KR102629587B1 - 색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치 - Google Patents

색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치가 개시된다.
개시된 색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 홀로그래픽 디스플레이에 의해 재생되는 3차원 영상을 포커싱하는 필드 렌즈부를 포함하며, 필드 렌즈부는, 특정 편광에 대해 렌즈로서 작용하는 이방성 회절렌즈를 포함할 수 있다.

Description

색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치{Holographic display device for reducing chromatic aberration}
홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것이다.
뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차(full parallax)를 제공할 수 있는 3차원 영상 디스플레이 방식으로서, 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 광원으로부터 제공되는 참조광을 회절시킴으로써 3차원 영상이 생성될 수 있다.
이러한 홀로그래픽 디스플레이 방식에서, 공간 광변조기에 의해 재생되는 3차원 영상은 렌즈에 의해 소정의 공간 상에 포커싱된다. 이러한 홀로그래픽 디스플레이 방식에 사용되는 렌즈는 크게 굴절형과 회절형으로 나눌 수 있다. 굴절형의 경우에는 일반적으로 렌즈의 부피가 크다. 비교적 얇은 두께의 프레넬 렌즈를 사용할 수도 있으나, 그루브(groove)의 모서리에서 생기는 동심원 줄무늬가 보이는 한계가 있다. 회절형의 경우에는 초박형 두께로 제작 가능하지만, 회절 현상은 빛의 파장에 민감하기 때문에, 심각한 색수차가 발생할 수 있다.
회절형 렌즈를 적용하면서도 색수차 저감이 가능한 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.
일 유형에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 3차원 영상을 재생하는 홀로그래픽 디스플레이와; 상기 홀로그래픽 디스플레이에 의해 재생되는 3차원 영상을 포커싱하는 필드 렌즈부;를 포함하며, 상기 필드 렌즈부는, 제1편광 및 이에 직교하는 제2편광 중 적어도 한 편광에 대해 렌즈로서 작용하는 이방성 회절렌즈를 포함할 수 있다.
상기 필드 렌즈부는, 제1편광 및 이에 직교하는 제2편광 중 적어도 한 편광에 대해 렌즈로서 작용하는 복수의 이방성 회절 렌즈와, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈의 두 이방성 회절 렌즈 사이에 각각 배치된 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자;를 포함하여, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈와 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자의 조합으로 색수차를 저감하며, 상기 필드 렌즈부로 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광에 대해 상기 복수의 이방성 회절렌즈 중 첫번째 이방성 회절렌즈가 렌즈로 작용하도록 편광을 형성하는 편광 형성부;를 더 포함할 수 있다.
상기 편광 형성부는, 상기 필드 렌즈부로 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 제1편광이나 이에 직교하는 제2편광으로 변조하는 제1파장 선택적 편광 변조 소자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자 각각은, 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 직교하는 다른 편광으로 변조할 수 있다.
상기 복수의 이방성 회절 렌즈 각각은, 상기 제1편광의 광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 이에 직교하는 제2편광의 광에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련되며, 제1편광의 광은 제2편광으로, 제2편광의 광은 제1편광으로 출사시키도록 마련될 수 있다.
상기 제1편광 및 제2편광 중 하나는 우원편광, 나머지 하나는 좌원편광에 해당할 수 있다.
상기 복수의 이방성 회절 렌즈는 서로 다른 초점 거리를 가질 수 있다.
상기 복수의 이방성 회절 렌즈 각각은, 상기 복수의 칼라광 각각에 대해 편광에 따라 발산렌즈나 집속렌즈로서 작용하도록 마련될 수 있다.
상기 복수의 이방성 회절 렌즈를 경유하여 출력되는 복수의 칼라광의 편광을 동일하게 변조하는 추가적인 파장 선택적 편광 변조 소자;를 더 포함할 수 있다.
상기 필드 렌즈부는 상기 이방성 회절 렌즈와 파장 선택적 편광 변조 소자는 교대로 적층된 구조를 이루며, 상기 적층 구조의 후면에 입사광의 편광을 변환하는 편광 변환기를 더 포함할 수 있다.
상기 편광 변환기는 사반 파장판을 구비할 수 있다.
상기 복수의 이방성 회절 렌즈 각각은, 상기 복수의 칼라광 중 제1편광을 가지는 적어도 한 칼라광에 대해 렌즈로서 작용하며, 상기 복수의 칼라광은 m가지의 칼라광이고 (여기서, m은 3 이상), 상기 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자 각각은, 인접하여 배치된 이방성 회절 렌즈에 입사하는 m가지의 칼라광 중 m-1 가지 이하의 칼라광이 상기 제1편광을 가지며, 나머지 칼라광이 상기 제1편광에 직교하는 제2편광을 가지도록 입사광의 파장에 따라 선택적으로 편광을 변조할 수 있다.
상기 제1 및 제2편광은 일 선편광 및 이에 직교하는 다른 선편광에 해당할 수 있다.
상기 복수의 칼라광은 파장이 λ1, λ2, λ3인 제1 내지 제3칼라광을 포함하며, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈는 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈를 포함하며, 상기 편광 형성부는, 상기 필드 렌즈부로 입사되는 상기 제1 내지 제3칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 제1편광이나 이에 직교하는 제2편광으로 변조하도록, 상기 제1이방성 회절 렌즈 전단에 배치되는 제1파장 선택적 편광 변조 소자를 포함하며, 상기 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자는, 상기 제1 및 제2이방성 회절 렌즈 사이에 배치된 제2파장 선택적 편광 변조 소자와; 상기 제2 및 제3이방성 회절 렌즈 사이에 배치된 제3파장 선택적 편광 변조 소자를 포함하며, 상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈 각각의 입사광 파장과 그 파장에서의의 초점거리의 곱에 해당하는 고유 특성값을 c1, c2, c3, 상기 제1 내지 제3칼라광 각각에 대한 상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈의 전체 초점거리를 ftotal _1, ftotal _2, ftotal _3 라 할 때, 상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 상태를 나타내는 변조 계수와, 상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈의 고유 특성값 c1, c2, c3는 파장이 λ1, λ2, λ3인 상기 제1 내지 제3칼라광에 대해 동일 초점거리 f=ftotal _1= ftotal _2 = ftotal _3 를 만족하여 색수차를 제거하도록 하기의 식으로 정해질 수 있다.
<식>
여기서, mij는 상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 상태를 나타내는 변조 계수로, i번째 파장의 칼라광이 j번째 이방성 회절 렌즈를 지날 때 작용하는 변조계수이다.
상기 제1편광 및 제2편광 중 하나는 우원편광, 나머지 하나는 좌원편광에 해당하며, 상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈 각각은 상기 제1편광의 광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 이에 직교하는 제2편광의 광에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련되며, 제1편광의 광은 제2편광으로, 제2편광의 광은 제1편광으로 출사시키도록 마련되고, mij는 i번째 파장의 칼라광에 대해 j번째 이방성 회절 렌즈가 집속렌즈로서 작용하도록 하는 +1, j번째 이방성 회절 렌즈가 발산렌즈로서 작용하도록 하는 -1 중 어느 하나이고, 상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 계수는, 변조 행렬의 역함수가 존재하도록 정해질 수 있다.
상기 제1편광 및 제2편광은 일 선편광 및 이에 직교하는 다른 선편광에 해당하며, 상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈 각각은 상기 제1 내지 제3칼라광 중 제1편광을 가지는 적어도 한 칼라광에 대해 렌즈로서 작용하며, mij는 i번째 파장의 칼라광에 대해 j번째 이방성 회절 렌즈가 렌즈로서 작용하는 1, j번째 이방성 회절 렌즈가 렌즈로서 작용하지 않는 0 중 어느 하나이고, 상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 계수는, 변조 행렬의 역함수가 존재하도록 정해질 수 있다.
상기 이방성 회절렌즈는 액정 배열이 기하학적인 위상 배열을 형성하여 기하학적인 위상 렌즈를 이루는 액정 렌즈일 수 있다.
