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KR101690866B1 - 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법 - Google Patents

비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법 Download PDF

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KR101690866B1
KR101690866B1 KR1020150054301A KR20150054301A KR101690866B1 KR 101690866 B1 KR101690866 B1 KR 101690866B1 KR 1020150054301 A KR1020150054301 A KR 1020150054301A KR 20150054301 A KR20150054301 A KR 20150054301A KR 101690866 B1 KR101690866 B1 KR 101690866B1
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오용석
신동학
이병국
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동서대학교산학협력단
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

본 발명은 2회의 시간다중화를 적용하여 가로 및 세로방향의 해상도를 동시에 향상시킬 수 있는 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상획득장치에 저장된 요소영상들이 디스플레이장치에 의해 렌즈어레이와 마스크패널을 순차적으로 투과하여 공간상에 3D영상으로 디스플레이되는 것으로, 상기 마스크패널에는 렌즈어레이의 각 기초렌즈를 2분할하여 각각 요소영상이 통과되지 않는 차단영역과 요소영상이 통과하는 투과영역으로 구성되되, 상기 차단영역과 투과영역은 시간에 따라 위치가 교번되는 것이 특징인 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 관한 것이다.
이상에서와 같이 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법은 2회의 시간다중화를 적용하여 가로 및 세로방향의 해상도를 동시에 향상시킬 수 있으며, 60Hz 제품에서도 선명한 해상도의 영상을 즐길 수 있으며, 마스크의 분할방향을 바꿔줌으로써 분할경계선의 잔상이 없어지도록 하여 더욱더 선명한 해상도의 영상이 디스플레이되는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법{Depth-priority integral imaging display method with nonuniform electrical mask array}
본 발명은 마스크 패턴의 분할경계선을 바꾸어줌과 동시에 2회의 시간다중화를 적용하여 가로 및 세로방향의 해상도를 동시에 향상시킬 수 있는 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 관한 것이다.
최근 3차원 영상과 영상 재생기술에 관한 연구들이 활발히 이뤄지고 전 세계적으로 많은 관심을 얻고 있다.
영상기술이 첨단화되고 고도의 기술집적이 이루어지고 있다.
이에 따라 3차원 영상은 2차원 영상보다 실감 있고 자연스러우며 보다 인간에 가까워 3차원 영상에 대한 수요가 증가하고 있다.
3차원 영상 재생 기술은 관측자에게 평면 이미지가 아니라 입체감 있고 실감 있는 3차원 입체 영상을 느낄 수 있도록 입체로 표시하는 기술을 말한다.
현재 3차원 입체영상을 재생하기 위한 방법에는 스테레오스코피(stereoscopy), 홀로그래피 (holography), 집적영상(integral imaging)기법 등 여러 가지 기술이 연구 개발되고 있다.
이들 기술 중에서 집적영상방식은 리프만(Lippmann)에 의해 1908년에 처음 제안되었다. 그 후, 집적영상방식은 차세대 3차원 영상 재생 기술로 연구되어 왔다.
이러한 3차원 집적영상표시방법의 종래문헌으로는 등록특허 제0891160호에 요소영상 압축 장치가 영역 분할 기법을 적용하여 요소영상을 압축하는 방법에 있어서, (a) 3차원 객체로부터 렌즈어레이를 통하여 서로 다른 시차를 가지는 요소영상을 획득하는 단계; (b) 상기 획득된 요소영상을 유사 상관도에 따라 복수의 유사한 영상을 가진 유사 영역으로 분할하는 단계; (c) 상기 각각의 유사 영역에 포함된 영상을 1차원 요소영상 배열로 재배열하는 단계; 및 (d) 상기 재배열되어 생성된 1차원 요소영상 배열을 압축하는 단계를 포함하는 영역 분할 기법을 이용한 요소영상 압축 방법이 기재되어 있다.
