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KR970011271B1 - 3차원 디스플레이 장치와 방법 및 이를 이용하는 장치 - Google Patents

3차원 디스플레이 장치와 방법 및 이를 이용하는 장치 Download PDF

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KR970011271B1
KR970011271B1 KR1019920008053A KR920008053A KR970011271B1 KR 970011271 B1 KR970011271 B1 KR 970011271B1 KR 1019920008053 A KR1019920008053 A KR 1019920008053A KR 920008053 A KR920008053 A KR 920008053A KR 970011271 B1 KR970011271 B1 KR 970011271B1
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panel
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하루오 이소노
미노루 야스다
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닛뽄 호소 교까이
가와구찌 미끼오
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Abstract

요약 없음

Description

3차원 디스플레이 장치와 방법 및 이를 이용하는 장치
제 1 도는 본 발명에 따른 화상 디스플레이장치를 나타낸 도,
제 2 도는 패러랙스 배리어 시스템의 입체화상 디스플레이의 원리를 예를 들어 2관측점의 3차원 화상에 관한 설명하는 도,
제 3 도는 제 2 도의 관측점의 범위를 고려할 때 개구슬릿의 폭과 화소 피치 사이의 관계를 설명하는 도,
제 4 도는 패러랙스 배리어 시스템의 입체화상 디스플레이의 원리를, 예를 들어 6관측점의 3차원 화상에 관하여 설명하는 도,
제 5 도는 제 1 도에 도시된 디스플레이부(100)의 구성을 설명하는 도,
제6A 내지 6C도는 관측점의 개수에 따른 패러랙스 배리어의 변화를 설명하는 도,
제6D 내지 6F도는 디스플레이부(100)의 표면형태를 설명하는 도,
제7A 내지 7C도는 디스플레이부(100)의 배리어 디스플레이패널(28)상에 표시된 배리어의 형태를 설명하는 도,
제8A 및 8B도는 디스플레이부(100)의 배리어 디스플레이패널(28)사에 표시된 배리어의 다른 형태를 설명하는 도,
제 9 도는 수평해상도를 증진시키는데 이용된 액정패널(28) 및 (46)의 화소 배열을 설명하는 도,
제10도는 본 발명에 따른 3차원 화상 디스플레이장치의 변형으로서, 플라즈마 디스플레이패널을 이용하는 것을 나타내는 도,
제11도는 제10도에 도시된 변형의 디스플레이부(100')를 나타내는 도,
제12도는 본 발명에 따른 3차원 화상 디스플레이장치의 다른 변형을 나타낸 도,
제13도는 제12도에 도시된 변형의 디스플레이부(100")를 나타낸 도,
제14도는 디스플레이부(100)의 다른 구성을 나타낸 도,
제15도는 스크린을 이용한 본 발명에 따른 2관측점의 3차원 디스플레이장치를 나타낸 도,
제16도는 스크린을 이용한 본 발명에 따른 다관측점의 3차원 디스플레이장치를 나타낸 도,
본 발명은 패러랙스 배리어 시스템(parallax barrier system)에 의한 3차원 화상 디스플레이장치에 관한 것으로, 특히 패러랙스 배리어를 전기적으로 발생하여 화상을 3차원으로 표시하는 장치와 이 장치를 이용하는 시스템 및 이 시스템을 구현하기 위한 방법에 관한 것이다.
특수안경을 사용할 필요가 없는 3차원(이하, 3D로 줄여서 언급) 화상 디스플레이 시스템으로서는 렌티큘라 시스템(lenticular system), 배리포컬 미러 시스템(barrifocal mirror system), 인티그럴 포토그래피 시스템(integral photography system), 홀로그래피 시스템(holography system) 등 같은 몇가지 시스템이 있다. 이들중에서, 본 발명은 패러랙스 배리어 시스템에 관한 것이다. 따라서, 다른 시스템에 대한 설명은 본 발명과 직접적인 관계가 없으므로 생략한다.
패러랙스 배리어 시스템에서, 스테레오그램 디스플레이 표면은 소정의 거리만큼 이격되어 있는 위치로부터 복수의 매우 얇은 수직스트라이프형상의 개구슬릿을 통해 관측자에 의해 관찰된다. 관측자의 우측 및 좌측 두 안구에 의해 관찰되는 화상요소(element of the image)는 스테레오그램 디스플레이 표면상에 수직스트라이프와 같이 교호적으로 표시된다. 이런 구성은 일반적으로 패러랙스 스테레오그램(parallax stereogrm)으로 불린다. 패러랙스 스테레오그램에 기록된 정보량은 우측 및 좌측에 상응하는 양, 다시 말해, 평면화상의 정보에 두배인 양과 단순히 일치하는 것이다. 반면에, 시점의 이동이 또한 항상 자유롭다고 할 수도 없다. 이런 결점을 제거하기 위해 더블유, 카놀트는 패러랙스 파노라마그램(parallax panoramagram)으로 불리는 3차원 화상을 표시하는 방법을 1918년에 제안했다. 이 방법에 따르면, 패러랙스 파노라마그램에서는, 개구슬릿의 개구율이 예를 들어, 약 1/6 내지 1/10범위내에 값으로 감소되고 다른 여러 방향에서 촬영된 화상은 화소의 단위로 스테레오그램 디스플레이 표면상에 수직스트라이프같이 순차적으로 배열된다. 이때에, 6 내지 10범위내인 방향성 해상도의 3차원 화상이 성취될 수 있다.
그러나, 종래의 패러랙스 배리어 시스템의 3D 화상장치에서는 다음의 문제점을 갖고 있다. 즉, 새로운 3D 화상 디스플레이장치가 새로운 3D 텔레비젼 디스플레이장치로 이용된다면 3차원 및 2차원 디스플레이 시스템의 프로그램이 표시될 수 있어야 한다. 한편, 새로운 3D 화상 디스플레이장치가 컴퓨터 그래픽, CAD/CAM 또는 워크 스케이션의 디스플레이 단말로 이용되면, 상기 장치가 2D 화상을 표시할 수 있어야 한다. 그러나, 종래의 패러랙스 배리어 시스템의 3D 디스플레이장치에서는 패러랙스 배리어가 통상 필름과 같은 것 위에 형성되며, 배리어의 백그라운드에 표시되는 다차원 연속 화상이 배리어를 통해 관측된다. 따라서, 이러한 종래의 디스플레이장치에서는 통상의 2D 화상이 디스플레이 표면상에 표시될 때 패러랙스 배리어가 장애가 되어 2D 화상이 관측될 수 없게 되는 문제가 있다. 즉, 종래 패러랙스 배리어 시스템의 3D 화상 디스플레이장치는 2D 화상 디스플레이장치와 호환성이 없다는 문제가 있다. 그러므로, 디스플레이장치가 컴퓨터의 3D 디스플레이 단자와 텔레비젼 같은 2D 화상 디스플레이장치 모두에 공통적으로 이용되어야만 하는 경우, 디스플레이장치가 2D 화상 및 /또는 3D 화상이 표시될 수 있게 하는 디스플레이의 호환성을 가지는지의 여부가 장래에는 아주 중요한 문제가 될 것이다. 부가하여, 멀티미디어에 대응하는 3D 화상과 2D 화상 모두가 동일한 스크린상에서 복합적으로 표시될 수 있게 하는 3D 디스플레이장치가 요구되고 있다.
종래의 패러랙스 배리어 시스템의 3D 화상 디스플레이장치에서는 배리어의 형상 및 위치 등이 일단 결정되면, 이들은 쉽게 변경될 수 없었다. 종래의 3D 디스플레이장치에서는 관측자 수에 근거하여 이중안구 시스템에서 다중안구 시스템으로 임의의 관측점의 개수를 변경하는 데에 동적으로 대처하는 것이 불가능하다.
