KR101644818B1 - 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이에 관한 것으로서, 광을 출사하는 광원을 포함하는 화상 표시부와, 상기 화상표시부의 상부에 설치되고, 상면과 하면 각각 상방과 하방으로 만곡지게 형성되며, 내부에 반사면이 형성되되, 하면 일측에 상기 광원으로부터 출사된 광이 입사되는 입사공이 형성됨과 아울러 상면 일측에 상기 입사공으로 입사된 광이 외부로 출사되는 출사공이 형성된 포물경부와, 상기 화상 표시부와 상기 포물경부 사이에 개재되고, 상기 화상 표시부로부터 출사된 광을 반사하여 상기 입사공으로 입사되도록 하는 반사미러부 및 상기 반사미러부의 일측에 연결되어 상기 반사미러부에 회전력을 제공하는 회전력제공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 스크린 대신 포물경을 이용하여 광의 초점이 관찰자의 눈에 맺히도록 함에 따라 홀로그래픽 영상을 구현함으로써 제조단가를 절감할 수 있을 뿐 아니라 제작이 용이하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이{Holographic display using curved mirror}

본 발명은 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크린 대신 포물경을 이용하여 광의 초점이 관찰자의 눈에 맺히도록 함에 따라 홀로그래픽 영상을 구현함으로써 제조단가를 절감할 수 있을 뿐 아니라 제작이 용이하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이에 관한 것이다.

최근 미디어에 대한 컨텐츠가 대중적으로 공급되면서, 고화질, 대형 디스플레이 장치에 대한 요구가 높아지고 있으며, 이러한 요구에 맞춰 대중적인 디스플레이 수단인 TV의 화면종횡비가 커지고 있으나, 넓은 화면종횡비에 따라 TV의 가격이 크게 상승하여 구입이 어려운 문제점이 있었다.

이에 대형 디스플레이 장치 중 하나로서 TV에 비해 비교적 저렴한 가격으로 큰 화면종횡비를 얻을 수 있는 프로젝션 디스플레이에 대한 수요와 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

일반적으로 알려진 프로젝션 시스템은 발광장치에서 발광된 광에 화상 신호를 실어서, 스크린의 전면 또는 후면에 투사하여 그 화상을 시청하는 장치로서, 그 동작방식에 따라 CRT방식, DMD(Digital Micromirror Device)방식, 반사형 액정 패널 방식, 투과형 액정 패널 방식 등으로 구분될 수 있는데, 최근에는 3D 영상을 디스플레이하는 삼차원 프로젝션 시스템이 개발되고 있다.

도1은 종래의 삼차원 프로젝션 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 삼차원 프로젝션 시스템(100)은 광을 출사하는 화상 표시부(110)와, 화상 표시부(110)로부터 출사되는 광이 일면으로 입사되는 경우 회전하면서 입사되는 광을 회절하는 회절 플레이트(120)와, 회절플레이트(120)로부터 회절된 광이 투사되는 스크린(130) 및 회전축의 일측이 스크린(130), 회절플레이트(120) 일측에 각각 연결되어 스크린(130)과 회절플레이트(120)에 회전력을 제공하는 회전력제공수단(140)으로 구성된다.

이러한 종래의 삼차원 프로젝션 시스템(100)은 화상 표시부(110)로부터 광이 출사되면 출사된 광이 회절플레이트(120)에 의해 회절되고, 회절플레이트(120)에 의해 회절된 광이 회전하는 스크린(130)에 투사되면서 스크린(130)상에 삼차원 영상이 디스플레이된다.

