KR20130022900A - 입체영상 표시장치 - Google Patents

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KR20130022900A
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Abstract

본 발명은 입체영상 표시장치에 관한 것으로서, 특히, 하나의 광원을 조정하여 홀로그래픽광학소자(HOE)로 전송되는 광의 경로를 변경시켜 줌으로써 입체영상을 표시할 수 있는, 입체영상 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 입체영상 표시장치는, 이미지가 출력되는 이미지패널; 상기 이미지패널의 전면에 백라이트를 공급하기 위한 이미지패널조명 홀로그래픽광학소자(IPI-HOE); 평행광(Collimated Beam)을 발생시키는 하나의 광원; 상기 광원으로부터 방출되는 광의 진행 방향을 조정하기 위한 광경로조정부; 상기 IPI-HOE의 형태를 기억하고 있으며, 상기 광경로조정부로부터 반사된 광을 상기 IPI-HOE로 조사하는 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE); 및 상기 광경로조정부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

Description

입체영상 표시장치{Display Apparatus For Displaying Three Dimensional Picture}
본 발명은 입체영상 표시장치에 관한 것으로서, 특히, 홀로그래픽 방식을 이용하여 영상을 입체적으로 표시할 수 있는 입체영상 표시장치에 관한 것이다.
입체영상 표시장치는, 두 눈에 인지되는 서로 다른 영상신호가 합성될 때 원근감이 나타나는 것을 이용하여 영상을 입체적으로 표시한다.
이러한 입체 영상을 구현하는 방법으로는, 크게 양안시차 방식(stereoscopic technique), 볼류메트릭 방식(Volumetric technique) 및 홀로그래픽 방식(Holographic technique) 등이 알려져 있다.
이 중, 양안시차 방식(스테레오스코픽 방식)은 양안 시차를 갖는 2차원 영상을 사용자의 좌안과 우안에 각각 분리하여 보여줌으로써 입체감을 유발시키는 방식이다. 양안시차 방식을 이용한 입체영상 표시장치는, 좌안용 이미지 정보를 표시하는 좌안 픽셀과 우안용 이미지정보를 표시하는 우안 픽셀이 번갈아 형성된 액정패널 및, 좌안 영상과 우안영상이 각각 좌안과 우안을 향하도록 분리하는 패럴랙스 배리어(parallax barrier)를 포함하여 구성된다.
이러한 양안시차 방식은, 평판디스플레이 패널과 간단한 광부품을 이용하여 시스템을 구성할 수 있어 슬림한 구조로 입체영상을 구현할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 좌우 영상을 한 패널에 구성해야 하므로 해상도가 절반 이하로 줄어들고, 사용자에게 시각적인 피로감을 줄 수 있다는 문제점을 가지고 있다.
한편, 홀로그래픽(Holographic) 방식은, 홀로그램을 이용하여 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 동일한 입체 영상을 느낄 수 있도록 하는 방식이다. 따라서, 홀로그래픽 방식은 입체감이 뛰어나며 관측자가 피로감 없이 입체 영상을 느낄 수 있도록 하는 가장 이상적인 방식으로 알려져 있다.
이러한 홀로그래픽 방식은, 물체에서 반사된 광(물체파)과 간섭성이 있는 광(기준파)을 겹쳐서 얻어지는 간섭 신호를 기록하고, 이를 재생하는 원리를 이용하고 있다.
도 1은 종래의 홀로그래픽 방식을 이용한 입체영상 표시장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
우선, 도 1에 도시된 입체영상 표시장치(H-ASD : Holographic-AutoStereoscopic Display)는, 국제공개번호가 WO 2010/084326호인 특허문헌에 기재되어 있는 도면으로서, H-ASD의 기본적 구성을 나타내고 있다.
즉, 도 1에서 도면부호 1은 광원(Light Sources), 16은 광원어레이(Light Source Array), 3은 홀로그래픽 광학 소자(HOE : Holographic Optical Element), 4는 이미지패널(LCD), 7은 사용자의 눈(Viewer’s Eye)이며, 10은 입체영상을 볼 수 있는 스테레오 뷰잉 존(Stereo Viewing Zone)을 나타내고 있다.
