KR20090106618A - 광파 트래킹 수단을 구비한 홀로그래픽 재구성 시스템 - Google Patents

Abstract

홀로그래픽 프로젝션 시스템은 피변조 파면의 전파 방향을 조절하는 광파 트래킹 수단을 포함한다. 본 발명의 목적은 피변조파를 하나 또는 다수의 관찰자의 소정 눈 위치에 대해 정렬하고 관찰자의 이동을 따르게 하는, 조절 가능한 광파 트래킹 수단을 제공하는 것이다. 재구성 시스템은 홀로그래픽 재구성을 위해 홀로그래픽 정보를 가진 광파를 변조시키는 공간 광 변조 수단을 포함한다. 재구성 시스템에서, 광파 트래킹 수단은 피변조파를 디스플레이 스크린의 광 방출 위치를 통해 재구성 시스템으로부터 안내하는 소정 전파 방향을 피변조파의 광로에 제공한다. 본 발명에 따라, 위치 제어 수단(CU)은 기울기 조절 가능한 트래킹 거울 수단(M1)을 피변조파(LW_mod)의 반사를 위한 반사 방향(DA)으로 조절하고, 조절된 반사 방향(DA)에 놓인 편향 거울 수단(M2)은 광파를 디스플레이 스크린(S)을 통해 소정 전파 방향(DB)으로 반사시킨다.

광파 트래킹 수단, 광 변조 수단, 디스플레이 스크린, 광 방출 위치, 피변조파, 트래킹 거울 수단, 편향 거울 수단.

Description

광파 트래킹 수단을 구비한 홀로그래픽 재구성 시스템{HOLOGRAPHIC RECONSTRUCTION SYSTEM WITH OPTICAL WAVE TRACKING MEANS}

본 발명은 광파 트래킹 수단을 구비한 홀로그래픽 재구성 시스템으로서, 상기 광파 트래킹 수단은 홀로그래픽 재구성을 관찰할 때 관찰자의 위치 변동시, 홀로그래픽 재구성이 놓이는 광축이 위치 제어 수단 및 아이 파인더(eye finder)에 의해 관찰자의 하나 이상의 눈에 대해 정렬되는, 홀로그래픽 재구성 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 홀로그래픽 정보의 제공 방식과 무관하게 적용될 수 있고, 다수의 관찰자가 동시에 홀로그래픽으로 재구성된 비디오 장면을 관찰할 수 있게 하는 시스템에도 사용될 수 있다.

본 발명의 의미에서 홀로그래픽 재구성 시스템은 비디오 수단을 이용해서 홀로그래픽 재구성에 의해 실시간으로 3차원 장면을 형성한다. 상기 시스템은 홀로그래픽 정보를 가진 간섭성 광파를 공간 변조하기 위해, 연속해서 제어 가능한 공간 광 변조 수단을 포함하고, 비디오 홀로그램의 시퀀스를 가진 홀로그램 프로세서가 상기 광 변조 수단을 코딩한다. 피변조 광파들은 국부적 간섭에 의한 관찰자의 눈 앞 외부 재구성 공간에서 광 회절의 결과로 물체 광점들을 형성하고, 상기 물체 광점들은 광학적으로 소정 장면을 3차원으로 재구성한다. 모든 재구성된 물체 광 점의 전체로부터 광파가 관찰자의 눈을 향해 전파되므로, 하나 또는 다수의 관찰자가 상기 물체 광점들을 장면의 형태로 감지한다. 스테레오스코픽 표시와는 달리, 홀로그래픽 재구성은 물체 치환을 실시한다.

재구성의 만족스런 품질의 관점에서, 관찰자는 재구성을 충분히 넓은 시야에서도 관찰할 수 있어야 한다. 이를 위해, 재구성 공간은 가능한 커야 하고, 재구성된 장면의 폭은 텔레비젼 스크린 및 비디오 스크린에서와 유사하게 약 50 cm의 대각선을 가질 수 있다.

그러나, 큰 광 변조 수단에 의한 홀로그래픽 재구성은 큰 회절 각에 대한 공지된 스캐닝 이론에 따라 2차원 디스플레이 보다 광 변조 수단의 훨씬 더 큰 분해도를 필요로 하다는 단점이 있다. 이는 홀로그래픽 재구성 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어의 리소스에 대한 매우 높은 요구, 즉 코딩을 위한 홀로그래픽 정보의 실시간 제공을 위한 부품들 그리고 장면의 광학적 재구성을 위한 부품들에 대한 매우 높은 요구를 한다.

재구성시 공지된 다른 문제점은 필요한 광파를 간섭까지 방해 없이 전파하는 것이다. 물체 광점을 원래 공간 위치에서 정확한 광점 값으로 재구성하기 위해, 간섭 광파의 적어도 일부는 물체 광점이 간섭에 의해 재구성되어야 하는 모든 장소에 동시에 도달해야 한다. 즉, 모든 소정 물체 광점에서, 간섭성 광파 중 가능한 많은 광파 아래 공간적 코히어런스가 요구된다.

또한, 물체 광점에 관련된 광파들의 길이가 광학 수단을 통한 제어되지 않은 광파 길이 차이를 갖지 않아야 한다.

본 명세서에서, "광축"이라는 용어는 반사 또는 굴절 광학 소자의 대칭 축과 일치하는 직선을 의미한다. 3차원 장면의 홀로그래픽 정보를 가진 홀로그램 프로세서가 코딩한 공간 광 변조 수단은 "비디오 홀로그램"을 형성한다. 코히어런트 광에 의해 조명된 비디오 홀로그램과 이미지화 수단과의 협력은 "피변조파"를 생성한다. 이미지화 수단은 피변조파에게 하나의 "전파 방향"을 제공한다. 상기 전파 방향은 "광파 트래킹 수단"을 변화시킬 수 있다. 광학 소자의 방향 및 위치가 기준 소자로부터 비디오 홀로그램을 향한 방향으로 놓이면, "홀로그램 측"이라 하고, 이들이 관찰자의 눈 위치를 향하면, "관찰자 측"이라 한다. "가시 범위"는 시스템의 방출 동공으로서 관찰자 측에서 눈의 위치에 놓이는 공간을 의미하고, 홀로그래픽으로 재구성된 장면의 관찰을 위해 하나 이상의 관찰자 눈이 상기 공간 내에 놓여야 한다. 본 발명에서와 같이, 광파 트래킹 수단이 피변조파를 실제 눈의 위치에 대해 트래킹하면, 상기 트래킹으로 인해 가능한 모든 눈의 위치가 놓일 수 있는 공간을 "트래킹 영역"이라 한다. 전문 문헌에서, 이러한 프로젝션 시스템을 눈-트래킹 방식 프로젝션 시스템이라고도 한다.

본 발명의 출원인은 공간 광 변조 수단에서 필요한 분해도를 감소시키기 위한 여러 가지 해결책을 이미 출원했으며, 예컨대, 명칭 "Videohologramm und Einrichtung zur Rekonstruktion von Videohologrammen"(비디오 홀로그램 및 비디오 홀로그램의 재구성을 위한 장치)을 가진 국제 공개 WO2004/044659가 있다.

