KR102456533B1 - 홀로그램 재생 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

홀로그램 재생 장치가 개시된다. 홀로그램 재생 장치는, 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출하는 디스플레이, 디스플레이 전면에 배치되어 디스플레이로부터 방출되는 기록 빔에 따라 홀로그램 패턴을 기록하며, 재생 빔이 입사되면 재생 빔을 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 공간 광 변조기, 공간 광 변조기 전면에 배치되어 재생 빔을 공간 광 변조기 방향으로 가이드하는 도광판, 도광판의 전면에 배치되어 복수의 회절 빔을 필터링하는 필터, 필터를 통해 필터링된 회절 빔을 포커싱하는 렌즈 및 디스플레이에 포함된 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치되어 기록 빔을 공간 광 변조기로 전달하는 복수의 광섬유를 포함한다.

Description

홀로그램 재생 장치 및 그 제어 방법{Apparatus for reconstruction of holograms and method thereof}
본 발명은 홀로그램 재생 장치 및 그 제어 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 공간 광 변조기를 구비한 홀로그램 재생 장치 및 그 제어 방법에 대한 것이다.
최근 3차원 디스플레이 기술의 발달에 힘입어 다양한 산업 분야에서 3차원 영상을 활용하고 있다. 특히, 오브젝트를 실물처럼 재현하는 홀로그램에 대한 기술 연구가 활발히 진행됨과 동시에 방송, 전시, 공연 등의 다양한 분야에서 홀로그램을 활용한 컨텐츠를 제작하고 있다.
홀로그램은 빛의 간섭현상을 이용하여 오브젝트를 재현하는 것이다. 컴퓨터를 이용하여 생성된 CGH(Computer-Generated Hologram) 패턴과 같은 홀로그램 패턴이 공간 광 변조기에 제공되면, 공간 광 변조기가 재생 빔을 회절시킴으로써 홀로그래픽 영상을 생성하는 것이다.
홀로그래픽 영상에 대한 시야각, 해상도 등은 공간 광 변조기의 픽셀 피치(pixel pitch)에 의해 결정되는데, 현재 상용화된 공간 광 변조기는 픽셀 피치의 크기가 1 μm 이하인 제품이 거의 없으며, 이에 따라 제한된 시야각, 저해상도의 홀로그래픽 영상만을 제공할 수 있었다.
따라서, 픽셀 피치에 영향을 받지 않으며, 광에 의해 홀로그램 패턴을 기록 및 재생하는 광학적 어드레싱(Optically addressed) 공간 광 변조기에 대한 개발이 이루어져 왔다.
그러나, 기존의 광학적 어드레싱(Optically addressed) 공간 광 변조기는 복수의 렌즈 어레이 등을 포함하여 큰 부피(bulky)로만 구현되었으며, 0차 회절 빔을 효율적으로 차단하지 못하여 복수의 회절 빔간에 크로스토크(cross talk)가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은, 홀로그램 재생 장치의 크기를 줄이고, 고화질의 홀로그래픽 영상을 제공할 수 있는 홀로그램 재생 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그램 재생 장치는 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출하는 디스플레이, 상기 디스플레이 전면에 배치되어 상기 디스플레이로부터 방출되는 기록 빔에 따라 상기 홀로그램 패턴을 기록하며, 재생 빔이 입사되면 상기 재생 빔을 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 공간 광 변조기, 상기 공간 광 변조기 전면에 배치되어 상기 재생 빔을 상기 공간 광 변조기 방향으로 가이드하는 도광판, 상기 도광판의 전면에 배치되어 상기 복수의 회절 빔을 필터링하는 필터, 상기 필터를 통해 필터링된 회절 빔을 포커싱하는 렌즈 및 상기 디스플레이에 포함된 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치되어 상기 기록 빔을 상기 공간 광 변조기로 전달하는 복수의 광섬유를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이는, 상기 홀로그램 패턴을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 복수의 광섬유는, 상기 공간 광 변조기를 마주보는 상기 디스플레이 패널의 전면에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이 패널은, 복수의 디스플레이 모듈을 포함하며, 상기 복수의 디스플레이 모듈 사이의 경계 영역에 대응되도록 배치된 복수의 광섬유는 테이퍼드(tapered) 형상일 수 있다.
한편, 상기 공간 광 변조기는, 상기 기록 빔에 따라 상기 홀로그램 패턴을 기록하는 감광층, 상기 감광층의 전면에 배치되어 상기 기록 빔을 차단하는 차단 필터, 상기 차단 필터 전면에 배치되어 상기 입사된 재생 빔을 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 액정표시패널 을 포함하며, 상기 복수의 광섬유는, 상기 디스플레이를 마주보는 상기 감광층의 후면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 도광판은, 상기 재생 빔을 콜리메이팅(collimating)하여 상기 공간 광 변조기 전면에 균일하게 입사시키는 확장기 및 상기 확장기로 입사되는 재생 빔의 입사 각이 기설정된 각도 범위 내에 속하도록 하는 인커플링 요소(in-coupling element)를 포함하며, 상기 인커플링 요소는, 브래그 격자(bragg grating) 소자 또는 프리즘로 구현될 수 있다.
또한, 상기 도광판은, 상기 재생 빔을 콜리메이팅하여 상기 공간 광 변조기 전면에 균일하게 입사시키는 확장기 및 상기 확장기의 후면에 배치되어 상기 확장기로 입사되는 재생 빔을 기설정된 각도로 굴절시켜 상기 확장기 외부로 방출하는 아웃커플링 요소(out-coupling element)를 포함하며, 상기 아웃커플링 요소는, 브래그 격자 소자로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 아웃커플링 요소는, 상기 확장기로 입사되는 재생 빔을 하기의 수학식에 기초하여 상기 기설정된 각도로 굴절시켜 방출할 수 있다.
Figure 112017049189261-pat00001
여기서, n은 상기 브래그 격자의 굴절율, λ는 상기 재생 빔의 파장, d는 상기 브래그 격자 간의 거리이다.
