KR20160092717A - 비구면 거울을 이용한 테이블탑형 홀로그램 프로젝션 장치 - Google Patents

비구면 거울을 이용한 테이블탑형 홀로그램 프로젝션 장치 Download PDF

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Abstract

비구면 거울을 이용한 홀로그램 프로젝션 시스템이 개시된다.
홀로그램 프로젝션 장치는 공간 광 변조기, 제1 거울, 모터 및 제2 거울을 포함하고, 상기 제1 거울은 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)가 출력한 변조광을 제2 거울로 반사하고, 상기 모터는 상기 제1 거울을 회전시키며, 상기 제2 거울은 회전하는 상기 제1 거울로부터 입사된 변조광을 반사하고, 상기 제2 거울에서 반사된 변조광은 상기 제1 거울의 회전에 따라 수평 방향으로 연속된 시야창을 형성할 수 있다.

Description

비구면 거울을 이용한 테이블탑형 홀로그램 프로젝션 장치{TABLE-TOP TYPE HOLOGRAM PROJECTION APPARATUS USING ASPHERIC MIRROR}
본 발명은 복수의 사용자에게 시야창을 형성하는 테이블탑형 홀로그램 디스플레이 장치에 관한 것이다.
테이블탑형 디스플레이 장치는 디스플레이 장치를 둘러싼 복수의 사용자들에게 3차원 입체 영상을 제공하기 위한 장치이다. 따라서, 테이블 탑 디스플레이 장치는 디스플레이 장치를 둘러싼 사용자들에게 사용자들 각각의 시점에 대응되도록 재생된 홀로그램 이미지를 제공해야 한다.
종래의 테이블탑형 디스플레이 장치는 고속 구동 프로젝터와 고속 회전 스크린을 동기화 한 체적디스플레이(volumetric display) 구조를 사용하였다. 그러나, 고속 구동 프로젝터와 고속 회전 스크린으로는 표시한 홀로그램 이미지에 대한 위상 정보 표현이 불가능하였다. 따라서, 종래의 테이블탑형 디스플레이 장치는 눈의 조절 작용(Accommodation effect)을 비롯한 단안의 깊이 인지 요인을 제공하지 못하므로 조절과 수렴의 불일치(Accommodation-convergence mismatch)가 발생하여 사용자가 눈의 피로, 불쾌감, 재생한 이미지에 대한 어색함 등을 느낄 수 있다는 문제가 있었다.
따라서, 테이블탑형 디스플레이 장치에서 동공 크기로 제한된 시야창을 통해 대화면의 홀로그램 디스플레이를 구현할 수 있는 장치가 요청되고 있다.
본 발명은 동공 크기로 제한된 시야창을 통해 대화면의 홀로그램 디스플레이를 구현하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 모터, 또는 복수의 공간 광 변조기로 수평 시야각, 또는 수직 시야각을 확장하여 시야각을 확장하기 위하여 요구되는 공간 광 변조기 공간 대역폭 크기를 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치는 공간 광 변조기, 제1 거울, 모터 및 제2 거울을 포함하고, 상기 제1 거울은 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)가 출력한 변조광을 제2 거울로 반사하고, 상기 모터는 상기 제1 거울을 회전시키며, 상기 제2 거울은 회전하는 상기 제1 거울로부터 입사된 변조광을 반사하고, 상기 제2 거울에서 반사된 변조광은 상기 제1 거울의 회전에 따라 수평 방향으로 연속된 시야창을 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 모터는 상기 제1 거울을 회전시키는 회전 축에 상기 변조광을 상기 제1 거울로 입사시키기 위한 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 공간 광 변조기는, 상기 시야창이 형성되는 위치에 따라, 상기 입력광을 변조하기 위한 홀로그램 이미지를 변경할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 모터는, 상기 홀로그램 이미지의 재생 속도에 따라 상기 제1 거울을 회전시키는 속도를 동기화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 제2 거울에서 반사된 변조광은 상기 제2 거울에서 확대되어 홀로그램 이미지의 크기를 증가시키고, 확대된 변조광은 사용자의 동공 크기로 집광되어 시야창을 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 공간 광 변조기는, 입력광을 변조하기 위하여 사용하는 홀로그램 이미지의 프래임당 재생 시간을 임계값 이하로 