한편, 종래의 홀로그래픽 방식을 이용한 입체영상 표시장치는 상기한 바와 같이, 복수의 광원(A Plurality of Light Sources 또는 A Plurality of Light Source Array)(1a, 1b, 1c, 16)을 이용하여 홀로그래픽광학소자(HOE)(3)에 광을 조사하고 있다. 광원(1, 16)에서 방출된 광이 홀로그래픽광학소자(HOE)(3)로 입사될 경우, 이 빛은 회절되어 표시창(Viewing Window)영역으로 집중된다. 이때, 발광하는 광원의 위치를 이동하면 홀로그래픽광학소자(HOE)(3)로 입사되는 빛의 방향이 변경되고, 이에 따라 표시창(Viewing Window)이 이동한다.
그러나, 상기한 바와 같은 방법으로 입체영상을 구현할 경우, 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.
첫째, 시청 영역이 넓은 입체영상 표시장치를 구현할 경우 필요한 광원의 개수가 많아진다. 즉, 사용자가 시청할 수 있는 영역이 넓을 경우 사용자가 위치할 수 있는 지점의 수가 많아지고, 그에 따라 사용자가 위치할 수 있는 표시창(Viewing Window)의 위치 또한 많아진다. 이것은 각각의 위치에 대응되어야 하는 광원의 개수가 증가함을 의미하며, 이는 광원 드라이버(Driver)가 복잡해짐과 함께 광원관련 비용(Cost)의 증가를 초래할 수 있다.
둘째, 표시창(Viewing Window)의 위치, 즉, 입체영상을 볼 수 있는 영역으로의 이동에 대한 세밀한 제어가 어렵다. 즉, 광원의 위치와 표시창(Viewing Window)의 위치 사이에는 일대일 대응 관계가 있어 광원 간의 위치가 충분히 가깝지 않을 경우 표시창(Viewing Window) 간의 위치가 충분히 가깝지 않아, 사용자는 자신의 움직임에 따라 불연속적으로 움직이는 표시창(Viewing Window)을 느낄 수 있다.
셋째, 광원 집속(Collimation) 상태가 미흡한 광원이 이용될 경우 입체영상의 혼선(Crosstalk) 가능성이 있다. 즉, 광원의 비용을 줄이기 위해 집속(Collimation) 상태가 미흡한 광원을 이용할 경우, 입체영상을 시청할 수 있는 표시창(3D Viewing Window)이 명확하게 형성되지 않기 때문에 3D Crosstalk가 유발될 수 있다.
넷째, 이미지패널의 휘도 불균일 가능성이 높아진다. 즉, 광원으로부터 빛이 직접 HOE(3)로 입사될 경우, 광원의 발광 특성에 따라 이미지패널의 휘도가 균일하지 않을 가능성이 있다. 예를 들어, 이미지패널(4)의 중앙 영역은 높은 휘도를 갖고, 바깥 부분은 낮은 휘도를 갖을 가능성이 높아진다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 광원을 조정하여 홀로그래픽광학소자(HOE)로 전송되는 광의 경로를 변경시켜 줌으로써 입체영상을 표시할 수 있는, 입체영상 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체영상 표시장치는, 이미지가 출력되는 이미지패널; 상기 이미지패널의 전면에 백라이트를 공급하기 위한 이미지패널조명 홀로그래픽광학소자(IPI-HOE); 평행광(Collimated Beam)을 발생시키는 하나의 광원; 상기 광원으로부터 방출되는 광의 진행 방향을 조정하기 위한 광경로조정부; 상기 IPI-HOE의 형태를 기억하고 있으며, 상기 광경로조정부로부터 반사된 광을 상기 IPI-HOE로 조사하는 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE); 및 상기 광경로조정부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명은 하나의 광원을 조정하여 홀로그래픽광학소자(HOE)로 전송되는 광의 경로를 변경시켜 줌으로써 입체영상을 표시한다. 즉, 본 발명은 하나의 광원(Light Beam)을 조정(Steering)함으로써, 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE)에 빛이 조사되는 위치를 미세하게 조절할 수 있으며, 이를 통해 표시창(Viewing Window)의 위치를 미세하게 조정할 수 있다. 