한편, 상기 필터는, 브래그 격자 필터를 포함하고, 상기 브래그 격자 필터는, 상기 복수의 회절 빔이 입사되면 상기 복수의 회절 빔 중 0차 회절 빔을 기준으로 기설정된 각도 범위 이내로 입사하는 회절 빔을 통과시키며, 상기 0차 회절 빔은, 상기 재생 빔이 상기 공간 광 변조기에서 회절 빔으로 변조되지 않고 반사된 빔일 수 있다.
여기서, 상기 필터는, 상기 브래그 격자 필터의 전면에 배치되어 상기 브래그 격자 필터를 통해 1차 필터링된 회절 빔을 2차 필터링하는 루버 필름(Louver film)을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 디스플레이는, 상기 홀로그램 패턴에 대응되는 상기 기록 빔을 방출하는 자발광 소자로 구현될 수 있다.
한편, 상기 도광판은, 브래그 격자 소자로 구현되어, 상기 재생 빔을 기설정된 각도로 굴절시켜 상기 공간 광 변조기 방향으로 방출할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출하는 디스플레이를 포함하는 홀로그램 재생 장치의 제어 방법은, 상기 디스플레이로부터 방출되는 기록 빔이 상기 디스플레이에 포함된 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치된 복수의 광섬유를 통하여 공간 광 변조기로 전달되는 단계, 상기 디스플레이 전면에 배치된 상기 공간 광 변조기에 의해 상기 기록 빔에 대응되는 상기 홀로그램 패턴이 기록되는 단계, 상기 공간 광 변조기로 입사된 재생 빔이 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조되는 단계, 상기 도광판의 전면에 배치된 필터에 의해 상기 복수의 회절 빔이 필터링되는 단계 및 상기 필터의 전면에 배치된 렌즈에 의해 상기 필터링된 회절 빔이 포커싱되는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이는, 상기 홀로그램 패턴을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 복수의 광섬유는, 상기 공간 광 변조기를 마주보는 상기 디스플레이 패널의 전면에 배치될 수 있다.
한편, 상기 공간 광 변조기는, 상기 기록 빔에 따라 상기 홀로그램 패턴을 기록하는 감광층, 상기 감광층의 전면에 배치되어 상기 기록 빔을 차단하는 차단 필터 및 상기 차단 필터 전면에 배치되어 상기 입사된 재생 빔을 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 액정표시패널을 포함하며, 상기 복수의 광섬유는, 상기 디스플레이를 마주보는 상기 감광층의 후면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 공간 광 변조기의 전면에 구비된 도광판은 확장기 및 아웃커플링 요소를 포함하며, 상기 재생 빔이 상기 확장기에 의해 콜리메이팅되어 상기 공간 광 변조기 전면에 균일하게 입사되는 단계 및 상기 확장기의 후면에 배치된 상기 아웃커플링 요소에 의해 상기 확장기로 입사되는 상기 재생 빔이 기설정된 각도로 굴절되어 상기 확장기 외부로 방출되는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 방출되는 단계는, 상기 재생 빔이 하기의 수학식에 기초하여 상기 기설정된 각도로 굴절되어 방출될 수 있다.
θ = Arcsin(nλ/2d)
여기서, n은 상기 브래그 격자의 굴절율, λ는 상기 재생 빔의 파장, d는 상기 브래그 격자 간의 거리이다.
또한, 상기 필터는, 브래그 격자 필터를 포함하고, 상기 브래그 격자 필터는, 상기 복수의 회절 빔이 입사되면 상기 복수의 회절 빔 중 0차 회절 빔을 기준으로 기설정된 각도 이내로 입사하는 회절 빔을 통과시키며, 상기 0차 회절 빔은, 상기 재생 빔이 상기 공간 광 변조기에서 회절 빔으로 변조되지 않고 반사된 빔일 수 있다.
여기서, 상기 필터는, 상기 브래그 격자 필터의 전면에 배치되어 상기 브래그 격자 필터를 통해 1차 필터링된 회절 빔을 2차 필터링하는 루버 필름(Louver film)을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 디스플레이는, 상기 홀로그램 패턴에 대응되는 상기 기록 빔을 방출하는 자발광 소자로 구현될 수 있다.
또한, 상기 도광판은, 브래그 격자 소자로 구현되고, 상기 브래그 격자 소자에 의해 상기 재생 빔이 기설정된 각도로 굴절되어 상기 공간 광 변조기 방향으로 방출되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 홀로그램 재생 장치를 소형으로 구현할 수 있으며 고화질의 홀로그래픽 영상을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 재생 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 및 광섬유를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공간 광 변조기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 덧붙여, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 개시의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 개시의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 재생 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 따르면 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)에 기반한 홀로그램 재생 장치(100)는, 디스플레이(10), 복수의 광섬유(20), 공간 광 변조기(30), 도광판(40), 필터(50) 및 렌즈(60)를 포함할 수 있다.
디스플레이(10)는 홀로그램 패턴을 디스플레이한다. 일 실시 예에 따라 홀로그램 재생 장치(100)는 컴퓨터 장치(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 홀로그램 패턴에 대한 정보를 수신할 수 있고, 디스플레이(10)를 통해 홀로그램 패턴을 디스플레이할 수 있다. 일 예로, 컴퓨터 장치(미도시)는 입력된 이미지에 대한 CGH(computer-generated hologram) 프로세싱을 통하여 CGH 패턴을 생성하여 홀로그램 장치(100)로 전송할 수 있다. 다른 실시 예에 따라 외부 서버 등으로부터 수신된 CGH 패턴이 홀로그램 장치(100)에 기 저장되어 있을 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라 홀로그램 장치(100)가 컴퓨팅 기능을 구비하는 경우 홀로그램 장치(100)가 직접 CGH 패턴을 생성하는 것도 가능하다. 다만, 홀로그램 패턴은 CGH 프로세싱에 의해 생성된 CGH 패턴에 한정되는 것은 아니며, 레이저 광을 이용하여 생성된 간섭 무늬 등 다양한 장치를 이용하여 생성된 오브젝트에 대한 입체 정보를 포함할 수 있음은 물론이다.
