KR102659822B1 - Transparent cylindrical 3D display system using holographic optical element - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 디스플레이 모듈과 프로젝터 모듈을 포함하고, 상기 디스플레이 모듈은, 모터에 의해 회전하고, 상기 프로젝터 모듈로부터 입사되는 3차원 영상에 기초한 광을 반사시키는 스캐닝 미러; 및 상기 스캐닝 미러를 둘러싸되, 내부에 위치한 상기 스캐닝 미러가 회전가능하도록 마련되고, 상기 스캐닝 미러에서 반사되는 광의 경로를 변경하여 시청자에게 3차원 영상을 제공하는 홀로그래픽 디퓨저(Holographic diffuser)를 포함한다. 이에 의해 스캐닝 미러가 외부 배경을 가리지 않고 원통 안에 3차원 가상 영상이 위치하도록 하여 외부 배경과 가상 영상을 동시에 시청자에게 제공할 수 있다.The present invention relates to a three-dimensional display system, comprising a display module and a projector module, wherein the display module includes a scanning mirror that rotates by a motor and reflects light based on a three-dimensional image incident from the projector module; And a holographic diffuser that surrounds the scanning mirror, is provided so that the scanning mirror located inside can rotate, and provides a three-dimensional image to the viewer by changing the path of light reflected from the scanning mirror. . This allows the scanning mirror to position a 3D virtual image within the cylinder without blocking the external background, thereby providing the external background and virtual image to the viewer at the same time.

Description

홀로그래픽 광학 소자를 이용한 투명 원통형 3차원 디스플레이 시스템{Transparent cylindrical 3D display system using holographic optical element}Transparent cylindrical 3D display system using holographic optical element}

본 발명은 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 투명 원통형 3차원 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모든 방향에서 시청 가능한 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 투명 원통형 3차원 디스플레이 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent cylindrical three-dimensional display system using a holographic optical element, and more specifically, to a transparent cylindrical three-dimensional display system using a holographic optical element that can be viewed from all directions.

최근에는 3차원 디스플레이 기술이 발전함에 따라 완벽한 시차와 깊이로 물체를 표현함으로써, 폭주-수렴(accommodation-convergence) 불일치 문제에 따른 눈의 피로감과 어지러움 증상이 없게 되었다. 더 나아가, 홀로그래픽 디스플레이 기술은 시점의 이동에 따라 서로 다른 영상을 관찰할 수 있으며, 시청을 위한 부수적인 장치(예, 안경)가 필요 없는 다수의 시청이 가능한 궁극의 3차원 디스플레이 기술로까지 발전했다. Recently, as 3D display technology has developed, objects can be expressed with perfect parallax and depth, eliminating the symptoms of eye fatigue and dizziness caused by the accommodation-convergence mismatch problem. Furthermore, holographic display technology has developed into the ultimate three-dimensional display technology that allows viewing different images depending on the movement of the viewpoint and allows multiple viewing without the need for additional devices (e.g. glasses) for viewing. did.

그리고 공간상에 존재하는 광선들의 분포인 라이트 필드(Light Field)를 시청자 공간으로 재현하는 디스플레이 기술인 라이트 필드 디스플레이(Light Field Display)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Additionally, research is being actively conducted on Light Field Display, a display technology that reproduces the light field, which is the distribution of rays existing in space, into the viewer's space.

이러한 3차원 디스플레이 기술을 이용한 종래의 원통형 3차원 디스플레이 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 모터(M)에 의해 회전하는 스캐닝 미러에 부착된 비등방 확산판(10)과 고속 프로젝터(20)로 구성되어 있다. 그리고 회전하는 스캐닝 미러에 부착된 비등방 확산판(10)의 회전 각도와 동기화된 고속 프로젝터(20)가 3차원 영상을 제공하는 시점(viewpoint)을 형성하면 시분할 구동을 통해 형성된 영상은 뷰 볼륨(view volume)을 형성하고 시청자에게 3차원 영상을 제공할 수 있게 된다. As shown in FIG. 1, the conventional cylindrical 3D display device using this 3D display technology consists of an anisotropic diffusion plate 10 and a high-speed projector 20 attached to a scanning mirror rotated by a motor M. there is. And when the high-speed projector 20, which is synchronized with the rotation angle of the anisotropic diffusion plate 10 attached to the rotating scanning mirror, forms a viewpoint that provides a three-dimensional image, the image formed through time division driving is displayed in the view volume (view). volume) and provide 3D images to viewers.

하지만 이 경우 외부의 배경이 비등방 확산판(10)이 부착된 스캐닝 미러에 가려져 시청자는 배경은 볼 수 없는 상태에서 3차원의 가상영상만 시청하게 된다는 문제가 있다. However, in this case, there is a problem that the external background is obscured by the scanning mirror to which the anisotropic diffusion plate 10 is attached, so the viewer views only the three-dimensional virtual image without being able to see the background.

한국공개특허공보 제10-2006-0081112호Korean Patent Publication No. 10-2006-0081112

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스캐닝 미러가 외부 배경을 가리지 않고 외부 배경과 가상 영상을 동시에 시청자에게 제공할 수 있는 투명 원통형 3차원 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a transparent cylindrical three-dimensional display system that can simultaneously provide the external background and a virtual image to the viewer without the scanning mirror blocking the external background. will be.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템은, 디스플레이 모듈과 프로젝터 모듈을 포함하는 3차원 디스플레이 시스템으로, 상기 디스플레이 모듈은, 모터에 의해 회전하고, 상기 프로젝터 모듈로부터 입사되는 3차원 영상에 기초한 광을 반사시키는 스캐닝 미러; 및 상기 스캐닝 미러를 둘러싸되, 내부에 위치한 상기 스캐닝 미러가 회전가능하도록 마련되고, 상기 스캐닝 미러에서 반사되는 광의 경로를 변경하여 시청자에게 3차원 영상을 제공하는 홀로그래픽 디퓨저(Holographic diffuser)를 포함한다. A three-dimensional display system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a three-dimensional display system including a display module and a projector module, where the display module rotates by a motor and transmits light incident from the projector module. a scanning mirror that reflects light based on a three-dimensional image; And a holographic diffuser that surrounds the scanning mirror, is provided so that the scanning mirror located inside can rotate, and provides a three-dimensional image to the viewer by changing the path of light reflected from the scanning mirror. .

