KR102612352B1 - System and method for 3d holographic display using spatial-division multiplexed diffractive optical elements for viewing zone improvement - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 광원으로부터 방출되는 광을 3차원 영상에 대응하는 광파로 변조하는 변조 장치, 광파를 제1 평면 상으로 전파하는 광학 장치, 전파된 광파를 다중화하여 3D 홀로그래픽 디스플레이의 시야각을 확대하는 회절 장치를 포함하는 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 제공함으로써, SLM 픽셀 피치에 의해 결정되는 홀로그래픽 디스플레이의 한정된 시역을 광학적 방법을 통해 확장할 수 있다.The present invention includes a modulation device that modulates light emitted from a light source into light waves corresponding to a three-dimensional image, an optical device that propagates light waves on a first plane, and a diffraction device that multiplexes the propagated light waves to expand the viewing angle of the 3D holographic display. By providing a 3D holographic display system including a device, the limited viewing area of the holographic display determined by the SLM pixel pitch can be expanded through optical methods.

Description

시역 확장을 위한 공간 분할 다중화 DOE를 이용한 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR 3D HOLOGRAPHIC DISPLAY USING SPATIAL-DIVISION MULTIPLEXED DIFFRACTIVE OPTICAL ELEMENTS FOR VIEWING ZONE IMPROVEMENT}3D holographic display system and method using spatial division multiplexing DOE for viewing area expansion

본 발명은 홀로그래픽 디스플레이의 제한된 시역을 DOE를 이용한 공간 분할 다중화를 통해 확장하는 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D holographic display system and method for expanding the limited viewing area of a holographic display through spatial division multiplexing using DOE.

홀로그래픽 디스플레이는 입사된 가간섭성 광의 진폭 또는 위상을 변조하는 하나 이상의 공간 광 변조기(SLM, spatial light modulator)를 포함한다. 공간 광 변조기는 변조 원리에 따라 EASLM(Electrically Addressed Spatial Light Modulators), OASLM(Optically Addressed Spatial Light Modulators), EOSLM(Electro-optic SLM), AOSLM(Acousto-optic SLM), DMD(Digital micro-mirror device) 등으로 세분화된다. EASLM은 2D 디스플레이로 널리 사용되는 액정 패널에 기반한 구조로 홀로그래픽 이미징을 위한 광파 변조에도 빈번하게 사용된다.A holographic display includes one or more spatial light modulators (SLMs) that modulate the amplitude or phase of incident coherent light. Depending on the modulation principle, spatial light modulators include Electrically Addressed Spatial Light Modulators (EASLM), Optically Addressed Spatial Light Modulators (OASLM), Electro-optic SLM (EOSLM), Acousto-optic SLM (AOSLM), and Digital micro-mirror device (DMD). It is subdivided into, etc. EASLM is a structure based on liquid crystal panels that are widely used in 2D displays and is also frequently used in light wave modulation for holographic imaging.

회절광학소자(DOE, Diffractive optical element)는 전파되는 빛의 위상 또는 세기 특성을 빛의 회절을 이용하여 바꾸는 소자이다. 기존의 반사 광학 소자 및 굴절 광학 소자를 대체하는 것이 가능하며, 소자의 양산 및 집적화가 용이하므로, 소형 또는 박형의 소자가 요구되는 휴대용 영상 기기, HUD 또는 디지털 카메라 등에 이용된다.A diffractive optical element (DOE) is a device that changes the phase or intensity characteristics of propagating light using diffraction of light. It is possible to replace existing reflective optical elements and refractive optical elements, and it is easy to mass produce and integrate the elements, so it is used in portable imaging devices, HUDs, or digital cameras that require small or thin elements.

홀로그래픽 광학소자(HOE; holographic optical elements)는 DOE의 한 종류로 감광재료에 간섭계를 이용하여 간섭 무늬(interference fringe)를 기록함으로써 제작된다. Holographic optical elements (HOE) are a type of DOE and are manufactured by recording interference fringes on a photosensitive material using an interferometer.

한편, 홀로그래픽 디스플레이의 시야각은 제한적이다. 홀로그래픽 디스플레이의 픽셀들이 주기적으로 배열된 물리적 구조의 SLM을 이용하여 홀로그래픽 디스플레이를 구성할 경우, 시야각 θ는 SLM 이미지 픽셀 피치(pitch) p, 입사 광원의 파장 λ에 따라 수식 θ = 2sin-1(λ/2p) 로 정의된다. 따라서 홀로그래픽 디스플레이가 기존의 2D 디스플레이에 준하는 시야각을 갖기 위해서는 서브 마이크로미터(sub-μm) 단위의 조밀한 픽셀 피치를 가지는 초고해상도 패널이 요구된다. 기존의 평판 디스플레이 기술을 기반으로 SLM 성능을 향상시키는 것에는 한계가 있으며, 시간 다중화 및 공간 다중화를 통한 디스플레이의 성능을 향상시키기 위한 기술들의 개발이 이루어지고 있다. Meanwhile, the viewing angle of holographic displays is limited. When constructing a holographic display using SLM, which has a physical structure in which the pixels of the holographic display are periodically arranged, the viewing angle θ is determined by the formula θ = 2sin -1 depending on the SLM image pixel pitch p and the wavelength λ of the incident light source. It is defined as (λ/2p). Therefore, in order for a holographic display to have a viewing angle comparable to existing 2D displays, an ultra-high resolution panel with a dense pixel pitch in the sub-micrometer (sub-μm) unit is required. There are limits to improving SLM performance based on existing flat panel display technology, and technologies are being developed to improve display performance through temporal multiplexing and spatial multiplexing.

본 발명의 실시예는 DOE를 배치하여 공간 다중화를 통해 시역 확장을 도모하여 3D 홀로그래픽 디스플레이의 성능을 향상시키는 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention provides a 3D holographic display system and method that improves the performance of a 3D holographic display by deploying a DOE to expand the viewing area through spatial multiplexing.

본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템은 광원으로부터 방출되는 광을 3차원 영상에 대응하는 광파로 변조하는 변조 장치; 상기 광파를 제1 평면 상으로 전파하는 광학 장치; 및 상기 전파된 광파를 다중화하여 3D 홀로그래픽 디스플레이의 시야각을 확대하는 회절 장치를 포함할 수 있다.A 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention includes a modulation device that modulates light emitted from a light source into light waves corresponding to a three-dimensional image; an optical device that propagates the light wave on a first plane; and a diffraction device that multiplexes the propagated light waves to expand the viewing angle of the 3D holographic display.

