KR101701414B1 - 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

홀로그래피 3차원 영상 표시 장치가 개시된다. 개시된 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치는 기록빔을 조사하는 기록 광원; 상기 기록 광원에서 조사된 기록빔을, 복수개로 공간 분할된 입체영상에 대응하는 홀로그램 정보에 따라 시순차 변조하는 전기적 어드레스 공간 광변조기(EASLM); 상기 복수개에 대응하는 개수로 구획된 복수의 영역을 구비하며, 상기 변조된 기록빔이 상기 복수의 영역 중 대응하는 영역에 촬상되어 홀로그램을 생성하는 광학적 어드레스 공간 광변조기(OASLM); 상기 EASLM에서 시순차적으로 변조된 기록빔에 의해 생성된 홀로그램을 축소 복제하여 상기 OASLM 상의 복수의 영역 중 대응하는 위치로 전송하는 스캐닝 광학부; 상기 OASLM에 면광을 생성, 조사하는 재생 광원부;를 포함한다.

Description

홀로그래피 3차원 영상 표시 장치 및 방법{Apparatus and method for holography 3-dimensional display}
본 개시는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
3차원 영상 표시장치는 보다 더 사실적이고 효과적으로 영상을 표현할 수 있어 의료영상, 게임, 광고, 교육, 군사 등 여러 분야에서 요구되고 있으며, 이에 따라 3차원 영상을 구현하기 위한 방식으로 홀로그래피(holography)나 스테레오스코피(stereoscopy) 방식이 널리 연구되고 있다.
홀로그래피 방식은 피사체로부터의 빛과 간섭성이 있는 참조광을 겹쳐서 얻어지는 간섭신호를 기록하고 이를 재생하는 원리를 이용하는 것으로, 입체감 있는 영상을 구현하는 이상적인 디스플레이 방식이다. 1940년대 영국의 과학자 Dennis Gabor에 의해 홀로그래피가 제안 된 이후 수 많은 과학자들에 의해 홀로그래피의 연구가 진행되어 왔다. 현재 홀로그래피는 동화상 촬영을 위한 펄스 홀로그램, 넓은 공간 광경의 표시와 광 시역각을 가능하게 하는 스테레오 홀로그램, 대량 생산이 가능한 엠보스 홀로그램, 자연색을 표시하는 천연색 홀로그램, 디지털 촬상소자를 이용한 디지털 홀로그래피, 그리고 전자적인 홀로그램의 표시를 위한 전자 홀로그래피 등 여러 가지 기술이 개발 되고 있다. 1990년 이후 통용되고 있는 전자 홀로그래피는 차세대 영상기술로써 홀로그래피를 이용하는 방식을 연구하는 분야이다. 이는 원본 물체의 촬영한 영상을 화소별로 주사하여 전송하는 방식으로 홀로그램을 만들고 이 홀로그램에 포함된 데이터를 샘플링하여 전송하고, 이 전송된 데이터로부터 홀로그램을 복원하여 표시장치에 원본 대상물체를 복제하는 방식을 사용한다.
　하지만 홀로그램에 포함된 데이터 양은 현실적으로 샘플링하여 전송하기에는 너무 많은 양 이므로 현재까지 컴퓨터로 제작된 홀로그램을 만들어 이것을 전기 광학적 방식으로 표시하는 연구가 수행되고 있다.　또한 홀로그램 소자의 한계를 극복하기 위한 형태의 여러 가지 홀로그램 시스템이 연구 되고 있다. 일 예로 홀로그램의 계산 데이터 량을 줄이기 위하여 아이 트래킹(Eye-tracking)방식을 통해 홀로그램을 표시하는 방식이나, OASLM(optically addressable spatial light modulator)을 포함한 홀로그램 광학소자의 성능 및 홀로그램 기록방식을 개선하여 전자홀로그래피에 적용하는 연구가 수행되고 있다.