여기서 상기 홀로그래픽 디퓨저는, 홀로그래픽 광학 소자(HOE, Holographic Optical Element)를 매질로 사용하여 광의 특정 파장에서만 회절이 발생하고, 상기 특정 파장을 제외한 파장은 통과시켜 상기 3차원 영상과 외부 배경을 함께 제공하는 씨스루(see-through)형일 수 있다. Here, the holographic diffuser uses a holographic optical element (HOE) as a medium to generate diffraction only at specific wavelengths of light, and passes wavelengths other than the specific wavelength to display the three-dimensional image and the external background together. It may be a see-through type provided.

그리고 상기 프로젝터 모듈은, 상기 특정 파장을 포함하는 광을 조사하는 복수의 광원; 상기 복수의 광원으로부터 조사된 광을 합치는 파이버 컴바이너; 상기 파이버 컴바이너를 통해 합쳐진 광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터; 사전에 저장된 홀로그램 데이터를 상기 3차원 영상으로 복원하는 공간광변조기(SLM, Spatial Light Modulator); 상기 공간광변조기에서 복원된 상기 3차원 영상이 상기 스캐닝 미러로 전달되도록 하는 프로젝션 렌즈; 및 상기 공간광변조기 및 상기 프로젝션 렌즈 사이에 위치하여 상기 평행광을 공간광변조기에 입사시키고, 상기 공간광변조기에서 복원된 상기 3차원 영상이 프로젝션 렌즈로 전달되도록 하는 TIR(Total Internal Refraction) 프리즘을 포함할 수 있다. And the projector module includes a plurality of light sources that irradiate light containing the specific wavelength; a fiber combiner combining light emitted from the plurality of light sources; a collimator that converts the combined light through the fiber combiner into parallel light; A spatial light modulator (SLM) that restores pre-stored holographic data into the three-dimensional image; a projection lens that transmits the 3D image restored by the spatial light modulator to the scanning mirror; and a TIR (Total Internal Refraction) prism located between the spatial light modulator and the projection lens to cause the parallel light to enter the spatial light modulator and to transmit the three-dimensional image restored from the spatial light modulator to the projection lens. It can be included.

또한 상기 프로젝터 모듈은, 상기 스캐닝 미러의 회전 속도에 기초하여 상기 스캐닝 미러의 회전 각도에 대응되는 3차원 영상이 상기 스캐닝 미러로 전달되도록 할 수 있다. Additionally, the projector module may transmit a three-dimensional image corresponding to the rotation angle of the scanning mirror to the scanning mirror based on the rotation speed of the scanning mirror.

그리고 상기 홀로그래픽 디퓨저는, 수직 확산각 및 수평 확산각이 서로 다르게 설정되어 360도의 다중 시점(viewpoint)을 형성함으로써 시점(viewpoint)에 따라 다른 영상을 제공할 수 있다. In addition, the holographic diffuser can provide different images depending on the viewpoint by forming a 360-degree multiple viewpoint by setting the vertical and horizontal diffusion angles differently.

또한 상기 홀로그래픽 디퓨저는, 원통형으로 마련되되, 내직경은 상기 스캐닝 미러의 외직경보다 크게 마련될 수 있다. Additionally, the holographic diffuser may be cylindrical, and its inner diameter may be larger than the outer diameter of the scanning mirror.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 투명 원통형 3차원 디스플레이 시스템을 제공함으로써, 스캐닝 미러가 외부 배경을 가리지 않고 원통 안에 3차원 가상 영상이 위치하도록 하여 외부 배경과 가상 영상을 동시에 시청자에게 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, by providing a transparent cylindrical three-dimensional display system using a holographic optical element according to an embodiment of the present invention, a three-dimensional virtual image is located within the cylinder without the scanning mirror blocking the external background. By doing so, the external background and virtual image can be provided to the viewer at the same time.

도 1은 종래의 외부 배경이 제공되지 않는 3차원 디스플레이의 개략도이고,
도 2 내지 도 4는 본 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 5 내지 도 8은 본 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템에 의해 3차원 영상이 제공되는 모습을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 9 및 도 10은 본 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템에 따라 외부 배경과 3차원 영상이 시청자에게 함께 제공되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a schematic diagram of a conventional three-dimensional display without an external background;
2 to 4 are diagrams for explaining the configuration of a three-dimensional display system according to this embodiment;
5 to 8 are diagrams for explaining how a 3D image is provided by the 3D display system according to the present embodiment, and
Figures 9 and 10 are diagrams to explain how an external background and a 3D image are provided to a viewer together according to the 3D display system according to this embodiment.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The detailed description of the present invention described below refers to the accompanying drawings, which show by way of example specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from one another but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures and characteristics described herein may be implemented in one embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description that follows is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention is limited only by the appended claims, together with all equivalents to what those claims assert, if properly described. Similar reference numbers in the drawings refer to identical or similar functions across various aspects.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 2 내지 도 4는 본 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도이다. 2 to 4 are schematic diagrams for explaining the configuration of a 3D display system according to this embodiment.

본 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템(1)은 3차원 영상과 함께 외부 배경을 함께 시청자에게 제공할 수 있는 씨스루(see-through)형태의 3차원 디스플레이를 제공하기 위해 마련된다.The 3D display system 1 according to this embodiment is provided to provide a see-through 3D display that can provide the viewer with a 3D image and an external background.

이를 위해 3차원 디스플레이 시스템(1)은 디스플레이 모듈(100), 프로젝터 모듈(200) 및 고정모듈(300)을 포함할 수 있다. To this end, the 3D display system 1 may include a display module 100, a projector module 200, and a fixing module 300.

디스플레이 모듈(100)은 사전에 설정된 3차원 영상을 재생하여 시청자가 3차원 영상을 시청할 수 있도록 하기 위해 마련되는 것으로, 도시된 바와 같이 디스플레이 모듈(100)은 상부프레임(330)의 상부에 위치하고, 모터(M), 스캐닝 미러(110) 및 홀로그래픽 디퓨저(120)를 포함할 수 있다. The display module 100 is provided to allow viewers to watch 3D images by playing back preset 3D images. As shown, the display module 100 is located at the top of the upper frame 330, It may include a motor (M), a scanning mirror 110, and a holographic diffuser 120.

모터(M)는 스캐닝 미러(110)와 연결되어 스캐닝 미러(110)를 회전시키기 위해 마련되는 것으로 제2 고정부(340)에 의해 고정될 수 있다. The motor M is connected to the scanning mirror 110 and is provided to rotate the scanning mirror 110, and may be fixed by the second fixing part 340.

