KR20160083444A - 컬러 홀로그래픽 3d 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치가 개시된다. 상기 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치는, 소정의 파장을 갖는 레이저 광을 발생시키는 광원, 상기 광원으로부터 출력되는 광과 컴퓨터 생성 홀로그램 정보를 수신하여 회절된 광을 출력하는 공간 광 변조기, 상기 공간 광 변조기로부터 출력되는 광의 진행 경로 또는 상기 광원으로부터 출력되는 광의 진행 경로를 굴절시키는 광 경로 변경 수단, 및 상기 광 경로 변경 수단으로부터 출력된 광을 필터링하는 4f 필터링 시스템을 포함한다.

Description

컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치{COLOR HOLOGRAPHIC 3D DISPLAY DEVICE}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 진폭 변조 방식의 공간 광 변조기와 단일의 4f 필터링 시스템을 이용하여 시그널만을 추출함으로써 복소변조 시스템을 구현할 수 있는 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에 관한 것이다.
홀로그래픽 3D(three dimension) 이미징 기술은 공간 광 변조기(spatial light modulatior; SLM)와 3D 물체의 정보가 기록된 2D(two dimension) 회절 간섭 패턴인 CGH(computer generated hologram; 컴퓨터 생성 홀로그램)를 이용하여 회절된 광파로부터 3차원 공간상에 물체를 복원하는 기법이다.
물체의 정보를 담고 있는 광파는 진폭(세기)과 위상으로 표현된다. 현재까지의 SLM은 진폭변조 방식의 SLM과 위상변조 방식의 SLM만이 개발되었고, 진폭과 위상을 동시에 변조할 수 있는 복소변조 방식의 SLM은 개발되지 않은 실정이다. 위상변조 방식의 SLM은 진폭값으로 표현된 물체를 위상만으로 표현해야 하며, 복원된 물체를 최적화시키기 위해 반복 계산(iteration) 과정이 필요하다. 이에 반해, 진폭변조 방식의 SLM은 빛의 투과율을 통하여 물체를 표현하는 방식으로 노이즈가 적으며, 반복 계산 과정이 필요하지 않아 실시간 동적 홀로그래픽 디스플레이를 재현함에 있어 보다 유리하다.
CGH 이미지가 입력된 SLM으로부터 회절된 광파에는 물체의 정보를 담고 있는 시그널뿐만 아니라 DC 노이즈와 트윈 노이즈가 발생하게 된다. 홀로그래픽 디스플레이에서는 광학적 원리인 4f 필터링 시스템을 이용하여 주파수 영역에서 두 가지 노이즈를 제거하게 된다.
RGB 세 가지 광원을 이용하는 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이를 구현하기 위해서는 각 광원으로부터 형성된 영상 공간 정합이 필요하나 기술 구현이 복잡하고 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 진폭변조 방식의 공간 광 변조기를 이용하여 복소변조 디스플레이를 구현하고, RGB 광원으로부터 생성된 홀로그래픽 영상 공간 정합의 효율성을 높일 수 있는 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치는 소정의 파장을 갖는 레이저 광을 발생시키는 광원, 상기 광원으로부터 출력되는 광과 컴퓨터 생성 홀로그램 정보를 수신하여 회절된 광을 출력하는 공간 광 변조기, 상기 공간 광 변조기로부터 출력되는 광의 진행 경로 또는 상기 광원으로부터 출력되는 광의 진행 경로를 굴절시키는 광 경로 변경 수단, 및 상기 광 경로 변경 수단으로부터 출력된 광을 필터링하는 4f 필터링 시스템를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치는 RGB 컬러 홀로그래픽 영상 공간 정합의 효율성을 높일 수 있고, 복소변조 디스플레이 기술을 통해 보다 현실감 있고 완벽한 홀로그래픽 3D 디스플레이가 가능하다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 종래 기술에 의한 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 시스템에서 발생하는 정합 효율성에 대한 문제를 도시하고 있는 개념도와 실험 결과이다.
