KR102372089B1 - 변경 가능한 시야창을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

관찰자의 위치에 따라 시야창의 위치를 조정할 수 있는 홀로그래픽 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 광을 제공하는 광원; 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기; 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터; 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기; 및 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 광원과 공간 필터의 위치를 조정하는 제어부;를 포함하며, 제어부는 광원과 공간 필터를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시키도록 구성된다.

Description

변경 가능한 시야창을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치 {Holographic display apparatus having steerable viewing window}
개시된 실시예는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관찰자의 위치에 따라 시야창의 위치를 조정할 수 있는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것이다.
3차원 영상을 구현하는 방식으로서 안경 방식과 무안경 방식이 널리 상용화되어 사용되고 있다. 안경 방식에는 편광 안경 방식과 셔터 안경 방식이 있으며, 무안경 방식에는 렌티큘러 방식과 패럴랙스 배리어 방식이 있다. 이러한 방식들은 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점 수의 증가에 한계가 있을 뿐만 아니라, 뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하지 않아서 관찰자로 하여금 피로감을 느끼게 한다.
뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차(full parallax)를 제공할 수 있는 3차원 영상 디스플레이 방식으로서, 최근 홀로그래픽 디스플레이 방식이 점차 실용화되고 있다. 홀로그래픽 디스플레이 방식은, 원본 물체로부터 반사된 물체광과 참조광을 간섭시켜 얻은 간섭무늬를 기록한 홀로그램 패턴에 참조광을 조사하여 회절시키면, 원본 물체의 영상이 재생되는 원리를 이용하는 것이다. 현재 실용화되고 있는 홀로그래픽 디스플레이 방식은 원본 물체를 직접 노광하여 홀로그램 패턴을 얻기 보다는 컴퓨터로 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)을 전기적 신호로서 공간 광변조기에 제공한다. 입력된 CGH 신호에 따라 공간 광변조기가 홀로그램 패턴을 형성하여 참조광을 회절시킴으로써 3차원 영상이 생성될 수 있다.
한편, 관찰자의 위치에 따라 홀로그래픽 디스플레이 장치의 시야창을 조정함으로써 관찰자의 위치에 관계 없이 입체 영상을 제공하는 기술이 개발되고 있다. 그런데, 관찰자의 위치 변화와 시야창의 위치 조정이 정화하게 일치하지 않을 경우, 관찰자의 눈에 회절광이 입사하여 입체 영상의 감상을 방해할 수 있으며 눈의 손상을 유발할 가능성도 있다.
관찰자의 위치에 따라 시야창의 위치를 조정할 수 있는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 광을 제공하는 광원; 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기; 상기 광원으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만들고 상기 공간 광변조기로부터 입사하는 광을 포커싱하는 렌즈; 상기 광원으로부터 상기 렌즈를 통과하여 오는 평행광을 반사하여 광의 진행 방향을 180도 바꾸는 역반사 미러; 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터; 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기; 및 상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 광원과 상기 공간 필터의 위치를 조정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 광원과 상기 공간 필터는 상기 렌즈의 초점 평면 상에서 서로 인접하여 배치될 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 광원과 상기 공간 필터가 함께 장착되어 있는 스테이지를 더 포함할 수 있다.
상기 광원과 상기 공간 필터는 상기 렌즈의 광축에 수직한 방향으로 이동 가능하며, 상기 제어부는 상기 광원과 상기 공간 필터를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시키도록 구성될 수 있다.
상기 렌즈는 상기 렌즈의 광축을 기준으로 제 1 반원 영역과 제 2 반원 영역을 가지며, 상기 광원은 상기 렌즈의 제 1 반원 영역에 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
상기 역반사 미러는 서로 기울어지게 마주보도록 배치된 제 1 미러와 제 2 미러를 포함하며, 상기 제 1 미러와 제 2 미러는 상기 렌즈의 광축에 대해 대칭적으로 기울어지게 배치될 수 있다.
상기 제 1 미러는 상기 렌즈의 제 1 반원 영역과 대향하며 상기 제 2 미러는 상기 렌즈의 제 2 반원 영역과 대향하고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 렌즈의 제 1 반원 영역을 통과한 광은 상기 제 1 미러와 제 2 미러에서 반사된 후 상기 렌즈의 제 2 반원 영역을 향해 진행할 수 있다.
상기 공간 광변조기는 상기 렌즈와 상기 역반사 미러 사이의 광경로 상에 배치될 수 있다.
다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 광을 제공하는 광원; 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기; 상기 광원으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만드는 제 1 렌즈; 상기 공간 광변조기로부터 입사하는 광을 포커싱하는 제 2 렌즈; 상기 광원으로부터 상기 제 1 렌즈를 통과하여 오는 평행광을 반사하여 광의 진행 방향을 180도 바꾸는 역반사 미러; 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터; 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기; 및 상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 광원과 상기 공간 필터의 위치를 조정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 광원과 상기 공간 필터는 상기 제 2 렌즈의 초점 평면 상에서 배치되며, 상기 광원은 상기 제 1 렌즈의 광축에 인접하여 배치되고 상기 공간 필터는 상기 제 2 렌즈의 광축에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 역반사 미러는 서로 기울어지게 마주보도록 배치된 제 1 미러와 제 2 미러를 포함하며, 상기 제 1 미러와 제 2 미러는 상기 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 역반사 미러를 포함하는 전체 광학계의 중심 광축에 대해 대칭적으로 기울어지게 배치될 수 있다.
