KR20170073450A - 지향성 백라이트 유닛을 이용한 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

지향성 백라이트 유닛을 이용한 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

지향성 백라이트 유닛을 이용한 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법이 개시된다.
입체 영상 디스플레이 장치는 복수의 거울들로 입사광을 제어하여 공간광 변조기에 입사시키는 백라이트 유닛; 및 영상 정보에 따라 상기 입사광을 변조하여 입체 영상을 디스플레이하는 공간광 변조기를 포함할 수 있다.

Description

지향성 백라이트 유닛을 이용한 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR HOLOGRAPHIC DISPLAY USING DIRECTIONAL BACKLIGHT UNIT}
본 발명은 지향성 백라이트 유닛을 이용한 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다.
홀로그램 디스플레이 기술은 사용자에게 입체 영상을 디스플레이하는 기술이다. 이때, 홀로그램 디스플레이 기술에서 사용자에게 입체 영상을 디스플레이할 수 있는 시야각은 증가시키기 위해서는 SLM 픽셀 간격이 마이크론 이하로 좁혀져야 한다.
그러나, 현재의 디스플레이 제작 기술로 이를 달성하는 것은 불가능하므로, 공간분할다중화 (Spatial division multiplexing), 또는 시분할다중화 (Time division multiplexing)를 이용하여 시야각을 증가시키는 방법이 개발되고 있다.
종래의 시분할 다중화(Time division multiplexing) 방법은 galvanometer, rotating hexagonal mirror와 같은 광 조향 장치를 이용하여 입사광이 사용자의 시역을 고속으로 이동하도록 조향하여 디스플레이 시야각을 확장하는 방법이다.
그러나, galvanometer, rotating hexagonal mirror와 같은 광 조향 장치는 입사광을 조향하기 위하여 모터를 사용하고 있으므로, 모터의 동작에 의한 소음과 진동이 발생하는 문제가 있다.
또한, 모터의 회전 속도가 디스플레이의 프레임 레이트(frame rate)와 시야각 확장 범위를 결정하므로 디스플레이의 프레임 레이트와 시야각 확장 범위를 증가시키기 위해서는 모터의 회전 속도를 높여야 한다. 그러나, 모터의 회전 속도에는 물리적인 한계가 있으므로, 모터의 회전 속도 한계 이상으로는 디스플레이의 프레임 레이트와 시야각 확장 범위를 증가시킬 수 없는 실정이다.
따라서, 소음과 진동이 없으면서 디스플레이의 프레임 레이트와 시야각 확장 범위를 증가시킬 수 있는 장치 및 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 복수의 거울들로 구성된 DMD를 홀로그램 디스플레이 장치의 백라이트 유닛의 광 조향 장치로 사용함으로써, 입사광의 조향을 위한 소음, 및 진동의 발생을 방지하고, 광 조향 장치를 위한 전력 소모를 감소시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 복수의 거울들로 입사광을 제어하여 공간광 변조기에 입사시키는 백라이트 유닛; 및 영상 정보에 따라 상기 입사광을 변조하여 입체 영상을 디스플레이하는 공간광 변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 백라이트 유닛은, 상기 입사광을 격자 방정식에 따른 오더들 사이의 범위로 회절시키는 복수의 거울들로 구성된 DMD(digital micro mirror device); 상기 DMD에서 회절된 광을 기 설정된 초점 위치로 집광시키는 제1 렌즈; 상기 DMD에서 회절된 광의 방향 및 상기 오더들의 위치에 따라 특정 영역을 개방시키는 액정 광 셔터; 및 상기 광 셔터를 통과한 광을 상기 공간광 변조기로 입사시키는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 DMD는, 상기 거울들 각각을 스위칭 제어하여 상기 입사광의 회절 방향을 변경시킴으로써, 상기 백라이트 유닛의 빔 지향이 가능할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 DMD는, 상기 거울들 간의 간격과 상기 입사광의 입력 파장 및 오더 모드(order mode)에 따라 상기 거울들 각각의 최대 회절각이 설정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 액정 광 셔터는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 상기 오더의 위치에 대응되는 경우, 상기 오더가 통과 가능하도록 상기 DMD에서 회절된 광의 이동 패턴에 따른 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 액정 광 셔터는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 오더에 X 축 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 액정 광 셔터는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 오더에 Y 축 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 액정 광 