그러나, 종래의 삼차원 프로젝션 시스템(100)은 광이 관찰자의 눈에 맺히지 않고 스크린 상에만 맺히면서 홀로그래픽 디스플레이로는 개발하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스크린 대신 포물경을 이용하여 광의 초점이 관찰자의 눈에 맺히도록 함에 따라 홀로그래픽 영상을 구현함으로써 제조단가를 절감할 수 있을 뿐 아니라 제작이 용이하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 테이블 내부에 설치되고, 홀로그래픽 영상을 제공하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이에 있어서, 광을 출사하는 광원을 포함하는 화상 표시부와, 상기 화상표시부의 상부에 설치되고, 상면과 하면 각각 상방과 하방으로 만곡지게 형성되며, 내부에 반사면이 형성되되, 하면 일측에 상기 광원으로부터 출사된 광이 입사되는 입사공이 형성됨과 아울러 상면 일측에 상기 입사공으로 입사된 광이 외부로 출사되는 출사공이 형성된 포물경부와, 상기 화상 표시부와 상기 포물경부 사이에 개재되고, 상기 화상 표시부로부터 출사된 광을 반사하여 상기 입사공으로 입사되도록 하는 반사미러부 및 상기 반사미러부의 일측에 연결되어 상기 반사미러부에 회전력을 제공하는 회전력제공수단을 포함하되, 상기 포물경부는 하방으로 만곡지게 형성되고, 상기 화상 표시부의 상부에 설치되며, 일측이 상기 광원으로부터 출사된 광이 입사되는 입사공이 형성된 하부 포물경과, 상방으로 만곡지게 형성되고, 상기 하부 포물경의 상부에 설치되며, 상면 일측에 상기 입사공으로 입사된 광이 외부로 출사되는 출사공이 형성된 상부 포물경 및 상기 입사공이 형성된 상기 하부 포물경 일측에 배치되고, 상기 반사미러부의 일측에 연결되어 상기 반사미러부가 회전하는 경우 동반 회전하며, 상기 입사공으로 입사되는 광을 미리 설정된 각도로 굴절하는 굴절유닛을 포함하며, 상기 굴절유닛은 비구면 렌즈가 사용되는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이를 제공한다.

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아울러, 상기 회전력제공수단은 상기 화상 표시부와 분리되게 설치되어 구동시 발생되는 진동이 상기 화상 표시부에 전달되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 화상 표시부로부터 출사되어 상기 포물경부로 이동되는 광의 이동로 상에 설치되는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 렌즈부는 상기 화상표시부와 상기 회전력제공수단 사이에 설치되고, 상기 화상표시부로부터 출사된 광을 1차 집광하는 제1 렌즈유닛 및 상기 반사미러부와 상기 포물경부 사이에 설치되고, 상기 제1 렌즈유닛에 의해 굴절된 광을 집광하되, 상기 광의 초점거리를 조절하는 제2 렌즈유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 화상 표시부는 광을 출사하는 적어도 하나의 광원 및 상기 광원으로부터 출사된 광이 입사되고, 입사된 광을 반사하는 DM(Digital Micromirror)유닛을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 화상 표시부는 상기 광원으로부터 출사된 광을 일부 반사하여 상기 DM유닛으로 입사되도록 함과 아울러 상기 DM유닛에 의해 반사된 광의 일부가 통과되도록 하는 빔 스플리터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전력제공수단은 상기 화상 표시부로부터 출사된 광이 상기 반사미러부로 용이하게 이동할 수 있도록 광이 통과하는 중공이 형성된 모터가 사용될 수 있다.

아울러, 상기 반사미러부는 상기 화상표시부로부터 출사되는 광의 출사로 일측에 설치되고, 상기 화상표시부로부터 출사되는 광을 외측방향으로 반사하는 제1 반사미러와, 상기 제1 반사미러의 외측방향에 설치되고, 상기 제1 반사미러에 의해 반사된 광을 상기 포물경부 방향으로 반사하는 제2 반사미러를 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 스크린 대신 포물경을 이용하여 광의 초점이 관찰자의 눈에 맺히도록 함에 따라 홀로그래픽 영상을 구현함으로써 제조단가를 절감할 수 있을 뿐 아니라 제작이 용이하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 삼차원 프로젝션 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이의 사시도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 포물경부의 분해사시도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이의 측면도,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이의 동작을 도시한 도면,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 포물경부에서 빛이 굴절, 반사되는 상태를 도시한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이의 사시도, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 포물경부의 분해사시도이며, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이의 측면도이다.

도2 내지 도4에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이(1)은 화상표시부(10)와, 포물경부(20)과, 반사미러부(30)와, 렌즈부(40)와, 회전력제공수단(50) 및 지지부재(60)를 포함하여 구성된다.

