KR101939271B1 - 복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치 - Google Patents

복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치가 개시된다.
개시된 복합 공간 광 변조기는, 광의 위상을 변조하는 공간 광변조기와, 상기 공간 광변조기 다음에 배치된 프리즘 어레이 및상기 프리즘 어레이를 통과한 광을 회절시키는 회절 소자를 포함하여 광의 위상과 진폭을 함께 변조할 수 있다.

Description

복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치{Complex spatial light modulator and 3D image display having the same}
위상 및 진폭을 변조할 수 있는 복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어 3D 영화가 많이 나오고 있고, 이에 따라 3D 영상 표시 장치에 관련된 기술이 많이 연구 되고 있다. 3D 영상 표시 장치는 양안시차를 기반으로 3D영상을 표시하고 있기 때문에 현재 상용화되고 있는 3차원 영상 표시 장치는 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 제공함으로써 시청자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 이러한 3차원 영상 표시 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 표시 장치와 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 표시 장치가 있다.
그러나, 양안 시차 방식으로 표시된 3차원 영상을 감상하는 경우에는 눈의 피로감이 크고, 좌안용 영상과 우안용 영상의 2시점만을 제공하는 3차원 영상 표시 장치는 시청자의 이동에 따른 시점의 변화를 반영하지 못하기 때문에, 자연스러운 입체감을 제공하는데 한계가 있다.
　보다 자연스런 입체 영상을 표시하기 위해 홀로그래픽 3차원 영상 표시장치(Holographic 3D image display)가 연구되고 있다. 하지만, 홀로그래픽 3차원 영상 표시장치를 구현하기 위해서는 빛의 진폭뿐 아니라, 위상까지 제어할 수 있는 소자가 필요하다. 밝기(진폭) 또는 위상 중 어느 하나만 제어되는 소자를 이용하여 영상을 표시하는 경우, 영차 회절 광과 트윈 영상(Twin Image), 스페클(Speckle)등에 의해 화질이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 진폭과 위상을 같이 제어할 수 있는 복합 공간 광변조기를 제공한다.
본 발명의 실시예들은 진폭과 위상을 같이 제어할 수 있는 복합 공간 광변조기를 채용하여 입체 영상을 표시하는 홀로그래픽 3차원 영상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 공간 광변조기는, 광의 위상을 변조하는 공간 광변조기; 상기 공간 광변조기 다음에 배치된 프리즘 어레이; 및 상기 프리즘 어레이를 통과한 광을 회절시키는 회절 소자;를 포함할 수 있다.
상기 프리즘 어레이는 프리즘부와 평면부가 교대로 배열될 수 있다.
상기 프리즘 어레이의 프리즘부는 상기 공간 광변조기의 하나의 픽셀의 두께와 같은 두께를 가질 수 있다.
상기 프리즘 어레이의 평면부는 상기 공간 광변조기의 하나의 픽셀의 두께와 같은 두께를 가질 수 있다.
상기 프리즘 어레이의 프리즘부와 평면부는 하나의 세트를 이루고, 상기 프리즘부를 통해 굴절된 제1광과 평면부를 통과한 제2광이 합성될 수 있다.
상기 프리즘 어레이의 프리즘부와 평면부는 하나의 세트를 이루고, 상기 프리즘부가 경사면을 포함하고, 상기 경사면이 세트에 따라 다른 기울기를 가질 수 있다
상기 프리즘 어레이는 제1경사면을 가지는 제1프리즘부와 제1평면부를 포함하는 제1세트, 제2경사면을 가지는 제2프리즘부와 제2평면부를 포함하는 제2세트, 제3경사면을 가지는 제3프리즘부와 제3평면부를 포함하는 제3세트를 포함하고, 상기 제1경사면, 제2경사면, 제3경사면의 기울기가 차례로 커질 수 있다.
상기 회절 소자는 회절 소자에 입사되는 광의 파장에 따라 다른 회절 효율을 가지는 복수 개의 영역을 포함할 수 있다.