도 3은 도 1에 도시된 4f 필터링 시스템의 개요도이다.
도 4는 도 3에 도시된 4f 필터링 시스템에서의 광파의 진행 경로를 도시한다.
도 5는 도 1에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 시스템 이용한 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 4f 필터링 시스템을 도시한다.
도 8은 도 6에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에서 광의 진행 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에서 DC 노이즈의 진행 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치를 도시한다.
도 11은 도 10에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에서 광의 진행 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 6과 도 10에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치를 이용하여 진행한 시뮬레이션 결과를 도시한다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 시스템을 도시한다. 도 1을 참조하면, 시스템(1)은 각각이 R(Red), G(Green), B(Blue) 레이저 빔을 생성하기 위한 레이저 유닛들(11, 12, 및 13), CGH(Computer Generated Hologram; 컴퓨터 생성 홀로그램) 이미지를 입력하기 위한 진폭 변조 방식의 공간 광 변조기들(31, 32, 및 33), 4f 필터링 시스템들(51, 52, 및 53), 및 4f 필터링 시스템들(51, 52, 및 53) 각각으로부터 출력된 R, G, B 레이저 빔을 합쳐 화이트 레이저 빔을 생성하기 위한 광학 부품인 X-cube(70)를 포함한다.
도 2는 도 1에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 시스템에서 발생하는 정합 효율성에 대한 문제를 도시하고 있는 개념도와 실험 결과이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 시스템(1)은 거울(41과 43)과 4f 필터링 시스템(51, 52, 및 53)에 포함된 렌즈를 이용하여 광파의 진행 방향을 제어한다. 이때, 도 2와 같이 RGB 광원으로부터 생성된 홀로그패픽 3D 이미지 공간 정합에 있어 어려움이 발생한다.
도 3은 도 1에 도시된 4f 필터링 시스템의 개요도이고, 도 4는 도 3에 도시된 4f 필터링 시스템에서의 광파의 진행 경로를 도시한다. 도 1 내지 도 4를 참조하여, 진폭변조 방식의 공간 광 변조기로부터 발생하는 노이즈를 설명하면 다음과 같다.
공간 광 변조기(31, 32, 및 33)로부터 발생하는 노이즈는 DC(direct current) 노이즈와 트윈(twin) 노이즈일 수 있다. 상기 DC 노이즈는 비회절 성분에 의한 노이즈를 의미하며, 상기 트윈 노이즈는 역상 이미지 또는 공액상(conjugate image)에 의한 노이즈를 의미할 수 있다. 4f 필터링 시스템들(51, 52, 및 53) 각각은 초점거리가 f인 2 개의 푸리에 렌즈와 푸리에 필터를 포함한다.
공간 광 변조기(31)로부터 전달된 영상 정보는 제1 푸리에 렌즈를 통해 공간 주파수 영역으로 변환되며, 광축(z 축)에 위치한 DC 노이즈를 기준으로 위상이 전위된 시그널과 트윈 노이즈가 대칭적으로 위치하게 된다. 이때, 시그널만을 추출하기 위해 푸리에 필터가 사용되고, 이로 인해 두 가지 노이즈, 즉 DC 노이즈와 트윈 노이즈를 제거할 수 있다.
이때, 상기 푸리에 필터는 도 3의 빨강색 실선으로 표시된 곳으로 광축으로부터 소정 거리만큼 이동된 곳에 위치하게 된다. 상기 푸리에 필터에 의해 여과된 시그널은 제2 푸리에 렌즈에 의하여 변환되어, 물리적인 SLM 평면의 영상 정보가 가상적인 SLM 평면에 결상된다.