또한, 본 발명은 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE)를 이용함으로써 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPI-HOE) 또는 LCD 이미지패널 전면에 균일한 광량을 조사할 수 있으며, 이를 통해 이미지패널의 휘도 균일성을 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE)와 광조정유닛(Beam Steering Unit) 사이에 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)를 추가하여, 광 조정 유닛에서 입사되는 빛의 경로를 수정함으로써, 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE)에 패턴(Pattern) 기록시의 각도로 입사시킬 수 있으며, 이를 통해, 최초 기록된 위치에 표시창(Viewing Window)을 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 광원으로 이미지 조정(Image Steering) 효과를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, 회전 거울(mirror)의 조절로 광 방향을 사용자 위치에 따라 완전하게 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 홀로그래픽 방식을 이용한 입체영상 표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치의 개략적으로 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치의 측면을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치의 개략적으로 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치의 개략적으로 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치의 측면을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지가 출력되는 이미지패널(100), 이미지패널 전면에 백라이트(Back Light)를 공급하기 위한 이미지패널조명 홀로그래픽광학소자(IPI-HOE : Image Panel Illuminating-HOE )(이하, 간단히 'IPI-HOE'라 함)(200), IPI-HOE의 형태를 기억하고 있는 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE : Image Panel Memorized-HOE)(이하, 간단히 'IPM-HOE'라 함)(300), 평행광(Collimated Beam)을 발생시키는 광원(500) 및 광원으로부터 방출되는 광(Beam)의 진행 방향을 기 설정되어 있는 복수의 방향으로 조정하기 위한 광경로조정부(Beam Steering Unit)(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치는 광경로조정부를 구동시키기 위한 제어부를 포함하고 있다.
우선, IPI-HOE(Image Panel Illuminating-HOE)(200)는 이미지패널(100)의 전면에 광을 공급하는 기능을 수행하는 것으로서, 표시창(Viewing Window)에 대한 패턴정보가 기록되어 있다.
즉, IPI-HOE에는 확산광소스(Diffusive Light Source)의 이미지가 기록되어 있어서, IPI-HOE는 이 확산광소스(Diffusive Light Source)의 기하학적 형태나 크기에 따라 사용자가 이미지패널의 이미지를 볼 수 있는 표시창(Viewing Window)을 형성할 수 있다. 표시창(Viewing Window)이 사용자의 좌안 그리고 우안에 각각 다른 이미지를 전달할 수 있을 만큼 작을 경우 무안경 3차원 입체영상(Auto-Stereoscopic 3D Display)이 구현될 수 있다. 여기서, 표시창(Viewing Window)이란, 사용자가 입체영상을 볼 수 있는 공간상의 위치를 말한다.
이러한, IPI-HOE(200)는 이미지패널(100)의 전면 또는 후면에 위치될 수 있다.
다음으로, 이미지패널(100)은, IPI-HOE(200)에서 재생된 광을 영상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 것으로, 예를 들어 액정패널(LCD)로 구성될 수 있다. 또한, 이미지패널(100)을 형성하는 액정패널(LCD)로는 TFT-LCD, SLM, 또는 LCOS 등이 적용될 수 있다.
즉, IPI-HOE(200)는 이미지패널(100)의 후방에 배치되어 있으므로, 이미지패널(100)은 IPI-HOE에서 재생된 광을 영상신호에 따라 변조한다. 이러한 이미지 패널(100)은 한 프레임의 영상을 복수 개의 영상으로 나누어 시분할(time multiplexing) 방식으로 교대로 구현할 수 있다. 예를 들어, 한 프레임의 영상이 두 개의 서브 프레임 영상으로 나뉜 상태에서, 이미지패널(100)은 각각에 해당하는 영상 신호에 따라 광을 변조할 수 있다.
