KR101505368B1 - A side view holographic display with 360°viewing angle - Google Patents

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KR101505368B1 KR1020140033815A KR20140033815A KR101505368B1 KR 101505368 B1 KR101505368 B1 KR 101505368B1 KR 1020140033815 A KR1020140033815 A KR 1020140033815A KR 20140033815 A KR20140033815 A KR 20140033815A KR 101505368 B1 KR101505368 B1 KR 101505368B1
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Abstract

The present invention relates to a side view holographic display device with 360° viewing angle. Spherical reflective mirrors are arranged with a circular shape. NYF (sodium ytterbium chloride) is formed around a point which is separated with a distance which is greater than the radius of the spherical reflective mirror. A volume-type screen for space image screen like Up-conversion crystal is located. A hologram reproduction image is displayed on the screen. An image is generated in a predetermined direction determined by the arrangement spherical reflective mirror of the reproduction image. Thereby, viewers which correspond to the number of the spherical reflective mirrors watch the reproduction images in corresponding directions at the same time.

Description

360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치 {A SIDE VIEW HOLOGRAPHIC DISPLAY WITH 360°VIEWING ANGLE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a holographic display device for viewing 360 ° side view

본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것으로, 자세하게는 다수의 구형 반사경을 원형으로 배열하고 그 중심에서 구형 반사경까지의 반경보다 적지 않은 거리만큼 떨어진 지점을 중심으로 한 공간 영상 표시용 체적형 스크린을 위치시켜 홀로그램 재생상을 표시함으로 배열된 각각의 구형 반사경을 통해 정해진 방향으로 영상을 발생시키는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic display device, and more particularly, to a holographic display device in which a plurality of spherical reflectors are arranged in a circular shape, and a volumetric screen for spatial image display, centered at a position distant by not more than a radius from the center to the spherical reflector, And a hologram reproduced image is displayed on each of the rectangular reflecting mirrors so as to generate an image in a predetermined direction.

3차원 영상방식은 입체를 포함한 다시점 영상방식, 체적영상방식 그리고 홀로그래픽 영상방식의 세 방식이 주로 사용되고 있다.The three-dimensional image method is mainly used in three-dimensional multi-view image method, volumetric image method, and holographic image method.

입체를 포함한 다시점 방식의 경우 표시화면을 중심으로 앞뒤로 상이 표시되는 특징이 있으며, 홀로그래픽 영상방식은 공간에 체적을 가진 공간 체적상의 표시가 가능하다는 특징이 있다.In the case of a multi-point system including a stereoscopic body, there is a feature that an image is displayed forward and backward with respect to the display screen. The holographic stereoscopic system has a feature of displaying a spatial volume having a volume in a space.

물론 공간 체적상은 체적영상방식에 의해서도 표시 가능하다고 하지만 체적영상의 경우는 360° 방향시청만 가능할 뿐 표시화면의 주변에 나타나는 것은 타 다시점 3차원 영상방식과 동일하다.Of course, the spatial volume image can be displayed by the volumetric image method. However, in the case of the volumetric image, only the 360 ° direction view is available.

이와 같이 홀로그래픽 영상방식은 공간 체적상을 표시할 수 있는 유일한 3차원 영상방식이라 할 수 있다. 그러나 현재 전자적인 방식의 홀로그래픽 디스플레이는 양질의 재생 상을 생성할 수 있는 홀로그램의 표시가 가능한 디스플레이 매질의 부재로 아직 답보 상태에 있다.Thus, the holographic imaging method is the only three-dimensional imaging method capable of displaying the spatial volume image. However, current electronic holographic displays are still in a standstill with the absence of a display medium capable of displaying holograms capable of producing high quality reproduction images.

현재 개발된 1㎛의 화소 사이즈를 가진 Full HD 칩은 해상도와 그 사이즈가 너무 작고, 4.8㎛의 해상도를 가진 LCoS 칩은 최대 UHD(7680×4320)의 해상도를 가져, 아직 홀로그램을 표시하기에는 해상도가 적고 화소 사이즈는 너무 크다.The currently developed Full HD chip with a pixel size of 1 μm is too small in resolution and size, and the LCoS chip with a resolution of 4.8 μm has a resolution of up to UHD (7680 × 4320), yet has a resolution And the pixel size is too large.