셔터는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 오더에 대각선 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 액정 광 셔터는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 오더의 범위를 벗어나는 경우, 상기 오더에 인접하지 않은 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 액정 광 셔터는, 상기 액정 광 셔터에 포함된 액정을 이용하여 상기 액정 광 셔터를 통과하는 상기 DMD에서 회절된 광의 강도(intensity)를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 제1 렌즈는, 상기 제2 렌즈보다 초점 거리가 짧고, 상기 제1 렌즈의 초점 거리 및 상기 제2 렌즈의 초점 거리에 따라 상기 공간 광 변조기로 입사되는 입사광의 빔 폭이 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 입사광은, 평면 파면 및 공간적으로 균질한 세기를 가지며, 상기 DMD에 블레이즈 각(blaze angle)으로 입사될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법은 백라이트 유닛이 복수의 거울들로 입사광을 제어하여 공간광 변조기에 입사시키는 단계; 및 상기 공간광 변조기가 영상 정보에 따라 상기 입사광을 변조하여 입체 영상을 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법의 백라이트 유닛은, 상기 입사광을 격자 방정식에 따른 오더들 사이의 범위로 회절시키는 복수의 거울들로 구성된 DMD(digital micro mirror device); 상기 DMD에서 회절된 광을 기 설정된 초점 위치로 집광시키는 제1 렌즈; 상기 DMD에서 회절된 광의 방향 및 상기 오더들의 위치에 따라 특정 영역을 개방시키는 액정 광 셔터; 및 상기 광 셔터를 통과한 광을 상기 공간광 변조기로 입사시키는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법의 입사시키는 단계는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 상기 오더의 위치에 대응되는 경우, 상기 오더가 통과 가능하도록 상기 액정 광 셔터가 상기 DMD에서 회절된 광의 이동 패턴에 따른 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법의 입사시키는 단계는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 X 축 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법의 입사시키는 단계는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 Y 축 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법의 입사시키는 단계는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 대각선 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법의 입사시키는 단계는, 상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 오더의 범위를 벗어나는 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 인접하지 않은 영역을 개방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 방법의 입사시키는 단계는, 상기 액정 광 셔터가 상기 액정 광 셔터에 포함된 액정을 이용하여 상기 액정 광 셔터를 통과하는 상기 DMD에서 회절된 광의 강도(intensity)를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 거울들로 구성된 DMD를 홀로그램 디스플레이 장치의 백라이트 유닛의 광 조향 장치로 사용함으로써, 입사광의 조향을 위한 소음, 및 진동의 발생을 방지하고, 광 조향 장치를 위한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치의 백라이트 유닛의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 DMD에 입사하는 빔이 블레이즈 상태인 경우의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 DMD의 블레이즈 상태 유도 과정의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 광 셔터의 동작 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 방법은 홀로그램 디스플레이 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
홀로그램 디스플레이 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 백라이트 유닛(110) 및 공간광 변조기(120)를 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(110)은 복수의 거울들로 입사광을 제어하여 공간광 변조기에 입사시킬 수 있다. 이때 입사광은 평면 파면 및 공간적으로 균질한 세기를 가지며, DMD에 블레이즈 각(blaze angle)으로 입사될 수 있다.