또 다른 종래문헌의 실시 예로는 등록특허 제0942271호에 렌즈어레이를 통해 픽업한 요소영상을 이용하여 집적영상을 복원하는 방법에 있어서, 상기 요소영상을 미리 지정된 크기로 확대하고, 상기 확대된 각 요소영상의 동일 좌표에 위치하는 픽셀을 합하여 복원 영상을 생성하는 단계; 상기 각 복원 영상의 블러 메트릭 값을 측정하는 단계; 초점 거리에 따른 상기 블러 메트릭 값의 변곡점에 상응하는 복원 영상을 포커스 영상으로 선정하는 단계; 상기 포커스 영상의 각 픽셀값에서 상응하는 침식 마스크의 각 픽셀값을 빼는 침식 연산을 통해 침식 영상을 생성하는 단계; 및 상기 복원 영상에 상기 침식 영상을 매핑하는 단계를 포함하는 집적영상 복원 방법이 기재되어 있다.
그리고, 본 출원인이 출원하여 등록한 등록특허공보 제1294261호에 마스크와 시분할 방식을 이용한 3차원 집적영상표시방법에 있어서, 3차원 물체로부터 획득된 요소영상으로부터 렌즈배열을 통과시켜서 마스크를 거친 후 3차원 영상을 공간에 표시하도록 구성하되, 상기 마스크는 요소영상이 통과되지 않는 차단영역과 요소영상이 통과하는 투과영역으로 구성되어 3차원 영상을 디스플레이할 수 있도록 한 것으로, 상기 마스크는 렌즈배열과 동일한 크기로 서로 대응하도록 구성되어 차단영역과 투과영역이 시간에 따라 순차적으로 위치가 교번되도록 함으로써 3차원 영상을 디스플레이할 수 있도록 한 것이 특징인 마스크와 시간다중화 방식을 이용한 3차원 집적영상 표시방법이 등록공개되어 있다.
그러나 종래의 방법에서는 마스크패널의 투과영역의 크기를 더 작게 할수록 영상의 해상도는 더욱 향상되나 시간다중화 횟수가 증가되기 때문에 영상의 화면재생율이 낮아진다는 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 2회의 시간다중화를 적용하여 가로 및 세로방향의 해상도를 동시에 향상시킬 수 있는 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법을 제안하는 데 그 목적이 있다.
본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법은 영상획득장치에 저장된 요소영상들이 디스플레이장치에 의해 렌즈어레이와 마스크패널을 순차적으로 투과하여 공간상에 3차원 영상으로 디스플레이되는 것으로, 상기 마스크패널은 렌즈어레이의 각 기초렌즈를 2분할하여 각각 요소영상이 통과되지 않는 차단영역과 요소영상이 통과하는 투과영역으로 구성되되, 상기 차단영역과 투과영역은 시간에 따라 위치가 교번되는 것이 특징이다.
본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법은 2회의 시간다중화를 적용하여 가로 및 세로방향의 해상도를 동시에 향상시킬 수 있으며, 60Hz 제품에서도 선명한 해상도의 영상을 즐길 수 있으며, 마스크의 분할방향을 바꿔줌으로써 분할경계선의 잔상이 없어지도록 하여 더욱더 선명한 해상도의 영상이 디스플레이되는 등의 현저한 효과가 있다.
도 1은 집적영상방식의 기본원리를 나타낸 개요도.
도 2는 집적영상 디스플레이의 분류를 나타낸 개요도.
도 3은 기본적인 깊이우선 집적영상(DPII)에서의 기하광학적인 요소영상 생성원리로서 물체점 좌표와 요소영상점 좌표의 대응관계를 나타낸 개요도.
도 4는 기존의 마스크패널을 이용한 깊이우선 집적영상(DPII) 시스템을 나타낸 개요도.
도 5와 도 6은 기존의 마스크패널을 이용한 깊이우선 집적영상(DPII)에서의 기하광학적인 요소영상 생성원리로서 물체점 좌표와 요소영상점 좌표의 대응관계를 나타낸 개요도.
도 7은 2분할 방식의 마스크 패턴의 기본원리를 나타낸 개요도.
도 8은 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 사용되는 마스크 패턴의 개요도.
도 9와 도 10은 도 8에 적용되는 기하광학적인 요소영상 생성원리로서 물체점 좌표와 요소영상점 좌표의 대응관계를 나타낸 개요도.
도 11은 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 적용된 가로분할과 세로분할된 마스크 패턴의 사용상태도.
도 12는 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 적용되는 마스크 패턴의 다양한 실시 예를 나타낸 개요도.