상기 제 1 미러는 상기 제 1 렌즈와 대향하며 상기 제 2 미러는 상기 제 2 렌즈와 대향하고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 제 1 렌즈를 통과한 광은 상기 제 1 미러와 제 2 미러에서 반사된 후 상기 제 2 렌즈를 향해 진행할 수 있다.
상기 공간 광변조기는 상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이의 광경로 상에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 광을 제공하는 광원; 상기 광원으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만드는 제 1 렌즈; 제 1 렌즈로부터 오는 평행광을 중간 상평면 상에 포커싱하는 제 2 렌즈; 중간 상평면으로부터 오는 광을 평행광으로 만드는 제 3 렌즈; 제 3 렌즈로부터 오는 평행광을 초점 평면 상에 포커싱하는 제 4 렌즈; 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기; 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터; 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기; 및 상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 광원과 상기 공간 필터의 위치를 조정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 공간 필터는 상기 제 4 렌즈의 초점 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 광원과 상기 공간 필터는 광축 방향 또는 광축에 수직한 방향으로 이동 가능하며, 상기 제어부는 상기 광원과 상기 공간 필터를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시키도록 구성될 수 있다.
상기 공간 광변조기는 상기 제 3 렌즈와 제 4 렌즈 사이의 광경로에 배치될 수 있다.
상기 홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 제 2 렌즈와 제 3 렌즈 사이의 광경로에 배치되어 광경로를 180도로 절곡시키는 역반사 미러를 더 포함할 수 있다.
상기 역반사 미러는 서로 기울어지게 마주보도록 배치된 제 1 미러와 제 2 미러를 포함하며, 상기 제 1 미러는 상기 제 2 렌즈와 대향하여 배치되고 상기 제 2 미러는 상기 제 3 렌즈와 대향하여 배치되며, 상기 제 1 미러와 제 2 미러 사이에 중간 상평면이 배치될 수 있다.
상기 광원과 상기 공간 필터는 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치 내에서 동일 측면에 인접하여 배치되며, 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 광원과 공간 필터를 이동시키기 위한 구동 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 장치는, 예를 들어, 회전 가능한 원형 휠; 상기 휠을 회전시키기 위한 모터; 상기 휠의 상부측 외주면에 접촉하여 배치되는 제 1 스테이지; 상기 제 1 스테이지를 상하로 이동시키기 위한 제 1 액추에이터; 상기 휠의 하부측 외주면에 접촉하여 배치되는 제 2 스테이지; 및 상기 제 2 스테이지를 상하로 이동시키기 위한 제 2 액추에이터;를 포함하고, 상기 제 1 스테이지 위에 상기 광원이 배치되고 상기 제 2 스테이지 위에 상기 공간 필터가 배치되며, 상기 제어부는 상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 액추에이터로 상기 제 1 및 제 2 스테이지를 상하로 이동시키거나 상기 모터로 상기 휠을 회전시키도록 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상술한 구성을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치; 및 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 재생되는 홀로그램 영상을 차량의 전면 미러를 향해 반사하는 광학계;를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광원과 공간 필터가 서로 동기하여 동일하게 이동할 수 있다. 예를 들어, 공간 필터는 광원과 동시에 광원과 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 장치의 렌즈에 의해 포커싱되는 홀로그래픽 영상의 위치는 광원의 이동에 따라 변하게 되는데, 홀로그래픽 영상이 포커싱되는 위치가 공간 필터의 위치와 항상 일치하므로, 시야창을 조정하기 위하여 광원을 이동시킬 때 항상 홀로그래픽 영상만이 공간 필터를 통과하여 관찰자에게 도달할 수 있다. 따라서, 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 발생하는 회절광이 관찰자의 눈에 입사하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 2는 도 1에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 광원과 공간 필터가 이동한 상태를 예시적으로 보인다.
도 3은 도 1에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 4는 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 5는 도 4에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 광원과 공간 필터가 이동한 상태를 예시적으로 보인다.
도 6은 도 4에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 광원과 공간 필터가 이동한 상태를 예시적으로 보인다.
도 10은 도 7에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 광경로를 180도 절곡한 변형예를 예시적으로 보인다.
도 11은 도 10에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 광원과 공간 필터를 이동시키기 위한 구동 장치의 구성을 예시적으로 보인다.
도 12는 도 10에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 변경 가능한 시야창을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)는 광을 제공하는 광원(101), 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기(104), 광원(101)으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만들고 공간 광변조기(104)로부터 입사하는 광을 포커싱하는 렌즈(102), 광원(101)으로부터 렌즈(102)를 통과하여 오는 평행광을 반사하여 광의 진행 방향을 180도 바꾸는 역반사 미러(103), 및 렌즈(102)에 의해 포커싱 되는 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터(spatial filter)(105)를 포함할 수 있다. 또한 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)는 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기(111) 및 시선 추적기(111)로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 광원(101) 및 공간 필터(105)의 위치를 조정하는 제어부(110)를 더 포함할 수 있다.