디스플레이(10)는 디스플레이된 홀로그램 패턴에 대응하는 기록 빔(write beam)을 방출할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(10)는 마이크로 디스플레이로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따라 디스플레이(10)가 LCD와 같이 별도의 광원을 필요로하는 마이크로 디스플레이로 구현되는 경우, 디스플레이(10) 내부 또는 외부에 구비된 광원부(예를 들어, 백라이트)가 간섭(coherence) 광원을 디스플레이(10)에 조사하고, 조사된 광원은 홀로그램 패턴에 대응하는 기록 빔으로 방출될 수 있다.
다른 실시 예에 따라 디스플레이(10)는 홀로그램 패턴에 따라 픽셀 단위로 온/오프되는 자발광 소자로 구현되어, 기록 빔을 스스로 방출할 수도 있다. 예를 들어, 자발광 소자는 OLED(Organic Light-Emitting Diode), AMOLED(Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode)등으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 디스플레이(10)는 홀로그램 패턴에 대응하는 기록 빔을 방출하는 다양한 유형의 디스플레이 장치로 구현될 수 있다. 디스플레이(10)에서 방출된 기록 빔, 즉 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔은 복수의 광섬유(20)를 통과하여 공간 광 변조기(30)로 입사될 수 있다. 여기서, 복수의 광섬유(20)는 디스플레이(10)를 구성하는 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치되어 기록 빔을 공간 광 변조기(30)로 전달하는 광섬유 다발이다. 여기서, 복수의 광섬유(20)는 디스플레이(10) 또는 공간 광 변조기(30)와 별개의 구성으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 광섬유(20)는 디스플레이(10) 및 공간 광 변조기(30) 중 적어도 하나의 일 구성 요소로 포함되어, 기록 빔을 디스플레이(10)에서 공간 광 변조기(30)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따라 복수의 광섬유(20)가 디스플레이(10)에 포함되는 경우, 디스플레이(10)는 복수의 광섬유(20)를 통과하여 평행 빔으로 콜리메이팅(collimating)된 기록 빔을 방출하고, 방출된 기록 빔은 디스플레이(10) 전면에 배치된 공간 광 변조기(30)로 조사될 수 있다.
다른 실시 예에 따라 복수의 광섬유(20)가 공간 광 변조기(30)에 포함되는 경우, 디스플레이(10)에서 방출된 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔은 공간 광 변조기(30)에 포함된 복수의 광섬유(20)에서 평행 빔으로 콜리메이팅될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 복수의 광섬유(20)가 디스플레이(10) 및 공간 광 변조기(30) 각각에 포함되는 경우, 디스플레이(10)에 구비된 복수의 제1 광섬유 및 공간 광 변조기(30)에 구비된 복수의 제2 광섬유가 일대일 대응되도록 구현될 수도 있다. 복수의 광섬유(20)의 구조에 대해서는 도 2a 및 2b에서 구체적으로 설명하도록 한다.
공간 광 변조기(30)는 홀로그래픽 3차원 영상을 재생하기 위해 입사된 재생 빔을 공간 변조(spatial modulation)한다.
공간 광 변조기(30)는 LCD(Liquid Crystal Display) 기반 공간 광 변조기, LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 기반 공간 광 변조기, DMD 공간 광 변조기 및 광학적 어드레싱(Optically addressed) 공간 광 변조기 중 적어도 하나를 포함하여 구현될 수 있다. 다만, DMD 공간 광 변조기, LCoS 공간 광 변조기 등은 최소단위가 픽셀화되어 있으므로, 픽셀 단위로 홀로그램 패턴이 기록 및 재생된다. 이 경우, 픽셀의 크기 및 픽셀 간의 거리 즉, pixel pitch의 크기에 줄이는데 한계가 있으므로 픽셀화된 공간 광 변조기는 홀로그래픽 영상을 매우 좁은 시야각으로만 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 공간 광 변조기는 픽셀이 아닌 광에 의해 홀로그램 패턴을 기록 및 재생하는 광학적 어드레싱 공간 광 변조기로 구현된 경우를 상정하여 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공간 광 변조기(30)는, 디스플레이(10)에서 방출된 기록 빔이 복수의 광섬유(20)를 통과하여 공간 광 변조기(30)에 입사하면, 기록 빔에 대응하여 홀로그램 패턴을 구현할 수 있다. 구체적으로, 공간 광 변조기(30)는 기록 빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어, 기록 빔이 조사된 부분에 광 전류를 발생시킬 수 있다. 광 전류가 발생하면, 공간 광 변조기(30) 내부의 액정 배열이 변화될 수 있다. 기록 빔에 대응하여 액정 배열이 변화되므로, 공간 광 변조기(30)는 홀로그램 패턴을 구현할 수 있다.
또한, 공간 광 변조기(30)는 재생 빔이 입사되면, 재생 빔을 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조할 수 있다. 상술한 바와 같이, 액정 배열이 변화된 상태에서 재생 빔이 입사되면, 공간 광 변조기(30) 내부의 액정에 조사된 재생 빔은 복수의 회절 빔으로 변조될 수 있다. 여기서, 재생 빔은 공간 광 변조기(30)에 구현된 홀로그램 패턴에 대응하는 홀로그래픽 3차원 영상을 재생하기 위한 빔으로, 재구성 빔(reconstruction beam) 및 리드 빔(read beam) 등으로도 불리운다.
도광판(40)은 도광판(40)의 일 측변에 구비된 재생 빔 제공부(미도시)에서 방출되어 도광판(40)에 입사된 재생 빔을 공간 광 변조기(30) 방향으로 가이드하는 구성으로, 공간 광 변조기(30) 전면에 배치될 수 있다. 한편, 도광판(40)의 구조에 대해서는 도 4, 6a 및 6b에서 구체적으로 설명하도록 한다.