이때, 백라이트 유닛(110)은 입사광을 격자 방정식에 따른 오더들 사이의 범위로 회절시키는 복수의 거울들로 구성된 DMD(digital micro mirror device), DMD에서 회절된 광을 기 설정된 초점 위치로 집광시키는 제1 렌즈; DMD에서 회절된 광의 방향 및 오더들의 위치에 따라 특정 영역을 개방시키는 액정 광 셔터; 및 액정 광 셔터를 통과한 광을 공간광 변조기로 입사시키는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
DMD는 DMD에 포함된 거울들 각각의 스위칭을 제어하여 입사광의 회절 방향을 변경시킴으로써, 백라이트 유닛(110)의 화소들 각각의 스위칭을 제어할 수 있다. 또한, DMD는 DMD에 포함된 거울들 간의 간격과 입사광의 입력 파장 및 오더 모드(order mode)에 따라 거울들 각각의 최대 회절각이 설정될 수 있다.
DMD에서 회절된 광의 방향이 오더의 위치에 대응되는 경우, 액정 광 셔터는 오더가 통과 가능하도록 DMD에서 회절된 광의 이동 패턴에 따른 영역을 개방할 수 있다.
예를 들어, DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향으로 이동하도록 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 액정 광 셔터는 오더에 X 축 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다. 또한, DMD에서 회절된 광의 방향이 Y 축 방향으로 이동하도록 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 액정 광 셔터는 오더에 Y 축 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다.
그리고, DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동하도록 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 액정 광 셔터는 오더에 대각선 방향으로 인접한 영역을 개방할 수 있다. 또한, DMD에서 회절된 광의 방향이 오더의 범위를 벗어나는 경우, 액정 광 셔터는 오더에 인접하지 않은 영역을 개방할 수 있다.
이때, 액정 광 셔터는 액정 광 셔터에 포함된 액정을 이용하여 액정 광 셔터를 통과하는 DMD에서 회절된 광의 강도(intensity)를 제어할 수 있다.
제1 렌즈는 제2 렌즈보다 초점 거리가 짧고, 제1 렌즈의 초점 거리 및 제2 렌즈의 초점 거리에 따라 공간 광 변조기로 입사되는 입사광의 빔 폭이 결정되는 렌즈일 수 있다.
공간광 변조기(120)는 백라이트 유닛(110)으로부터 입사된 입사광을 영상 정보에 따라 변조하여 입체 영상을 디스플레이할 수 있다.
홀로그램 디스플레이 장치(100)는 복수의 거울들로 구성된 DMD를 백라이트 유닛(110)의 광 조향 장치로 사용함으로써, 종래의 모터를 이용한 gimbal scanner, galvano scanner, risley scanner와 같은 광 조향 장치가 포함된 홀로그램 디스플레이 장치와 달리 소음, 및 진동이 발생하지 않고, 광 조향 장치를 위한 전력 소모가 감소될 수 있다.
또한, 시분할 다중화 구조의 홀로그램 디스플레이 장치는 입사광의 광 조향 속도에 따라 디스플레이의 시야각과 재생한 홀로그램의 프레임 레이트(frame rate)가 제한될 수 있다. 따라서, 종래의 모터를 이용한 광 조향 장치가 포함된 홀로그램 디스플레이 장치는 모터의 고속 회전으로 광 조향 속도를 높이고자 하였으나, 모터의 회전 속도에는 물리적 한계가 있는 실정이다. 반면, 홀로그램 디스플레이 장치(100)는 DMD에 포함된 거울들의 스위칭을 통해 회절각을 제어하고 있으므로, 종래의 모터를 이용한 광 조향 장치보다 광 조향 속도가 빠를 수 있다. 예를 들어, DMD에 포함된 거울들 각각의 스위칭 레이트(switching rate)는 수 만 Hz이며, 광 조향 속도는 DMD에 포함된 거울들 각각의 스위칭 레이트와 동일할 수 있다.
따라서, 시분할 다중화 구조의 홀로그램 디스플레이 장치로 본 발명에 따른 홀로그램 디스플레이 장치(100)를 사용하는 경우, 디스플레이의 시야각을 확장하고, 재생한 홀로그램의 프레임 레이트를 증가시킬 수 있다.