상기 해결책은 하기 기본 원리을 기초로 한다: 홀로그래픽 정보로 공간 변조된 광파는 하나 또는 다수의 관찰자의 한 눈 또는 두 눈 앞에 배치된 재구성 공 간에서 시스템 외부에 3차원 장면을 재구성한다. 재구성 공간의 구조는 한편으로는 피변조파가 재구성 시스템으로부터 나가는, 디스플레이 스크린의 방출 면에 의해 규정되고, 다른 한편으로는 관찰자의 하나 이상의 눈에 대해 가시 범위, 소위 관찰자 윈도우를 형성하는 광원의 이미지 면에 의해 규정된다. 2개의 면들은 원추형 재구성 공간에 대한 구조를 규정하고, 비디오 홀로그램은 물체 광점들이 디스플레이 스크린 전방뿐만 아니라 디스플레이 스크린 상에 그리고 후방에 가시되어 나타나도록 코딩될 수 있다.

한편으로는 넓은 시야의 관점에서 디스플레이 스크린의 방출 면이 가급적 커야 하는 반면, 다른 한편으로는 변조 수단의 분해도를 효과적으로 이용하기 위해 가시 범위의 횡단면이 눈 동공의 크기까지 감소될 수 있다. 후자는 변조 수단의 분해도, 그에 따라 홀로그래픽 코딩을 위한 정보량의 제공이 현저히 감소하게 한다.

구조의 도시로부터 나타나는 바와 같이, 관찰자로부터 재구성까지 거리가 커짐에 따라 연장되는 3차원 장면의 물체 전체를 표시하기 위해, 재구성 공간은 바람직하게 가급적 큰 개방 각을 가진 원추형을 가져야 한다. 다른 한편으로는, 관찰자의 눈이 부분적으로만 가시 범위에 놓이면, 좁은 가시 범위가 3차원 재구성의 가시성에 문제를 일으킨다. 관찰자의 작은 이동시에도 가시성이 사라지고, 공간 주파수 스펙트럼의 왜곡이 일어날 수 있다. 또한, 가시 범위 외부에 있는, 관찰자에 대한 재구성 공간의 한계를 찾기가 어렵다. 따라서, 가시 범위를 가진 재구성 공간의 위치 및 관찰자의 이동시 재구성의 위치가 새로운 눈의 위치에 매칭되는 것이 바람직하다. 공지된 해결책에서, 눈의 위치에 대한 홀로그래픽 재구성 시스템의 매칭은 광 변조 수단용 조명 수단의 이동에 의해 이루어진다.

관찰자가 좁은 가시 범위에서 하나의 눈으로만 홀로그래픽 재구성을 볼 수 있기 때문에, 다른 눈을 향한 제 2 광파는 시차가 다른 제 2 재구성을 제공해야 한다. 광학적으로 에러 없는 감지를 위해 2개의 관찰자 공간이 디스플레이 스크린 상의 동일한 위치로부터 시작해야 하기 때문에, 그들의 광파가 공지된 오토스테레오스코픽 수단에 의해 공간적으로 또는 시간적으로 인터레이스된다. 공간 주파수 필터 및 포커싱 수단은 피변조파들 간의 광학적 크로스토크를 방지한다. 출원인은 상응하는 해결책을 명칭 "Verfahren und eine Einrichtung zum Kodieren und Rekonstruieren von grossformatigen computergenerierten Videohologrammen"(컴퓨터 제작된 대형 포맷의 비디오 홀로그램의 코딩 및 재구성 방법 및 장치)을 가진 상기 국제 출원 WO2006/027228에 이미 공개했다. 재구성 시스템이 다수의 관찰자에게 동시에 재구성의 관찰을 가능하게 해야 하면, 이를 위해 다른 피변조파가 필요하다; 일반적으로 각각의 관찰자에게 2개의 다른 피변조파가 필요하다. 이는 시간적 또는 공간적 다중 작동 중에 실시될 수 있다. 그러나, 다른 피변조파의 제공은 본 출원의 대상이 아니다.

편의상, 이하의 설명은 홀로그래픽 시스템의 단일 광파의 정렬에 관한 것이다. 재구성 시스템은 필요시 다른 피변조파들을 제 1 피변조파와 유사하게 변조하고 정렬할 수 있다. 본 발명에 따른 사상이 광파의 수에 따라 임의로 자주 이용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 본 발명의 기능 소자들은 다수의 피변조파 에 대해 공통으로 사용될 수 있다.

높은 분해도로 신속한 광 변조를 위해, 종래의 비디오 및 TV-프로젝터에 사용되며 수 센티미터 이하의 스크린 대각선을 이용하는 광 변조기가 적합하다. 그들의 작은 크기는 재구성 공간의 상기 구조 및 좁은 가시 범위와 관련해서, 각각의 비디오 홀로그램에 대해 제공되며 어드레싱되고 코딩되어야 하는, 홀로그래픽 셀의 수를 감소시킨다. 이로 인해, 개별 홀로그램에 대한 컴퓨터 성능이 현저히 감소하고, 종래의 덜 복잡한 계산 기술이 이용될 수 있다. 또한, 광 변조 수단의 간섭성 조명 수단이 작은 횡단면을 가지면, 상기 조명 수단이 더 양호하게 실시될 수 있다. 재구성 공간의 상기 구조를 실시하기 위해, 재구성 시스템은 바람직하게 프로젝션 시스템으로 실시되고 재구성 전에 피변조파를 광학적으로 확대시킨다.

명칭 "Projektionsvorrichtung und Verfahren zur holographischen Rekonstruktion von Szenen"(장면의 홀로그래픽 재구성을 위한 방법 및 프로젝션 장치)을 가진 국제 공개 WO 2006/119760은 홀로그래픽 프로젝션 시스템을 공개한다. 이는 도 1을 참고로 상세히 설명된다.

간섭성 광을 가진 평면 파는 예컨대 수 센티미터보다 크지 않은 직경을 가진 공간 광 변조기(SLM)의 전체 면을 조명한다. 이 실시예에서, 광파는 투과성 광 변조기(SLM)를 조명한다. 광학적 구성의 변화시, 반사 변조 광 변조기도 사용될 수 있다. 모든 경우, 변조기는, 소정 3차원 장면의 홀로그래픽 정보를 가진 홀로그램 프로세서(HP)가 동적으로 코딩하는 변조기 셀들을 포함한다. 따라서, 코딩된 변조기 셀들은 동적 비디오 홀로그램을 형성한다.

프로젝션 렌즈(L)는 포커싱 디스플레이 스크린(S) 상의 이미지 평면(IL_O)에서 비디오 홀로그램을 확대하여 이미지화한다. 프로젝션 렌즈(L)의 이미지 측 초점 평면에, 소위 푸리에-평면(FTL)에 비디오 홀로그램의 공간 주파수 스펙트럼이 생긴다.

변조기 셀들은 그들의 매트릭스형 배치로 인해 광파를 공간적으로 그리고 등간격으로 변조시킨다. 이로 인해, 푸리에-평면(FTL)에는 주기 시퀀스로 동시에 다수의 회절 차수가 생기고, 상기 회절 차수들은 상이한 장소에서 주기성 인터벌로 놓인다. 포커싱 디스플레이 스크린(S)은 모든 주기 시퀀스를 관찰자 평면(OL) 내로 이미지화하고, 관찰자는 상기 시퀀스를 가시 범위 외부에 있는 눈으로 광학적 크로스토크로서 감지할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 푸리에 평면(FTL)에는 노출 개구판 형태의 공간 주파수 필터(AP)가 놓인다. 상기 노출 개구 판은 회절 차수의 선택에 의해 크로스토크를 방지하고, 포커싱 디스플레이 스크린(S)은 공간 주파수 필터(AP)를 통과한 피변조파의 공간 스펙트럼 범위만을 관찰자 평면(OL) 내의 눈 위치(P_EO)에 이미지화한다. 재구성된 3D-장면(3DS)을 관찰하기 위한 가시 범위가 눈 위치(P_EO)에 생긴다. 공간 주파수 필터(AP)의 이미지는 가시 범위의 구조를 규정한다.