이들 화소 사이즈, 해상도 그리고 크기 문제로 의해 홀로그램의 재생상을 시청을 위한 시역각(Viewing Zone Angle)이 너무 적어 확산판과 같은 투명 스크린 또는 홀로그램 재생 상을 홀로그램이 표시된 디스플레이 표면의 축소상을 시청 창(Window)으로 하여 시청하는 방법을 사용하고 있으나, 이들 방법은 홀로그램 재생상이 갖는 체적을 가진 공간 영상의 특성을 제거하거나, 너무 적은 창의 단면적에 의해 시청에 제약을 유발시키고 또한 시청자의 눈에 위해를 입힐 수 있는 문제가 있다. 이에 더하여, 표시 매질의 디지털화에 의한 영향으로 나타나는 회절 현상에 의해 재생상의 화질이 타 3차원 디스플레이에 비해 좋지 못하다는 문제가 있다.Due to the pixel size, resolution, and size problem, the viewing angle for viewing the reproduced image of the hologram is so small that a transparent screen such as a diffusion plate or a reduced image of the display surface on which the hologram is displayed is displayed on the viewing window (Window). However, these methods remove the characteristics of the spatial image having the volume of the hologram reproduction image, limit the viewing due to the small cross-sectional area of the window, and also cause harm to the viewer's eyes There is a problem that can be applied. In addition, there is a problem that the image quality of the reproduced image is poorer than that of the other three-dimensional display due to the diffraction phenomenon represented by the influence of digitization of the display medium.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 홀로그래픽 디스플레이의 화질 및 시야각을 확대하여 시청자 시청 자유도를 증대시키고, 또한 홀로그램이 가지는 공간 체적 상의 특성을 극대화시키기며, 각 시청자는 자신의 위치에 해당하는 구형반사경에 의해 정의되는 방향의 체적스크린 내 재생상의 구형반사경에 의한 영상을 시역각의 제한 없이 시청할 수 있도록 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to enlarge the image quality and the viewing angle of a holographic display to increase the degree of freedom for the viewer to view and maximize the spatial volume characteristics of the hologram, Each viewer has a 360-degree side view holographic display device for viewing an image by a spherical reflector on a reproduced on-screen volumetric screen in a direction defined by a spherical reflector corresponding to the position of the viewer .

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치에 있어서, 설정된 직경을 갖는 기준원의 둘레를 따라 반사면이 상기 기준원의 중심방향을 향하도록 일정 간격으로 배치된 다수의 구형반사경을 구비한 구형반사경 모듈; 상기 기준원의 중심선의 한 지점에 중심을 두고 설치되되, 홀로그램 재생상을 상기 구형반사경 모듈로 산란시키는 체적형 스크린; 홀로그램화 하려는 물체의 홀로그램이 기록된 홀로그램 표시용 디스플레이 칩; 상기 홀로그램 표시용 디스플레이 칩에 레이저 빔을 조사함으로 상기 체적형 스크린 내에 홀로그램 재생상이 형성되도록 하는 제1여기 레이저빔 출력수단; 상기 체적형 스크린에 형성된 홀로그램 재생상에 레이저빔을 조사하는 제2여기 레이저빔 출력수단; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a holographic display device including a plurality of spherical reflecting mirrors arranged at regular intervals such that reflection surfaces are arranged along a circumference of a reference circle having a predetermined diameter, Spherical reflector module; A volumetric screen centered at a point on a centerline of the reference circle, the volumetric screen scatters the hologram reproduction image with the spherical reflector module; A hologram display chip on which a hologram of an object to be holed is recorded; First excitation laser beam output means for generating a hologram reproduction image in the volume type screen by irradiating a laser beam onto the hologram display display chip; A second excitation laser beam output means for irradiating a laser beam onto the hologram reproduction formed on the volume type screen; .

상기 구형반사경의 초점거리는 상기 기준원 직경의 1/2 미만인 것이 바람직하다.The focal length of the spherical reflecting mirror is preferably less than 1/2 of the reference circle diameter.

상기 구형반사경 모듈을 구성하는 구형반사경은 반사면이 상기 기준원의 중심을 기준으로 서로 마주보도록 배열되는 것이 바람직하다.The spherical reflectors constituting the spherical reflector module are preferably arranged so that the reflective surfaces face each other with respect to the center of the reference circle.

상기 구형반사경 모듈은 수직위치가 상기 기준원의 중심선과 평행한 방향으로 이동가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.And the spherical reflector module is configured such that the vertical position is movable in a direction parallel to the center line of the reference circle.

상기 구형반사경 모듈을 구성하는 각 구형반사경의 폭은 상기 기준원의 둘레를 상기 기준원의 중심에서 상기 구형반사경의 숫자와 동일하게 분할한 호의 폭보다 작게 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the width of each spherical reflector constituting the spherical reflector module is smaller than the width of the arc divided from the center of the reference circle by the same number as that of the spherical reflector.

상기 체적형 스크린은 업컨버젼(Upconversion)이 가능한 NYF(Sodium Ytterbium Chloride) 결정으로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the volume type screen is made of NYF (Sodium Ytterbium Chloride) crystals capable of upconversion.

상기 체적형 스크린의 중심은 상기 기준원의 중심선 상에서 상기 구형반사경 모듈의 높이에 해당하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.And a center of the volume type screen is disposed on a center line of the reference circle at a position corresponding to a height of the spherical reflector module.

상기 구형반사경에 의한 반사된 체적형 스크린 내 영상의 상이 각 구형반사경에서 상기 기준원의 반경 또는 그 이상의 거리에 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다.And the image of the reflected volumetric in-screen image by the spherical reflector is located at a distance of a radius or more of the reference circle in each spherical reflector.

상기 체적형 스크린 내의 영상은 홀로그램화 하려는 물체를 다수의 층으로 절단한 각 단면 홀로그램의 재생상이 필요간격으로 층 배열된 구조를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the image in the volumetric screen has a structure in which reproduced images of the respective sectional holograms obtained by cutting the object to be hologram into a plurality of layers are arranged in necessary intervals.

