An integral imaging is an autostereoscopic three-dimensional display technique which can provide a 3D image to observers without any instruments such as glasses. The integral imaging system have been stud-ied widely due to its good properties and simple structure. However, there still exists some issues such as lim-ited depth range. As a three-dimensional display, the limitation on expressible depth is severe problem. There have been proposed several methods to resolve it and this thesis also introduces new integral imaging system with varifocal liquid lens array and its application for enhancing depth limitation.
Electrowetting liquid lens can change its focal length by applied voltage level. It operates fast and ac-curately. If its focus variable ability is applied to the integral imaging system, the position of central depth plane (CDP) which decides expressible depth position can be adjusted by applying appropriate voltage. The proposed integral imaging system is fabricated with 10x10 liquid lens array of commercialized Arctic 316 liquid lens and its depth range and operation is analyzed for further applications. Two different approaches for improving depth range are performed by this new system.
First suggested method is the depth plane adaptive integral imaging system. It aims to displaying an object moving vertically to the display panel. Because moving object periodically escapes from determined depth range which is relatively narrow, it is not possible to display the object using conventional integral imag-ing system. But with the help of focus variable ability, proposed system can adjust its expressible depth plane same with the object position. Then the moving object (from 50mm to 120mm from the display in this exper-iment) always stays in the expressible depth range of the system and observed clearly without any distortion while moving.
Second method is time multiplexing operation. By applying fast iteration of multiple states, the inte-gral imaging system can generate multiple CDPs with high changing rate. Then human brain accepts all the CDPs at the same time, therefore multiple objects with different position can be observed together. With con-structed integral imaging system, 2 CDPs alternating with 60 frames per seconds are generated and both ob-jects with different position (133mm and 253mm from the display) is observed together by human eye.
In summary, proposed two methods have proven their capability to enhance depth range. Although each methods still have some problems such as single object limitation of depth adaptive method and image flickering of time multiplexing method. But many ways to overcome these problems are exist and it can lead to more advanced integral imaging system.
집적영상기술은 특정한 외부 장치의 도움 없이 입체영상을 제공하는 기술이다. 간단한 구조와 좋은 특성들로 인해 널리 연구되어 왔지만 깊이 영역의 제한과 같은 몇몇 문제점이 아직 발목을 잡고 있다. 이를 해결하기 위해 여러 방법들이 연구되어 왔으며 이 논문에서는 초점 가변형 액체 렌즈 어레이를 이용한 깊이 향상 집적영상에 기법이 제시되었다.
전기습윤 액체렌즈는 인가된 전압에 따라서 초점거리가 변화하는 렌즈이다. 빠르고 정확한 초점가변 능력이 집적영상 시스템이 접목되면 CDP(Central Depth Plane)의 위치를 전압을 이용해 조절할수 있다. 제안된 시스템은 Arctic 316 액체렌즈를 10x10 어레이로 배열하여 구성되었으며 두 가지의 다른 깊이 향상 방법이 시도되었다.
첫 번째 방식은 깊이 적응형 집적영상으로, 디스플레이로부터 수직 방향으로 움직임을 갖는 물체를 표시하는 것을 목표로 한다. 시스템의 깊이 표현 범위를 벗어나게 움직이는 물체는 벗어남의 정도에 따라 이미지에 왜곡이 발생하기 때문에 일반적인 집적영상으로는 표현이 불가능하다. 이를 제시된 시스템의 초점 조절 능력을 통해 물체의 위치와 CDP를 항상 일치시켜 물체가 50mm에서 120mm 범위를 움직이는 동안 항상 뚜렷히 디스플레이 되게 만들어 준다.
두 번째 방식은 시분할 집적영상이다. 렌즈 어레이의 초점거리를 빠른 속도로 반복하여 변화시키게 되면 동시에 여러 개의 CDP가 존재하도록 할 수 있다. 이때 사람의 인지속도보다 빠르게 변화한다면 복수의 CDP를 동시에 인지하여 실제 깊이 표현 범위가 늘어나게 된다. 본 시스템에서는 2개의 CDP를 60fps로 번갈아가며 표시하여 133mm와 253mm 위치의 물체를 동시에 표현하였다.
요약하면, 초점가변 액체렌즈를 이용한 집적영상 시스템을 통해 구현된 두 방식 모두 깊이 표현 범위를 향상시켰다. 각각의 방법 모두 몇몇 단점들이 존재하지만 이러한 문제점들이 극복된다면 진보된 집적영상 시스템이 될 것이다.