디스플레이 스크린(S) 상에 이미지화되는 홀로그래픽으로 코딩된 변조기 셀의 직경은 재구성 공간의 다른 단부를 규정한다.

도 1에 따른 실시예에서, 디스플레이 스크린(S)은 렌즈이다. 그러나, 전술 한 바와 같이, 디스플레이 스크린의 직경은 프로젝션 렌즈(L)에 비해 매우 커야 하기 때문에, 디스플레이 스크린(S)은 바람직하게는 오목 거울일 수 있다.

다른 공지된 시스템과는 달리, 상기 홀로그래픽 프로젝션 시스템은 홀로그래픽 정보를 가진 변조기 셀의 특별한 코딩을 필요로 한다. 변조기 셀들이 비디오 홀로그램으로 코딩됨으로써, 3D-장면(3DS)의 재구성은 간섭에 의해, 확대되어 포커싱된 광파가 이미 디스플레이 스크린(S)을 통해 재구성 시스템을 벗어난, 광파 경로의 부분에서야 이루어진다. 이로 인해, 예컨대 상이한 경로 길이로 인한 광파 전파시의 전파 경로 차이가 변조기 셀의 코딩시 이미 고려될 수 있다.

상기 프로젝션 시스템은 3차원 장면(3DS)을 고정 재구성 공간에서 재구성하고, 관찰자가 하나의 눈으로 피상적으로 식별 불가능한 가시 범위에 있을 때만 상기 장면이 가시된다. 재구성 시스템 앞의 자유 이동은 홀로그래픽 재구성에 대한 시야의 손실 또는 제한 없이 상기 프로젝션 시스템만으로는 불가능하다.

관찰자의 이동시, 위치 제어 수단은 재구성 공간을 피변조파로 관찰자의 눈의 위치에 대해 트래킹함으로써, 가시 범위는 재구성 공간의 끝에서 항상 눈의 위치 후방에서 시작하고 재구성된 장면은 제한 없이 가시된다. 이를 위해, 도 1에 도시된 프로젝션 시스템은 공지된 아이 파인더를 포함해야 하고, 상기 아이 파인더는 정확한 눈의 위치를 찾으며 위치 제어 수단에 의해 가시 범위를 새로운 눈의 위치에 대해 정렬한다. 이러한 해결책은 유럽 특허 EP 0 946 066에 공지되어 있다.

실제 홀로그래픽 재구성을 위해, 피변조파의 트래킹시, 변조 수단의 홀로그래픽 코딩의 내용이 실제 눈의 위치에 매칭될 수 있는데, 그 이유는 자연에서 눈 위치의 변화가 3차원 장면의 물체의 공간적 배치에 대한 시각 및 그것의 가시성을 변화시키기 때문이다. 눈의 위치에 따라, 변하는 세부 사항 커버링 및/또는 관찰자 거리로 인해, 상이한 공간 깊이에 놓인 장면의 물체 세부 사항은 상이하게 가시된다.

그러나, 간단한 홀로그래픽 디스플레이를 위해, 실제 눈의 위치에 따라 물체 세부 사항의 가시성을 매칭하는 것이 생략될 수도 있다.

전체 재구성 시스템의 이동에 의한 트래킹은 디스플레이 스크린의 크기 및 질량으로 인해 실시되기 어렵다. 따라서, 발명자는 독일 특허 출원 DE 10 2006 024 092.8에서 이미, 피변조파를 포커싱 디스플레이 스크린 근처에 놓인, 전자 제어 가능한 편향 유닛에 의해 관련 관찰자 눈의 위치에 대해 정렬하는 것을 제안한다. 그러나, 이는 상기 편향 유닛이 디스플레이 스크린 근처에서 거의 똑같은 크기의 횡단면을 가져야 하기 때문에, 많은 재료와 비용을 필요로 한다. 그러나, 편향 유닛(DFU)이 도 2에 도시된 바와 같이 프로젝션 렌즈(L) 근처에 놓이면, 그 횡단면은 프로젝션 렌즈(L) 및 편향 유닛(DFU)이 더 작고 더 저렴하게 실시될 수 있는 정도의 크기이다. 그러나, 이는 다른 한편으로는 도 2에 도시된 바와 같이 더 큰 디스플레이 스크린(S)을 필요로 하는데, 그 이유는 눈의 위치(P_E1)에 대한 피변조파의 기울기로 인해 확대된 광파가 항상 디스플레이 스크린(S)의 제한된 범위에 걸쳐서만 재구성 시스템 밖으로 방출되기 때문이다. 피변조파의 방출 위치가 눈의 위치에 따라 변하기 때문에, 디스플레이 스크린(S)의 적지 않은 범위(AO)가 항상 미사용 상태로 있다.

그러나, 시스템이 좁은 가시 범위를 가지며 각각의 눈이 고유의 피변조파를 필요로 하면, 이 해결책에 의해 2개의 관찰자 공간이 디스플레이 스크린 상의 동일한 위치에서 시작하는 것을 보장하기 어렵다.

도 2에는 비디오 홀로그램의 이미지가 디스플레이 스크린(S) 상에 직접 형성되지 않는 것을 편향 유닛(DFU)이 방지하는 것이 도시된다. 그 대신, 상기 이미지가 디스플레이 스크린(S) 근처에서 기울어진 이미지 평면(IL₁)에 놓인다.

따라서, 편향 유닛의 만족스런 기능은 재구성 시스템의 렌즈에 주어지는 요구 조건이다. 광학 소자의 매우 큰 직경이 필요하기 때문에, 재료 비용의 증가와 더불어, 제어하기 어려운 수차가 커진다.

명칭: "Projection apparatus for display of image floating in space"을 가진 국제 출원 WO 2005/062106에는 자유 공간에서 부동하는 2차원 이미지의 프로젝션이 공지되어 있다. 프로젝션 장치는 이미지 디스플레이, 회전 가능하게 지지된 평면 거울 및 고정 오목 거울을 포함한다. 상기 간행물에는 오목 거울이 타원형이면, 부동 이미지가 프로젝션 장치로부터 큰 거리를 두고 재생된다는 것이 나타난다. 평면 거울은, 시스템으로부터 이미지의 방출시 광학 메인 축의 각도를 변경시키기 위해, 광학 프로젝션 축에 대해 수직으로 회전될 수 있다. 부동 이미지의 거리, 크기 및 관찰 각은 타원형 거울의 크기, 그 초점의 위치, 및 반사 표면들이 협력해서 투영하는 이미지 디스플레이의 위치에 의존한다. 2차원 이미지 정보로 변조된 광파용 광로 가이드로 인해, 홀로그래픽 재구성에 대한 상기 요구가 충족될 수 없다.

