KR102093341B1 - 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 - Google Patents

광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 Download PDF

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Abstract

광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 및 구현 방법이 개시된다.
개시된 홀로그래픽 디스플레이는, 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하도록, 기록빔을 제공하는 광원부와, 입사되는 기록빔을 반사시키는 구동 미러가 간격을 가지고 배열된 구동 미러 어레이와, 입사되는 기록빔을 비스듬이 반사시키는 미러부재가 간격을 가지고 배열된 미러부재 어레이를 포함하며, 구동 미러와 미러부재가 서로 대응하도록 마련된 어드레싱부를 구비한다. 구동 미러 어레이의 각 구동 미러를 경유하며 어드레싱부로부터 입사되는 기록빔은 렌즈릿 어레이의 마이크로 렌즈에 의해 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 포커싱된다. 광학적 어드레싱 공간 광변조기는 렌즈릿 어레이의 마이크로 렌즈에 의해 포커싱된 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어 재생빔 제공부로부터 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생시킨다.

Description

광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이{OASLM based holographic display}
광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 관한 것이다.
최근, 영화, 게임, 광고, 의료영상, 교육, 군사 등 여러 분야에서, 보다 사실적이고 효과적으로 영상을 표현할 수 있는 3차원 영상 표시 장치가 크게 요구되고 있다. 이에 따라 3차원 영상을 표시하기 위한 다양한 기술이 제안되고 있으며, 다양한 3차원 영상 표시 장치가 이미 상용화되어 있다. 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 시차를 이용하는 스테레오스코피(stereoscopy) 방식의 경우, 눈의 피로감이 크고, 좌안용 영상과 우안용 영상의 2시점만을 제공하기 때문에 시청자의 이동에 따른 시점의 변화를 반영하지 못한다. 따라서, 자연스러운 입체감을 제공하는데 한계가 있다. 이러한 한계를 개선하여 보다 자연스럽게 입체 영상을 표시하기 위해 홀로그래픽 디스플레이 기술이 연구되고 있다.
홀로그래픽 디스플레이 기술은, 원본 물체로부터 반사된 레이저빔과 참조빔을 간섭시켜 얻은 간섭무늬를 기록한 홀로그램에 참조빔을 조사하여 회절시키면, 원본 물체의 영상이 재생되는 원리를 이용하는 것이다. 현재 실용화되고 있는 홀로그래픽 디스플레이 기술은 원본 물체를 직접 노광하여 홀로그램을 얻기 보다는 컴퓨터를 이용하여 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)을 전기적 신호로서 공간 광변조기에 제공한다. 입력된 CGH 신호에 따라 공간 광변조기가 참조빔을 회절시킴으로써 3차원 영상이 생성될 수 있다.
이러한 홀로그래픽 기술에서, 재생된 3차원 영상이 충분한 해상도 및 시야각을 갖기 위해서는(즉, 큰 공간대역폭(space bandwidth product)을 갖기 위해서는), 공간 광변조기의 성능이 중요하다. 일반적인 전기적 어드레싱 공간 광변조기(electrically addressable spatial light modulator; EASLM)는 각각의 화소마다 구동회로와 배선이 배치되기 때문에 화소의 크기를 작게 하는데 한계가 있다. 이에 따라, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(optically addressable spatial light modulator;OASLM)를 이용한 홀로그래픽 디스플레이가 제안되고 있다. 광학적 어드레싱 공간 광변조기(OASLM)는 기록빔의 입사면에 배치된 광전변환층을 포함하고 있어서, 기록빔이 입사하는 영역의 화소만을 선택적으로 턴온(turn on)시킬 수 있다. 이러한 광학적 어드레싱 공간 광변조기(OASLM)는 별도의 구동 회로 및 배선이 필요 없어서 해상도 요건을 개선시킬 수 있다.