더욱이, 종래의 패러랙스 배리어 시스템은, 수직스트라이프 형상의 개구 슬릿이 점차 눈에 거슬리게 된다는 문제와, 광전송량이 슬릿으로 인해 감소한다는 문제 및, 휘도 높은 입체화상은 관측되지 않는다는 문제를 갖는다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 패러랙스 배리어의 출현 및 소멸을 전기적으로 가변되게 제어함으로써, 2D 디스플레이 및/또는 3D 디스플레이장치 및 이 장치를 이용하는 시스템과 이 시스템을 이용하는 화상표시방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 성취하기 위해, 본 발명에 따른 3D 화상을 표시하기 위한 디스플레이장치는, 배리어 디스플레이패널(28)을 구동하기 위한 패널 구동수단(24,26)과, 입력되는 명령에 응답하여 상기 패널구동수단(24,26)을 제어하여 상기 패러랙스 배리어의 패턴이 상기 배리어 디스플레이패널(28)상에서 동적으로 변경되게 하는 배리어발생제어수단(22)을 포함하는 배리어 디스플레이수단을 포함하고 있다.
이 배리어 디스플레이수단을 상기 2D 화상이 표시될 때에는 패러랙스 배리어를 표시하지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하고 이었다.
본 발명에 따르면, 배리어 디스플레이부에 있어서, 화상 디스플레이부가 단지 2차원 화상만을 표시할 때는 패러랙스 배리어의 출현이 방지되고 배리어 발생면은 무색의 투명패널로 구성될 수 있다. 배리어 디스플레이부에서, 패러랙스 배리어의 갯수, 종횡비, 형상(간격을 포함), 및 발생위치는 지시된 입력에 따라서 자유로이 프로그램 가능하게 제어될 수 있다. 더욱, 3D 화상을 관측하는 관측자의 머리위치가 감시되며 관측자가 눈동자간의 간격만큼만 우측이나 좌측으로 이동하는 때마다, 배리어 디스플레이부의 패러랙스 배리어위상이 역전될 수 있다. 패러랙스 배리어의 밀도 또한 가변적으로 제어될 수 있다.
부가하여, 본 발명에 따르면, 두 액정 디스플레이패널이 적층되는 "활성 배리어(active barrier)" 시스템이 어떠한 안경도 사용할 필요가 없는 3D 화상 디스플레이 시스템으로서 제공된다. 패러랙스를 갖는 3D 화상은 제 1 층의 액정패널 표면상에 표시된다. 스트라이프 배리어는 제 2 층의 액정패널 표면상에 전자적으로 발생된다. 제 1 층의 액정패널 표면상의 화상은 입체적으로 관측될 수 있다. 더욱이, 스트라이프 배리어의 발생이 전기적으로 프로그램 가능하게 변경될 수 있기 때문에, 임의 개수의 관측점의 3D 화상이 표시될 수 있다.
또한, 호환성이 존재하여, 2차원 화상이 해상도 저하없이 또한 표시될 수 있다. 부가하여, 멀터미디어 상용에 대처하기 위해서 3D 화상 및 2D 화상 모두가 동일한 스크린상에 복합적으로 표시될 수 있다.
본 발명에 따른 핏 배리어 시스템의 3차원 화상 디스플레이장치가 도면을 참조하여 이하에서 상세히 기술된다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 스트라이프 디스플레이장치(1)의 구성이 제 1 도를 참조하여 먼저 기술된다.
본 실시예에서 디스플레이부(100)는 화상 요소간 거리가 동일한, 즉 동일한 화소 피치를 갖는 두개의 투광형 액정 디스플레이패널(28) 및 (46)과, 이들 패널(28)과 (46) 사이에 배열된 투명 물질의 화상확대부(56)를 포함한다. 패널(28)은 단색의 패널이고, 패널(46))은 색상 패널이다. 패널(28)은 또한 컬러로 이용될 수 있다. 광원(52)으로부터의 광은, 관측자(400)가 보았을 때 패널(46)의 뒷쪽으로부터 패널(46)로 방사된다. 2차원 디스플레이모드(2D 모드)에서는 2차원 화상이 패널(46)상에 표시된다. 3차원 디스플레이모드(3D 모드)에서는 3차원 화상 패널(46)상에 표시된다. 2D와 3D 모드 이외에도, 2D 화상과 3D 화상 둘다 복합적으로 표시되는 복합모드인 (2+3)D 모드와 T 1모드가 있다. 디스플레이부(100)의 표면은 제6E도에서 도시된 볼록형상이나 제6F도에서 도시된 오목형상으로 형성될 수 있다.
패러랙스 배리어는 3D 모드에서는 패널(28)의 전체스크린에, (2+3)D 또는 T 2 모드에서는 스크린의 일부분에 전기적으로 또한 프로그램가능하게 표시된다. 제7A도는 3D 모드에서 패널(28)상에 표시되는 스트라이프 배리어의 일례를 나타낸다. 제7B도는 윈도우 즉, (2+3) 모드에서 스크린상의 일부에만 배리어가 발생되는 것을 나타낸다. 제7B도에 도시된 윈도우의 위치 및 크기는 자유롭게 변경될 수 있다. 윈도우가 사용될 때, 통상의 2D 화상은 윈도우가 아닌 부분에 표시될 수 있다. 반대로, T 3 모드에서는 통상의 2D 화상이 윈도우내에 표시되고, 3D 화상이 윈도우가 아닌 부분에 표시된다. 어떠한 패러랙스 배리어도 2D 모드에서는 표시되지 않는다. 따라서 이러한 장치는 2D 화상 디스플레이장치로서도 이용될 수 있다. 실시예에서, 패러랙스 배리어는 수직의 스트라이프형성 배리어가다. 배리어와 개방부(배리어가 없는 부분)의 대조비로서는 최소한 6 : 1 이상의 비율이 필요하다. 대조비가 6 : 1 미만이면, 혼선이 일어나 패널(46)상의 화상이 입체적으로 보여질 수 없다. 제6A 내지 6C도는 발생되는 패러랙스 스트라이프 배리어의 관측점 갯수에 따른 변화를 보여준다. 특별한 경우에는, 제6D도에서 도시되듯이 가변 피치의 배리어도 발생될 수 있다.
확대부(56)는 패널(46)상에 표시된 화상을 전기적 및 동적으로 확대한다. 일반적으로 패러랙스 배리어 시스템에서는 유한한 거리만큼 떨어진 위치로부터 입체적으로 화상을 관측하기 위해서, 요소 즉, 본 실시예에서 패널(46)상의 화상 화소의 폭(1)은 패널(28)상의 배리어 개방부의 폭(B)보다 약간 더 넓어야 한다. 즉, B<I이여야 한다. 패널(46) 및 (28)이 동일 화소피치(I=B)를 갖는다면, 확대부(56)는 패널(46)상에 표시된 3D 화상의 폭(I)를 약간 확대시켜 IP의 폭을 가지는 확대된 화상을 형성한다. 초점거리는 B<IP의 조건을 만족하도록 조절된다. 패널(28)과 (46) 사이의 간격(D)이 설정되면, 관측자(400)와 패널(46) 사이의 거리(C)가 변화하더라도, 화상은 확대부의 배율을 조절하여 넓은 걸리 범위내에서 입체적으로 관측될 수 있다. B/IP의 실제값은 1보다 작지만, 상당히 1에 극접한다.
컴퓨터(20)는 장치(1)의 전체적은 동작을 제어하며 또한 여러 산술 연산처리를 행한다. 컴퓨터(20)는 압축-신장/멀티플렉싱회로(54), 인터페이스(12), 그리고 통신선(16)을 통해 다른 여러 종류의 외부장치에 접속된다. TV 모드 세팅 유닛(2), 페이-퍼-뷰 유닛(4), 입력유닛(6), 및 머리위치 검출유닛(8)이 컴퓨터(20)에 접속된다. TV 모드 세팅 유닛(2)은 예를 들어, 계약에 의해 제공되어 식별 데이타(ID 데이타)를 가지고 있는 유닛이다. 멀티플렉스된 TV 신호의 멀티플렉스된 데이타내에 있는 ID 데이타는 세팅유닛(2)에서 고정된 ID 데이타와 비교되어, 이들이 일치하는지를 체크한다. 비교결과에 응답하여 세팅유닛(2)은 멀티플렉스된 데이타내에 있는 제어 데이타에 근거하여 컴퓨터(20)에 디스플레이 제어명령을 발생한다. 페이-퍼-뷰-유닛(4)은 내부에 타이머를 가진다. IC 카드, 디스크 등 같은 상용의 기록매체(14)가 관측자에 의해 구입되어 유닛(4)에 삽입되면, 타이머는 매체(14)에 기록된 3D 디스플레모드의 프로그램을 보고 듣는데 최적인 디스플레이 제어명령을 그 프로그램의 시작시간에 응답하여 컴퓨터(20)에 발생한다. 타이머(4)가 없는 유닛은 분리회로(이후에 설명됨)에 접속된다. 이 경우에, 멀터플렉스된 데이타내의 ID 데이타는 매체(14)내의 ID 데이타와 비교되어 디스플레이 제어명령을 발생한다. 입력유닛(6)은 키보드, 마우스 또는 리모트 콘트롤러를 포함하며, 관측자(400)의 동작에 따라 컴퓨터(20)에 다양한 디스플레이 제어명령을 발생한다. 검출유닛(8)은 관측자의 머리 위치를 검출하여 관측자의 머리 위치가 우측과 좌측 안구 사이의 거리(E)만큼만 이동할 때 컴퓨터(20)에 디스플레이 제어명령을 발생한다.