상기 회절 장치는 상기 변조 장치의 픽셀 피치보다 더 높은 해상도의 격자 패턴을 포함할 수 있다.The diffraction device may include a grid pattern with a higher resolution than the pixel pitch of the modulation device.

상기 격자 패턴은 상기 전파된 광파의 진행 방향을 편향할 수 있다.The grid pattern may deflect the direction of travel of the propagated light wave.

상기 회절 장치는 상기 격자 패턴 중 일부로 구성된 복수의 부분 격자를 포함하고, 상기 복수의 부분 격자 각각은 상기 제1 평면 상에서 상기 광파에 의해 형성되는 복수의 SLM 이미지 픽셀 그룹 각각에 매핑되며, 상기 각 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파되는 광파의 진행 방향을 편향할 수 있다.The diffraction device includes a plurality of partial gratings comprised of a portion of the grating patterns, each of the plurality of partial gratings being mapped to each of a plurality of SLM image pixel groups formed by the light wave on the first plane, and each SLM The direction of travel of light waves propagating to a group of image pixels can be biased.

상기 회절 장치는 상기 복수의 부분 격자 중 적어도 하나의 부분 격자를 포함하는 회절 유닛을 포함하고, 상기 회절 유닛은 상기 적어도 하나의 부분 격자에 매핑된 적어도 하나의 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 광파의 진행 방향을 미리 설정된 영역으로 편향할 수 있다.The diffraction device includes a diffraction unit including at least one partial grating among the plurality of partial gratings, and the diffraction unit is configured to control the propagation of a light wave propagated to at least one SLM image pixel group mapped to the at least one partial grating. The direction can be deflected to a preset area.

상기 회절 유닛은 상기 적어도 하나의 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 광파를 미리 설정된 하나의 시점으로 전파할 수 있다.The diffraction unit may propagate the light wave propagated to the at least one SLM image pixel group to one preset viewpoint.

상기 회절 유닛은 상기 적어도 하나의 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 광파의 회절각을 미리 설정된 각도로 변경할 수 있다.The diffraction unit may change the diffraction angle of the light wave propagated to the at least one SLM image pixel group to a preset angle.

상기 회절 장치는 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 이용한 볼륨 홀로그램 방식으로 제조될 수 있다.The diffraction device can be manufactured using a volume hologram method using a holographic optical element (HOE).

본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템은 광을 광파로 변조하는 공간 광 변조기(SLM); 상기 광파의 노이즈를 제거하는 공간 필터; 상기 광파를 전파하는 광학계; 및 상기 전파된 광파를 다중화하는 회절광학소자(DOE)를 포함할 수 있다.A 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention includes a spatial light modulator (SLM) that modulates light into light waves; a spatial filter that removes noise from the light waves; an optical system that propagates the light wave; And it may include a diffractive optical element (DOE) that multiplexes the propagated light waves.

상기 회절 광학 소자는 상기 전파된 광파의 진행 방향을 편향할 수 있다.The diffractive optical element may deflect the direction of travel of the propagated light wave.

상기 회절광학소자는 투과형 재료 또는 반사형 재료로 구성될 수 있다.The diffractive optical element may be made of a transmissive material or a reflective material.

상기 광학계는 망원경 광학계 또는 프로젝션 광학계일 수 있다.The optical system may be a telescope optical system or a projection optical system.

상기 광학계는 상기 노이즈가 제거된 광파를 SLM 이미지 평면 상에 전파하며, 상기 회절광학소자는 복수의 부분 격자를 포함하고, 상기 복수의 부분 격자 각각은 상기 SLM 이미지 평면 상에 상기 광파에 의해 형성되는 복수의 SLM 이미지 픽셀들로 구성된 SLM 이미지 그룹에 매핑되며, 상기 SLM 이미지 평면으로 전파되는 광파의 진행 방향을 특정 방향으로 편향할 수 있다.The optical system propagates the noise-removed light wave on the SLM image plane, and the diffractive optical element includes a plurality of partial gratings, each of the plurality of partial gratings being formed by the light wave on the SLM image plane. It is mapped to an SLM image group consisting of a plurality of SLM image pixels, and the direction of light waves propagating to the SLM image plane can be deflected in a specific direction.

상기 회절광학소자는 상기 복수의 부분 격자 중 일부 부분 격자를 포함하는 회절 유닛을 포함하며, 상기 회절 유닛은 상기 일부 부분 격자에 매핑된 일부 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 일부 광파의 진행 방향을 미리 설정된 영역으로 편향할 수 있다.The diffractive optical element includes a diffraction unit including some partial gratings among the plurality of partial gratings, and the diffraction unit is configured to preset the direction of movement of some light waves propagated to some SLM image pixel groups mapped to the partial gratings. It can be biased towards the area.

상기 회절 유닛은 상기 일부 부분 격자에 매핑된 일부 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 일부 광파의 진행 방향을 미리 설정된 시역으로 전파할 수 있다.The diffraction unit may propagate the direction of movement of some light waves propagated to some SLM image pixel groups mapped to the partial grid to a preset viewing area.

상기 공간 광 변조기는 상기 광을 상기 미리 설정된 시역에서의 시점에 대응하는 영상에 대한 정보를 포함하는 광파로 변조할 수 있다.The spatial light modulator may modulate the light into a light wave containing information about an image corresponding to a viewpoint in the preset viewing area.

상기 회절 유닛은 상기 일부 부분 격자에 매핑된 일부 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 일부 광파의 회절각을 미리 설정된 각도로 변경할 수 있다.The diffraction unit may change the diffraction angle of some light waves propagated to some SLM image pixel groups mapped to the partial grid to a preset angle.

상기 각 부분 격자는 상기 SLM 이미지 평면의 연속된 복수의 SLM 이미지 픽셀에 매핑될 수 있다.Each sub-grid may be mapped to a plurality of consecutive SLM image pixels in the SLM image plane.

상기 각 회절 유닛은 상기 복수의 부분 격자 중 서로 불규칙하게 배치된 복수의 부분 격자를 포함할 수 있다.Each diffraction unit may include a plurality of partial gratings arranged irregularly among the plurality of partial gratings.

본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 방법은 평행한 광을 3차원 영상으로 변조하는 단계; 상기 변조된 광파를 전파하는 단계; 및 상기 전파된 광파를 공간 다중화하여 상기 전파된 광파의 진행 방향을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.A 3D holographic display method according to an embodiment of the present invention includes modulating parallel light into a three-dimensional image; propagating the modulated light wave; and spatially multiplexing the propagated light wave to change the direction of travel of the propagated light wave.