광학적 어드레싱 공간 광변조기(OASLM)에 조사되는 기록빔의 스폿 크기를 줄여, 변조되는 재생빔의 회절이 보다 잘 일어나도록 함으로써 양질의 3차원 홀로그램 영상을 재생할 수 있도록 마련된 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이는, 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하도록, 기록빔을 제공하는 광원부와, 입사되는 기록빔을 반사시키는 구동 미러가 간격을 가지고 배열된 구동 미러 어레이와, 입사되는 기록빔을 비스듬이 반사시키는 미러부재가 간격을 가지고 배열된 미러부재 어레이를 포함하며, 상기 구동 미러와 상기 미러부재가 서로 대응하도록 마련된 어드레싱부와; 상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러를 경유하며 상기 어드레싱부로부터 입사되는 기록빔을 각각 포커싱하는 마이크로 렌즈가 어레이로 배열된 렌즈릿 어레이와; 재생빔을 제공하는 재생빔 제공부; 상기 어드레싱부로부터 제공되고 상기 렌즈릿 어레이의 마이크로 렌즈에 의해 포커싱된 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어 상기 재생빔 제공부로부터 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생시키는 광학적 어드레싱 공간 광변조기;를 포함한다.
상기 광원부는 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 기록빔을 온,오프시키며, 상기 미러부재 어레이의 각 미러부재는, 상기 광원부에서 입사되는 픽셀 단위의 기록빔을 비스듬이 반사시키며, 상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러는 상기 미러부재 어레이의 각 미러부재로부터 입사되는 기록빔을 스캐닝하여 상기 렌즈릿 어레이의 각 마이크로렌즈에 대하여 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 복수의 픽셀 이미지를 형성할 수 있다.
상기 광원부는, 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하는 픽셀화된 자발광원을 포함할 수 있다.
상기 광원부는, 광원과; 상기 광원으로부터 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 변조하여, 변조된 기록빔을 제공하는 공간 광변조기;를 포함할 수 있다.
상기 어드레싱부는, 상기 광원부에서 출사되는 기록빔을 포커싱하는 제1렌즈어레이와; 상기 제1렌즈어레이에 의해 의해 포커싱된후 퍼지는 기록빔을 집속하여 콜리메이팅된 기록빔을 형성하는 제2렌즈어레이;를 더 포함하며, 상기 제1렌즈어레이 및 제2렌즈어레이는 렌즈가 일대일로 대응하도록 마련될 수 있다.
상기 제2렌즈어레이의 각 렌즈는 상기 구동 미러 어레이의 구동 미러 간격 사이로 기록빔을 통과시키도록 배열될 수 있다.
상기 제2렌즈어레이는 상기 제1렌즈어레이와 상기 구동 미러어레이 사이에 위치하도록 배열될 수 있다.
상기 광원부는 연속광을 출사하는 광원;을 포함하며, 상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러는, 상기 광원쪽에서 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 온,오프시켜 변조된 기록빔을 형성하며, 상기 미러부재 어레이의 각 미러부재는, 상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러에서 반사되어 입사되는 픽셀 단위의 기록빔을 비스듬이 반사시켜, 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기로 향하도록 할 수 있다.
상기 제2렌즈어레이의 각 렌즈는 상기 미러부재 어레이의 미러부재 간격 사이로 기록빔을 통과시키도록 배열될 수 있다.
상기 제2렌즈어레이와 상기 미러부재 어레이는, 렌즈와 미러부재가 교대로 위치하도록 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 구현 방법은, 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 기록빔을 온,오프시켜 변조된 기록빔을 제공하는 단계와; 입사되는 기록빔을 구동 미러 어레이의 각 구동 미러로 스캐닝하여 렌즈릿 어레이의 각 마이크로렌즈에 대하여 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 복수의 픽셀 이미지를 형성하는 단계와; 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 재생빔을 제공하는 단계와; 기록빔에 의해 광학적 어드레싱 공간 광변조기를 광학적으로 어드레싱하여 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생하는 단계;를 포함한다.
상기 변조된 기록빔을 제공하는 단계는, 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하는 픽셀화된 자발광원을 이용하거나, 광원으로부터 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 변조하여 변조된 기록빔을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 구현 방법은, 입사되는 기록빔을 구동 미러 어레이의 각 구동 미러로 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 온,오프시켜 변조된 기록빔을 형성하여, 광학적 어드레싱 공간 광변조기로 입력시키는 단계와; 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 재생빔을 제공하는 단계와; 상기 변조된 기록빔에 의해 광학적 어드레싱 공간 광변조기를 광학적으로 어드레싱하여 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생하는 단계;를 포함할 수 있다.