명칭: Apparatus for displaying images by projection on retina of viewer with eliminated adverse effect of intervening optics"을 가진 US-출원 US 2005/0234348은 2차원 회전 가능한 스캐너 거울 및 타원형 프로젝션 거울을 가진 스캐너 광학 장치가 RGB-원색의 강도 및 위상 변조된 레이저 광 빔을 연속해서 관찰자 눈의 망막으로 투영하는 "레티날 스캐닝 디스플레이"를 공개한다. 스캐너 광학 장치는 관찰자 눈 바로 앞에 배치되고, 스캐너 거울의 회전 축은 타원형 프로젝션 거울의 초점에 놓이고, 관찰자 눈의 망막은 타원형 프로젝션 거울의 다른 초점에 놓인다. 이미지가 레이저 광 빔의 시계열로부터 생기기 때문에, 즉 픽셀용 픽셀 및 라인용 라인이 스캐닝된 비디오 이미지로부터 생기기 때문에, 공지된 해결책은 간섭에 의한 홀로그래픽 재구성을 실시할 수 없다. 왜냐하면, 광파가 동일한 시간에 간섭에 대해 이용될 수 없기 때문이다. 이 해결책은 본 발명의 의미에서 공간 광 변조기를 이용하지 않는다.

본 발명의 목적은 3차원 장면을 하나 이상의 재구성 공간에서 피변조파의 회절 및 간섭에 의해 홀로그래픽으로 재구성하는 홀로그래픽 재구성 시스템용 제어 가능한 광파 트래킹 수단을 제공하는 것이다. 피변조파가 디스플레이 스크린을 통해 재구성 시스템을 벗어나기 전에, 광파 트래킹 수단은 피변조파를 하나 또는 다수의 관찰자의 소정 눈 위치에 대해 정렬하고 관찰자의 이동을 따라야 한다. 모든 눈 위치에서, 재구성된 장면은 에러 없이 동일한 품질로 가시되어야 한다.

재구성 시스템의 크기를 최소로 유지하기 위해, 눈 위치와는 무관하게 광학 소자의 광 작용 면이 거의 완전히 이용되어야 한다. 즉, 피변조파는 눈 위치와는 무관하게 고정 방출 위치를 가진 광 출구를 통해 디스플레이 스크린에 있는 재구성 시스템을 벗어나야 한다.

광파 트래킹 수단은 광파의 모든 부분 영역을 공간 광 변조 수단에서의 변조로부터 재구성까지의 광로에 걸쳐, 모든 피변조 간섭 광이 재구성 공간에서 원래 장면에서의 위치에 상응하는 장소에 코히런트하게 도달하도록, 가이드함으로써 소정 물체 점들이 왜곡 없이 재구성되어야 한다.

광 변조 수단의 분해도의 양호한 이용을 위해, 재구성 공간은 디스플레이 스크린의 광 출구보다 훨씬 더 작은 가시 범위를 갖는다. 이러한 시스템이 관찰자의 각각의 눈에 대해 별도의 광파를 변조하기 때문에, 적어도 동일한 관찰자에게 제공되는 재구성 공간들은 2개의 관찰자 눈에 대해 항상 합동으로 디스플레이 스크린의 동일한 방출 위치에서 시작한다. 재구성의 정확한 감지를 위해, 2개의 피변조파가 디스플레이 스크린 상에 동일한 면 구조로 나타나야 하고, 관찰자의 2개의 눈에 대한 재구성이 동일한 크기이어야 한다. 다른 경우에는, 관찰자의 이동시 재구성이 디스플레이 스크린에 대해 이동된다.

따라서, 가시 범위가 좁고 디스플레이 스크린이 큰 경우, 각각의 가시 범위는 가시 범위보다 수 백배 더 큰 트래킹 범위 내에 위치 설정되어야 한다는 요구가 주어진다. 광 방출시 피변조파의 광축의 방위각(azimuth angle)은 디스플레이 스크린의 광축과 많이 차이 날 수 있다. 이로 인해, 개별 피변조 광파 부분의 전파시 그리고 재구성 전에 보상되어야 하는 광파의 변형시 수차 및 광로 길이 차이가 생긴다.

본 발명의 재구성 시스템은 공간 광 변조 수단에 의해 홀로그래픽 정보를 가진 광파를 변조하고, 피변조파를 눈의 위치를 향한 전파 방향으로 안내하는 위치 제어 수단을 포함한다. 각각의 눈 위치 후방에, 적어도 하나의 관찰자 눈에 대해 설계된 가시 범위가 놓인다. 피변조파는 홀로그래픽 재구성 전에 디스플레이 스크린을 통해 방출 피변조파의 중심 평면에 의해 규정되는 광 방출 위치를 가진 광 출구에서 재구성 시스템을 벗어난다. 각각의 재구성은 해당 재구성 공간에서 이루어진다.

본 발명에 따라, 홀로그래픽 재구성 시스템은 회전 가능하게 지지된 트래킹 거울 수단 및 편향 거울 수단을 포함한다. 트래킹 거울 수단은 하나 이상의 회전축을 가지며, 피변조파의 광로에 놓인다. 위치 제어 수단은 트래킹 거울 수단을, 눈 위치의 아이 파인더가 제공하는 위치 데이터를 이용해서 간접적으로 눈 위치에 상응하는 기울기로 조절한다. 조절된 기울기로 인해, 트래킹 거울 수단은 피변조파를 눈 위치에 의존하는 반사 방향으로 반사시키고, 편향 거울 수단의 적어도 반사 거울면의 부분이 상기 반사 방향으로 놓인다. 즉, 편향 거울 수단은 트래킹 거울 수단에 의해 반사된 광파를 디스플레이 스크린을 통해 시스템을 벗어나기 전에, 아이 파인더가 찾은 눈 위치를 향한 전파 방향으로 안내한다.

트래킹 거울 수단은, 광학 수단이 공간 광 변조 수단에서 코딩된, 필터링된 비디오 홀로그램의 중간 이미지를 형성하는 장소에 놓인다.

편향 거울 수단은 디스플레이 스크린과 트래킹 거울 수단 사이에 놓이므로, 비디오 홀로그램의 다른 이미지가 가급적 디스플레이 스크린 상에 또는 적어도 디스플레이 스크린 근처에 생기고, 따라서 모든 피변조 광파 부분이 트래킹 거울 수단으로부터 디스플레이 스크린까지의 경로에서 가능한 동일한 파장을 커버한다. 비디오 홀로그램의 이미지가 디스플레이 스크린에 얼마나 가까이 놓이는지는 재구성 공간에서 피변조파의 전파 방향이 디스플레이 스크린의 직각 광축에 대해 갖는 각에 의존한다.

거울의 배치에 의해, 재구성의 장소에서 편향된 광파의 가능한 모든 간섭 광파의 코히어런스 조건이 유지된다. 동시에, 비디오 홀로그램의 이미지가 항상 디스플레이 스크린의 동일한 광 방출 위치에 놓인다.

바람직하게는 트래킹 거울 수단의 장소에서, 푸리에 변환에 의해 프로젝션 수단에 피변조파의 공간 주파수 스펙트럼이 발생하고, 공간 변조로 인해 생긴 방해 회절 차수가 광학 공간 주파수 필터 수단에 의해 제거된다.

회전 운동에 의해 비디오 이미지가 라인 시퀀스로서 개별 광 빔에 의해 스캐닝되는 프로젝션 시스템에서의 스캐너 거울과는 달리, 트래킹 거울 수단은 완전한 피변조파 또는 적어도 그 세그먼트를 반사하고, 상기 피변조파 또는 그 세그먼트는 항상 동시에 홀로그래픽 정보를 가진 서로 간섭성인 다수의 광파 부분을 포함한다.