상기 공간 광변조기는 액정층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치는, 광을 조사하는 광원 유닛; 상기 광원 유닛으로부터의 광의 위상을 변조하는 공간 광변조기; 상기 공간 광변조기에 영상 신호를 입력하는 영상 신호 회로부; 및 상기 공간 광변조기로부터의 광의 위상과 진폭을 변조하는 빔 합성기;를 포함하고,
상기 빔 합성기가, 상기 공간 광변조기 다음에 배치된 프리즘 어레이; 및 상기 프리즘 어레이를 통과한 광을 회절시키는 회절 소자;를 포함할 수 있다.
빛의 진폭(밝기)과 위상을 같이 조절할 수 있는 복합 공간 광 변조기를 이용하여 트윈 영상이나 스페클이 없는 고화질의 3차원 영상을 제공할 수 있다. 복합 공간 광 변조기를 슬림하게 구성하여 이를 채용한 홀로그래픽 3차원 영상 표시 장치를 슬림화화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 공간 광변조기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 공간 광변조기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 공간 광변조기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 공간 광 변조기(1)를 개략적으로 나타낸 것이다. 복합 공간 광변조기(1)는 빔의 위상 변조를 위한 공간 광변조기(10)와, 상기 공간 광변조기(10)로부터 나온 빔을 합성하는 빔 합성기(beam combiner)를 포함할 수 있다.
공간 광변조기(10)는 전기적 신호에 의해 굴절률을 변화시킬 수 있는 광전 소자(optical electrical device)를 포함할 수 있다. 공간 광변조기(10)는 예를 들어 액정층과 같은 광전 물질층을 포함할 수 있다. 공간 광변조기(10)는 전압이 인가될 때 굴절률이 변화되어 출광되는 광의 위상을 제어할 수 있다. 예를 들어, 공간 광변조기는 폴리머 분산 액정층을 포함할 수 있다. 폴리머 분산 액정층에 인가되는 전압에 따라 광경로 길이가 변화될 수 있으며, 이에 따라 광의 위상을 변조할 수 있다. 한편, 광전 물질층의 특성에 따라 위상 지연(phase retardation)이 발생하여 편광 방향이 변할 수 있다. 도시되지 않았지만, 변화된 편광 방향을 보정하기 위해 공간 광변조기(10) 다음에 위상판과 편광판이 더 구비될 수 있다.
공간 광변조기(10)는 복수 개의 픽셀(11)(12)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 픽셀은 예를 들어 2차원 메트릭스 형태로 배열되고, 하나의 행에 구비된 복수개의 픽셀들에 대응되게 하나의 프리즘부가 구비될 수 있다. 또는, 하나의 픽셀에 하나의 프리즘부가 대응되게 구비되는 것도 가능하다. 또한, 하나의 행에 구비된 복수 개의 픽셀들에 대응되게 하나의 평면부가 구비될 수 있다. 또는, 하나의 픽셀에 하나의 평면부가 대응되게 구비될 수 있다.
상기 빔 합성기는 프리즘 어레이(20)와 회절 소자(30)를 포함할 수 있다. 회절 소자(30)는 예를 들어 그레이팅일 수 있다. 상기 프리즘 어레이(20)는 입사광을 굴절시키는 프리즘부(21a)와 입사광을 투과시키는 평면부(21b)가 교대로 배열된 구조를 가질 수 있다. 상기 프리즘부(21a)는 공간 광변조기(10)의 하나의 픽셀에 대응되고, 상기 평면부(21b)는 공간 광변조기(10)의 다른 픽셀에 대응되게 배치될 수 있다. 상기 프리즘부(21a)는 공간 광변조기(10)의 하나의 픽셀과 같은 두께를 가질 수 있다. 상기 평면부(21b)는 공간 광변조기(10)의 하나의 픽셀과 같은 두께를 가질 수 있다. 여기서, 두께는 본 실시예의 복합 공간 광변조기가 채용되는 3차원 영상 표시 장치의 수직 방향에 대한 두께를 나타낸다. 프리즘 어레이(20)의 프리즘부와 평면부는 하나의 세트(21)를 이루고, 상기 프리즘부와 평면부에 대응되는 공간 광변조기의 두 개의 픽셀이 한 쌍을 이룰 수 있다. 상기 공간 광변조기(10)에서, 제1픽셀(11)과 제2픽셀(12)이 한 쌍을 구성하고, 제1픽셀(11)을 통과한 제1광(L1)과 제2픽셀(12)을 통과한 제2광(L2)이 빔 합성기에 의해 합성되어 광의 위상과 진폭이 변조될 수 있다.