기록빔을 콜리메이팅하여 상기 구동 미러 어레이로 진행하도록 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예에 따른 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 및 구현 방법에 따르면, 구동 미러를 이용하여, 광학적 어드레싱 공간 광변조기에 조사되는 기록빔의 스폿 크기를 줄여, 변조되는 재생빔의 회절이 보다 잘 일어나도록 함으로써 양질의 3차원 홀로그램 영상을 재생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 개략적으로 보여준다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 개략적으로 보여준다.
도 3은 미러부재 어레이의 일 미러부재에 입사되는 기록빔이 구동 미러 어레이의 대응하는 구동미러를 거쳐 렌즈릿 어레이의 대응하는 마이크렌즈에 의해 결상면에 포커싱되는 광경로를 보여준다.
도 4a 내지 도 4c는 구동 미러의 스캐닝에 따라 결상면에 포커싱되는 기록빔의 위치 변화를 보여준다.
도 5는 구동 미러의 스캐닝에 의해 각 마이크로렌즈에 대하여, 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 N × N개 예컨대, 8 × 8의 픽셀 이미지를 형성하는 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 개략적으로 보여준다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 광학소자, 층이나 영역들의 폭, 크기 및 두께 등은 설명의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것일 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 개략적으로 보여준다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 개략적으로 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이(이하, 홀로그래픽 디스플레이)는 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하는 어드레싱부(10)와, 상기 어드레싱부(10)로부터 입사되는 기록빔을 각각 포커싱하는 마이크로 렌즈(75)가 어레이로 배열된 렌즈릿 어레이(70)와, 재생빔을 제공하는 재생빔 제공부(90)와, 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어 재생빔을 변조하여 회절시켜 홀로그래픽 영상을 재생시키는 광학적 어드레싱 공간 광변조기(OASLM:80)을 포함한다. 상기 홀로그래픽 디스플레이는, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)가 반사형인 경우, 재생빔 제공부(90)로부터 입사되는 재생빔은 예컨대, 반사시켜 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)로 향하도록 하며, 상기 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어 변조되고 회절된 재생빔은 투과시키도록 된 광로변환부재(100)를 더 포함할 수 있다. 상기 홀로그래픽 디스플레이는, 재생빔 제공부(90)로부터 입사되는 재생빔은 광로변환부재(100)를 투과하여 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)로 향하고, 상기 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어 변조되고 회절된 재생빔은 광로변환부재(100)에서 반사되도록 마련될 수도 있다.
상기 어드레싱부(10)는, 기록빔을 제공하는 광원부(20)와, 입사되는 기록빔을 반사시키는 구동 미러(55)가 간격을 가지고 배열된 구동 미러 어레이(50)와, 입사되는 기록빔을 비스듬이 반사시키는 미러부재(65)가 간격을 가지고 배열된 미러부재 어레이(60)를 포함한다. 상기 구동 미러(55)와 상기 미러부재(65)가 서로 대응하도록 마련된다. 상기 어드레싱부(10)는, 콜리메이팅된 기록빔을 제공하도록 제1렌즈 어레이(30)와 제2렌즈 어레이(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부(20)는 입체 영상에 관한 홀로그램 정보(예컨대, CGH 신호)에 따라 픽셀 단위로 기록빔을 온,오프시켜 변조된 기록빔을 제공한다. 상기 광원부(20)는 예를 들어, 도 1에서와 같이, 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하는 픽셀화된 자발광원(21) 예컨대, OLED나 AMOLED 광원을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원부(20)는 예를 들어, 도 2에서와 같이, 광원(23)과, 상기 광원(23)으로부터 입사되는 기록빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 변조하여, 변조된 기록빔을 제공하는 공간 광변조기(25)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 공간 광변조기(25)는 전기적으로 어드레싱되는 공간 광변조기(EASLM)일 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 광변조기(25)는 광원(23)으로부터 조사된 기록빔을 홀로그램 정보에 따라 변조하는 것으로, 예를 들어 DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), LCD(liquid crystal device) 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 광원부(20)는 기록빔을 제공하기 위해, 가간섭성 광을 방출하는 레이저를 사용할 수도 있지만, 가간섭성이 없는 일반적인 광원을 사용할 수도 있다. 또한, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)에 포커싱되는 기록빔의 스폿 크기를 보다 줄일 수 있도록, 짧은 파장의 기록빔을 사용할 수 있다. 예를 들어, 대략 530nm 대역의 녹색 빔을 재생빔으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 광원부(20)는 대략 530nm 녹색의 단색 OLED나 AMOLED 디스플레이를 자발광원(21)으로 사용할 수 있다. 이러한 단색 OLED나 AMOLED 디스플레이의 각 픽셀은 근접한 제1렌즈 어레이(30)의 각 렌즈(35)에 의해 스폿으로 포커싱된다. 이 렌즈(35)의 개구수(NA)는 광을 효율적으로 인접한 배열의 작은 조리개 렌즈 즉, 제2렌즈 어레이(40)의 각 렌즈(45)로 커플링하도록 설계될 수 있다. 상기 렌즈(45)는 구동 미러 어레이(50)의 구동 미러(55) 픽셀에 입사되는 기록빔을 콜리메이팅한다.