상기 홀로그래픽 디스플레이는, 광원, 및 상기 광원으로부터 광이 진행하도록 안내하는 도광판을 포함하는 백라이트와; 상기 백라이트로부터 입사되는 광을 회절시켜 3차원 영상을 재생하는 공간 광변조기;를 포함할 수 있다.
상기 필드 렌즈부는 상기 공간 광변조기 전면에 배치되거나, 상기 백라이트와 상기 공간 광변조기 사이에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이에 의해 재생되는 3차원 영상을 포커싱하는 필드 렌즈부를 특정 편광에 대해 렌즈로서 작용하는 복수의 이방성 회절 렌즈와, 이방성 회절 렌즈 사이에 위치된 파장 선택적 편광 변조 소자를 포함하도록 구성함으로써, 이방성 회절 렌즈와 파장 선택적 편광 변조 소자의 조합으로 색수차를 저감할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 실시예에 따른 색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치를 개략적으로 보여준다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 적용될 수 있는 필드 렌즈부의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 5는 제1편광이 선편광 예컨대, p 편광인 경우, 필드 렌즈부에서의 제1 내지 제3칼라광의 편광 변화 및 색수차 저감 포커싱을 위한 광경로를 예시적으로 보여준다.
도 6은 필드 렌즈부의 다른 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈로 적용될 수 있는 이방성 회절 렌즈에서의 입사광의 편광에 따른 수렴, 발산 및 편광 변화를 보여준다.
도 8은 우원편광의 광에 대해 수렴 렌즈로서 작용하며, 좌원편광의 광에 대해 발산 렌즈로서 작용하는 이방성 회절 렌즈의 주기적 액정 배향을 이용한 회절 구조를 보여준다.
도 9a 내지 도 9c는 도 6의 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈의 배향 패턴을 예시적으로 보여준다.
도 10은 도 6의 필드 렌즈부를 적층 구조로 형성한 예를 보여준다.
도 11은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 개략적으로 보여준다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서, 실시예에 따른 색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
도 1은 실시예에 따른 색수차 저감 홀로그래픽 디스플레이 장치를 개략적으로 보여준다.
도 1을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 3차원 영상을 재생하는 홀로그래픽 디스플레이(101)와, 이 홀로그래픽 디스플레이(101)에 의해 재생되는 3차원 영상을 소정의 공간 상에 포커싱하는 필드 렌즈부(102)를 포함한다.
홀로그래픽 디스플레이(101)는 도 2 및 도 3에서와 같이 백라이트(104)와, 이 백라이트(104)로부터 입사되는 광을 회절시켜 3차원 영상을 재생하는 공간 광변조기(103)를 포함할 수 있다. 또한, 백라이트(104)는 광원과, 이 광원으로부터의 광이 진행하도록 안내하는 도광판을 포함할 수 있다. 이때, 광원은 가간섭성(coherent) 광을 제공할 수 있다. 광원은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 그러나, 어느 정도의 공간 간섭성(spatial coherence)을 가지고 있다면 공간 광변조기(103)에 의해 회절 및 변조되어 가간섭성을 가질 수 있기 때문에, 어느 정도의 공간 간섭성을 갖는 빛을 방출한다면 다른 광원도 사용이 가능하다. 광원은 서로 다른 파장의 복수의 칼라광을 방출하도록 마련될 수 있다. 여기서, 복수의 칼라광은 m가지의 칼라광이고, m은 3 이상일 수 있다. 예를 들어, 광원은 제1파장 대역의 제1칼라광, 제1파장과 다른 제2파장 대역의 제2칼라광, 제1 및 제2 파장과 다른 제3파장 대역의 제3칼라광을 방출하도록 마련될 수 있다. 제1, 제2, 제3칼라광은 각각 예를 들어, 적색, 녹색, 청색광일 수 있다.
공간 광변조기(103)는 입사광을 변조하기 위한 간섭 무늬를 갖는 홀로그램 패턴을 형성하는 역할을 할 수 있다. 공간 광변조기(103)에서 형성되는 홀로그램 패턴에 의해 입사광이 회절 및 변조됨으로써 소정의 공간 상의 위치에 3차원 영상 즉, 홀로그램 영상이 재생될 수 있다.
필드 렌즈부(102)는, 도 2에서와 같이 공간 광변조기(103) 전면에 배치되거나, 도 3에서와 같이 백라이트(104)와 공간 광변조기(103) 사이에 배치될 수 있다.
필드 렌즈부(102)는 제1편광 및 이에 직교하는 제2편광 중 적어도 한 편광에 대해 렌즈로서 작용하는 적어도 하나 이상의 이방성 회절렌즈를 포함할 수 있다. 이방성 회절렌즈는 기하학적인 위상 렌즈(GP 렌즈)일 수 있다. 예를 들어, 이방성 회절렌즈는 액정 배열이 기하학적인 위상 배열을 형성하여 기하학적인 위상 렌즈를 이루도록 배향된 액정 렌즈일 수 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 적용될 수 있는 필드 렌즈부(110)의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 4를 참조하면, 필드 렌즈부(110)는 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115)와, 이 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115)의 두 이방성 회절 렌즈 사이에 각각 위치된 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자(123,125)를 포함하며, 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115)와 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자(123,125)의 조합으로 3차원 영상을 소정 위치에 포커싱할 때 색수차를 저감할 수 있다. 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115)는 제1편광 및 이에 직교하는 제2편광 중 적어도 한 편광에 대해 렌즈로서 작용하도록 마련될 수 있다. 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자(123,125) 각각은, 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 직교하는 다른 편광으로 변조할 수 있다.
한편, 필드 렌즈부(110)는 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광에 대해 복수의 이방성 회절렌즈(111,113,115) 중 첫번째 이방성 회절렌즈가 렌즈로 작용하도록 편광을 형성하는 편광 형성부(121)를 더 포함할 수 있다.
복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115) 각각은, 복수의 칼라광 각각에 대해 편광에 따라 발산렌즈나 집속렌즈로서 작용하도록 마련될 수 있다. 또한, 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115)는 서로 다른 초점 거리를 가질 수 있다. 즉, 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115) 각각은, 제1편광의 광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 이에 직교하는 제2편광의 광에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련되며, 제1편광의 광은 제2편광으로, 제2편광의 광은 제1편광으로 출사시키도록 마련될 수 있다. 이때, 제1편광 및 제2편광 중 하나는 우원편광, 나머지 하나는 좌원편광에 해당할 수 있다.
다른 예로서, 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115) 각각은, 복수의 칼라광 중 제1편광을 가지는 적어도 한 칼라광에 대해 렌즈로서 작용하며, 복수의 칼라광은 m가지의 칼라광이고 (여기서, m은 3 이상), 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자(123,125) 각각은, 인접하여 배치된 이방성 회절 렌즈에 입사하는 m가지의 칼라광 중 m-1 가지 이하의 칼라광이 제1편광을 가지며, 나머지 칼라광이 제1편광에 직교하는 제2편광을 가지도록 입사광의 파장에 따라 선택적으로 편광을 변조하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2편광은 일 선편광 및 이에 직교하는 다른 선편광에 해당할 수 있다.
복수의 칼라광은 파장이 λ1, λ2, λ3인 제1 내지 제3칼라광을 포함할 때, 복수의 이방성 회절 렌즈는 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)를 포함하며, 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자(123,125)는, 제1 및 제2이방성 회절 렌즈(111)(113) 사이에 배치된 제2파장 선택적 편광 변조 소자(123)와, 제2 및 제3이방성 회절 렌즈(113)(115) 사이에 배치된 제3파장 선택적 편광 변조 소자(125)를 포함할 수 있다.