위상전위가 상이한 RGB 광원을 사용하여 필터링하게 될 경우, 제2 푸리에 렌즈를 통과한 3 개의 광원이 가상 SLM 평면에서 컬러 홀로그래픽 이미지 공간 정합을 하게 될 수 있지만, 광원의 방향이 서로 다르기 때문에 가상 SLM 평면 이후부터는 다시 광선의 경로가 벌어지기가 쉬워 공간 정합에 있어 어려움이 따르게 된다. 이와 같은 결과는 도 2를 통하여 확인할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 시스템 이용한 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도 5의 (a)는 도 3에 도시된 푸리에 필터 평면에서의 광원 분포를 도시한다. 노란색 점으로 보이는 RGB 광원에 대한 DC 노이즈가 광축에 위치하게 되며, 위상 전위로 인해 DC 노이즈를 중심으로 시그널과 트윈 노이즈가 대칭적으로 위치함을 알 수 있다. 이를 노란색 네모 모양으로 표현된 푸리에 필터를 통해 시그널만을 여과하여 푸리에 변환을 하면 도 5의 (b)과 같이 가상 SLM 평면에 RGB 공간 정합이 된 영상정보가 위치하게 된다.
이때, 컬러 홀로그래픽 이미지를 만들기 위해 RGB 세 가지의 광원을 사용하여 홀로그래픽 3D 이미지 공간 정합을 할 경우 각 광원은 다른 파장을 가지고 있어 위상전위의 정도가 다르기 때문에 최적화된 푸리에 필터의 위치는 달라지게 된다. 이로 인해 푸리에 렌즈, 거울(41, 43), 및 X cube(70)를 통해 전달된 시그널은 각기 다른 방향으로 전달되게 되어 홀로그래픽 공간 정합은 매우 어려워지며 이는 도 5의 (c)에 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치를 도시한다. 도 6를 참조하면, 디스플레이 장치(10)는 적어도 하나의 광원, 적어도 하나의 광 경로 변경 수단, 적어도 하나의 공간 광 변조기, X cube(700), 및 4f 필터링 시스템(900)을 포함한다.
상기 적어도 하나의 광원은 제1 파장의 광, 예컨대 레드(R) 레이저 빔을 조사하는 제1 광원(110), 제2 파장의 광, 예컨대 그린(G) 레이저 빔을 조사하는 제2 광원(120), 및 제3 파장의 광, 예컨대 블루(B) 레이저 빔을 조사하는 제3 광원(130)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 광원(110), 제2 광원(120), 및 제3 광원(130)으로부터 출력되는 레이저 광은 평면파이다.
상기 적어도 하나의 광 경로 변경 수단은 적어도 하나의 프리즘일 수 있다. 상기 적어도 하나의 프리즘은 제1 광원(110)으로부터 출력된 광의 진행 경로를 굴절시키기 위한 제1 프리즘(310), 제2 광원(120)으로부터 출력된 광의 진행 경로를 굴절시키기 위한 제2 프리즘(320), 및 제3 광원(130)으로부터 출력된 광의 진행 경로를 굴절시키기 위한 제3 프리즘(330)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 프리즘들(310, 320, 및 330) 각각은 광의 진행 경로 상에서 대응되는 광원과 대응되는 공간 광 변조기 사이에 위치하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 실시 예에 따라, 프리즘들(310, 320, 및 330) 각각은 광의 진행 경로 상에서 대응되는 공간 광 변조기의 뒷단에 위치할 수도 있다. 즉, 프리즘들(310, 320, 및 330) 각각은 광의 진행 경로 상에서 대응되는 공간 광 변조기의 앞 또는 뒤에 위치할 수 있다.
제1 프리즘(310), 제2 프리즘(320), 및 제3 프리즘(330) 각각은 시그널이 광축에 위치하도록 광원으로부터 발생한 광을 굴절시킬 수 있다. 상기 시그널은 CGH 이미지, 즉 구현하고자 하는 이미지에 관한 정보를 포함하고 있는 광의 성분을 의미할 수 있다.