즉, 상기 광원부(20)에서 출사되는 기록빔은 제1렌즈 어레이(30)에 의해 포커싱되며, 포커싱된 후 퍼지는 기록빔은 제2렌즈 어레이(40)에 의해 집속되어 콜리메이팅된다. 상기 제1렌즈 어레이(30)와 제2렌즈 어레이(40)는 렌즈(35)(45)가 일대일로 대응하도록 마련된다. 그러므로, 광원부(20)에서 픽셀 단위로 변조된 기록빔은 제1렌즈 어레이(30)의 각 렌즈(35)에 의해 포커싱되며, 제2렌즈 어레이(40)의 각 렌즈(35)의 의해 집속되어 평행빔 상태로 콜리메이팅 된다.
이때, 제2렌즈 어레이(40)의 각 렌즈(45)는 상기 구동 미러 어레이(50)의 구동 미러(55) 간격 사이로 기록빔을 통과시키도록 배열될 수 있다. 즉, 제2렌즈 어레이(40)는 상기 제1렌즈 어레이(30)와 구동 미러 어레이(50) 사이에 위치하며, 각 렌즈(45)와 구동 미러(55)가 교대로 위치하도록 배열될 수 있다. 이때, 제2렌즈 어레이(40)의 각 렌즈(45) 사이, 구동 미러 어레이(50)의 구동 미러(55) 간격 사이 등은, 투명 영역이거나, 빈 공간으로 형성될 수 있다.
상기 미러부재 어레이(60)의 각 미러부재(65)는 광원부(20)에서 입사되는 픽셀 단위의 기록빔을 비스듬이 반사시켜, 구동 미러 어레이(50)의 대응하는 각 구동 미러(55)로 향하도록 한다. 이때, 상기 미러부재 어레이(60)의 각 미러부재(65)의 간격 사이는 투명영역이거나 빈 공간으로 형성될 수 있다.
상기 구동 미러 어레이(50)의 각 구동 미러(55)는 미러부재 어레이(60)의 각 미러부재(65)로부터 입사되는 기록빔을 스캐닝한다. 상기 각 구동 미러(55)는 2축 스캐너로서, 구동 미러(55)에 의해 스캐닝되는 기록빔은 렌즈릿 어레이(70)의 각 마이크로 렌즈(75)에 대해 초점면 즉, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80) 상의 N × N 위치에 포커싱될 수 있다.
도 3은 미러부재 어레이(60)의 일 미러부재(65)에 입사되는 기록빔이 구동 미러 어레이(50)의 대응하는 구동 미러(55)를 거쳐 렌즈릿 어레이(70)의 대응하는 마이크로 렌즈(75)에 의해 초점면(A)에 포커싱되는 광경로를 보여준다. 도 4a 내지 도 4c는 구동 미러(55)의 스캐닝에 따라 초점면(A)에 포커싱되는 기록빔의 위치 변화를 보여준다.
이와 같이 구동 미러(55)로 기록빔을 스캐닝하면, 상기 렌즈릿 어레이(70)의 각 마이크로 렌즈(75)에 대하여 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80) 상에 복수의 픽셀 이미지를 형성할 수 있다. 도 5는 구동 미러(55)의 스캐닝에 의해 각 마이크로 렌즈(75)에 대하여, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80) 상에 N × N개 예컨대, 8 × 8의 픽셀 이미지(Pm)를 형성하는 예를 보여준다.