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 공간 광 변조기는, 입력광을 변조하기 위하여 사용하는 홀로그램 이미지에 오프 액시스(off-axis) 인코딩를 적용하여 상기 시야창의 위치를 오더가 발생하지 않는 위치로 이동할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치는 상기 공간 광 변조기에서 상기 변조광을 출력하는 렌즈의 초점 위치에 설치되어 사용자의 눈에 입사되는 노이즈를 차단하는 노이즈 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치는 복수의 공간 광 변조기들, 제1 거울, 및 제2 거울을 포함하고, 상기 공간 광 변조기들은 수직 방향으로 배열되고, 상기 제1 거울은 상기 공간 광 변조기들이 각각 출력한 각 변조광들을 제2 거울로 반사하며, 상기 제2 거울은 상기 제1 거울로부터 입사된 변조광들을 반사하고, 상기 제2 거울에서 반사된 변조광들은, 상기 공간 광 변조기들의 위치에 따라 확대되어 수직 방향으로 연속된 시야창들을 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 공간 광 변조기들은, 상기 시야창들이 형성되는 위치에 각각 대응하는 홀로그램 이미지들을 이용하여 상기 입력광을 변조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 공간 광 변조기들은, 상기 제1 거울을 중심으로 하는 호(arc) 형태로 배열될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치는 복수의 공간 광 변조기들, 제1 거울, 모터 및 제2 거울을 포함하고, 상기 공간 광 변조기들은 수직 방향으로 배열되고, 상기 제1 거울은 상기 공간 광 변조기들이 각각 출력한 각 변조광들을 제2 거울로 반사하며, 상기 모터는 상기 제1 거울을 회전시키고, 상기 제2 거울은 회전하는 상기 제1 거울로부터 입사된 변조광을 반사하며, 상기 제2 거울에서 반사된 변조광들은, 상기 공간 광 변조기들의 위치에 따라 확대되어 수직 방향으로 연속된 시야창들을 형성하며, 수직 방향으로 연속된 시야창들은 상기 제1 거울의 회전에 따라 회전하여 수평 방향으로 연속된 원형 띠 형태의 시야창들을 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 공간 광 변조기는 공간 광 변조기가 디지털 미소 반사 표시기(DMD: digital micro mirror device)인 경우, 디지털 미소 반사 표시기에 포함된 거울들을 폴딩하여 상기 변조광이 상기 제1 거울로 입사되는 방향을 변경할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 공간 광 변조기로 출력한 변조광을 대구경의 비구면 거울을 통해 확대하고, 사용자의 동공에 집속하여 형성한 시야창으로 사용자에게 홀로그램을 표시함으로, 동공 크기로 제한된 시야창을 통해 대화면의 홀로그램 디스플레이를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 변조광을 비구면 거울로 반사시키는 거울을 회전하여 수평 방향으로 연속된 시야창들을 형성함으로써, 수평 시야각을 확장할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 공간 광 변조기들을 수직 방향으로 배열하여 수직 방향으로 연속된 시야창들을 형성함으로써, 수직 시야각을 확장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 제1 실시예이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 상면도 및 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치에 포함된 모터의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 제2 실시예이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 제3 실시예이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치를 나타내는 도면이다.
홀로그램 프로젝션 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 광원(110), 공간 광 변조기(120), 노이즈 필터(130), 제1 거울(140), 모터(150) 및 제2 거울(150)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 테이블탑형 3D 홀로그램 디스플레이 장치일 수 있다.