본 발명의 실시예에 따르면, SLM 픽셀 피치에 의해 결정되는 홀로그래픽 디스플레이의 한정된 시역을, 공간 분할 다중화(SDM, spatial-division multiplexing)를 위한 회절광학소자(DOE, diffractive optical elements)를 이용하는 등 광학적 방법을 통해 확장할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the limited viewing area of the holographic display determined by the SLM pixel pitch is optically used, such as by using diffractive optical elements (DOE) for spatial-division multiplexing (SDM). It can be expanded through this method.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 확장된 각 시역에 대응하는 SLM 이미지 픽셀들을 통해 해당 시차를 갖는 홀로그램을 재생할 경우, 사용자는 확장된 모든 시역에서 완전 시차(full-parallax)를 갖는 재구축된 홀로그램 영상을 관찰할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when playing a hologram with the corresponding parallax through SLM image pixels corresponding to each expanded viewing area, the user can reconstruct a hologram with full parallax in all extended viewing areas. Holographic images can be observed.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, DOE의 각 부분 격자(sub grating)의 격자 패턴의 해상도는 SLM보다 더 고해상도 이므로 광파의 회절각이 커지게 되며, 이에 따라 SLM 면에 기존보다 더 가까운 위치에 홀로그램 영상을 재현할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the resolution of the grid pattern of each sub-grating of the DOE is higher than that of the SLM, so the diffraction angle of the light wave increases, and accordingly, the diffraction angle of the light wave increases, and accordingly, it is located closer to the SLM surface than before. Holographic images can be reproduced.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, DOE는 투과성을 갖는 재질로 제작함으로써, 시스루(see-through) 방식의 디스플레이로서 기능을 구현하여, 증강현실(Argument reality) 구현을 위한 디스플레이, 홀로그래픽 원리를 갖는 HMD(head-mounted displays) 및 HUD(head-up display), 프로젝션 디스플레이(projection display) 등 다양한 홀로그래픽 디스플레이 구조에 적용될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the DOE is manufactured from a material having transparency, thereby implementing the function as a see-through display, and using the holographic principle as a display for implementing augmented reality. It can be applied to various holographic display structures, such as head-mounted displays (HMDs), head-up displays (HUDs), and projection displays.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 각 DOE 유닛이 임의의 시역으로 광파를 전파하는 과정을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 DOE 유닛이 임의의 각도로 광파의 진행 방향을 편향하는 과정을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 방식의 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 방식의 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 방법을 나타낸 흐름도이다.1 shows a 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a process in which each DOE unit propagates light waves to an arbitrary viewing area according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a process in which each DOE unit deflects the direction of travel of a light wave at a random angle according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a relay-type 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a projection-type 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart showing a 3D holographic display method according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 도시한다.1 shows a 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)은 광원(101), 평행 광 생성부(102), SLM(110), 릴레이 광학계(120, 130), 공간 필터(140) 및 DOE(150, 170)를 포함할 수 있다.The 3D holographic display system 100 according to an embodiment of the present invention includes a light source 101, a parallel light generator 102, an SLM 110, a relay optical system 120, 130, a spatial filter 140, and a DOE ( 150, 170).

광원(101)은 가간섭성 광을 방출할 수 있고, 평행 광 생성부(102)는 광원으로부터 방출된 광의 광속을 평행 광으로 정렬시킬 수 있다.The light source 101 may emit coherent light, and the parallel light generator 102 may align the luminous flux of light emitted from the light source into parallel light.

SLM(110)은 평행 광 생성부(102)를 통해 정렬된 광을 홀로그램 영상을 재생하기 위한 광파로 변조하여 회절시킬 수 있다. The SLM 110 can modulate and diffract light aligned through the parallel light generator 102 into light waves for reproducing a holographic image.

릴레이 광학계(예를 들면, 4F relay optics)는 광파의 배율을 확장, 축소 또는 유지하여 홀로그램 영상이 재현되도록 광파를 특정 평면으로 광 파면의 형태로 전파할 수 있다. 예를 들면, 릴레이 광학계는 하나 이상의 렌즈를 포함하는 망원경 구조(telescope optic)를 포함할 수 있다. 릴레이 광학계는 광 파면을 특정 평면 상에 전파하며, 광파가 전파되는 상기한 특정 평면을 SLM 이미지 평면(180)으로 정의할 수 있다. The relay optical system (e.g., 4F relay optics) can expand, reduce, or maintain the magnification of the light wave and propagate the light wave in the form of a light wavefront to a specific plane so that a holographic image is reproduced. For example, the relay optics may include a telescope optic including one or more lenses. The relay optical system propagates the light wavefront on a specific plane, and the specific plane through which the light wave propagates can be defined as the SLM image plane 180.

공간 필터(SF, spatial filter)(140)는 릴레이 광학계에 포함된 렌즈의 초점면에 위치하며, 광파의 DC(direct current) 성분, 광파의 고차(high order) 성분, 광파의 공액(conjugate) 성분을 제거할 수 있다. The spatial filter (SF, spatial filter) 140 is located at the focal plane of the lens included in the relay optical system and contains the DC (direct current) component of the light wave, the high order component of the light wave, and the conjugate component of the light wave. can be removed.

DOE(150, 170)는 릴레이 광학계를 통해 광 파면이 전파되는 SLM 이미지 평면(180)(image plane)에 배치될 수 있다. DOE(diffractive optical element)(150, 170)는 릴레이 광학계를 통해 SLM 이미지 평면(180) 상에 전파되는 광파를 공간 상에서 다중화하여 광파의 진행 방향을 편향하고 광파를 확장된 시역(extended viewing zone, 160)으로 전파할 수 있다.The DOEs 150 and 170 may be placed on the SLM image plane 180 (image plane) where the light wavefront propagates through the relay optics. The diffractive optical element (DOE) 150, 170 multiplexes the light wave propagating on the SLM image plane 180 through a relay optical system in space, deflects the direction of travel of the light wave, and directs the light wave into an extended viewing zone (160). ) can be propagated.

