KR20030046748A - 시분할 입체영상시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 좌우안용 카메라로부터 제공되는 영상신호를 교번되도록 합성하고, 합성된 좌우 영상에 따라 편광필터의 각도를 달리 제공하여 입체영상의 입체감을 향상시켜 표시할 수 있도록 하는 시분할 입체영상시스템에 관한 것이다.

본 발명을 이루기 위한 수단으로, 좌우안용 카메라에 의해 영상을 촬영하고, 상기 카메라로부터 제공되는 좌우안 영상을 교번되도록 합성하여 합성된 좌우 영상을 분리한 후 이를 표시수단으로 출력하는 시스템에 있어서, 상기 좌우안용 카메라(110,120)로부터 제공되는 영상을 합성하는 시분할 영상합성수단(200)과; 상기 시분할 영상합성수단(200)에서 제공된 좌우안 영상의 수직·수평신호(210,220)에 따라 영상을 표시하는 영상표시수단(300)과; 상기 시분할 영상합성수단(200)에서 출력된 수직·수평신호에 따라 편광방향을 결정하는 편광방향선택구동수단(400)과; 상기 편광방향선택구동수단(400)에서 출력된 편광방향 선택신호에 따라 좌우안 영상신호를 서로 수직인 편광 신호로 변경하는 편광필터링수단(500)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

시분할 입체영상시스템{Temporal-multiplied 3D image system}

본 발명은 시분할 입체영상시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좌우안 영상을 촬영하고, 상기 카메라로부터 제공되는 좌우안 영상신호를 교번되도록 합성하며, 합성된 좌우안 영상에 따라 편광필터의 각도를 달리 제공하여 입체영상의 입체감을 향상시켜 표시할 수 있도록 하는 시분할 입체영상시스템에 관한 것이다.

최근 개발되고 있는 입체영상장치는 주로 인간이 삼차원 공간을 인식하는 요인중의 하나인 양안시차를 이용하여 삼차원 영상을 표현하고 있다.

양안시차를 이용한 삼차원 입체영상은 적어도 두 개의 입체영상 취득용 카메라로 서로 다른 각도에서 시청자가 왼눈을 통하여 시청하는 좌안상과 오른 눈을 통하여 시청하는 우안상을 촬영한 후 이를 분리하여 시청자의 눈에 전달하는 방식으로 이용한다.

입체영상을 구현하는 방식은 안경의 사용여부에 따라 안경방식과, 비안경방식으로 구별된다. 필터 안경방식으로 애너클리프방식, 농도차 방식, 편광필터방식 등을 들 수 있다.

편광 필터방식은 1935년 E.H. Land가 편광판을 이용한 입체필름방식을 발표한 이후 오늘날 널리 사용되는 편광필터(Polarized filter)에 의한 입체표시장치이다. 상기 방식은 직교한 편광소자의 조합에 의한 차광효과를 이용해서 좌우안의 화상을 분리하는 것인데, 직교하는 편광필터를 장착한 비디오 프로젝터에 의해 좌우화상을 스크린에 투사하고 직교하는 필터가 달린 안경으로 관찰한다.

시분할 방식은 시차가 있는 좌우 화상(영상)을 순차적으로 번갈아 절환하여 양안에 제시하고 이것과 시차가 있는 좌우 개폐하는 셔터안경을 사용해서 입체시 하는 것이다.

이러한, 방식은 TV의 필드주기(1/60sec)마다 좌우 화상을 번갈아 제시하고 이것과 동기된 셔터안경이 사용되는데, 실질적으로 좌·우안 영상의 완벽한 영상분리가 되지 않으므로 좌화상 성분이 포함된 우화상, 우화상 성분이 포함된 좌화상이 제기되므로, 불완전한 좌우 화상의 분리는 표시장치의 잔상효과에 따라 영상의 입체감을 저하하게 되는 문제점을 갖게 된다.

상기와 같은 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 좌우영상 및 편광 각도 선택기와 편광안경으로 구성하여 입체감을 향상시키도록 하는 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시분할 입체영상시스템의 개략적인 구성을 보인 구성도.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 편광방향선택구동수단에서 편광필터링수단으로 출력되는 편광선택신호의 결정을 위해 사용되는 파형도 및 화면 표시영역을 보인 참고도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 시분할 입체영상시스템의 방향선택 편광필터의 내부 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 카메라200 : 시분할 영상합성수단