상기 적어도 하나의 공간 광 변조기는 제1 광원(110) 또는 제1 프리즘(310)으로부터 출력되는 광을 수신하는 제1 공간 광 변조기(510), 제2 광원(120) 또는 제2 프리즘(320)으로부터 출력되는 광을 수신하는 제2 공간 광 변조기(520), 및 제3 광원(130) 또는 제3 프리즘(330)으로부터 출력되는 광을 수신하는 제3 공간 광 변조기(530)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 공간 광 변조기(510), 제2 공간 광 변조기(520), 및 제3 공간 광 변조기(530) 각각은 대응되는 CGH 정보를 입력받고, 회절된 광파를 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 광의 진행 경로 상에서 상기 적어도 하나의 공간 광 변조기의 전, 후 또는 전과 후에 편광자 또는 편광 필터로도 불리는 편광판(polarizer)이 위치할 수 있다. 즉, 제1 공간 광 변조기(510)의 전, 후 또는 전과 후에 제1 편광판이 위치할 수 있고, 제2 공간 광 변조기(520)의 전, 후 또는 전과 후에 제2 편광판이 위치할 수 있고, 제3 공간 광 변조기(530)의 전, 후 또는 전과 후에 제3 편광판이 위치할 수 있다.
X cube(700)는 상기 적어도 하나의 공간 광 변조기 또는 상기 적어도 하나의 프리즘으로부터 출력되는 광을 수신하여 화이트 광을 생성할 수 있다. 즉, X cube(700)는 제1 프리즘(310) 또는 제1 공간 광 변조기(510)으로부터 출력되는 광, 제2 프리즘(320) 또는 제2 공간 광 변조기(520)으로부터 출력되는 광, 및 제3 프리즘(330) 또는 제3 공간 광 변조기(530)으로부터 출력되는 광을 수신하고, 수신된 광을 모아 화이트 (레이저)광을 생성하여 생성된 화이트 광을 출력할 수 있다.
4f 필터링 시스템(900)은 상기 적어도 하나의 공간 광 변조기 또는 상기 적어도 하나의 광 경로 변경 수단으로부터 출력되는 광을 공간 주파수 영역으로 변환하는 제1 푸리에 렌즈(910), 제1 푸리에 렌즈(910)로부터 출력되는 광으로부터 노이즈를 제거하는 푸리에 필터(930), 및 푸리에 필터(930)로부터 출력되는 광을 투과하여 가상 SLM 평면에 이미지를 결상시키는 제2 푸리에 렌즈(950)를 포함한다. 4f 필터링 시스템(900)의 상세한 기능 및 동작에 관하여는 후술하기로 한다.
도 7은 도 6에 도시된 4f 필터링 시스템을 도시한다. 도 6과 도 7을 참조하면, 디스플레이 장치(10)는 프리즘을 이용하여 RGB 각 광원의 시그널의 위치를 동일하게 제어할 수 있다. 각 광원의 시그널의 위치가 동일하게 제어되기 때문에, 단일의 4f 필터링 시스템(900)을 채용할 수 있다.
또한, DC 노이즈가 광축에 위치하지 않고 시그널이 광축에 위치하게 된다. 따라서, 광축에 위치한 푸리에 필터(930)에 의해 여과된 시그널은 RGB 광선의 경로가 벌어지지 않고 그대로 유지되기 때문에 컬러 홀로그래픽 공간 정합에 있어 효율성을 가질 수 있다.
도 8은 도 6에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에서 광의 진행 방향을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 6에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에서 DC 노이즈의 진행 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 각각의 공간 광 변조기로부터 출력된 광의 진행 방향은 프리즘(도 8에는 미도시)에 의하여 변화하게 된다. 즉, 상기 프리즘을 통과한 광은 시그널이 광축에 위치하도록 굴절된다. 도 9에는 DC 노이즈의 진행 방향이 도시되어 있으며, 상기 DC 노이즈는 광축에 위치한 푸리에 필터(930)에 의해 제거될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치를 도시한다. 도 9에 사용된 참조번호 중 도 6에 도시된 구성과 동일한 구성에 관하여는 동일한 참조번호가 사용되었다.