스캐닝 미러(110)는 일측이 모터(M)와 연결되어 모터(M)에 의해 회전가능하게 마련되고, 프로젝터 모듈(200)로부터 입사되는 3차원 영상에 기초한 광을 반사시킬 수 있다. One side of the scanning mirror 110 is connected to a motor M so as to be rotatable by the motor M, and can reflect light based on a three-dimensional image incident from the projector module 200.

홀로그래픽 디퓨저(120)는 스캐닝 미러(110)를 둘러싸되, 내부에 위치한 스캐닝 미러(110)가 모터(M)에 의해 회전가능하도록 하는 크기로 마련될 수 있으며, 홀로그래픽 디퓨저(120)의 하부에는 상부프레임(330) 상에 위치하는 제3 고정부(350)가 삽입됨으로써 상부프레임(330) 상에 고정될 수 있고, 홀로그래픽 디퓨저(120)와 제3 고정부(350)는 끼움결합과 나사결합에 의해 고정될 수 있다. The holographic diffuser 120 surrounds the scanning mirror 110, and may be provided in a size such that the scanning mirror 110 located inside can be rotated by the motor M, and is located at the bottom of the holographic diffuser 120. It can be fixed on the upper frame 330 by inserting the third fixing part 350 located on the upper frame 330, and the holographic diffuser 120 and the third fixing part 350 are fitted and coupled. It can be fixed by screw connection.

이러한 홀로그래픽 디퓨저(120)는 프로젝터 모듈(200)로부터 입사되고 스캐닝 미러(110)에서 반사되는 광의 경로를 변경하여 시청자가 3차원 영상을 시청할 수 있도록 하기 위해 마련되는데, 도면에 도시된 바와 같이 원통형으로 스캐닝 미러(110)를 감싸도록 형성되고, 이러한 원통형의 홀로그래픽 디퓨저(120)의 내부에 3차원 영상이 위치할 수 있다. This holographic diffuser 120 is provided to allow viewers to view a three-dimensional image by changing the path of light incident from the projector module 200 and reflected from the scanning mirror 110. As shown in the drawing, the holographic diffuser has a cylindrical shape. It is formed to surround the scanning mirror 110, and a three-dimensional image can be located inside the cylindrical holographic diffuser 120.

그리고 홀로그래픽 디퓨저(120)는 홀로그래픽 광학 소자(HOE, Holographic Optical Element)를 매질로 사용하여 광의 특정 파장에서만 회절이 발생하고, 특정 파장을 제외한 파장은 통과시킬 수 있다. 즉 본 실시예에 따른 홀로그래픽 디퓨저(120)는 파장 선택성을 가지게 되므로, 프로젝터 모듈(200)에 포함되는 광원(210)에서 사용되는 광의 파장에서만 회절이 일어나고, 광원(210)에서 조사된 광의 파장이 아닌 다른 파장은 통과시키게 됨으로써 홀로그래픽 디퓨저(120)는 투명하게 보이게 된다. 따라서 3차원 영상과 외부 배경을 함께 제공하는 씨스루(see-through)로 마련될 수 있다. And the holographic diffuser 120 uses a holographic optical element (HOE) as a medium, so that diffraction occurs only at specific wavelengths of light and allows wavelengths other than the specific wavelength to pass. That is, since the holographic diffuser 120 according to this embodiment has wavelength selectivity, diffraction occurs only at the wavelength of light used in the light source 210 included in the projector module 200, and the wavelength of light irradiated from the light source 210 is By allowing wavelengths other than these to pass through, the holographic diffuser 120 appears transparent. Therefore, it can be provided as a see-through that provides both a 3D image and an external background.

이에 홀로그래픽 디퓨저(120)는 원통형으로 마련되어 스캐닝 미러(110)가 회전함에 따라 프로젝터 모듈(200)에서 조사되는 3차원 영상이 스캔되고, 360도의 시청 영역을 형성할 수 있다. 그리고 홀로그래픽 디퓨저(120)의 내직경은 스캐닝 미러(110)의 외직경보다 크게 마련되어 홀로그래픽 디퓨저(120) 내부에서 스캐닝 미러(110)가 모터에 의한 회전이 가능하다. Accordingly, the holographic diffuser 120 is provided in a cylindrical shape, so that as the scanning mirror 110 rotates, the three-dimensional image emitted from the projector module 200 is scanned, forming a 360-degree viewing area. In addition, the inner diameter of the holographic diffuser 120 is larger than the outer diameter of the scanning mirror 110, so that the scanning mirror 110 can be rotated by a motor inside the holographic diffuser 120.

또한 본 발명의 홀로그래픽 디퓨저(120)는 원통형으로 마련되기 때문에 두 가지 특성이 필요한데, 하나는 원기둥 형태의 수평 시차를 형성하기 위해서 화면에서 확산되는 빛의 각도가 제한되어야 하고, 나머지 하나는 수직적으로는 시야각을 개선하기 위해 확산각이 커야 한다.In addition, since the holographic diffuser 120 of the present invention is provided in a cylindrical shape, two characteristics are required. One is that the angle of light diffused from the screen must be limited to form a horizontal parallax in the form of a cylinder, and the other is that the angle of light diffused from the screen must be limited to form a horizontal parallax in the form of a cylinder. The diffusion angle must be large to improve the viewing angle.

이에 홀로그래픽 디퓨저(120)는 수직 확산각 및 수평 확산각이 서로 다르게 설정되어 360도의 다중 시점(viewpoint)을 형성함으로써 시점(viewpoint)에 따라 다른 영상을 제공할 수 있다. Accordingly, the holographic diffuser 120 can provide different images depending on the viewpoint by forming a 360-degree multiple viewpoint by setting the vertical and horizontal diffusion angles differently.

수직 확산각과 수평 확산각은 시분할 프로젝터의 수와 형성하려는 시점의 수에 기초하여 시점(viewpoint) 사이의 각도를 구할 수 있게 되고, 시청자와 홀로그래픽 디퓨저(120) 같은 시야 거리, 렌즈 시야각(AFOV, Angular Field of View), 시점 간격에 기초하여 수직 확산 각도와 수평 확산 각도, 뷰 볼륨을 도출할 수 있게 된다. 이와 관련하여서는 도 5 내지 도 8에서 설명하기로 한다. The vertical diffusion angle and horizontal diffusion angle can be used to obtain the angle between viewpoints based on the number of time-sharing projectors and the number of viewpoints to be formed, the viewing distance such as the viewer and the holographic diffuser 120, and the lens viewing angle (AFOV, Angular Field of View), it is possible to derive the vertical diffusion angle, horizontal diffusion angle, and view volume based on the viewpoint interval. This will be explained with reference to FIGS. 5 to 8.