　그러나 현재의 전자 홀로그래피는 표시장치에 원본 물체를 복제함에 있어 재생된 상의 해상도 및 시야각 측면의 성능이 불만족스러우며, 그 시스템 또한 매우 크다.
본 개시는 슬림화된 구조의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치를 제공하고자 한다.
일 유형에 따르면, 기록빔을 조사하는 기록 광원; 상기 기록 광원에서 조사된 기록빔을, 복수개로 공간 분할된 입체영상에 대응하는 홀로그램 정보에 따라 시순차 변조하는 전기적 어드레스 공간 광변조기(EASLM); 상기 복수개에 대응하는 개수로 구획된 복수의 영역을 구비하며, 상기 변조된 기록빔이 상기 복수의 영역 중 대응하는 영역에 촬상되어 홀로그램을 생성하는 광학적 어드레스 공간 광변조기(OASLM); 상기 EASLM에서 시순차적으로 변조된 기록빔에 의해 생성된 홀로그램을 축소 복제하여 상기 OASLM 상의 복수의 영역 중 대응하는 위치로 전송하는 스캐닝 광학부; 상기 OASLM에 면광을 생성, 조사하는 재생 광원부;를 포함하는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치가 제공된다.
상기 기록 광원은 청색 또는 i선(i-line) 대역의 파장의 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
상기 EASLM은 DMD, LCoS, LCD 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 스캐닝 광학부는 투사광학부; 상기 변조된 기록빔의 진행 방향을 조절 제어하는 스캐닝 능동광학소자; 상기 스캐닝 능동광학소자를 경유하여 입사되는 상기 변조된 기록빔을 내부 전반사에 의해 가이드하여 소정 위치에서 출사하는 빔 폴딩(beam folding) 광학판; 상기 빔 폴딩 광학판에서 출사되는 상기 변조된 기록빔의 방향을 조준하는 지향성 광학판;을 포함할 수 있다.
상기 투사광학부는 두 개의 볼록 렌즈 또는 프레넬 렌즈로 구성될 수 있다.
상기 스캐닝 능동광학소자는 가변 프리즘, 가변 렌즈, 가변 그레이팅 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 가변 프리즘은 전기적 제어에 따라 굴절면의 기울기가 조절되는 전기습윤소자를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 빔 폴딩 광학판은 광이 입사하는 입광면, 광이 전반사되는 전반사면, 상기 전반사면에 마주하는 면으로 광이 출사되는 출광면을 구비하는 도광부재로 구성될 수 있다.
상기 도광부재는 상기 전반사면과 출광면 사이의 거리가 상기 입광면에서 멀어질수록 가까워지는 웨지 형상을 가질 수 있으며, 상기 입광면을 통해 입사된 광이 상기 전반사면에서 1회 이상 전반사되며 상기 도광부재 내부를 진행할 때, 상기 전반사면에서 반사되는 회수가 많아짐에 따라 상기 출광면에의 입사각이 작아져 상기 출광면을 투과하게 되는 형상일 수 있다.
상기 지향성 광학판은 역프리즘 시트로 구성되거나, 또는, 굴절률이 서로 다른 물질로 된 제1층과 제2층을 포함하며, 상기 제1층과 제2층의 경계면이 프리즘 패턴으로 구성될 수 있다.
상기 재생광원부는, 광원; 상기 OASLM과 마주하게 배치된 것으로, 상기 광원에서의 광이 입사하는 입광면과, 상기 입사된 광을 전반사하는 전반사면과, 광이 출사되는 출사 유닛을 구비하는 투명 광학판;으로 구성될 수 있다.
상기 투명 광학판은 상기 입광면과 전반사면을 구비하는 도광부재를 포함하며, 상기 출사 유닛은 상기 도광부재의 일면에 상기 도광부재와 일체형으로 형성될 수 있다.