공간 광변조기(104)는 영상 신호 처리부(도시되지 않음)로부터 제공되는 홀로그램 신호에 따라 입사광을 회절시켜 변조하기 위한 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 공간 광변조기(104)는 위상 변조만 수행할 수 있는 위상 변조기, 진폭 변조만 수행할 수 있는 진폭 변조기, 및 위상 변조와 진폭 변조를 모두 수행할 수 있는 복합 변조기 중 어느 것을 사용할 수도 있다. 비록 도 1에는 공간 광변조기(104)가 투과형 공간 광변조기인 것으로 도시되어 있지만 반사형 공간 광변조기를 사용하는 것도 가능하다. 투과형인 경우, 공간 광변조기(104)는 예를 들어 GaAs와 같은 화합물 반도체 기반의 반도체 변조기, 또는 LCD(liquid crystal device)를 사용할 수 있다. 반사형인 경우에, 공간 광변조기(120)는, 예를 들어 DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), 또는 반도체 변조기를 사용할 수 있다.
광원(101)은 가간섭성 광을 방출하는 가간섭성 광원일 수 있다. 높은 가간섭성을 갖는 광을 제공하기 위하여 광원(101)으로서, 예컨대, 레이저 다이오드(laser diode; LD)를 사용할 수도 있다. 그러나, 광이 어느 정도의 공간 간섭성(spatial coherence)만을 가지고 있다면 공간 광변조기(104)에 의해 충분히 회절 및 변조될 수 있기 때문에, 광원(101)으로로서, 예를 들어, 발광 다이오드(light emitting diode; LED)를 사용하는 것도 가능하다. 발광 다이오드 외에도 공간 간섭성을 갖는 광을 방출한다면 다른 어떤 광원(101)도 사용이 가능하다. 도 1에는 편의상 단지 하나의 광원(101)만이 도시되어 있지만, 광원(101)은 다수의 점광원의 어레이를 포함할 수도 있다.
또한, 광원(101)은 렌즈(102)의 광축(OX)을 기준으로 렌즈(102)의 어느 한쪽 반원(semicircle) 영역으로만 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에는 광원(101)이 광축(OX)을 기준으로 렌즈(102)의 상부 반원 영역을 향해 광을 제공하는 것이 도시되어 있다. 광원(101)으로부터 방출되어 렌즈(102)를 향해 발산되는 광은 렌즈(102)의 상부 반원 영역을 통과하면서 렌즈(102)에 의해 평행광으로 바뀔 수 있다.
역반사 미러(103)는 광축(OX)을 기준으로 대칭적으로 꺾인 형태를 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 역반사 미러(103)는 서로 기울어지게 마주보도록 접하는 평평한 상부측 미러(103a)와 평평한 하부측 미러(103b)를 포함할 수 있다. 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b)가 서로 접하는 가장자리는 광축(OX) 위에 위치하며, 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b)는 광축(OX)에 대해 대칭적으로 기울어지게 배치될 수 있다. 따라서 상부측 미러(103a)는 렌즈(102)의 상부 반원 영역과 대향하게 되며 하부측 미러(103b)는 렌즈(102)의 하부 반원 영역과 대향하게 된다. 그러면, 역반사 미러(103)에 입사하는 빛은 2번의 반사를 통해 반대 방향으로 진행하게 된다. 예를 들어, 렌즈(102)의 상부 반원 영역을 통과한 평행광은 역반사 미러(103)의 상부측 미러(103a)에서 반사된 후 다시 하부측 미러(103b)에서 반사되어 렌즈(102)의 하부 반원 영역을 향해 진행하게 된다. 한편, 도 1에는 역반사 미러(103)의 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b)의 가장자리가 서로 접하는 것으로 도시되어 있으나, 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b)가 서로 분리될 수도 있다.
도 1에는 공간 광변조기(104)가 역반사 미러(103)의 하부측 미러(103b)와 렌즈(102)의 하부 반원 영역 사이의 광경로에 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나 공간 광변조기(104)는 렌즈(102)와 역반사 미러(103) 사이의 광경로 어디에도 배치될 수 있다. 예컨대, 공간 광변조기(104)는 역반사 미러(103)의 상부측 미러(103a)와 렌즈(102)의 상부 반원 영역 사이에 배치될 수도 있다. 그러면 렌즈(102)의 상부 반원 영역으로부터 하부 반원 영역으로 평행광이 진행하는 동안 평행광은 공간 광변조기(104)에 의해 회절될 수 있다. 그런 후, 공간 광변조기(104)에 의해 회절된 광은 렌즈(102)의 하부 반원 영역을 통과하면서 렌즈(102)의 초점 평면으로 포커싱될 수 있다. 그러면 렌즈(102)의 초점 평면 상에서 홀로그램 영상이 재생될 수 있다.
그런데, 일반적인 공간 광변조기(104)는 다수의 화소들의 어레이로 구성되어 있기 때문에, 다수의 화소들의 어레이가 화소 격자로서 작용하게 된다. 따라서, 공간 광변조기(104)에 입사하는 광은 공간 광변조기(104)에서 형성된 홀로그램 패턴뿐만 아니라, 공간 광변조기(104)의 화소들의 어레이로 구성된 화소 격자에 의해서도 회절 및 간섭하게 된다. 또한, 입사광 중에서 일부는 홀로그램 패턴에 의해 회절되지 않고 공간 광변조기(104)를 그대로 투과하게 된다. 그 결과, 홀로그램 영상이 점으로 모아지는 렌즈(102)의 초점 평면 상에는 홀로그램 영상뿐만 아니라 다수의 격자점(lattice spot)들이 함께 나타나게 된다. 이러한 다수의 격자점들은 홀로그램 영상의 화질을 저하시키고 홀로그램 영상의 감상을 불편하게 만드는 영상 노이즈로서 작용할 수 있다. 통상적으로, 이러한 다수의 격자점들이 관찰자의 눈에 보이지 않도록 하기 위하여, 홀로그램 영상이 다수의 격자점들을 피하여 재생되도록 축비킴(off-axis) 방식으로 홀로그램 영상을 재생할 수 있다. 축비킴 재생 방식에서, 공간 필터(105)는 렌즈(102)의 초점 평면 상에 배치되어 격자점을 차단하고 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된다. 따라서, 관찰자는 홀로그램 영상만을 감상할 수 있다.