본 발명의 간단한 실시예에서, 트래킹 거울 수단 및 편향 거울 수단은 회전 가능하고, 추가로 적어도 편향 거울 수단이 이동 가능하게 배치된다. 위치 제어 수단은 2개의 거울 수단을 피변조파 및 광 방출 위치와 관련해서, 광로 길이가 트래킹 거울 수단으로부터 디스플레이 스크린까지의 경로에서 모든 광파에 대해 동일한, 거울 위치로 이동시킨다.

재구성 시스템, 특히 편향 거울 수단을 컴팩트하게 구현하기 위해, 편향 거울 수단은 오목한 거울 면을 가짐으로써, 비디오 홀로그램의 중간 이미지를 확대하여 디스플레이 스크린에 이미지화한다.

위치 제어 수단은 또한 편향 거울 수단을 오목한 궤도에서 이동시킴으로써, 2개의 초점을 가진 타원체의 세그먼트를 시뮬레이트한다.

기울기 조절 가능한 트래킹 거울 수단의 회전 점 또는 회전 축은 타원체의 초점에 놓인다. 디스플레이 스크린의 광 출구의 중심점은 타원체의 다른 초점에 놓인다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 편향 거울 수단은 시스템에 고정 장착되고, 소정 조절 위치에서 항상 반사면의 일부가, 트래킹 거울 수단이 반사시킨, 광파의 광로에 놓이는 표면 영역을 갖는다. 이를 위해, 편향 거울 수단과 타원체의 세그먼트가 형성되고 타원체의 초점에서 회전 가능한 트래킹 거울이 중심에 지지된다. 타원체의 다른 초점에는 광 방출 위치를 가진 디스플레이 스크린이 놓인다.

따라서, 중간 이미지를 가진 트래킹 거울 수단의 기울기의 변화만이 조명 수단을 가진 공간 광 변조 수단 및 광학 프로젝션 수단을 포함하는 홀로그래픽 유닛의 운동과 같은 동일한 작용을 나타낸다.

본 발명에 따른 해결책은 이하에서 여러 실시예로 상세히 설명된다.

도 1은 눈의 위치에 관찰자의 시각을 가진 홀로그래픽 프로젝션 시스템의 평면도; 이 시스템은 명세서의 도입부에서 이미 설명되었고 국제 출원 PCT/DE2006/000896 에 공개되어 있음.

도 2는 피변조파의 전파 방향을 눈의 위치에 대해 정렬하는 전자적으로 제어 가능한 편향 유닛을 구비한 홀로그래픽 프로젝션 시스템의 평면도: 이 해결책도 명세서의 도입부에 설명되었고 독일 특허 출원 DE 10 2006 024 092.8에 공개되어 있음.

도 3은 본 발명이 해결할 기술적 문제를 나타낸 홀로그래픽 프로젝션 원리의 사시도.

도 4는 본 발명의 기본 실시예에 따른, 제어 가능한 광파 트래킹 수단을 나타낸 홀로그래픽 프로젝션 시스템의 측면도.

도 5는 위치 제어 수단이 관찰자의 위치 변동을 보상하기 위해 트래킹 거울 수단만을 이동시키는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 프로젝션 시스템.

도 6은 본 발명에 따른 홀로그래픽 프로젝션 시스템용 제어 가능한 광파 트래킹 수단의 다른 실시예의 평면도.

도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 실시예의 측면도.

본 발명이 해결할 기술적 문제가 도 3을 참고로 설명된다. 도 3에 도시된 시스템은 홀로그래픽 재구성을 위한 상기 별도의 홀로그래픽 유닛 중 2개를 이용한다. 각각의 홀로그래픽 유닛(HU_R, HU_L)은 코딩 가능한 변조기 셀을 가진 도 1에 도시된 공간 광 변조 수단, 상기 변조기 셀을 조명하기 위해 간섭성 광파를 발생시키는 조명 수단, 및 비디오 홀로그램을 확대하여 디스플레이 스크린(S)에 이미지화하는 광학 프로젝션 수단을 포함한다. 비디오 홀로그램의 이미지 면은 디스플레이 스크린(S)의 광 출구에 상응한다.

바람직하게는, 홀로그래픽 유닛들(HU_R, HU_L)은 관찰자 평면(OL)에서 관찰자의 헤드 위에 장착되고, 홀로그래픽 정보를 가진 피변조파를 전파 방향(D_R, D_L)을 따라 전송한다. 도시되지 않은 홀로그램 프로세서는 홀로그래픽 정보를 가진 2개의 홀로그래픽 유닛들(HU_R, HU_L)의 공간 광 변조 수단들을 코딩한다. 2개의 비디오 홀로그램은 수평 시차에 대한 정보 면에서 상이하다. 홀로그래픽 유닛들(HU_R, HU_L)은 디스플레이 스크린(S)과 관련해서, 그 전파 방향들(D_R, D_L)이 디스플레이 스크린(S) 상에서, 광 방출 위치(C)를 규정하는 점에서 교차되도록 정렬된다.

시스템이 국제 공개 WO 2006/119760 에 공개된 기본 원리를 실시하기 때문에, 디스플레이 스크린(S)은 포커싱 반사기로서 구현된다. 반사기는 관찰자 평면(OL)에서 눈의 위치(P_ER 또는 P_EL)에 각각의 홀로그래픽 유닛(HU_R, HU_L)의 조명 수단을 형성한다. 따라서, 눈의 위치(P_ER 또는 P_EL)에 각각 하나의 가시 범위마다 2개의 가상 직사각형 면이 나타난다. 상기 기본 원리에서 재구성은 각각의 눈에 할당 된 가시 범위에 의해서만 고려될 수 있다.

정확히 말하면, 도 1에 도시된 공간 주파수 필터(AP)를 통과하는 각각의 피변조파의 공간 주파수 스펙트럼의 개별 영역의 이미지들이 생긴다. 각각의 홀로그래픽 유닛(HU_R, HU_L)은 관찰자의 눈에 대해 고유의 원추형 재구성 공간을 형성하고, 상기 재구성 공간의 가시 범위는 눈의 위치(P_ER 또는 P_EL)를 지시하며, 각각의 재구성 공간은 디스플레이 스크린에서 시작하고 눈의 위치(P_ER 또는 P_EL) 바로 전에 끝난다. 관찰자가 디스플레이 스크린(S) 앞에서 이동하면, 제어 유닛(CU)은 2개의 홀로그래픽 유닛들(HU_R, HU_L)의 위치를 트래킹해야 한다. 따라서, 반대 방향의 2개의 화살표(1, 2)는 수평 운동을 나타낸다. 각각의 관찰자 눈이 시차 면에서 다른 고유의 재구성을 이용해서 홀로그래픽 재구성을 보기 때문에, 2개의 홀로그래픽 유닛들(HU_R, HU_L)의 광축은 항상, 각각의 관찰자 눈이 디스플레이 스크린(S)과 관련해서 그 재구성을 동일한 위치에서 보도록 위치 설정되어야 한다. 광 출구의 구조는 눈의 위치(P_ER 또는 P_EL)와 디스플레이 스크린(S)의 광축과의 편차에 의존하기 때문에, 2개의 전파 방향들(D_R, D_L)이 항상 디스플레이 스크린(S) 상의 바람직하게는 중심의 광 방출 위치(C)에서 교차되면, 상기 조건이 충족된다.