상기 출사 유닛은, 상기 도광부재의 일면에 돌출 형성된 것으로, 광이 출사되는 부분의 단면적이 상기 도광부재로부터 광이 입사되는 부분의 단면적보다 큰 형상을 갖는 다수의 출광부로 구성될 수 있다.
상기 출광부의 단면 형상은 원형, 타원형, 또는 다각형 형상일 수 있으며, 상기 출광부는 상기 광원에서 멀어질수록 점차적으로 더 조밀하게 분포되거나, 또는 그 크기가 점차적으로 더 커질 수 있다.
상기 재생광원부는 상기 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치를 구성하는 나머지 구성요소들과 공간적으로 분리되게 배치될 수 있다.
또한, 일 유형에 따르면, 복수개로 공간 분할된 입체영상에 대응하는 홀로그램 정보에 따라 기록빔을 시순차 변조하는 단계; 상기 변조된 기록빔이 OASLM 상의 대응 위치에 홀로그램을 생성하도록, 상기 시순차적 변조에 동기하여 변조된 기록빔에 의해 생성된 홀로그램을 축소 복제하여, 상기 대응 위치로 전송하는 단계; 상기 OASLM에 면광을 조사하여, OASLM에 기록된 홀로그램 영상을 재생하는 단계;를 포함하는 홀로그래피 3차원 영상 표시 방법이 제공된다.
상술한 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치는 각 광학소자 및 광원의 집적도를 높여 효율적으로 홀로그램을 기록, 재생할 수 있으며, 공간적인 부피가 최소화되어 슬림한 형태가 되는 광학계 구조를 갖는다.
또한, 상술한 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치는 TV형으로 제작되기에 유리하다.
도 1은 실시예에 따른 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치의 기본적인 동작을 설명하는 개념도이다.
도 2는 실시예에 따른 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치의 개략적인 구성을 보인 사시도이다.
도 3은 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치에 채용되는 스캐닝 광학소자의 예를 보인다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 스캐닝 광학소자가 입사광의 방향을 변경하는 예들을 보인다.
도 5는 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치에서 스캐닝 능동광학소자, 빔-폴딩 광학판 및 지향성광학판에 의해 변조된 기록빔들이 각각 OASLM 상의 해당 영역에 위치에 촬상되는 광 경로를 보인다.
도 6은 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치에 채용될 수 있는 지향성 광학판의 다른 예를 보인다.
도 7 및 도 8은 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치에 채용될 수 있는 재생광원부의 예시적인 구조들을 보인다.;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1000...홀로그래피 3차원 입체영상 표시장치
100...기록광원 200...EASLM
300...스캐닝 광학부 310...투사광학부
330...스캐닝 능동광학소자 331...전극
332...유전체층 334...분극성 액체
335...굴절면 336...무극성 액체
350...빔 폴딩 광학판 370...지향성 광학판
400...OASLM 500...재생광원부
510...광원 530...투명 광학판
532...도광부재 535...출광부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치(1000)의 기본적인 동작을 설명하는 개념도이다. 홀로그래피 3차원 영상 디스플레이 과정은 크게, 기록광원에서 조사되는 기록빔이 전기적으로 어드레싱되는 공간 광변조기(Electrically addressable spatial light modulator, 이하 EASLM)에 의해 변조되고 변조된 기록빔이 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기(optically addressable spatial light modulator, 이하 OASLM) 상에 촬상(imaging)되는 기록단계와, 재생광원이 OASLM에 형성된 홀로그램에 재생광을 조명하고 OASLM에 형성된 홀로그램과 재생광의 작용으로부터 홀로그램 영상이 표시되는 재생단계를 포함한다. 기록단계를 보다 상세히 살펴보면, EASLM에서는 한 프레임의 입체영상이 복수개로 공간 분할된 부분 영상에 대응하는 홀로그램 정보에 따라 기록빔을 시순차적으로 변조한다. 예를 들어, 한 프레임의 입체영상은 복수개의 타일 영역으로 분할되고, 타일 영역(Tk1), 타일 영역(Tk2), 타일 영역(Tk3) 타일 영역(Tk4)에 각각 대응하는 홀로그램 정보에 따라 EASLM이 기록빔을 순차적으로 변조한다. 스캐닝 광학부는 OASLM 상의 대응 위치에 홀로그램이 생성되도록 변조된 기록빔을 OASLM 상의 대응 위치로 전송한다. 즉, 타일 영역(Tk1), 타일 영역(Tk2), 타일 영역(Tk3) 타일 영역(Tk4)에 각각 대응하는 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔이 각 해당 영역에 홀로그램을 생성하도록, 시순차적인 기록빔 변조에 동기하여, 변조된 기록빔을 각 해당 영역으로 전송한다. 스캐닝 광학부의 이러한 기록빔의 전송 방향 제어는 또한 제어부에 의해 제어된다.