DOE(150, 170)는 광파를 공간적으로 다중화하기 위한 광학 부품 및 소자(예를 들면, 표면부조 회절광학소자(surface-relief DOE) 또는 HOE)를 포함할 수 있다. DOE(150, 170)는 투명한 기판(substrate)에 피착되고 에칭되는 피착-에칭 방식으로 제조될 수 있으나, 피착-에칭 방식의 경우 DOE(150, 170)의 부분 격자 구조에 따라 각종 노이즈(직류 성분, 공액 성분, 고차 성분)가 발생하며, 이는 전체 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템에 누화 현상(crosstalk)을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 피착-에칭 방식 대신, 간섭계를 이용해 볼륨 홀로그램(volume hologram)의 HOE(holographic optical element)를 제작하여 DOE(150, 170)를 제조할 수 있다. The DOEs 150 and 170 may include optical components and devices (eg, surface-relief DOEs or HOEs) for spatially multiplexing light waves. The DOEs (150, 170) can be manufactured by a deposition-etching method in which they are deposited and etched on a transparent substrate. However, in the case of the deposition-etching method, various noises (direct current components) are generated depending on the partial lattice structure of the DOEs (150, 170). , conjugate components, and higher-order components) occur, which can cause crosstalk in the entire 3D holographic display system. Accordingly, instead of the deposition-etching method, the DOEs 150 and 170 can be manufactured by manufacturing a holographic optical element (HOE) of a volume hologram using an interferometer.

DOE(150, 170)는 디스플레이 목적에 따라 반사형 DOE 또는 투과형 DOE로 구성될 수 있다. 투과성 재료로 DOE를 제작할 경우 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템은 투과형(see-through) 방식의 디스플레이로 동작할 수 있다. The DOEs 150 and 170 may be configured as reflective DOEs or transmissive DOEs depending on the display purpose. If the DOE is made of a transparent material, the 3D holographic display system can operate as a see-through display.

DOE(150, 170)는 복수의 부분 격자(sub grating)들을 포함할 수 있다. 이 때, 하나의 부분 격자(171)는 SLM 이미지 평면(180)(image plane)의 복수의 SLM 이미지 픽셀(181)들에 매핑(mapping)될 수 있다. 예를 들면, 부분 격자(171)는 부분 격자에 매핑된 복수의 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 광파의 진행 방향을 편향할 수 있다.DOEs 150 and 170 may include a plurality of sub gratings. At this time, one partial grid 171 may be mapped to a plurality of SLM image pixels 181 of the SLM image plane 180 (image plane). For example, the partial grid 171 may bias the direction of light waves propagated to a plurality of SLM image pixel groups mapped to the partial grid.

각 부분 격자(171)에는 다양한 형태(예를 들면, 주기)의 격자 패턴이 형성될 수 있다. 각 부분 격자 (171)에 형성된 격자 패턴은 각 SLM 이미지 픽셀로 전파된 광파의 진행 방향을 특정 방향으로 편향할 수 있다. 특정 방향으로 광파의 진행 방향을 편향하기 위해, 격자 패턴의 해상도는 SLM(110)의 해상도보다 작을 수 있다. 이에 따라, 각 부분 격자(171)는 SLM(110)으로부터 SLM 이미지 평면(180)의 SLM 이미지 픽셀(181)로 전파된 광파의 회절각을 더 확대시켜, SLM 이미지 평면으로부터 기존보다 더 짧은 거리에서 광파가 간섭되도록 할 수 있어 SLM 이미지 평면(180)에 더 인접한 위치에 홀로그램 영상을 재현할 수 있다. Grid patterns of various shapes (eg, periodic) may be formed in each partial grid 171. The grid pattern formed in each partial grid 171 can deflect the direction of light waves propagated to each SLM image pixel in a specific direction. In order to deflect the direction of light waves in a specific direction, the resolution of the grid pattern may be smaller than the resolution of the SLM 110. Accordingly, each partial grating 171 further enlarges the diffraction angle of the light wave propagated from the SLM 110 to the SLM image pixel 181 of the SLM image plane 180, at a shorter distance from the SLM image plane than before. Since light waves can be caused to interfere, a holographic image can be reproduced at a location closer to the SLM image plane 180.

DOE(150, 170)는 적어도 하나의 DOE 유닛을 포함할 수 있다. DOE 유닛은 복수의 부분 격자(171)의 조합으로 구성되며, 특정 광학적 기능을 수행한다. DOE 유닛은 하나의 부분 격자를 포함할 수도 있고, 복수의 부분 격자를 포함할 수도 있으며, 서로 인접한 복수의 부분 격자들을 포함할 수도 있고, 서로 이격된 복수의 부분 격자들을 포함할 수도 있다. DOEs 150 and 170 may include at least one DOE unit. The DOE unit is composed of a combination of a plurality of partial gratings 171 and performs a specific optical function. A DOE unit may include one sublattice, a plurality of sublattices, a plurality of sublattices adjacent to each other, or a plurality of sublattices spaced apart from each other.

DOE 유닛은 DOE 유닛에 포함된 부분 격자의 배치 순서에 따라 특성이 달라질 수 있다. 규칙적인 순서로 배치된 복수의 부분 격자들이 하나의 DOE 유닛에 포함될 경우, DOE 유닛에 의해 형성되는 시역에 광파의 간섭에 의한 고차항의 노이즈가 발생하므로, 불규칙한 순서로 부분 격자를 DOE 유닛 내에서 배치함으로써 노이즈를 저감할 수 있다.The characteristics of a DOE unit may vary depending on the arrangement order of the partial grids included in the DOE unit. When a plurality of sub-grids arranged in a regular order are included in one DOE unit, high-order noise occurs in the viewing area formed by the DOE unit due to interference of light waves, so the sub-grids are arranged in an irregular order within the DOE unit. By doing this, noise can be reduced.

DOE 유닛이 수행하는 광학적 기능은 비축의 렌즈 기능 또는 프리즘이 될 수 있고, 개별 DOE 유닛에 미리 설정된 기능에 따라 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 구성이 달라질 수 있다. 예를 들면, 각 DOE 유닛은 각 DOE 유닛에 매핑된 각 격자 소자에 의해 회절되는 광파들이 재생하는 홀로그램 영상이 서로 다를 수 있다.The optical function performed by the DOE unit may be an off-axis lens function or a prism, and the configuration of the 3D holographic display system may vary depending on the functions preset for each DOE unit. For example, each DOE unit may have a different hologram image reproduced by light waves diffracted by each grating element mapped to each DOE unit.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 각 DOE 유닛이 임의의 시역으로 광파를 전파하는 과정을 도시한다. Figure 2 shows a process in which each DOE unit propagates light waves to an arbitrary viewing area according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 설명한 DOE(150, 170)에 포함된 DOE 유닛들은 SLM 이미지 평면(180)으로 전파된 광파를 다중화 또는 광파의 진행 방향을 다중화하여, 도 2와 같이 시역을 확장할 수 있다. 즉, DOE(150, 170)는 광파를 다중화하여 도 2와 같이 복수의 시역(viewing zone 1, 2)으로 전파할 수 있다. The DOE units included in the DOEs 150 and 170 described in FIG. 1 can expand the viewing area as shown in FIG. 2 by multiplexing the light waves propagated to the SLM image plane 180 or multiplexing the direction of travel of the light waves. That is, the DOEs 150 and 170 can multiplex light waves and propagate them to multiple viewing zones (viewing zones 1 and 2) as shown in FIG. 2.