필터(50)는 복수의 회절 빔을 필터링하는 구성으로, 도광판(40)의 전면에 배치될 수 있다. 필터(50)는 브래그 격자 필터(bragg grating filter) 및 루버 필터(louver filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 브래그 격자 필터는 브래그 회절 조건(브래그 선택도)에 기초하여 복수의 회절 빔 중에서 기설정된 각도 범위 내로 입사하는 회절 빔을 통과시킬 수 있다. 구체적으로, 브래그 격자 필터는 공간 광 변조기(30)에서 회절 빔으로 변조되지 않고 반사된 0차 회절 빔을 기준으로 기설정된 각도 범위 내로 입사하는 회절 빔을 굴절없이 통과시키기고, 기설정된 각도 범위 외로 입사하는 회절 빔을 굴절시킬 수 있다.
또한, 루버 필터는 광흡수성 또는 차광성의 수평 루버상 구조를 갖는 시트 또는 필름으로 구현될 수 있다. 일 예로, 필터(50)는 브래그 격자 필터 및 루버 필터를 포함하고, 브래그 격자 필터를 통해 1차 필터링된 회절 빔을 루버 필터가 2차 필터링하도록 구현될 수 있다.
렌즈(60)는 필터(50)의 전면에 배치되어 필터(50)를 통과한 회절 빔을 사용자의 시청 영역으로 포커싱할 수 있다. 렌즈(60)는 프레넬 렌즈(fresnel lens), 포지티브 렌즈(positive lens) 또는 볼록 렌즈로 구현되어 필터(50)를 통과한 회절 빔을 한 곳으로 포커싱줄 수 있다. 즉, 사용자의 시청 영역으로 회절 빔이 포키싱되면, 사용자는 홀로그램 영상을 시청할 수 있다.
이하에서는, 홀로그램 재생 장치의 각 구성에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 및 광섬유를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a에 도시된 디스플레이(10)는 상술한 바와 같이 홀로그램 패턴을 디스플레이하고, 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출할 수 있다. 디스플레이(10)에서 방출된 기록 빔은 복수의 광섬유(20)에 의해 평행 빔 상태로 콜리메이팅되어 공간 광 변조기(30)에 입사할 수 있다. 여기서, 복수의 광섬유(20)는 디스플레이(10)를 구성하는 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치된 광섬유 다발일 수 있다. 이 경우, 하나의 픽셀에는 적어도 하나 이상의 단일 광섬유가 대응되도록 구현될 수 있다. 일 예로, 광섬유는 투명도가 아주 높은 석영 유리로 만든, 1/100㎜ 굵기 정도의 가느다란 선으로 구현될 수 있다. 광섬유 중심에는 굴절률이 큰 코어(core)가 있고, 굴절률이 작은 클래딩(cladding)이 코어를 감싸고 있으며, 전체를 합성 수지로 피복하여 보호하는 형태가 될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 하나의 픽셀에 적어도 하나 이상의 광섬유가 대응되도록 배치된 경우, 하나의 픽셀에서 방출된 기록 빔은 복수의 광섬유를 통과하여 공간 광 변조기(30)로 전달될 수 있다. 이 경우, 광섬유 코어의 한쪽 끝에 입사한 광은 코어와 클래딩의 경계 면에서 전반사를 계속하여 전달된다. 광섬유는 내부 전반사를 통하여 빛을 한 쪽에서 다른 쪽으로 전달시킬 수 있다.
기록 빔은 디스플레이(10)에서 공간 광 변조기(30)까지 광섬유를 통하여 전달되며, 공간 광 변조기(30)는 복수의 광섬유(20)를 통해 전달된 기록 빔에 따라 홀로그램 패턴을 기록할 수 있다.
복수의 광섬유(20)를 통과하여 공간 광 변조기(30)에 입사하는 기록 빔은 복수의 광섬유(20) 각각이 얇을수록 공간 광 변조기(30)의 작은 스팟(spot)에 홀로그램 패턴을 기록할 수 있게 된다. 홀로그램 패턴이 공간 광 변조기(30)의 작은 스팟에 기록되면, 공간 광 변조기(30)에서 재생 빔의 회절이 더 잘 일어날 수 있다.
복수의 광섬유(20)는 디스플레이(10)의 해상도보다 고 해상도를 가지는 광섬유를 포함할 수 있다. 구체적으로, 복수의 광섬유(20)는 디스플레이(10)가 가지는 lp/mm(line pair per millimeter)수치보다 높은 lp/mm를 가지는 광섬유를 포함할 수 있다. 일 예로, 203 lp/mm 사양을 가지는 SCHOTT 社의 24 AS 광섬유가 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따라 디스플레이(10)는 복수의 디스플레이 모듈을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 복수의 LED 모듈로 조립된 LED 디스플레이로 구현될 수 있다.
복수의 디스플레이 모듈의 조립 공차를 보완하지 않는 경우, 공간 광 변조기(30)는 디스플레이 모듈 사이의 조립 공차가 반영된 홀로그램 패턴을 기록하게 되므로, 최종적으로 생성된 홀로그램의 완성도가 저하될 수 있다.
이에 따라, 디스플레이(10)가 복수의 디스플레이 모듈(11-1, 11-2, ... ,11-3)을 포함하는 경우, 도 2b에 도시된 바와 같이 복수의 디스플레이 모듈(11-1, 11-2, ... ,11-3) 사이의 경계 영역(12)의 픽셀에 대응되는 복수의 광섬유(20)는 테이퍼드(tapered) 형상으로 구현될 수 있다. 여기서, 테이퍼드(tapered) 형상이란 길고 가느다란 광섬유(20)의 하부는 좁게 형성되고 상부로 갈수록 상대적으로 넓게 형성되어 점차 퍼지는 형상을 의미한다.
이에 따라, 공간 광 변조기(30)에 기록되는 홀로그램 패턴에는 디스플레이 모듈 사이의 조립 공차가 반영되지 않게 되며, 심리스(seamless)하게 홀로그램 패턴이 기록될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공간 광 변조기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 따르면, 공간 광 변조기(30)는 감광층(31), 차단 필터(32), 액정표시패널(33)을 포함할 수 있다.