편의상, 도 3에는 3차원의, 피변조파가 개략적으로 도시된다. 2개의 광파의 단 하나의 수평 광파 평면만이 도시된다. 상기 광파 평면은 각각의 홀로그래픽 유닛들(HU_R, HU_L)의 상응하는 광축 상에서 3차원 광파의 중심 평면을 형성한다. 파선 은 각각의 광파의 수직 중심 평면을 나타낸다. 모든 중심 평면의 공통 교점은 디스플레이 스크린(S) 상의 광 방출 위치(C)를 결정한다.

홀로그래픽 유닛들(HU_R, HU_L)이 그들의 비디오 홀로그램을 확대시켜, 디스플레이 스크린(S)의 거의 전체 반사면 상에 이미지화하기 때문에, 사용된 반사면은 재구성의 고려시 최대 시야를 규정한다.

다수의 관찰자에게 동시에 홀로그래픽 재구성을 제공해야하는 시스템에 있어서, 도 3에 따른 실시예는 다른 위치들에서 다른 홀로그래픽 유닛들을 필요로 할 것이다. 제어 유닛(CU)은 모든 홀로그래픽 유닛을, 아이 파인더(EF)가 위치 데이터로서 제공하는 작동 위치로 이동시켜야 할 것이다. 디스플레이 스크린(S) 앞에서 홀로그래픽 유닛의 이동은 매우 복잡할 것이다.

본 발명이 해결해야 할 문제는 홀로그래픽 유닛의 이동에 의한 트래킹을 광학 수단에 의해 피하는 것이다. 또한, 적은 수의 홀로그래픽 유닛으로 여러 관찰자에 대한 재구성 공간을 생성하고 트래킹하는 해결책이 얻어져야 한다.

하기 설명에서는 홀로그래픽 프로젝션 시스템이 렌즈 형태의 포커싱 투과 디스플레이 스크린을 갖는지 또는 포커싱 오목 거울 형태의 포커싱 반사 디스플레이 스크린을 갖는지는 중요하지 않다. 본 발명의 기본 사상과 관련해서, 디스플레이 스크린에 대한 2가지 실시예가 선택적으로 사용될 수 있다.

상기 문제를 기초로, 도 4는 제 1 실시예를 도시하고, 상기 실시예에서 본 발명의 기본 동작 원리가 설명된다.

하기 실시예에서도, 단 하나의 홀로그래픽 유닛(HU)만이 설명된다. 홀로그래픽 유닛은 홀로그래픽 정보로 변조된 광파(LW_mod)를 원래 전파 방향(D_O)으로 비디오 홀로그램으로서 이미지화하기 위해 상기 부품들을 포함한다. 도 3에 따른 실시예와는 달리, 본 발명의 실시예에서는 홀로그래픽 유닛(HU)이 홀로그래픽 프로젝션 시스템 내에 고정 배치된다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 실시예의 측면도를 도시한다. 따라서, 상이한 눈 높이를 가진 눈의 위치를 보상하는 실시예에서 트래킹이 설명된다. 이러한 트래킹은 예컨대 관찰자의 크기에 가시성을 매칭하기 위해 필요하다.

본 발명에 따라, 회전 가능하게 지지된 트래킹 거울(M1)은 도시된 실시예에서 피변조파(LW_mod) 내에 놓인다. 피변조파를 임의의 측 방향으로 트래킹하기 위해, 트래킹 거울(M1)은 서로 수직으로 지지된 2개 이상의 축을 중심으로 회전 가능해야 하고 전파 방향(D_o)을 가진 피변조파의 중심에 놓여야 한다. 소위 스캐너 장치와는 달리, 트래킹 거울(M1)은 피변조파(LW_mod)의, 간섭에 관련한 모든 광을 동시에 조절 가능한 반사 방향(D_A)으로 반사시킨다. 도 4의 실시예에는 반사 방향(D_AO) 및 (D_A1)만이 도시된다.

광파(LW_mod)의 전파시 경로 길이 차이를 피하기 위해, 트래킹 거울(M1)은 바람직하게는 무한 초점의 렌즈 시스템(AF)이 비디오 홀로그램의 중간 이미지를 제공하는 장소에 놓인다.

본 출원서에서, 무한 초점의 렌즈 시스템은, 시스템의 초점 거리가 무한대여서, 상기 시스템이 콜리메이트된 입사 광파를 수신하고 상기 광파를 마찬가지로 콜리메이트하여 전송하는, 렌즈 시스템을 말하다.

본 실시예에서, 트래킹 거울(M1)은 제어 유닛(CU) 형태의 위치 제어 수단과 연결되고, 상기 제어 유닛은 도시되지 않은 아이 파인더의 위치 데이터에 따라 트래킹 거울(M1)의 기울기를 제어한다. 제어 유닛(CU)은 트래킹 거울(M1)의 기울기 및 상기 트래킹 거울(M1)에 마주 놓인 편향 거울(M2)의 위치 및 기울기를 조절함으로써, 트래킹 거울(M1)은 피변조파(LW_mod)를 반사 방향(D_A)으로 편향 거울(M2)로 반사시키고, 편향 거울(M2)은 피반사파(LW_mod)를 디스플레이 스크린(S) 상의 고정 공통 광 방출 위치(C)를 지나 소정 눈의 위치(P_EL)로 편향시킨다. 따라서, 트래킹 거울(M1) 및 편향 거울(M2)은 제어 유닛(CU)과 함께 본 발명에 따른 편향 시스템을 형성한다.

이 실시예에서, 편향 거울(M2)은 회전 가능하게 그리고 이동 가능하게 배치됨으로써 높은 이동도를 가져야 한다.

제어 유닛(CU)은 2개의 거울들(M1, M2)을 디스플레이 스크린(S) 상에서 고정 공통 광 방출 위치(C)와 관련해서, 하기 2가지 조건이 충족되도록 이동시킨다:

하나: 편향 거울(M2)에서 반사 후에 눈의 위치(P_E)를 향한 방향으로 전파되는 피변조파(LW_mod)가 놓이는 광축은 항상 광 방출 위치(C)를 통과해야 한다.

둘: 공통 광 방출 위치(C)를 통과하는, 피변조파 평면의 광 경로 길이가 눈의 위치(P_E)와 관계없이 일정하게 유지되어야 한다.

트래킹시 광파(LW_mod)가 디스플레이 스크린(s)을 소정 눈의 위치(P_E)와 관계없이 광 방출 위치(C)를 통해 벗어나기 때문에, 관찰자의 이동시 디스플레이 스크린(S)의 배경 앞에서 홀로그래픽 재구성 또는 개별 재구성된 물체의 측 방향 이동이 방지된다. 홀로그래픽 시스템이 표면 손실 없이 모든 소정 눈 위치에서 디스플레이 스크린의 전체, 광 작용 면을 이용할 수 있다.

또한, 하나의 관찰자에 대한 2개의 재구성들이 항상 합동으로 놓이고 동일한 크기이어야 하기 때문에, 제 1 요구 조건은 각각의 관찰자 눈에 대해 별도의 재구성을 필요로 하는 시스템에 대한 중요한 전제 조건이다.

제 2 요구 조건은 예컨대 시간에 따라 변하는 코딩에 의한 피변조파의 광파들 사이의 광학 수차 및 광로 길이 차이를 보상하기 위해 필요한 비용을 줄인다.

상기 요구 조건들은 본 발명에 따라 트래킹 거울(M1) 및 편향 거울(M2)이 각각의 눈 위치(P_E)에 대한 공통의 광 방출 위치(C)와 관련해서, 타원체 및 그 초점에 의해 규정되는 위치를 갖는 것을 요구한다.