도 2에 도시된 바와 같이, DOE 유닛은 p만큼 이격된 두 개 이상의 부분 격자를 포함할 수 있고, 각 부분 격자에 의해 광파의 진행 방향을 편향하여 특정 시점(또는 공간 픽셀, voxel(volume pixel))로 광파를 전파할 수 있다. 각 DOE 유닛이 포함하는 각 부분 격자는 각 부분 격자에 매핑된 복수의 SLM 이미지 픽셀(181)로 전파된 광파의 진행 방향을 서로 다른 각도(θ1, θ2)로 편향하여, 하나의 시점으로 전파할 수 있다. As shown in Figure 2, the DOE unit may include two or more sub-grids spaced apart by p, and each sub-grid deflects the direction of light wave travel to a specific point in time (or spatial pixel, voxel (volume pixel)). ) can propagate light waves. Each sub-grid included in each DOE unit deflects the direction of travel of the light wave propagated to the plurality of SLM image pixels 181 mapped to each sub-grid at different angles (θ 1 , θ 2 ) to one viewpoint. It can be spread.

예를 들면, 제1 DOE 유닛은 제1 DOE 유닛이 포함하는 제1 부분 격자 및 제3 부분 격자에 매핑된 SLM 이미지 픽셀로 전파된 제1 광파 및 제3 광파(굵은 실선)의 진행 방향을 편향하여 제1 시역(viewing zone 1)에 포함된 복수의 시점(voxel)으로 전파할 수 있다. 예를 들면, 제2 DOE 유닛은 제2 DOE 유닛에 포함된 제2 부분 격자 및 제4 부분 격자에 매핑된 SLM 이미지 픽셀로 전파된 제2 광파 및 제4 광파(점선)의 진행 방향을 편향하여 제2 시역(viewing zone 2)에 포함된 복수의 시점으로 전파할 수 있다.For example, the first DOE unit deflects the travel direction of the first and third light waves (thick solid lines) propagated to the SLM image pixels mapped to the first and third partial grids included by the first DOE unit. Thus, it can be propagated to a plurality of voxels included in the first viewing zone (viewing zone 1). For example, the second DOE unit biases the traveling direction of the second light wave and the fourth light wave (dotted line) propagated to the SLM image pixels mapped to the second partial grid and the fourth partial grid included in the second DOE unit. It can be propagated to multiple viewpoints included in the second viewing zone (viewing zone 2).

DOE 유닛을 구성하는 각 부분 격자에 매핑되는 각 SLM 이미지 픽셀(181)이 서로 독립적(independent) 또는 이산적(descrete)으로 위치할 경우, 홀로그램 영상을 구성하는 고주파의 패턴(fringe)을 표현하는 것이 불가능해지며, 이에 따라 회절각이 좁아져 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 시야각이 축소된다. 이를 해결하기 위해, 연속적으로 위치한 복수의 SLM 이미지 픽셀을 DOE 유닛을 구성하는 각 부분 격자가 매핑하도록 설정할 수 있다. When each SLM image pixel 181 mapped to each sublattice constituting the DOE unit is located independently or discretely, it is difficult to express the high-frequency pattern (fringe) that constitutes the holographic image. This becomes impossible, and as a result, the diffraction angle narrows, reducing the viewing angle of the 3D holographic display system. To solve this problem, each partial grid constituting the DOE unit can be set to map a plurality of sequentially located SLM image pixels.

또한, 연속적으로 위치한 복수의 SLM 이미지 픽셀(181)을 하나의 부분 격자에 매핑하여 평면적으로 복수의 연속된 신호 성분이 전파되도록 구성함으로써, SLM(110)의 픽셀들 사이의 물리적인 픽셀 간격(픽셀 피치)에 의해 정의된 고유의 주기성을 유지하여 각 DOE 유닛이 생성한 시역 넓이가 DOE를 이용한 다중화 이전 SLM(110)의 변조에 의해 발생하는 시역과 동일한 넓이를 갖게 할 수 있다. In addition, by mapping a plurality of sequentially located SLM image pixels 181 to one partial grid and configuring a plurality of continuous signal components to propagate in a plane, the physical pixel spacing (pixel spacing) between the pixels of the SLM 110 is reduced. By maintaining the unique periodicity defined by pitch, the viewing area generated by each DOE unit can be made to have the same area as the viewing area generated by modulation of the SLM 110 before multiplexing using DOE.

예를 들면, 렌즈를 이용한 통상의 시야창 방식의 3D 홀로그래픽 디스플레이 구조의 시역은 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 DOE(150, 170)를 이용한 다중화 방식의 3D 홀로그래픽 디스플레이에서 각 DOE 유닛에 매핑된 각 부분 격자들에 의해 생성된 각 시역과 동일한 넓이를 가진다. For example, the viewing area of a 3D holographic display structure using a typical viewing window using a lens is a multiplexing 3D holographic display using the DOEs 150 and 170 of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. It has the same area as each viewing area created by each partial grid mapped to .

이에 따라, 복수의 시역들이 연속되도록 각 DOE 유닛에 대응하는 시점의 위치를 설정하여, SLM(110)의 물리적 성능에 기반하여 형성되는 시야각 보다 더 넓은 시야각을 가질 수 있다. Accordingly, by setting the position of the viewpoint corresponding to each DOE unit so that a plurality of viewing areas are continuous, it is possible to have a wider viewing angle than the viewing angle formed based on the physical performance of the SLM 110.

이 때, 각 DOE 유닛에 대응하는 SLM 이미지 픽셀(181)이 각 DOE 유닛에 의해 광파들이 진행하는 확장된 시역 내의 시점들에서의 시차에 대응하는 홀로그램 영상을 재생하면, 사용자는 확장된 시역에서 완전 시차(full-parallax)를 갖는 홀로그램 재현 영상을 관찰할 수 있다. At this time, when the SLM image pixel 181 corresponding to each DOE unit reproduces a holographic image corresponding to the parallax at the viewpoints within the expanded viewing area through which light waves travel by each DOE unit, the user can completely view the image in the extended viewing area. A holographic reproduction image with full-parallax can be observed.