저장유닛(10), 인터페이스(12), 스피커(83)에 접속된 음성신호 전환회로(86), 및 마이크로폰(84)은 압축-신장 및 멀티플렉싱-디멀티플렉싱회로(54)를 통해 컴퓨터(20)에 접속되어 있다. 저장유닛(10)은 WORM(write once read many) 타입의 마그네토옵틱(Magnetooptic) 디스크, 자기테이프등의 기록매체를 갖는다. 압축된 디지탈 화상신호, 멀티플렉스된 신호, 및 데이타는 레지스터(80-1) 내지 (80-5)로부터의 데이타와 함께 기록매체상에 기록된다. 판독모드에서, 기록매체로부터 판독된 압축 화상신호가 회로(54)에 공급된다. 기록모드에서는, 회로(54)로부터의 압축 화상신호가 기록메체상에 기록된다. 마이크로폰(84)으로부터의 아나로그 음성신호는 변환회로(86)에 의해 디지탈 음성신호로 변환되고 회로(54)에 공급된다. 회로(54)로부터의 디지탈 음성신호는 변환회로(86)에 의해 아나로그 음성신호로 변환되어 스피커(83)로부터 음성으로 출력된다. 컴퓨터(20)에 의해 제어되는 회로(54)는 컴퓨터(20)를 통해 공급된 디지탈 화상신호를 압축하고 압축된 신호를 인터페이스(12)를 통해 저장유닛(10) 및/또는 통신선(16)으로 출력한다. 디지탈 음성신호와 디지탈 화상신호가 회로(54)에 공급되면, 회로(54)는 이들 신호를 압축하고, 이 압축된 신호를 멀티플렉스시키며 멀티플렉스된 신호를 인터페이스(12)를 거쳐 저장유닛(10) 및/또는 통신선(16)으로 전송한다. 멀티플렉스된 신호가 인터페이스(12)를 거쳐 통신선(16)으로부터 수신되면, 음성신호와 화상신호는 회로(54)에 의해 디멀티플렉스되고 확장된다. 확장된 음성신호는 변환회로(86)로 전송된다. 확장된 화상신호는 저장유닛(10) 및/또는 컴퓨터(20)에 공급된다. 저장유닛(10)으로부터의 멀터플렉된 신호도 유사하게 처리되어 인터페이스(12) 및/또는 컴퓨터(20)에 공급된다.
입력 명령에 응답하여, 컴퓨터(20)는 화상 디스플레이를 제어하는 화상 데이타 처리장치(32), 배리어 발생을 제어하는 제어장치(22) 및 확대부(56)를 제어하는 제어장치(58)를 제어한다. 컴퓨터(20)는 제어유닛 뿐만 아니라 산술연산처리유닛으로도 이용되기 때문에, 그 부담을 줄이기 위해서는 각 부분에 대한 제어는 처리장치(32)와 제어장치(22) 및 (58)에 의해 수행된다.
입력 디스플레이 제어명령에 응답하여, 컴퓨터(20)는 디스플레이모드 데이타, 윈도우 데이타, 관측점 계수데이타, 신호종류 데이타 그리고 입/출력 데이타를 처리장치(32)의 레지스터(80-1) 내지 (80-5)에 제어 데이타로서 설정하고 또한 디스플레이모드 데이타, 윈도우 데이타, 그리고 관측점 계수 데이타를 제어장치(22)의, 레지스터(22-1) 내지 (22-3)에 제어 데이타로서 설정한다. 디스플레이 제어명령이 인터페이스(12)를 통해 통신선(16)으로부터 공급될 때에도 컴퓨터(20)는 젱어 테이타를 설정한다. 디스플레이모드 데이타는 2D, 3D (2+3)D 그리고 T 4 모드에 각각 대응하는 데이타 2D, 3D (2+3)D 그리고 T 5 를 포함한다. 윈도우 데이타는 윈도우가 설정되지 않은 경우에는 0데이타를 포함하며, 실제로 윈도우가 설정되었을 경우는 윈도우의 위치와 크기를 표시하는 좌표 데이타를 포함한다. 관측점 개수는 관측점 계수 데이타로 저장된다. 관측점 계수 데이타는 2D 모드에서는 "0"으로 설정된다. 신호종류 데이타는 아나로그 TV 신호의 디스플레이를 나타내는 데이타 EAV, TV 카메라유닛(9)으로부터의 아나로그 화상 신호를 나타내는 데이타 IAV, 인터페이스(12)를 통한 외부장치로부터의 디지탈신호 디스플레이를 나타내는 데이타 EDV, 및 저장유닛(10)으로부터의 디지탈 신호 디스플레이를 나타내는 데이타 EDV, 및 저장유닛(10)으로부터의 디지탈 신호 디스플레이를 나타내는 데이타 IDV를 포함한다. 입/출력 데이타는, 디지탈 신호의 입력, 출력 및 입/출력을 나타내는 데이타 IN, OUT, 및 IN+OUT를 포함한다.
레지스터(22-1) 내지 (22-3)에서 설정된 제어 데이타에 따라서, 제어장치(22)는 패러랙스 배리어가 입력 동기신호와 동기하여 액정 디스플레이패널(28)상에 표시되도록 수평위치 제어용 드라이버(26)와 수직위치 제어용 드라이버(24)를 구동한다. 2D 데이타가 레지스터(22-1)에서 설정되면, 제어장치(22)는 두 드라이버(24)와 (26)을 구동하지 않기 때문에, 어떤 배리어도 패널(28)상에 표시되지 않는다. 3D 데이타가 레지스터(22-1)에 설정되면, 제어장치(22)는 레지스터(22-3)에 설정된 관측점 계수 데이터에 따라서 드라이버(24)와 (26)을 구동하고 패널(28)을 제어하여 윈도우내에 원하는 배리어를 표시하게 한다. (2+3)D 데이타 또는 T 5 데이타가 레지스터(22-1)에서 설정되면, 제어장치(22)는 레지스터(22-3)에서 설정된 관측점 계수 데이타와 레지스터(22-2)에서 설정된 윈도우 데이타에 따라서 드라이버(24)와 (26)를 구동하여, 윈도우의 내부 또는 외부의 배리어를 표시하도록 패널(28)을 제어한다. 패러랙스 배리어가 표시될 때 스트라이프 배리어는 또한 블랙과 화이트인 2진 계조(gradation) 대신에 N 계조(N≥3)으로 또한 설정될 수 있다. 따라서, 스트라이프 배리어의 개구율의 감소에 따라 야기된 광량의 손실이 감소될 수 있다. 상기 경우에, 스트라이프 배리어는 화상을 분리하는데 충분한 콘트라스트를 갖는 것이 필요하다.
입력유닛(6)으로부터의 회전 명령이나 검출유닛(8)으로부터의 위상시프트 명령이 디스플레이 제어명령으로 공급되면, 컴퓨터(20)는 제어장치(22)에 배리어 가동명령을 발생하게 된다. 제어장치(22)는 배리어가동명령에 응답하여, 패널(28)상에 표시된 패러랙스 배리어가 일화소에 상응하는 거리만큼 우측이나 좌측으로 실시간으로 시프트되게 하는 방식으로 드라이버(24)와 (26)를 구동한다. 거리변경명령이 입력유닛(6)으로부터 디스플레이 제어명령으로 공급되면, 컴퓨터(20)는 배율변경명령을 제어장치(58)에 발생하게 된다. 배율변경명령에 응답하여, 제어장치(58)는 드라이버(57)를 구동하여 화상이 지정된 거리의 위치에서 입체적으로 관찰될 수 있게 한다.