실시예에서, 스캐닝 광학부는 상술한 기능 수행에 적합하면서도 슬림화된 구조를 갖도록 제시되고 있으며, 재생광원부 또한, 다른 구성요소들과 일체화되어 TV형 시스템을 이루기에 적합하도록 제시되고 있다.
도 2는 실시예에 따른 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치(1000)의 개략적인 구성을 보인 사시도이다. 도면을 참조하면, 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치(1000)는 기록빔을 조사하는 기록 광원(100), 기록 광원(100)에서 조사된 기록빔을, 복수개로 공간 분할된 입체영상에 대응하는 홀로그램 정보에 따라 시순차 변조하는 EASLM(200), 상기 복수개에 대응하는 개수로 구획된 복수의 영역을 구비하며, 상기 변조된 기록빔이 상기 복수의 영역 중 대응하는 영역에 촬상되어 홀로그램을 생성하는 OASLM(400), EASLM(200)에서 시순차적으로 변조된 기록빔을 OASLM(400) 상의 복수의 영역 중 대응하는 위치로 전송하는 스캐닝 광학부(300), OASLM(400)에 면광을 생성, 조사하는 재생 광원부(500)를 포함한다.
기록 광원(100)으로는 가간섭성의 레이저 및 가간섭성이 없는 광원을 사용할 수 있다. 기록 광원(100)은 OASLM(400)의 분해능을 높이기 위해, 파장이 짧은 광으로서, 청색 또는 i-line 대역의 파장의 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
EASLM(200)은 기록 광원(100)에서 조사된 기록빔을 홀로그램 정보에 따라 변조하는 것으로, DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), LCD(liquid crystal device) 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. EASLM(200)에 제공되는 홀로그램 정보는 예를 들어, 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram)일 수 있다.
OASLM(400)은 EASLM(200)에서 변조된 광이 촬상되어 홀로그램을 생성하는 것으로, 예를 들어, 두 전극 사이에 마련된 감광층 및 액정층을 포함하여 구성될 수 있다.
스캐닝 광학부(300)는 EASLM(200)에의 홀로그램을 OASLM(400)으로 전송하기 위해 마련되는 것이다. 실시예의 스캐닝 광학부(300)는 홀로그램을 OASLM(400)에 축소 복제하는 광학계로서, 또한, 공간적으로 작은 부피를 점하는, 보다 슬림한 구조가 되는 광학계 구성을 채택하고 있다. 이를 위하여, 스캐닝 광학부(300)는 투사광학부(310), 변조된 기록빔의 진행 방향을 조절 제어하는 스캐닝 능동광학소자(330), 스캐닝 능동광학소자(330)를 경유하여 입사되는 변조된 기록빔을 내부 전반사에 의해 가이드하여 소정 위치에서 출사하는 빔 폴딩(beam-folding) 광학판(350), 빔 폴딩 광학판(350)에서 출사되는 변조된 기록빔의 방향을 조준하는 지향성 광학판(370)을 포함하여 구성될 수 있다.