본 발명은 시역각의 제한으로 재생상을 직접 눈으로 볼 수가 없어 공간 체적상을 표시하는 홀로그램의 특성을 살리지 못하는 현재 홀로그래픽 디스플레이 장치의 문제점을 해결하기 위해, 홀로그램의 재생상을 NYF 결정과 같은 체적 스크린에 생성시켜 생성된 재생상이 사방으로 발광하게 함으로 재생상을 360° 방향에서 볼 수 있게 하고, 일정 직경의 원 둘레를 따라 구형반사경을 배열하여 구형 반사경의 수만큼의 시청자가 자신의 대응 구형반사경의 위치에서 본 재생상의 상을 동시에 시청 가능하도록 하게 된다. In order to solve the problem of the present holographic display device which can not take advantage of the characteristics of the hologram which can not visually observe the reproduced image due to the limitation of the viewing angle, The reproduced image generated by the volume screen is emitted in all directions, so that the reproduced image can be seen in the 360 ° direction, and the spherical reflectors are arranged along the circumference of the predetermined diameter, So that the image of the reproduced image viewed from the position of the reflecting mirror can be viewed at the same time.

도 1은 일반적인 홀로그램의 기록 및 재생 시의 기하광학적인 광선배열을 나타낸 개념도,
도 2는 NYF 결정의 여기 원리를 나타낸 개념도,
도 3은 본 발명의 체적 스크린 내에서 체적상의 생성 원리를 나타낸 개념도,
도 4는 체적형 스크린을 사용한 본 발명의 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학 구조를 나타낸 도면이다.1 is a conceptual diagram showing a geometrical optical arrangement of rays during recording and reproduction of a general hologram,
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the excitation principle of the NYF crystal,
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the principle of volume generation within a volume screen of the present invention,
4 is a view showing an optical structure of a 360 DEG viewing side viewing holographic display device of the present invention using a volumetric screen.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a side view viewing holographic display device according to the present invention will be described in detail.

홀로그램은 특정 물체의 표면을 조사하는 코히어런트(Coherent)한 광의 형상에 따른 위상변화를 간섭무늬 형태로 상기 특정 물체의 표면 형상을 기록한 3차원 사진의 하나이다.A hologram is one of three-dimensional photographs in which the surface shape of the specific object is recorded in the form of an interference fringe in accordance with the shape of coherent light that irradiates the surface of a specific object.

이때 한 개의 간섭무늬는 일반적인 밝고 어두운 줄 무늬로 구성되어 있어 각 간섭무늬의 표시에는 최소 2개의 화소가 필요하다. 상기 2개의 화소 폭이 홀로그램에 포함된 간섭무늬들 중에서 디스플레이에 표시될 수 있는 최소 간섭무늬의 주기를 나타낸다.In this case, one interference fringe is composed of general bright and dark fringe patterns, and at least two pixels are required for displaying each interference fringe. The two pixel widths represent the period of the minimum interference fringes that can be displayed on the display among the interference fringes included in the hologram.

즉 홀로그램을 기록시 상기 2개의 화소 폭이 홀로그램에 기록 가능한 최소 간섭무늬 주기를 정의한다. 이러한 홀로그램에 기록 가능한 최소 간섭무늬 주기는 물체파와 기준파의 교차각(Crossing Angle)에 의해 정의된다.That is, when recording a hologram, a minimum interference fringe period in which the width of the two pixels can be recorded in the hologram is defined. The minimum interference fringe period that can be recorded in the hologram is defined by the crossing angle between the object wave and the reference wave.

상기 물체파와 기준파의 교차각은 물체파가 기준파와 간섭하여 그 간섭무늬를 홀로그램으로 기록할 수 있는 최대각을 나타내는 것으로, 상기 물체파와 기준파의 교차각 내에서는 물체의 각 점으로부터의 광선이 전 홀로그램 표면에 기록되지만, 상기 물체파와 기준파의 교차각을 벗어나게 되면 물체의 각 점으로부터의 광선은 홀로그램의 일부분에 기록되기도 하지만 일부분은 기록이 이루어지지 않게 된다.The intersection angle of the object wave and the reference wave indicates a maximum angle at which the object wave interferes with the reference wave and the interference fringe can be recorded in the hologram. In an intersection angle of the object wave and the reference wave, If the object is out of the crossing angle of the object wave and the reference wave, the light rays from each point of the object are recorded in a part of the hologram, but a part is not recorded.

즉 물체가 상기 물체파와 기준파의 교차각 내의 공간에 위치할 때만 홀로그램으로 기록되며, 이 교차각을 벗어나는 경우는 벗어나는 부분의 일부분만 재생되어 상이 나타나며 홀로그램의 밝기도 줄어든다. 상기 물체파와 기준파의 교차각은 대략 λ/2PP (λ: 사용 레이저의 파장, PP: 디스플레이 화소 사이즈)로 주어진다.That is, the hologram is recorded only when the object is located in the space within the intersection angle of the object wave and the reference wave. If the object is out of the intersection angle, only a part of the outgoing portion is reproduced, and an image is displayed and the brightness of the hologram is also reduced. The intersection angle of the object wave and the reference wave is given by approximately? / 2P P (?: Wavelength of used laser, P P : display pixel size).

만약 사용 레이저 파장을 633㎚로 하는 경우 화소 사이즈가 4.8㎛이라면 교차각은 대략 3.8°로 주어진다.If the laser wavelength used is 633 nm and the pixel size is 4.8 mu m, the crossing angle is given as approximately 3.8 DEG.

도 1은 일반적인 홀로그램의 기록 및 재생 시의 기하광학적인 광선배열을 나타낸 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram showing the arrangement of geometrical optical rays during recording and reproduction of a general hologram.