다음으로, IPM-HOE(Image Panel Memorized-HOE)(300)는 IPI-HOE(200)의 형태를 기억하고 있으며, IPM-HOE의 일부 영역에 빛이 조사될 경우 IPI-HOE의 전체 면적에 균일하게 광을 분포시키는 기능을 수행한다.
즉, IPM-HOE(300)는 광원으로부터 전달되어온 광이, IPI-HOE에 홀로그램을 기록할 때에 사용된 기준광의 각도를 갖도록 광경로를 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, IPM-HOE(300)는 광경로조정부(400)로부터 전달되어온 광을 IPI-HOE의 전체 면적에 균일하게 비추는 기능을 수행하며, IPI-HOE(200)는 IPM-HOE로부터 전달되어온 광에 따라 서로 다른 이미지를 형성하는 기능을 수행한다.
부연하여 설명하면, IPM-HOE(300) 상의 서로 다른 위치에는, 그 위치에서 기록된 IPI-HOE(200)의 형태가 기록되어 있기 때문에, IPM-HOE의 어떤 위치에 재생광을 조사할 경우, 그 위치에서 IPI-HOE의 방향으로 광이 방출되고, 이 방향으로 IPI-HOE에 기록된 표시창(Viewing Window)이 형성된다. 이러한 IPM-HOE 상에 재생광이 조사되는 위치가 달라질 경우 표시창(Viewing Window)의 위치가 달라진다.
한편, 상기한 바와 같은 IPM-HOE(300) 또는 IPI-HOE(200)는 포토레지스트(Photoresist), 포토폴리머(Photopolymer), 표백된(bleached) 사진 건판, DCG(Dichromated gelatin)등을 이용하여 제작될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 IPM-HOE(300) 또는 IPI-HOE(200)와 같은 홀로그래픽광학소자(HOE)는, 홀로그래픽 방법(Holographic method)에 의해 만들어지는 렌즈(lenses), 거울(mirrors), gratings, 프리즘(prisms) 및 beam splitters 등을 말한다. 이러한 HOE는, 반사(Reflection)나 굴절(refraction) 보다는 회절(diffraction) 효과를 이용하기 때문에 DOEs(Diffraction Optical Elements)의 한 종류로 분류되고 DOEs라고 부르기도 한다. 또한, HOE는 기하광학(Geometrical optic) 규칙을 따르며, 전통적인 광학소자(conventional optical elements) 용도로 활용이 가능하다. 또한, HOE는 동작효율(Operate efficiency)이 좁은 영역의 파장(wavelength)에서 나타나지만, 레이저(laser)를 이용하여 제작되므로 큰 문제가 되지는 않는다.
다음으로, 광원(500)은 직진성을 갖는 평행광(Collimated Beam)을 출력하는 기능을 수행하는 것으로서, 광원으로는, Red, Green, Blue Laser Light가 조합된 것이 이용될 수 있다.
즉, 종래에는 IPI-HOE(200)가 형성하는 복수의 스크린 영상과 같은 개수로 광이 요구되었으나, 본 발명은 하나의 광원만으로 구성될 수 있다. 한편, 본 발명은 광경로조정부(400)와 IPM-HOE(300)를 이용하여 복수의 광원이 있는 것과 동일한 효과를 달성할 수 있다.
마지막으로, 광경로조정부(Beam Steering Unit)(400)는 광원으로부터 출력된 광의 진행 방향을 다양한 각도로 조정하여, IPM-HOE의 원하는 영역에 비추는 기능을 수행한다. 광경로조정부로는 Micro Mirror, Galvanometer, DLP, Acousto-Optic Modulator, HOE 등이 이용될 수 있다. 즉, 광경로조정부(400)는 광원(500)과 IPM-HOE(300) 사이의 광경로에 배치되어, 광원으로부터 출력된 광을 IPM-HOE의 원하는 영역에 비추는 기능을 수행한다.