본 발명에 따른 홀로그래픽 디퓨저(120)는 이를 통해 시청자의 수직 방향으로는 넓은 각도로 빛을 확산시키고 수평 방향으로는 좁은 각도로 빛을 확산시킬 수 있게 되므로 시청자에게 양안 시차를 제공할 수 있게 된다. The holographic diffuser 120 according to the present invention can diffuse light at a wide angle in the vertical direction of the viewer and diffuse light at a narrow angle in the horizontal direction, thereby providing binocular parallax to the viewer. .

이에 프로젝터 모듈(200)에서 전달된 3차원 영상은 회전하는 스캐닝 미러(110)를 통해 홀로그래픽 디퓨저(120)에 투사되고 홀로그래픽 디퓨저(120)에 도달된 광은 꺾이게 되므로 광 경로가 변경되어 시청자에게 도달될 수 있게 되므로, 시청자는 3차원의 영상을 제공받을 수 있게 된다. Accordingly, the 3D image transmitted from the projector module 200 is projected onto the holographic diffuser 120 through the rotating scanning mirror 110, and the light reaching the holographic diffuser 120 is bent, so the light path is changed and the viewer Since it can be reached, viewers can receive three-dimensional images.

한편, 프로젝터 모듈(200)은 복원된 3차원 영상을 디스플레이 모듈(100)로 전달하여 3차원 영상이 시청자에게 제공될 수 있도록 하기 위해 마련되는 것으로, 도시된 바와 같이 하부프레임(310)과 상부프레임(330) 사이에 마련될 수 있다. 그리고 프로젝터 모듈(200)은 광원(210), 파이버 컴바이너(220), 콜리메이터(230), 공간광변조기(250), 프로젝션 렌즈(260) 및 TIR(Total Internal Refraction) 프리즘(240)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the projector module 200 is provided to transmit the restored 3D image to the display module 100 so that the 3D image can be provided to the viewer. As shown, the lower frame 310 and the upper frame It can be arranged between (330). And the projector module 200 includes a light source 210, a fiber combiner 220, a collimator 230, a spatial light modulator 250, a projection lens 260, and a Total Internal Refraction (TIR) prism 240. can do.

광원(210)은 특정 파장을 포함하는 광을 조사하기 위해 마련되는 것으로, 단색의 3차원 영상을 생성하고 표현할 수 있도록, 단일 파장에서 동작하거나 멀티컬러의 3차원 영상을 생성하고 표현할 수 있도록 서로 다른 파장에서 동작할 수 있다. The light source 210 is provided to irradiate light containing a specific wavelength. It operates at a single wavelength to generate and express a monochromatic three-dimensional image, or operates at different wavelengths to generate and express a multicolor three-dimensional image. It can operate at wavelengths.

본 발명의 광원(210)은 복수개로 마련되며, 여기서 특정 파장이라 함은 홀로그래픽 디퓨저(120)의 매질인 홀로그래픽 광학 소자에서 회절이 일어날 수 있도록 하는 파장일 수 있고, 본 발명에서는 120mW/㎠의 출력으로 각각 520nm와 638nm 파장을 갖는 RGB 레이저 광의 조사가 가능한 복수의 광원(210)으로 설정하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 광원(210)은 프로젝션 렌즈(260)과 인접하여 상부프레임(330)의 하단에 고정되어 위치할 수 있다. The light source 210 of the present invention is provided in plural, and here, the specific wavelength may be a wavelength that allows diffraction to occur in the holographic optical element that is the medium of the holographic diffuser 120, and in the present invention, the wavelength is 120 mW/cm2. A plurality of light sources 210 capable of irradiating RGB laser light with wavelengths of 520 nm and 638 nm, respectively, are set as output, but the light source is not limited thereto. Additionally, the light source 210 may be fixedly positioned at the bottom of the upper frame 330 adjacent to the projection lens 260.

파이버 컴바이너(220)는 복수의 광원(210)으로부터 조사된 각각의 광을 합치기 위해 마련되는 것으로 도면에 도시된 바와 같이 프로젝션 렌즈(260)와 인접하여 상부프레임(330)의 하단에 고정되어 위치할 수 있다. The fiber combiner 220 is provided to combine the respective lights emitted from the plurality of light sources 210, and as shown in the drawing, it is fixed to the bottom of the upper frame 330 adjacent to the projection lens 260. can be located

한편 콜리메이터(230)는 파이버 컴바이너(220)를 통해 합쳐진 광의 경로상에 위치하여 합쳐진 광을 평행광으로 변환시키고, 평행광이 TIR 프리즘(240)을 향하도록 광 경로를 변경하기 위해 마련될 수 있으며, 하부프레임(310)의 상단에 고정된 상태로 마련된다. Meanwhile, the collimator 230 is located on the path of the combined light through the fiber combiner 220, converts the combined light into parallel light, and is provided to change the optical path so that the parallel light faces the TIR prism 240. It can be provided in a fixed state at the top of the lower frame 310.

공간광변조기(SLM, Spatial Light Modulator)는, 사전에 저장된 홀로그램 데이터를 시청자에게 제공되는 3차원 영상으로 복원하기 위해 마련되는 것으로 TIR 프리즘(240)을 통해 광 경로가 변경된 평행광이 입사된다. A spatial light modulator (SLM, Spatial Light Modulator) is provided to restore pre-stored hologram data into a three-dimensional image provided to viewers, and parallel light with a changed optical path is incident through the TIR prism 240.

이러한 공간광변조기(250)는 마이크로 디스플레이 장치로, 고해상도, 작은 픽셀 사이즈 및 고속 프레임 레이트(rate)를 갖는 DMD(Digital Micromirror Device)일 수 있고 이에 따라 TIR 프리즘(240)을 통해 입사된 평행광의 공간 변조를 수행하여 홀로그램 데이터를 3차원 영상으로 복원할 수 있다. This spatial light modulator 250 is a micro display device and may be a DMD (Digital Micromirror Device) with high resolution, small pixel size, and high frame rate, and thus the space of parallel light incident through the TIR prism 240 Hologram data can be restored into a 3D image by performing modulation.