장치(1)는 관측점신호(VP1내지 VPn)을 위한 입력단자(64-1 내지 64-n)를 구비한다. 안테나(60)에 의해 수신된 멀터플렉스된 TV 신호는 분리회로(62)에 의해 아나로그 화상/음성신호와 데이타 신호로 분리된다. 데이타 신호는 세팅유닛(2)에 공급된다. 아나로그 화상/음성신호의 화상신호는 레지스터(80-4)내의 데이타 EAV에 따라서 단자(64-1)에 공급된다. 공지된 회로와 동일한 회로가 음성신호 처리용 회로로 이용될 수 있기 때문에, 이에 대한 설명은 생략한다. 장치(1)는 또한 두개의 TV 카메라를 구비한 TV 카메라유닛(9)를 포함한다. 두대의 TV 카메라에 의해 촬영된 화상의 아나로그 화상신호는 레지스터(80-4)의 데이타 IAV에 따라서 각각 단자(64-1)과 (64-2)를 통해 멀티플렉싱 및 A/D 변환회로(74)에 공급된다. 회로(74)는 입력동기신호와 동기하여 레지스터(80-4)의 데이타 EAV 또는 IAV 에 따라 아나로그 화상신호를 디지탈 화상신호로 변환시킨다. 레지스터(80-4)의 데이타가 EAV 이면, 회로(74)는 디지탈 화상신호를 선택기(76)와 버스 드라이버(82)에 직접 공급한다. 레지스터(80-4)내의 데이타가 IAV 이면, 회로(74)는 레지스터(80-3)의 데이타 "2", 즉 두개의 관측점에 따라서 화소단위로 디지탈 화상신호를 3D 디지탈 화상신호로 변환시킨 다음에, 결과된 3D 디지탈 화상신호를 선택기(76)와 버스 드라이버(82)에 공급된다. 드라이버(82)는 레지스터(80-5)내의 출력 데이타 OUT이나 입/출력 데이타 IN+OUT에 따라서, 3D 디지탈 화상신호를 컴퓨터(20)에 출력한다. 이로써, 디지탈 화상신호는 디스플레이되며 또한 저장유닛(10)에도 저장된다. 이와 달리, 디지탈 화상신호는 인터페이스(12)와 통신선(16)을 통해 외부장치로 전송될 수도 있다.
단자(64-1)에 공급된 아나로그 화상신호는 또한 동기신호 검출기(66)에도 전송된다. 검출기(66)는 동기신호를 검출하여 선택기(70)에 전송한다. 동기신호 발생기(68)는 동기신호를 발생하여 선택기(70)에 공급한다. 레지스터(80-5)의 데아타 EAV, IAV, EDV 또는 IDV에 따라서, 선택기(70)는 동기신호를 검출기(66)나 발생기(68)로부터 처리장치(32), 제어장치(22) 및 (38) 그리고 회로(74)에 전송한다. 신호 종류 데이타가 EAV 또는 IAV 이면 검출기(66)에서의 동기신호가 출력된다. 신호종류 데이타가 EDV 또는 IDV 이면 발생기(68)에서의 동기신호가 출력된다.
컴퓨터(20)로부터의 디지탈 화상신호가 또한 버스 드라이버(82)를 통해 선택기(76)에 공급된다. 즉, 인터페이스(12)와 통신선(16)을 통한 외부장치로부터의 디지탈 화상신호 또는 저장유닛(10)으로부터의 디지탈 화상신호가 표시될 수 있다. 선택기(76)은 레지스터(80-4)내의 신호종류 데이타에 따라서 회로(74) 또는 버스 드라이버(82)로부터 처리장치(32)에 디지탈 화상신호를 전송한다.
처리장치(32)는 레지스터(80-1) 내지 (80-5)를 구비하고 컴퓨터(20) 뿐만 아니라 비디오메모리 VRAM(34), 조절스위치(36), 제어장치(38), 드라이버(50) 등에도 또한 접속되어 있어 디지탈 화상신호의 디스플레이를 제어하게 된다. 이들 레지스터에 설정된 데이타에 따라서, 처리장치(32)는 자신에게 접속되어 있는 회로의 동작을 제어한다. 수평동기, 수직동기, 휘도, 색상, 콘트라스트 드에 대한 조절스위치가 조절스위치(36)에 포함된다. 데이타(2+3)D 또는 T 6 가 레지스터(80-1)내에 설정되면, 처리장치(32)는 윈도우의 내부 또는 외부에서 디스플레이 화상신호중 3D 부분의 휘도를 자동 조절하여, 스위치(36)중에서 휘도조절 스위치의 설정치에 관계없이 레지스터(80-2) 및 (80-3)의 윈도우 데이타와 관측점 계수 데이타에 따라 결정된 값만으로 더 높은 휘도가 될 수 있다. 그 이유는 3D 화상이 부분적으로 표시될 때 2D 화상 디스플레이부와 3D 화상 디스플레이부의 휘도차이가 너무 크기에, 3D 화상 디스플레이부가 패러랙스 배리어로 인해 어두워지기 때문이다. 3D 화상이 전스크린에 표시되는 경우, 즉 레지스터(80-1)의 데이타가 3D일 경우, 처리장치(32)는 광원(52)으로부터의 광량이 2D 화상 디스플레이의 경우에서 보다 더 크게 되도록 드라이버(50)를 구동한다. 관측점 계수의 증가로, 배리어 스트라이프에 의한 광량손실이 증가한다. 이런 경우에는, 드라이버(50)를 제어하며 액정패널(46)의 뒷쪽에 제공된 광원(52)으로부터의 광량을 증가함으로써 3D 디스플레이 화상의 휘도를 관측점의 개수에 따라 감소되게 하는 것으로 충분하다. 디스플에이 화상의 휘도는 관측점의 개수증가에 대해 거의 지수함수와 같이 감소하기 때문에, 회도 역시 레지스터(80-4 3)의 관측점 계수 데이타에 근거하여 자동적으로 보상될 수 있다.
처리장치(32)는 선택기(76)로부터 제어장치(38)에 디지탈 화상신호를 전송한다. 디지탈 화상신호의 일 화소 즉, 일 화소는 본 실시예에서 네비트의 계조 데이타를 갖는다. 제어장치(38)는 처리장치(32)의 제어하에서 화상신호와 수평주사신호를 변조기(40)에 공급한다. 변조기(40)는 계조 데이타에 따라 입력 화상신호를 변조한다. 드라이버(42)는 수평 주사신호와 변조된 화상신호에 응답하여, 화상 디스플레이를 위한 액정패널(46)을 구동한다. 드라이버(44)는 제어장치(38)에서의 수직주사신호에 응답하여 수직방향으로 패널(46)을 구동한다. 따라서, 화상은 광원(52)으로부터의 광을 이용하여 패널(40)상에 표시한다.
본 발명에 따른 3D 화상 디스플레이장치의 동작을 설명하기 전에, 패러랙스 배리어를 통해 화상을 입체적으로 관측하는 원리가 제 2 도를 참조하여 기술될 것이다. 화상신호 VP1와 VP2는 각각 입력단자(64-1)와 (64-2)에 공급된다. 상기 실시예에서는 아나로그 화상신호가 단자(64-1) 내지 (64-n)에 공급되는 것으로 기술되어 있지만, 신호(VP1내지 VPn)는 설명의 편의를 위해 디지탈 화상신호로 가정된다.
신호 VP1과 VP2는 각각 우측 안구(OR)과 좌측 안구(OL)의 방향으로부터 물체가 관측될 때 유도된 화상신호이다. 신호 VP1는 화소 R1, R2, R3…의 렬에 관한 것이고, 신호 VP2는 화소 L1, L2, L3,…의 렬에 관한 것이다. 화상요소 R1, L2, R3, L4,…는 멀터플렉서(47)에 의해 이들 화소로부터 선택되어 화상 디스플레이 패널(46)상에 표시된다. 극히 작은 폭(A)을 갖는 복수의, 수직스트라이프형상의 배리어는 배리어 디스플레이패널(28)상에 표시된다. 스트라이프 배리어 사이의 간격은 B이고 개구 슬릿(aperture slit)으로 불린다. 패널(46)의 화상 디스플레이 표면과 패널(28)의 배리어 디스플레이 표면 사이의 간격은 D이다. 관측자(400)는 거리 C 만큼 화상 디스플레이 표면에서 떨어진 위치에 있으며 양 안구(OR)과 (OL)에 의해서 개구슬릿을 통해 표시된 화상을 관측한다. 즉, 우측 안구(OR)는 화소 R1, R3, R5,…를 보고, 좌측 안구(OL)은 화소 L2, L4, L6,…를 본다. 따라서 패러랙스 스테레오그램이라 불리는 화상이 관측될 수 있다. 양 안구(OR)과 (OL)사이의 거리는 E이다.