한편, 미도시된 제어부는, 광경로조정부(400)와 이미지패널(100)의 구동을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 제어부는 이미지패널(100)에서 두 개의 서브 프레임 영상에 해당하는 영상신호를 순차로 변조하는 것에 동기 되어, 광경로조정부(400)를 회전시킴으로써, 광경로조정부(400)로부터 반사된 광이 IPM-HOE(300)의 서로 다른 위치에 비춰지도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치의 작동 방법은 다음과 같다.
즉, 제어부(미도시)에 의해 광경로조정부(400)의 반사 각도가 변경됨에 따라, 광원(500)으로부터 출력된 광이 광경로조정부(400)로부터 반사되는 각도가 변경된다. 이로 인해 IPM-HOE(300)에 조사되는 광의 위치가 변경되며, IPM-HOE(300)에 조사되는 광의 위치가 변경됨에 따라 IPI-HOE(200)로 입사되는 광의 방향이 달라지게 된다.
따라서, IPI-HOE(200) 및 이미지패널(100)을 통해 형성되는 표시창(Viewing Window)의 위치 또한 달라지게 되므로, 사용자는 복수의 위치에서 입체영상을 볼 수 있다. 즉, 본 발명은 시분할 방법으로 광경로조정부(400)의 각도를 조정함으로써, IPM-HOE(300)의 서로 다른 위치에 광을 조사할 수 있으며, 이를 통해 사용자가 복수의 위치에서 입체영상을 보도록 할 수 있다.
즉, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치는, IPI-HOE(200)에서 복수의 스크린 영상을 형성하는 작용과 함께, 이미지패널(100)과 광경로조정부(400)를 동기된 상태로 구동함으로써, 사용자가 깊이감이 차이나는 두 영상을 보게 되어 3차원 영상을 인지하도록 할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치는, 광원(Light Beam)(500)으로부터 방출된 광의 반사각도를 광경로조정부(400)를 통해 조정(Steering)함으로써, IPM-HOE(300)에 빛이 조사되는 위치를 미세하게 조절할 수 있으며, 이를 통해 표시창(Viewing Window)의 위치를 미세 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명은 사용자가 복수의 위치에서 입체영상을 시청할 수 있도록 한다는 특징을 가지고 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치는, IPM-HOE(300)를 이용함으로써 IPI-HOE(200) 또는 이미지패널(100)의 전면에 균일한 광량을 조사할 수 있으며, 이를 통해 이미지패널의 휘도 균일성을 달성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 입체영상 표시장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 이미지가 출력되는 이미지패널(100), 이미지패널 전면에 백라이트(Back Light)를 공급하기 위한 IPI-HOE(200) 및 IPI-HOE의 형태를 기억하고 있는 IPM-HOE(300), 평행광(Collimated Beam)을 발생시키는 광원(500), 광원으로부터 방출되는 광(Beam)의 진행 방향을 조정하기 위한 광경로조정부(Beam Steering Unit)(400) 및 IPI-HOE와 IPM-HOE 사이에 구비되어 IPM-HOE로부터 반사된 광이 보다 더 평행한 광을 이룬 상태로 IPI-HOE에 입사되도록 하기 위한 평행광경로조정부(Light Collimation 광학요소)(600)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 입체영상 표시장치에는 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 제1실시예에서와 마찬가지로 광경로조정부를 구동시키기 위한 제어부가 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 입체영상 표시장치는 IPI-HOE(200)와 IPM-HOE(300) 사이에 평행광경로조정부(Light Collimation 광학요소)(600)를 더 포함하고 있다는 점을 제외하고는, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구성 및 기능과 동일하다.