도 9를 참조하면, 디스플레이 장치(20)는 적어도 하나의 광원, 적어도 하나의 광 경로 변경 수단, 적어도 하나의 공간 광 변조기, X cube(700), 및 4f 필터링 시스템(900)을 포함한다.
상기 적어도 하나의 광원은 제1 광원(110), 제2 광원(120), 및 제3 광원(130)을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 공간 광 변조기는 제1 광원(110)으로부터 출력되는 광을 수신하는 제1 공간 광 변조기(510), 제2 광원(120)으로부터 출력되는 광을 수신하는 제2 공간 광 변조기(520), 및 제3 광원(130)으로부터 출력되는 광을 수신하는 제3 공간 광 변조기(530)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 광의 진행 경로 상에서 상기 적어도 하나의 공간 광 변조기의 전, 후 또는 전과 후에 편광자 또는 편광 필터로도 불리는 편광판(polarizer)이 위치할 수 있다.
상기 적어도 하나의 광 경로 변경 수단은 적어도 하나의 거울일 수 있다. 상기 적어도 하나의 거울은 제1 공간 광 변조기(510)로부터 출력된 광을 반사시켜 진행 경로를 변경하기 위한 제1 거울(410)을 포함할 수 있다. 제1 거울(410)은 시그널이 광축에 위치하도록 제1 공간 광 변조기(510)로부터 출력되는 광의 진행 경로를 굴절시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 적어도 하나의 거울은 제2 공간 광 변조기(520)로부터 출력된 광을 반사시켜 진행 경로를 변경하기 위한 제2 거울(미도시) 및 제3 공간 광 변조기(530)로부터 출력된 광을 반사시켜 진행 경로를 변경하기 위한 제3 거울(430)을 더 포함할 수도 있다. 상기 제2 거울과 제3 거울(430) 각각은 시그널이 광축에 위치하도록 대응되는 공간 광 변조기로부터 출력되는 광의 진행 경로를 변경할 수 있다. 광의 진행 경로상에 거울이 구비되지 않은 경우, 대응되는 광원의 조사 각도를 제어하여, 시그널이 광축에 위치하도록 할 수도 있다.
X cube(700)는 상기 적어도 하나의 공간 광 변조기로부터 출력되는 광을 수신하여 화이트 광을 생성할 수 있다.
4f 필터링 시스템(900)은 제1 푸리에 렌즈(910), 푸리에 필터(930), 및 제2 푸리에 렌즈(950)를 포함한다. 이때, 제1 푸리에 렌즈(910)는 제1 푸리에 변환 렌즈(Fourier Transform lens)로 부릴 수 있고, 제2 푸리에 렌즈(950)은 제2 푸리에 변환 렌즈로 불릴 수도 있다. 이때, 제1 푸리에 렌즈(910)의 초점 거리와 제2 푸리에 렌즈(950)의 초점 거리는 동일하다.
도 11은 도 10에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치에서 광의 진행 방향을 설명하기 위한 도면이다. 도 8, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 공간 광 변조기로부터 출력된 광의 진행 방향은 거울(도 8에는 미도시)에 의하여 변화하게 된다. 즉, 상기 거울에 의하여 반사된 광은 시그널이 광축에 위치하도록 굴절된다. 도 11에는 DC 노이즈의 진행 방향이 도시되어 있으며, 상기 DC 노이즈는 광축에 위치한 푸리에 필터에 의해 제거될 수 있다.