광원(110)은 시야창을 생성하기 위한 입력광을 출력할 수 있다. 예를 들어 광원(110)은 콜리메이션(collimation)된 평면파를 가지는 입력광을 출력할 수 있다.
이때, 광원(110)은 광의 출력 시간을 제어할 수 있는 셔터를 포함할 수 있다. 그리고, 셔터는 고속 셔터링(shuttering)을 수행하여 입력광이 임계값보다 짧은 시간 동안만 공간 광 변조기(120)로 출력되도록 제어할 수 있다.
공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(120)는 광원(110)으로부터 입사된 입력광을 사용자의 시점에 대응하는 홀로그램 이미지로 변조할 수 있다. 그리고, 공간 광 변조기(120)는 입력광이 홀로그램 이미지에 따라 변조된 변조광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 이미지는 CGH(Computer Generated Hologram)일 수 있다. 또한, 공간 광 변조기(120)는 고속으로 광을 변조할 수 있는 디지털 미소 반사 표시기(DMD: digital micro mirror device)일 수 있다.
이때, 공간 광 변조기(120)는 광원(110)으로부터 광이 입사되는 시간 동안, 적색, 녹색, 청색, 각각의 파장에 대응하는 홀로그램 이미지를 이용하여 광을 변조함으로써, 시분할다중화(Time division multiplexing) 방식으로 홀로그램 이미지의 RGB를 구현할 수 있다.
또한, 복수의 공간 광 변조기(120)들은 홀로그램 프로젝션 장치(100)에 수직 방향으로 배열될 수 있다. 이때, 복수의 공간 광 변조기(120)들은 서로 다른 높이에서 시야창이 형성되는 변조광들을 각각 출력할 수 있다. 그리고, 공간 광 변조기들은 시야창이 형성되는 위치에 따라, 입력광을 변조하기 위한 홀로그램 이미지를 변경할 수 있다. 이때, 공간 광 변조기(120)들은, 시야창이 형성되는 위치에 각각 대응하는 홀로그램 이미지를 이용하여 입력광을 변조할 수 있다. 예를 들어, 복수의 공간 광 변조기(120)들은 홀로그램 프로젝션 장치(100)이 설치되는 장소를 기준으로 수직 방향에 호(arc) 형태로 배열될 수 있다.
노이즈 필터(130)는 공간 광 변조기에서 변조광을 출력하는 렌즈의 초점 위치에 설치되어 사용자의 눈에 입사되는 노이즈를 차단할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 필터(130)는 노이즈 마스크일 수 있다.
구체적으로, 노이즈 필터(130)는 변조광에서 고차항의 회절된 오더(order)와 트윈 이미지, 및 DC 노이즈 중 적어도 하나를 필터링할 수 있다.
제1 거울(140)은 공간 광 변조기(120)가 출력한 변조광을 제2 거울(160)로 반사할 수 있다. 예를 들어 제1 거울(140)는 평면 거울일 수 있다.
모터(150)는 제1 거울(150)을 회전시켜 변조광이 제2 거울(160)로 반사되는 방향을 변경할 수 있다. 이때, 모터(150)는 제1 거울(140)을 회전시키는 회전 축에 변조광을 제1 거울(140)로 입사시키기 위한 구조가 형성될 수 있다.
또한 모터(150)는 공간 광 변조기(120)의 홀로그램 이미지의 재생 속도에 따라 제1 거울을 회전시키는 속도를 동기화할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 동기 제어보드(Embedded Real-time System, FPGA board)을 이용하여 공간 광 변조기(120)의 홀로그램 이미지의 재생 속도와 모터(150)가 제1 거울(140)을 회전시키는 속도를 동기화할 수 있다.