즉, 필드 렌즈부(110)는 예를 들어, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)와, 제1 및 제2이방성 회절 렌즈(111)(113) 사이에 배치된 제2파장 선택적 편광 변조 소자(123)와, 제2 및 제3이방성 회절 렌즈(113)(115) 사이에 배치된 제3파장 선택적 편광 변조 소자(125)를 포함할 수 있다. 여기서, 이방성 회절 렌즈의 수와, 파장 선택적 편광 소자의 수는 설계 조건에 따라 달라질 수 있다.
이때, 편광 형성부(121)는 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광에 대해 복수의 이방성 회절렌즈(111,113,115) 중 첫번째 이방성 회절렌즈 예컨대, 제1이방성 회절렌즈(111)가 렌즈로 작용하도록 편광을 형성할 수 있다.
편광 형성부(121)는 필드 렌즈부(110)로 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 제1편광이나 이에 직교하는 제2편광으로 변조하는 제1파장 선택적 편광 변조소자일 수 있다. 여기서, 제1편광 및 제2편광은 선편광이거나 원편광일 수 있다. 편광 형성부(121)는 제1이방성 회절렌즈(111) 전단에 마련되거나, 백라이트(104)와 제1이방성 회절렌즈(111) 사의 광경로 상 어느 위치에 배치될 수 있다. 이하에서는 필요에 따라 편의상 편광 형성부(121)를 제1편광 선택적 편광 변조소자(121)로 표현한다.이때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 각각의 입사광 파장과 그 파장에서의의 초점거리의 곱에 해당하는 고유 특성값을 c1, c2, c3, 제1 내지 제3칼라광 각각에 대한 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)의 전체 초점거리를 ftotal _1, ftotal _2, ftotal _3 라 할 때, 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자(121)(123)(125)의 변조 상태를 나타내는 변조 계수와, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)의 고유 특성값 c1, c2, c3는 파장이 λ1, λ2, λ3인 제1 내지 제3칼라광에 대해 동일 초점거리 f=ftotal _1= ftotal _2 = ftotal_3 를 만족하여 색수차를 제거하도록 하기의 수학식 1로 정해질 수 있다.
여기서, mij는 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자(121)(123)(125)의 변조 상태를 나타내는 변조 계수로, i번째 파장의 칼라광이 j번째 이방성 회절 렌즈를 지날 때 작용하는 변조계수이다.
예를 들어, 제1편광 및 제2편광 중 하나는 우원편광, 나머지 하나는 좌원편광에 해당할 때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 각각은 제1편광의 광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 이에 직교하는 제2편광의 광에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련되며, 제1편광의 광은 제2편광으로, 제2편광의 광은 제1편광으로 출사시키도록 마련될 수 있다. 이때, mij는 i번째 파장의 칼라광에 대해 j번째 이방성 회절 렌즈가 집속렌즈로서 작용하도록 하는 +1, j번째 이방성 회절 렌즈가 발산렌즈로서 작용하도록 하는 -1 중 어느 하나이고, 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자(121)(123)(125)의 변조 계수는, 변조 행렬의 역함수가 존재하도록 정해질 수 있다.
또한, 제1편광 및 제2편광은 일 선편광 및 이에 직교하는 다른 선편광에 해당할 때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 각각은 제1 내지 제3칼라광 중 제1편광을 가지는 적어도 한 칼라광에 대해 렌즈로서 작용할 수 있다. 이때, mij는 i번째 파장의 칼라광에 대해 j번째 이방성 회절 렌즈가 렌즈로서 작용하는 1, j번째 이방성 회절 렌즈가 렌즈로서 작용하지 않는 0 중 어느 하나이고, 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자(121)(123)(123)의 변조 계수는, 변조 행렬의 역함수가 존재하도록 정해질 수 있다.
이하, 수학식 1을 얻는 과정을 설명한다.
파장 λ에 대해서 f의 초점거리를 갖는 회절렌즈를 설계하면, 회절 렌즈는 다음과 같은 특성값 c를 가진다.
Figure 112018001744133-pat00003
이 고유의 특성값 c는 렌즈를 통과하는 빛의 파장이 바뀌어도 유지되어, 다른 파장 λ'에 대한 해당 렌즈의 초점거리 f'는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112018001744133-pat00004
하나의 회절렌즈는 파장에 민감하게 초점거리가 바뀌게 되는데, 이것이 회절렌즈에서 발생하는 색수차의 주요한 원인이 될 수 있다. 이러한 색수차를 해결하기 위해서 복수개의 회절렌즈를 사용할 수 있다.
세 개의 회절 렌즈를 조합하였을 때 전체의 초점거리 ftotal은 다음과 같은 수식으로 표현될 수 있다.
Figure 112018001744133-pat00005
세 개의 회절 렌즈의 특성값을 각각 c1, c2, c3라고 하고, 수학식 4에 수학식 2를 대입하면 다음과 같다.
Figure 112018001744133-pat00006
첫번째 칼라광의 파장을 λ1이라고 하면 이 칼라광에 대한 초점거리는 다음의과 같수학식 6과 같은 관계식을 가질 수 있다.
Figure 112018001744133-pat00007
두번째, 세번째 칼라광의 파장 λ2, λ3에 대해서도 다음의 수학식 7과 같은 관계식을 만족할 수 있다.
Figure 112018001744133-pat00008
여기서, ftotal _i는 i번째 파장에 대한 전체 초점거리이다.
위 수학식 6, 7을 각각 서로 나누어 보면, 다음과 같이 파장이 다른 경우 초점이 서로 같지 않게 된다.
Figure 112018001744133-pat00009
이를 통해서 아무런 변조 없이 3개의 회절 렌즈를 나열하는 방법으로는 색수차를 제거할 수 없음을 알 수 있다.
편광 의존적 회절 렌즈를 이용하면, 입사되는 빛의 편광의 상태에 따라 초점 거리를 양의 f, 혹은 음의 f가 되거나 렌즈로 작동하지 않는(초점거리 무한대) 상태로 변조가 가능하다.
변조 상태를 나타내는 계수를 m이라고 할 때, 세가지 경우에 대해 다음과 같은 값을 가질 수 있다.
Figure 112018001744133-pat00010
입사광의 상태에 따라 파장 선택적 편광 변조 소자를 이용하면 각 파장에 독립적으로 변조계수 m를 자유롭게 변경할 수 있다. 편광 변조가 가능하도록 적용된 회절 렌즈 3개에 대한 초점거리는 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112018001744133-pat00011
또한, 세가지 각 파장에 대해서 모두 적용되는 경우는 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112018001744133-pat00012
여기서, mij는 i번째 파장이 j번째 회절 렌즈를 지날 때 작용하는 변조계수이다. 이를 행렬식으로 표현하면 아래와 같다.
색수차를 제거한다는 것은 주어진 파장 λ1, λ2, λ3 에 대해 동일한 초점거리(f = ftotal _1 = ftotal _2 = ftotal _ 3)를 만족하는 회절렌즈 c1 c2 c3를 찾는 문제가 될 수 있으며,수학적으로, 수학식 12에서 변조계수로 표현된 수학식 13의 행렬(M)의 역함수를 찾는 것과 동일한 문제일 수 있다.
제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)의 고유 특성값 c1, c2, c3는 파장이 λ1, λ2, λ3인 제1 내지 제3칼라광에 대해 동일 초점거리 f=ftotal _1= ftotal _2 = ftotal _3 를 만족하여 색수차를 제거하는 경우, 수학식 12는 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.
즉, 수학식 14에서 변조행렬 M의 역함수가 존재하도록 만드는 파장 선택적 편광 변조 소자의 조합으로 회절 렌즈의 색수차를 제거할 수 있다. 이 조건은 수학적으로 det(M) ≠ 0인 모든 경우로 표현할 수 있다.
이하에서는, 파장 선택적 편광 변조 소자의 조합으로 회절 렌즈의 색수차를 제거할 수 있는 필드 렌즈부(110)의 구체적인 실시예를 설명한다.