상기 제1광(L1)이 프리즘 어레이(20)의 프리즘부(21a)에 입사되어 소정 각도로 굴절되고, 제2광(L2)이 프리즘 어레이(20)의 평면부(21b)를 통과할 수 있다. 상기 제1광(L1)과 제2광(L2)이 회절 소자(30)에 입사되고, 회절 소자(30)에 의해 제1광(L1)과 제2광(L2)이 회절된다.
회절 소자(30)는 예를 들어, 소정 피치 간격으로 배열된 복수 개의 그루브를 포함할 수 있다. 회절 소자(30)의 피치 간격에 따라 회절광의 회절 각도를 조절할 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 그루브의 깊이를 조절하여 회절 효율을 조절할 수 있다. 한편, 회절 소자는 입사광의 파장 및 입사각의 변화에 따라 회절 효율이 변화될 수 있다. 회절 소자(30)는 사용하는 광의 파장과 상기 프리즘 어레이를 통해 입사되는 광의 입사각에 대해 최대 회절 효율을 가지도록 설계될 수 있다. 따라서, 회절 소자(30)의 설계 조건에 대응되지 않는 파장과 입사 각도를 가지는 광에 대해서는 회절 효율이 감소될 수 있다. 그러므로, 상기 프리즘 어레이(20)를 통과한 제1광(L1)과 제2광(L2)에 대해 회절 소자(30)의 회절 효율이 높게 되도록 회절 소자를 설계할 수 있다. 상기 회절 소자(30)에서 제1광(L1)과 제2광(L2)이 합성되어 위상과 진폭이 같이 변조된 제3광(L3)이 출력될 수 있다.
예를 들어, 제1광(L1)이 공간 광변조기(10)에 의해 제1위상(φ1)을 가지고, 제2광(L2)이 공간 광변조기(10)에 의해 제2위상(φ2)을 가질 때, 제1광과 제2광이 합성되면 다음과 같은 식을 만족한다.
Figure 112012087341774-pat00001
<식 1>
식 1의 우변에서 cos 항은 진폭과 관련된 항이고, exp 항은 위상과 관련된 항으로, 제1위상(φ1)을 가지는 제1광(L1)과 제2위상(φ2)을 가지는 제2광(L2)이 하나의 광축을 가지는 빔으로 합성될 때 위상과 진폭이 같이 변조됨을 보여준다. 도 1에 도시된 복합 공간 광변조기(1)에서는 프리즘 어레이(20)와 회절 소자(30)에 의해 광이 하나의 광축을 가지는 빔으로 합성될 수 있다.
도 1에서는 프리즘 어레이(20)의 프리즘부(21a)가 수평축에 대해 각도 θ를 가지고 기울어진 경사면을 가지며, 평면부(21b)가 수평축에 대해 수직한 평면으로 된 예를 도시하였다. 여기서, 수평축은 본 실시예의 복합 공간 광변조기가 채용되는 3차원 영상 표시 장치의 수평 방향 축을 나타낸다. 하지만, 프리즘 어레이(20)의 구조가 여기에 한정되는 것은 아니며, 프리즘 어레이(20)가 서로 다른 각도로 기울어진 경사면을 가지는 복수 개의 프리즘부를 포함하도록 구성되는 것도 가능하다. 즉, 상기 평면부(21b)가 수평축에 대해 90도보다 작은 각도를 가지는 또 다른 프리즘부로 대체되는 것도 가능하다. 하지만, 제2광이 프리즘 어레이를 통과할 때 굴절되는 것보다 투과되도록 하는 것이 상대적으로 제어하기 용이하므로 평면부로 형성하는 것이 좋다.