제 2 도에서는, 화상 디스플레이 표면과 배리어 디스플레이 표면사이의 거리(D)는 다음으로 설정된다.
D=(I·C)/(E+I)=C/{1+(E/I)}………………………………………(1)
양안구 사이의 거리(E)는 약 6.5cm이다. I는 화상 디스플레이 표면에 있는 화소들의 중심간 거리, 즉 화소피치(pixel pitch)를 나타낸다. 한편, 스트라이프 배리어의 개구폭(B)는 다음과 같다.
B={(C-D)/C}·I………………………………………………………(2)
한편, 관측자의 관측점(0)은 제 3 도에서 도시된 바와 같이 유한한 범위(크기 O')를 갖기 때문에, 실제 배리어의 개구폭(B')은 다음과 같은 식에 의해 정정되게 된다.
B'=I·{(C-D)/C}-(D/C)·O'………………………………………(3)
스테레오그램 디스플레이 표면의 실제 화소간격(I')도 다음과 같은 식에 의해 정정된다.
I'=I-{B'/(C-D)}·O'…………………………………………………(4)
패러랙스 스테레오그램에서는 기록된 정보량이 두 우측과 좌측 안구에만 대응하는 양, 즉 평면화상의 정보량 크기에 단지 두배인 양이다. 관측점의 이동은 또한 항상 자유로운 것은 아니다. 따라서, 상기 결점은 제거하기 위해, 3차원 화상을 연속 표시하는 방법이 제안된다. 상기 방법에 따르면, 예를 들어 화상 신호 VP1내지 VP6는 각각 여섯개의 입력단자(64-1) 내지 (64-6)에서 공급된다. 이 방법으로 유도된 화상은 패러랙스 파노라마그램(parallax panoramagram)으로 불린다. 신호 VP1내지 VP6는 화소 2A, 2B, 2C, 2D, 2E 그리고 2F를 포함하는 신호이다. 이들 화소는 일 화소에 대응하는 거리만큼마다 벗어난 위치에 존재한다. 화소, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E 및 2F는 멀티플렉서(74)에 의해 화소요소로부터 분리되어 화상 디스플레이패널(46)상에 표시된다. 5B의 배리어폭을 갖는 복수개의 스트라이프 배리어가 배리어 디스플레이패널상에 표시된다. 스트라이프 배리어간의 간격은 B이고 개구율은 1/6이다. 관측자(400)는 관측점(O1내지 O6)으로부터 개구슬릿을 통해 표시된 화상을 관측한다. 즉, 화소(2A)는 관측점(O1)으로부터, 화소(2B)는 관측점(O2)으로부터, 등과 같의 보여지게 된다. 제 4 도에서 도시되듯이, 상기 방법에 따르면, 복수의 방향에서 촬영된 화상이 디스플레이패널(46)상에 연속 표시되어, 다관측점으로부터의 3D가 얻어질 수 있다.
본 발명의 3D 화상 디스플레이장치의 동작이 이제 설명된다. 본 발명에 따른 3D 화상 디스플레이장치가 TV 화상신호의 수신기로서 이용되는 경우가 먼저 기술된다.
2D 모드에서, 컴퓨터(20)는 유닛(2),(4) 또는 (6)으로부터의 디스플레이 제어명령에 응답하여, 2D 데이타, 0데이타, 0데이타,EVA 데이타, 및 OUT 데이타를 레지스터(80-1) 내지 (80-5)내에 설정한다. 레지스터(80-1) 내지 (80-3)의 데이타와 동일한 데이타가 레지스터(22-1) 내지 (22-3)에 설정되기 때문에, 이들의 설명은 다음 기술에서 생략된다. 결과적으로 2차원 화상이 패러랙스 배리어없이 디스플레이부(100)에 표시된다. 3D 모드에서는, 3D 데이타, 0데이타, 두 관측점 데이타, EAV 데이타 그리고 OUT 데이타가 각각 레지스터(80-1) 내지 (80-5)에 설정된다. 따라서, 두 관측점의 3차원 화상 패러랙스 배리어에 의해 디스플레이부(100)에 표시된다. (2+3)D 또는 T 7 모드에서, 컴퓨터(20)는 (2+3)D 또는 T 8 데이타, 윈도우의 좌표 데이타, 2관측점 데이타, EAV 데이타, 그리고 OUT 데이타를 각각 레지스터(80-1) 내지 (80-5)에 설정한다. 따라서, 2D 화상은 윈도우 외부의 영역에서 패러랙스 배리어없이 디스플레이부(100)에 표시되고, 두 관측점의 3D 화상은 (2+3)D 모드에서 패러랙스 배리어에 의해 윈도우에 표시되고, T 9 모드에서는 2D와 3D 화상이 그와 반대로 표시된다. 기록명령이 디스플레이 제어명령과 함께 입력유닛(6)으로부터 주어질때, 디지탈 화상신호는 드라이버(82)를 통해 저장유닛(10)에 저장된다. 전송명령이 주어질때, 디지탈 화상신호는 통신선(16)과 인터페이스(12)를 경유하여 외부장치에 또한 전송된다.
본 발명에 따른 3D 화상 디스플레이장치가 TV 전화 시스템이나 TV 미팅 시스템으로 이용되는 경우가 이제 기술된다. 이런 경우에, 레지스터(80-1) 내지 (80-3)내의 디스플레이 모드 데이타, 윈도우 데이타, 및 관측점 데이타가 인터페이스(12)를 경유하여 외부장치로부터 수신되며 컴퓨터에 의해 설정된다. 데이타(IAV+EDV) 그리고 (IN+OUT)을 각각 레지스터(80-4)와 (80-5)에 설정된다. 입력유닛(6)으로부터의 통신명령에 응답하여, 컴퓨터(20)는 버스 드라이버(82)에서 회로(54)로 화상신호를 전송한다. 관측자(400)로부터의 음성이 또한 마이크로폰(84)과 변환회로(86)을 통해 회로(54)에 전송된다. 화상신호에 음성신호가 압축 및 멀티플렉스된 후, 멀티플렉스된 신호는 인터페이스(12)를 통해 외부장치에 전송된다. 외부장치에서 수신된 멀티플렉스된 신호는 회로(54)에 의해 분리 및 신장된다. 신장된 음성신호는 변환회로(86)를 통해 스피커(83)에서 음성으로 출력된다. 신장된 디지탈 화상신호는 버스 드라이버(82)를 경유해 선택기(76)에 송신되고, 레지스터(80-1) 내지 (80-3)의 데이타에 따라서 디스플레이부(100)에 표시된다. 이 경우에, 기록명령이 입력유닛(6)으로부터 컴퓨터(20)로 공급되면, 상기 멀티플렉스된 신호는 저장유닛(10)에 저장될 수 있다.
본 발명에 따른 3D 화상 디스플레이장치가 간접경험장치(false experience apparatus)로 이용되는 경우가 이제 기술된다. 저장된 제어 데이타는 저장된 화상신호와 함께 레지스터(80-1) 내지 (80-3)에 설정된다. 데이타 IDV와 데이타 IN은 레지스터(80-4)와 (80-5)에 설정된다. 따라서, 저장유닛(10)에 저장된 화상신호는 디스플레이부(100)에 표시된다. 음성신호는 회로(54) 및 (86)를 통해 스피커(83)로부터 발생된다. 예를 들어 해외여행을 원하지만, 충분한 시간을 갖지 못하는 관측자(400)가, 원하는 외국의 유명장소의 화상과 이들을 설명하는 나레이션을 포함하는 멀터플렉스된 신호가 저장유닛(10)에 저장되어 있는한 종래 시스템의 것보다 더욱 현실성 있는 음성과 입체 화상으로 외국여행을 간접 경험할 수 있다.