실시예에 따르면, 필드 렌즈부(110)는, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)가, 각각 제1 내지 제3칼라광 각각에 대해서만 집속 렌즈로서 작용하여, 제1 내지 제3칼라광을 동일 포커싱 위치에 포커싱하도록 마련될 수 있다. 제1 내지 제3칼라광은 서로 다른 칼라광일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3칼라광 중 어느 하나는 적색광, 다른 하나는 녹색광, 나머지 하나는 청색광일 수 있다. 제1 내지 제3칼라광은 각각 예컨대, 적색, 녹색, 청색광일 수 있다.
예를 들어, 제1이방성 회절 렌즈(111)는, 제1편광의 제1칼라광에 대해 렌즈로서 작용하여, 제1칼라광을 소정 위치에 포커싱하도록 마련될 수 있다. 제2이방성 회절 렌즈(113)는, 제1편광의 제2칼라광에 대해 렌즈로서 작용하여 제2칼라광을 상기 소정 위치에 포커싱하도록 마련될 수 있다. 제3이방성 회절 렌즈(115)는, 제1편광의 제3칼라광에 대해 렌즈로서 작용하여, 제3칼라광을 상기 소정 위치에 포커싱하도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 광이 입사되는 측에서부터 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 순서로 배치될 때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 각각의 초점 거리를 f1, f2, f3라 할 때, f1 > f2 > f3의 관계를 만족할 수 있다.
광이 입사되는 측에서부터 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 순서로 배치되는 경우를 고려하면, 제1이방성 회절 렌즈(111)가 제1편광의 제1칼라광에 대해서만 렌즈로서 작용하려면, 필드 렌즈부(110)로 입사되는 제1 내지 제3칼라광 중 제1칼라광은 제1편광을 가져야 하며, 제2칼라광 및 제3칼라광은 제1편광에 직교하는 제2편광을 가져야 한다. 제2이방성 회절 렌즈(113)가 제1편광의 제2칼라광에 대해서만 렌즈로서 작용하려면, 제2이방성 회절 렌즈(113)로 입사되는 제1칼라광 및 제3칼라광은 제1편광에 직교하는 제2편광을 가져야 한다. 또한, 제3이방성 회절 렌즈(115)가 제1편광의 제3칼라광에 대해서만 렌즈로서 작용하려면, 제3이방성 회절 렌즈(115)에 입사되는 제1칼라광 및 제1칼라광은 제1편광에 직교하는 제2편광을 가져야 한다.
이를 위해, 편광 형성부(121) 즉, 제1파장 선택적 편광 변조 소자(121)는 제1칼라광은 제1편광, 제2 및 제3칼라광은 제2편광을 가지도록 편광을 형성할 수 있다. 여기서, 제1이방성 회절 렌즈(111) 전단에 편광 형성부(121) 즉, 제1파장 선택적 편광 변조 소자(121)를 배치하는 대신에,, 백라이트(104) 자체를 제1편광의 제1칼라광, 제2편광의 제2 및 제3칼라광을 출사하도록 구성할 수도 있다.
제2파장 선택적 편광 변조 소자(123)는, 제2이방성 회절 렌즈(113)에 입사하는 제2칼라광이 제1편광을 가지며, 제1 및 제3칼라광이 제1편광에 직교하는 제2편광을 가지도록, 입사광의 파장에 따라 선택적으로 편광을 변조할 수 있다. 제3파장 선택적 편광 변조 소자(125)는, 제3이방성 회절 렌즈(115)에 입사하는 제3칼라광이 제1편광을 가지며 제1 및 제2칼라광이 제2편광을 가지도록, 입사광의 파장에 따라 선택적으로 편광을 변조할 수 있다. 제2 및 제3파장 선택적 편광 변조 소자(123)(125)는 지연기(retarder)일 수 있다. 여기서, 제1 및 제2편광은 일 선편광 및 이에 직교하는 다른 선편광에 해당할 수 있다. 또한, 제1 및 제2편광은 일 원편광 및 이에 직교하는 다른 원편광에 해당할 수 있다. 예를 들어, 제1편광은 우원편광, 제2편광은 좌원편광일 수 있다.
도 5는 제1편광이 선편광 예컨대, p 편광인 경우, 필드 렌즈부(110)에서의 제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135)의 편광 변화 및 색수차 저감 포커싱을 위한 광경로를 예시적으로 보여준다.
도 5를 참조하면, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)가 렌즈로서 작용하는 제1편광이 선편광 예컨대, p 편광인 경우, 예를 들어, 제1칼라광(131)은 제1편광 예컨대, p 편광 상태로 제1이방성 회절 렌즈(111)로 입사되고, 제2 및 제3칼라광(133)(135)은 제1편광에 직교하는 제2편광 예컨대, s 편광 상태로 제1이방성 회절 렌즈(111) 로 입사될 수 있다.
이를 위해, 편광 형성부(121)는 제1칼라광(131)을 제1편광 예컨대, p편광, 제2 및 제3칼라광(133)(135)을 제2편광 예컨대, s 편광 상태로 만들 수 있다.
제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135) 중 제1칼라광(131)은 제1이방성 회절 렌즈(111)에 의해 집속되어 최종적으로 소정 위치(P)에 포커싱 되게 된다. 반면에, 제2 및 제3칼라광(133)(135)에 대해서는 제1이방성 회절 렌즈(111)가 렌즈로서 작용하지 않으므로, 제2 및 제3칼라광(133)(135)은 제1이방성 회절 렌즈(111)를 그대로 통과한다.
제2파장 선택적 편광 변조 소자(123)는, 제1이방성 회절 렌즈(111)를 통과한 제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135)에 대해, 제1 및 제2칼라광(131)(133)은 직교하는 다른 편광으로 변환시키고, 제3칼라광(135)에 대해서는 편광 변화없이 그대로 통과시키도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 제2칼라광(133)은 제1편광 예컨대, p편광 상태이므로, 제2이방성 회절 렌즈(113)에 의해 집속되어, 상기 소정 위치(P)에 포커싱 되게 된다. 반면에, 제1 및 제3칼라광(131)(135)은 제2편광 예컨대, s 편광 상태이므로, 제2이방성 회절 렌즈(113)는 제1 및 제3칼라광(131)(135)에 대해서는 렌즈로서 작용하지 않으며, 제1 및 제3칼라광(131)(135)은 제2이방성 회절 렌즈(113)를 그대로 통과시킬 수 있다.
제3파장 선택적 편광 변조 소자(125)는, 제2이방성 회절 렌즈(113)를 통과한 제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135)에 대해, 제2 및 제3칼라광(133)(135)은 직교하는 다른 편광으로 변환시키고, 제1칼라광(131)에 대해서는 편광 변화없이 그대로 통과시키도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 제3칼라광(135)은 제1편광 예컨대, p편광 상태이므로, 제3이방성 회절 렌즈(115)에 의해 집속되어, 최종적으로 소정 위치(P)에 포커싱 되게 된다. 반면에, 제1 및 제2칼라광(131)(133)은 제2편광 예컨대, s 편광 상태이므로, 제3이방성 회절 렌즈(115)는 제1 및 제2칼라광(131)(133)에 대해서는 렌즈로서 작용하지 않으며, 제1 및 제2칼라광(131)(133)은 제3이방성 회절 렌즈(115)를 그대로 통과한다.
이와 같이, 제1이방성 회절 렌즈(111)는, 제1편광의 제1칼라광(131)에 대해 렌즈로서 작용하여, 제1칼라광(131)을 포커싱 위치(P)에 포커싱하도록 마련될 수 있다. 제2이방성 회절 렌즈(113)는, 제1편광의 제2칼라광(133)에 대해 렌즈로서 작용하여 제2칼라광(133)을 포커싱 위치(P)에 포커싱하도록 마련될 수 있다. 제3이방성 회절 렌즈(115)는, 제1편광의 제3칼라광(135)에 대해 렌즈로서 작용하여, 제3칼라광(135)을 포커싱 위치(P)에 포커싱하도록 마련될 수 있다.