또한, 도 1에서는 프리즘 어레이의 프리즘부(21a)가 모두 같은 기울기(θ)로 기울어진 경사면을 가질 수 있다.
다음, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 공간 광변조기(100)를 도시한 것이다. 복합 공간 광변조기(100)는 빔의 위상 변조를 위한 공간 광변조기(110)와, 상기 공간 광변조기(110)로부터 나온 빔을 합성하는 빔 합성기(beam combiner)를 포함할 수 있다.
공간 광변조기(110)는 전기적 신호에 의해 굴절률을 변화시킬 수 있는 광전 소자(optical electrical device)를 포함할 수 있다. 공간 광변조기(110)는 복수 개의 픽셀(111)(112)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 픽셀은 예를 들어 2차원 메트릭스 형태로 배열될 수 있다.
상기 빔 합성기는 프리즘 어레이(120)와 회절 소자(130)를 포함할 수 있다. 회절 소자(130)는 예를 들어 그레이팅일 수 있다. 상기 프리즘 어레이(120)는 입사광을 굴절시키는 프리즘부와 입사광을 투과시키는 평면부를 가지는 복수 개의 세트를 포함할 수 있다. 복수 개의 세트는 프리즘부가 각각 다른 기울기를 가지는 경사면을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 세트는 제1경사면(p1)을 가지는 제1프리즘부(121a)와 제1평면부(121b)를 포함하는 제1세트(121), 제2경사면(p2)을 가지는 제2프리즘부(122a)와 제2평면부(122b)를 포함하는 제2세트(122), 제3경사면(p3)을 가지는 제3프리즘부(123a)와 제3평면부(123b)를 포함하는 제3세트(123)를 포함할 수 있다. 제1경사면(p1)은 수평축에 대해 제1기울기(θ1)를 가지고, 제2경사면(p2)은 수평축에 대해 제2기울기(θ2)를 가지고, 제3경사면(p3)은 수평축에 대해 제3기울기(θ3)를 가지고, 제1기울기(θ1), 제2기울기(θ2), 제3기울기(θ3)가 각각 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 경사면이 제1기울기(θ1)<제2기울기(θ2)<제3기울기(θ3)를 만족하도록 형성될 수 있다. 하지만, 프리즘 어레이 구조가 여기에 한정되는 것은 아니고, 다양하게 변형 가능하다. 제1 내지 제3 경사면은 각각 광의 파장에 따라 기울기가 다르게 형성될 수 있다. 프리즘 어레이(120)는 상기 복수 개의 세트가 반복적으로 배열된 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 프리즘부(121a)(122a)(123a)는 각각 공간 광변조기(110)의 하나의 픽셀 두께에 대응되는 두께를 가질 수 있다. 프리즘부의 두께는 프리즘부에서 수직 방향으로 측정될 수 있는 최대 두께로 가정한다. 예를 들어, 공간 광변조기(110)는 복수 개의 픽셀이 메트릭스 형태로 배열되고, 하나의 행에 구비된 복수개의 픽셀들에 대응되게 하나의 프리즘부가 구비될 수 있다. 또는, 하나의 픽셀에 하나의 프리즘부가 대응되게 구비되는 것도 가능하다. 또한, 하나의 행에 구비된 복수 개의 픽셀들에 대응되게 하나의 평면부가 구비될 수 있다. 또는, 하나의 픽셀에 하나의 평면부가 대응되게 구비될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 프리즘부(121a)(122a)(123a)는 각각 공간 광변조기(110)의 하나의 픽셀과 같은 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 평면부(121b)(122b)(123b)는 각각 공간 광변조기(110)의 하나의 픽셀과 같은 두께를 가질 수 있다. 여기서, 두께는 복합 공간 광변조기가 채용되는 입체 영상 표시 장치의 수직 방향에 대한 두께를 나타낸다. 프리즘 어레이(120)의 프리즘부와 평면부는 하나의 세트를 이루고, 상기 프리즘부와 평면부에 대응되는 공간 광변조기의 두 개의 픽셀이 한 쌍을 이룰 수 있다. 상기 공간 광변조기(110)에서, 제1픽셀(111)과 제2픽셀(112)이 한 쌍을 구성하고, 제1픽셀(111)을 통과한 제1광(L1)과 제2픽셀(112)을 통과한 제2광(L2)이 빔 합성기에 의해 합성되어 광의 위상과 진폭이 변조될 수 있다.