머리위치 검출유닛(8)의 동작이 이제 기술된다. 제 2 도에서 도시된 바와 같이, 두 관측점의 3D 화상 표시된다고 가정한다. 검출유닛(8)은 적외선, 마그네티즘 등의 센서를 이용하여 관측자의 머리위치를 검출한다. 우측 안구(OR)가 제 2 도에서 도시되는 위치에 있으면, 화소(R1,R3,R5,…)는 우측 안구(OR)에 의해 개구 슬릿을 통해 관측된다. 그러나, 우측 안구(OR)가 제 2 도에서 좌측 안구의 위치로 이동할 때, 즉, 관측자의 머리위치가 두 안구 사이의 거리(E)(약 6.5cm)만큼 이동할때, 화소(L2,L4,L6,…)가 개구 슬릿을 통해 관측될 수 있다. 머리위치의 이동이 검출되면, 검출유닛(8)은 배리어 위상 시프트 명령을 컴퓨터(20)에 발생한다. 배리어 위상 시프트 명령에 응답하여, 컴퓨터(20)는 제어장치(22)를 제어하여 일 화소에 대응하는 거리만큼 스트라이프 배리어의 위치를 시프트시키도록 한다. 따라서, 양 안구사이의 거리(E)만큼 관측자의 머리위치가 이동할때에도, 화소(R1,R3,R5,…)는 개구 슬릿을 통해 관측될 수 있다. 보통의 3D 디스플레이 화상을 광범위에서 얻는다. 이것은 또한 (2+3)D 또는 T 10 화상에 인가한다.
3D 디스플레이 화상의 회전이 이제 기술된다. 여섯 관측점의 3D 화상이 제 4 도에서 도시된 바와 같이 표시된다고 가정한다. 관측점이 O1의 위치에서 있으면, 화소(2A)가 관측될 수 있다. 이때에, 개구 슬릿의 위치가 일 화상 요소의 거리만큼만 도면상에서 상측으로 이동되면, 다른 방향에서 관측되어야 할때의 화소 2B가 관측될 수 있다. 상기 기술된 바와 같이, 다중 관측점의 3D 화상일 경우 즉 실시예에서는 6관측점의 3D 화상이 표시되는 경우에, 입력유닛(6)으로부터 컴퓨터(20)로 회전명령이 주어지면, 컴퓨터(20)는 회전명령에 응답하여 일 화상 요소의 거리만큼 스트라이프 배리어의 위치를 시프트하도록 제어장치(22)를 제어한다. 따라서, 관측자가 위치를 변경하지 않을때에도 배리어 스트라이프의 디스플레이 위치를 전자적으로 이동시킴으로써, 회전된 입체 화상을 쉽게 관측할 수 있다. 관측자의 머리가 이동되는 경우와 동일한 효과가 얻어진다. 동일한 내용이 (2+3)D 또는 T 11 화상에도 적용될 수 있다.
상기 설명에서, 패러랙스 배리어 스트라이프 형상으로 되어 있다. 그러나, 패러랙스 배리어의 형상은 스트라이프 형상으로 한정되지 않는다. 이하에서는 다른 형상을 가진 패러랙스 배리어도 기술될 것이다. 이 경우의 배리어는 수직방향에서의 일차원 패턴대신에, 제8A도에서 도시되는 바와 같이 수평방향과 수직 두방향에서의 격자형상의 2차원 패턴을 갖는다. 제8B도는 제8A도의 일부를 나타내는 확대도이다. 제8A도의 예시에서, 개구부(416)는 3×3 요소들로 이루어진 사각블럭의 중심부에 형성된다. 2D 배리어의 백그라운드에 표시된 3D 화상은 개구부(416)를 통해 보여질 수 있다. 백그라운드에 표시된 3D 화상은 수평방향뿐 아니라 수직방향에서 두 안구사이의 패러랙스를 갖는 입체 화상이다. 즉, 상기 경우에서, 관측점이 수직방향으로 이동하면 그 방향으로부터의 입체화상도 관찰될 수 있다. 이런 상태는, 렌티큘라 시스템의 경우에 있어 "파리의 안구(eyes of a fly)" 렌즈의 기능에 대응하는 배리어로 간주된다. 제8A도는 3×3 요소들의 사각블럭의 일례를 보여주지만, 다른 임의의 형상을 갖는 2차원 배리어도 당연히 발생될 수 있다. 2D 배리어의 발생영역 및 발생위치 등도 컴퓨터(20)에 의해 자유로이 변형될 수 있다.
이제 입체화상의 해상도의 개선이 기술될 것이다. 각 액정 디스플레이패널(28) 및 (46)의 화소배열은 제 9 도에서 도시되 바와 같이 하나 걸러 하나의 라인마다(every other line) 화소들이 수평방향으로 1/2 화소만큼 편이되도록 구성된다. 이런 구성을 이용하여 하나 걸러 하나의 라인마다 1/2 화소씩 화소를 편이시킴으로써, 입체화상의 수평 해상도는 액정 디스플레이패널(28) 및 (46)의 전체 화소갯수를 증가시키지 않고도 개선될 수 있다. 따라서, 2D 화상의 것과 동일한 해상도가 3D 화상에 관련하여서도 얻어질 수 있다.
제 5 도는 디스플레이부(100)의 변형예이다. 이 변형예에서는, 고정배율의 프레즈넬렌즈(56')가 확대부(56), 드라이버(57) 그리고 제어장치(58)를 대신해 사용된다. 패널(46) 및 (28)은 소정의 간격을 두고 배열된다. 프레즈넬렌즈(56')는 패널(46)과 (28)사이의 틈에 삽입된다. 프레즈넬렌즈는 LCD 패널(46)상에 표시된 스트라이프 형상의 입체화상 크기를 약간 확대하기 위한 편평한 볼록렌즈의 기능을 갖는다. LCD 패널(28)의 액정부(28C)는 편광방향이 서로 직각으로 교차하는 두 편광판(28A)와 (28B)사이에 끼워진다. LCD 패널(46)의 액정부(46c)는 편광방향이 서로 직각으로 교차하는 두 편광판(46A)와 (46B)사이에 끼워진다. 제 5 도에서 도시된 바와 같이, 액정 패널(28)와 (46)는 편광판(28B)와 (46B)의 편광방향이 일치하도록 배열된다.
제10도를 참조하여, 입체화상 디스플레이부(100)의 변형으로서 입체화상 디스플레이부(100')를 이용하는 3D 화상 디스플레이장치(1')가 기술될 것이다. 제10도에서, 제 1 도에 도시된 것과 동일한 요소는 동일 인용부호로 표시되므로 이들에 대한 설명은 여기에서 생략한다. 그러므로, 제 1 도에서 도시된 3D 화상 디스플레이장치(1)와 다른 점만이 설명된다. 스피커(83), 마이크로폰(84) 그리고 변환회로(86)가 제10도에서는 생략된다.
이 변형예에서, 제 1 도의 화상 디스플레이용 액정 디스플레이패널(46)을 대신하여 플라즈마 디스플레이패널(PDP)(92)이 이용된다. 따라서, 드라이버(50)와 광원(52)은 생략되고, 이들을 대신해 플라즈마 디스플레이튜브의 전극을 트리거하는 드라이버(48)가 부가된다. 제어장치(38')가 제어장치(38)을 대신해 이용된다. 제어장치(38')는 처리장치(32)에서의 디스플레이 데이타와 동기신호에 따라서 변조기(40)와 드라이버(42), (44) 및 (48)를 제어하고 구동한다. 결과적으로, 3D 화상이 PDP(92)상에 표시되어 관측자에게 제공된다. 이 변형예에서, PDP(92)의 일 화소폭은 소정의 배율만큼만 LCD 패널(28)의 화소폭보다 넓다.
제11도는 전자적으로 배리어를 발생하는 PDP(92)와 패널(28)이 일체화된 경우에 대한 디스플레이부(100')의 구성예를 보여준다. 복수의 배리어리브(103 : barrier rib)는 유리기판(101)상의 절연막(102)상에서 소정의 방향으로 디스플레이부(100')의 PDP로 형성된다. 양전극(106)은 각 배리어리브(103)에 형성된다. 음전극(104)와 트리거전극(105)은 배리어리브(103)를 수직으로 교차하기 위한 방향으로 절연막(102)상에 교대로 형성된다. 액정 배리어패널(28)은 소정의 간격을 갖기 위해 PDP(92)상에 제공된다. 도면에서 나타낸 바와 같이, 패널(28)은 한 세트의 편광판(128) 및 유리기판(127)과 한 세트의 편광판(121) 및 유리기판(122)사이에 TN 액정층(125)을 끼움으로써 형성된다.