본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법은 영상획득장치(130)에 저장된 요소영상들이 디스플레이장치(230)에 의해 렌즈어레이(220)와 마스크패널(240)을 순차적으로 투과하여 공간상에 3D영상(210)으로 디스플레이되는 것으로, 상기 마스크패널(240)에는 렌즈어레이(220)의 각 기초렌즈를 2분할하여 각각 요소영상이 통과되지 않는 차단영역(242)과 요소영상이 통과하는 투과영역(241)으로 구성되되, 상기 차단영역(242)과 투과영역(241)은 시간에 따라 위치가 교번되는 것이다.
상기 각 기초렌즈에 대응하는 차단영역(242)과 투과영역(241)은 하나의 블럭으로 지정되어 시간에 따라 블럭단위로 위치가 교번되는 것이다.
상기 마스크패널(240)의 차단영역(242)과 투과영역(241)은 가로방향의 분할과 세로방향의 분할이 서로 교변하여 구성되는 것이다.
또한, 상기 마스크패널(240)의 차단영역(242)과 투과영역(241)은 복수 개가 하나의 블럭으로 지정되어 시간에 따라 블럭단위로 위치가 교번되는 것이다.
이하, 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 집적영상방식의 기본원리를 나타낸 개요도이다.
기본적으로 3차원 물체(110)를 3D영상(210)으로 재생하는 원리는 3차원 물체(110)를 영상획득장치(130)에 의해 요소영상들로 획득되는 영상획득단계(100)와 영상획득단계(100)에 의해 수집된 요소영상들을 디스플레이장치(230)에 표현한 뒤에 렌즈어레이(220)를 통해 공간상에 3D영상(210)으로 재생하는 영상재생단계(200)로 구성된다.
즉, 집적영상 기술은 도 1에서와 같이 크게 영상획득단계(100)와 영상재생단계(200)로 나누어진다.
영상획득단계(100)는 렌즈어레이(120)에 의해 결상된 여러 영상들은 CCD카메라와 같은 영상획득장치(130)에 기록된다.
이때, 영상획득장치(130)에 기록되는 영상을 요소영상들(elemental images)이라고 한다.
역으로 영상재생단계(200)에서는 기록된 요소영상들을 디스플레이장치(230)에 표시하여, 요소영상들을 획득할 때와 같이 렌즈어레이(220)를 통과하여 공간상에 3D영상을 복원할 수 있게 된다.
실질적으로 영상획득단계(100)의 요소영상들과 영상재생단계(200)의 요소영상들(230)은 실질적으로 동일하다.
도 2는 집적영상 디스플레이의 분류를 나타낸 개요도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 3D 집적영상 디스플레이 기술은 FPD와 렌즈어레이 사이의 거리(g)를 기준으로, 크게 2가지 방식으로 분류될 수 있다.
도 2(a)와 도 2(b)는 해상도우선 집적영상(resolution-priority integral imaging, RPII)이라 불리는데, g≠f인 구조를 가진다.
여기서 f는 기초렌즈의 초점거리이다.
도 2(a)과 같이 동일한 물체점에서 픽업된 요소영상들 내의 여러 점들이 렌즈공식에 의하여 동일한 지점(z=L)에 중복 또는 집적해서 결상되어서 복셀(voxel)이 형성된다.
IIP(integral image plane)와 기초렌즈의 LIP(lens image plane) 사이의 거리(Δz)가 0이기 때문에 복셀 크기는 매우 작으며, 그 결과로 3D영상의 해상도는 높다.
도 2(b)처럼 Δz≠0(LIP≠IIP)인 경우, Δz가 커질수록 복셀 크기도 증가하며, 해상도는 복셀 크기의 제곱에 반비례하여 나빠진다. 이 때문에 IIP를 LIP 근처로 한정할 수밖에 없다.
즉, 해상도우선 집적영상은 고해상도의 3D영상을 디스플레이할 수 있지만, 표현가능한 3D 깊이감이 매우 제한적이다.
도 2(c)와 그림 2(d)는 g=f인 구조가 특징인 깊이우선 집적영상(depth-priority InIm, DPII)을 나타낸다.
렌즈의 초점거리에 위치한 광원에서 나오는 광선들은 회절에 의하여 무한히 평행하게 진행할 수는 없지만, 어느 정도의 거리까지는 충분히 평행을 유지한다고 볼 수 있다.