상기 제1광(L1)이 프리즘 어레이(120)의 제1 내지 제3 프리즘부(121a)(122a)(123a)에 입사되어 각각 소정 각도로 굴절되고, 제2광(L2)이 프리즘 어레이(120)의 평면부(121b)를 통과할 수 있다. 상기 제1광(L1)과 제2광(L2)이 회절 소자(130)에 입사되고, 회절 소자(130)에 의해 제1광(L1)과 제2광(L2)이 회절된다.
회절 소자(130)는 입사광의 파장 및 입사각의 변화에 따라 회절 효율이 변화될 수 있다. 회절 소자(130)는 사용하는 광의 파장과 상기 프리즘 어레이를 통해 입사되는 광의 입사각에 대해 최대 회절 효율을 가지도록 설계될 수 있다. 따라서, 회절 소자(130)의 설계 조건에 대응되지 않는 파장과 입사 각도를 가지는 광에 대해서는 회절 효율이 감소될 수 있다. 그러므로, 상기 프리즘 어레이(120)를 통과한 제1광(L1)과 제2광(L2)에 대해 회절 소자(130)의 회절 효율이 높게 되도록 회절 소자를 설계할 수 있다. 여기서, 예를 들어, 프리즘 어레이의 제1 내지 제3 세트(121)(122)(123) 각각이 서로 다른 파장의 광에 대해 높은 회절 효율을 가지도록 회절 소자에 대한 입사각을 다르게 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1세트의 제1프리즘부에 대해서는 제1파장의 광이, 제2세트의 제2프리즘부에 대해서는 제2파장의 광이, 제3세트의 제3프리즘부에 대해서는 제3파장의 광이 굴절되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 회절 소자(130)에서 각 세트의 프리즘부와 평면부를 통과한 제1광(L1)과 제2광(L2)이 합성되어 위상과 진폭이 같이 변조된 제3광(L3)이 출력될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 공간 광변조기(200)를 개략적으로 도시한 것이다. 복합 공간 광변조기(200)는 빔의 위상 변조를 위한 공간 광변조기(210)와, 상기 공간 광변조기(210)로부터 나온 빔을 합성하는 빔 합성기(beam combiner)를 포함할 수 있다.
공간 광변조기(210)는 전기적 신호에 의해 굴절률을 변화시킬 수 있는 광전 소자(optical electrical device)를 포함할 수 있다. 공간 광변조기(210)는 복수 개의 픽셀(211)(212)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 픽셀은 예를 들어 2차원 메트릭스 형태로 배열될 수 있다.
상기 빔 합성기는 프리즘 어레이(220)와 회절 소자(230)를 포함할 수 있다. 회절 소자(230)는 예를 들어 그레이팅일 수 있다. 상기 프리즘 어레이(220)는 입사광을 굴절시키는 프리즘부(221a)와 입사광을 투과시키는 평면부(221b)를 가지는 복수 개의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 프리즘부(221a)는 복수 개의 세트마다 같은 기울기(θ)를 가질 수 있다.
공간 광변조기(210)는 복수 개의 픽셀이 메트릭스 형태로 배열되고, 하나의 행에 구비된 복수개의 픽셀들에 대응되게 하나의 프리즘부가 구비될 수 있다. 또는, 하나의 픽셀에 하나의 프리즘부가 대응되게 구비되는 것도 가능하다. 또한, 하나의 행에 구비된 복수 개의 픽셀들에 대응되게 하나의 평면부가 구비될 수 있다. 또는, 하나의 픽셀에 하나의 평면부가 대응되게 구비될 수 있다.