상기 변형예의 설명에서는, 화상 데이타의 디스플레이패널이 PDP로 변형되었지만, EL(전장 발광) 패널, 형광 디스플레이튜브 등 같은 편편향 디스플레이패널을 사용하여 디스플레이부(100)를 구성할 수도 있다. 액정 디스플레이패널과 배리어 디스플레이패널은 또한 EL 디스플레이패널로 구성될 수 있다.
3D 화상 디스플레이장치(1)의 다른 변형(1")이 제12도를 참조하여 기술된다. 제12도에서, 제 1 도와 동일한 요소는 동일 인용부호로 표시되며 이들의 설명은 여기에서 생략된다. 따라서, 제 1 도의 3D 화상 디스플레이장치(1)와 다른 점만이 설명된다. 제12도에 도시된 3D 화상 디스플레이장치(1")는 수신된 TV 신호용으로만 이용되고, 제 1 도에 보인 장치(1)로부터, 저장된 화상신호 및 통신에 의한 화상신호를 이용하는 회로부를 생략함으로써 구성된다. 제12도에 도시된 입체화상 디스플레이부(100")에서는, 제 1 도에 도시된 디스플레이부(100)로부터 확대부(56), 드라이버(57), 및 제어장치(58)가 생략된다. 이들 대신에, 패널(28')이 배리어 디스플레이패널(28')의 화소피치가 화상 디스플레이패널(46)의 것보다 약간 좁게 형성되어 있다.
제13도는 화상 디스플레이패널(46)와 배리어 디스플레이패널(28')이 일체화되어 있는 디스플레이부(100")의 구성예를 보여준다. 패널(46)와 (28)은 화소피치를 제외하고는 대체로 동일한 구성을 갖기 때문에, 패널(46)의 구성만이 설명된다. 패널(46)에서는 TN형의 액정층(205)이 유리기판(202)와 (207)사이에 끼워진다. 화소전극의 매트릭스(203)는 층(205)와 유리기판(202) 사이에 형성된다. 공통전극(206)은 층(205)과 유리기판(207)사이에 형성된다. 유리기판(202) 및 (207)은 편광판(201) 및 (211)사이에 끼워진다. 유리기판(202)와 (207)사이의 간격은 스페이서(204)에 의해 지정된다. 상기 간격을 지정하는 스페이서로의 유리기판(212)도 패널(46)의 편광판(211)과 패널(28')의 편광판(213) 사이에 삽입된다.
입체 디스플레이부(100")의 변형예가 제14도를 참조하여 기술될 것이다. 이 변형예에서는, 액정 패널(28')과 (46)의 배열이 뒤바뀌어 있다. 즉, 배리어 디스플레이패널(28')이 광원(52)근처에 배열된다. 화상 디스플레이패널(46)은 광원(52)에서 멀어진 위치에, 즉 관측자측에 배열된다. 앞의 경우와 마찬가지로, 패널(28')의 화소피치는 또한 패널(46)의 것보다 더 좁게 되도록 설정된다.
본 발명의 3D 화상 디스플레이장치의 다른 변형예가 제15도를 참조하여 기술된다. 이 변형에서는, 전자형배리어(28)을 이용한 후방 투사형(rear projection type)의 3D 화상 디스플레이장치의 구성예가 보여진다. 배리어 디스플레이패널(28)은 비디오영사기(302)의 전방에 제공된 후방 스크린(304)에서 소정 거리(D)만큼 관측자측으로부터 떨어져 있는 위치에 배열된다. 화상은 비디오영사기(302)에 의해 후방 스크린(304)상에 투사된다. 제 1 도의 경우와 동일한 방법으로, 화상은 좌측 안구에 대한 화상과 우측 안구에 대한 화상을 수직 스트라이프 같이 교대로 배치함으로써 구성된다. 관측자가 패널(28)의 배리어를 통해 투사된 화상을 관측할때, 패러랙스 스테레오그램이 나온다. 예시에서 또한 이해되는 바와 같이, 제 1 도의 예시에서 광원(52)과 화상 디스플레이패널(46) 대신에 음극선관을 이용하고 음극선관앞에 패러랙스 배리어를 형상함으로써 입체화상이 얻어질 수 있다. 더욱이, 패널(28)상에서 배리어의 배리어 스트라이프 개구율을 1/N(N은 정수)로 설정하고 또한 개구율에 대응하여 수직 스트라이프같이 배열된 다방향성 화상을 후방 스크린(304)상에 투사함으로써 패러랙스 파노라마그램이 실현될 수 있다.
제16도는 본 발명에 따라서 전자적으로 발생된 패러랙스 배리어를 이용하는 전방 투사형(front projection type)인 3D 화상 디스플레이장치의 구성예를 보여준다. 이 예에서, 복수의 비디오영사기를 포함하는 비디오 영사기그룹(310)은 관측자측에 배열되고 화상이 백색 스크린(308)상에 투사된다. 배리어 디스플레이패널(28)은 소정의 거리(D)만큼만 스크린(308)에서 떨어진 위치에 놓이도록 비디오영사기그룹(310)과 스크린(308)사이에 배열된다. 화상은 영사기그룹(310)에 의해 복수의 방향으로부터 백색 스크린(308)상에 투사되어, 다방향 화상, 즉 다안구를 위한 화상이 생긴다. 패널(28)상의 배리어가 시프트되면, 회전된 입체화상이 관측자를 이동하지 않고도 생길 수 있다.
여러 종류의 시스템이 상기 3D 화상 디스플레이장치를 이용하여 구성될 수 있다. 이런 시스템중 하나로서 이전에 기술한 간접 경험장치가 있다. 다른 시스템으로서, TV 게임으로 본 발명의 장치를 이용하여 현장감있게 게임을 즐길 수 있다. 앞의 경우와 마찬가지로, 멀티플렉스된 3D 화상과 음성신호는 저장유닛(10)에 저장된다. TV 등으로부터 수신된 화상신호는 관측자의 흥미에 따라서 수정될 수 있다. 즉, 저장유닛(10)으로부터의 화상을 읽는 동작이 정지되고 새로운 데이타가 컴퓨터(20)를 이용하여 VRAM(34)에 저장된 화상신호에 첨가된다. 결과적으로, 관측자는 독창성 있는 화상을 얻을 수 있다. 더욱이, 저장유닛(10)의 노래에 대신 신호를 저장함으로써, 관측자는 현장감 있게 노래를 부를 수도 있다.