상술한 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)의 구성에서, 광원(101)과 공간 필터(105)는 모두 렌즈(102)의 초점 평면 상에 위치할 수 있다. 따라서, 광원(101)과 공간 필터(105)가 함께 접합되어 있거나, 또는 하나의 스테이지(도 4 참조) 상에 광원(101)과 공간 필터(105)가 함께 장착될 수 있다. 그러면 시선 추적을 위하여 광원(101)과 공간 필터(105)를 동시에 동일하게 이동시키는 것이 가능하다.
시선 추적 기능은 관찰자가 이동함에 따라 홀로그램 영상이 재생되는 시야창의 위치를 조정하여 관찰자가 홀로그램 영상을 위치와 상관 없이 관상할 수 있도록 하는 기능이다. 이를 위하여, 시선 추적기(111)는 카메라 등을 통해 관찰자의 영상을 얻고, 영상 내에서 관찰자의 동공을 검출하여 그 위치를 분석할 수 있다. 또한 시선 추적기(111)는 관찰자의 동공 위치 변화를 실시간으로 추적하여 그 결과를 제어부(110)에 제공할 수 있다. 그러면, 제어부(110)는 시선 추적기(111)로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 광원(101)과 공간 필터(105)를 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 도 2는 도 1에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)에서 광원(101)과 공간 필터(105)가 이동한 상태를 예시적으로 보인다. 제어부(110)는 관찰자의 위치 변화에 응답하여 광원(101)과 공간 필터(105)를 광축(OX)에 수직한 방향으로 함께 이동시킬 수 있다. 초점 평면 상에서 광원(101)과 공간 필터(105)가 함께 이동하기 때문에 홀로그램 영상이 포커싱되는 위치는 이동된 공간 필터(105)의 위치와 같다. 따라서, 광원(101)과 공간 필터(105)가 항상 함께 이동하므로, 시선 추적을 위한 광원(101)의 위치 변화와 관계 없이 홀로그램 영상이 항상 공간 필터(105)를 통과할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)에서 광원(101)과 공간 필터(105)는 서로 동기하여 동일하게 이동할 수 있다. 예를 들어, 공간 필터(105)는 광원(101)과 동시에 광원(101)과 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)의 렌즈(102)에 의해 포커싱되는 홀로그래픽 영상의 위치(즉, 시야창의 위치)는 광원(101)의 이동에 따라 변하게 되는데, 시야창의 이동은 광원(101)의 이동과 항상 일치하게 된다. 따라서, 홀로그래픽 영상이 포커싱되는 위치가 공간 필터(105)의 위치와 항상 일치하므로, 시야창을 조정하기 위하여 광원(101)을 이동시킬 때 항상 홀로그래픽 영상만이 공간 필터(105)를 통과하여 관찰자에게 도달할 수 있다. 따라서, 공간 광변조기(104)에서 발생하는 격자점이 관찰자의 눈에 입사하는 것을 방지할 수 있다.
시야창을 조정할 수 있는 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)는 예를 들어 차량용 헤드업 디스플레이 장치로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 도 1에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치(200a)의 구성을 개략적으로 보인다. 도 3을 참조하면, 헤드업 디스플레이 장치(200a)는 광을 제공하는 광원(101), 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기(104), 광원(101)으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만들고 공간 광변조기(104)로부터 입사하는 광을 포커싱하는 렌즈(102), 광원(101)으로부터 렌즈(102)를 통과하여 오는 평행광을 반사하여 광의 진행 방향을 180도 바꾸는 역반사 미러(103), 렌즈(102)에 의해 포커싱 되는 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터(105), 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기(111), 시선 추적기(111)로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 광원(101)과 공간 필터(105)의 위치를 조정하는 제어부(110), 및 홀로그램 영상을 차량의 전면 미러(210)를 향해 반사하는 광학계(120)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 헤드업 디스플레이 장치(200a)의 각각의 구성 및 기능은 도 1 및 도 2에서 설명한 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)의 구성 및 기능과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이러한 헤드업 디스플레이 장치(200a)는 예를 들어 차량의 대시보드 내에 장착되어 차량의 상태 정보, 차량의 운전 정보, 네비게이션 정보 등을 담은 영상을 운전자에게 제공할 수 있다. 공간 광변조기(104)에 의해 재생되는 홀로그램 영상은 운전자에게 직접 진행할 수도 있지만, 예를 들어 차량의 전면 유리(210)를 통해 반사되어 운전자에게 전달될 수도 있다. 시선 추적기(111)는 운전자를 바라 볼 수 있는 차량 실내의 천장 부분에 장착될 수 있다. 시선 추적기(111)는 운전자의 동공 위치를 지속적으로 감시하여 제어부(110)에게 제공할 수 있다. 