제2 거울(160)은 모터(150)에 의하여 회전하는 제1 거울(140)로부터 입사된 변조광을 사용자, 또는 기 설정된 위치로 반사할 수 있다. 이때, 제2 거울(160)에서 반사된 변조광은 제1 거울(140)의 회전에 따라 수평 방향으로 연속된 시야창을 형성할 수 있다. 또한, 제2 거울(160)는 도넛이나 원통과 같이 중앙을 수직으로 관통하는 구멍이 형성된 구성의 내면에 설치된 비구면(aspherical surface) 거울일 수 있다.
이때, 시야창이 수평 방향으로 회전하면서 연속되므로, 복셀(voxel)들이 끌리듯 재생되어 블러링(blurring) 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 디지털 미소 반사 표시기(DMD)를 공간 광 변조기(120)로 이용하여 홀로그램 이미지의 프래임당 재생 시간을 임계값 이하로 제어함으로써, 블러링 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 디지털 미소 반사 표시기(DMD)는 홀로그램 이미지의 프래임당 재생 시간을 수 ms(millisecond)이하로 제어할 수 있다.
또한, 공간 광 변조기(120)로 사용된 디지털 미소 반사 표시기(DMD)는 디지털 미소 반사 표시기(DMD)에 포함된 거울들을 폴딩(folding)하여 변조광이 제1 거울(140)로 입사되는 방향을 시야창에 블러링 형상이 발생하지 않도록 변경할 수 있다.
그리고, 공간 광 변조기(120)는 홀로그램 이미지에 오프 액시스(off-axis) 인코딩를 적용하여 시야창의 위치를 오더가 발생하지 않는 위치로 이동시킬 수 있다. 이때, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 홀로그램 이미지에 오프 액시스 인코딩이 적용함으로써, 공간 광 변조기(120)의 픽셀 구조에 의해 발생한 하이 오더(high order) 및 DC 노이즈가 시야창에 중첩되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 복수의 공간 광 변조기(120)들이 홀로그램 프로젝션 장치(100)에 수직 방향으로 배열되는 경우, 제2 거울(160)에서 반사된 변조광들은 공간 광 변조기(120)들의 위치에 따라 확대되어 수직 방향으로 연속된 시야창을 형성할 수 있다.
홀로그램 프로젝션 장치(100)는 공간 광 변조기로 출력한 변조광을 대구경의 비구면 거울을 통해 확대하고, 사용자의 동공에 집속하여 형성한 시야창으로 사용자에게 홀로그램을 표시함으로, 동공 크기로 제한된 시야창을 통해 대화면의 홀로그램 디스플레이를 구현할 수 있다.
또한, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 변조광을 비구면 거울로 반사시키는 거울을 회전하여 수평 방향으로 연속된 시야창들을 형성함으로써, 수평 시야각을 확장할 수 있다. 그리고, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 복수의 공간 광 변조기들을 수직 방향으로 배열하여 수직 방향으로 연속된 시야창들을 형성함으로써, 수직 시야각을 확장할 수 있다. 따라서, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 시야각을 확장하기 위하여 요구되는 공간 광 변조기 공간 대역폭 크기를 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 제1 실시예이다.
도 2는 회전 모터를 이용하여 수평으로 연속적인 시야창을 생성함으로써 연속적인 수평 시차를 제공하는 홀로그램 프로젝션 장치(100)의 일례이다.
이때, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 광원(210), 공간 광 변조기(220), 모터(230), 제1 거울(240), 및 제2 거울(250)로 구성될 수 있다.
광원(210)에서 출력된 입력광은 편광판(polarizer)(211)을 통과하여 공간 광 변조기(220)에 입사될 수 있다.
그리고, 공간 광 변조기(220)는 광원(210)으로부터 입사된 입력광을 사용자의 시점에 대응하는 홀로그램 이미지로 변조하여 변조광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 공간 광 변조기(120)는 고속으로 광을 변조할 수 있는 디지털 미소 반사 표시기(DMD)일 수 있다.