여기서, 평행광경로조정부(Light Collimation 광학요소)(600)는, IPI-HOE(200)로 입사되는 빛이 평행광(Collimation)이 되는데 도움이 되게 할 수 있다. 이러한 평행광경로조정부(600)로는 곡면거울(Curved Collimation Mirror) 또는 곡면거울(Curved Collimation Mirror)이 기록된 HOE 또는 기타 Collimation 광학 요소가 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치의 개략적으로 나타낸 예시도로서, (a)는 사시도로 나타낸 것이며, (b)는 입체영상 표시장치의 뒷면에서 바라본 상태를 나타낸 것이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치는, 제1 및 제2실시예와 마찬가지로, H-ASD(Holographic-AutoStereoscopic Display)에서 단일 광원을 이용하여 입체영상을 형성하기 위한 것으로서, 특히, 프레넬렌즈(Fresnel Lens)를 이용하여, IPM-HOE(Image Panel Memorized-HOE)에 입사되는 광의 입사각도(또는 경로)를, IPM-HOE에 패턴(Pattern) 기록시의 광의 입사각도와 동일하게 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
이를 위해 본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 이미지가 출력되는 이미지패널(100), 이미지패널의 전면에 백라이트(Back Light)를 공급하기 위한 IPI-HOE(200), IPI-HOE의 형태를 기억하고 있는 IPM-HOE(300), 평행광(Collimated Beam)을 발생시키는 광원(400), 광원으로부터 방출되는 광(Beam)의 진행 방향을 조정하기 위한 광경로조정부(Beam Steering Unit)(500) 및 IPM-HOE와 광원 사이에 구비되어 광경로조정부로부터 반사된 광이, IPM-HOE의 패턴기록시와 동일한 광의 각도로 IPM-HOE에 입사되도록 하기 위한 프레넬렌즈(Fresnel Lens)(700)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치에는 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 제1실시예에서와 마찬가지로 광경로조정부를 구동시키기 위한 제어부가 포함될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치는 IPM-HOE(300)와 광경로조정부(400) 사이에 프레넬렌즈(700)를 더 포함하고 있다는 점을 제외하고는, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구성 및 기능과 동일하다. 따라서, 이하의 설명 중 제1실시예에서 설명된 내용과 동일한 구성 및 기능은 생략되거나 또는 간단히 설명된다.
상기한 바와 같이, 프레넬렌즈(700)는, 광경로조정부로부터 반사된 광이, IPM-HOE에 패턴기록시와 동일한 광의 각도로 IPM-HOE에 입사되도록 하는 기능을 수행한다.
즉, 광경로조정부(400)로부터 반사되 IPM-HOE(300)로 입사되는 광이, IPM-HOE(300)에 패턴을 기록할 때에 이용되었던 광의 입사각과 다른 경우, 회절방향이 왜곡될 수도 있기 때문에, 본 발명은 프레넬렌즈(700)를 이용하여, 광의 입사각도를 제어하고 있다.
따라서, IPM-HOE(300)의 패턴시에 이용된 광이 IPM-HOE에 수직으로 입사되었다고 한다면, 도 5의 (b)에서, 프레넬렌즈(700)로부터 IPM-HOE로 입사되는 광의 입사각도가 수직이 되도록 프레넬렌즈(700)와 IPM-HOE(300)의 위치가 조정될 수 있다.
한편, 프레넬렌즈(Fresnel Lens)는 글래스 타입(Glass type)과 필름 타입(Film type) 모두를 사용하여 구성될 수 있다. 프레넬렌즈에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다.
프레넬렌즈(Fresnel Lens)는 볼록렌즈와 같은 작용을 가지게 한 대신, 그 두께를 줄인 렌즈를 말한다. 이때, 두께를 줄여도 볼록렌즈와 같은 역할을 할 수 있는 이유는, 프레넬렌즈가 몇 개의 띠 모양으로 나뉘어 각 띠에 프리즘작용을 가지게 하여 수차(收差)를 작게 했기 때문이다.
즉, 프레넬렌즈(Fresnel Lens)는 집광렌즈(condenser)의 한 종류로서, 상을 만들 목적이 아니고, 광을 원하는 방향 및 장소로 집중시키기 위한 목적으로 사용되는 렌즈이다. 따라서, 프레넬렌즈에서 굴절율을 줄이는 이유는 상을 선명하게 하기 위함이 아니고, 광을 한 곳에 모으는 역할을 하기 위함이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 제3실시예의 특징을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
IPM-HOE(300)에 IPI-HOE의 이미지 패턴(Image Pattern) 기록 시 사용되는 광은, 각각의 표시창(Viewing Window)의 위치에 따라, 특정 위치에서 IPM-HOE에 특정 각도로 입사되어 기록된다. 일반적으로, HOE에 기록된 패턴정보를 재생할 경우에는 패턴기록시와 동일한 광 조건이 요구된다.