이와 같이, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 각각이 제1편광의 제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135) 각각에 대해서만 렌즈로서 작용하도록, 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자(121)(123)(125)를 이용하여, 제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135)을 각각 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115)에 입사할 때만 제1편광을 가지도록 구성하는 경우, 제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135)은 동일 포커싱 위치(P)에 포커싱될 수 있다. 이때, 제1칼라광(131)에 대한 제1이방성 회절 렌즈(111)의 유효 초점 거리(f1)는 제1이방성 회절 렌즈(111)에서 포커싱 위치(P) 까지의 광학적 거리에 해당할 수 있다. 제2칼라광(133)에 대한 제2이방성 회절 렌즈(113)의 유효 초점 거리(f2)는 제2이방성 회절 렌즈(113)에서 포커싱 위치(P) 까지의 광학적 거리에 해당할 수 있다. 제3칼라광(135)에 대한 제3이방성 회절 렌즈(115)의 유효 초점 거리(f3)는 제3이방성 회절 렌즈(115)에서 포커싱 위치(P) 까지의 광학적 거리에 해당할 수 있다.
이때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 각각의 유효 초점 거리 f1, f2, f3는, f1 > f2 > f3의 관계를 만족할 수 있다.
이와 같이, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115), 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자(121)(123)(125)를 구비하는 필드 렌즈부(110)에 따르면, 제1 내지 제3칼라광(131)(133)(135)을 동일 위치에 포커싱할 수 있으며, 이에 따라 회절형 렌즈를 사용함에도 불구하고 색수차가 저감된 3차원 영상을 형성할 수 있다.
이상에서는, 필드 렌즈부(110)가 복수의 이방성 회절 렌즈 예컨대, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(111)(113)(115) 각각이 서로 다른 칼라광에 대해서만 렌즈로서 작용하도록 구성된 경우의 구체적인 일 실시예를 설명하였는데, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 실시예가 가능한다.
한편, 도 6을 참조로 구체적인 일 실시예로서 설명하는 바와 같이, 필드 렌즈부(110)는, 이 필드 렌즈부(110)를 이루는 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115) 각각이 복수의 칼라광에 대해 렌즈로서 작용하며, 각 이방성 회절 렌즈에서의 수렴, 발산 조합의 결과로서 복수의 칼라광이 동일 위치에 포커싱되어, 색수차가 저감된 3차원 영상을 형성하도록 마련될 수도 있다.
도 6은 필드 렌즈부(200)의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 6을 참조하면, 필드 렌즈부(200)는 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)와, 제1 및 제2이방성 회절 렌즈(211)(213) 사이에 배치된 제2파장 선택적 편광 변조 소자(223)와, 제2 및 제3이방성 회절 렌즈(213)(215) 사이에 배치된 제3파장 선택적 편광 변조 소자(225)를 포함한다. 필드 렌즈부(200)의 입력측에 편광 형성부(221) 예컨대, 제1파장 선택적 편광 변조 소자(221)를 더 포함할 수 있다. 또한, 필드 렌즈부(200)는, 출력측에 제4파장 선택적 편광 변조 소자(227)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 필드 렌즈부(200)는 동일 편광의 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)이 제1이방성 회절 렌즈(211)에 입사될 때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)와 제2 및 제3파장 선택적 편광 변조 소자(223)(225)의 조합으로 색수차를 저감하도록 마련될 수 있다. 이를 위해 제1파장 선택적 편광 변조 소자(221)는 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)을 동일 편광으로 형성할 수 있다. 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)는, 제1편광의 광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 이에 직교하는 제2편광의 광에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련되며, 제1편광의 광은 제2편광으로, 제2편광의 광은 제1편광으로 출사시키도록 마련될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1편광 및 제2편광 중 하나는 우원편광, 나머지 하나는 좌원편광에 해당할 수 있다.
이때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)는 서로 다른 초점 거리를 가질 수 있다. 또한, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)는 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245) 각각에 대해 편광에 따라 집속렌즈나 발산렌즈로서 작용하도록 마련될 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215) 각각은, 제1편광 예컨대, 우원편광의 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 직교하는 제2편광 예컨대, 좌원편광의 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련될 수 있다.
이때, 회절 렌즈는 λf = c (여기서, λ는 파장, f는 초점 거리, c는 상수)의 관계식을 만족하는 특성이 있으므로, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215) 각각은 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245) 중 파장이 가장 짧은 칼라광의 초점거리가 가장 길고, 파장이 가장 긴 칼라광의 초점거리가 가장 짧을 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)로 적용될 수 있는 이방성 회절 렌즈(250)에서의 입사광의 편광에 따른 수렴, 발산 및 편광 변화를 보여준다.
도 7a를 참조하면, 이방성 회절 렌즈(250)는 우원편광(RCP)의 광이 입사될때 집속렌즈로서 작용하여 초점에 광을 포커싱하며, 우원편광의 광을 좌원편광(LCP)의 광으로 변환할 수 있다.
반대로, 도 7b를 참조하면, 이방성 회절 렌즈(250)는, 좌원편광(LCP)의 광이 입사될 때, 발산 렌즈로서 작용하여 광을 발산시키며, 좌원편광의 광을 우원편광(RCP)의 광으로 변환할 수 있다.
이와 같이, 우원편광의 광에 대해 수렴 렌즈로서 작용하며, 좌원편광의 광에 대해 발산 렌즈로서 작용하는 이방성 회절 렌즈(250)는, 도 8에서와 같은 주기적 액정 배향을 이용한 회절 구조로서 얻어질 수 있다.
이때, 이방성 회절 렌즈(250)의 배향 패턴은 동심원 상의 패턴을 이루도록 형성될 수 있다.
제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)의 초점 거리를 각각 f1, f2, f3라 할 때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)는 f2 > f1 > f3의 관계를 만족하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, f1은 약 6.672 m, f2는 약 19.051 m, f3는 약 1.041 m의 초점거리를 가지도록 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)가 형성될 수 있다. 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)의 초점 거리 관계는 달라질 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 필드 렌즈부(200)에 따르면, 편광 형성부(221) 즉, 제1파장 선택적 편광 변조 소자(221)에 의해 형성된 동일 편광의 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)이 제1이방성 회절 렌즈(211)에 입사될 때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)와 제2 및 제3파장 선택적 편광 변조 소자(223)(225)의 조합으로 색수차를 저감하도록, 제2 및 제3파장 선택적 편광 변조 소자(223)(225)에 의해 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)의 편광을 선택적으로 변조함으로써, 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)의 제2 및 제3이방성 회절 렌즈(213)(215)에서의 수렴, 발산을 조정하여, 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)이 동일 포커싱 위치에 포커싱되도록 할 수 있다.
이를 위해, 제2파장 선택적 편광 변조 소자(223)는, 제1이방성 회절 렌즈(211)를 통과한 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245) 중 적어도 한 칼라광의 편광을 직교하는 다른 편광으로 변조하며, 제3파장 선택적 편광 변조 소자(225)는, 제2이방성 회절 렌즈(213)를 통과한 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245) 중 적어도 한 칼라광의 편광을 직교하는 다른 편광으로 변조할 수 있다.
도 6에서는 제1이방성 회절렌즈에 입사되는 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)의 편광이 좌원편광(L)일 때, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)와 제2 및 제3파장 선택적 편광 변조 소자(223)(225)의 조합으로 색수차 저감 포커싱을 위한 광경로 및 편광 변화를 예시적으로 보여준다.
도 6을 참조하면, 예를 들어, 제1이방성 회절 렌즈(211)에 좌원편광(L) 상태로 입사되는 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)은 제1이방성 회절 렌즈(211)를 통과하면서 우원편광(R)으로 바뀔 수 있다. 이때, 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)에 대해 제1이방성 회절 렌즈(211)는 발산 렌즈로서 작용하며, 파장 차이에 따라 발산 정도가 서로 다르게 된다.