그러면 제어부(110)는 시선 추적기(111)로부터 입력된 운전자의 동공 위치에 응답하여 운전자의 동공 위치에 홀로그램 영상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 운전자의 동공 위치에 응답하여 광원(101)과 공간 필터(105)의 위치를 조정할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b)의 구성을 개략적으로 보인다. 도 4를 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b)는 광을 제공하는 광원(101), 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기(104), 광원(101)으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만드는 제 1 렌즈(102a), 공간 광변조기(104)로부터 입사하는 광을 포커싱하는 제 2 렌즈(102b), 광원(101)으로부터 제 1 렌즈(102a)를 통과하여 오는 평행광을 반사하여 광의 진행 방향을 180도 바꾸는 역반사 미러(103), 제 2 렌즈(102b)에 의해 포커싱 되는 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터(105), 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기(111), 및 시선 추적기(111)로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 광원(101)과 공간 필터(105)의 위치를 조정하는 제어부(110)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a)와 비교할 때, 도 4에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b)는 하나의 렌즈(102) 대신에 별개의 2개의 렌즈, 즉 제 1 렌즈(102a)와 제 2 렌즈(102b)를 포함한다는 점에서 차이가 있다. 제 1 렌즈(102a)와 제 2 렌즈(102b)는 동일한 굴절력을 갖는 동일한 렌즈이다. 제 1 렌즈(102a)와 제 2 렌즈(102b)는 제 1 렌즈(102a), 제 2 렌즈(102b) 및 역반사 미러(103)를 포함하는 전체 광학계의 중심 광축(OX)을 기준으로 대칭적으로 서로 인접하여 배치되어 있다. 또한, 제 1 렌즈(102a)의 광축(OX'), 제 2 렌즈(102b)의 광축(OX"), 및 전체 광학계의 중심 광축(OX)은 서로 평행하다. 제 1 렌즈(102a)는 역반사 미러(103)의 상부측 미러(103a)에 대향하여 배치되며, 제 2 렌즈(102b)는 역반사 미러(103)의 하부측 미러(103b)에 대향하여 배치될 수 있다.
도 4에는 공간 광변조기(104)가 역반사 미러(103)의 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b) 사이에서 전체 광학계의 중심 광축(OX)에 평행하게 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 공간 광변조기(104)의 배치는 도 4의 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 공간 광변조기(104)는 제 1 렌즈(102a)로부터 역반사 미러(103)를 지나 제 2 렌즈(102b)에 이르는 광경로의 어디에도 배치될 수 있다.
광원(101)은 제 1 렌즈(102a)의 광축(OX')에 인접하여 배치될 수 있으며, 공간 필터(105)는 제 2 렌즈(102b)의 광축(OX")에 인접하여 배치될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 실시예에 비하여 도 4에 도시된 실시예에서는 광원(101)과 공간 필터(105) 사이의 거리가 멀어진다. 이 경우에도, 광원(101)과 공간 필터(105)는 제 2 렌즈(102b)의 초점 평면 상에 위치할 수 있다. 광원(101)과 공간 필터(105)를 함께 이동시키기 위하여, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b)는 광원(101)과 공간 필터(105)가 함께 장착되어 있는 스테이지(106)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 제어부(110)는 시선 추적기(111)로부터 제공되는 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 스테이지(106)를 이동시킴으로써, 광원(101)과 공간 필터(105)의 위치를 함께 조정할 수 있다.
예를 들어, 도 5는 도 4에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b)에서 광원(101)과 공간 필터(105)가 이동한 상태를 예시적으로 보인다. 제어부(110)는 관찰자의 위치 변화에 응답하여 스테이지(106)를 광축(OX)에 수직한 방향으로 이동시킬 수 있다. 그러면, 스테이지(106)에 장착된 광원(101)과 공간 필터(105)가 초점 평면 상에서 함께 이동하기 때문에 홀로그램 영상이 포커싱되는 위치는 이동된 공간 필터(105)의 위치와 같다. 따라서, 광원(101)과 공간 필터(105)가 항상 함께 이동하므로, 시선 추적을 위한 광원(101)의 위치 변화와 관계 없이 홀로그램 영상이 항상 공간 필터(105)를 통과할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에는 광원(101)과 공간 필터(105)가 스테이지(106)에 장착되고 제어부(110)가 스테이지(106)를 이동시키는 것으로 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광원(101)과 공간 필터(105)에 각각 별개의 액추에이터가 설치되고, 제어부(110)는 각각의 액추에이터를 동시에 동일하게 제어함으로써 광원(101)과 공간 필터(105)를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시킬 수도 있다.
