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| 3차원 입체 영상의 기술과 특허 동향 |
전세계적으로 산업재산권 보호 노력이 급속히
강화되고 있는 가운데 국제 경쟁력을 갖추기 위해 필수적으로 요구되는 것 중 하나가 특허기술의 효율적인 활용이라고 할
수 있다. 이에 본지에서는 특허청 산하의 특허기술 정보 서비스 전문기관인 한국특허정보원(www.kipi.or.kr)
내 선행기술조사본부에서 전문조사원들이 각 분야별로 작성하는 기술 리포트 자료를 소개하고 있다. |
Ⅰ. 서 론
최근 모 신문에 의하면 삼성이 앞으로 5∼10년 간 주력상품으로 3차원 디스플레이를 선정했다는 소식이 전해졌다. 그 동안 최고의
고부가가치 산업에 앞장서 온 삼성전자가 기업의 명운을 걸고 미래의 ‘돈벌이’로 차세대 디스플레이인 3D 디스플레이를 선정했을
만큼 미래의 디스플레이 산업은 기대를 모으고 있다. 디스플레이 산업이 고화질과 대화면을 넘어서 이제는 화면 속이 아닌 실제 눈앞에
있는 듯이 보이는 입체영상의 시대로 나아가고 있는 것이다.
3D 디스플레이는 모든 디스플레이 장치뿐만 아니라 가상현실을 이용한 훈련장치나 의료기기 등 모든 산업 분야에 응용될 수 있는
기술로서 차세대 시장의 새로운 부가가치 상품으로 떠오르고 있다.
2. 본론
가. 3D 입체 영상 기술
3D를 구현하는 방법은 크게 안경식과 무안경식으로 구분할 수 있다.
1) 특수 안경에 의한 입체 화상 디스플레이
① 렌즈입체경
좌우에 해당하는 영상이 연이어 놓여지고(사진 또는 칼라필름) 이를 렌즈를 통해 두 눈에 따로따로 결상되게 함으로써 입체감을 느끼도록
하는 방식이다.
② 적청안경(애널그리프)
왼쪽 눈의 이미지는 적색으로, 오른쪽의 이미지는 청색으로 나타내고 눈에 적청방식의 안경을 착용함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
③ 편광안경
입체영화관이나 입체슬라이드에서 가장 많이 활용하는 방법으로, 두 대의 영사기에 각각 수직 도는 수평방향으로만 빛을 투사하게 하는
편광필터를 씌우고 사람의 눈에도 같은 종류의 필터가 부착된 편광안경을 씌움으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
④ LCD SG(Liquid Crystal Display Shuttered Glasses)
전기를 가하면 LCD의 빛의 방향이 바뀌는 특성을 이용하여 빛을 통과시키거나 통과하지 못하도록 할 수 있다.
이러한 원리를 TV나 모니터의 영상 디스플레이에 적용시켜 한쪽 눈에 해당하는 영상만 통과할 수 있도록 LCD를 제어하면 두 눈에
서로 다른 영상을 보게 할 수 있게 되고, 즉 모니터 화면과 동기되어 매우 빠르게 셔터를 열고 닫게 함으로써 입체를 보게 하는
방식으로 현재 PC상에서 구현할 수 있는 가장 경제적인 입체 구현 방법이다.
2) 무안경식 입체 화상 디스플레이
안경을 사용하지 않고 좌우 화상을 분리하는 방법으로 Parallax barrier, Lenticular판, 파리 눈 렌즈판 등에
의해 표시면측을 가공하여 특정의 관찰 위치에서 좌·우 안에 해당하는 화상을 분리하여 제시하는 방법이 있다.
① Parallax 방식
좌우의 영상이 시차장벽 뒤에 놓이게 하여 좌우에 각각 다른 영상이 보이게 함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
② 렌티큘러 방식
좌우의 영상이 디스플레이 될 수 있는 소자 앞에 하나의 좌우 간격에 해당하는 반원통형 렌티큘러 시트를 부착하여 좌우 각각의 눈에
좌우에 해당하는 영상만 보이도록 함으로써 입체를 느끼게 하는 방식이다.
③ 인테그럴 방식
인테그럴 방식은 1장의 인화판에 완전한 3차원의 화상을 기록하여 그 실상을 재생할 수 있다. 즉, 파리 눈 모양의 렌즈판을 배치시키고
인화지 상에 각 렌즈의 다른 방향에서 본 피사체의 무수히 많은 도립상을 기록한다.
이로부터 같은 크기의 양화를 작성하고 파리 눈 렌즈판을 원래의 위치에 두고 양화의 뒤쪽에서 빛을 비추면 양화 각 상의 광속(光束)은
촬영 때와 같은 경로의 역방향으로 진행해 가면서 원래의 피사체 위치에 3차원의 실상이 생기는 방식이다.