제2파장 선택적 편광 변조 소자(223)는, 제1이방성 회절 렌즈(211)를 통과한 우원편광(R)의 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245) 중 제2 및 제3칼라광(243)(245)은 좌원편광(L)으로 편광 변조하고, 제1칼라광(241)은 우원편광(R) 상태를 유지하도록 마련될 수 있다. 이에 따라 우원편광(R)의 제1칼라광(241), 좌원편광(L)의 제2 및 제3칼라광(243)(245)이 제2이방성 회절 렌즈(213)에 입사될 수 있다.
우원편광의 제1칼라광(241)에 대해 제2이방성 회절 렌즈(213)는, 수렴렌즈로서 작용하며, 제1칼라광(241)은 좌원편광(L)의 광으로 된다. 좌원편광의 제2 및 제3칼라광(243)(245)에 대해 제2이방성 회절 렌즈(213)는, 발산각이 서로 다른 발산렌즈로서 작용하며, 제2 및 제3칼라광(243)(245)은 우원편광(R)의 광으로 된다.
제3파장 선택적 편광 변조 소자(225)는, 제2이방성 회절 렌즈(213)를 통과한 좌원편광(L)의 제1칼라광(241) 및 우원편광(R)의 제3칼라광(245)은 각각 우원편광(R) 및 좌원편광(L)으로 편광 변조하고, 제2칼라광(243)은 우원편광(R) 상태를 유지하도록 할 수 있다. 이에 따라 우원편광(R)의 제1 및 제2칼라광(241)(243), 좌원편광(L)의 제3칼라광(245)이 제3이방성 회절 렌즈(215)에 입사될 수 있다.
우원편광의 제1 및 제2칼라광(241)(243)에 대해 제3이방성 회절 렌즈(215)는, 수렴렌즈로서 작용하며, 제1 및 제2칼라광(241)(243)은 좌원편광(L)의 광으로 된다. 좌원편광의 제3칼라광(245)에 대해 제3이방성 회절 렌즈(215)는, 발산렌즈로서 작용하며, 제3칼라광(245)은 우원편광(R)의 광으로 된다.
한편, 필드 렌즈부(200)의 출력 측에 제4파장 선택적 편광 변조 소자(227)를 더 포함하는 경우, 제4파장 선택적 편광 변조 소자(227)는, 좌원편광(L)의 제1 및 제2칼라광(241)(243)은 우원편광으로 편광 변조하고, 제3칼라광(245)은 우원편광(R) 상태를 유지하도록 할 수 있다. 이에 따라, 필드 렌즈부(200)에서는 우원편광(R) 상태의 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)이 출력될 수 있으며, 동일 포커싱 위치에 포커싱될 수 있다.
이와 같이, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215), 편광 형성부(221), 제2 및 제3파장 선택적 편광 변조 소자(223)(225)를 구비하는 필드 렌즈부(200)에 따르면, 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)을 동일 위치에 포커싱할 수 있으며, 이에 따라 색수차가 저감된 3차원 영상을 형성할 수 있다.
도 9는 도 6의 필드 렌즈부(200)를 적층 구조로 형성한 예를 보여준다.
도 9를 참조하면, 필드 렌즈부(200)를 이루는, 제1파장 선택적 편광 변조 소자(221), 제1이방성 회절 렌즈(211), 제2파장 선택적 편광 변조 소자(223), 제2이방성 회절 렌즈(213), 제3파장 선택적 편광 변조 소자(225), 제3이방성 회절 렌즈(215), 제4파장 선택적 편광 변조 소자(227)는 적층 구조를 이룰 수 있다. 제1파장 선택적 편광 변조 소자(221)는 필드 렌즈부(200)의 전면에 마련될 수 있다. 필드 렌즈부(200)의 적층 구조의 후면에는 입사광의 편광을 변환하는 편광 변환기(230)를 더 포함할 수 있다. 편광 변환기(230)는 사판 파장판을 구비할 수 있다. 제1파장 선택적 편광 변조 소자(221)는 예를 들어, 입사되는 선편광의 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)을 예컨대, 좌원편광(L)으로 변환할 수 있다. 편광 변환기(230)는 예를 들어, 필드 렌즈부(200)의 제4파장 선택적 편광 변조 소자(227)로부터 입력되는 우원편광(R)의 광을 선편광으로 변환할 수 있다.
이와 같이 필드 렌즈부(200)의 적층 구조 전,후면에 제1파장 선택적 편광 변조 소자(221)와 편광 변환기(230)를 배치하는 경우, 필드 렌즈부(200)를 제외한 나머지의 홀로그래픽 디스플레이(101)의 광경로 상에서 제1 내지 제3칼라광(241)(243)(245)은 예컨대, 선편광 상태일 수 있다.
한편, 도 9에서는 제1편광 선택적 편광 변환 소자(221) 와 제1이방성 회절 렌즈(211) 사이, 제2파장 선택적 편광 변조 소자(223)와 제2이방성 회절 렌즈(213) 사이, 제3이방성 회절 렌즈(215)와 제4파장 선택적 편광 변조 소자(227) 사이에 각각 스페이서층(231)(233)(235)을 구비하는 경우를 예시적으로 보여주는데, 스페이서층(231)(233)(235)의 위치, 개수 및 두께 등은 필드 렌즈부(200)의 광학적 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이상에서는, 필드 렌즈부(200)의 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)가 예컨대, 우원편광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 좌원편광에 대해 발산렌즈로 작용하도록 마련되고, 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈(211)(213)(215)와 제2 및 제3파장 선택적 편광 변조 소자(223)(225)의 조합으로 3차원 영상 포커싱시 색수차를 저감할 수 있음을 도 6 내지 도 9를 참조로 예시적으로 설명하였는데, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 이방성 회절 렌즈의 개수 및 파장 선택적 편광 변조 소자 설계 등은 다양하게 달라질 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)를 개략적으로 보여준다.
홀로그래픽 디스플레이 장치(300)는 홀로그래픽 디스플레이를 구성하는 백라이트 및 공간 광변조기(350), 백라이트와 공간 광변조기 사이에 위치된 필드 렌즈부(200)(340)를 포함할 수 있다. 백라이트는 광을 제공하는 광원(310), 광원(310)으로부터의 광을 안내하는 도광판(320)을 포함할 수 있다. 광원(310)은 가간섭성(coherent) 광빔을 제공할 수 있다. 광원(310)은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 그러나, 어느 정도의 공간 간섭성(spatial coherence)을 가지고 있다면 공간 광변조기(350)에 의해 회절 및 변조되어 가간섭성을 가질 수 있기 때문에, 어느 정도의 공간 간섭성을 갖는 빛을 방출한다면 다른 광원도 사용이 가능하다. 광원(310)은 서로 다른 파장의 복수의 칼라광을 방출하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 광원(310)은 제1파장 대역의 제1칼라광, 제1파장과 다른 제2파장 대역의 제2칼라광, 제1 및 제2 파장과 다른 제3파장 대역의 제3칼라광을 방출하도록 마련될 수 있다. 제1, 제2, 제3칼라광은 각각 예를 들어, 적색, 녹색, 청색광일 수 있다. 공간 광변조기(350)는 도광판(320)으부터의 광을 회절시켜 홀로그램 영상을 재생한다.
필드 렌즈부(340)는 공간 광변조기(350)에 의해 재생되는 홀로그램 영상을 소정의 공간상에 포커싱 한다. 도 10에서는 필드 렌즈부(340)가 백라이트의 도광판(320)과 공간 광변조기(350) 사이에 위치하는 경우를 예시적으로 보여준다. 필드 렌즈부(340)는 공간 광변조기(350) 전면에 위치할 수도 있다.