또한, 종래의 모터를 이용한 광 조향 장치는 반사 및 굴절 구조를 포함하고 있다. 이때, 반사 구조는, 조향 방향에 따라 반사각이 달라지므로 출사되는 빔의 폭과 위상이 다르게 왜곡될 수 있다. 또한, 굴절 구조는 광학 부품의 재질 및 곡률 등 광학적 특성에 의해 광학 수차가 발생하므로 조향된 빔의 위상이 왜곡될 수 있다. 따라서, 종래의 모터를 이용한 광 조향 장치는 홀로그래픽 디스플레이의 백라이트 유닛으로 적합하지 않을 수 있다.
반면, 본 발명에 따른 홀로그램 디스플레이 장치(100)는 DMD에 포함된 거울들의 스위칭을 통해 회절각을 제어함으로써, 회절광의 위상 제어가 가능하므로 입사광의 왜곡을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치의 백라이트 유닛의 일례이다.
백라이트 유닛(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 DMD(210), 제1 렌즈(220), 액정 광 셔터(230), 및 제2 렌즈(240)를 포함할 수 있다.
DMD(digital micro mirror device)(210)는 입사광을 격자 방정식에 따른 오더들 사이의 범위로 회절시키는 복수의 거울들로 구성될 수 있다.
예를 들어, DMD(210)는 마이크로 크기의 거울을 반도체 위에 설치한 회절 형 디스플레이 장치일 수 있다. 이때, DMD(210)에 포함된 거울들 각각은 대각선 방향을 축으로 ±12도 기울기로 스위칭될 수 있다. 구체적으로, 백라이트 유닛(110)는 DMD(210)에 포함된 거울들 각각의 스위칭을 제어하여 입사광의 회절 방향을 변화시킴으로써, 출사광의 방향을 제어할 수 있다.
이때, 이때, 입사광의 회절 방향을 변화시키는 방법은 DMD(210)에 재생되는 격자 패턴 이미지를 통해 동적으로 격자(grating) 구조를 변환함으로써, 입사광을 임의의 각도로 조향하여 공간광 변조기(120)로 전달할 수 있다.
이때, DMD(210)에서 제어되는 기울기의 범위인 회절각은 DMD(210)에 포함된 거울들 간의 간격에 의하여 한정될 수 있다. 이때, 거울들 간의 간격은 화소들 간의 간격과 동일할 수 있다. 예를 들어, 화소들 간의 간격이 p이고, 오더 모드(order mode)는 m이며, 입력 파장이 λ인 경우, DMD(210)의 최대 회절각은 격자 방정식(grating equation)에 의하여 θ=sin -1(mλ/p) 로 정의될 수 있다. 입사광이 회절하는 경우, DMD의 격자 구조에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 오더(order)가 생성될 수 있다. 오더 모드는 오더들 각각의 공간적 위치 표기를 위한 번호일 수 있다.
이때, DMD(210)를 통해 제어되는 회절광의 조향 범위는 격자 방정식에 따른 오더(order)들 간의 범위 에서만 가능하므로, 화소 사이 간격이 임계값 이상이거나 입력광의 파장이 임계 파장 이하인 경우, 조향 범위가 좁을 수 있다. 이때, DMD(210)은 Off-axis 인코딩을 이용한 페이즈 시프팅(phase shifting) 방법으로 동작할 수 있다.
또한, DMD(210)는 반사 격자(reflective grating) 구조로 형성될 수 있다. 그리고, DMD(210)에는 입사광이 블레이즈 각도(blazed angle)로 입사될 수 있다. 이때, 입사광은 DMD(210)의 픽셀 구조에 대응하도록 평행화(collimation)된 균일(coherent)광일 수 있다.