공간 광 변조기(220)의 렌즈(221)에서 출력된 변조광은 모터(230)의 회전 축에 형성된 구조를 통과하여 제1 거울(240)에 입사될 수 있다.
제1 거울(240)는 입사된 변조광을 제2 거울(250)로 반사할 수 있다. 이때, 제1 거울(240)은 모터(230)에 의하여 350도 회전하므로, 제1 거울(240)에서 반사된 변조광이 입사되는 제2 거울(250)의 위치도 회전할 수 있다.
예를 들어, 제1 거울(240)에 반사된 변조광은 제2 거울(250)의 위치(251)에서 반사되어 홀로그램 이미지(252)를 재현할 수 있다. 이때, 렌즈(221)와 제2 거울(250)이 4F 시스템을 형성하여, 변조광을 확대할 수 있다. 이때, 4F 시스템은 짝을 이루는 2개의 렌즈를 이용하여 영상을 한 면에서 다른 면으로 전달하는 표준적인 시스템일 수 있다.
또한, 변조광은 제2 거울(250)에 의하여 집광되어 시야창을 형성할 수 있다. 구체적으로, 제2 거울(250)에 의하여 집광된 변조광에 의하여 위치(251)에 대응되는 위치(200)에 위치한 사용자의 동공에 홀로그램 이미지(252)를 표시하는 시야창이 형성될 수 있다. 반면, 모터(230)에 의하여 제1 거울(240)이 위치(241)로 회전된 경우, 제1 거울(240)에 반사된 변조광은 위치(251)와 다른 제2 거울(250)의 위치(253)에서 반사되어 홀로그램 이미지(252)를 재현할 수 있다. 그리고, 위치(253)에 대응되는 위치(201)에 위치한 사용자의 동공에 홀로그램 이미지(252)를 표시하는 시야창이 형성될 수 있다.
즉, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 모터로 제1 거울(240)을 회전함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 원형 띠 형태의 시야창(260)을 형상할 수 있다. 따라서, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 수평 원상에 위치한 사용자 동공 위치마다 시야창을 형성하여 홀로그램 이미지를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 상면도 및 측단면도이다.
홀로그램 프로젝션 장치(100)의 제2 거울(330)는 도 3에 도시된 바와 같이 중앙에 일정 크기 이상의 구멍이 형성될 수 있다. 그리고, 제2 거울(330)의 중앙에 변조광을 제2 거울(330)로 반사하는 제1 거울(320) 및 제1 거울(320)을 회전시키는 모터(310)가 배치될 수 있다.
그리고, 제2 거울(330)에서 변조광을 반사하는 위치는 도 2, 및 도 3에 도시된 바와 같이 굴곡된 내면일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치에 포함된 모터의 일례이다.
도 4의 케이스 1(Case 1)은 홀로그램 프로젝션 장치(100)가 하나의 공간 광 변조기(410)를 포함하는 경우, 제1 거울(430)을 회전시키는 회전축에 공간 광 변조기(410)에서 출력된 변조광이 통과하기 위한 구멍(421)이 형성된 모터(420)의 일례이다.
도 4의 케이스 2(Case 2)는 홀로그램 프로젝션 장치(100)가 제1 공간 광 변조기(410) 및 제2 공간 광 변조기(440)를 포함하는 경우, 제1 거울(430)을 회전시키는 회전축에 제1 공간 광 변조기(410)에서 출력된 변조광이 통과하기 위한 구멍(422) 및 제2 공간 광 변조기(440)에서 출력된 변조광이 통과하기 위한 구멍(423)이 형성된 모터(420)의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 제2 실시예이다.
도 5는 복수의 공간 광 변조기들을 수직 방향으로 제1 거울을 중심으로 하는 호(arc) 형태로 배열하여 공간적 다중화를 함으로써 연속적인 수직 시차를 제공하는 홀로그램 프로젝션 장치(100)의 일례이다.