투사광학부(310)는 EASLM(200)으로부터의 변조된 기록빔을 축소/확대하여 OASLM(400) 상에 이미징하는 역할을 한다. 투사광학부(310)는 두 개의 볼록 렌즈로 구성되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 프레넬 렌즈로 구성될 수도 있다.
스캐닝 능동광학소자(330)는 변조된 기록빔이 OASLM(400) 상의 해당 영역으로 전송되도록 진행방향을 제어하기 위해 마련된다. 스캐닝 능동광학소자(330)는 예를 들어, 가변 프리즘, 가변 렌즈, 가변 그레이팅 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3은 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치에 채용되는 스캐닝 능동광학소자의 일 예를 보이며, 도 4a 내지 도 4e는 도 3의 스캐닝 광학소자(330)가 입사광의 방향을 변경하는 예들을 보인다. 도시된 스캐닝 능동광학소자(330)는 전기적 제어에 따라 굴절면(335)의 기울기가 조절되는 가변프리즘으로서, 전기습윤(electro-wetting) 현상을 이용한 구성을 가진다. 전기습윤 현상은 전기로 액체의 표면장력을 제어할 수 있다는 원리에 기초한다. 도면을 참조하면, 스캐닝 능동광학소자(330)는 전극(331)에 의해 구획되는 복수의 셀을 포함할 수 있다. 각 셀에는 물과 같은 분극성 액체(334)와, 기름과 같은 무극성 액체(336)가 구비될 수 있다. 분극성 액체(334)와 무극성 액체(336) 사이의 경계면이 굴절면(335)이 된다. 전극(331)의 일면에는 유전체층(332)이 구비되고, 유전체층(332)은 소수성(hydrophobic) 표면을 가질 수 있다. 분극성 액체(334)에 전기를 통하면, 분극성 액체(334)를 이루는 극성 분자가 전압이 인가된 전극(331)에 끌리는 힘이 발생하고 이에 따라 표면 장력이 변한다. 다만, 물과 금속이 직접 만나면, 전자를 주고 받아 물이 수소와 산소로 분해되기 때문에, 유전체층(332)을 전극(331) 표면에 형성하여 전극(331)과 분극성 액체(334)가 직접 접촉하지 않게 하는 것이다.
도 4a 내지 도 4e는 분극성 액체(334)와 무극성 액체(336)의 경계면인 굴절면(334)이 일렉트로웨팅 현상에 의해 기울기가 달라진 예를 보인다. 굴절면(335)의 기울기는 전극에 전압 인가 여부 및 인가 전압의 크기에 따라 조절되며, 이에 따라 입사빔의 출광 방향이 제어될 수 있다. 이러한 방식은, 예를 들어, 기구적인 방식으로 프리즘을 회전 이동시키는 방식에 비해 전력 소모가 매우 적고 반응 속도도 매우 빠르다.
여기서는, 스캐닝 능동광학소자(330)가 전기 습윤의 원리를 이용한 가변 프리즘으로서 출광 방향을 조절하는 예를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
다시, 도 2를 참조하면, 빔 폴딩 광학판(350)은, 스캐닝 광학부(300)가 EASLM(200)의 홀로그램을 축소 복제하고, 진행 방향을 제어하여 OASLM(400)으로 전송함에 있어서, 보다 슬림한 광학계를 구성하기 위해 구비된다. 실시예에서, 빔 폴딩 광학판(350)은 필요한 위치로 광을 출사함에 있어, 공간적으로 작은 부피를 점하도록 광경로를 접는 구조를 가지는 형태를 채택하고 있다. 빔 폴딩 광학판(350)은 광이 입사되는 입광면(350a), 광이 전반사되는 전반사면(350b), 전반사면(350c)에 마주하는 면으로 광이 출사되는 출광면(350c)을 구비하는 도광부재로 구성된다. 또한, 지향성 광학판(370)은 역프리즘 시트로 구성될 수 있다.