210 : 수직신호220 : 수평신호

230 : 시간 축240 : 변환시점

250 : 화면표시영역300 : 영상표시수단

400 : 편광방향선택구동수단500 : 편광필터링수단

510 : 편광필터520 : 제 1전극

530 : 액정부540 : 제 2전극

600 : 스크린700 : 안경

본 발명을 이루기 위한 수단으로, 좌우안용 카메라에 의해 영상을 촬영하고, 상기 카메라로부터 제공되는 영상신호를 교번되도록 합성하여 합성된 좌우 영상을 분리한 후 이를 표시수단으로 출력하는 시스템에 있어서, 상기 좌우안용 카메라로부터 제공되는 영상을 합성하는 시분할 영상합성수단과; 상기 시분할 영상합성수단에서 제공된 좌우안 영상의 수직·수평신호에 따라 영상을 표시하는 영상표시수단과; 상기 시분할 영상합성수단에서 출력된 수직·수평신호에 따라 편광방향을 결정하는 편광방향선택구동수단과; 상기 편광방향선택구동수단에서 출력된 편광방향 선택신호에 따라 좌우안 영상을 서로 수직인 편광신호로 변경하는 편광필터링수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편광필터링수단은 편광필터, 제 1전극, 액정부 및 제 2전극으로 구성되며, 상기 액정부에는 지지대와 배양판이 한 쌍으로 형성되고 상기 배양판의 내부에 액정으로 채워지도록 구성한다.

상기 편광필터를 통과한 후 편광변조된 좌우안 영상 신호는 편광방향선택구동수단으로부터 공급되는 선택신호에 따라 그 위상각이 서로 수직을 이루게 되고, 상기 편광필터링수단은 주사선 단위로 그 위상각을 변조하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 시분할 입체영상시스템의 개략적인 구성을 보인 구성도 이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 편광방향선택구동수단에서 편광필터링수단으로 출력되는 편광선택신호의 결정을 위해 사용되는 파형도 및 화면 표시영역을 보인 참고도 이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 시분할 입체영상시스템의 방향선택 편광필터의 내부 구성도 이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 시분할 입체영상시스템의 구성요소들로는카메라(100), 시분할 영상합성수단(200), 영상표시수단(300), 편광필터링수단(500), 스크린(600) 및 편광방향선택구동수단(400)으로 구성되며, 편광안경(700)을 더 포함하여 구성된다.

상기 카메라(100)에는 좌안용 카메라(110)와 우안용 카메라(120)로 구분되며, 상기 좌안용 카메라(110)에서는 좌안용 영상(L), 우안용 카메라(120)에서는 우안용 영상(R)이 출력되고, 상기 좌우안용 카메라(110,120)로부터 출력된 영상은 시분할 영상합성수단(200)에 입력되도록 구성한다.

상기 시분할 영상합성수단(200)은 좌우안용 카메라(110,120)로부터 입력된 각각의 좌우안용 영상을 교번되도록 합성한다. 즉, 좌안용 영상(L), 우안용 영상(R), 좌안용 영상(L), 우안용 영상(R) 등과 같은 방식으로 좌·우안용 영상(L,R)을 순차적으로 합성하고, 상기 합성된 영상은 영상표시수단(300)으로 제공된다.

상기 영상표시수단(300)은 시분할 영상합성수단(200)에서 입력된 좌우안용 영상이 교번되도록 합성되어 있는 영상을 출력화면으로 표시하며, 상기 편광방향선택구동수단(400)은 시분할 영상합성수단(200)에서 입력된 수직·수평신호에 따라 편광방향선택신호를 결정하고, 그에 따른 편광각도를 변경하도록 하는 선택신호를 편광필터링수단(500)으로 출력하며, 상기 편광필터링수단(500)은 편광방향선택구동수단(400)에서 입력된 편광방향 선택 신호에 따라 편광방향을 결정하게 된다.

스크린(600)으로 디스플레이 되는 좌우안용 영상은 서로 수직인 편광신호로 변조되어 출력되고, 관찰자는 편광안경(700)을 착용함으로서 입체영상을 볼 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 수직신호(210)는 좌 또는 우안영상의 프레임 시작 신호로 우영상과 좌영상 신호가 교번되도록 합성된 각 영상의 시작점을 표시한 펄스신호이며, 수평신호(220)는 수평 주사선의 시작점을 나타내는 펄스신호이고, 시간(230)은 시간 축을 표시하고 있으며, 화면표시영역(250)은 현재 입체영상이 디스플레이 되고 있는 화면영역을 나타내며, 주사선 변환시점(240)은 수평신호의 3번째 펄스 신호에서 주사선 3번째의 편광신호 방향이 우안영상 각도에서 좌안영상 각도로 바뀌여야 하는 시점임을 시사하고 있다.

따라서, 좌우안용 카메라(110,120)에서 제공되는 영상신호는 시분할 영상합성수단(200)에 의해 좌우안용 영상신호를 순차적으로 교번되도록 합성하고, 상기 합성된 영상신호는 영상표시수단(300)에 입력된 영상신호의 수직신호(210) 및 수평신호(220)에 따라 표시된다.