따라서 깊이우선 집적영상에서는 해상도우선 집적영상과는 달리 결상이 발생하지 않는다.
대신에 도 2(d)에서 보이는 것처럼 여러 평행 광들이 z=L에서 집적된 결과로 복셀이 형성된다.
즉, 깊이우선 집적영상 디스플레이는 결상은 없지만, 집적에 의하여 복셀이 생성되는 방식이다.
이렇게 생성된 복셀은 기초렌즈의 크기와 같기 때문에 3D영상의 해상도는 도 2(a)의 경우보다 훨씬 낮다.
반면에 도 2(d)에서 보이는 것처럼 Δz≠0인 경우에도 복셀의 크기는 그림 2(c)의 경우와 동일하다.
따라서 IIP는 이론적으로 z>0을 만족하는 어떠한 위치라도 가능하다.
단, 이때의 최대 깊이는 회절이론에 의하여 결정된다. 이것은 3D영상을 표현할 수 있는 깊이 범위가 크다는 것을 의미한다.
게다가 실상영역(z>0) 뿐만 아니라 허상영역(z<0)에도 동일한 깊이 범위만큼 표현할 수 있다.
정리하면, 깊이우선 방식은 3D 복셀의 크기로 인해서 3D 해상도는 낮지만, 실상영역과 허상영역을 통합하는 매우 큰 깊이감을 가지는 3D영상을 디스플레이할 수 있다.
이러한 깊이우선 집적영상의 단점인 해상도를 개선할 수 있다면, 간단한 구조에 큰 깊이감을 제공할 수 있기 때문에 공간영상 3D 디스플레이의 대표적인 기술이 될 것으로 기대할 수 있다.
도 3은 기본적인 깊이우선 집적영상(DPII)에서의 기하광학적인 요소영상 생성원리로서 물체점 좌표와 요소영상점 좌표의 대응관계를 나타낸 개요도이고, 도 4는 기존의 마스크패널을 이용한 깊이우선 집적영상(DPII) 시스템을 나타낸 개요도이다.
3D영상을 디스플레이기 하기 위해서는 디스플레이장치(230)에 요소영상들을 표시하고, 이에 대응하는 마스크 패턴을 마스크패널(240)에 표시해야 한다.
편의상, 세로방향으로 기초렌즈를 2등분하는 시간다중화(t1 , t2)로 설명한다.
이에, 도 4의 (a)는 t=t1일 때의 디스플레이 시스템의 동작원리를 보여준다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 마스크패널에 마스크 패턴(t=t1)을 표시하고 디스플레이장치에 요소영상들(t=t1)을 동시에 표현한다.
그러면 요소영상들에서 출발한 광선들은 마스크 패턴을 통과하면서 광선빔의 크기가 감소되며, 공간에서 서로 교차되어 복셀들을 생성한다.
따라서, 도 4(a)의 경우, 생성된 복셀의 크기는 마스크패널(240)의 ON 영역인 투과영역(241)의 크기와 동일한 p/2가 된다.
이것은 마스크패널(240)를 사용하지 않는 기존 방식의 경우보다 1/2만큼 작아지기 때문에 복원되는 3D영상의 해상도는 2배로 증가됨을 의미한다.
그리고 도 4의 (b)는 t=t2의 경우를 나타낸다.
마스크패널(240)에 마스크 패턴(t=t2)을 표현하고, 디스플레이장치(230)에 요소영상들(t=t2)을 표시한다.
도 4의 (a)와 마찬가지로 공간상에 생성되는 복셀크기는 p/2이고 3차원 해상도는 기존 방식보다 2배가 향상된다.
다만, 도 4(a)와 도 4(b)의 차이점은 복셀들의 생성위치가 다르다는 것인데, 빈틈없이 상호 보완적인 위치를 점유하게 되어 해상도를 향상시키는데 기여한다
복셀이란 볼륨(volume)과 픽셀(pixel)을 합친 합성어로서 2차원 영상의 기본단위인 픽셀에 해당하는 3D영상의 기본단위를 일컫는다.
그리고 상기 마스크패널(240)의 투과영역(241)과 차단영역(242)은 시간에 따라 순차적으로 위치가 서로 교번되도록 함으로써 더욱 선명한 3D영상(210)이 표시되도록 하였다.