스캐닝 능동광학소자(330)에 의해 빔 폴딩 광학판(350)에 입사되는 빔의 방향이 제어되고, 이와 같이 제어된 방향에 의해 정해진 경로를 따라 빔 폴딩 광학판(350)에서 출사된 빔은 지향성 광학판(370)을 지나면서 소정 방향으로 콜리메이팅 된다. 이와 같은 과정은 도 5를 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 5는 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치(1000)의 스캐닝 능동광학소자(330), 빔 폴딩 광학판(350) 및 지향성 광학판(370)에 의해 변조된 기록빔들이 각각 OASLM(400) 상의 해당 영역에 위치에 촬상되는 광경로를 보인다.
도면에서는 스캐닝 능동광학소자(330)에 의해 제어되어 서로 다른 방향으로 입사된 두 개의 광 경로를 예시적으로 보이고 있다. 각각의 광 경로를 따르는 빔은 OASLM(400) 상의 정해진 위치에 홀로그램을 생성하도록, 홀로그램 정보에 따라 변조된 빔이다.
빔 폴딩 광학판(350)은 전반사면(350b)과 출광면(350c) 사이의 거리가 상기 입광면(350a)에서 멀어질수록 가까워지는 웨지 형상을 가질 수 있다. 입광면(350a)을 통해 빔 폴딩 광학판(350)에 입사된 광은 전반사면(330b)에서 1회 이상 전반사되며 그 내부를 진행할 수 있다. 이 때, 전반사면(350b)에서 반사되는 회수가 증가함에 따라 출광면(350c)에의 입사각은 작아지게 되고, 이 입사각이 전반사 임계각보다 작아지는 지점에서 출광면(350c)을 투과하게 된다. 다만, 도시된 광경로는 예시적인 것이며, 광이 입광면(350a)을 통해 입사된 방향에 따라서는, 전반사면(350b)을 거치지 않고 직접 출광면(350c)을 통해 출사될 수도 있다.
또한, 제시된 구조 외에도, 스캐닝 능동광학소자(330)에서 제어된 방향에 따라 OASLM(400) 상의 해당 위치로 광을 출광시킬 수 있는 다양한 구성이 채용될 수 있다. 예를 들어, 전반사면(350b) 또는 출광면(350c)에 다양한 반사패턴 또는 출사패턴을 형성할 수도 있다.
빔 폴딩 광학판(350)을 투과한 광은 지향성 광학판(370)에 의해 콜리메이팅 되어 OASLM(400)에 입사하게 된다. 지향성 광학판(370)은 역프리즘 시트로 도시되고 있으나, 광을 콜리메이팅 할 수 있는 다른 형상으로 변형될 수 있다.
도 6은 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치(1000)에 채용될 수 있는 지향성 광학판(370)의 다른 예를 보인다. 지향성 광학판(370)을 굴절률이 서로 다른 재질로 된 제1층(371)과 제2층(373)을 포함하며, 제1층(371)과 제2층(373)의 경계면이 프리즘 패턴(372)으로 된 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 구성은 두 가지 재질을 이용하고 있어, 굴절률 차를 이용하여 콜리메이팅 효율을 적절히 조절할 수 있다. 이 경우, 제2층(373)의 굴절률이 제1층(371)의 굴절률보다 큰 재질로 형성될 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 이와 같이 OASLM(400)에 형성된 홀로그램은 OASLM(400)에 재생광원부(500)로부터 재생광이 조명되면, 3차원 영상으로 재생되게 된다. 재생광원부(500)는 광원(510)과 투명 광학판(530)을 포함한다. 투명 광학판(530)은 광원(510)에서 조사된 재생광을 면광의 형태로 바꾸어 OASLM(400)을 조명하는 역할을 하며, 한편, OASLM(400)으로부터 재생된 3차원 영상이 관찰자에게 보여지도록 투명한 성질을 가질 수 있다. 투명 광학판(530)은 광원(510)으로부터의 재생광이 입사되는 입광면(530a), 입사된 광이 투명 광학판(530)이 내부를 진행하도록 광을 전반사시키는 전반사면(530b), 광이 출사되는 면으로, OASLM(400)과 마주하는 출광면(530c)을 구비한다. 출광면(530c)에는 투명 광학판(530)의 내부를 진행하며 면광의 형태로 바뀐 재생광을 출사시킬 수 있는 패턴의 출사유닛이 형성될 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하여, 자세히 살펴본다.