이와 같이, 구동 미러(55)로 기록빔을 스캐닝하면, 하나의 마이크로 렌즈(75)에 대하여 하나의 픽셀 이미지만을 형성하는 것이 아니라, N × N개의 픽셀 이미지(Pm)를 형성할 수 있어, 해상도를 크게 높일 수 있으며, 대략 1μm 정도 크기의 픽셀 이미지(Pm)를 형성할 수 있다. 이와 같이, 기록빔이 대략 1μm 정도로 작은 영역에 포커싱되는 경우, 이 기록빔에 의해 광학적 어드레싱되어 변조되는 재생빔의 회절이 더 잘 일어날 수 있기 때문에, 대략 30도 또는 그 이상의 시야각으로 홀로그래픽 3차원 영상을 재생할 수 있다.
상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)는, 광전류 형성층(81)과, 전광 광변조층(85)을 포함하며, 반사형으로 구성될 수 있다.
상기 광전류 형성층(81)은, 상기 어드레싱부(10)에서 제공되는 변조된 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어, 기록빔이 조사된 부분에 광전류를 발생시킨다. 광전류 형성층(81)의 기록빔이 조사된 부분에 광전류가 발생하면, 이에 대응하는 부분의 전광 광변조층(85)의 유효 전압이 변화되어, 변조하고자 하는 빔 예컨대, 가시광 영역의 재생빔의 위상 및/또는 진폭을 변조하게 된다.
전광 광변조층(85)은, 광전류 형성층(81)에서 어드레싱 기록빔이 광전 변환되어 광전류가 생성됨에 따라 유효 전압이 변환되어, 재생빔을 변조하기 위한 것이다. 상기 전광 광변조층(85)은 예를 들어, 액정을 이용하여 입사되는 재생빔의 편광을 변조하도록 액정 광변조층으로 마련될 수 있다. 도 1, 도 2 및 후술하는 도 6에서는 전광 광변조층(85)이 광학적으로 어드레싱되어 변조된 재생빔을 반사시키도록 된 예를 보여준다. 예를 들어, 액정 광변조층에 반사미러층을 더 포함시키거나, 강유전성 액정 등을 사용하여, 기록빔이 조사되는 부분에서는 재생빔의 반사가 이루어지도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 광전류 형성층(81)의 상,하면에는 투명 전극(미도시)이 배치될 수 있는데, 이 투명 전극에 전압이 인가되었을 때, 이 광전류 형성층(81)에 기록빔이 입사하지 않으면 광전류 형성층(81)의 저항이 커서 광전류 형성층(81)에서 대부분의 전압 강하가 일어난다. 따라서, 전광 광변조층(85) 예컨대, 액정 광변조층이 오프 상태에 있게 되므로, 액정 광변조층 내의 액정들의 배열은 변화하지 않는다. 반면, 광전류 형성층(81)에 기록빔이 입사하면, 광전류 형성층(81)의 저항이 작아지면서 액정 광변조층에서 대부분의 전압 강하가 일어나게 된다. 그러면, 액정 광변조층이 턴온되면서 액정 광변조층 내의 액정들의 배열이 변화될 수 있다. 이러한 원리로 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)는 전광 광변조층(85) 예컨대, 액정 광변조층으로 입사하는 재생빔을 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔의 광학적 어드레싱에 의해 변조시켜, 홀로그래픽 3차원 영상이 재생되도록 할 수 있다.
한편, 상기 재생빔 제공부(90)는, 재생빔을 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)에 제공한다. 이때, 재생빔은 가간섭성 빔일 수 있다. 이 재생빔 제공부(90)에서 제공된 재생빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 변조된 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱하여 변조함으로써, 홀로그래픽 3차원 영상을 재생할 수 있다. 상기 재생빔 제공부(90)는, 예를 들어, R, G, B 재생빔을 순차로 제공할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이는 칼라 홀로그래픽 3차원 영상을 재생할 수 있다.
상기 광로변환부재(100)는, 입사되는 재생빔의 진행 경로를 변환하기 위한 것으로, 예를 들어, 재생빔 제공부(90)로부터 입사되는 재생빔은 반사시키고, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)에서 변조되고 반사 회절된 재생빔은 투과시키도록 편광빔분리기로 구성될 수 있다.