이러한, 마스크패널(240)의 투과영역(241)과 차단영역(242)의 교번과 디스플레이장치(230)에서의 대응하는 요소영상의 교번이 매우 빠른 속도로 행해지면, 사람 시각의 잔상 때문에 그 변화를 인지할 수 없다.
마스크 방식에 의하면 요소영상의 해상도를 2배로 향상시킬 수 있게 된다.
도 5와 도 6은 기존의 마스크패널을 이용한 깊이우선 집적영상(DPII)에서의 기하광학적인 요소영상 생성원리로서 물체점 좌표와 요소영상점 좌표의 대응관계를 나타낸 개요도이다.
도 5와 도 6에 도시된 바를 참고하여 마스크 패턴의 형상에 대한 좌표를 사용하는 것으로, 각 마스크가 2×2로 분할된 마스크패널(240)에서 투과영역(241)을 xy좌표값으로 표시한다면 도 5의 (a),(b)와 도 6의 (c),(d)의 네 가지 경우로 표시될 수 있다.
즉, 도 5(a)에서 투과영역(241)은 x축 상에서는 마이너스방향이고, y축 상에서는 플러스방향에 있으며, 도 5(b)에서는 x축 상과 y축 상 모두에서 플러스방향에 있다고 할 수 있다.
그리고 도 6(a)에서 투과영역(241)은 x축 상과 y축 상 모두 마이너스방향에 있다고 할 수 있으며, 도 6(b)에서는 x축 상에서는 플러스방향이고, y축 상에서는 마이너스방향에 있다고 할 수 있다.
각 마스크패널(240)의 투과영역(241)의 크기를 기초렌즈 크기의 1/2로 줄이면, 형성되는 복셀의 크기도 1/2로 축소된다.
그런데 복셀의 크기는 감소되지만, 복셀들의 수는 변하지 않는다.
즉, 물리적으로 작아진 복셀크기와 고정된 복셀들의 수 사이의 간격 때문에 3D 해상도를 충분하게 증가시킬 수 없게 된다.
따라서, 디스플레이되는 복셀의 수(=해상도)를 증가시키기 위하여 4개의 순서들이 연속적으로 표시되는 시간다중화 기술이 적용되어야 한다.
이것이 각 순서(sequence)마다 마스크 패턴을 바꿔야하는 동적 마스크가 필요한 이유이다.
그 결과로 디스플레이되는 3D영상의 해상도는 4(=2(H)×2(V))배로 향상된다.
그런데 향상된 해상도의 3D영상을 디스플레이하기 위해서는 4(=2×2)개의 순서들이 시간다중적으로 표시되어야 한다.
이 때문에 온전한 3D영상의 화면재생율은 디스플레이 장치의 화면재생율보다 1/4로 낮아진다.
3D영상의 화면재생율을 다음과 같이 표시할 수 있다.
3D영상의 화면재생율=(2D 디스플레이 장치의) 최대 화면재생율÷시간다중화 횟수
ex) 2D=> 120 frames/s(or Hz)인 경우, 3D=> 120/4 = 30 [frames/s(or Hz)]
2D =>60 frames/s인 경우, 3D => 60/4 = 15 [frames/s]
마스크의 투과영역의 크기를 더 작게 할수록 3D영상의 해상도는 더욱 향상되나, 시간다중화 횟수가 증가되기 때문에 3D영상의 화면재생율이 더욱 낮아진다.
눈의 잔상효과를 유도하기 위한 (2D or 3D) 영상의 최소 전환속도는 보통 30 frames/s으로 알려져 있다.
만약, 3D영상의 해상도를 4배 증가시킬 경우, 최대 화면재생율이 120Hz인 디스플레이 장치가 요구된다.
그런데 시중에서 흔히 구할 수 있는 2D 디스플레이 장치들의 경우, 최대 화면재생율이 60Hz인 제품들이 많고, 120Hz의 제품의 가격은 60Hz의 제품보다 높은 편이다.
그러므로 동적 마스크를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이 시스템의 경우, 60Hz의 FPD를 2D 디스플레이 장치와 마스크패털로 사용하려면, 다중화 횟수를 2회 이하로 줄일 필요가 발생한다.