상기 프리즘부(221a)는 공간 광변조기(210)의 하나의 픽셀과 같은 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 평면부(221b)는 각각 공간 광변조기(210)의 하나의 픽셀과 같은 두께를 가질 수 있다. 여기서, 두께는 복합 공간 광변조기가 채용되는 입체 영상 표시 장치의 수직 방향에 대한 두께를 나타낸다. 프리즘 어레이(220)의 프리즘부(221a)와 평면부(221b)는 하나의 세트(221)를 이루고, 상기 프리즘부(221a)와 평면부(221b)에 대응되는 공간 광변조기의 두 개의 픽셀이 한 쌍을 이룰 수 있다. 상기 공간 광변조기(210)에서, 제1픽셀(211)과 제2픽셀(212)이 한 쌍을 구성하고, 제1픽셀(211)을 통과한 제1광(L1)과 제2픽셀(212)을 통과한 제2광(L2)이 빔 합성기에 의해 합성되어 광의 위상과 진폭이 변조될 수 있다.
상기 제1광(L1)이 프리즘 어레이(220)의 프리즘부(221a)에 입사되어 소정 각도로 굴절되고, 제2광(L2)이 프리즘 어레이(220)의 평면부(221b)를 통과할 수 있다. 상기 제1광(L1)과 제2광(L2)이 회절 소자(230)에 입사되고, 회절 소자(230)에 의해 제1광(L1)과 제2광(L2)이 회절된다.
회절 소자(230)는 입사광의 파장 및 입사각의 변화에 따라 회절 효율이 변화될 수 있다. 회절 소자(230)는 광의 파장에 따라 각각 높은 회절 효율을 가지도록 패터닝된 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 소자(230)는 제1파장의 광에 대해 높은 회절 효율을 가지는 제1영역(231), 제2파장의 광에 대해 높은 회절 효율을 가지는 제2영역(232), 제3파장의 광에 대해 높은 회절효율을 가지는 제3영역(233)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 영역(231)(232)(233)이 반복적으로 배열될 수 있다. 상기 회절 소자(230)에서 각 세트의 프리즘부와 평면부를 통과한 제1광(L1)과 제2광(L2)이 합성되어 위상과 진폭이 같이 변조된 제3광(L3)이 출력될 수 있다. 여기서는, 회절 소자가 각 파장에 대해 각각 최대 회절 효율을 가지도록 되어 있어 광효율이 높아질 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에서는 공간 광변조에 의해 광의 위상이 변조되고, 빔 합성기에 의해 광의 진폭과 위상이 같이 변조될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 광의 위상과 진폭을 같이 변조할 수 있어 트윈 영상이나 스페클 등에 의해 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 공간 광변조기와 빔 합성기를 나란하게 배열하므로 광학적 정렬을 용이하게 할 수 있다. 또한, 공간 광변조기와 빔 합성기를 슬림하게 제작 및 배치할 수 있어 복합 공간 광변조기를 슬림화할 수 있다. 따라서, 복합 공간 광변조기가 예를 들어 평판표시장치(FPD; Flat Panel Display)에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복합 공간 광변조기는 홀로그래픽 3차원 영상 표시 장치에 적용되어 실감나는 3차원 영상을 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치(300)를 개략적으로 도시한 것이다.
3차원 영상 표시 장치(300)는 광을 조사하는 광원 유닛(301)과, 상기 광원 유닛(301)으로부터의 광을 이용하여 3차원 영상을 표시하는 복합 공간 광변조기(340)를 포함할 수 있다. 복합 공간 광변조기(340)는 위상 변조를 위한 공간 광변조기(310)와, 상기 공간 광변조기(310)로부터 나온 광을 합성하여 광의 위상과 진폭을 변조하는 빔 합성기(beam combiner)(320)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 공간 광변조기(340)에 홀로그래픽 영상 신호를 입력하는 영상 신호 회로부(315)가 구비될 수 있다. 상기 복합 공간 광변조기(340)로는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 복합 공간 광변조기(1)(100)(200)가 사용될 수 있다. 상기 복합 공간 광변조기(340)는 슬림하게 제작될 수 있으며, 평판형 홀로그래픽 3차원 영상 표시 장치에 채용되어 고화질의 3차원 영상을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복합 공간 광변조기 및 이를 구비한 3차원 영상 표시 장치는 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.