도 7 및 도 8은 도 2의 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치에 채용될 수 있는 재생광원부(500)의 예시적인 구조들을 보인다.
광원(510)은 CCFL과 같은 선광원이나, LD, LED 또는 OLED로 구성될 수 있다.
투명 도광판(530)은 도광부재(532)와 도광부재(532)의 일면에 돌출 형성된 다수의 출광부(535)를 포함한다. 도광부재(532)로는 투명 재질로서 PMMA(polymethyl methacrylate), PC(poly carbonate), 실리콘 러버와 같은 재질이 사용될 수 있으며, 출광부(535)는 도광부재(532)와 동일 재질로 형성될 수 있다. 다수의 출광부(535)는 입광면(530a)을 통해 입사된 광이 출사되는 출사 유닛을 이루며, 도광부재(532)와 일체형으로 형성될 수 있다. 출광부(535)는 광이 출사되는 부분의 단면적이 도광부재(532)로부터 광이 입사되는 부분의 단면적보다 큰 형상을 가질 수 있다. 출광부(535)의 측면은 도 7과 같이 평면이거나, 또는 도 8과 곡면일 수 있다. 출광부(535)의 단면 형상은 도시되지는 않았으나, 원형, 타원형, 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 출광부(535)는 일정한 크기, 일정한 분포로 형성된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 출사된 면광의 균일한 분포를 위해, 크기나 분포가 변형될 수 있다. 예를 들어, 광원(510)에서 멀어질수록 출광부(535)의 분포가 더 조밀해지거나, 또는, 그 크기가 점차적으로 더 커질 수 있다.
상술한 재생광원부(500)는 투명한 성질의 면광원장치로 기능할 수 있는 예시적인 구조를 설명한 것이며, 이로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한, 상술한 재생광원부(500)는 홀로그래피 3차원 디스플레이 장치(1000)를 이루는 다른 구성요소들과 함께, 슬림한 TV형 구조를 이룰 수 있는 예시적인 구조로 설명된 것이지만, 분리형 구조를 갖는 것도 물론, 가능하다. 즉, 재생광원부(500)는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치(1000)를 구성하는 나머지 구성요소들과는 공간적으로 분리되게 배치되는 형상일 수 있다. 이 경우, OASLM(400)의 전면에 배치되는 구성이 아니므로, 투명성의 제약이 없어, 도시된 구조로부터, 보다 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이러한 본원 발명인 홀로그래피 3차원 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기록빔을 조사하는 기록 광원;
    상기 기록 광원에서 조사된 기록빔을, 복수개로 공간 분할된 입체영상에 대응하는 홀로그램 정보에 따라 시순차 변조하는 전기적 어드레스 공간 광변조기(EASLM);
    상기 복수개에 대응하는 개수로 구획된 복수의 영역을 구비하며, 상기 변조된 기록빔이 상기 복수의 영역 중 대응하는 영역에 촬상되어 홀로그램을 생성하는 광학적 어드레스 공간 광변조기(OASLM);
    상기 EASLM에서 시순차적으로 변조된 기록빔에 의해 생성된 홀로그램을 축소 복제하여 상기 OASLM 상의 복수의 영역 중 대응하는 위치로 전송하는 스캐닝 광학부;
    상기 OASLM에 면광을 생성, 조사하는 재생 광원부;를 포함하며,
    상기 스캐닝 광학부는
    투사광학부;
    상기 변조된 기록빔의 진행 방향을 조절 제어하는 스캐닝 능동광학소자;
    상기 스캐닝 능동광학소자를 경유하여 입사되는 상기 변조된 기록빔을 내부 전반사에 의해 가이드하여 소정 위치에서 출사하는 빔 폴딩(beam folding) 광학판;
    상기 빔 폴딩 광학판에서 출사되는 상기 변조된 기록빔의 방향을 조준하는 지향성 광학판;을 포함하며,
    상기 빔 폴딩 광학판은 광이 입사하는 입광면, 광이 전반사되는 전반사면, 상기 전반사면에 마주하는 면으로 광이 출사되는 출광면을 구비하며,
    상기 빔 폴딩 광학판에 의해, 상기 기록 광원에서 상기 OASLM을 향하는 광 경로가 접히며,