이때, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 공간 광 변조기(511), 제2 공간 광 변조기(512), 제3 공간 광 변조기(513), 제4 공간 광 변조기(514), 제1 거울(520), 및 제2 거울(530)로 구성될 수 있다.
제1 공간 광 변조기(511)에서 출력된 변조광은 제1 거울(520)에서 반사되어 제2 거울(530)에 입사될 수 있다. 그리고, 제2 거울(530)에서 반사된 변조광은 위치(541)에 홀로그램 이미지(531)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
또한, 제2 공간 광 변조기(512)에서 출력된 변조광은 제1 거울(520)에서 반사되어 제2 거울(530)에 입사될 수 있다. 그리고, 제2 거울(530)에서 반사된 변조광은 위치(542)에 홀로그램 이미지(531)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
그리고, 제3 공간 광 변조기(513)에서 출력된 변조광은 제1 거울(520)에서 반사되어 제2 거울(530)에 입사될 수 있다. 그리고, 제2 거울(530)에서 반사된 변조광은 위치(543)에 홀로그램 이미지(531)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
또한, 제4 공간 광 변조기(514)에서 출력된 변조광은 제1 거울(520)에서 반사되어 제2 거울(530)에 입사될 수 있다. 그리고, 제2 거울(530)에서 반사된 변조광은 위치(544)에 홀로그램 이미지(531)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
즉, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 제1 공간 광 변조기(511), 제2 공간 광 변조기(512), 제3 공간 광 변조기(513), 제4 공간 광 변조기(514)를 도 5에 도시된 바와 같이 수직 방향으로 배열함으로써, 수직 방향으로 연속된 위치(541), 위치(542), 위치(543), 및 위치(544)에 시야창을 형성할 수 있다. 따라서, 사용자(500)의 동공이 위치(541)에 있다가 위치(544)로 낮아지더라고, 사용자는 위치(544)에 형성된 시야창을 통하여 홀로그램 이미지(531)를 볼 수 있다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 프로젝션 장치의 제3 실시예이다.
도 6는 복수의 공간 광 변조기들과 모터를 이용하여 연속적인 수직 시차 및 수평 시차를 제공하는 홀로그램 프로젝션 장치(100)의 일례이다.
이때, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 공간 광 변조기(611), 제2 공간 광 변조기(612), 제3 공간 광 변조기(613), 제4 공간 광 변조기(614), 모터(620), 제1 거울(630), 및 제2 거울(640)로 구성될 수 있다.
제1 공간 광 변조기(511)에서 출력된 변조광은 모터(620)의 회전 축에 형성된 구조를 통과하여 제1 거울(630)에 입사될 수 있다. 그리고, 제1 거울(630)은 입사된 변조광을 제2 거울(640)로 반사할 수 있다. 그리고, 제2 거울(640)에서 반사된 변조광은 위치(651)에 홀로그램 이미지(641)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
이때, 제1 거울(630)은 모터(620)에 의하여 350도 회전하므로, 제1 거울(630)에서 반사된 변조광이 입사되는 제2 거울(640)의 위치도 회전할 수 있다. 따라서, 제1 공간 광 변조기(511)에서 출력된 변조광은 위치(651)와 동일한 높이에서 원형 띠 형태의 시야창(650)을 형상할 수 있다.
또한, 제2 공간 광 변조기(512)에서 출력된 변조광은 제1 거울(630)에서 반사되어 제2 거울(640)에 입사될 수 있다. 그리고, 제2 거울(640)에서 반사된 변조광은 위치(652)에 홀로그램 이미지(641)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
이때, 제1 거울(630)은 모터(620)에 의하여 350도 회전하므로, 제1 거울(630)에서 반사된 변조광이 입사되는 제2 거울(640)의 위치도 회전할 수 있다. 따라서, 제2 공간 광 변조기(512)에서 출력된 변조광은 위치(652)와 동일한 높이에서 원형 띠 형태의 시야창(650)을 형상할 수 있다.