우선, 감광층(31)은 UV 빔 또는 IR 빔에 민감성을 가지는 감광 성분을 포함하는 레이어 형태로 구현될 수 있다. 또한, 감광층(31)은 디스플레이(10)에서 방출된 기록 빔에 의해 광학적으로 어드레싱되어, 기록 빔이 조사된 부분에 광 전류를 발생시키며, 이에 따라, 홀로그램 패턴에 대응하는 영역에 광 전류가 발생될 수 있다.
차단 필터(32)는 기록 빔을 차단하는 구성으로, 감광층(31)의 전면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 차단 필터(32)는 기록 빔이 가지는 파장을 차단하여, 감광층(31)을 통과한 기록 빔이 차단 필터(32)의 전면에 배치된 액정표시패널(33) 등에 조사되지 않도록 할 수 있다. 또한, 기록 빔이 차단 필터(32)에 의해 차단되면, 기록 빔이 사용자의 시청 영역으로 조사되는 것을 방지할 수 있다.
액정표시패널(33)은 입사된 재생 빔을 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 구성으로, 차단 필터(32)의 전면에 배치될 수 있다.
기록 빔이 조사된 부분에 감광층(31)이 광 전류를 발생시키면, 이에 대응하는 부분의 액정표시패널(33)의 유효 전압이 변화될 수 있다. 액정표시패널(33)의 유효 전압이 변화된 상태에서 액정표시패널(33)에 재생 빔이 입사되면, 재생 빔의 위상, 진폭 등이 변조될 수 있다.
일 예로, 감광층(31)에 기록 빔이 입사되어 감광층(31)의 저항이 작아지면, 액정표시패널(33)에서 전압 강하가 일어나게 되고 액정표시패널(33) 내의 액정 배열에 변화가 일어날 수 있다. 액정표시패널(33)에서 액정 배열의 변화는 기록 빔에 따른 홀로그램 패턴에 대응하므로, 액정표시패널(33)은 재생 빔을 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시패널(33)은 유전체거울(미도시)을 추가로 포함하여, 기록 빔이 조사된 부분에 재생 빔의 반사가 이루어지도록 구현될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 따르면, 도광판(40)는 확장기(41), 인커플링 요소(42), 아웃커플링 요소(43)를 포함할 수 있다.
우선, 도광판(40)은 재생 빔을 공간 광 변조기(30) 방향으로 가이드하는 구성으로, 공간 광 변조기(30)의 전면에 배치될 수 있다.
도광판(40)은 인커플링 요소(42)를 통해 재생 빔이 입사하면, 확장기(41)를 이용하여 재생 빔을 복수의 평행 빔으로 콜리메이팅하여 공간 광 변조기(30)의 전면에 균일하게 입사시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 인커플링 요소(42)는 재생 빔이 확장기(41)에 기설정된 범위 내의 입사 각으로 입사하도록 제어할 수 있다. 한편, 인커플링 요소(42)는 브래그 격자(bragg grating) 소자 또는 프리즘(prism)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 소정의 회절 패턴을 갖는 홀로그램 격자 또는 주기적인 굴절률 분포를 갖는 포토 폴리머로 구현될 수 있음은 물론이다. 인커플링 요소(42) 및 확장기(41)의 다양한 실시 예는 도 6에서 구체적으로 설명하도록 한다.
재생 빔이 기설정된 각도 범위 내로 확장기(41)에 입사되면, 재생 빔은 확장기(41)의 내부에서 전반사될 수 있다. 이 경우, 재생 빔은 손실 없이 확장기(41)의 내부에서 반복적으로 전반사될 수 있다. 한편, 확장기(41)의 후면에 배치된 아웃커플링 요소(43)는 재생 빔의 일부를 확장기(41)의 외부로 방출시킬 수 있다. 이 경우, 재생 빔의 나머지 일부는 확장기(41)에서 전반사될 수 있다. 아웃커플링 요소(43)에 의해 재생 빔의 일부가 확장기(41)의 외부로 방출되고, 나머지 일부가 확장기(41)에서 전반사되는 과정이 반복적으로 일어나므로, 재생 빔은 공간 광 변조기(30)의 전체 영역에 균일하게 방출될 수 있다.
아웃커플링 요소(43)는 재생 빔을 외부로 방출하는 경우, 기설정된 각도로 굴절시켜 확장기(41) 외부로 방출시킬 수 있다. 일 예로, 아웃커플링 요소(43)는 브래그 격자 소자로 구현되고, 하기의 수학식에 기초하여 재생 빔을 기설정된 각도로 굴절시켜 방출시킬 수 있다.
Figure 112017049189261-pat00002
여기서, n은 브래그 격자의 굴절율, λ는 재생 빔의 파장, d는 브래그 격자 간의 거리를 의미한다.
브래그 격자 소자는 브래그 법칙(bragg's law, nλ = 2dSinθ)에 기초하여 각 선택도를 가지는 구성으로서, nλ = 2dSinθ 를 만족하는 θ각을 가지는 재생 빔을 굴절시켜 방출시킬 수 있다.
도광판(40)에 의해 공간 광 변조기(30) 방향으로 가이드되어 방출된 재생 빔은 공간 광 변조기(30)에 의해 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조될 수 있다.
도 5 및 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 재생 빔 제공부(80)가 재생 빔을 인커플링 요소(42)로 제공하면, 확장기(41)의 일 측면에 배치된 인커플링 요소(42)는 재생 빔의 입사 각이 기설정된 각도 범위 내에 속하도록 제어할 수 있다. 여기서, 재생빔 제공부(80)는, R, G, B 재생 빔을 순차로 제공할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 재생 장치는 칼라 홀로그래픽 3차원 영상을 재생할 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 인커플링 요소(42)는 브래그 격자 소자로 구현될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이 브래그 격자 소자는 재생 빔을 기설정된 각도로 굴절시켜 확장기(41)에 입사시키고, 확장기(41)에 입사된 재생 빔은 확장기(41) 내부에서 반복하여 전반사될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따라 인커플링 요소(42)는 소정의 회절 패턴을 갖는 홀로그램 격자 또는 주기적인 굴절률 분포를 갖는 포토 폴리머로 구현될 수 있다. 이 경우, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 인커플링 요소(42)는 확장기(41) 내부의 일 면에 배치될 수 있다.