화상표시부(10)는 광원(11)과, 광원(11)으로부터 출사된 광이 입사되는 DM유닛(12) 및 빔 스플리터(13)를 포함하여 구성되며, 포물경부(20)에 투사될 광을 출사하는 역할을 한다.

광원(11)은 앞서 설명한 바와 같이 적어도 하나가 설치되고, 포물경부(20)에 투사할 광을 출사하는 역할을 하는데, 이러한 광원(11)으로는 LED가 사용될 수 있다.

DM유닛(12)은 하우징과, 하우징의 일측에 설치되는 프로세서와, 하우징의 일측에 설치되는 복수개의 미세구동거울 및 미세구동거울의 반사각을 제어하기 위한 반사각 제어수단을 포함하여 구성되며, 광원(11)으로부터 입사되는 광을 화상 신호에 따라 미세구동거울의 반사각을 제어하여 후술하는 반사미러부(30)로 입사시킨다.

보다 상술하면, DM유닛(12)은 반사각 제어수단에 의해 반사각의 조절이 가능한 미세구동거울(12c)이 복수개, 일예로 수십만개 집적되는 구조로서, 상기한 미세구동거울(12c)이 각 화소에 대응되어 반사각이 조절된다.

다시 말하면, 미세구동거울은 프로세서에 의해 각 화소에 입력되는 화상 신호에 따라 반사각이 조절되며, 조절된 반사각에 따라 입사된 광을 후술하는 반사미러부(30)로 입사시키게 된다.

예를 들어 화소에 입력된 화상 신호가 온(on) 신호인 경우, 상기 미세구동거울의 반사각은 제1각을 가지게 되며, 이에 DM유닛(12)은 광원(11)으로부터 입사되는 광을 반사계 중 미리 설정된 제1 위치로 입사시킬 수 있으며, 화소에 입력된 화상 신호가 오프(off)인 경우에는 반사거울로부터 입사되는 광을 반사계 중 미리 설정된 제2 위치로 입사시킬 수 있다.

빔 스플리터(13)는 입사되는 광의 일부는 통과하고, 나머지 일부는 반사하는 유닛으로서, DM유닛(12)으로부터 반사된 광이 상부로 이동되는 이동로 일측에 설치되어 광원(11)으로부터 출사된 광을 일부 반사하여 DM유닛(12)으로 입사되도록 함과 아울러 DM유닛(12)에 의해 반사된 광이 통과하여 후술하는 반사미러부(30) 방향으로 이동될 수 있도록 하는 역할을 한다.

포물경부(20)은 하방으로 만곡지게 형성되고 중앙에 광이 입사되는 입사공(21a)이 형성된 하부 포물경(21)과, 하부 포물경(21)의 상부에 결합되고 상방으로 만곡지게 형성되며 중앙에 광이 출사되는 출사공(22a)이 형성된 상부 포물경(22) 및 입사공(21a)이 형성된 영역에 배치되고 일측이 반사미러부(30)의 일측에 연결되는 굴절유닛(23)을 포함하여 구성되며, 내부로 입사되는 광을 집광한 후 집광되는 광이 출사공(22a)으로 출사되어 관찰자의 눈에 맺히도록 함으로써 관찰자에게 홀로그래픽 영상을 제공하는 역할을 한다.

여기서, 하부 포물경(21) 및 상부 포물경(22)은 내면이 각각 제1 반사면(21b) 및 제2 반사면(22b)으로 형성되어 내부로 광이 입사되는 경우 입사된 광을 반사함과 아울러 집광하여 사용자의 눈에 영상이 맺히도록 하는 역할을 한다.

이때, 굴절유닛(23)은 비구면 렌즈가 사용될 수 있는데, 반사미러부(30)가 회전하는 경우 동반 회전하면서 입사공(21a)으로 입사되는 광을 미리 설정된 각도로 굴절하여 제1 반사면(21b) 및 제2 반사면(22b)에 반사되는 광의 반사각을 조절함으로써 영상이 관찰자의 눈에 맺히도록 한다.