그리고, 제3 공간 광 변조기(513)에서 출력된 변조광은 제1 거울(630)에서 반사되어 제2 거울(640)에 입사될 수 있다. 그리고, 제2 거울(640)에서 반사된 변조광은 위치(653)에 홀로그램 이미지(641)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
이때, 제1 거울(630)은 모터(620)에 의하여 350도 회전하므로, 제1 거울(630)에서 반사된 변조광이 입사되는 제2 거울(640)의 위치도 회전할 수 있다. 따라서, 제3 공간 광 변조기(513)에서 출력된 변조광은 위치(653)와 동일한 높이에서 원형 띠 형태의 시야창(650)을 형상할 수 있다.
또한, 제4 공간 광 변조기(514)에서 출력된 변조광은 제1 거울(630)에서 반사되어 제2 거울(640)에 입사될 수 있다. 그리고, 제2 거울(640)에서 반사된 변조광은 위치(654)에 홀로그램 이미지(641)를 재현하는 시야창을 형성할 수 있다.
이때, 제1 거울(630)은 모터(620)에 의하여 350도 회전하므로, 제1 거울(630)에서 반사된 변조광이 입사되는 제2 거울(640)의 위치도 회전할 수 있다. 따라서, 제4 공간 광 변조기(514)에서 출력된 변조광은 위치(654)와 동일한 높이에서 원형 띠 형태의 시야창(650)을 형상할 수 있다.
즉, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 복수의 공간 광 변조기에서 출력된 광을 모터를 이용하여 360도 회전하면서 비구면 거울인 제2 거울(640)에 반사시킴으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 다양한 높이 및 수평 위치에 모두 시야창이 형성되도록 할 수 있다.
본 발명은 공간 광 변조기로 출력한 변조광을 대구경의 비구면 거울을 통해 확대하고, 사용자의 동공에 집속하여 형성한 시야창으로 사용자에게 홀로그램을 표시함으로, 동공 크기로 제한된 시야창을 통해 대화면의 홀로그램 디스플레이를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 변조광을 비구면 거울로 반사시키는 거울을 회전하여 수평 방향으로 연속된 시야창들을 형성함으로써, 수평 시야각을 확장할 수 있다. 그리고, 홀로그램 프로젝션 장치(100)는 복수의 공간 광 변조기들을 수직 방향으로 배열하여 수직 방향으로 연속된 시야창들을 형성함으로써, 수직 시야각을 확장할 수 있다. 따라서, 본 발명은 시야각을 확장하기 위하여 요구되는 공간 광 변조기 공간 대역폭 크기를 감소시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 홀로그램 프로젝션 장치
120: 공간 광 변조기
140: 제1 거울
150: 모터
160: 제2 거울

Claims (20)

  1. 공간 광 변조기, 제1 거울, 모터 및 제2 거울을 포함하고,
    상기 제1 거울은 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)가 출력한 변조광을 제2 거울로 반사하고, 상기 모터는 상기 제1 거울을 회전시키며, 상기 제2 거울은 회전하는 상기 제1 거울로부터 입사된 변조광을 반사하고,
    상기 제2 거울에서 반사된 변조광은 상기 제1 거울의 회전에 따라 수평 방향으로 연속된 시야창을 형성하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터는,
    상기 제1 거울을 회전시키는 회전 축에 상기 변조광을 상기 제1 거울로 입사시키기 위한 구조가 형성되는 홀로그램 프로젝션 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    상기 시야창이 형성되는 위치에 따라, 상기 입력광을 변조하기 위한 홀로그램 이미지를 변경하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모터는,
    상기 홀로그램 이미지의 재생 속도에 따라 상기 제1 거울을 회전시키는 속도를 동기화하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 거울에서 반사된 변조광은