예를 들면, SLM(110)은 광원에 의해 생성된 광을 확장된 각 시역 내의 시점들에서의 시차에 대응하는 홀로그램 영상에 대한 정보를 포함하는 광파로 변조할 수 있다. For example, the SLM 110 may modulate light generated by a light source into a light wave containing information about a holographic image corresponding to the parallax at viewpoints within each expanded viewing area.

시역은 각 축 방향에 대한 다중화 정도, 즉, DOE(150, 170)의 각 축 별로 구성되는 DOE 유닛의 배수만큼 확장된다. 예를 들면, 도 2에서는 DOE(150, 170)가 y축 방향으로 두 개의 DOE 유닛으로 구성되므로, 3D 홀로그래픽 디스플레이에 의한 홀로그램 영상의 시역은 y축 방향으로 2배만큼 확장된다.The viewing area is expanded by the degree of multiplexing for each axis direction, that is, a multiple of the DOE units configured for each axis of the DOE (150, 170). For example, in FIG. 2, since the DOEs 150 and 170 are composed of two DOE units in the y-axis direction, the viewing area of the holographic image by the 3D holographic display is expanded by two times in the y-axis direction.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 DOE 유닛이 임의의 각도로 광파의 진행 방향을 편향하는 과정을 도시한다. Figure 3 shows a process in which each DOE unit deflects the direction of travel of a light wave at a random angle according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 설명한 DOE(150, 170)에 포함된 DOE 유닛들은 SLM 이미지 평면으로 전파된 광파를 다중화하여, 도 3과 같이 시역을 확대할 수 있다. 즉, DOE(150, 170)는 광파를 다중화하여 도 3과 같이 하나의 확대된 시역(viewing zone)을 생성할 수 있다.The DOE units included in the DOEs 150 and 170 described in FIG. 1 can multiplex light waves propagated to the SLM image plane to expand the viewing area as shown in FIG. 3. That is, the DOEs 150 and 170 can multiplex light waves to create one expanded viewing zone as shown in FIG. 3.

도 3에 도시된 바와 같이, 각 DOE 유닛은 각 DOE 유닛에 매핑된 복수의 SLM 이미지 픽셀로 전파된 광파의 진행 방향을 특정 각도(θ1, θ2)로 편향할 수 있다. 예를 들면, 제1 DOE 유닛은 전파된 제1 광파(굵은 실선)의 회절각을 제1 각도(θ2)로 변경하고, 제2 DOE 유닛은 전파된 제2 광파(점선)의 회절각을 제2 각도(θ1)로 변경하여, 복수의 SLM 이미지 픽셀로부터 전파된 광파의 진행 방향을 확대된 시역(viewing zone)으로 편향할 수 있다. As shown in FIG. 3, each DOE unit may deflect the traveling direction of the light wave propagated to a plurality of SLM image pixels mapped to each DOE unit to a specific angle (θ 1 , θ 2 ). For example, the first DOE unit changes the diffraction angle of the propagated first light wave (thick solid line) to the first angle (θ 2 ), and the second DOE unit changes the diffraction angle of the propagated second light wave (dashed line) to the first angle (θ 2 ). By changing the second angle θ 1 , the travel direction of light waves propagated from a plurality of SLM image pixels can be deflected to an expanded viewing zone.

이 경우, DOE 유닛들이 광파의 진행 방향을 DOE 유닛들에 설정된 회절각(θ1, θ2)으로 편향하여 홀로그램 영상을 재구축하므로, SLM(110)의 회절각에 의해 정의된 홀로그래픽 디스플레이의 최대 시야각이 DOE 유닛의 최대 편향각으로 재정의된다. In this case, the DOE units rebuild the holographic image by deflecting the direction of light waves to the diffraction angles (θ 1 , θ 2 ) set in the DOE units, so that the holographic display defined by the diffraction angle of the SLM 110 The maximum viewing angle is redefined as the maximum deflection angle of the DOE unit.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 방식의 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 도시하고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 방식의 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 도시한다. FIG. 4 shows a relay-type 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a projection-type 3D holographic display system according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 릴레이 광학계는 제1 렌즈(120) 및 제2 렌즈(130)를 포함할 수 있다. 릴레이 광학계가 제1 렌즈(lens 1)(120) 및 제2 렌즈(lens 2)(130)를 포함할 경우, 광파의 확대 비율(beam expanding rate)은 제1 렌즈(120)의 초점 거리 f1과 제2 렌즈(130)의 초점 거리 f2 사이의 비율인 초점거리 비 f1:f2가 될 수 있다. As shown in FIG. 4, the relay optical system may include a first lens 120 and a second lens 130. When the relay optical system includes a first lens (lens 1) 120 and a second lens (lens 2) 130, the beam expanding rate of the light wave is the focal length f1 of the first lens 120 and The focal length ratio f1:f2 may be the ratio between the focal lengths f2 of the second lens 130.

제2 렌즈(lens 2)(130)의 초점면에 재이미징(re-imaging)된 SLM 이미지 픽셀 크기(pixel size)는 초점거리 비에 비례한다. 릴레이 광학계의 회절각(diffraction angle)은 초점거리 비에 반비례한다. 따라서, 릴레이 광학계의 두 렌즈의 초점거리 비를 조절하여 SLM 이미지 픽셀 크기를 축소하고, 회절각을 증가시키며, 이에 따라 시야각을 확장시킬 수 있다. The pixel size of the SLM image re-imaged on the focal plane of the second lens (lens 2) 130 is proportional to the focal length ratio. The diffraction angle of the relay optical system is inversely proportional to the focal length ratio. Therefore, by adjusting the focal length ratio of the two lenses of the relay optical system, the SLM image pixel size can be reduced, the diffraction angle can be increased, and the viewing angle can be expanded accordingly.

도 5에 도시된 바와 같이, 릴레이 광학계는 하나의 프로젝션 렌즈(projection lens)(121)로 대체 될 수 있다. As shown in FIG. 5, the relay optical system can be replaced with a single projection lens 121.

릴레이 광학계에 하나의 프로젝션 렌즈(121)가 대체된 경우, SLM 이미지 픽셀 크기는 얇은 렌즈 방정식(thin lens equation) 1/d + 1/i = 1/f (d는 프로젝션 렌즈(121)와 물체(SLM(110)) 사이의 거리, i는 프로젝션 렌즈(121) SLM 이미지 평면(180) 사이의 거리, f는 프로젝션 렌즈(121)와 초점 사이의 거리)으로 결정될 수 있다. When one projection lens 121 is replaced in the relay optics, the SLM image pixel size is determined by the thin lens equation 1/d + 1/i = 1/f (d is the difference between the projection lens 121 and the object ( The distance between the SLM 110, i is the distance between the projection lens 121 and the SLM image plane 180, and f is the distance between the projection lens 121 and the focal point.