홀로그램의 기록시에는 기준파(1)와 물체파/재생파(2)가 일정 교차각(3)으로 홀로그램(4)의 기록 전 상태인 감광판에 입사하게 된다. 도 1에서 상기 기준파(1)와 물체파/재생파(2)의 교차각(3)은 물체/재생상(5)을 표시하기 위해 가능한 물체파의 최대 각도를 나타낸다. 따라서, 상기 물체/재생상(5)이 위치할 수 있는 가능한 위치는 기준파(1)와 물체파/재생파(2)의 교차각(3)에 의해 정의된 공간에서만 가능하다.At the time of recording the hologram, the reference wave 1 and the object wave / reproduction wave 2 are incident on the photosensitive plate, which is a pre-recording state, of the hologram 4 at a constant crossing angle 3. In FIG. 1, the intersection angle 3 between the reference wave 1 and the object wave / reproduction wave 2 represents the maximum angle of the object wave which is possible for displaying the object / reproduction image 5. Therefore, the possible position at which the object / reproduction image 5 can be located is only possible in the space defined by the intersection angle 3 between the reference wave 1 and the object wave / reproduction wave 2. [

상기 물체(5)의 각 점에서 발산된 빔은 홀로그램(4)의 전 표면에 입사하므로, 홀로그램 재생시 물체파/재생파(2)를 홀로그램(4)에 입사시키면 물체/재생상(5)의 각 점은 홀로그램 전체 표면으로부터의 회절빔이 모여서 원래 물체의 위치에 구현이 된다. 따라서, 도 1에서 물체/재생상(5) 전체를 볼 수 있는 위치는 홀로그램(4)에서 물체/재생상(5)의 최상측을 지나는 빔(6)과 물체/재생상(5)의 제일 최하측을 지나는 빔(7)이 서로 교차하는 지점(8)에서 시작이 된다.Since the beam emitted from each point of the object 5 is incident on the entire surface of the hologram 4, when the hologram 4 is incident on the hologram 4, The diffracted beams from the entire surface of the hologram are gathered to be realized at the position of the original object. 1, the position at which the entire object / reproducing image 5 can be seen is the position of the beam 6 passing through the uppermost side of the object / reproducing image 5 in the hologram 4, Beginning at the point (8) where the beams (7) passing through the lowermost intersect each other.

보통 이 교차 지점(8)에서 상기 물체/재생상의 최상측을 지나는 빔(6)과 물체/재생상의 최하측을 지나는 빔(7)이 교차하는 각(9)을 통해 형성되는 공간이 물체/재생상(5) 전체를 볼 수 있는 공간이다.The space formed through the angle (9) at which the beam (6) passing through the uppermost side of the object / reproducing image and the beam (7) passing through the lowermost side of the object / reproducing phase intersect at the intersection (8) It is a space where you can see the whole statue (5).

상기 물체/재생상의 최상측을 지나는 빔(6)과 물체/재생상의 최하측을 지나는 빔(7)이 교차하는 각(9)은 상기 재생상(5)을 볼 수 있는 시역각(Viewing Zone Angle)을 나타내나, 상기 기준파(1)와 물체파(2)의 교차각(3)보다 범위가 훨씬 작고 상기 물체/재생상(5)의 최상측을 지나는 빔(6)과 물체/재생상(5)의 제일 최하측을 지나는 빔(7)이 서로 교차하는 지점(8)은 물체로부터 수 미터(m)가량 떨어져 있게 되므로, 상기 재생상(5)을 시청자가 눈으로 직접 보는 것은 거의 불가능하다.An angle 9 at which the beam 6 passing through the uppermost side of the object / playback image and the beam 7 passing through the lowermost side of the object / playback phase intersects the viewing zone angle (6) which is much smaller than the intersection angle (3) of the reference wave (1) and the object wave (2) and passes the uppermost side of the object / reproduction image (5) The point 8 where the beams 7 passing through the lowermost side of the reproduced image 5 intersect with each other is a distance of several meters from the object so that it is almost impossible for the viewer to directly see the reproduced image 5 with eyes Do.

이를 해결하기 위해서는 홀로그램의 재생상(5)을 사방으로 산란시켜 시청자가 쉽게 재생상의 시청이 가능하도록 하는 체적형 스크린이 필요하다.In order to solve this problem, a volumetric screen is required which scatters the reproduced image 5 of the hologram in all directions so that the viewer can easily view the reproduced image.

상기 체적형 스크린으로 적합한 재질은 업컨버젼(Upconversion)이 가능한 에르븀(Erbium)이 첨가된 CaF2 유리NYF(Sodium Ytterrium Fluoride) 결정이다. 상기 NYF 결정은 업컨버젼이 가능한 결정으로 체적 영상의 발생을 위해 사용된다.A suitable material for the volumetric screen is CaF 2 glass NYF (sodium ytterrium fluoride) crystal with erbium added thereto which can be upconverted. The NYF crystal is used for generation of a volumetric image as an upconversion-capable crystal.

상기 업컨버젼 결정은 먼저 결정을 레이저 빔 하나를 사용하여 전자를 기저상태(Ground State)로부터 여기(Excite) 시키고, 상기 여기 상태의 전자에다 다른 파장의 레이저를 사용하여 한 번 더 여기 시키면 이 전자는 더 높은 준위로 이동하여 기저상태로 떨어지면서 두 개의 여기 빔의 파장보다 더 짧은 파장의 빛을 발생하게 된다.The upconversion determination may be performed by first exciting electrons from the ground state using one laser beam and exciting the excited electrons once more using a laser of a different wavelength, It moves to a higher level and falls to a ground state, generating light of a wavelength shorter than the wavelength of the two excitation beams.