또한, 상기 편광방향선택구동수단(400)은 시분할 영상합성수단(200)에서 제공되는 수직·수평신호(210,220)에 의해 좌 또는 우영상의 편광방향을 결정하고, 상기 편광필터링수단(500)에서 편광각도를 변경하도록 선택신호를 출력한다.

상기 편광필터링수단(500)은 편광방향선택구동수단(400)으로부터 입력된 선택신호에 따라 주사선 단위로 편광필터의 각도를 변경하여 상기 각 좌우안 영상이 서로 수직을 이루게 되므로, 잔상효과로 발생한 좌우안 영상의 불완전 분리가 감소되는 동시에 우영상의 밝기와 좌영상의 밝기를 조정하여 입체감을 향상시키게 되는 것이다.

상기 주사선 방향선택형 편광필터링수단(500)의 내부를 첨부된 도 3을 통하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 편광필터링수단(500)은 편광필터(510), 제 1전극(520), 액정부(530) 및 제 2전극(540)으로 구성되며, 상기 액정부(530)에는 지지대(532)와 배양판(534)이 한 쌍으로 형성되고 상기 배양판(534)의 내부에 액정(536)으로 채워지도록 구성된다.

상기 편광필터링수단(500)의 편광필터(510)에서 출력되는 편광 신호는 제 1·제 2전극(520,540)으로 부과되는 전압에 의해 액정부(530)를 거치면서 그 편광각도가 변경된다. 즉, 상기 전극(520,540)으로 전압이 부과되지 않으면 액정부(530)의 방향은 초기 배양판(534)의 배열과 같은 방향을 유지하며, 상기 전극(520,540)에 전압이 공급되면 액정부(530)의 방향은 전극에 부과되는 전압의 방향으로 회전된다.

예를 들어, 편광방향선택구동수단(400)에서 출력되는 선택신호 즉, 좌영상에서는 "low"레벨, 우영상에서는 "high"레벨의 신호가 출력되도록 구성함으로, 편광필터링수단(500)를 통과한 좌우안 편광 영상의 위상각이 주사선단위로 서로 수직을 이룰 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 주사선단위로 바뀌는 위상각은 편광안경(700)의 종류에 따라 변경될 수 있다. 또한, 서로 수직을 이루는 편광파형은 직선편광에 국한하지 않고 원편광 등 다양한 편광을 적용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기존의 시분할 입체영상시스템에 비해 좌우영상의 분리를 좀 더 정교하게 조절되므로, 모니터의 잔상효과가 존재하여도 입체감 표시를 향상시키게 되는 효과를 갖게 된다.

또한, 영상표시수단과 편광안경사이의 동기가 불필요하게 되어 저렴한 가격의 입체영상 관찰장비를 구현하게 되므로, 하나의 입체영상 표시장치로 많은 수의 관찰자가 관람이 가능하게 되고, 관찰자 장비의 조작이 간편하게 되는 효과를 갖는다.

Claims (4)

1. 좌우안용 카메라에 의해 영상을 촬영하고, 상기 카메라로부터 제공되는 좌우 영상신호를 교번되도록 합성하고, 합성된 좌우 영상을 분리한 후 이를 표시수단으로 출력하는 시스템에 있어서,

   상기 좌우안용 카메라(110,120)로부터 제공되는 영상을 합성하는 시분할 영상합성수단(200)과;

   상기 시분할 영상합성수단(200)에서 제공된 좌우안 영상의 수직·수평신호(210,220)에 따라 영상을 표시하는 영상표시수단(300)과;

   상기 시분할 영상합성수단(200)에서 출력된 수직·수평신호에 따라 편광방향선택신호를 결정하는 편광방향선택구동수단(400)과;

   상기 편광방향선택구동수단(400)에서 출력된 편광방향 선택신호에 따라 편광신호의 각도를 변경하는 편광필터링수단(500)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 시분할 입체영상시스템.
2. 제 1항에 있어서, 편광필터링수단(500)은 편광필터(510), 제 1전극(520), 액정부(530) 및 제 2전극(540)으로 구성되며, 상기 액정부(530)에는 지지대(532)와 배양판(534)이 한 쌍으로 형성되고 상기 배양판(534)의 내부에 액정(536)으로 채워지도록 구성한 것을 특징으로 하는 시분할 입체영상시스템.
3. 제 2항에 있어서, 편광필터링수단(500)은 편광방향선택구동수단(400)으로부터 공급되는 선택신호에 따라 좌우안 영상 편광신호의 위상각이 서로 수직을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 시분할 입체영상시스템.
4. 제 1항에 있어서, 편광필터링수단(500)은 주사선 단위로 그 위상각을 변조하도록 하는 것을 특징으로 하는 시분할 입체영상시스템.