한편, 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 도광판(320)에서 나오는 광의 진행방향을 2차원적으로 제어하는 제1 및 제2빔 스티어러(beam steerer)(330)(335)를 더 구비할 수 있다. 제1 및 제2 빔 스티어러(330)(335)는 시청자의 동공 위치에 따라 출력되는 광빔의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1빔 스티어러(330)는 광빔의 가로 방향 위치를 조절하고, 제2빔 스티어러(335)는 광빔의 세로 방향 위치를 조절할 수 있다. 제1 및 제2빔 스티어러(330)(335)는 예를 들어 액정층 또는 전기 습윤 소자 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2빔 스티어러(330)(335)는 도광판(320)과 공간 광변조기(350) 사이에 위치하는 경우를 예시적으로 보여주는데, 제1 및 제2빔 스티어러(330)(335)는 광원(310)과 도광판(320)의 입력부 사이에 위치할 수도 있다.
광원(310)과 도광판(320) 사이에 빔 확장부(beam expander)(315)가 더 구비될 수 있다. 빔 확장부(315)는 광원(310)으로부터의 점광(point light)을 콜리메이팅시켜 1차적으로 광빔을 확장시킬 수 있다. 빔 확장부(315)는 예를 들어 콜리메이팅 렌즈를 포함할 수 있다. 광빔을 콜리메이팅시켜 광빔의 발산각을 0도에 가깝게 할수록 광의 간섭성을 높일 수 있다. 따라서, 광빔이 빔 확장부(315)에 의해 콜리메이팅되어 홀로그래픽 영상의 품질이 높아질 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 장치(300)는 시청자의 위치를 인식하는 아이트래킹 센서(370)를 더 구비할 수 있으며, 아이트래킹 센서(370)로부터 감지된 위치에 따라, 제1 및 제2빔 스티어러(330)(335)를 제어하는 제어부(360)를 더 구비할 수 있다. 아이트래킹 센서(370)는 적외선카메라, 가시광선 카메라, 또는, 기타 다양한 센서를 포함할 수 있다.
제어부(360)는 또한, 광원(310)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(360)는 홀로그램 영상이 시청자의 좌안, 우안에 시순차적으로 형성되도록 광빔의 조사방향을 시순차적으로 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)는 양안 홀로그램 방식으로 관찰자의 좌안(LE)과 우안(RE)에 시점(view point)이 상이한 홀로그램 영상들을 각각 제공할 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)는 관찰자의 좌안(LE) 시역에 좌안용 홀로그램 영상을 제공하고 관찰자의 우안(RE) 시역에 좌안용 홀로그램 영상과는 시점이 다른 우안용 홀로그램 영상을 제공할 수 있다. 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)에서 제공되는 좌안용 홀로그램 영상 및 우안용 홀로그램 영상은, 스테레오스코픽(stereoscopic) 방식의 좌안 영상 및 우안 영상과는 달리, 단독으로도 관찰자에게 입체감을 제공할 수 있으며, 단지 시점만이 서로 다르다. 스테레오스코픽 방식의 경우, 시점이 상이한 좌안용 2차원 영상과 우안용 2차원 영상이 관찰자의 좌안과 우안에서 각각 인지될 때 양안시차를 이용하여 입체감을 제공한다. 따라서, 스테레오스코픽 방식에서는 좌안 영상과 우안 영상 중 어느 하나만으로는 입체감이 발생하지 않으며, 뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하지 않아서 관찰자가 피로감을 느낄 수 있다. 반면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)는 소정의 공간 상의 위치, 즉 관찰자의 좌안(LE)과 우안(RE) 시역에 좌안용 홀로그램 영상과 우안용 홀로그램 영상을 각각 형성하기 때문에 뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차를 제공할 수 있다. 본 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)가 양안 시점만을 제공하는 이유는, 관찰자가 좌안(LE)과 우안(RE)으로 2개의 시점만을 인식할 수 있기 때문에, 관찰자가 인식할 수 있는 시점 정보를 제외한 나머지 시점 정보를 제거하여 데이터 처리량을 줄일 수 있다. 하지만, 다양한 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 더 많은 시점을 제공하는 것도 가능하다.
한편, 제1 및 제2빔 스티어러(330)(335)에 의해, 홀로그램 영상이 포커싱되는 위치가 조절될 수 있다. 즉, 제1 및 제2빔 스티어러(330)(335)에 의해, 좌안 홀로그램 영상이 포커싱되는 좌안 위치, 우안 홀로그램 영상이 포커싱되는 우안 위치가 조절될 수 있다. 각 시청자의 고유한 좌안, 우안 간격이 아이트래킹 센서(370)에 의해 감지될 수 있고, 또한, 시청자의 움직임에 의한 좌안, 우안 위치의 변경이 감지될 수 있다. 이와 같이 감지된 정보에 따라, 제1 및 제2빔 스티어러(330)(335)가 광빔의 진행 방향을 제어할 수 있다.
제1빔 스티어러(330)와 제2 빔 스티어러(335) 중 어느 하나는 입사광을 회절시켜 서로 다른 각도로 진행하는 2개의 광빔을 만드는 액정 편향기일 수 있다. 제1 및 제2 빔 스티어러(330)(335) 중 어느 하나가 광을 동시에 좌안, 우안을 향하도록 공간적으로 분리하는 경우, 광원(110)의 시순차 구동은 필요하지 않을 수 있다.
필드 렌즈부(340)는 제1 및 제2스티어러(330)(335)에서 방향 제어된 광을 소정 공간에 포커싱할 수 있다. 이때, 필드 렌즈부(340)는 도 4 내지 도 9를 참조로 설명한 다양한 실시예의 필드 렌즈부(110)(200)가 적용되어, 색수차가 저감된 3차원 영상을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 빔 스티어러(330)(335)에서 방향 제어된 광은 필드 렌즈부(340)를 통해 공간 광변조기(350)에 입사하게 된다. 공간 광변조기(350)는 입사광을 변조하기 위한 간섭 무늬를 갖는 홀로그램 패턴을 형성하는 역할을 할 수 있다. 공간 광변조기(350)에서 형성되는 홀로그램 패턴에 의해 입사광이 회절 및 변조됨으로써 소정의 공간 상의 위치에 색수차 없이 홀로그램 영상이 재생될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 예를 들어, 모바일 폰에 적용될 수 있다. 아이트래킹 소자(370)와 빔 스티어러를 이용하여, 사용자가 모바일 폰의 화면을 볼 때, 사용자의 눈의 위치가 이동하는 것을 추적하여 눈의 위치에 따라 3차원 영상이 표시될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 색수차 저감 초박형 홀로그래픽 디스플레이를 필요로 하는 다양한 장치, 예컨대, 태블릿, 3차원 텔레비전, 모니터, 프로젝터 등에 탑재될 수 있다.
이상에서 설명한 다양한 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에 따르면, 필드 렌즈부를 복수의 이방성 회절 렌즈(211,213,215)와, 이방성 회절 렌즈 사이에 배치되는 파장 선택성 편광 변조 소자를 포함하도록 구성함으로써, 소정 공간에 3차원 영상 포커싱시 색수차를 저감할 수 있다. 예를 들어, 회절 렌즈는 λf = c의 관계식을 충족하므로, 파장이 달라지면 초점 거리가 달라져, 3차원 영상 포커싱시 색수차가 발생할 수 있다. 하지만, 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에 따르면, 필드 렌즈부의 복수의 이방성 회절 렌즈 각각이 특정 편광의 특정 칼라광에 대해서만 렌즈로서 작용하도록 도 4에서와 같이 복수의 이방성 회절 렌즈(111,113,115) 및 파장 선택적 편광 변조 렌즈의 조합을 구성함으로써, 소정 공간에 3차원 영상 포커싱시 색수차를 저감할 수 있다. 또한 필드 렌즈부에 제1편광 예컨대, 우원편광에 대해서는 집속렌즈로서 작용하고 제2편광 예컨대, 좌원편광에 대해서는 발산렌즈로서 작용하면서 복수의 칼라광 각각에 대해 렌즈로서 작용하는 복수의 이방성 회절 렌즈를 구비하며, 도 6에서와 같이 복수의 이방성 회절 렌즈(211,213,215) 및 파장 선택적 편광 변조 렌즈의 조합을 구성함으로써, 소정 공간에 3차원 영상 포커싱시 색수차를 저감할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.