또한, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 인커플링 요소(42)는 프리즘으로 구현될 수 있다. 프리즘으로 주사된 재생 빔은, 프리즘을 통해 굴절되어 확장기(41)로 입사될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 도광판(40)이 인커플링 요소(42)를 반드시 포함하는 구성으로 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 도광판(40)은 인커플링 요소(42)를 포함하지 않을 수 있으며, 이 경우, 확장기(41)의 일 측면으로 직접 조사된 재생 빔이 확장기(41)의 내부에서 반복적으로 전반사될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 도광판(40) 자체가 브래그 격자 소자로 구현될 수도 있다. 이 경우, 브래그 격자 소자로 구현된 도광판(40)은 확장기(41) 및 아웃커플링 요소(43)의 기능을 모두 수행할 수 있다. 구체적으로, 재생 빔이 도광판(40)으로 입사하면, 브래그 격자로 구현된 도광판(40)은 재생 빔을 기설정된 각도로 굴절시켜 방출시킬 수 있다. 재생 빔이 도광판(40) 내부에서 반복적으로 전반사 되는 과정없이, 재생 빔의 일부가 브래그 격자 중 제1 격자에 의해 도광판(40) 외부로 방출되고, 나머지 일부가 제1 격자를 통과한 뒤에 다음 격자에 의해 도광판(40) 외부로 방출되는 과정이 반복적으로 일어날 수 있다. 이 경우, 재생 빔은 공간 광 변조기(30)의 전체 영역에 균일하게 방출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 필터(50)는 공간 광 변조기(30)에서 변조된 복수의 회절 빔에 필터링을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 필터(50)는 브래그 격자 필터 및 루버 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예로, 필터(50)가 브래그 격자 필터를 포함하면, 브래그 격자 필터는 복수의 회절 빔 중에서 기설정된 각도 범위 내로 입사하는 회절 빔을 통과시키고, 기설정된 각도 범위 외로 입사하는 회절 빔을 굴절시킬 수 있다.
구체적으로, 아웃커플링 요소(43)가 재생 빔을 기설정된 각도(θ)로 굴절시켜 방출하면, 기설정된 각도(θ)로 방출된 재생 빔과 아웃커플링 요소(43)에 수직한 가상의 선 사이에 특정 각도 차(γ)가 존재할 수 있다. 이 경우, 브래그 격자 필터는 복수의 회절 빔 중에서 0차(zero order) 회절 빔을 기준으로 0<γ 범위 내의 입사각으로 입사되는 회절 빔을 굴절없이 통과시킬 수 있다. 여기서, 0차 회절 빔은 재생 빔이 공간 광 변조기(30)에서 회절 빔으로 변조되지 않고, 그대로 반사된 재생 빔을 의미한다.
이하에서는 설명의 편의상 0차(zero order) 회절 빔을 기준으로 0<θ1<γ 범위 내의 입사각으로 브래그 격자 필터에 입사되는 회절 빔을 1차 회절 빔, -γ<θ1<0 범위 내의 입사각으로 브래그 격자 필터에 입사되는 회절 빔을 -1차 회절 빔으로 통칭하도록 한다.
-1차 회절 빔 및 0차 회절 빔은 홀로그래픽 3차원 영상과 겹쳐져서 화질 저하를 일으키는 회절 빔에 해당한다. 따라서, 브래그 격자 필터에 의해 -1차 회절 빔 및 0차 회절 빔이 굴절되면, 브래그 격자 필터를 굴절없이 통과한 0차 회절 빔에 의해 고 해상도의 3차원 영상이 사용자에게 제공될 수 있다.
일 예로, 특정 각도 차(γ)가 5-10°를 가지는 경우, 브래그 격자 필터는 5-10°의 입사각으로 입사하는 회절 빔을 통과시켜 복수의 회절 빔 사이의 크로스토크, 화질 저하 등을 방지할 수 있다. 한편, 기설정된 각도 및 특정 각도 차는 고정된 값이 아니며, 사용자의 시청 영역 변화, 설정, 구성 요소의 변경, 브래그 격자 간의 거리, 브래그 격자의 굴절률, 재생 빔의 파장 등에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 브래그 격자 필터는 아웃커플링 요소(43)에 포함된 브래그 격자가 가지는 격자 간의 거리, 브래그 격자의 굴절률과 상이한 브래그 격자 간의 거리, 브래그 격자의 굴절률 등을 가질 수 있음은 물론이다. 이 경우, 브래그 격자 필터가 회절 빔을 굴절없이 통과시키는 기설정된 각도 범위는 브래그 격자 필터의 브래그 격자 간의 거리, 브래그 격자의 굴절률 등에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라 필터(50)가 루버 필름을 포함하는 경우, 루버 필름은 복수의 회절 빔에 필터링을 수행할 수 있다. 여기서, 루버 필름은 복수의 블라인드 패턴이 일정한 간격으로 배치된 필름이다. 따라서, 복수의 회절 빔 중에서 일부만이 블라인드 패턴 간을 통과하도록 필터링이 수행될 수 있다. 블라인드 패턴간의 간격을 사용자의 시청 영역, 목적 등에 기초하여 변경될 수 있음은 물론이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 필터(50)는 브래그 격자 필터 및 루버 필름을 모두 포함하여, 브래그 격자 필터에 의해 제1 필터링된 회절 빔에 루버 필름을 이용하여 제2 필터링을 수행할 수도 있다. 일 예로, 0차, -1차 회절 빔이 브래그 격자 필터에 의해 굴절되면, 루버 필름이 굴절된 회절 빔을 필터링하여 사용자의 시청 영역으로 제공되지 않도록 할 수 있다.