광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)의 전광 광변조층(85)이 액정 광변조층으로 마련되는 경우, 기록빔이 조사되는 부분에서 변조되고 반사 회절된 재생빔은 재생빔 제공부(90)로부터 제공되고 편광빔분리기로 된 광로변환부재(100)에서 반사되어 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)로 입사되는 재생빔의 편광과 직교하는 편광 성분을 가질 수 있다. 이 재생빔의 직교하는 편광 성분은 홀로그램 정보에 해당하는 것으로, 이 재생빔의 직교하는 편광 성분만이, 편광빔분리기로 된 광로변환부재(100)를 투과하게 되어, 홀로그래픽 3차원 영상이 재생된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이에 따르면, 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 기록빔을 온,오프시켜 변조된 기록빔을 제공하고, 입사되는 기록빔을 구동 미러 어레이(50)의 각 구동 미러(55)로 스캐닝하여 렌즈릿 어레이(70)의 각 마이크로 렌즈(75)에 대하여 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80) 상에 복수의 픽셀 이미지(Pm)를 형성한다. 이때, 기록빔은 제1렌즈 어레이(30) 및 제2렌즈 어레이(40)에 의해 콜리메이팅된다. 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80) 상에 재생빔을 제공하고, 기록빔에 의해 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)를 광학적으로 어드레싱하여 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 3차원 영상을 재생한다. 이때, 재생빔 제공부(90)로부터 순차적으로 R,G,B 재생빔을 입력하는 경우, 홀로그래픽 3차원 칼라 영상을 재생할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적으로 어드레싱되는 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이를 개략적으로 보인 것으로, 상기 광원부(20)가 연속빔을 출사하도록 마련된 광원(23)을 포함하며, 상기 구동 미러 어레이(50)의 각 구동 미러(55)는 상기 광원(23)쪽에서 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 온,오프시켜 변조된 기록빔을 형성하도록 마련된다. 여기서, 도 1 및 도 2에서와 실질적으로 동일 부재는 동일 참조부호로 표기하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 어드레싱부(10)는, 기록빔을 제공하는 광원부(20)와, 입사되는 기록빔을 반사시키는 구동 미러(55)가 간격을 가지고 배열된 구동 미러 어레이(50)와, 입사되는 기록빔을 비스듬히 반사시키는 미러부재(65)가 간격을 가지고 배열된 미러부재 어레이(60)를 포함한다. 상기 구동 미러(55)와 상기 미러부재(65)는 서로 대응하도록 마련된다. 상기 어드레싱부(10)는, 콜리메이팅된 기록빔을 제공하도록 제1렌즈 어레이(30)와 제2렌즈 어레이(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부(20)는 광원(23)을 포함하며, 상기 광원(23)은 연속빔을 출사하도록 마련될 수 있다.
상기 광원(23)에서 출사되는 기록빔은 제1렌즈 어레이(30)에 의해 포커싱되며, 포커싱된 후 퍼지는 기록빔은 제2렌즈 어레이(40)에 의해 집속되어 콜리메이팅된다. 상기 제1렌즈 어레이(30)와 제2렌즈 어레이(40)는 렌즈(35)(45)가 일대일로 대응하도록 마련된다. 그러므로, 광원(23)에서 출사된 기록빔은 제1렌즈 어레이(30)의 각 렌즈(35)에 의해 포커싱되며, 제2렌즈 어레이(40)의 각 렌즈(45)의 의해 콜리메이팅되어 평행빔 상태로 된다.
이때, 제2렌즈 어레이(40)의 각 렌즈(45)는 상기 미러부재 어레이(60)의 미러부재(65) 간격 사이로 기록빔을 통과시키도록 배열될 수 있다. 즉, 제2렌즈 어레이(40)와 미러부재 어레이(60)는 동일 평면상에서 렌즈(45)와 미러부재(65)가 교대로 위치하도록 배열될 수 있다.
상기 구동 미러 어레이(50)의 각 구동 미러(55)는 상기 광원(23)쪽에서 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 온,오프시켜 변조된 기록빔을 형성한다.
