KR20190005283A - 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

홀로그래픽 헤드 업 표시 장치는 가간섭성의 빛을 투사하는 광원부, 상기 가간섭성의 빛을 변조하는 광변조부, 상기 변조된 빛을 포커싱하는 중계 광학계, 상기 중계 광학계의 초점 위치에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 반사하는 반사 영역 및 상기 반사 영역의 주변에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 흡수하는 흡수 영역을 포함하는 필터 미러, 및 상기 필터 미러에서 반사되는 빛을 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반사하는 반투과 미러를 포함한다.

Description

홀로그래픽 헤드 업 표시 장치{HOLOGRAPHIC HEAD UP DISPLAY DEVICE}
본 발명은 홀로그래픽 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항공기나 자동차 등에 장착될 수 있는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치에 관한 것이다.
빛의 간섭을 이용해 3차원 이미지의 정보가 담긴 간섭 무늬를 필름 또는 전자 장치 등의 매체에 기록하는 기술 또는 이러한 필름 또는 전자 장치를 통해 3차원 영상을 생성하는 기술을 홀로그래피(holography)라 하며, 이를 통해 재현된 3차원 영상을 홀로그램(hologram)이라고 한다.
최근에는 홀로그래피 기술을 이용하여 항공기나 자동차 등에서 주변 광경과 영상 정보를 동시에 볼 수 있도록 하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(holographic head up display device)가 개발되고 있다. 이러한 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치는 빛의 회절(diffraction) 및 간섭(interference)을 이용하여 3차원 영상을 표시하는데, 빛의 회절 현상에 의한 불필요한 회절 노이즈가 발생할 수 있다. 이러한 회절 노이즈는 빛의 성질에 의해 발생하는 것으로, 빛의 물리적 성질을 바꿀 수 없기 때문에 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치는 회절 노이즈를 제거할 수 있는 구조적 구성을 갖추어야 한다.
회절 노이즈에 의해 표시하고자 하는 영상이 흐리게 보이거나 번져 보일 수 있다. 또한, 영상을 표시하고자 하는 이외의 부분에 불필요한 더미 영상이 표시될 수 있다. 이러한 회절 노이즈, 더미 영상 등은 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치의 표시 품질을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치에서 발생할 수 있는 회절 노이즈, 더미 영상 등을 제거할 수 있는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치는 가간섭성의 빛을 투사하는 광원부, 상기 가간섭성의 빛을 변조하는 광변조부, 상기 변조된 빛을 포커싱하는 중계 광학계, 상기 중계 광학계의 초점 위치에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 반사하는 반사 영역 및 상기 반사 영역의 주변에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 흡수하는 흡수 영역을 포함하는 필터 미러, 및 상기 필터 미러에서 반사되는 빛을 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반사하는 반투과 미러를 포함한다.
상기 반사 영역의 크기는 상기 중계 광학계의 초점에 형성되는 초점 영상의 크기와 일치할 수 있다.
상기 초점 영상의 크기는 상기 중계 광학계의 배율에 반비례할 수 있다.
상기 반사 영역의 모양은 상기 초점 영상의 모양과 동일할 수 있다.
상기 초점 영상의 모양은 상기 광변조부가 빛을 투사하는 표시 영역의 모양과 동일할 수 있다.
상기 광변조부의 표시 영역 및 상기 반사 영역의 모양이 사각형일 수 있다.
상기 필터 미러는 평평한 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 필터 미러는 일 방향의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 곡면 형상을 가지며, 상기 반사 영역은 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 볼록한 반사면을 제공할 수 있다.
상기 필터 미러는 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 형상을 가지며, 상기 반사 영역은 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 반구형의 볼록한 반사면을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치는 가간섭성의 빛을 투사하는 광원부, 상기 가간섭성의 빛을 변조하는 광변조부, 상기 변조된 빛을 포커싱하는 중계 광학계, 상기 중계 광학계의 초점 위치에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 반사하는 반사 미러, 상기 반사 미러의 후면에 위치하여 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 흡수하는 광흡수판, 및 상기 반사 미러에서 반사되는 빛을 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반사하는 반투과 미러를 포함한다.