필터(50)를 통과한 회절 빔은 필터(50)의 전면에 배치된 렌즈(60)를 통해 사용자의 시청 영역으로 포커싱되어 3차원 홀로그램 영상으로 재생될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
홀로그램(computer-generated hologram) 패턴을 디스플레이하고 상기 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출하는 디스플레이를 포함하는 홀로그램 재생 장치의 제어 방법은, 상기 디스플레이로부터 방출되는 기록 빔이 상기 디스플레이를 구성하는 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치된 복수의 광섬유를 통하여 공간 광 변조기로 전달된다(S810).
이어서, 디스플레이 전면에 배치된 공간 광 변조기에 의해 기록 빔에 대응되는 홀로그램 패턴이 기록된다(S820).
이어서, 공간 광 변조기로 입사된재생 빔이 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조된다(S830).
이어서, 도광판의 전면에 배치된 필터에 의해 복수의 회절 빔이 필터링된다(S840).
이어서, 필터의 전면에 배치된 렌즈에 의해 필터링된 회절 빔이 포커싱된다(S850).
또한, 디스플레이는, 홀로그램 패턴을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하고, 복수의 광섬유는, 공간 광 변조기를 마주보는 디스플레이 패널의 전면에 배치될 수 있다.
또한, 공간 광 변조기는, 기록 빔에 따라 홀로그램 패턴을 기록하는 감광층, 감광층의 전면에 배치되어 기록 빔을 차단하는 차단 필터 및 차단 필터 전면에 배치되어 입사된 재생 빔을 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 액정표시패널을 포함하며, 복수의 광섬유는, 디스플레이를 마주보는 감광층의 후면에 배치될 수 있다.
또한, 공간 광 변조기의 전면에 구비된 도광판은 확장기 및 아웃커플링 요소를 포함하며, 재생 빔이 확장기에 의해 콜리메이팅되여 공간 광 변조기 전면에 균일하게 입사되는 단계 및 확장기의 후면에 배치된 아웃커플링 요소에 의해 확장기로 입사되는 재생 빔이 기설정된 각도로 굴절되어 확장기 외부로 방출되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 방출되는 단계는, 재생 빔이 하기의 수학식에 기초하여 기설정된 각도로 굴절되어 방출될 수 있다.
θ = Arcsin(nλ/2d)
여기서, n은 브래그 격자의 굴절율, λ는 재생 빔의 파장, d는 브래그 격자 간의 거리이다.
또한, 필터는, 브래그 격자 필터를 포함하고, 브래그 격자 필터는, 복수의 회절 빔이 입사되면 복수의 회절 빔 중 0차 회절 빔을 기준으로 기설정된 각도 이내로 입사하는 회절 빔을 통과시키며, 0차 회절 빔은, 재생 빔이 공간 광 변조기에서 회절 빔으로 변조되지 않고 반사된 빔일 수 있다.
또한, 필터는, 브래그 격자 필터의 전면에 배치되어 브래그 격자 필터를 통해 1차 필터링된 회절 빔을 2차 필터링하는 루버 필름(Louver film)을 더 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이는, 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출하는 자발광 소자로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판은, 브래그 격자 소자로 구현되고, 제어 방법은, 브래그 격자 소자에 의해 재생 빔이 기설정된 각도로 굴절되어 공간 광 변조기 방향으로 방출되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 홀로그램 재생 장치를 소형으로 구현할 수 있으며 고화질의 홀로그래픽 영상을 제공할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 홀로그램 재생 장치 10 : 디스플레이
20 : 광섬유 30 : 공간 광 변조기
40 : 도광판 50 : 필터
60 : 렌즈

Claims (20)

  1. 전면에 홀로그램이 나타나는 홀로그램 재생 장치에 있어서,
    홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출하는 디스플레이;
    재생 빔을 방출하는 재생 빔 제공부;
    상기 디스플레이 전면에 배치되어 상기 디스플레이로부터 방출되는 상기 기록 빔에 따라 상기 홀로그램 패턴을 기록하며, 상기 재생 빔이 입사되면 상기 재생 빔을 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 공간 광 변조기;
    상기 공간 광 변조기 전면에 배치되어 상기 재생 빔을 상기 공간 광 변조기 방향으로 가이드하는 도광판;
    상기 도광판의 전면에 배치되어 상기 복수의 회절 빔을 필터링하는 필터;
    상기 필터를 통해 필터링된 회절 빔을 포커싱하는 렌즈; 및
    상기 디스플레이에 포함된 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치되어 상기 기록 빔을 상기 공간 광 변조기로 전달하는 복수의 광섬유;를 포함하며,
    상기 복수의 광섬유 각각은, 테이퍼드(tapered) 형상의 광섬유로 구현되는, 홀로그램 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는, 상기 홀로그램 패턴을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하고,
    상기 복수의 광섬유는,
    상기 공간 광 변조기를 마주보는 상기 디스플레이 패널의 전면에 배치되는, 홀로그램 재생 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은, 복수의 디스플레이 모듈을 포함하는, 홀로그램 재생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    상기 기록 빔에 따라 상기 홀로그램 패턴을 기록하는 감광층;
    상기 감광층의 전면에 배치되어 상기 기록 빔을 차단하는 차단 필터; 및
    상기 차단 필터 전면에 배치되어 상기 입사된 재생 빔을 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 액정표시패널;을 포함하며,
    상기 복수의 광섬유는,
    상기 디스플레이를 마주보는 상기 감광층의 후면에 배치되는, 홀로그램 재생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은,
    상기 재생 빔을 콜리메이팅(collimating)하여 상기 공간 광 변조기 전면에 균일하게 입사시키는 확장기; 및
    상기 확장기로 입사되는 재생 빔의 입사 각이 기설정된 각도 범위 내에 속하도록 하는 인커플링 요소(in-coupling element);를 포함하며,
    상기 인커플링 요소는, 브래그 격자(bragg grating) 소자 또는 프리즘로 구현되는, 홀로그램 재생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은,
    상기 재생 빔을 콜리메이팅하여 상기 공간 광 변조기 전면에 균일하게 입사시키는 확장기; 및
    상기 확장기의 후면에 배치되어 상기 확장기로 입사되는 재생 빔을 기설정된 각도로 굴절시켜 상기 확장기 외부로 방출하는 아웃커플링 요소(out-coupling element);를 포함하며,
    상기 아웃커플링 요소는, 브래그 격자 소자로 구현되는, 홀로그램 재생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아웃커플링 요소는,
    상기 확장기로 입사되는 재생 빔을 하기의 수학식에 기초하여 상기 기설정된 각도로 굴절시켜 방출하는, 홀로그램 재생 장치.