반사미러부(30)는 화상표시부(10)로부터 출사되는 광의 출사로 일측에 설치되고 화상표시부(10)로부터 출사되는 광을 외측방향으로 반사하는 제1 반사미러(31)와, 제1 반사미러(31)의 외측방향에 설치되어 제1 반사미러(31)에 의해 반사된 광을 포물경부(20)방향으로 반사하는 제2 반사미러(32)를 포함하여 구성되며, 화상표시부(10)로부터 출사된 광이 포물경부(20)에 투사되도록 하는 역할을 한다.

보다 상술하면, 제1 반사미러(31)는 회전력제공수단(50)의 회전축(52)과 동일선상에 위치하는 화상표시부(10)로부터 출사되는 광의 출사방향을 외측방향으로 변경하는 역할을 하며, 제2 반사미러(32)는 외측으로 반사된 광의 이동방향을 포물경부(20) 방향으로 반사하여 화상표시부(10)로부터 출사된 광이 포물경부(20)에 입사되도록 하는 역할을 한다.

렌즈부(40)는 빔 스플리터(13)와 제1 반사미러(31) 사이에 설치되는 제1 렌즈유닛(41)과, 제1 반사미러(31)와 제2 반사미러(32) 사이에 설치되는 제2 렌즈유닛(42)을 포함하여 구성된다.

여기서, 제1 렌즈유닛(41)은 빔 스플리터(13)를 통과하는 빛을 집광하여 빛이 이동하는 과정에서 흩어지는 것을 보정하는 역할을 하며, 제2 렌즈유닛(42) ㄸ또한 이동하는 빛을 집광하여 빛이 흩어지는 것을 보정하는 역할을 하되, 카메라 렌즈와 같이 초점거리를 조절함으로써 반사미러부(30)의 위치 및 포물경부(20)의 위치를 결정하는 역할을 한다.

그리고, 제1 렌즈유닛(41)은 후술하는 할로우 샤프트 모터의 중공에 설치될 수 있다.

회전력제공수단(50)은 구동모터(51)와, 구동모터(51)의 일측에 결합되고 타측이 반사미러부(30)의 일측에 연결되는 회전축(52)를 포함하여 구성되며, 구동모터(51)에 의해 발생된 회전력에 의해 회전축(52)이 회전하게 되고 회전축(52)이 회전하면서 회전축(52)의 일측에 연결된 반사미러부(30)에 회전력을 제공하는 역할을 한다.

다시 말하면, 회전력제공수단(50)은 회전축(52)이 360°고속회전하도록 하여 화상표시부(10)로부터 출사되는 광이 회전하는 포물경부(20)을 입사될 수 있도록 하는 역할을 한다.

도5는 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이의 동작을 도시한 도면이고, 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 포물경부에서 빛이 굴절, 반사되는 상태를 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이(1)의 동작을 첨부된 도5 및 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 광원(11)으로부터 출사된 광 중 일부가 빔 스플리터(13)에 반사되어 DM유닛(12)으로 입사되고, DM유닛(12)으로 입사된 광은 화상신호에 따라 반사각이 제어된 미세구동미러에 의해 상방으로 반사된다.

DM유닛(12)에 의해 상방으로 반사된 광 중 일부가 빔 스플리터(13)를 통과하고, 제1 렌즈유닛(41)을 통과하면서 흩어진 초점이 보정된다.

이와 같이 제1 렌즈유닛(41)을 통과한 광은 다시 회전력제공수단(50)의 중공을 통과한 후 제1 반사미러(31)에 반사되어 제1 반사미러(31)의 외측방향으로 이동되고, 제2 렌즈유닛(42)를 통과하면서 흩어진 초점이 재보정된 후 제1 반사미러(31)의 외측에 설치된 제2 미러에 의해 상향으로 재반사된다.