    상기 제2 거울에서 확대되어 홀로그램 이미지의 크기를 증가시키고, 확대된 변조광은 사용자의 동공 크기로 집광되어 시야창을 형성하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    입력광을 변조하기 위하여 사용하는 홀로그램 이미지의 프래임당 재생 시간을 임계값 이하로 제어하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    입력광을 변조하기 위하여 사용하는 홀로그램 이미지에 오프 액시스(off-axis) 인코딩를 적용하여 상기 시야창의 위치를 오더가 발생하지 않는 위치로 이동하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기에서 상기 변조광을 출력하는 렌즈의 초점 위치에 설치되어 사용자의 눈에 입사되는 노이즈를 차단하는 노이즈 필터
    를 더 포함하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  9. 복수의 공간 광 변조기들, 제1 거울, 및 제2 거울을 포함하고,
    상기 공간 광 변조기들은 수직 방향으로 배열되고, 상기 제1 거울은 상기 공간 광 변조기들이 각각 출력한 각 변조광들을 제2 거울로 반사하며, 상기 제2 거울은 상기 제1 거울로부터 입사된 변조광들을 반사하고,
    상기 제2 거울에서 반사된 변조광들은,
    상기 공간 광 변조기들의 위치에 따라 확대되어 수직 방향으로 연속된 시야창들을 형성하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기들은,
    상기 시야창들이 형성되는 위치에 각각 대응하는 홀로그램 이미지들을 이용하여 입력광들을 변조하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기들은,
    상기 제1 거울을 중심으로 하는 호(arc) 형태로 배열되는 홀로그램 프로젝션 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    입력광을 변조하기 위하여 사용하는 홀로그램 이미지에 오프 액시스(off-axis) 인코딩를 적용하여 상기 시야창의 위치를 오더가 발생하지 않는 위치로 이동하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기에서 상기 변조광을 출력하는 렌즈의 초점 위치에 설치되어 사용자의 눈에 입사되는 노이즈를 차단하는 노이즈 필터
    를 더 포함하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  14. 복수의 공간 광 변조기들, 제1 거울, 모터 및 제2 거울을 포함하고,
    상기 공간 광 변조기들은 수직 방향으로 배열되고, 상기 제1 거울은 상기 공간 광 변조기들이 각각 출력한 각 변조광들을 제2 거울로 반사하며,
    상기 모터는 상기 제1 거울을 회전시키고, 상기 제2 거울은 회전하는 상기 제1 거울로부터 입사된 변조광을 반사하며,
    상기 제2 거울에서 반사된 변조광들은, 상기 공간 광 변조기들의 위치에 따라 확대되어 수직 방향으로 연속된 시야창들을 형성하며, 수직 방향으로 연속된 시야창들은 상기 제1 거울의 회전에 따라 회전하여 수평 방향으로 연속된 원형 띠 형태의 시야창들을 형성하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 모터는,
    상기 제1 거울을 회전시키는 회전 축에 상기 공간 광 변조기들이 각각 출력한 각 변조광들을 상기 제1 거울로 입사시키기 위한 구조가 형성되는 홀로그램 프로젝션 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    상기 시야창이 형성되는 위치에 따라, 상기 입력광을 변조하기 위한 홀로그램 이미지를 변경하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 모터는,
    상기 홀로그램 이미지의 재생 속도에 따라 상기 제1 거울을 회전시키는 속도를 동기화하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기들은,
    상기 제1 거울을 중심으로 하는 호(arc) 형태로 배열되는 홀로그램 프로젝션 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    입력광을 변조하기 위하여 사용하는 홀로그램 이미지의 프래임당 재생 시간을 임계값 이하로 제어하는 홀로그램 프로젝션 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는,
    상기 공간 광 변조기가 디지털 미소 반사 표시기(DMD: digital micro mirror device)인 경우, 디지털 미소 반사 표시기에 포함된 거울들을 폴딩하여 상기 변조광이 상기 제1 거울로 입사되는 방향을 변경하는 홀로그램 프로젝션 장치.
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