101...홀로그래픽 디스플레이 102,110,200,340 드 렌즈부
103...공간 광변조기 104...백라이트
111,113,115,211,213,215...이방성 회절 렌즈
121,123,125,221,223,225,227,250 파장 선택성 편광 변조 소자

Claims (20)

  1. 3차원 영상을 재생하는 홀로그래픽 디스플레이와;
    상기 홀로그래픽 디스플레이에 의해 재생되는 3차원 영상을 포커싱하는 필드 렌즈부;를 포함하며,
    상기 필드 렌즈부는,
    제1편광 및 이에 직교하는 제2편광 중 적어도 한 편광에 대해 렌즈로서 작용하는 복수의 이방성 회절 렌즈와, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈의 두 이방성 회절 렌즈 사이에 각각 배치된 파장 선택적 편광 변조 소자;를 포함하며,
    상기 파장 선택적 편광 변조 소자는, 복수의 칼라광의 편광을 선택적으로 변조하여, 상기 복수의 칼라광의 상기 복수의 이방성 회절 렌즈에서의 수렴, 발산을 조정하여, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈와 상기 파장 선택적 편광 변조 소자의 조합으로 복수의 칼라광을 동일 위치에 포커싱하여 색수차를 저감하며,
    상기 필드 렌즈부로 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광에 대해 상기 복수의 이방성 회절 렌즈 중 첫번째 이방성 회절 렌즈가 렌즈로 작용하도록 편광을 형성하는 편광 형성부;를 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 편광 형성부는,
    상기 필드 렌즈부로 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 제1편광이나 이에 직교하는 제2편광으로 변조하는 제1파장 선택적 편광 변조 소자를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파장 선택적 편광 변조 소자는, 입사되는 복수의 칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 직교하는 다른 편광으로 변조하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈 각각은,
    상기 제1편광의 광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 이에 직교하는 제2편광의 광에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련되며, 제1편광의 광은 제2편광으로, 제2편광의 광은 제1편광으로 출사시키도록 마련된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1편광 및 제2편광 중 하나는 우원편광, 나머지 하나는 좌원편광에 해당하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈는 서로 다른 초점 거리를 가지는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈 각각은, 상기 복수의 칼라광 각각에 대해 편광에 따라 발산렌즈나 집속렌즈로서 작용하도록 마련된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈를 경유하여 출력되는 복수의 칼라광의 편광을 동일하게 변조하는 추가적인 파장 선택적 편광 변조 소자;를 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 필드 렌즈부는 상기 이방성 회절 렌즈와 파장 선택적 편광 변조 소자는 교대로 적층된 구조를 이루며,
    상기 적층 구조의 후면에 입사광의 편광을 변환하는 편광 변환기를 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 편광 변환기는 사반 파장판을 구비하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 이방성 회절 렌즈 각각은,
    상기 복수의 칼라광 중 제1편광을 가지는 적어도 한 칼라광에 대해 렌즈로서 작용하며,
    상기 복수의 칼라광은 m가지의 칼라광이고 (여기서, m은 3 이상),
    상기 복수의 파장 선택적 편광 변조 소자 각각은, 인접하여 배치된 이방성 회절 렌즈에 입사하는 m가지의 칼라광 중 m-1 가지 이하의 칼라광이 상기 제1편광을 가지며, 나머지 칼라광이 상기 제1편광에 직교하는 제2편광을 가지도록 입사광의 파장에 따라 선택적으로 편광을 변조하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2편광은 일 선편광 및 이에 직교하는 다른 선편광에 해당하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 복수의 칼라광은 파장이 λ1, λ2, λ3인 제1 내지 제3칼라광을 포함하며,
    상기 복수의 이방성 회절 렌즈는 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈를 포함하며,
    상기 편광 형성부는, 상기 필드 렌즈부로 입사되는 상기 제1 내지 제3칼라광 중 적어도 한 칼라광의 편광을 제1편광이나 이에 직교하는 제2편광으로 변조하도록, 상기 제1이방성 회절 렌즈 전단에 배치되는 제1파장 선택적 편광 변조 소자를 포함하며,
    상기 파장 선택적 편광 변조 소자는,
    상기 제1 및 제2이방성 회절 렌즈 사이에 배치된 제2파장 선택적 편광 변조 소자와;
    상기 제2 및 제3이방성 회절 렌즈 사이에 배치된 제3파장 선택적 편광 변조 소자를 포함하며,
    상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈 각각의 입사광 파장과 그 파장에서의의 초점거리의 곱에 해당하는 고유 특성값을 c1, c2, c3,
    상기 제1 내지 제3칼라광 각각에 대한 상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈의 전체 초점거리를 ftotal_1, ftotal_2, ftotal_3 라 할 때,
    상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 상태를 나타내는 변조 계수와, 상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈의 고유 특성값 c1, c2, c3는 파장이 λ1, λ2, λ3인 상기 제1 내지 제3칼라광에 대해 동일 초점거리 f=ftotal_1= ftotal_2 = ftotal_3 를 만족하여 색수차를 제거하도록 하기의 식으로 정해지는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
    <식>

    여기서, mij는 상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 상태를 나타내는 변조 계수로, i번째 파장의 칼라광이 j번째 이방성 회절 렌즈를 지날 때 작용하는 변조계수이다.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1편광 및 제2편광 중 하나는 우원편광, 나머지 하나는 좌원편광에 해당하며,
    상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈 각각은
    상기 제1편광의 광에 대해 집속렌즈로서 작용하고, 이에 직교하는 제2편광의 광에 대해 발산렌즈로서 작용하도록 마련되며, 제1편광의 광은 제2편광으로, 제2편광의 광은 제1편광으로 출사시키도록 마련되고,
    mij는 i번째 파장의 칼라광에 대해 j번째 이방성 회절 렌즈가 집속렌즈로서 작용하도록 하는 +1, j번째 이방성 회절 렌즈가 발산렌즈로서 작용하도록 하는 -1 중 어느 하나이고,
    상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 계수는, 변조 행렬의 역함수가 존재하도록 정해지는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1편광 및 제2편광은 일 선편광 및 이에 직교하는 다른 선편광에 해당하며,
    상기 제1 내지 제3이방성 회절 렌즈 각각은
    상기 제1 내지 제3칼라광 중 제1편광을 가지는 적어도 한 칼라광에 대해 렌즈로서 작용하며,
    mij는 i번째 파장의 칼라광에 대해 j번째 이방성 회절 렌즈가 렌즈로서 작용하는 1, j번째 이방성 회절 렌즈가 렌즈로서 작용하지 않는 0 중 어느 하나이고,
    상기 제1 내지 제3파장 선택적 편광 변조 소자의 변조 계수는, 변조 행렬의 역함수가 존재하도록 정해지는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  17. 제1항, 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이방성 회절 렌즈는 액정 배열이 기하학적인 위상 배열을 형성하여 기하학적인 위상 렌즈를 이루는 액정 렌즈인 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  18. 제1항, 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그래픽 디스플레이는,
    광원, 및 상기 광원으로부터 광이 진행하도록 안내하는 도광판을 포함하는 백라이트와;
    상기 백라이트로부터 입사되는 광을 회절시켜 3차원 영상을 재생하는 공간 광변조기;를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 필드 렌즈부는 상기 공간 광변조기 전면에 배치되거나, 상기 백라이트와 상기 공간 광변조기 사이에 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 이방성 회절 렌즈는 액정 배열이 기하학적인 위상 배열을 형성하여 기하학적인 위상 렌즈를 이루는 액정 렌즈인 홀로그래픽 디스플레이 장치.
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