도 4 및 도 5를 통해 설명한 두 가지 방식의 DOE 유닛 구성에서 각 DOE 유닛은 하나의 비축 렌즈 역할을 한다. 각 부분 격자를 이루는 격자 패턴의 패턴 간격은 SLM 이미지 픽셀 간격보다 더 좁으므로, 이에 따라 SLM(110)으로부터 전파된 광파의 폭을 넓힐 수 있으며, 각 DOE 유닛에 의해 각 SLM 이미지 픽셀(181)에서 전파된 광파가 기존 기술과 같이 DOE가 배치되지 않은 경우 보다 더 가까운 거리에서 간섭하며, 이에 따라 기존보다 SLM(110) 면에 더 가까운 위치에 홀로그램 영상이 재현된다. In the two types of DOE unit configurations described with reference to FIGS. 4 and 5, each DOE unit functions as one off-axis lens. Since the pattern spacing of the grid pattern forming each partial grid is narrower than the SLM image pixel spacing, the width of the light wave propagated from the SLM 110 can be widened accordingly, and at each SLM image pixel 181 by each DOE unit. The propagated light waves interfere at a closer distance than in the case where the DOE is not placed as in the existing technology, and as a result, the holographic image is reproduced at a location closer to the SLM (110) plane than before.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 방법을 나타낸 흐름도이다.Figure 6 is a flowchart showing a 3D holographic display method according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그래픽 디스플레이 방법은 S601 단계 내지 S605 단계를 포함한다.As shown in FIG. 6, the 3D holographic display method according to an embodiment of the present invention includes steps S601 to S605.

S601 단계에서, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(예: 도 1의 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100))의 공간 광 변조기는 광원에 의해 생성되고 평행 광 생성부에 의해 평행하게 정렬된 광을 3차원 홀로그래픽 영상을 재생하기 위한 광파로 변조할 수 있다. 예를 들면, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)의 공간 광 변조기는 기 생성한 홀로그램 입력 데이터를 이용하여 평행한 광을 재생하고자 하는 3차원 영상에 대응하는 광파로 변조할 수 있다.In step S601, the spatial light modulator of the 3D holographic display system (e.g., the holographic display system 100 of FIG. 1) converts the light generated by the light source and aligned in parallel by the parallel light generator into a 3D holographic image. It can be modulated into light waves for reproduction. For example, the spatial light modulator of the 3D holographic display system 100 can modulate parallel light into light waves corresponding to the 3D image to be reproduced using previously generated hologram input data.

S603 단계에서, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)은 광파(또는 광파면)를 특정 3차원 공간 상으로 전파할 수 있다. 예를 들면, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)은 광파를 두 개의 렌즈 또는 하나의 렌즈를 포함하는 광학계를 이용하여 3차원 공간 상으로 전파할 수 있다. In step S603, the 3D holographic display system 100 may propagate a light wave (or light wave front) in a specific three-dimensional space. For example, the 3D holographic display system 100 can propagate light waves in three-dimensional space using an optical system including two lenses or one lens.

S605 단계에서, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)은 광파의 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들면, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)은 광파의 직류 성분, 공액 성분 또는 고차 성분을 제거할 수 있다.In step S605, the 3D holographic display system 100 may remove noise of light waves. For example, the 3D holographic display system 100 can remove the direct current component, conjugate component, or higher order component of light waves.

S607 단계에서, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)은 전파된 광파(또는 광파의 진행 방향)를 다중화할 수 있다. 예를 들면, 3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템(100)의 회절광학소자는 SLM에서 생성된 광 파면이 전파된 SLM 이미지 평면 상에 배치되어, SLM 이미지 평면 상으로 제1 각도로 전파되는 광파를 공간 다중화하여, 광파의 회절 각도를 변경할 수 있다.In step S607, the 3D holographic display system 100 may multiplex the propagated light waves (or the direction in which the light waves travel). For example, the diffractive optical element of the 3D holographic display system 100 is disposed on the SLM image plane through which the light wavefront generated by the SLM propagates, and spatially multiplexes the light wave propagating at a first angle onto the SLM image plane. , the diffraction angle of the light wave can be changed.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.

Claims (20)