즉, 패턴 기록시의 입사광의 경로와 동일하게 패턴 재생시의 입사광의 경로도 동일해야 한다. 따라서, HASD 기록시 IPM-HOE에 입사되었던 광의 각에 대한 고려 없이 위치 정보만으로 IPM-HOE에 광을 입사한다면, 실제 IPI-HOE를 통과하여 형성되는 표시창(Viewing Window)은 기록시의 정보가 일부 왜곡된 형태로 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명은 프레넬렌즈(700)를 이용하여, 광경로조정부로부터 반사된 광이, IPM-HOE에 패턴기록시와 동일한 광의 각도로 IPM-HOE에 입사되도록 하고 있다.
부연하여 설명하면, 제1실시예 및 제2실시예에서는, 최초 지향성을 가지고 IPM-HOE(300)에 조사되는 빛은 광경로조정부(Beam Steering Unit)(400)에 의해서 조정(steering) 되는데, 이때의 빛은 IPM-HOE에 패턴(Pattern) 기록시의 각도가 아닌 임의의(Randomized) 각에서 비스듬한 형태로 입사된다. 이 경우, 회절이 정확하게 이루어지지 않고, 최초 기록시의 위치에 표시창(Viewing Window)이 형성되지 않을 수도 있다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치는, 프레넬렌즈(Fresnel Lens)(700)를 사용하여, IPM-HOE(300)에 입사되는 광의 경로를 수정하여, 패턴 기록시의 각도로 입사될 수 있도록 하고 있다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치는 최초 기록된 위치에 표시창(Viewing Window)을 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타낸 예시도로서, (a)는 사시도로 나타낸 것이며, (b)는 입체영상 표시장치의 뒷면에서 바라본 상태를 나타낸 것이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 입체영상 표시장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 이미지가 출력되는 이미지패널(100), 이미지패널 전면에 백라이트(Back Light)를 공급하기 위한 IPI-HOE(200) 및 IPI-HOE의 형태를 기억하고 있는 IPM-HOE(300), 평행광(Collimated Beam)을 발생시키는 광원(500), 광원으로부터 방출되는 광(Beam)의 진행 방향을 조정하기 위한 광경로조정부(Beam Steering Unit)(400), IPI-HOE와 IPM-HOE 사이에 구비되어 IPM-HOE로부터 반사된 광이 보다 더 평행한 광을 이룬 상태로 IPI-HOE에 입사되도록 하기 위한 평행광경로조정부(Light Collimation 광학요소)(700) 및 IPM-HOE와 광원 사이에 구비되어 광경로조정부로부터 반사된 광이, IPM-HOE에 패턴기록시와 동일한 광의 각도로 IPM-HOE에 입사되도록 하기 위한 프레넬렌즈(Fresnel Lens)(700)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 제4실시예에 따른 입체영상 표시장치에는 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 제1실시예에서와 마찬가지로 광경로조정부를 구동시키기 위한 제어부가 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 제4실시예에 따른 입체영상 표시장치는 IPM-HOE(300)와 광경로조정부(400) 사이에 프레넬렌즈(700)를 더 포함하고 있다는 점을 제외하고는 본 발명의 제2실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구성 및 기능과 동일하다. 또한, 본 발명의 제4실시예에 따른 입체영상 표시장치는 IPM-HOE(300)와 IPI-HOE(200) 사이에 평행광경로조정부(600)가 구비되어 있다는 점을 제외하고는 본 발명의 제3실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구성 및 기능과 동일하다. 따라서, 이하의 설명 중 제2실시예 및 제3실시예에서 설명된 내용과 동일한 구성 및 기능은 생략되거나 또는 간단히 설명된다.