    상기 스캐닝 능동광학소자에 의해 상기 입광면에 광이 입사하는 입사각이 조절되고, 상기 입사각에 따라 상기 변조된 기록빔이 상기 빔 폴딩 광학판을 출사하는 상기 소정 위치가 정해지며,
    상기 재생광원부는,
    재생광을 조사하는 재생 광원;
    상기 OASLM과 마주하게 배치된 것으로,
    상기 재생 광원에서의 광이 입사하는 입광면과, 입사된 광을 전반사하는 전반사면과, 광이 출사되는 출사 유닛을 구비하는 투명 광학판;을 포함하는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기록 광원은 청색 또는 i선(i-line) 대역의 파장의 광을 조사하는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 EASLM은 DMD, LCoS, LCD 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투사광학부는 두 개의 볼록 렌즈 또는 프레넬 렌즈로 구성되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 능동광학소자는
    가변 프리즘, 가변 렌즈, 가변 그레이팅 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 능동광학소자는 전기적 제어에 따라 굴절면의 기울기가 조절되는 전기습윤소자를 포함하여 구성되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 빔폴딩 광학판의 입광면을 통해 입사된 광이 상기 빔폴딩 광학판의 전반사면에서 1회 이상 전반사되며 상기 빔폴딩 광학판 내부를 진행할 때,
    상기 전반사면에서 반사되는 회수가 많아짐에 따라 상기 출광면에의 입사각이 작아져 상기 출광면을 투과하게 되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 빔폴딩 광학판은 상기 전반사면과 출광면 사이의 거리가 상기 입광면에서 멀어질수록 가까워지는 웨지 형상을 가지는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지향성 광학판은 역프리즘 시트로 구성되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 지향성 광학판은,
    굴절률이 서로 다른 물질로 된 제1층과 제2층을 포함하며,
    상기 제1층과 제2층의 경계면이 프리즘 패턴으로 구성되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 투명 광학판은
    상기 입광면과 전반사면을 구비하는 도광부재를 포함하며,
    상기 출사 유닛은 상기 도광부재의 일면에 상기 도광부재와 일체형으로 형성된 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 출사 유닛은,
    상기 도광부재의 일면에 돌출 형성된 것으로, 광이 출사되는 부분의 단면적이 상기 도광부재로부터 광이 입사되는 부분의 단면적보다 큰 형상을 갖는 다수의 출광부로 구성되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 출광부의 단면 형상은 원형, 타원형, 또는 다각형 형상인 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 출광부는 상기 광원에서 멀어질수록 점차적으로 더 조밀하게 분포되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 출광부는 상기 광원에서 멀어질수록 크기가 점차적으로 더 커지는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.
  19. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항, 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재생광원부는
    상기 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치를 구성하는 나머지 구성요소들과 공간적으로 분리되게 배치되는 홀로그래피 3차원 영상 표시 장치.

  20. 삭제
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