상기 미러부재 어레이(60)의 각 미러부재(65)는 상기 구동 미러 어레이(50)의 각 구동 미러(55)에서 반사되어 입사되는 픽셀 단위의 기록빔을 비스듬이 반사시켜, 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)로 향하도록 한다.
도 7a 및 도 7b는 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 구동 미러(55)의 구동하여, 기록빔이 픽셀 단위로 온,오프되는 작동 상태를 보여준다.
도 7a는 구동 미러 어레이(50)의 일 구동 미러(55)에 입사되는 기록빔이 미러부재 어레이(60)의 대응하는 미러부재(65)를 거쳐 렌즈릿 어레이(70)의 대응하는 마이크로 렌즈(75)에 의해 초점면(B) 즉, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80) 상에 포커싱되는 온 상태의 광경로를 보여준다. 도 7b는 구동 미러 어레이(50)의 구동 미러(55)의 구동에 따라, 입사되는 기록빔이 다른 방향으로 반사되는 오프 상태의 광경로를 보여준다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이에 따르면, 입사되는 기록빔을 구동 미러 어레이(50)의 각 구동 미러(55)로 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 온,오프시켜 변조된 기록빔을 형성하여, 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)로 입력시킨다. 상기 변조된 기록빔에 의해 광학적 어드레싱 공간 광변조기(80)를 광학적으로 어드레싱하여 재생빔 제공부(90)로부터 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생한다. 이때, 광원(23)에서 출사되는 기록빔은 콜리메이팅된 상태로 구동 미러 어레이(50)로 입력된다.
10...어드레싱부 20...광원부
21...자발광원 23...광원
25...공간 광변조기 30,40...제1 및 제2렌즈 어레이
50...구동 미러 어레이 55...구동 미러
60...미러부재 어레이 65...미러부재
75...마이크로 렌즈 70...렌즈릿 어레이
80...광학적 어드레싱 공간 광변조기
90...재생빔 제공부 100...광로변환부재

Claims (20)

  1. 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하도록, 기록빔을 제공하는 광원부와, 입사되는 기록빔을 반사시키는 구동 미러가 간격을 가지고 배열된 구동 미러 어레이와, 입사되는 기록빔을 비스듬이 반사시키는 미러부재가 간격을 가지고 배열된 미러부재 어레이를 포함하며, 상기 구동 미러와 상기 미러부재가 서로 대응하도록 마련된 어드레싱부와;
    상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러를 경유하며 상기 어드레싱부로부터 입사되는 기록빔을 각각 포커싱하는 마이크로 렌즈가 어레이로 배열된 렌즈릿 어레이와;
    재생빔을 제공하는 재생빔 제공부;
    상기 어드레싱부로부터 제공되고 상기 렌즈릿 어레이의 마이크로 렌즈에 의해 포커싱된 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어 상기 재생빔 제공부로부터 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생시키는 광학적 어드레싱 공간 광변조기;를 포함하며,
    상기 어드레싱부는,
    상기 광원부에서 출사되는 기록빔을 포커싱하는 제1렌즈 어레이와;
    상기 제1렌즈 어레이에 의해 의해 포커싱된후 퍼지는 기록빔을 집속하여 콜리메이팅된 기록빔을 형성하는 제2렌즈 어레이;를 더 포함하며,
    상기 제1렌즈 어레이 및 제2렌즈 어레이는 렌즈가 일대일로 대응하도록 마련되고,
    상기 제2렌즈 어레이의 각 렌즈는 상기 구동 미러 어레이의 구동 미러 간격 사이로 기록빔을 통과시키도록 배열된 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원부는 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 기록빔을 온,오프시키며,
    상기 미러부재 어레이의 각 미러부재는, 상기 광원부에서 입사되는 픽셀 단위의 기록빔을 비스듬이 반사시키며,
    상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러는 상기 미러부재 어레이의 각 미러부재로부터 입사되는 기록빔을 스캐닝하여 상기 렌즈릿 어레이의 각 마이크로 렌즈에 대하여 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 복수의 픽셀 이미지를 형성하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원부는,
    입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하는 픽셀화된 자발광원을 포함하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광원부는,
    광원과;
    상기 광원으로부터 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 변조하여, 변조된 기록빔을 제공하는 공간 광변조기;를 포함하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2렌즈 어레이는 상기 제1렌즈 어레이와 상기 구동 미러어레이 사이에 위치하도록 배열된 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  8. 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하도록, 기록빔을 제공하는 광원부와, 입사되는 기록빔을 반사시키는 구동 미러가 간격을 가지고 배열된 구동 미러 어레이와, 입사되는 기록빔을 비스듬이 반사시키는 미러부재가 간격을 가지고 배열된 미러부재 어레이를 포함하며, 상기 구동 미러와 상기 미러부재가 서로 대응하도록 마련된 어드레싱부와;