도 6은 도 4에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b)를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치(200b)의 구성을 개략적으로 보인다. 도 6을 참조하면, 헤드업 디스플레이 장치(200b)는 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b) 및 홀로그램 영상을 차량의 전면 미러(210)를 향해 반사하는 광학계(120)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 헤드업 디스플레이 장치(200b)의 구성 및 기능은 도 4에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100b)를 사용한다는 점 외에는 도 3에서 설명한 헤드업 디스플레이 장치(200a)의 구성 및 기능과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 4에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100a, 100b)에서는 역반사 미러(103)를 통해 광경로가 180도로 접혀 있지만, 일직선 형태의 광경로를 갖도록 홀로그래픽 디스플레이 장치를 구성할 수도 있다. 예를 들어, 도 7은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)의 구성을 개략적으로 보인다. 도 7을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)는 광을 제공하는 광원(101), 광원(101)으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만드는 제 1 렌즈(102a), 평행광을 중간 상평면(intermediate image plane, IIP) 상에 포커싱하는 제 2 렌즈(102a), 중간 상평면(IIP)으로부터 오는 광을 평행광으로 만드는 제 3 렌즈(102c), 평행광을 초점 평면 상에 포커싱하는 제 4 렌즈(102d), 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기(104), 제 4 렌즈(102d)에 의해 포커싱되는 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터(105), 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기(111), 및 시선 추적기(111)로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 광원(101)과 공간 필터(105)의 위치를 조정하는 제어부(110)를 포함할 수 있다. 공간 광변조기(104)는 제 3 렌즈(102c)와 제 4 렌즈(102d) 사이의 광경로에 배치될 수 있다.
이러한 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)의 구성에서, 제 4 렌즈(102d)에 의해 포커싱되는 홀로그램 영상의 위치 변화는 광원(101)의 위치 변화와 일치할 수 있다. 예를 들어, 광원(101)이 광축(OX)에 대해 수직한 방향으로 이동하면, 제 4 렌즈(102d)에 의해 포커싱되는 홀로그램 영상도 광축(OX)에 대해 광원(101)이 이동한 방향을 따라 광원(101)이 이동한 거리와 동일한 거리만큼 이동한다. 상술한 구성에서, 광원(101)은 광축(OX) 방향을 따라서도 이동할 수도 있다. 예를 들어, 광원(101)이 광축(OX) 방향을 따라 이동하면, 제 4 렌즈(102d)에 의해 포커싱되는 홀로그램 영상도 광축(OX) 방향을 따라 광원(101)이 이동한 거리만큼 이동한다.
따라서, 공간 필터(105)가 광원(101)과 동시에 동일하게 이동하면 광원(101)의 위치 변화와 관계 없이 홀로그램 영상이 항상 공간 필터(105)를 통과할 수 있다. 광원(101)과 공간 필터(105)를 함께 이동시키기 위하여, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)는 광원(101)과 공간 필터(105)가 함께 장착되어 있는 스테이지(106)를 더 포함할 수 있다. 제어부(110)는 시선 추적기(111)로부터 제공되는 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 스테이지(106)를 이동시킴으로써, 광원(101)과 공간 필터(105)의 위치를 동시에 동일하게 조정할 수 있다. 그러나, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)가 반드시 스테이지(106)를 포함할 필요는 없으며, 광원(101)과 공간 필터(105)에 각각 별개의 액추에이터가 설치될 수도 있다. 제어부(110)는 각각의 액추에이터를 동시에 동일하게 제어함으로써 광원(101)과 공간 필터(105)를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시킬 수도 있다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)에서 광원(101)과 공간 필터(105)가 이동한 상태를 예시적으로 보인다. 도 8을 참조하면, 광원(101)과 공간 필터(105)는 광축(OX)에 수직한 방향으로 동일한 거리만큼 이동할 수 있다. 그러면 시야창의 위치가 광축(OX)에 수직한 방향으로 변경될 수 있으며, 변경된 위치에서 관찰자는 홀로그램 영상을 감상할 수 있다. 또한, 도 9를 참조하면, 광원(101)과 공간 필터(105)는 광축(OX) 방향을 따라 동일한 거리만큼 이동할 수 있다. 예를 들어, 광원(101)가 제 1 렌즈(102a)를 향해 이동하면 초점 평면은 제 4 렌즈(102d)로부터 멀어지며, 이에 따라 공간 필터(105)도 광축(OX) 방향을 따라 광원(101)이 이동한 거리만큼 이동할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)에서도 역반사 미러(103)를 통해 광경로를 180도로 접을 수 있다. 예를 들어, 도 10은 도 7에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)에서 광경로를 180도 절곡한 변형예를 예시적으로 보인다. 도 10을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100d)는 도 7에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)의 구성 및 제 2 렌즈(102b)와 제 3 렌즈(102c) 사이의 광경로에 배치된 역반사 미러(103)를 더 포함할 수 있다. 역반사 미러(103)는 서로 기울어지게 마주보도록 배치된 평평한 상부측 미러(103a)와 평평한 하부측 미러(103b)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 4에서는 역반사 미러(103)의 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b)의 가장자리가 서로 접하는 것으로 도시되었지만, 도 10에 도시된 바와 같이, 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b)가 서로 떨어질 수도 있다. 상부측 미러(103a)는 제 2 렌즈(102b)와 대향하도록 배치되고 하부측 미러(103b)는 제 3 렌즈(102c)와 대향하도록 배치된다. 그리고 중간 상평면(IIP)은 상부측 미러(103a)와 하부측 미러(103b) 사이에 위치할 수 있다.
도 10에 도시된 구성의 경우, 광원(101)과 공간 필터(105)는 도 1 및 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로 홀로그래픽 디스플레이 장치(100d) 내에서 동일 측면에 인접하여 배치될 수 있다. 다만, 광원(101)이 광축(OX) 방향을 따라 이동할 때, 도 9에 도시된 실시예와는 다르게, 공간 필터(105)는 광원(101)과 반대 방향으로 이동하게 된다.