또한, 120Hz의 제품을 사용하는 경우에도 3D영상의 화면재생율을 30Hz보다 높일 수 있다면 , 2D FPD에서 발생하는 깜박임 등과 같은 부차적인 현상들을 개선시킬 수도 있을 것이다.
이에 2회의 시간다중화(또는 2개의 순서들)를 적용하여 가로 및 세로방향의 해상도를 동시에 향상시킬 수 있는 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이 방법을 제안한다.
참고로, 기존의 동적 마스크를 이용한 방식의 경우, 한 순서에 표현되는 마스크패널(240) 내의 각각의 마스크 모양은 모두 동일하다.
즉, 마스크패널(240)의 패턴은 균일하다고 말할 수 있다.
도 7은 2분할 방식의 마스크 패턴의 기본원리를 나타낸 개요도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 렌즈어레이(220)의 각 기초렌즈를 2분할하도록 마스크 패턴을 형성한다.
즉, 마스크패널(240)에는 각 기초렌즈를 2분할하여 각각 요소영상이 통과되지 않는 차단영역(242)과 요소영상이 통과하는 투과영역(241)으로 구성되는 것으로, 상기 투과영역(241)과 차단영역(242)은 가로 또는 세로방향으로 균일하게 분할되어 있다.
결국, 2회의 시간다중화가 필요하게 되며, 전체 해상도는 2배로 증가하게 된다.
그러나 가로방향으로만 해상도가 증가하는 것으로, 세로방향으로는 해상도의 변화가 없다.
본원발명에는 가로방향으로 투과영역(241)과 차단영역(242)이 분할되어 있는 것을 도시하고 있다.
세로방향으로 투과영역(241)과 차단영역(242)이 분할되어 있다면 세로방향으로만 해상도가 증가하지만 가로방향으로는 해상도의 변화가 없게 된다.
또한, 투과영역(241)과 차단영역(242)이 고정되어 있다면 분할경계선의 잔상이 남을 수 있게 된다.
도 8은 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 사용되는 마스크 패턴의 개요도, 도 9와 도 10은 도 8에 적용되는 기하광학적인 요소영상 생성원리로서 물체점 좌표와 요소영상점 좌표의 대응관계를 나타낸 개요도이다.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법은 영상획득장치(130)에 저장된 요소영상들이 디스플레이장치(230)에 의해 렌즈어레이(220)와 마스크패널(240)을 순차적으로 투과하여 공간상에 3D영상(210)으로 디스플레이되는 것으로, 상기 마스크패널(240)에는 렌즈어레이(220)의 각 기초렌즈를 2분할하여 각각 요소영상이 통과되지 않는 차단영역(242)과 요소영상이 통과하는 투과영역(241)으로 구성되되, 상기 차단영역(242)과 투과영역(241)은 시간에 따라 위치가 교번되는 것이 특징이다.
또한, 상기 마스크패널(240)의 차단영역(242)과 투과영역(241)은 가로방향의 분할과 세로방향의 분할이 서로 교번하여 구성됨으로써 분할경계선의 잔상이미지를 없앨 수 있게 된다.
이때, 가로로 분할된 차단영역(242)과 투과영역(241)의 수는 세로로 분할된 차단영역(242)과 투과영역(241)의 수와 동일하여야 한다.
통계적으로 그 결과, 가로와 세로방향의 해상도는 각각
Figure 112015037525912-pat00001
배씩 향상된다.
Figure 112015037525912-pat00002
마스크 패턴의 형태 및 위치는 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 가로방향과 세로방향의 좌표에 의해 구할 수 있다.
도 9(a)는 투과영역(241)이 x축 상은 마이너스 방향에, y축 상은 플러스와 마이너스 방향에 모두 위치하고 있다고 할 수 있으며, 도 9(b)에서는 x축 상은 플러스 방향에, y축 상은 플러스와 마이너스 방향에 모두 위치하고 있다고 할 수 있다.
또한, 도 10(a)에서 투과영역은 x축 상은 플러스 방향과 마이너스 방향에, y축 상은 플러스 방향에 모두 위치하고 있다고 할 수 있으며, 도 10(b)에서는 x축 상은 플러스 방향과 마이너스 방향에, y축 상은 마이너스 방향에 모두 위치하고 있다고 할 수 있다.