    상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러를 경유하며 상기 어드레싱부로부터 입사되는 기록빔을 각각 포커싱하는 마이크로 렌즈가 어레이로 배열된 렌즈릿 어레이와;
    재생빔을 제공하는 재생빔 제공부;
    상기 어드레싱부로부터 제공되고 상기 렌즈릿 어레이의 마이크로 렌즈에 의해 포커싱된 기록빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어 상기 재생빔 제공부로부터 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생시키는 광학적 어드레싱 공간 광변조기;를 포함하며,
    상기 광원부는 연속광을 출사하는 광원;을 포함하며,
    상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러는, 상기 광원쪽에서 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 온,오프시켜 변조된 기록빔을 형성하며,
    상기 미러부재 어레이의 각 미러부재는, 상기 구동 미러 어레이의 각 구동 미러에서 반사되어 입사되는 픽셀 단위의 기록빔을 비스듬이 반사시켜, 상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기로 향하도록 하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서, 상기 어드레싱부는,
    상기 광원부에서 출사되는 기록빔을 포커싱하는 제1렌즈 어레이와;
    상기 제1렌즈 어레이에 의해 의해 포커싱된후 퍼지는 기록빔을 집속하여 콜리메이팅된 기록빔을 형성하는 제2렌즈 어레이;를 더 포함하며,
    상기 제1렌즈 어레이 및 제2렌즈 어레이는 렌즈가 일대일로 대응하도록 마련된 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2렌즈 어레이의 각 렌즈는 상기 미러부재 어레이의 미러부재 간격 사이로 기록빔을 통과시키도록 배열된 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2렌즈 어레이와 상기 미러부재 어레이는, 렌즈와 미러부재가 교대로 위치하도록 배열된 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2렌즈 어레이는 상기 제1렌즈 어레이와 상기 구동 미러어레이 사이에 위치하도록 배열된 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 기록빔을 온,오프시켜 변조된 기록빔을 제공하는 단계와;
    입사되는 기록빔을 구동 미러 어레이의 각 구동 미러로 스캐닝하며, 상기 기록빔이 상기 구동 미러 어레이의 구동 미러 간격 사이로 통과하여 렌즈릿 어레이의 각 마이크로 렌즈에 대하여 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 복수의 픽셀 이미지를 형성하는 단계와;
    상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 재생빔을 제공하는 단계와;
    기록빔에 의해 광학적 어드레싱 공간 광변조기를 광학적으로 어드레싱하여 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생하는 단계;를 포함하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 구현 방법.
  18. 제17항에 있어서, 변조된 기록빔을 제공하는 단계는,
    입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 변조된 기록빔을 제공하는 픽셀화된 자발광원을 이용하거나, 광원으로부터 입사되는 빔을 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 변조하여 변조된 기록빔을 제공하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 구현 방법.
  19. 입사되는 기록빔을 구동 미러 어레이의 각 구동 미러로 입체 영상에 관한 홀로그램 정보에 따라 픽셀 단위로 온,오프시켜 변조된 기록빔을 형성하며, 상기 기록빔을 상기 구동 미러 어레이의 구동 미러 간격 사이로 통과하여 광학적 어드레싱 공간 광변조기로 입력시키는 단계와;
    상기 광학적 어드레싱 공간 광변조기 상에 재생빔을 제공하는 단계와;
    상기 변조된 기록빔에 의해 광학적 어드레싱 공간 광변조기를 광학적으로 어드레싱하여 입사되는 재생빔을 변조하여 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 재생하는 단계;를 포함하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 구현 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 기록빔을 콜리메이팅하여 상기 구동 미러 어레이로 진행하도록 하는 단계;를 더 포함하는 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이 구현 방법.
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