이 과정에서 보통 첫 번째 여기 빔의 파장은 두 번째 여기 빔의 파장보다 길게 설정된다. 이러한 여기 과정에서 빛의 발생은 1ms 이하의 시간에 일어나므로 업컨버젼 결정의 효과적인 사용을 위해서는 먼저 첫 번째 여기 빔을 가지고 결정 내에 많은 영상 점을 동시에 발생시키고, 두 번째 여기 빔으로 상기 영상 점들을 동시에 여기 시키게 된다.In this process, the wavelength of the first excitation beam is usually set longer than the wavelength of the second excitation beam. In this excitation process, the generation of light occurs at a time of less than 1 ms. Therefore, in order to effectively use the up-conversion determination, a plurality of image points are simultaneously generated in the crystal with the first excitation beam and the image points are simultaneously Here we are.

따라서, 여기 과정이 1ms이 걸린다고 가정하는 경우, 최대 1,000층의 영상점 배열을 상기 NYF 결정 내에 형성할 수 있다. 이때 두 개의 레이저 빔이 교차하는 지점에 이 두 레이저 빔보다 파장이 짧은 빛이 발생한다.Therefore, when it is assumed that the excitation process takes 1 ms, an image point arrangement of a maximum of 1,000 layers can be formed in the NYF crystal. At this time, a light having a wavelength shorter than that of the two laser beams is generated at the intersection of the two laser beams.

도 2는 NYF 결정의 여기 원리를 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing the excitation principle of the NYF crystal.

먼저, 제1 여기빔(10)을 NYF 결정(11)의 원하는 지점에 초점 시키고, 이와 동시에 제2여기 빔(12)을 상기 제1 여기빔(10)이 초점 된 동일한 지점에 조사하게 되면 해당 지점에서 빛이 발산하게 된다.First, when the first excitation beam 10 is focused on a desired point of the NYF crystal 11 and at the same time the second excitation beam 12 is irradiated to the same point where the first excitation beam 10 is focused, Light is emitted from the point.

보통 불순물로 2% 에르븀(Erbium)이 도핑(Doping) 된 NYF 결정의 경우 제1 여기빔의 파장으로 광통신에 많이 쓰이는 레이저 다이오드인 1.53㎛를 사용하고 제2 여기빔의 파장으로 0.85㎛를 사용하게 되면, 대략 0.54㎛의 녹색 빔이 발생하게 된다.In the case of NYF crystals doped with 2% erbium as an impurity, 1.53 μm is used as a laser diode used for optical communication and 0.85 μm is used as a wavelength of a second excitation beam. A green beam of approximately 0.54 mu m is generated.

이 경우 제1 여기빔(10) 및 제2 여기빔(12)에 필요한 레이저 파워는 두 여기빔 모두 30W로 고출력을 요구한다. 만약 상기 NYF 결정(11)의 불순물 종류를 바꾸게 되면, 다른 색상의 빛이 발생한다.In this case, the laser power required for the first excitation beam 10 and the second excitation beam 12 requires a high output of 30W for both excitation beams. If the type of the impurities of the NYF crystal 11 is changed, light of a different color is generated.

상기 NYF 결정(11) 내에 원하는 모양의 형태를 제1 여기빔(10)과 제2 여기빔(12)을 한 개의 점(Point)으로 묶어 고속주사(High Speed Scanning)를 하게 되면 체적상(Volumetric Image)(13)의 생성이 가능해진다. 하지만, 이러한 방식은 주사속도에 따른 초당 생성가능한 점들의 수에 있어 크게 제한을 받아 소형 체적상의 생성만 가능하다.When a high-speed scanning is performed by bundling the first excitation beam 10 and the second excitation beam 12 at a single point in the NYF crystal 11 in a desired shape, Image) 13 can be generated. However, this method is largely restricted in the number of points that can be generated per second according to the scanning speed, so that it is only possible to generate a small volume image.

이러한 체적상의 크기를 보다 대형화하는 방법은 영상 투사기의 영상을 평행화(Collimate)하여 NYF 결정(11)에 투사하고, 상기 투사기의 영상이 상기 NYF 결정의 특정 위치에 왔을 때 제2 여기빔(12)을 조사하여 영상 전체를 발광하게 하는 것이다.A method of increasing the size of the volume image is to collimate the image of the image projector and project it to the NYF crystal 11. When the image of the projector comes to a specific position of the NYF crystal, ) To illuminate the entire image.

그러나 이러한 방식은 영상 투사기로부터의 광선이 연속적으로 투사되므로 상기 제2 여기빔(12)이 시트(Sheet) 빔으로 되지 않으면, 상기 영상 투사기로부터 연속적으로 투사되는 광선의 빔과 넓은 체적으로 서로 만나게 되므로 체적상에 블러링(Burring)이 발생한다.However, since the beam from the image projector is continuously projected, the second excitation beam 12 is not in the form of a sheet beam, but is in wide volume with the beam of the beam successively projected from the image projector Burrming occurs on the volume.