부연하여 설명하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제4실시예에서, IPM-HOE(300)와 광경로조정부(400) 사이에 배치된 프레넬렌즈(700)는 제3실시예에서 설명된 바와 같이, 광경로조정부(400)로부터 반사된 광이, IPM-HOE(300)에 패턴기록시와 동일한 광의 각도로 IPM-HOE에 입사되도록 하는 기능을 수행하며, IPM-HOE(300)와 IPI-HOE(200) 사이에 평행광경로조정부(600)는 제2실시예에서 설명된 바와 같이, IPM-HOE(300)로부터 반사된 광이 보다 더 평행한 광을 이룬 상태로 IPI-HOE(200)에 입사되도록 하는 기능을 수행한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 이미지패널 200 : IPI-HOE
300 : IPM-HOE 400 : 광경로조정부
500 : 광원 600 : 평행광경로조정부
700 : 프레넬렌즈

Claims (13)

  1. 이미지가 출력되는 이미지패널;
    상기 이미지패널의 전면에 백라이트를 공급하기 위한 이미지패널조명 홀로그래픽광학소자(IPI-HOE);
    평행광(Collimated Beam)을 발생시키는 하나의 광원;
    상기 광원으로부터 방출되는 광의 진행 방향을 조정하기 위한 광경로조정부;
    상기 IPI-HOE의 형태를 기억하고 있으며, 상기 광경로조정부로부터 반사된 광을 상기 IPI-HOE로 조사하는 이미지패널기억 홀로그래픽광학소자(IPM-HOE); 및
    상기 광경로조정부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 입체영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPI-HOE에는 입체영상을 표시하기 위한 표시창(Viewing Window)에 대한 패턴정보가 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPI-HOE는 상기 이미지 패널의 전면 또는 후면에 위치되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPM-HOE는,
    상기 광경로조정부로부터 전송되어온 광이, 상기 IPI-HOE에 홀로그램을 기록할 때에 사용된 기준광의 각도를 갖는 상태로 상기 IPI-HOE에 입사되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPM-HOE는,
    상기 광경로조정부로부터 전송되어와 상기 IPM-HOE의 일부 영역에 조사된 광을 반사하여, 상기 IPI-HOE의 전체 면적에 조사시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPM-HOE 또는 상기 IPI-HOE는,
    포토레지스트(Photoresist), 포토폴리머(Photopolymer), 표백된(bleached) 사진 건판, DCG(Dichromated gelatin) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은,
    적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 레이저가 조합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로조정부는,
    Micro Mirror, Galvanometer, DLP, Acousto-Optic Modulator, HOE 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPI-HOE와 상기 IPM-HOE 사이에 구비되어, 상기 IPM-HOE로부터 반사된 광이 평행광을 이룬 상태로 상기 IPI-HOE에 입사되도록 하기 위한 평행광경로조정부를 더 포함하는 입체영상 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 평행광경로조정부는,
    곡면거울(Curved Collimation Mirror) 또는 곡면거울이 기록된 홀로그래픽광학소자(HOE)로 구성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPM-HOE와 상기 광원 사이에 구비되어, 상기 광경로조정부로부터 반사된 광이, 상기 IPM-HOE의 패턴기록시와 동일한 광의 각도로 상기 IPM-HOE에 입사되도록 하기 위한 프레넬렌즈(Fresnel Lens)를 더 포함하는 입체영상 표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프레넬렌즈는,
    글래스 타입(Glass type) 또는 필름타입(Film type)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 IPI-HOE와 상기 IPM-HOE 사이에 구비되어, 상기 IPM-HOE로부터 반사된 광이 평행광을 이룬 상태로 상기 IPI-HOE에 입사되도록 하기 위한 평행광경로조정부; 및
    상기 IPM-HOE와 상기 광원 사이에 구비되어, 상기 광경로조정부로부터 반사된 광이, 상기 IPM-HOE의 패턴기록시와 동일한 광의 각도로 상기 IPM-HOE에 입사되도록 하기 위한 프레넬렌즈(Fresnel Lens)를 더 포함하는 입체영상 표시장치.
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