도 12는 도 6과 도 10에 도시된 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치를 이용하여 진행한 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도 12의 (a)를 살펴보면, 종래 기술에 의한 결과인 도 5의 (a)와 비교하여 시그널, DC 노이즈, 및 트윈 노이즈가 오른쪽으로 이동되었다. 결과적으로 푸리에 필터가 광축에 위치하며, 하나의 푸리에 필터로 해결할 수 있음을 알 수 있다.
광축을 중심으로 푸리에 필터가 위치한 것을 볼 수 있다. 도 12의 (b)를 살펴보면, 푸리에 필터를 여과한 시그널을 변환하여 얻은 복소 값을 가지는 영상 이미지는 푸리에 필터의 위치와 상관없이 종래 기술에 의한 결과인 도 5의 (b)와 동이하게 RGB 색 정합이 되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 12의 (c)를 살펴보면, 종래 기술에 의한 결과인 도 5의 (c)에서 표현된 RGB 홀로그래픽 이미지 공간 분리 현상이 발생하지 않음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 6에 도시된 디스플레이 장치(10)와 도 10에 도시된 디스플레이 장치(20)는 광 경로 변경 수단을 이용하여 각 광원으로부터 출력되는 광에서 시그널의 위치를 동일하게 제어할 수 있기 때문에 하나의 4f 필터링 시스템(900)을 사용할 수 있다. 또한, DC 노이즈가 아닌 시그널을 광축으로 위치시킬 수 있다. 따라서, 광축에 위치한 푸리에 필터(930)로부터 여과된 시그널에 포함된 각 RGB 광의 경로가 벌어지지 않고(이격되지 않고) 유지되기 때문에 컬러 홀로그래픽 공간 정합에 있어 효율성을 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 20 : 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치
110, 120, 130 : 광원
310, 320, 330 : 프리즘
410, 430 : 거울
510, 520, 530 : 공간 광 변조기
700 : X cube
900 : 4f 필터링 시스템
910 : 제1 푸리에 렌즈
930 : 푸리에 필터
950 : 제2 푸리에 렌즈

Claims (8)

  1. 소정의 파장을 갖는 레이저 광을 발생시키는 광원;
    상기 광원으로부터 출력되는 광과 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer Generated Hologram; CGH) 정보를 수신하여 회절된 광을 출력하는 공간 광 변조기;
    상기 공간 광 변조기로부터 출력되는 광의 진행 경로 또는 상기 광원으로부터 출력되는 광의 진행 경로를 굴절시키는 광 경로 변경 수단; 및
    상기 광 경로 변경 수단으로부터 출력된 광을 필터링하는 4f 필터링 시스템을 포함하는, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 경로 변경 수단은 거울(mirror) 또는 프리즘(prism)인, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 경로 변경 수단은 상기 공간 광 변조기로부터 출력되는 광에 포함된 시그널을 광축에 위치하도록 광의 진행 경로를 굴절시키거나 상기 광원으로부터 출력되는 광에 포함된 시그널을 광축에 위치하도록 광의 진행 경로를 굴절시키는, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    광의 경로 상에서 상기 공간 광 변조기의 전 또는 후에 배치된 편광 필터를 더 포함하는, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 4f 필터링 시스템은
    상기 공간 광 변조기 또는 상기 광 경로 변경 수단으로부터 출력되는 광을 공간 주파수 영역으로 변환하는 제1 푸리에 렌즈;
    상기 제1 푸리에 렌즈로부터 출력되는 광으로부터 노이즈를 제거하는 푸리에 필터; 및
    상기 푸리에 필터로부터 출력되는 광을 투과하여 가상 SLM 평면에 결상시키는 제2 푸리에 렌즈를 포함하는, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 푸리에 렌즈의 초점 거리와 상기 제2 푸리에 렌즈의 초점 거리는 동일한, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 푸리에 필터는 광축에 위치하는, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 노이즈는 DC(Direct Current) 노이즈와 트윈(twin) 노이즈를 포함하는, 컬러 홀로그래픽 3D 디스플레이 장치.
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