이러한 문제의 해결방법은 영상을 구성하는 각 점들의 빔 강도가 다른 부분보다 더 세도록 설정하는 것이다. 이와 같은 방법은 영상을 구성하는 각 점들이 초점 작용에 의해 생성되도록 하면 된다.The solution to this problem is to set the beam intensity of each point constituting the image to be more than the other parts. In this method, each point constituting the image is generated by the focusing action.

도 3은 본 발명의 체적 스크린 내에서 체적상의 생성 원리를 나타낸 개념도이다. 첨부된 도 1의 설명에서 언급한 것과 같이 재생상(5)의 각 점은 홀로그램(4)의 전체로부터 발생한 광선이 모여서 생성, 즉 초점 작용에 의해 생성되므로 재생상(5) 점의 단위 면적당 빔 세기(Irradiance)는 홀로그램으로부터 오는 광선들에 비해 빔 강도(Intensity)가 아주 높다.3 is a conceptual diagram showing the principle of volume generation within a volume screen of the present invention. 1, each point of the reconstructed image 5 is generated by the gathering of light rays generated from the entire hologram 4, that is, by the focal action, so that a beam per unit area of the reconstructed image 5 Irradiance has a very high beam intensity compared to the rays coming from the hologram.

제1 여기빔(10)으로 홀로그램(4)을 조사하여 재생상을 결정(13) 내에 위치시키고, 제2 여기빔(12)을 NYF 결정(11)의 전체를 커버(Cover)하도록 확대시켜 조사하게 되면 홀로그램의 재생상이 상기 NYF 결정(11) 내에 생성된다.The hologram 4 is irradiated with the first excitation beam 10 to place the reproduced image in the crystal 13 and the second excitation beam 12 is magnified to cover the entire NYF crystal 11, The reproduced image of the hologram is generated in the NYF crystal 11.

더욱 정교한 홀로그램 재생상을 상기 NYF 결정(11) 내에 생성하기 위해서는 물체를 깊이방향으로 필요 간격으로 절단하여 각 절단면의 홀로그램을 만들고 각 절단된 홀로그램의 재생상을 평면으로 하여 각 재생상을 상기 NYF 결정(11) 내에 필요 간격을 갖는 층으로 조사하는 것이다. 도 3(b)에서 이와 같이 층으로 이루어진 홀로그램의 재생상을 생성하는 방법을 도시하고 있다.In order to generate a more sophisticated holographic reproduction image in the NYF crystal 11, an object is cut at necessary intervals in the depth direction to form a hologram of each cut surface, and the reproduced image of each cut hologram is used as a plane, (11) with a layer having a necessary gap. FIG. 3 (b) shows a method of generating a reconstructed image of a hologram made up of such layers.

즉 홀로그램화 하려는 물체(14)를 홀로그램으로 기록할 디스플레이 칩(15)으로부터 깊이방향으로 필요 간격(16)으로 필요한 수의 층으로 절단하고(Slice) 각 절단면(17)에 주어지는 물체의 윤곽(18)을 일정 간격으로 분할하여 홀로그램화 한다.The object 14 to be holographicized is cut into a required number of layers in the depth direction from the display chip 15 to be recorded with the hologram in the required depth 16 in the depth direction and the contour 18 of the object given to each of the cut surfaces 17 ) Are divided at regular intervals and made into a hologram.

상기 절단면(17)에 포함된 물체의 윤곽(18)을 이용하여 만든 평면 영상 홀로그램은 물체의 층별 홀로그램으로, 이들을 디스플레이 칩(15)에 깊이별 절단면의 순서 즉 층별로 표시하고 제1 여기 레이저빔(19)으로 디스플레이 칩(15)을 조명하면 재생상(20)이 NYF 결정(11) 내에 생성되며, 상기 재생상(20)에 제2 여기 레이저 빔(21)을 조사하면 상기 재생상(20)을 구성하는 각 점들이 가시광선 범위의 빛을 발산하게 되어 상기 홀로그램화 하려는 물체(14)와 동일한 재생상이 시청 가능한 공간상으로 시청자에 투영된다.The planar image hologram formed by using the outline 18 of the object included in the cut surface 17 is a layered hologram of the object and is displayed on the display chip 15 in the order of the cut surface by depth, The reproduction image 20 is generated in the NYF crystal 11 and the reproduction image 20 is irradiated with the second excitation laser beam 21 when the display chip 15 is illuminated with the reproduction image 20, Are emitted to the viewer in a visible space in which the same reproduction image as that of the object 14 to be hologramed is viewed.

이때 제2 여기 레이저 빔(21)은 각 층별 홀로그램의 재생상이 투영됨과 동시에 상기 NYF 결정(11)에 상기 층별 홀로그램의 재생상 전체에 작용하도록 확대하여 조사하여야 한다. 또한, 상기 NYF 결정(11) 내에 위치한 상기 홀로그램화 하려는 물체(14)의 재생상(20)이 초당 30회 이상 반복이 되도록 하여 떨림(Flickering)이 없는 연속 재생상이 만들기 위해서는 DMD(Digital Micromirror Device)와 같은 고속 디스플레이 칩을 사용하는 것이 바람직하다.At this time, the second excitation laser beam 21 should be magnified and examined so that the reconstructed image of each layered hologram is projected and the NYF crystal 11 acts on the entire reconstructed image of the layered hologram. In order to make the reproduced image 20 of the object 14 to be subjected to the hologramization located in the NYF crystal 11 repeated 30 times or more per second to produce a continuous reproduction image without flickering, a DMD (Digital Micromirror Device) It is preferable to use a high-speed display chip.