그리고 공간광변조기(250)는 도면에서와 같이 콜리메이터(230)와 인접하여 하부프레임(310) 상에 고정되도록 마련될 수 있다. Additionally, the spatial light modulator 250 may be provided to be fixed on the lower frame 310 adjacent to the collimator 230 as shown in the drawing.

한편 프로젝션 렌즈(260)는 공간광변조기에서 복원된 3차원 영상이 스캐닝 미러(110)를 포함하는 디스플레이 모듈(100)로 전달할 수 있다. 이러한 프로젝션 렌즈(260)에는 조정 가능한 광학 조리개를 포함할 수 있는데, 이를 통해 피사계 심도를 조정하게 된다. 이는 본 실시예에 따른 공간광변조기(250)에서 복원된 3차원 영상이 홀로그래픽 디퓨저(120) 쪽으로 기울어져 영상이 왜곡되는 문제를 해결하기 위한 것으로 본 발명에서는 도 8에 도시된 바와 프로젝션 렌즈(260)의 피사계 심도를 개선하였다. Meanwhile, the projection lens 260 can transmit the 3D image restored from the spatial light modulator to the display module 100 including the scanning mirror 110. This projection lens 260 may include an adjustable optical aperture, which adjusts the depth of field. This is to solve the problem that the 3D image restored by the spatial light modulator 250 according to the present embodiment is tilted toward the holographic diffuser 120 and the image is distorted. In the present invention, as shown in FIG. 8, a projection lens ( 260)'s depth of field was improved.

그리고 프로젝션 렌즈(260)는 TIR 프리즘(240)의 상부에 위치하되, 3차원 영상을 디스플레이 모듈(100)로 전달하기 위해 상부프레임(330)의 하단 중앙에 위치할 수 있다. Additionally, the projection lens 260 may be located at the top of the TIR prism 240, but may be located at the bottom center of the upper frame 330 to transmit a 3D image to the display module 100.

TIR(Total Internal Refraction) 프리즘(240)은 공간광변조기(250) 및 프로젝션 렌즈(260) 사이에 위치하여 콜리메이터(230)에서 전달받은 평행광이 공간광변조기(250)에 입사되도록 하고, 공간광변조기(250)에서 복원된 3차원 영상이 프로젝션 렌즈(260)로 전달되도록 할 수 있다. The TIR (Total Internal Refraction) prism 240 is located between the spatial light modulator 250 and the projection lens 260 so that the parallel light transmitted from the collimator 230 is incident on the spatial light modulator 250, and the spatial light The 3D image restored by the modulator 250 can be transmitted to the projection lens 260.

이러한 프로젝터 모듈(200)을 포함하는 3차원 디스플레이 시스템은 도면에는 미도시되었으나, 제어부(미도시) 또는 제어장치(미도시)를 통해 스캐닝 미러(110)의 회전 속도에 기초하여 스캐닝 미러(110)의 회전 각도에 대응되는 3차원 영상이 공간광변조기(250)에서 복원되어 스캐닝 미러(110)로 전달되도록 할 수 있다. Although not shown in the drawing, the three-dimensional display system including the projector module 200 displays the scanning mirror 110 based on the rotation speed of the scanning mirror 110 through a control unit (not shown) or a control device (not shown). A 3D image corresponding to the rotation angle can be restored in the spatial light modulator 250 and transmitted to the scanning mirror 110.

이렇게 프로젝터 모듈(200)에서 복원된 3차원 영상이 디스플레이 모듈(100)로 전달되면, 스캐닝 미러(110)를 통해 3차원 영상이 투명 원통형의 홀로그래픽 디퓨저(120)로 전달될 수 있다. 이후 홀로그래픽 디퓨저(120)에 입사한 광의 경로가 변경되어 3차원 영상의 광이 시청자에게 도달됨으로써 시청자는 3차원 영상은 물론 투명 원통형의 홀로그래픽 디퓨저(120) 너머의 외부 배경도 함께 볼 수 있게 된다. When the 3D image restored in the projector module 200 is transmitted to the display module 100, the 3D image may be transmitted to the transparent cylindrical holographic diffuser 120 through the scanning mirror 110. Afterwards, the path of the light incident on the holographic diffuser 120 is changed so that the light of the 3D image reaches the viewer, allowing the viewer to see not only the 3D image but also the external background beyond the transparent cylindrical holographic diffuser 120. do.

한편 고정모듈(300)은 3차원 디스플레이 시스템(1)을 구성하는 디스플레이 모듈(100) 및 프로젝터 모듈(200)을 고정하기 위해 마련되고, 하부프레임(310), 제1 고정부, 상부프레임(330), 제2고정부(340) 및 제3고정부(350)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the fixing module 300 is provided to fix the display module 100 and the projector module 200 constituting the three-dimensional display system 1, and includes the lower frame 310, the first fixing part, and the upper frame 330. ), and may include a second fixing part 340 and a third fixing part 350.

하부프레임(310)은 최하단에 위치하여 프로젝터 모듈(200)을 고정하기 위해 마련되고, 도면에서는 원형으로 마련되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The lower frame 310 is located at the bottom and is provided to fix the projector module 200, and is shown in the drawing as having a circular shape, but is not limited thereto.

제1고정부(320)는 도시된 바와 같이 다수개의 기둥으로 마련될 수 있으며, 하부프레임(310)과 상부프레임(330) 사이에 프로젝터 모듈(200)이 위치할 수 있는 공간을 마련하기 위해 마련된다. 이에 제1고정부(320)의 일측은 하부프레임(310)과 연결되고 타측은 상부프레임(330)과 연결될 수 있다. 이러한 제1고정부(320)의 높이는 상부프레임(330)의 중심축상에 위치하는 프로젝션 렌즈(260), TIR 프리즘(240) 및 공간광변조기(250)의 높이를 합산한 높이 및 시청자가 3차원 영상을 제공받을 수 있는 높이에 기초하여 마련될 수 있다. The first fixing part 320 may be provided with a plurality of pillars as shown, and is provided to provide a space where the projector module 200 can be located between the lower frame 310 and the upper frame 330. do. Accordingly, one side of the first fixing part 320 may be connected to the lower frame 310 and the other side may be connected to the upper frame 330. The height of the first fixing part 320 is the sum of the heights of the projection lens 260, the TIR prism 240, and the spatial light modulator 250 located on the central axis of the upper frame 330, and the height of the viewer is 3D. It can be prepared based on the height at which images can be provided.