광원으로부터 방출되는 광을 3차원 영상에 대응하는 광파로 변조하는 변조 장치;
상기 광파를 제1 평면 상으로 전파하는 광학 장치; 및
상기 전파된 광파를 다중화하여 3D 홀로그래픽 디스플레이의 시야각을 확대하는 회절 장치를 포함하되,
상기 회절 장치는 상기 변조 장치의 픽셀 피치보다 더 높은 해상도의 격자 패턴을 포함하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.A modulation device that modulates light emitted from a light source into light waves corresponding to a three-dimensional image;
an optical device that propagates the light wave on a first plane; and
A diffraction device that multiplexes the propagated light waves to expand the viewing angle of the 3D holographic display,
The diffraction device includes a grating pattern of higher resolution than the pixel pitch of the modulation device.
3D holographic display system. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 격자 패턴은 상기 전파된 광파의 진행 방향을 편향하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to paragraph 1,
The grid pattern deflects the direction of travel of the propagated light wave.
3D holographic display system. 제3항에 있어서,
상기 회절 장치는 상기 격자 패턴 중 일부로 구성된 복수의 부분 격자를 포함하고,
상기 복수의 부분 격자 각각은 상기 제1 평면 상에서 상기 광파에 의해 형성되는 복수의 SLM 이미지 픽셀 그룹 각각에 매핑되며, 상기 각 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파되는 광파의 진행 방향을 편향하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to paragraph 3,
The diffraction device includes a plurality of partial gratings comprised of portions of the grating pattern,
Each of the plurality of partial grids is mapped to each of a plurality of SLM image pixel groups formed by the light wave on the first plane, and biases the direction of travel of the light wave propagating to each SLM image pixel group.
3D holographic display system. 제4항에 있어서,
상기 회절 장치는 상기 복수의 부분 격자 중 적어도 하나의 부분 격자를 포함하는 회절 유닛을 포함하고,
상기 회절 유닛은 상기 적어도 하나의 부분 격자에 매핑된 적어도 하나의 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 광파의 진행 방향을 미리 설정된 영역으로 편향하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to paragraph 4,
The diffraction device includes a diffraction unit including at least one partial grating among the plurality of partial gratings,
The diffraction unit is configured to deflect the direction of light waves propagated to at least one SLM image pixel group mapped to the at least one partial grid to a preset area.
3D holographic display system. 제5항에 있어서,
상기 회절 유닛은 상기 적어도 하나의 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 광파를 미리 설정된 하나의 시점으로 전파하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 5,
The diffraction unit propagates the light wave propagated to the at least one SLM image pixel group to one preset viewpoint.
3D holographic display system. 제5항에 있어서,
상기 회절 유닛은 상기 적어도 하나의 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 광파의 회절각을 미리 설정된 각도로 변경하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 5,
The diffraction unit changes the diffraction angle of the light wave propagated to the at least one SLM image pixel group to a preset angle.
3D holographic display system. 제4항에 있어서,
상기 회절 장치는 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 이용한 볼륨 홀로그램 방식으로 제조되는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to paragraph 4,
The diffraction device is manufactured using a volume hologram method using a holographic optical element (HOE).
3D holographic display system. 광을 광파로 변조하는 공간 광 변조기(SLM);
상기 공간 광 변조기로부터 변조된 광파의 노이즈를 제거하는 공간 필터;
상기 공간 광 변조기로부터 변조된 광파 또는 상기 공간 필터가 노이즈를 제거한 광파를 전파하는 광학계; 및
상기 광학계로부터 전파된 광파를 다중화하는 회절광학소자(DOE)를 포함하되,
상기 회절광학소자는 상기 공간 광 변조기의 픽셀 피치보다 더 높은 해상도의 격자 패턴을 포함하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.A spatial light modulator (SLM) that modulates light into light waves;
a spatial filter that removes noise from light waves modulated by the spatial light modulator;
an optical system that propagates light waves modulated by the spatial light modulator or light waves from which noise has been removed by the spatial filter; and
It includes a diffractive optical element (DOE) that multiplexes light waves propagated from the optical system,
The diffractive optical element includes a grid pattern with a higher resolution than the pixel pitch of the spatial light modulator.
3D holographic display system. 제9항에 있어서,
상기 회절 광학 소자는 상기 전파된 광파의 진행 방향을 편향하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 9,
The diffractive optical element deflects the direction of travel of the propagated light wave.
3D holographic display system. 제9항에 있어서,
상기 회절광학소자는 투과형 재료 또는 반사형 재료로 구성되는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 9,
The diffractive optical element is composed of a transmissive material or a reflective material.
3D holographic display system. 제9항에 있어서,
상기 광학계는 망원경 광학계 또는 프로젝션 광학계인
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 9,
The optical system is a telescope optical system or projection optical system.
3D holographic display system. 제9항에 있어서,
상기 광학계는 상기 노이즈가 제거된 광파를 SLM 이미지 평면 상에 전파하며,
상기 회절광학소자는 복수의 부분 격자를 포함하고,
상기 복수의 부분 격자 각각은 상기 SLM 이미지 평면 상에 상기 광파에 의해 형성되는 복수의 SLM 이미지 픽셀들로 구성된 SLM 이미지 그룹에 매핑되며, 상기 SLM 이미지 평면으로 전파되는 광파의 진행 방향을 특정 방향으로 편향하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 9,
The optical system propagates the noise-removed light wave on the SLM image plane,
The diffractive optical element includes a plurality of partial gratings,
Each of the plurality of partial grids is mapped to an SLM image group composed of a plurality of SLM image pixels formed by the light wave on the SLM image plane, and deflects the traveling direction of the light wave propagating to the SLM image plane in a specific direction. doing
3D holographic display system. 제13항에 있어서,
상기 회절광학소자는 상기 복수의 부분 격자 중 일부 부분 격자를 포함하는 회절 유닛을 포함하며,
상기 회절 유닛은 상기 일부 부분 격자에 매핑된 일부 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 일부 광파의 진행 방향을 미리 설정된 영역으로 편향하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 13,
The diffractive optical element includes a diffraction unit including some partial gratings among the plurality of partial gratings,
The diffraction unit deflects the direction of travel of some light waves propagated to some SLM image pixel groups mapped to the partial grid to a preset area.
3D holographic display system. 제14항에 있어서,
상기 회절 유닛은 상기 일부 부분 격자에 매핑된 일부 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 일부 광파의 진행 방향을 미리 설정된 시역으로 전파하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 14,
The diffraction unit propagates the direction of movement of some light waves propagated to some SLM image pixel groups mapped to the partial grid to a preset viewing area.
3D holographic display system. 제15항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 상기 광을 상기 미리 설정된 시역에서의 시점에 대응하는 영상에 대한 정보를 포함하는 광파로 변조하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 15,
The spatial light modulator modulates the light into a light wave containing information about an image corresponding to a viewpoint in the preset viewing area.
3D holographic display system. 제14항에 있어서,
상기 회절 유닛은 상기 일부 부분 격자에 매핑된 일부 SLM 이미지 픽셀 그룹으로 전파된 일부 광파의 회절각을 미리 설정된 각도로 변경하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 14,
The diffraction unit changes the diffraction angle of some light waves propagated to some SLM image pixel groups mapped to the partial grid to a preset angle.
3D holographic display system. 제14항에 있어서,
상기 각 부분 격자는 상기 SLM 이미지 평면의 연속된 복수의 SLM 이미지 픽셀에 매핑되는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to clause 14,
Each sub-grid is mapped to a plurality of consecutive SLM image pixels of the SLM image plane.
3D holographic display system. 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 각 회절 유닛은 상기 복수의 부분 격자 중 서로 불규칙하게 배치된 복수의 부분 격자를 포함하는
3D 홀로그래픽 디스플레이 시스템.According to claim 15 or 16,
Each diffraction unit includes a plurality of partial gratings arranged irregularly among the plurality of partial gratings.
3D holographic display system. 3D 홀로그래픽 디스플레이 방법에 있어서,
평행한 광을 3차원 영상으로 변조하는 단계;
상기 변조된 광파를 전파하는 단계; 및
상기 전파된 광파를 공간 다중화하여 상기 전파된 광파의 진행 방향을 변경하는 단계를 포함하되,
상기 광파의 진행 방향을 변경하는 단계는 변조 장치의 픽셀 피치보다 더 높은 해상도의 격자 패턴을 포함하는 회절 장치에 의해 수행되는
방법.In the 3D holographic display method,
Modulating parallel light into a three-dimensional image;
Propagating the modulated light wave; and
A step of spatially multiplexing the propagated light wave to change the direction of travel of the propagated light wave,
The step of changing the direction of travel of the light wave is performed by a diffraction device including a grating pattern with a higher resolution than the pixel pitch of the modulation device.
method.
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