도 4는 체적형 스크린을 사용한 본 발명의 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학 구조를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an optical structure of a 360 DEG viewing side viewing holographic display device of the present invention using a volumetric screen.

일정한 직경(22)을 갖는 기준원(Reference Circle)(23)의 둘레를 구형반사경 모듈(25)의 상단면(Upper Side)을 최대 높이로 하되, 상기 구형반사경 모듈(25)은 상기 기준원(23)의 둘레를 따라 일정 간격으로 구형반사경(Spherical Mirror)(24)을 서로 마주 보도록 즉 반사면이 상기 기준원(23)의 중심을 향하도록 배열하여 이루어지게 된다.The spherical reflector module 25 has a maximum height at the upper side of the spherical reflector module 25 around a reference circle 23 having a predetermined diameter 22, 23 so that the spherical mirrors 24 face each other at a predetermined interval, that is, the reflecting surfaces are arranged to face the center of the reference circle 23.

또한, 상기 기준원(23)의 중심선(28) 상에 상기 구형반사경(24)을 고정시키는 구형 사경 모듈(25)의 높이(26)에 해당되는 위치 부근에 체적 스크린에 해당하는 NYF 결정(11)의 중심을 위치시키되, 상기 NYF 결정(11)이 상기 구형반사경(24)의 아래쪽에 위치하도록 배치한다. 이렇게 함으로 360°의 시야각을 가진 측면 시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치가 구현된다.A NYF crystal 11 (corresponding to a volume screen) is formed near the position corresponding to the height 26 of the rectangular spherical mirror module 25 that fixes the spherical reflecting mirror 24 on the center line 28 of the reference circle 23 And the NYF crystal 11 is positioned below the spherical reflecting mirror 24. The center of the NYF crystal 11 is located below the spherical reflecting mirror 24. [ Thus, a side viewing holographic display device having a viewing angle of 360 degrees is realized.

이때, 상기 기준원(23)의 둘레를 따라 배열되는 구형반사경(24)의 수를 조절함으로 필요한 시야각을 갖도록 홀로그래픽 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.At this time, the number of the spherical reflecting mirrors 24 arranged along the circumference of the reference circle 23 may be adjusted to realize a holographic display device having a required viewing angle.

또한, 필요시 일부 구형반사경만을 상기 기준원(23)의 둘레에 배치함으로 필요한 시야각을 가진 측면 시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.Further, if necessary, only a part of the spherical reflector is disposed around the reference circle 23, so that a side viewing holographic display device having a required viewing angle can be realized.

이때 각 구형반사경(24)의 폭은 상기 기준원(23)의 둘레를 상기 기준원(23)의 중심에서 동일 각도로 분할한 호(Arc)의 폭 보다 크지 않아야 한다.At this time, the width of each spherical reflector 24 should not be larger than the width of the arc divided by the same angle at the center of the reference circle 23 around the reference circle 23.

또한, 상기 기준원(23)의 반경은 상기 구형반사경(24) 초점거리의 2배 또는 그 이하가 되어 상기 NYF 결정(11) 내의 재생상(20)이 다소 확대 또는 동일한 크기로 상기 구형반사경(24)으로부터 상기 기준원(23)의 반경 또는 그 이상 떨어진 거리에 상기 각 구형반사경 위치에서 본 재생상(20)의 상(27)이 생성되도록 한다.The radius of the reference circle 23 is twice or less the focal length of the spherical reflector 24 so that the reproduced image 20 in the NYF crystal 11 is slightly enlarged or the size of the spherical reflector 24 24 to produce an image 27 of the reconstructed image 20 viewed from the position of each spherical reflector at a distance or more than the radius of the reference circle 23. [

상기 각 구형반사경 위치에서 본 재생상(20)의 상(27)의 수는 상기 구형반사경(24)의 수와 동일하며, 상기 각 구형반사경 위치에서 본 재생상(20)의 상(27)의 진행 방향은 상기 기준원(23)의 외곽에 위치한 시청자의 얼굴 부위를 향하도록 상기 구형반사경(24)의 높이를 상기 기준원(23)의 하방으로 조정되도록 한다.The number of images 27 of the reconstructed image 20 viewed from the positions of the spherical reflectors is equal to the number of the spherical reflectors 24 and the number of images 27 of the reconstructed image 20 The height of the spherical reflecting mirror 24 is adjusted to be lower than the reference circle 23 so that the traveling direction of the spherical reflecting mirror 24 is directed toward the face portion of the viewer located outside the reference circle 23. [

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many modifications and variations within the scope of the appended claims. It is self-evident.