도 11은 도 10에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100d)에서 광원(101)과 공간 필터(105)를 이동시키기 위한 구동 장치의 구성을 예시적으로 보인다. 도 11을 참조하면, 구동 장치(140)는 회전 가능한 원형의 휠(142), 휠(142)을 회전시키기 위한 모터(141), 휠(142)의 상부측 외주면에 접촉하여 배치되는 평판 형태의 제 1 스테이지(143), 제 1 스테이지(143)를 상하로 이동시키기 위한 제 1 액추에이터(146), 휠(142)의 하부측 외주면에 접촉하여 배치되는 평판 형태의 제 2 스테이지(144), 및 제 2 스테이지(144)를 상하로 이동시키기 위한 제 2 액추에이터(147)를 포함할 수 있다. 제 1 스테이지(143) 위에는 광원(101)이 배치되고 제 2 스테이지(144)에는 공간 필터(105)가 배치될 수 있다. 구동 장치(140)는 필요에 따라 광원(101)을 제 1 스테이지(143) 위에 고정하기 위한 지지판(145)을 더 포함할 수도 있다.
제어부(110)는 시선 추적기(111)로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 도 11에 도시된 구동 장치(140)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 광축(OX)에 수직한 방향으로 시야창을 변경하는 경우, 제어부(110)는 제 1 및 제 2 액추에이터(146, 147)를 제어하여 제 1 및 제 2 스테이지(143, 144)를 광축(OX)에 수직한 방향으로 이동시킬 수 있다. 그러면, 광원(101)과 공간 필터(105)는 광축(OX)에 수직한 방향을 따라 서로 동일한 거리만큼 이동할 수 있다. 또한, 광축(OX)에 평행한 방향으로 시야창을 변경하는 경우, 제어부(110)는 모터(141)를 제어하여 휠(142)을 회전시킬 수 있다. 그러면, 휠(142)의 외주면에 접촉한 제 1 스테이지(143)와 제 2 스테이지(144)는 광축(OX)에 평행한 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 휠(142)이 시계 방향으로 회전하면, 제 1 스테이지(143)는 도면에서 우측으로 이동하고 제 2 스테이지(144)는 도면에서 좌측으로 이동하게 된다. 따라서, 광원(101)과 공간 필터(105)는 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 이동할 수 있다.
도 12는 도 10에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100d)를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치(200c)의 구성을 개략적으로 보인다. 도 12를 참조하면, 헤드업 디스플레이 장치(200c)는 홀로그래픽 디스플레이 장치(100d) 및 홀로그램 영상을 차량의 전면 미러(210)를 향해 반사하는 광학계(120)를 포함할 수 있다. 또한, 헤드업 디스플레이 장치(200c)는 도 10에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100d) 대신에 도 7에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100c)를 포함할 수도 있다. 도 12에 도시된 헤드업 디스플레이 장치(200c)의 구성 및 기능은 도 10에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100d)를 사용한다는 점 외에는 도 3 및 도 6에서 설명한 헤드업 디스플레이 장치(200a, 200b)의 구성 및 기능과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상술한 변경 가능한 시야창을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치는 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. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100a, 100b, 100c, 100d.....홀로그래픽 디스플레이 장치
101.....광원
102, 102a, 102b, 102c, 102d.....렌즈
103.....역반사 미러 104.....공간 광변조기
105.....공간 필터 106.....스테이지
107a, 107b.....미러 110.....제어부
111.....시선 추적기 120.....광학계
140.....구동 장치 141.....모터
142.....휠 143, 144.....스테이지
145.....지지판 146, 147.....액추에이터
200a, 200b, 200c.....헤드업 디스플레이 장치
210.....전면 유리

Claims (25)

  1. 광을 제공하는 광원;
    입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기;
    상기 광원으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만들고 상기 공간 광변조기로부터 입사하는 광을 포커싱하는 렌즈;
    상기 광원으로부터 상기 렌즈를 통과하여 오는 평행광을 반사하여 광의 진행 방향을 180도 바꾸는 역반사 미러;
    홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터;
    상기 광원과 상기 공간 필터가 상기 렌즈의 초점 평면 상에서 서로 인접하여 배치되도록 상기 광원과 상기 공간 필터가 함께 장착되어 있는 스테이지;
    관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기; 및
    상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 광원과 상기 공간 필터의 위치를 조정하도록 상기 스테이지를 이동시키는 제어부;를 포함하며,
    상기 공간 필터의 위치는 상기 렌즈에 의해 포커싱되는 홀로그램 영상의 위치인 시야창의 위치와 일치하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 공간 필터는 상기 렌즈의 광축에 수직한 방향으로 이동 가능하며, 상기 제어부는 상기 광원과 상기 공간 필터를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시키도록 구성되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 렌즈의 광축을 기준으로 제 1 반원 영역과 제 2 반원 영역을 가지며, 상기 광원은 상기 렌즈의 제 1 반원 영역에 광을 제공하도록 구성되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 역반사 미러는 서로 기울어지게 마주보도록 배치된 제 1 미러와 제 2 미러를 포함하며, 상기 제 1 미러와 제 2 미러는 상기 렌즈의 광축에 대해 대칭적으로 기울어지게 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 미러는 상기 렌즈의 제 1 반원 영역과 대향하며 상기 제 2 미러는 상기 렌즈의 제 2 반원 영역과 대향하고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 렌즈의 제 1 반원 영역을 통과한 광은 상기 제 1 미러와 제 2 미러에서 반사된 후 상기 렌즈의 제 2 반원 영역을 향해 진행하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 상기 렌즈와 상기 역반사 미러 사이의 광경로 상에 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  9. 광을 제공하는 광원;
    입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기;