각각의 타원체는 공지된 바와 같이 2개의 초점을 가지며, 초점으로부터 곡선의 내부를 향하는 광파가 타원 접선의 임의의 장소에 의해 반사됨으로써, 그 반사가 다른 초점을 향하는 특성을 갖는다.

도 4에 따른 실시예에 의해,

- 제어 유닛(CU)이 편향 거울(M2)을 트래킹 거울(M1)의 기울기에 따라 타원 궤도 상의 접선처럼 이동시키고,

- 회전 가능한 트래킹 거울(M1)의 중심이 상기 타원의 초점에 놓이고,

- 공통 광 방출 위치(C)를 가진 디스플레이 스크린(S)이 타원 경로의 다른 초점에 놓이면,

상기 2가지 조건들이 최적으로 충족될 수 있다.

예컨대, 피변조파(LW_mod)가 눈 위치(P_EL1)을 향하도록 하기 위해, 제어 유닛(CU)은 편향 거울(M2)을 타원체의 표면을 따라 거울 위치(P_M2)로 이동시키고 회전시킨다. 동시에, 트래킹 거울(M1)은 수 각도만큼 좌측으로 회전된다. 모든 운동은 화살표들(3, 4, 5)로 표시된다.

본 실시예에서, 편향 거울(M2)은 구면을 갖는다. 이는 편향 거울(M2)이 필터링된 비디오 홀로그램의 중간 이미지를 디스플레이 스크린 상에 또는 디스플레이 스크린 근처에 이미지화하는 장점을 갖는다. 동시에, 편향 거울(M2)은 무한 초점의 시스템 내에서 필터링된 공간 주파수 스펙트럼을, 도 4에서 "동공"이라 하는 중간 동공으로서, 디스플레이 스크린(S) 앞의 공간에 이미지화한다. 중간 동공의 위치는 광파 트래킹 수단에 의해 조절되는 눈의 위치에 의존한다. 포커싱 디스플레이 스크린(S)은 눈의 위치(P_E1)에 있는 가시 범위 내의 방출 동공으로서 중간 동공을 이미지화한다. 디스플레이 스크린과 눈의 위치(P_E1) 사이의 원추형 부분에서홀로그래픽 재구성이 이루어진다.

도 4에 따른 실시예에서, 편향 거울(M2)의 이동은 많은 기계적 비용을 필요로 하고, 기계적 관성으로 인해 재구성 시스템의 느린 트래킹만을 가능하게 하는 단점이 있다.

상기 단점을 기초로, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 여기서는 큰 편향 거울(M21)이 고정 배치됨으로써, 제어 유닛(CU)이 비교적 작고 가벼운 트래킹 거울(M1)만을 이동시키면 된다. 편향 거울(M21)은 반사면(RA)을 가지며, 상기 반사면은 전체적으로 거울 위치의 변화없이, 트래킹 거울(M1)의 조절된 기울기와 무관하게 항상 반사면(RA)의 부분 영역이 트래킹 거울(M1)에 의해 반사된 전체 광파의 광로에 놓일 정도로 크다.

이 실시예에서, 제어 유닛(CU)은 트래킹 거울(M1)의 기울기의 변화에 의해서만 홀로그래픽 유닛(HU)의 이동과 동일한 작용을 얻는다.

상기 요구 조건들 중 제 2 요구 조건을 충족시키기 위해, 본 발명의 이 실시예에서는 편향 거울(M21)의 반사면(MA)이 타원체의 세그먼트로서 구현된다. 즉, 상기 반사면(MA)은 오목 거울을 형성하고, 상기 오목 거울은 트래킹 거울(M1) 상에 놓인 비디오 홀로그램의 중간 이미지를 확대하여 디스플레이 스크린(S) 근처에 이미지화한다. 큰 편향 거울(M21)이 고정 배치된, 도 5에 따른 개선예는 시간 다중 작동 중에 단일 홀로그래픽 유닛에 의해 상이한 눈 위치에 대한 별도의 재구성 공간을 생성할 수 있게 한다. 이를 위해, 홀로그램 프로세서는 실제 눈 위치에 할당된 홀로그램 정보를 교대로 포함하는 홀로그램 시퀀스를 가진 홀로그래픽 유닛(HU)의 공간 광 변조 수단의 변조기 셀을 코딩한다. 관련 홀로그램 정보를 가진 피변 조파만을 해당 눈 위치로 안내하기 위해, 제어 유닛(CU)은, 트래킹 거울(M1)이 홀로그램 시퀀스와 동기로 2개의 각 위치 사이에서 진자 운동하도록, 트래킹 거울(M1)만을 이동시키면 된다. 비교적 작고 가벼운 트래킹 거울(M1)의 실시예로 인해, 상기 진자 운동을 충분한 신속도로 실시될 수 있어서, 단일 홀로그래픽 유닛(HU)이 상이한 눈 위치에 대한 플리커(flicker) 없이 홀로그래픽 재구성을 시간 다중 방식으로 제공할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 평면도로 도시한다. 편의상, 하기 도면은 완전한 피변조파 대신, 관찰자의 눈 위치(P_EL, P_ER)를 향한 광로의 광축만을 도시한다.

이 실시예에서, 편향 거울(M22)은 도시된 X-방향으로 원호형 반사면을 가지며, 상기 반사면은 원 세그먼트에 상응한다. 편향 거울(M22)은 시스템에 고정 장착된다. 이 도면에서, 디스플레이 스크린의 광 방출 위치(C)는 원호형 반사면의 원 중심점 내에 놓이고, 다수의 방향으로 회전 가능한 트래킹 거울(M1)은, 피변조파의 광로가 그림자 형성에 의해 방해받지 않도록 예컨대 디스플레이 스크린(S) 상의 광 출구 상부 또는 하부에 놓일 수 있다. 트래킹 거울(M1)의 위치에 따라, 하나의 또는 도 6에 도시된 바와 같이 2개의 홀로그래픽 유닛(HU_R, HU_L)이 바람직하게는 편향 거울(M22)의 상부 또는 하부에 놓이고 트래킹 거울(M1)을 향할 수 있다.

도 7은 트래킹 거울(M1), 편향 거울(M22) 및 디스플레이 스크린(S)과 관련한 홀로그래픽 유닛(HU_L)의 위치에 대한 실시예를 가진 본 발명의 동일한 실시예를 측 면도로 도시한다. 모든 광 소자들은 광로에서 상이한 높이 면에 배치되므로, 피변조파가 일반적으로 광축에 대해 경사지게 전파된다. 상기 실시예도 중심점으로서 디스플레이 스크린(S)의 광 방출 위치(C)를 가진 이미지 평면 내에 비디오홀로그램을 이미지화해야 한다. 편향시 이를 위해 일정한 광로 길이가 필요하기 때문에, 편향 거울(M22)은 도 7에서도 타원형 거울 구조를 가져야 한다. 이 실시예에서도 광 방출 위치(C)는 하부 초점(F1)에 놓이고, 트래킹 거울(M1)의 회전 축선은 타원체의 수직으로 놓인 섹터의 형태인 편향 거울(M22)의 상부 초점(F2)에 놓인다.