1: 기준파 2: 물체파/재생파
3: 기준파와 물체파의 교차각 4: 홀로그램
5: 물체/재생상 6: 물체/재생상의 최상측을 지나는 빔
7: 물체/재생상의 최하측을 지나는 빔
8: 물체/재생상의 최상측 및 최하측을 지나는 빔이 서로 교차하는 지점
9: 물체/재생상의 최상측 및 최하측을 지나는 빔이 서로 교차하는 각
10, 19: 제1 여기빔 11, 13: NYF 결정
12, 21: 제2 여기빔 14: 홀로그램화 하려는 물체
15: 디스플레이 칩 16: 필요간격
17: 절단면 18: 물체의 윤곽
20: NYF 결정 내에 생성된 재생상 22: 직경
23: 기준원(Reference Circle) 24: 구형반사경(Spherical Mirror)
25: 구형반사경 모듈 26: 구형반사경 모듈의 높이
27: 재생상의 상 28: 기준원의 중심선1: reference wave 2: object wave / reproduction wave
3: Cross angle of reference wave and object wave 4: Hologram
5: Object / reproduction phase 6: Beam passing through the uppermost side of the object / reproduction phase
7: Beam passing through the bottom of the object / playback image
8: point where beams passing through the uppermost and lowermost sides of the object / reproduction image cross each other
9: The angle at which the beams passing through the uppermost and lowermost sides of the object /
10, 19: first excitation beam 11, 13: NYF crystal
12, 21: second excitation beam 14: object to be holographicized
15: Display chip 16: Required interval
17: cut surface 18: contour of object
20: regenerated phase produced in NYF crystal 22: diameter
23: Reference Circle 24: Spherical Mirror
25: spherical reflector module 26: height of spherical reflector module
27: phase of reproduction image 28: center line of reference circle

Claims (9)

홀로그래픽 디스플레이 장치에 있어서,
설정된 직경을 갖는 기준원의 둘레를 따라 반사면이 상기 기준원의 중심방향을 향하도록 일정 간격으로 배치된 다수의 구형반사경을 구비한 구형반사경 모듈;
상기 기준원의 중심선의 한 지점에 중심을 두고 설치되되, 홀로그램 재생상을 상기 구형반사경 모듈로 산란시키는 체적형 스크린;
홀로그램화 하려는 물체의 홀로그램이 기록된 홀로그램 표시용 디스플레이 칩;
상기 홀로그램 표시용 디스플레이 칩에 레이저 빔을 조사함으로 상기 체적형 스크린 내에 홀로그램 재생상이 형성되도록 하는 제1여기 레이저빔 출력수단;
상기 체적형 스크린에 형성된 홀로그램 재생상에 레이저빔을 조사하는 제2여기 레이저빔 출력수단; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
In a holographic display device,
A spherical reflector module having a plurality of spherical reflecting mirrors arranged at regular intervals such that the reflecting surfaces are along the circumference of the reference circle having a predetermined diameter so as to face the center of the reference circle;
A volumetric screen centered at a point on a centerline of the reference circle, the volumetric screen scatters the hologram reproduction image with the spherical reflector module;
A hologram display chip on which a hologram of an object to be holed is recorded;
First excitation laser beam output means for generating a hologram reproduction image in the volume type screen by irradiating a laser beam onto the hologram display display chip;
A second excitation laser beam output means for irradiating a laser beam onto the hologram reproduction formed on the volume type screen; And a display unit for displaying the side view of the 360 ° view.
제1항에 있어서,
상기 구형반사경의 초점거리는 상기 기준원 직경의 1/2 미만인 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the focal length of the spherical reflecting mirror is less than 1/2 of the diameter of the reference circle.
제1항에 있어서,
상기 구형반사경 모듈을 구성하는 구형반사경은 반사면이 상기 기준원의 중심을 기준으로 서로 마주보도록 배열되는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the spherical reflecting mirrors constituting the spherical reflecting mirror module are arranged so that the reflecting surfaces face each other with respect to the center of the reference circle.
제1항에 있어서,
상기 구형반사경 모듈은 수직위치가 상기 기준원의 중심선과 평행한 방향으로 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the spherical reflector module is configured to be movable in a direction parallel to a center line of the reference circle.
제1항에 있어서,
상기 구형반사경 모듈을 구성하는 각 구형반사경의 폭은 상기 기준원의 둘레를 상기 기준원의 중심에서 상기 구형반사경의 숫자와 동일하게 분할한 호의 폭보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the width of each spherical reflector constituting the spherical reflector module is smaller than the width of the arc divided from the center of the reference circle by the same number as the number of the spherical reflector. A holographic display device for viewing.
제1항에 있어서,
상기 체적형 스크린은 업컨버젼(Upconversion)이 가능한 NYF(Sodium Ytterbium Chloride) 결정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the volume type screen is made of NYF (Sodium Ytterbium Chloride) crystals capable of upconversion.
제1항에 있어서,
상기 체적형 스크린의 중심은 상기 기준원의 중심선 상에서 상기 구형반사경 모듈의 높이에 해당하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the center of the volumetric screen is disposed at a position corresponding to a height of the spherical reflector module on a center line of the reference circle.
제1항에 있어서,
상기 구형반사경에 의한 반사된 체적형 스크린 내 영상의 상이 각 구형반사경에서 상기 기준원의 반경 또는 그 이상의 거리에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
And the image of the reflected volumetric in-screen image by the spherical reflector is positioned at a distance of a radius or more of the reference circle in each spherical reflector.
제1항에 있어서,
상기 체적형 스크린 내의 영상은 홀로그램화 하려는 물체를 다수의 층으로 절단한 각 단면 홀로그램의 재생상이 필요간격으로 층 배열된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 360°시각의 측면시청용 홀로그래픽 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the image in the volumetric screen has a structure in which a reproduction image of each cross section hologram obtained by cutting an object to be hologram into a plurality of layers is layered at necessary intervals.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000078616A (en) 1998-08-28 2000-03-14 Minolta Co Ltd Stereoscopic image display device and stereoscopic image display system
KR20030050862A (en) * 2001-12-19 2003-06-25 한국과학기술연구원 Volumetric image processing method and system thereof

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