상부프레임(330)은 디스플레이 모듈(100)이 프로젝션 모듈(200) 위에 고정되도록 하기 위해 마련되며, 제1고정부(320)의 타측에 연결되어 지상으로부터 일정 높이에 위치할 수 있다. 이러한 상부프레임(330) 역시 하부프레임(310)과 마찬가지로 원형이 아닌 다른 형상으로 마련될 수 있다. The upper frame 330 is provided to secure the display module 100 on the projection module 200, and may be connected to the other side of the first fixing part 320 and positioned at a certain height from the ground. Like the lower frame 310, the upper frame 330 may also be provided in a shape other than circular.

제2고정부(340)는 모터(M) 및 모터(M)와 연결된 스캐닝 미러(110)를 고정하기 위해 마련되는 것으로, 일단은 상부프레임(330)에 고정되고 타단은 모터(M)를 고정할 수 있다. 이 때 제2고정부(340)는 모터(M)의 구동에 의해 디스플레이 모듈(100) 및 프로젝터 모듈(200)이 흔들림 또는 진동을 저감하기 위한 별도의 구성을 더 포함할 수도 있다. The second fixing part 340 is provided to fix the motor (M) and the scanning mirror 110 connected to the motor (M). One end is fixed to the upper frame 330 and the other end fixes the motor (M). can do. At this time, the second fixing part 340 may further include a separate component for reducing shaking or vibration of the display module 100 and the projector module 200 due to the driving of the motor M.

한편 제3고정부(350)는 홀로그래픽 디퓨저(120)와 결합되어 홀로그래픽 디퓨저(120)가 상부프레임(330) 상에 고정되도록 하기 위해 마련되며, 상부프레임(330)의 상단으로부터 소정의 높이만큼 돌출되어 홀로그래픽 디퓨저(120)의 내부에 삽입되도록 마련될 수 있다. 이러한 제3고정부(350)의 직경은 홀로그래픽 디퓨저(120)의 내직경과 동일하거나 홀로그래픽 디퓨저(120)의 내직경보다 크게 마련되어 사용자가 의도하지 않은 외압에 의해 홀로그래픽 디퓨저(120)가 상부프레임(330)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. Meanwhile, the third fixing part 350 is coupled with the holographic diffuser 120 and is provided to fix the holographic diffuser 120 on the upper frame 330, and is provided at a predetermined height from the top of the upper frame 330. It may be provided to be inserted into the interior of the holographic diffuser 120 by protruding as much as possible. The diameter of the third fixing part 350 is the same as the inner diameter of the holographic diffuser 120 or is larger than the inner diameter of the holographic diffuser 120, so that the holographic diffuser 120 is damaged by external pressure unintended by the user. Separation from the upper frame 330 can be prevented.

한편 도 5 내지 도 8은 본 실시예에 따른 투명 원통형 3차원 디스플레이 시스템(1)에 의해 3차원 영상이 제공되는 모습을 설명하기 위한 도면이다. Meanwhile, FIGS. 5 to 8 are diagrams to explain how a 3D image is provided by the transparent cylindrical 3D display system 1 according to this embodiment.

도 5에 도시된 프로젝터 모듈(200)들은 회전하는 스캐닝 미러(110)에 의해 가상의 회전하는 프로젝터 모듈(200)의 모습이다. 즉 스캐닝 미러(110)의 회전 속도에 기초하여 프로젝터 모듈(200)에서 전달되는 3차원 영상 중에서 특정 각도의 정보가 하나의 시점을 이루는 일부가 될 수 있다. 구현된 시점들은 시청자에게 양안 시차효과와 운동 시차효과를 제공하여 3차원 영상으로 인지할 수 있도록 한다. The projector modules 200 shown in FIG. 5 are virtual rotating projector modules 200 by the rotating scanning mirror 110. That is, information on a specific angle among the 3D images transmitted from the projector module 200 based on the rotation speed of the scanning mirror 110 may be part of one viewpoint. The implemented viewpoints provide binocular parallax effects and motion parallax effects to viewers, allowing them to perceive 3D images.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 광원(210)에서 조사된 광이 TIR 프리즘(240)을 통해 공간광변조기(250)로 입사되면 공간광변조기(250)에서 복원된 3차원 영상이 다시 TIR 프리즘(240) 및 프로젝션 렌즈(260)를 통해 홀로그래픽 디퓨저(120) 내에 3차원 영상이 표시되게 된다. 이 때 시청자는 도면에서와 같이 외부 배경을 3차원 영상과 함께 볼 수 있게 된다.That is, as shown in FIG. 6, when light emitted from the light source 210 is incident on the spatial light modulator 250 through the TIR prism 240, the three-dimensional image restored by the spatial light modulator 250 is returned to the TIR prism. A three-dimensional image is displayed in the holographic diffuser 120 through 240 and projection lens 260. At this time, the viewer can see the external background along with the 3D image as shown in the drawing.

이 때 상술한 바와 같이 홀로그래픽 디퓨저(120)의 표면에서 수평 확산각이 너무 크면 3차원 영상이 흐리게 보이고 확산각이 너무 작으면 3차원 영상에 블랙 라인이 보여지게 되는데, 본 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템(1)에서는 적절한 수평 확산각 및 수직 확산각을 특정할 수 있게 된다. At this time, as described above, if the horizontal diffusion angle on the surface of the holographic diffuser 120 is too large, the 3D image appears blurred, and if the diffusion angle is too small, a black line appears in the 3D image. According to this embodiment, 3 The dimensional display system 1 makes it possible to specify appropriate horizontal and vertical diffusion angles.

도 7의 (a)는 수직 확산각()을 구하기 위한 개념도이고, 도 7의 (b)는 수평 확산각()을 구하기 위한 개념도로써, 이하에서는 시분할 프로젝터의 수를 512로 설정하고 512개의 시점을 형성하고자 하는 경우로, 시청자와 3차원 디스플레이 시스템(1) 간의 시야 거리는 시청자가 가상의 물체를 전부 관측하기 위한 거리로써 최소 20cm, 렌즈 시야각(AFOV)는 프로젝션 렌즈(260)의 시야각과 동일한 14.4도로 선택할 수 있다. Figure 7 (a) shows the vertical diffusion angle ( ), and (b) in Figure 7 is a conceptual diagram for calculating the horizontal diffusion angle ( ) As a conceptual diagram for obtaining, in the following, the number of time-sharing projectors is set to 512 and 512 viewpoints are to be formed. The viewing distance between the viewer and the 3D display system (1) is set to 512 for the viewer to observe all virtual objects. The distance can be selected as a minimum of 20cm, and the lens viewing angle (AFOV) can be selected as 14.4 degrees, which is the same as the viewing angle of the projection lens 260.