그리고, 입사광은 블레이즈 각도로 DMD(210)에 입사됨으로써, 0th order 에 집중 된 광들을 블레이즈 조건에 따른 타겟 오더로 집중시키므로 최대 회절 효율을 거둘 수 있고, 0th order에 집중된 회절되지 않은 빔들을 회피할 수 있다.
제1 렌즈(220)는 DMD(210)에서 회절된 광을 기 설정된 초점 위치로 집광시킬 수 있다. 이때, 제1 렌즈(220)의 후방 초점 위치(fourier plane)에 액정 광 셔터(230)가 배치될 수 있다. 또한, DMD(210)와 제1 렌즈(220) 간의 거리는 제1 렌즈(220)의 전방 초점 거리일 수 있다.
액정 광 셔터(liquid crystal optical shutter)(230)는 DMD(210)에서 회절된 광의 방향 및 오더들의 위치에 따라 특정 영역을 개방시킬 수 있다.
이때, 액정 광 셔터(230)는 DMD(210)를 통해 조향된 회절광이 오더들 사이로 통과 하는 경우, 해당 조향 구간 사이의 영역만을 개방할 수 있다.
또한, 액정 광 셔터(230)는 DMD(210)에서 회절된 입사광의 강도(intensity)를 액정을 통하여 제어함으로써, 입사광의 불균일한 강도비를 일정하게 통일 시킬 수 있다.
제2 렌즈(240)는 액정 광 셔터(230)를 통과한 광을 공간광 변조기(120)로 입사시킬 수 있다. 이때, 제2 렌즈(240)와 액정 광 셔터(230)간의 거리는 제2 렌즈(240)의 전방 초점 거리일 수 있다. 또한, 제2 렌즈(230)과 공간광 변조기(120) 간의 거리는 제2 렌즈(240)의 후방 초점 거리일 수 있다.
이때, 제1 렌즈(220)와 제2 렌즈(240)는 4f system을 구성할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(220)는 제2 렌즈(240)보다 상대적으로 짧은 초점 거리를 가질 수 있다. 그리고, 제1 렌즈(220)의 초점 거리와 제2 렌즈(240)의 초점 거리 간의 비에 따라 백라이트 유닛(110)에서 출력되는 입사광의 폭의 확대율이 결정될 수 있다.
예를 들어, DMD(210)는 입사광(201)을 실선으로 표시된 방향으로 회절시킬 수 있다. 이때, 제1 렌즈(220)는 입사광을 액정 광 셔터(230)에서 프라운호퍼 엔빌로프(fraunhofer envelope)의 중심(center)로 집광시킬 수 있다. 그리고, 액정 광 셔터(230)를 통과한 입사광은 제2 렌즈(240)를 통하여 도 2에 도시된 바와 같이 공간광 변조기(120)에 입사될 수 있다.
또한, DMD(210)는 입사광(201)을 점선으로 표시된 방향으로 회절시킬 수 있다. 이때, 제1 렌즈(220)는 입사광을 액정 광 셔터(230)로 집광시킬 수 있다. 그리고, 액정 광 셔터(230)를 통과한 입사광은 제2 렌즈(240)를 통하여 도 2에 도시된 바와 같이 공간광 변조기(120)에 입사될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 DMD에 입사하는 빔이 블레이즈 상태인 경우의 일례이다.
DMD에 포함된 거울(310)에 입사되는 입사광(300)이 블레이즈 상태(blaze condition)를 만족하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 3차 오더(3rd order)에 포락선 피크(envelope peak)가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 DMD의 블레이즈 상태 유도 과정의 일례이다.
화소들 간의 간격이 p이고, 오더 모드(order mode)는 m이며, 입력 파장이 λ 인 경우, DMD의 블레이즈 상태 조건은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
이 때 θi는 DMD가 평면에 놓여있는 상태에서의 수선 N을 기준으로 한 입사각이고, θb는 DMD의 픽셀이 on-state 일 때의 기울기일 수 있다. 또한, θm은 DMD의 픽셀이 on-state 일 때 회절광과 수선 N이 이루는 각도일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 광 셔터의 동작 일례이다.