즉, 가로로 분할된다면 투과영역이 y축 상에서는 플러스와 마이너스방향에 항시 존재하고, x축 상에서는 플러스 방향과 마이너스 방향에 교번하여 존재하고 있다.
그리고 세로로 분할된다면 투과영역이 x축 상에서는 플러스방향와 마이너스에 항시 존재하고, y축 상에서는 플러스 방향과 마이너스 방향에 교번하여 존재하고 있다.
도 11은 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 적용된 가로분할과 세로분할된 마스크 패턴의 사용상태도이다.
앞서 설명한 바와 같이 투과영역(241)과 차단영역(242)이 고정되어 있다면 분할경계선의 잔상이 남을 수 있게 되는 데, 이 경우 마스크패널(240)의 차단영역(242)과 투과영역(241)은 가로방향의 분할과 세로방향의 분할이 서로 교번하여 구성됨으로써 분할경계선의 잔상이미지를 없앨 수 있다.
또한, 각 기초렌즈에 대응하는 차단영역(242)과 투과영역(241)을 하나의 블럭으로 지정하여 시계방향 또는 반시계방향으로 90°씩 회전시킴으로써 분할경계선의 잔상을 없앨 수 있다.
도 12는 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 적용되는 마스크 패턴의 다양한 실시 예를 나타낸 개요도이다.
도 12에 도시된 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 조건을 만족하는 다양한 패턴형상으로 형성할 수 있다.
1. 2회의 시간다중화로 가로 및 세로방향의 해상도를 향상.
2. 3D영상의 전체 해상도를 기본적인 깊이우선 집적영상(DPII)에 비하여 2배로 향상.
3. 각 기초렌즈마다 동일한 크기를 가지는 마스크가 대응.
4. 각 마스크에서 투과영역의 면적은 기초렌즈의 절반 즉, 각 마스크에서 차단영역의 면적은 기초렌즈의 절반.,
5. 각 기초렌즈를 2등분 하면서 절반의 면적을 차단 또는 투과시킬 수만 있다면 마스크의 모양은 어떤 모양이라도 무방.
상술한 바와 같이 본 발명 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법은 2회의 시간다중화를 적용하여 가로 및 세로방향의 해상도를 동시에 향상시킬 수 있으며, 60Hz 제품에서도 선명한 해상도의 영상을 즐길 수 있으며, 마스크의 분할방향을 바꿔줌으로써 분할경계선의 잔상이 없어지도록 하여 더욱더 선명한 해상도의 영상이 디스플레이되는 등의 현저한 효과가 있다.
100. 영상획득단계
110. 3차원 물체 120. 렌즈어레이 130. 영상획득장치
200. 영상재생단계
210. 3D영상 220. 렌즈어레이 230. 디스플레이장치
240. 마스크패널 241. 투과영역 242. 차단영역

Claims (4)

  1. 영상획득장치(130)에 저장된 요소영상들이 디스플레이장치(230)에 의해 렌즈어레이(220)와 마스크패널(240)을 순차적으로 투과하여 공간상에 3D영상(210)으로 디스플레이되는 것으로, 상기 마스크패널(240)에는 렌즈어레이(220)의 각 기초렌즈를 2분할하여 각각 요소영상이 통과되지 않는 차단영역(242)과 요소영상이 통과하는 투과영역(241)으로 구성되는 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법에 있어서,
    상기 차단영역(242)과 투과영역(241)은 시간에 따라 위치가 교번되되,
    상기 각 기초렌즈에 대응하는 차단영역(242)과 투과영역(241)은 하나의 블럭으로 지정되어 시간에 따라 블럭단위로 위치가 교번되는 것으로,
    상기 마스크패널(240)의 차단영역(242)과 투과영역(241)은 가로방향의 분할과 세로방향의 분할이 서로 교번하여 구성되는 것이며,
    각 기초렌즈에 대응하는 차단영역(242)과 투과영역(241)을 하나의 블럭으로 지정하여 시계방향 또는 반시계방향으로 90°씩 회전시킴으로써 분할경계선의 잔상을 없앨 수 있는 것이 특징인 비균일 동적 마스크어레이를 이용한 깊이우선 집적영상 디스플레이방법.
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