그리고 본 3차원 디스플레이 시스템(1)의 뷰 볼륨은 하기의 수학식들을 통해 산출될 수 있다. And the view volume of this 3D display system 1 can be calculated through the following equations.

스크린의 수평 확산각 및 수직 확산각을 각각 이라고 할 때 디스플레이의 시점수인 N은 하기 수학식 1과 같이 정해진다.The horizontal and vertical diffusion angles of the screen are respectively and In this case, N, the number of viewpoints of the display, is determined as shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

그리고 수직 확산한각에 의해서 최소 시청거리를 d라고 할 때 스크린의 높이 w는 하기의 수학식 2와 같을 수 있다. And when the minimum viewing distance is d according to the vertical diffusion angle, the height w of the screen can be equal to Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

또한 본 실시예에서는 시청자가 3차원 영상을 볼 수 있는 영역인 뷰 볼륨이 원기둥 형태로 생성되기 때문에 원기둥의 반지름인 R은 프로젝션 렌즈의 시야각인 AFOC와 프로젝션 렌즈와 시스템 중심과의 거리 에 의해 정해질 수 있고 하기의 수학식 3과 같다. Additionally, in this embodiment, since the view volume, which is the area where the viewer can view the 3D image, is created in the shape of a cylinder, the radius of the cylinder, R, is the viewing angle of the projection lens, AFOC, and the distance between the projection lens and the center of the system. It can be determined by Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

한편 뷰 볼륨의 높이는 스크린의 높이와 일치하므로 뷰 볼륨의 체적 V는 하기의 수학식 4와 같다. Meanwhile, since the height of the view volume matches the height of the screen, the volume V of the view volume is equal to Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

실시예에서는 수평 확산각은 약 0.7도 이므로 시점의 개수 N은 512로 설정하였고, 수직 확산각은 22.6도, 수직 길이(w)는 95mm, 는 195mm이므로 뷰 볼륨은 약 64.3mL로 도출되었다. In the example, the horizontal diffusion angle is about 0.7 degrees, so the number of viewpoints N is set to 512, the vertical diffusion angle is 22.6 degrees, the vertical length (w) is 95 mm, Since is 195mm, the view volume was derived to be approximately 64.3mL.

도 9 및 도 10은 본 실시예에 따른 투명 원통형 3차원 디스플레이 시스템(1)에 따라 외부 배경과 3차원 영상이 시청자에게 함께 제공되는 모습을 설명하기 위한 도면이다. 해당 도면은 공간광변조기(250)의 해상도는 1,024x768이고 스위칭 속도는 22,727Hz 이며, 모터(M)의 최대 속도는 3,070rpm이며 인코더 분해능은 사이클당 512인 경우에 기초하여 실험한 결과이다. 9 and 10 are diagrams to explain how an external background and a 3D image are provided to a viewer together according to the transparent cylindrical 3D display system 1 according to this embodiment. This figure is the result of an experiment based on the case where the resolution of the spatial light modulator 250 is 1,024x768, the switching speed is 22,727Hz, the maximum speed of the motor (M) is 3,070rpm, and the encoder resolution is 512 per cycle.

해당 도면은 시청자를 대신하여 홀로그래픽 디퓨저(120)와 20cm의 거리에 카메라를 설치하고 이미지를 얻기 위해 홀로그래픽 디퓨저(120)를 중심으로 360도 회전하여 촬영한 결과이다. 도 9 (a) 및 도 10 (a)는 렌더링 이미지이고, 도 9 (b) 및 도 10 (b)는 본 발명의 3차원 디스플레이 시스템(1)으로 구현된 투영 이미지이다. 그리고 도 9는 배경이 어두운 방에서 촬영한 결과이고 도 10은 외부 배경으로 텍스트가 있는 경우에 촬영한 결과이다. The drawing is the result of installing a camera at a distance of 20 cm from the holographic diffuser 120 on behalf of the viewer and rotating 360 degrees around the holographic diffuser 120 to obtain an image. FIGS. 9 (a) and 10 (a) are rendering images, and FIGS. 9 (b) and 10 (b) are projection images implemented with the 3D display system 1 of the present invention. And Figure 9 is the result of shooting in a room with a dark background, and Figure 10 is the result of shooting when there is text as an external background.

도 9 및 도 10을 통해 알 수 있듯이 본 실시예에 따른 3차원 디스플레이 시스템(1)은 3차원 영상과 외부 배경인 텍스트를 시청자에게 함께 제공할 수 있는 것은 물론, 수평 시차를 구현하여 입체감을 느낄 수 있음을 알 수 있다. As can be seen through FIGS. 9 and 10, the 3D display system 1 according to this embodiment can not only provide a 3D image and text as an external background to the viewer, but also provide a three-dimensional effect by implementing horizontal parallax. You can see that it is possible.

본 발명에 따른 구성요소들은 물리적인 구분이 아니라 기능적인 구분에 의해서 정의되는 구성요소들로서 각각이 수행하는 기능들에 의해서 정의될 수 있다. 각각의 구성요소들은 하드웨어 또는 각각의 기능을 수행하는 프로그램 코드 및 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있을 것이며, 두 개 이상의 구성요소의 기능이 하나의 구성요소에 포함되어 구현될 수도 있을 것이다. 따라서 이하의 실시예에서 구성요소에 부여되는 명칭은 각각의 구성요소를 물리적으로 구분하기 위한 것이 아니라 각각의 구성요소가 수행되는 대표적인 기능을 암시하기 위해서 부여된 것이며, 구성요소의 명칭에 의해서 본 발명의 기술적 사상이 한정되지 않는 것임에 유의하여야 한다.The components according to the present invention are components defined by functional division rather than physical division, and can be defined by the functions each performs. Each component may be implemented as hardware or program code and processing units that perform each function, and the functions of two or more components may be included and implemented in one component. Therefore, the names given to the components in the following embodiments are not intended to physically distinguish each component, but are given to suggest the representative function performed by each component, and the names of the components are used to describe the present invention. It should be noted that the technical idea is not limited.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although various embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and may be used in the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.