백라이트 유닛이 동작하지 않는 경우, 액정 광 셔터(240)는 도 5의 케이스 1(Case 1)과 같이 DMD(210)의 격자 구조에 의해 생성된 오더(510)들 및 모든 픽셀(520)들을 개방할 수 있다.
DMD(210)에 재생된 패턴이 Y축 방향으로 페이즈 시프트 부호화(phase shift encoding) 된 경우, 액정 광 셔터(240)는 도 5의 케이스 2(Case 2)와 같이 오더(510)에 Y 축 방향으로 인접한 영역(540)을 개방하고, 나머지 영역(530)을 차단할 수 있다.
DMD(210)에 재생된 패턴이 X축 방향으로 페이즈 시프트 부호화된 경우, 액정 광 셔터(240)는 도 5의 케이스 3(Case 3)과 같이 오더(510)에 X 축 방향으로 인접한 영역(540)을 개방하고, 나머지 영역(530)을 차단할 수 있다.
DMD(210)에 재생된 패턴이 X축 방향 및 Y축 방향으로 페이즈 시프트 부호화 된 경우, 액정 광 셔터(240)는 도 5의 케이스 4(Case 4)와 같이 오더(510)에 대각선 방향으로 인접한 영역(540)을 개방하고, 나머지 영역(530)을 차단할 수 있다.
DMD(210)에 재생된 패턴이 오더의 범위를 벗어나는 경우, 액정 광 셔터(240)는 도 5의 케이스 5(Case 5)와 같이 오더(510)에 인접하지 않은 영역(540)을 개방할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(610)에서 백라이트 유닛(110)은 복수의 거울들로 입사광을 제어하여 공간광 변조기에 입사시킬 수 있다. 이때 입사광은 평면 파면 및 공간적으로 균질한 세기를 가지며, DMD에 블레이즈 각(blaze angle)으로 입사될 수 있다.
이때, 백라이트 유닛(110)은 입사광을 격자 방정식에 따른 오더들 사이의 범위로 회절시키는 복수의 거울들로 구성된 DMD(digital micro mirror device), DMD에서 회절된 광을 기 설정된 초점 위치로 집광시키는 제1 렌즈; DMD에서 회절된 광의 방향 및 오더들의 위치에 따라 특정 영역을 개방시키는 액정 광 셔터; 및 액정 광 셔터를 통과한 광을 공간광 변조기로 입사시키는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
그리고, DMD는 DMD에 포함된 거울들 각각의 기울기를 제어하여 입사광의 회절 방향을 변경시킴으로써, 백라이트 유닛(110)의 화소들 각각의 스위칭을 제어할 수 있다. 또한, DMD에서 회절된 광의 방향이 오더의 위치에 대응되는 경우, 액정 광 셔터는 오더가 통과 가능하도록 DMD에서 회절된 광의 이동 패턴에 따른 영역을 개방할 수 있다.
단계(620)에서 공간광 변조기(120)는 단계(610)에서 입사된 입사광을 영상 정보에 따라 변조하여 입체 영상을 디스플레이할 수 있다.
본 발명은 복수의 거울들로 구성된 DMD를 홀로그램 디스플레이 장치의 백라이트 유닛의 광 조향 장치로 사용함으로써, 입사광의 조향을 위한 소음, 및 진동의 발생을 방지하고, 광 조향 장치를 위한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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.