1,10,100,200...복합 공간 광변조기, 10,110,210...공간 광변조기
20,120,220....프리즘 어레이, 21a,121a,122a,123a,221a...프리즘
21b,121b.122b.123b,221b...평면부, 30,130,230...회절 소자

Claims (17)

  1. 광의 위상을 변조하는 공간 광변조기;
    상기 공간 광변조기 다음에 배치된 프리즘 어레이; 및
    상기 프리즘 어레이를 통과한 광을 회절시키는 회절 소자;를 포함하고,
    상기 프리즘 어레이는 프리즘부와 평면부가 교대로 배열되고,
    상기 프리즘 어레이의 프리즘부와 평면부는 하나의 세트를 이루고, 상기 프리즘부가 경사면을 포함하고, 상기 경사면이 세트에 따라 다른 기울기를 가지고, 상기 회절 소자가 입사 광의 파장과 상기 프리즘 어레이를 통해 입사되는 광의 입사각에 따라 다른 회절 효율을 가지는 복수 개의 영역을 가지고,
    상기 프리즘 어레이는 제1경사면을 가지는 제1프리즘부와 제1평면부를 포함하는 제1세트, 제2경사면을 가지는 제2프리즘부와 제2평면부를 포함하는 제2세트, 제3경사면을 가지는 제3프리즘부와 제3평면부를 포함하는 제3세트를 포함하고, 상기 제1경사면, 제2경사면, 제3경사면의 기울기가 차례로 커지도록 구성된 복합 공간 광변조기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이의 프리즘부는 상기 공간 광변조기의 하나의 픽셀의 두께와 같은 두께를 가지는 복합 공간 광변조기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이의 평면부는 상기 공간 광변조기의 하나의 픽셀의 두께와 같은 두께를 가지는 복합 공간 광변조기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘부를 통해 굴절된 제1광과 평면부를 통과한 제2광이 합성되는 복합 공간 광변조기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 액정층을 포함하는 복합 공간 광변조기.
  10. 광을 조사하는 광원 유닛;
    상기 광원 유닛으로부터의 광의 위상을 변조하는 공간 광변조기;
    상기 공간 광변조기에 영상 신호를 입력하는 영상 신호 회로부; 및
    상기 공간 광변조기로부터의 광의 위상과 진폭을 변조하는 빔 합성기;를 포함하고,
    상기 빔 합성기가, 상기 공간 광변조기 다음에 배치된 프리즘 어레이; 및
    상기 프리즘 어레이를 통과한 광을 회절시키는 회절 소자;를 포함하고,
    상기 프리즘 어레이는 프리즘부와 평면부가 교대로 배열되고,
    상기 프리즘 어레이의 프리즘부와 평면부는 하나의 세트를 이루고, 상기 프리즘부가 경사면을 포함하고, 상기 경사면이 세트에 따라 다른 기울기를 가지고, 상기 회절 소자가 입사 광의 파장과 상기 프리즘 어레이를 통해 입사되는 광의 입사각에 따라 다른 회절 효율을 가지는 복수 개의 영역을 가지고,
    상기 프리즘 어레이는 제1경사면을 가지는 제1프리즘부와 제1평면부를 포함하는 제1세트, 제2경사면을 가지는 제2프리즘부와 제2평면부를 포함하는 제2세트, 제3경사면을 가지는 제3프리즘부와 제3평면부를 포함하는 제3세트를 포함하고, 상기 제1경사면, 제2경사면, 제3경사면의 기울기가 차례로 커지도록 구성된 3차원 영상 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이의 프리즘부는 상기 공간 광변조기의 하나의 픽셀의 두께와 같은 두께를 가지는 3차원 영상 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이의 평면부는 상기 공간 광변조기의 하나의 픽셀의 두께와 같은 두께를 가지는 3차원 영상 표시 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 프리즘부를 통해 굴절된 제1광과 평면부를 통과한 제2광이 합성되는 3차원 영상 표시 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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