④ 대형 오목거울 및 대형 볼록렌즈 방식
오목 거울 및 볼록렌즈의 결상(結像) 작용을 이용하여 양안시차 화상 혹은 복수안(眼) 화상을 양안에 제시하여 입체감을 느끼게
하는 방법이다.
⑤ 깊이 방향 표본화 방식 - Varifocal Mirror 방식
깊이 방향 표본화 방식의 원리는 물체의 각 위치에서 10여 장의 2차원 절단 화상이 얻어졌다고 할 때 결상계의 이동에 의해 깊이
방향의 정보를 분할 표시함으로써 눈의 잔상현상을 이용하여 공간에 화상을 띄워 올리는 방법이다.
⑥ 홀로그래픽 디스플레이
홀로그래피의 원리는 레이저 광원에서 나온 간섭성 빛을 빔스플리터(beam splitter)에 의해 둘로 나누어 그 중 한 광선을
피사체에 비추면 피사체 표면에서 난반사된 빛이 홀로그래피 감광재료에 도달한다. 나머지 다른 한 광선은 렌즈로 확산시켜 직접 홀로그래피
감광재료 전면에 비추게 하는데 이렇게 되면 홀로그래피 감광재료 상에 두 광선이 서로 간섭현상을 일으켜 1㎜당 500 ∼ l,500개
정도의 매우 섬세하고 복잡한 간섭무늬를 만들게 되고 이 간섭무늬를 기록한 사진을 홀로그램이라고 한다
이와 같이 하여 만든 홀로그램에 참조광과 같은 광선을 쬐면 간섭무늬가 회절격자의 역할을 해서 참조광이 입사한 방향과 다른 위치에서
빛이 회절되는데, 이 같은 회절광이 모이게 되면 마치 처음 물체에서 반사해서 생긴 빛과 같이 된다. 따라서 홀로그램에서 처음의
물체광이 재생되고, 재생된 파면(波面) 안에서 들여다보면 물체가 보이기는 하나 마치 물체가 저 안쪽에 있는 것처럼 보이는 것을
이용한 방법이다.
나. 3D 기술의 특허 동향
3D 기술은 1970년경부터 본격적으로 연구되어 왔고, 구현방식의 다양성에 따라 여러 가지 방법으로 개발되고 있다. 특허동향의
조사 결과는 아래 도식과 같다.
[표 2] 1970년부터 2002년 7월까지의 3D에 관한 전세계의 특허 동향
[표 2]에서 보듯 3D 기술에 관한 특허의 수는 1990년대부터 증가함을 알 수 있다. 그리고 이 수치는 디스플레이 자체와
구동 기술 및 제어 기술 등 전반적인 사항을 포함한 것이다.
[표 3]은 각 국의 특허건수를 비교한 것으로서 일본의 특허 건수가 60% 정도로 가장 많은 출원량을 가지고 있는 것을 알 수
있다.
[표 3] 각 국의 특허건수 비교 (한국 포함)
[표 4] 일본과 한국의 특허 동향 비교
[표 4]에서 보듯 한국이 일본에 비해 특허건수 및 개발 동향에서 상당히 많은 차이가 나는 것을 알 수 있다.
[표 5] 무안경식 특허 건수의 비교
무안경식 특허 기술 중에서는 parallax, lenticular 및 integral photography가 많은 부분을 차지함을
알 수 있다.
[표 6] 각 기술의 특허 동향
3. 결론
앞으로 디스플레이 산업은 장치의 다양함과 생활에서의 활용도 및 여러 다른 산업에의 응용 면에서 지금보다 훨씬 발전할 것이다.
특히 현재 2차원적인 디스플레이 기술의 발달은 많이 이루어진 상태이고 앞으로 3차원 입체 영상의 기술은 더욱 더 많은 발전을
할 것으로 기대된다.
본론에서 보았듯이 우리나라의 3차원 입체 영상 기술은 일본에 비해 떨어져 있지만 PDP와 TFT-LCD 등에서는 세계적인 기술력과
연구진으로 충분히 선도할 수 있다고 생각된다.
그런 의미에서 삼성전자가 앞으로의 주력 상품으로 3D 디스플레이를 선정한 것은 매우 고무적인 일이라 생각된다. 삼성전자 및 다른
우리 기업들이 해외 경쟁업체보다 앞서 3D 기술을 구현할 경우, 기존의 고부가가치 산업의 차원을 뛰어넘는 탄탄한 수익 기반과
새로운 시장 교두보를 마련할 수 있을 것으로 예상된다.