1 : 3차원 디스플레이 시스템 100 : 디스플레이 모듈
M : 모터 110 : 스캐닝 미러
120 : 홀로그래픽 디퓨저 200 : 프로젝터 모듈
210 : 광원 220 : 파이버 컴바이너
230 : 콜리메이터 240 : TIR 프리즘
250 : 공간광변조기 260 : 프로젝션 렌즈
300 : 고정모듈 310 : 하부프레임
320 : 제1 고정부 330 : 상부프레임
340 : 제2 고정부 350 : 제3 고정부
1: 3D display system 100: display module
M: Motor 110: Scanning mirror
120: Holographic diffuser 200: Projector module
210: light source 220: fiber combiner
230: collimator 240: TIR prism
250: spatial light modulator 260: projection lens
300: Fixed module 310: Lower frame
320: first fixing part 330: upper frame
340: second fixing part 350: third fixing part

Claims (6)

디스플레이 모듈과 프로젝터 모듈을 포함하는 3차원 디스플레이 시스템으로,
상기 디스플레이 모듈은,
모터에 의해 회전하고, 상기 프로젝터 모듈로부터 입사되는 3차원 영상에 기초한 광을 반사시키는 스캐닝 미러; 및
상기 스캐닝 미러를 둘러싸되, 내부에 위치한 상기 스캐닝 미러가 회전가능하도록 마련되고, 상기 스캐닝 미러에서 반사되는 광의 경로를 변경하여 시청자에게 3차원 영상을 제공하는 홀로그래픽 디퓨저(Holographic diffuser)를 포함하고,
상기 프로젝터 모듈은,
사전에 저장된 홀로그램 데이터를 상기 3차원 영상으로 복원하는 공간광변조기(SLM, Spatial Light Modulator); 및
상기 공간광변조기에서 복원된 상기 3차원 영상이 상기 스캐닝 미러로 전달되도록 하는 프로젝션 렌즈;를 포함하고,
상기 홀로그래픽 디퓨저는,
수직 확산각 및 수평 확산각이 서로 다르게 설정되어 360도의 다중 시점(viewpoint)을 형성함으로써 시점(viewpoint)에 따라 다른 영상을 제공하며,
상기 수직 확산각에 따라 상기 시점의 수가 결정되고,
상기 수직 확산각에 의한 최소 시청거리에 따라 상기 홀로그래픽 디퓨저의 높이가 결정되며,
상기 3차원 영상을 볼 수 있는 영역인 뷰 볼륨을 원기둥 형태로 생성하기 위해 상기 원기둥의 반지름은,
상기 프로젝션 렌즈와 상기 뷰 볼륨의 중심간의 거리 및 상기 프로젝션 렌즈의 시야각에 의해 정해지고,
상기 원기둥의 높이는 상기 홀로그래픽 디퓨저의 높이와 동일하게 정해지는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 시스템.
It is a three-dimensional display system that includes a display module and a projector module.
The display module is,
a scanning mirror that rotates by a motor and reflects light based on a three-dimensional image incident from the projector module; and
A holographic diffuser surrounds the scanning mirror, is provided so that the scanning mirror located inside is rotatable, and provides a three-dimensional image to the viewer by changing the path of light reflected from the scanning mirror,
The projector module is,
A spatial light modulator (SLM) that restores pre-stored holographic data into the three-dimensional image; and
It includes a projection lens that transmits the 3D image restored by the spatial light modulator to the scanning mirror,
The holographic diffuser,
The vertical and horizontal diffusion angles are set differently to form 360-degree multiple viewpoints, providing different images depending on the viewpoint.
The number of viewpoints is determined according to the vertical diffusion angle,
The height of the holographic diffuser is determined according to the minimum viewing distance based on the vertical diffusion angle,
In order to create the view volume, which is the area where the 3D image can be viewed, in the form of a cylinder, the radius of the cylinder is,
Determined by the distance between the projection lens and the center of the view volume and the viewing angle of the projection lens,
A three-dimensional display system, characterized in that the height of the cylinder is determined to be the same as the height of the holographic diffuser.
제1항에 있어서,
상기 홀로그래픽 디퓨저는,
홀로그래픽 광학 소자(HOE, Holographic Optical Element)를 매질로 사용하여 광의 특정 파장에서만 회절이 발생하고, 상기 특정 파장을 제외한 파장은 통과시켜 상기 3차원 영상과 외부 배경을 함께 제공하는 씨스루(see-through)형인 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 시스템.
According to paragraph 1,
The holographic diffuser,
By using a holographic optical element (HOE) as a medium, diffraction occurs only at specific wavelengths of light, and wavelengths other than the specific wavelengths pass through, providing a see-through (see-through) image that provides both the three-dimensional image and the external background. A three-dimensional display system characterized by a through type.
제2항에 있어서,
상기 프로젝터 모듈은,
상기 특정 파장을 포함하는 광을 조사하는 복수의 광원;
상기 복수의 광원으로부터 조사된 광을 합치는 파이버 컴바이너;
상기 파이버 컴바이너를 통해 합쳐진 광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터; 및
상기 공간광변조기 및 상기 프로젝션 렌즈 사이에 위치하여 상기 평행광을 공간광변조기에 입사시키고, 상기 공간광변조기에서 복원된 상기 3차원 영상이 프로젝션 렌즈로 전달되도록 하는 TIR(Total Internal Refraction) 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 시스템.
According to paragraph 2,
The projector module is,
a plurality of light sources that irradiate light containing the specific wavelength;
a fiber combiner combining light emitted from the plurality of light sources;
a collimator that converts the combined light through the fiber combiner into parallel light; and
It includes a TIR (Total Internal Refraction) prism located between the spatial light modulator and the projection lens to cause the parallel light to enter the spatial light modulator and to transmit the three-dimensional image restored from the spatial light modulator to the projection lens. A three-dimensional display system characterized in that.
제3항에 있어서,
상기 프로젝터 모듈은,
상기 스캐닝 미러의 회전 속도에 기초하여 상기 스캐닝 미러의 회전 각도에 대응되는 3차원 영상이 상기 스캐닝 미러로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 시스템.
According to paragraph 3,
The projector module is,
A three-dimensional display system characterized in that a three-dimensional image corresponding to the rotation angle of the scanning mirror is transmitted to the scanning mirror based on the rotation speed of the scanning mirror.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 홀로그래픽 디퓨저는,
원통형으로 마련되되, 내직경은 상기 스캐닝 미러의 외직경보다 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 3차원 디스플레이 시스템.
According to paragraph 1,
The holographic diffuser,
A three-dimensional display system provided in a cylindrical shape, wherein the inner diameter is larger than the outer diameter of the scanning mirror.
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