Claims (29)

  1. 3차원(3D) 화상을 표시하는 디스플레이장치에 있어서, 입력된 2차원(2D) 화상신호에 응답하여 2D 화상을 표시하고, 좌우 화상을 공간적으로 교호되게 스트라이프형으로 배열한 2D 화상신호로 입력된 3D 신호에 응답하여 3D 화상을 표시하는 화상 디스플레이수단(46)과, 투광형인 배리어 디스플레이패널을 구비하며, 상기 3D 화상에 대응하는 상기 배리어 디스플레이패널의 일부상에 패러랙스 배리어를 형성하여, 상기 화상 디스플레이수단(46)에 의해 표시되는 상기 3D 화상이 3D 화상 디스플레이모드에서 상기 패러랙스 배리어의 갭을 이용하여 관측될 수 있게 하는 배리어 디스플레이수단(22,24,26,28)을 포함하고, 상기 배리어 디스플레이수단은, 상기 배리어 디스플레이패널(28)을 구동하기 위한 패널구동수단(24,26)과 ; 입력되는 명령에 응답하여 상기 패널구동수단(24,26)을 제어하여 상기 패러랙스 배리어의 패턴이 상기 배리어 디스플레이패널(28)상에서 동적으로 변경되게 하는 배리어발생 제어수단(22)을 포함하고, 상기 배리어 디스플레이수단은 상기 2D 화상이 표시될때에는 패러랙스 배리어를 표시하지 않는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이수단은 상기 화상 디스플레이패널을 후방 조명하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 확대수단은 프레즈넬렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 3D 화상의 화소피치는, 상기 화상 디스플레이패널로부터 관측자간의 거리에 따른 배율만큼 상기 배리어 디스플레이패널의 것보다 더 넓게 확대되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이패널과 상기 배리어 디스플레이패널 각각은 상기 화소가 수평과 수직방향중 하나로 하나 걸러 하나의 라인미다 1/2화소씩 옮겨지는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이패널은 자기 발광형인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 자기 발광형인 상기 디스플레이패널은 플라즈마 디스플레이패널, 전계 발광 디스플레이패널, 및 형광 디스플레이 튜브 패널중 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이패널은 색상 화소 디스플레이용이고 상기 배리어 디스플레이패널은 흑색 및 백색 화상 디스플레이용인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 배리어 디스플레이패널, 상기 화상 디스플레이패널, 및 상기 후방 조명수단은 관측자의 측면에서부터 순서대로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이패널, 상기 배리어 디스플레이패널, 및 상기 후방 조명수단은 관측자의 측면에서부터 순서대로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 패러랙스 배리어패턴은, 수평과 수직방향에서 관측점의 개수에 따라 결정된 개구율을 갖는 격자형상의 패턴일 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 관측장의 머리위치를 검출하여, 상기 머리위치가 관측자의 양 안구사이의 거리만큼 옮겨질때 3D 화상의 일 디스플레이 요소에 대응하는 거리만큼 상기 배리어 디스플레이패널상에서 상기 패러랙스 배리어가 이동되도록 상기 배리어발생 제어수단에의 이동명령을 발생하는 수단을 더 포함하고, 상기 3D 화상은 두 관측점에 대한 화상인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 패러랙스 배리어가 입력회전 명령에 응답하여 상기 3D 화상의 일 디스플레이 요소의 대응하는 거리만큼 상기 배리어 디스플레이패널상에서 이동되도록 상기 배리어발생 제어수단에 이동명령을 발생하는 수단을 더 포함하고, 상기 3D 화상은 다중 관측점에 대한 화상인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 배리어발생 제어수단은, 상기 패러랙스 배리어가 2D 화상 디스플레이모드에서 상기 배리어 디스플레이패널상에 표시되지 않도록 상기 패널구동수단을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이수단은 ; 상기 3D 화상신호에 응답하여 상기 3D 화상을 표시하기 위한 투광형 화상 디스플레이패널과 ; 상기 화상 디스플레이패널을 후방 조명하기 위한 후방 조명수단과 ; 상기 후방 조명수단으로부터의 3D 화상 디스플레이모드에서의 광량이 2D 화상 디스플레이모드에서의 광량보다 더 크도록 상기 후방 조명수단을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제어수단은 : 3D 화상과 2D 화상의 혼합을 표시하는 윈도우모드에서, 상기 화상 디스플레이수단에 공급된 3D 화상신호에 따라 상기 배리어 디스플레이패널 윈도우의 내부 및 외부중 하나에 상기 패러랙스 배리어가 표시되도록 상기 패널 구동수단을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이수단은 : 상기 윈도우모드에서 상기 패러랙스 배리어의 개구율 및 2D 화상의 휘도에 따라 3D 화상의 휘도를 제어하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  18. 제 1 항에 따른 디스플레이장치를 이용한 TV 수신기에 있어서, 입력 멀티플렉스된 화상/오디오/데이타 신호를 수신하는 수신수단과 ; 상기 멀터플렉스된 화상/오디어/데이타 신호로부터 화상신호 및 데이타 신호를 분리하여 상기 화상신호를 상기 디스플레이장치에 발생하게 하는 분리수단과 ; 상기 데이타 신호의 제어 데이타에 따라서 3D 화상 디스플레이모드, 2D 화상 디스플레이모드, 및 윈도우모드중 하나에서 상기 디스플레이장치를 설정하는 세팅수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 TV 수신기.
  19. 제18항에 있어서, 압축된 화상신호를 저장하는 저장수단과 ; 상기 분리된 화상신호를 압축하여 이것을 상기 저장수단에 저장하고 압축된 화상신호를 상기 저장수단으로부터 독하여 이것을 신장하며 상기 디스플레이장치에 공급하는 압축/신장수단과 ; 상기 압축된 화상신호가 상기 저장수단으로부터 판독될때 3D 화상 디스플레이모드, 2D 화상 디스플레이모드, 및 윈도우모드중 하나에 상기 디스플레이장치를 설정하는 입력수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TV 수신기.
  20. 제 1 항에 따른 디스플레이장치를 이용한 컴퓨터 시스템.
  21. 제 1 항에 따른 디스플레이장치를 이용한 TV 전화시스템.
  22. 제 1 항에 따른 디스플레이장치를 이용한 TV 미팅 시스템에 있어서, 통신선을 통해 외부장비와 통신하기 위한 통신수단과 ; 관측자를 촬영하고 전송 화상신호를 발생하는 TV 카메라수단과 ; 상기 TV 카메라수단으로부터의 전송 화상신호와 입력 전송 음성신호로부터 전송신호를 발생하여, 상기 전송신호를 상기 통신수단에 공급하고, 수신신호를 수신 화상신호와 수신 음성신호로 분리하며, 3D 화상신호 또는 2D 화상신호로서 수신 화상신호를 상기 디스플레이장치에 공급하기 위한 합성/분리수단과 ; 입력 전송 음성을 상기 전송 음성신호로 변환하고 상기 합성/분리수단에 공급하여, 상기 합성/분리수단으로부터 상기 수신 음성신호를 수신 음성으로 변환시키는 음성변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 TV 미팅 시스템.
  23. 제 1 항에 따른 디스플레이장치를 이용한 간접 경험장치에 있어서, 화상/음성신호를 저장하는 저장수단 ; 상기 저장유닛으로부터 상기 화상/음성신호를 독출하여 상기 독출된 화상/음성신호를 화상신호로 분리하며, 상기 화상신호를 상기 디스플레이장치에 공급하는 분리수단 ; 그리고 상기 음성신호로부터 음성을 재발생하는 재발생수단을 포함하고, 상기 화상신호는 관측자가 원하는 상황을 표시하며 상기 음성신호는 상기 상황의 설명을 나타내는 것을 특징으로 하는 간접 경험장치.
  24. 3차원 화상표시방법에 있어서, 3차원(3D) 화상을 3D 화상 디스플레이모드에서 확대 및 표시하고 ; 2차원(2D) 화상을 2D화상 디스플레이모드에서 표시하고 ; 상기 2D와 3D 화상신호를 혼합모드에서 표시하고 ; 상기 3D 화상 디스플레이모드에서 패러랙스 배리어를 표시하고 ; 상기 2D 화상 디스플레이모드에서 상기 패러랙스 배리어의 디스플레이를 금지하고 ; 혼합모드에서 윈도우의 내부 및 외부중 하나의 패러랙스 배리어를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 2D 화상의 휘도와 상기 패러랙스 배리어의 개구율에 따라서 혼합모드에서 상기 3D 화상의 휘도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 3D 화상이 두 관측점에 대한 것인 경우, 관측자의 머리위치가 상기 관측자의 양 안구사이의 거리정도 옮겨질때 이동명령을 발생하고 ; 상기 3D 화상이 다중 관측점에 대한 것인 경우, 회전면령을 발생하고 ; 상기 3D 화상이 화소에 의해 표시되며 상기 화소 배리어가 화소 유닛 배이스상에 표시될때, 상기 이동명령이나 상기 회전명령에 응답하여 상기 3D 화상의 일 화소 거리만큼 상기 패러랙스 배리어를 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 표시방법.
  27. 제 2 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이패널을 배후 조명하는 수단(52)은 상기 배리어 디스플레이수단(28)에 이어서 상기 화상 디스플레이수단에 인접하여 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 화상 디스플레이장치.
  28. 제 1 항에 있어서, 상기 화상 디스플레이패널상에 표시되는 3D 화상을 확대하기 위한 확대수단(56)을 더 포함하고, 상기 화상 디스플레이(46)의 화소피치는 상기 배리어 디스플레이패널(28)의 화소피치와 동일한 것을 특징으로 하는 3차원 화상 디스플레이장치.
  29. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴의 위치 및 밀도 배리어발생 명령이 부여될때 변경되는 것을 특징으로 하는 3차원 화상 디스플레이장치.
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