선편광층과 상기 원편광층의 회전 가능 범위가 넓어지고, 상기 프레임부의 측면의 높이가 높을수록 상기 선편광층과 상기 원편광층의 회전 가능 범위가 좁아진다.
본 발명의 3 차원 입체 영상 필터는 원편광필터를 사용하는 것을 특징으로 한다. 원편광필터의 원리를 도 3에 나타내었다. 일반적으로, 원편광필터는 직선 편광필터와 1/4 위상차판을 사용함으로써 입사광을 우회전 또는 좌회전의 원 편광으로 변환할 수 있는 필터를 말한다. 원편광필터를 사용한 입체표시는 직선 편광필터를 사용한 경우에 비해 관람자가 얼굴을 크게 좌우로 기울여도 상영되는 영상을 입체시 할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 프로젝터에 장착되는 3차원 입체 영상 필터에 있어서,
    프레임;
    상기 프레임에 대하여 회전하도록 상기 프레임에 수용되고, 상기 프로젝터로부터 조사되는 좌안 영상과 우안 영상의 자연광을 선편광으로 편광시키며, 일측에 상기 프레임 내에서의 회전 각도를 조절하는 선편광 조절부를 포함하는 선편광층; 및
    상기 프레임의 상기 선편광층의 일면에 상기 프레임에 대하여 회전하도록 수용되고, 일측에 상기 프레임 내에서의 회전 각도를 조절하는 원편광 조절부를 포함하는 원편광층;을 포함하고,
    상기 3차원 입체 영상 필터는 상기 좌안 영상이 통과하는 제1필터와, 상기 우안 영상이 통과하는 제2필터로 구비되고,
    상기 선편광층과 상기 원편광층을 각각 회전하여 상기 선편광층과 상기 원편광층 상호간 배치각도를 조절함으로써, 상기 제1필터를 통과한 상기 좌안 영상과 상기 제2필터를 통과한 상기 우안 영상 상호간 위상차를 조절하는 3차원 입체 영상 필터.
  2. 좌측 영상과 우측 영상을 순차적으로 조사하는 상기 프로젝터;및
    상기 프로젝터에 장착되는 제 1항에 의한 3 차원 입체 영상 필터를 포함하는 3차원 입체 영상 디스플레이 장치.
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