110: 백라이트 유닛
120: 공간광 변조기

Claims (19)

  1. 복수의 거울들로 입사광을 제어하여 공간광 변조기에 입사시키는 백라이트 유닛; 및
    영상 정보에 따라 상기 입사광을 변조하여 입체 영상을 디스플레이하는 공간광 변조기
    를 포함하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 입사광을 격자 방정식에 따른 오더들 사이의 범위로 회절시키는 복수의 거울들로 구성된 DMD(digital micro mirror device);
    상기 DMD에서 회절된 광을 기 설정된 초점 위치로 집광시키는 제1 렌즈;
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향 및 상기 오더들의 위치에 따라 특정 영역을 개방시키는 액정 광 셔터; 및
    상기 광 셔터를 통과한 광을 상기 공간광 변조기로 입사시키는 제2 렌즈
    를 포함하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 DMD는,
    상기 거울들 각각의 기울기를 제어하여 상기 입사광의 회절 방향을 변경시킴으로써, 상기 백라이트 유닛의 화소들 각각의 스위칭을 제어하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 DMD는,
    상기 거울들 간의 간격과 상기 입사광의 입력 파장 및 오더 모드(order mode)에 따라 상기 거울들 각각의 최대 회절각이 설정되는 입체 영상 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 액정 광 셔터는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 상기 오더의 위치에 대응되는 경우, 상기 오더가 통과 가능하도록 상기 DMD에서 회절된 광의 이동 패턴에 따른 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 액정 광 셔터는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 오더에 X 축 방향으로 인접한 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 액정 광 셔터는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 오더에 Y 축 방향으로 인접한 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 액정 광 셔터는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 오더에 대각선 방향으로 인접한 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 액정 광 셔터는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 오더의 범위를 벗어나는 경우, 상기 오더에 인접하지 않은 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 액정 광 셔터는,
    상기 액정 광 셔터에 포함된 액정을 이용하여 상기 액정 광 셔터를 통과하는 상기 DMD에서 회절된 광의 강도(intensity)를 제어하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는,
    상기 제2 렌즈보다 초점 거리가 짧고, 상기 제1 렌즈의 초점 거리 및 상기 제2 렌즈의 초점 거리에 따라 상기 공간 광 변조기로 입사되는 입사광의 빔 폭이 결정되는 입체 영상 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 입사광은,
    평면 파면 및 공간적으로 균질한 세기를 가지며, 상기 DMD에 블레이즈 각(blaze angle)으로 입사되는 입체 영상 디스플레이 장치.
  13. 백라이트 유닛이 복수의 거울들로 입사광을 제어하여 공간광 변조기에 입사시키는 단계; 및
    상기 공간광 변조기가 영상 정보에 따라 상기 입사광을 변조하여 입체 영상을 디스플레이하는 단계
    를 포함하는 입체 영상 디스플레이 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 입사광을 격자 방정식에 따른 오더들 사이의 범위로 회절시키는 복수의 거울들로 구성된 DMD(digital micro mirror device);
    상기 DMD에서 회절된 광을 기 설정된 초점 위치로 집광시키는 제1 렌즈;
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향 및 상기 오더들의 위치에 따라 특정 영역을 개방시키는 액정 광 셔터; 및
    상기 광 셔터를 통과한 광을 상기 공간광 변조기로 입사시키는 제2 렌즈
    를 포함하는 입체 영상 디스플레이 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 입사시키는 단계는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 X 축 방향으로 인접한 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 입사시키는 단계는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 Y 축 방향으로 인접한 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 입사시키는 단계는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동하도록 상기 입사광이 페이즈 시프트 부호화된 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 대각선 방향으로 인접한 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 입사시키는 단계는,
    상기 DMD에서 회절된 광의 방향이 오더의 범위를 벗어나는 경우, 상기 액정 광 셔터가 상기 오더에 인접하지 않은 영역을 개방하는 입체 영상 디스플레이 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 입사시키는 단계는,
    상기 액정 광 셔터가 상기 액정 광 셔터에 포함된 액정을 이용하여 상기 액정 광 셔터를 통과하는 상기 DMD에서 회절된 광의 강도(intensity)를 제어하는 입체 영상 디스플레이 방법.
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