제2 반사미러(32)에 의해 반사된 광은 포물경부(20)의 입사공(21a)으로 입사되는데, 입사공(21a)으로 입사된 광은 반사미러부(30)와 함께 동반하여 회전하는 굴절유닛(23)을 통과하면서 미리 설정된 각도로 굴절되고, 만곡진 제1 반사면(21b) 및 제2 반사면(22b)에 수회 반사됨에 따라 집광되면서 출사공(22a)을 통해 외부로 출사되어 관찰자의 눈에 투과됨에 따라 관찰자가 홀로그래픽 영상을 확인할 수 있게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 화상표시부 11 : 광원
12 : DM유닛 13 : 빔 스플리터
20 : 포물경부 21 : 하부 포물경
21a : 입사공 21b : 제1 반사면
22 : 상부포물경 22a : 출사공
22b : 제2 반사면 23 : 굴절유닛
30 : 반사미러부 31 : 제1 반사미러
32 : 제2 반사미러 40 : 렌즈부
41 : 제1 렌즈유닛 42 : 제2 렌즈유닛
50 : 회전력제공수단 51 : 구동모터
52 : 회전축

Claims (10)

1. 테이블 내부에 설치되고, 홀로그래픽 영상을 제공하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이에 있어서,
   광을 출사하는 광원을 포함하는 화상 표시부와;
   상기 화상표시부의 상부에 설치되고, 상면과 하면 각각 상방과 하방으로 만곡지게 형성되며, 내부에 반사면이 형성되되, 하면 일측에 상기 광원으로부터 출사된 광이 입사되는 입사공이 형성됨과 아울러 상면 일측에 상기 입사공으로 입사된 광이 외부로 출사되는 출사공이 형성된 포물경부와;
   상기 화상 표시부와 상기 포물경부 사이에 개재되고, 상기 화상 표시부로부터 출사된 광을 반사하여 상기 입사공으로 입사되도록 하는 반사미러부; 및
   상기 반사미러부의 일측에 연결되어 상기 반사미러부에 회전력을 제공하는 회전력제공수단을 포함하되,
   상기 포물경부는
   하방으로 만곡지게 형성되고, 상기 화상 표시부의 상부에 설치되며, 일측이 상기 광원으로부터 출사된 광이 입사되는 입사공이 형성된 하부 포물경과;
   상방으로 만곡지게 형성되고, 상기 하부 포물경의 상부에 설치되며, 상면 일측에 상기 입사공으로 입사된 광이 외부로 출사되는 출사공이 형성된 상부 포물경; 및
   상기 입사공이 형성된 상기 하부 포물경 일측에 배치되고, 상기 반사미러부의 일측에 연결되어 상기 반사미러부가 회전하는 경우 동반 회전하며, 상기 입사공으로 입사되는 광을 미리 설정된 각도로 굴절하는 굴절유닛을 포함하며,
   상기 굴절유닛은 비구면 렌즈가 사용되는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전력제공수단은 상기 화상 표시부와 분리되게 설치되어 구동시 발생되는 진동이 상기 화상 표시부에 전달되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 화상 표시부로부터 출사되어 상기 포물경부로 이동되는 광의 이동로 상에 설치되는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 렌즈부는
   상기 화상표시부와 상기 회전력제공수단 사이에 설치되고, 상기 화상표시부로부터 출사된 광을 1차 집광하는 제1 렌즈유닛; 및
   상기 반사미러부와 상기 포물경부 사이에 설치되고, 상기 제1 렌즈유닛에 의해 굴절된 광을 집광하되, 상기 광의 초점거리를 조절하는 제2 렌즈유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 화상 표시부는
   광을 출사하는 적어도 하나의 광원; 및
   상기 광원으로부터 출사된 광이 입사되고, 입사된 광을 반사하는 DM(Digital Micromirror)유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 화상 표시부는
   상기 광원으로부터 출사된 광을 일부 반사하여 상기 DM유닛으로 입사되도록 함과 아울러 상기 DM유닛에 의해 반사된 광의 일부가 통과되도록 하는 빔 스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 회전력제공수단은 상기 화상 표시부로부터 출사된 광이 상기 반사미러부로 용이하게 이동할 수 있도록 광이 통과하는 중공이 형성된 모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 반사미러부는
    상기 화상표시부로부터 출사되는 광의 출사로 일측에 설치되고, 상기 화상표시부로부터 출사되는 광을 외측방향으로 반사하는 제1 반사미러와;
    상기 제1 반사미러의 외측방향에 설치되고, 상기 제1 반사미러에 의해 반사된 광을 상기 포물경부 방향으로 반사하는 제2 반사미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 포물경을 이용한 홀로그래픽 디스플레이.
    
    

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