    Figure 112017049189261-pat00003

    여기서, n은 상기 브래그 격자의 굴절율, λ는 상기 재생 빔의 파장, d는 상기 브래그 격자 간의 거리를 의미함.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필터는,
    브래그 격자 필터를 포함하고,
    상기 브래그 격자 필터는,
    상기 복수의 회절 빔이 입사되면 상기 복수의 회절 빔 중 0차 회절 빔을 기준으로 기설정된 각도 범위 이내로 입사하는 회절 빔을 통과시키며,
    상기 0차 회절 빔은,
    상기 재생 빔이 상기 공간 광 변조기에서 회절 빔으로 변조되지 않고 반사된 빔인, 홀로그램 재생 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 브래그 격자 필터의 전면에 배치되어 상기 브래그 격자 필터를 통해 1차 필터링된 회절 빔을 2차 필터링하는 루버 필름(Louver film)을 더 포함하는, 홀로그램 재생 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 홀로그램 패턴에 대응되는 상기 기록 빔을 방출하는 자발광 소자로 구현되는, 홀로그램 재생 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은,
    브래그 격자 소자로 구현되어, 상기 재생 빔을 기설정된 각도로 굴절시켜 상기 공간 광 변조기 방향으로 방출하는, 홀로그램 재생 장치.
  12. 전면에 홀로그램이 나타나며, 홀로그램 패턴에 대응되는 기록 빔을 방출하는 디스플레이를 포함하는 홀로그램 재생 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 디스플레이로부터 방출되는 기록 빔이 상기 디스플레이에 포함된 복수의 픽셀 각각에 적어도 하나의 광섬유가 대응하도록 배치된 복수의 광섬유를 통하여 공간 광 변조기로 전달되는 단계;
    상기 디스플레이 전면에 배치된 상기 공간 광 변조기에 의해 상기 기록 빔에 대응되는 상기 홀로그램 패턴이 기록되는 단계;
    재생 빔 제공부가 방출하여 상기 공간 광 변조기로 입사된 재생 빔이 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조되는 단계;
    도광판의 전면에 배치된 필터에 의해 상기 복수의 회절 빔이 필터링되는 단계; 및
    상기 필터의 전면에 배치된 렌즈에 의해 상기 필터링된 회절 빔이 포커싱되는 단계;를 포함하며,
    상기 복수의 광섬유 각각은, 테이퍼드(tapered) 형상의 광섬유로 구현되는, 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이는, 상기 홀로그램 패턴을 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하고,
    상기 복수의 광섬유는,
    상기 공간 광 변조기를 마주보는 상기 디스플레이 패널의 전면에 배치되는, 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    상기 기록 빔에 따라 상기 홀로그램 패턴을 기록하는 감광층;
    상기 감광층의 전면에 배치되어 상기 기록 빔을 차단하는 차단 필터; 및
    상기 차단 필터 전면에 배치되어 상기 입사된 재생 빔을 상기 홀로그램 패턴에 대응하는 복수의 회절 빔으로 변조하는 액정표시패널;을 포함하며,
    상기 복수의 광섬유는,
    상기 디스플레이를 마주보는 상기 감광층의 후면에 배치되는, 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기의 전면에 구비된 상기 도광판은 확장기 및 아웃커플링 요소를 포함하며,
    상기 재생 빔이 상기 확장기에 의해 콜리메이팅되어 상기 공간 광 변조기 전면에 균일하게 입사되는 단계; 및
    상기 확장기의 후면에 배치된 상기 아웃커플링 요소에 의해 상기 확장기로 입사되는 상기 재생 빔이 기설정된 각도로 굴절되어 상기 확장기 외부로 방출되는 단계;를 더 포함하고,
    상기 아웃커플링 요소는, 브래그 격자 소자로 구현되는, 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방출되는 단계는,
    상기 재생 빔이 하기의 수학식에 기초하여 상기 기설정된 각도로 굴절되어 방출되는, 제어 방법.
    Figure 112017049189261-pat00004

    여기서, n은 상기 브래그 격자의 굴절율, λ는 상기 재생 빔의 파장, d는 상기 브래그 격자 간의 거리를 의미함.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 필터는,
    브래그 격자 필터를 포함하고,
    상기 브래그 격자 필터는,
    상기 복수의 회절 빔이 입사되면 상기 복수의 회절 빔 중 0차 회절 빔을 기준으로 기설정된 각도 이내로 입사하는 회절 빔을 통과시키며,
    상기 0차 회절 빔은,
    상기 재생 빔이 상기 공간 광 변조기에서 회절 빔으로 변조되지 않고 반사된 빔인, 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 브래그 격자 필터의 전면에 배치되어 상기 브래그 격자 필터를 통해 1차 필터링된 회절 빔을 2차 필터링하는 루버 필름(Louver film)을 더 포함하는, 제어 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 홀로그램 패턴에 대응되는 상기 기록 빔을 방출하는 자발광 소자로 구현되는, 제어 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 도광판은,
    브래그 격자 소자로 구현되고,
    상기 브래그 격자 소자에 의해 상기 재생 빔이 기설정된 각도로 굴절되어 상기 공간 광 변조기 방향으로 방출되는 단계;를 더 포함하는, 제어 방법.
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