    상기 광원으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만드는 제 1 렌즈;
    상기 공간 광변조기로부터 입사하는 광을 포커싱하는 제 2 렌즈;
    상기 광원으로부터 상기 제 1 렌즈를 통과하여 오는 평행광을 반사하여 광의 진행 방향을 180도 바꾸는 역반사 미러;
    홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터;
    상기 광원과 상기 공간 필터가 상기 제 2 렌즈의 초점 평면 상에서 배치되도록 상기 광원과 상기 공간 필터가 함께 장착되어 있는 스테이지;
    관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기; 및
    상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 광원과 상기 공간 필터의 위치를 조정하도록 상기 스테이지를 이동시키는 제어부;를 포함하며,
    상기 공간 필터의 위치는 상기 제 2 렌즈에 의해 포커싱되는 홀로그램 영상의 위치인 시야창의 위치와 일치하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 제 1 렌즈의 광축에 인접하여 배치되고 상기 공간 필터는 상기 제 2 렌즈의 광축에 인접하여 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 공간 필터는 상기 제 1 및 제 2 렌즈의 광축에 수직한 방향으로 이동 가능하며, 상기 제어부는 상기 광원과 상기 공간 필터를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시키도록 구성되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 역반사 미러는 서로 기울어지게 마주보도록 배치된 제 1 미러와 제 2 미러를 포함하며, 상기 제 1 미러와 제 2 미러는 상기 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 역반사 미러를 포함하는 전체 광학계의 중심 광축에 대해 대칭적으로 기울어지게 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 미러는 상기 제 1 렌즈와 대향하며 상기 제 2 미러는 상기 제 2 렌즈와 대향하고, 상기 광원으로부터 방출되어 상기 제 1 렌즈를 통과한 광은 상기 제 1 미러와 제 2 미러에서 반사된 후 상기 제 2 렌즈를 향해 진행하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이의 광경로 상에 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  16. 광을 제공하는 광원;
    상기 광원으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만드는 제 1 렌즈;
    제 1 렌즈로부터 오는 평행광을 중간 상평면 상에 포커싱하는 제 2 렌즈;
    중간 상평면으로부터 오는 광을 평행광으로 만드는 제 3 렌즈;
    제 3 렌즈로부터 오는 평행광을 초점 평면 상에 포커싱하는 제 4 렌즈;
    입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기;
    홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터;
    상기 광원과 상기 공간 필터가 함께 장착되어 있는 스테이지;
    관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기; 및
    상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 광원과 상기 공간 필터의 위치를 조정하도록 상기 스테이지를 이동시키는 제어부;를 포함하며,
    상기 공간 필터의 위치는 상기 제 4 렌즈에 의해 포커싱되는 홀로그램 영상의 위치인 시야창의 위치와 일치하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 공간 필터는 상기 제 4 렌즈의 초점 평면 상에 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  18. 삭제
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 공간 필터는 광축 방향 또는 광축에 수직한 방향으로 이동 가능하며, 상기 제어부는 상기 광원과 상기 공간 필터를 동시에 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시키도록 구성되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 상기 제 3 렌즈와 제 4 렌즈 사이의 광경로에 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 광을 제공하는 광원;
    상기 광원으로부터 입사하는 광을 평행광으로 만드는 제 1 렌즈;
    제 1 렌즈로부터 오는 평행광을 중간 상평면 상에 포커싱하는 제 2 렌즈;
    중간 상평면으로부터 오는 광을 평행광으로 만드는 제 3 렌즈;
    제 3 렌즈로부터 오는 평행광을 초점 평면 상에 포커싱하는 제 4 렌즈;
    입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기;
    홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터;
    관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기;
    상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 광원과 상기 공간 필터의 위치를 조정하는 제어부;
    상기 제 2 렌즈와 제 3 렌즈 사이의 광경로에 배치되어 광경로를 180도로 절곡시키는 역반사 미러
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 광원과 공간 필터를 이동시키기 위한 구동 장치;를 포함하며,
    상기 구동 장치는:
    회전 가능한 원형 휠;
    상기 휠을 회전시키기 위한 모터;
    상기 휠의 상부측 외주면에 접촉하여 배치되는 제 1 스테이지;
    상기 제 1 스테이지를 상하로 이동시키기 위한 제 1 액추에이터;
    상기 휠의 하부측 외주면에 접촉하여 배치되는 제 2 스테이지; 및
    상기 제 2 스테이지를 상하로 이동시키기 위한 제 2 액추에이터;를 포함하고,
    상기 제 1 스테이지 위에 상기 광원이 배치되고 상기 제 2 스테이지 위에 상기 공간 필터가 배치되며,
    상기 제어부는 상기 시선 추적기로부터 입력된 관찰자의 동공 위치의 변화에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 액추에이터로 상기 제 1 및 제 2 스테이지를 상하로 이동시키거나 상기 모터로 상기 휠을 회전시키도록 구성된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  25. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 17 항, 제 19 항, 제 20 항, 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치; 및
    상기 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 재생되는 홀로그램 영상을 차량의 전면 미러를 향해 반사하는 광학계;를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
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