도 6 및 도 7은 트래킹 거울(M1), 편향 거울(M22) 및 디스플레이 스크린(S) 사이에서 단지 몇몇 눈의 위치에 대해서만 피변조파 및 피편향파의 광로가 소자의 광축을 따라 연장하는 것을 도시한다. 광학 소자를 통한 광로의 경사 연장은 피변조파의 구조를 많이 방해할 수 있고, 시스템의 광학 디자인시 및 코딩시 고려되어야 하며 보상되어야 한다.

상기 재구성 시스템이 시간 다중 작동 중에도 많은 홀로그래픽 재구성을 제공할 수 있음에도, 도 6은 많은 홀로그래픽 재구성이 공간 다중 작동 중에 실시되는 실시예를 도시한다. 이를 위해, 시스템은 각각의 관찰자 눈에 대해 별도의 홀로그래픽 유닛(HU_R) 및 (HU_L)을 포함한다. 2개의 유닛들은, 각각의 유닛이 공통으로 사용된 트래킹 거울(M1)과 편향 거울(M21)에서 반사에 의해 전파 방향(D_L 또는 D_R)에 대해 눈의 위치에 따라 별도의 재구성 공간을 생성하도록, 시스템 내에 배치된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 광파 트래킹 수단이 컴팩트한 구성의 관점에서 다른 편향 거울 또는 다수의 트래킹 거울을 포함할 수 있다. 하나 또는 다수의 추가 거울의 휘어진 형태는 홀로그래픽 재구성 시스템의 광로 길이 차이의 보상을 지원할 수 있다.

Claims (13)

1. 장면의 재구성을 위한 홀로그래픽 재구성 시스템으로서, 상기 재구성 시스템은 홀로그래픽 정보를 가진 광파를 변조시키는 공간 광 변조 수단, 및 상기 재구성 시스템 내의 피변조파의 광로에 소정 전파 방향을 제공하는 광파 트래킹 수단을 포함하는, 홀로그래픽 재구성 시스템에 있어서,

   - 상기 피변조파(LW_mod)를 반사 방향(D_A)으로 반사시키기 위해, 상기 재구성 시스템의 내부에서 디스플레이 스크린(S) 앞에 놓인, 기울기 조절 가능한 트래킹 거울 수단(M1)을 조절하는 위치 제어 수단(CU), 및

   - 상기 공간 광 변조 수단의 이미지가 상기 디스플레이 스크린 상에 또는 적어도 상기 디스플레이 스크린 가까이에 형성되도록, 상기 디스플레이 스크린과 상기 트래킹 거울 수단 사이에 배치되고, 상기 피변조파를 상기 디스플레이 스크린(S)의 고정 광 방출 위치를 통해 상기 재구성 시스템으로부터 안내하는 편향 거울 수단(M2)을 포함하고,

   상기 위치 제어 수단(CU)은 상기 트래킹 거울 수단(M1) 및 상기 편향 거울 수단(M2)을,

   - 상기 편향 거울 수단(M2)이 반사된 광파를 상기 디스플레이 스크린(S)을 통해 소정 전파 방향(DB)으로 안내하고

   - 상기 트래킹 거울 시스템(M1)으로부터 상기 광 방출 위치(C)까지의 광로의 길이가 상기 트래킹 거울 수단(M1)의 조절된 기울기와 무관하게 상기 피변조파의 모든 부분 영역에 대해 일정하도록, 조절하는

   것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   - 상기 편향 거울 수단(M2)은 2개의 초점을 가진 타원체 형상을 가진 오목한 표면을 포함하고,

   - 상기 트래킹 거울 수단(M1)은 중심이 상기 타원체의 초점에 놓이고,

   - 상기 디스플레이 스크린(S)은 그것이 상기 타원체의 다른 초점에 놓이는 고정 광 방출 위치(C)를 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 광원을 관찰자의 눈에 이미지화하기 위해 포커싱 디스플레이 스크린(S)이 제공되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   - 상기 제어 가능한 트래킹 거울 수단(M1)은 홀로그래픽 정보로 코딩된 공간 광 변조 수단에서 형성된 비디오 홀로그램의 중간 이미지가 나타나는 장소에 놓이고,

   - 상기 편향 거울 수단(M2)은, 상기 비디오 홀로그램이 상기 디스플레이 스크린(S) 상에 이미지화되도록, 상기 트래킹 거울 수단(M1)과 상기 광 방출 위치(C) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
5. 제 3항에 있어서, 상기 편향 거울 수단(M2)은 상기 비디오 홀로그램의 중간 이미지를 확대하여 이미지 평면(IL₁)에 이미지화하기 위해 오목한 거울 면을 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
6. 제 5항에 있어서, 무한 초점의 렌즈 시스템(AF)이 제공되고, 상기 렌즈 시스템은 비디오 홀로그램의 공간 주파수 스펙트럼을 발생시키며, 상기 광파 트래킹 수단은, 홀로그램 측에서 상기 공간 주파수 스펙트럼을 상기 디스플레이 스크린(S) 앞에서 중간 동공으로서 이미지화하도록 구현되고, 상기 포커싱 디스플레이 스크린(S)은 상기 시스템의 방출 동공으로서 상기 중간 동공을 관찰자의 하나의 눈 위치에 이미지화하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 편향 거울 수단(M21)은, 상기 트래킹 거울 수단(M1)의 조절된 기울기와 무관하게 반사면(RA)의 부분 영역이 항상 상기 트래킹 거울 수단(M1)에 의해 반사된 전체 광파의 광로에 놓이는, 크기와 구조를 가진 반사면(RA)을 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 편향 거울 수단(M2)은 상기 시스템 내에 고정 배치되 고, 타원체 섹션의 형태를 가진 타원형 거울면(MA)을 가지므로, 상기 편향 거울 수단(M21)은 상기 비디오 홀로그램의 이미지를 확대하여 상기 이미지 평면(IL₁) 내로 투영하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
9. 제 1항에 있어서,

   - 홀로그래픽 유닛(HU_R 및 HU_L) 내의 광 변조 수단은 관찰자의 각각의 눈에 대해 별도의 피변조파를 발생시키고,

   - 상기 홀로그래픽 유닛들(HU_R 및 HU_L)은 국부적으로 상기 트래킹 거울 수단(M1) 및 상기 편향 거울 수단(M22)에 대해, 상기 트래킹 거울 수단(M1)의 기울기와 무관하게 적어도 동일한 관찰자에 할당되는 각각의 광파의 광축(D_L, D_R)이 상기 디스플레이 스크린(S) 상에서 동일한 광 방출 위치(C)와 만나도록 배치되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
10. 제 1항에 있어서, 홀로그래픽 유닛(HU_R 및 HU_L) 내의 광 변조 수단은 관찰자의 각각의 눈에 대해 별도의 피변조파를 발생시키고, 각각의 홀로그래픽 유닛들(HU_R 및 HU_L)에 별도의 거울이 할당되고, 상기 위치 제어 수단(CU)은 각각의 거울의 기울기를 해당 관찰자 눈의 실제 위치에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
11. 제 1항에 있어서, 홀로그래픽 시퀀스와 동기로 2개의 각 위치 사이에서 진자 운동하는 트래킹 거울(M1)을 이용해서 시간 다중 작동 중에 상이한 눈 위치에 대한 별도의 재구성 공간을 발생시키기 위해 단일 홀로그래픽 유닛(HU)이 제공되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
12. 제 1항에 있어서, 상기 공간 광 변조 수단에서 렌즈 기능이 코딩되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.
13. 제 1항에 있어서, 상기 시스템의 깊이를 줄이기 위해 광파를 폴딩하는 편향 거울이 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 재구성 시스템.

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