상기 반사 미러의 반사면의 크기는 상기 중계 광학계의 초점에 형성되는 초점 영상의 크기와 일치할 수 있다.
상기 반사 미러의 반사면의 모양은 상기 초점 영상의 모양과 동일하고, 상기 초점 영상의 모양은 상기 광변조부가 빛을 투사하는 표시 영역의 모양과 동일할 수 있다.
상기 광변조부의 표시 영역 및 상기 반사 미러의 반사면의 모양이 사각형일 수 있다.
상기 반사 미러는 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 일 방향의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 볼록한 반사면을 제공할 수 있다.
상기 반사 미러는 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 반사면을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치는 입사되는 빛을 초점으로 포커싱하여 투사하는 중계 광학계, 및 상기 포커싱되는 빛의 초점에 형성되는 초점 영상을 반사하는 반사부와 상기 초점 영상의 주변에 형성되는 회절 노이즈를 흡수하는 흡수부를 포함하는 필터 미러를 포함한다.
상기 반사부와 상기 흡수부는 필터 미러의 동일 평면상에 위치할 수 있다.
상기 필터 미러는 상기 포커싱되는 빛에 대해 볼록한 곡면 형상을 가질 수 있다.
상기 반사부와 상기 흡수부는 필터 미러의 서로 다른 평면상에 위치할 수 있다.
상기 반사부는 상기 포커싱되는 빛에 대해 볼록한 곡면 형상을 가지고, 상기 흡수부는 평평한 평면 형상을 가질 수 있다.
홀로그래픽 헤드 업 표시 장치에서 발생할 수 있는 회절 노이즈, 더미 영상 등 제거하여 영상의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치를 간략히 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치를 간략히 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "중첩된다"고 할 때, 이는 단면상에서 상하 중첩되거나, 또는 평면상에서 전부 또는 일부가 동일한 영역에 위치하는 것을 의미한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치를 간략히 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)는 광원부(110), 광변조부(120), 중계 광학계(130), 필터 미러(filter mirror)(140), 및 반투과 미러(150)를 포함한다.
광원부(110)는 파장이 일정하고 위상이 연속적인 가간섭성(coherent)의 빛을 광변조부(120)로 투사한다. 광원부(110)는 면 광원의 빛이 광변조부(120)에 입사되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원부(110)는 가간섭성의 빛을 투사하는 적어도 하나의 광원(미도시)과 광원의 빛을 평행광(collimated beam)으로 변환하는 콜리메이터 렌즈(collimator lens) 또는 집광기(optical condenser)(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 광원은 가간섭성이 좋은 He-Ne 레이저, Ar 레이저, 반도체 레이저, 레이저 다이오드 등이 사용될 수 있다. 또한, 광원으로 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 사용될 수 있고, 발광 다이오드가 비간섭성의 빛을 투사하는 경우, 투사된 빛이 미세한 구멍을 갖는 핀홀(pin hole)을 통과하여 가간섭성의 빛이 되도록 할 수 있다. 또는, 실시예에 따라 광원부(110)는 빛의 특정 입사각에 대해 특정 굴절각을 갖고 투사되도록 입사된 빛의 경로를 변경할 수 있는 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical element; HOE)를 이용하여 면 광원의 빛을 투사할 수 있다. 광원부(110)는 광변조부(120)에 가간섭성의 면 광원의 빛을 투사할 수 있는 모든 구조를 사용할 수 있으며, 광원부(110)의 구조는 제한되지 않는다.
광변조부(120)는 광원부(110)로부터 입사하는 빛을 변조하여 3차원 영상을 구현한다. 즉, 광변조부(120)는 가간섭성의 빛을 회절시켜 특정 공간 상에 광선들이 만나 서로 간섭하여 3차원 영상이 구현되도록 한다. 광변조부(120)는 아날로그 또는 디지털 방식으로 구동하는 홀로그래픽 디스플레이일 수 있다. 예를 들어, 광변조부(120)는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD), 실리콘 액정 표시 장치(liquid crystal on silicon; LCoS), 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micro-mirror device, DMD) 등을 포함할 수 있다. 또는, 실시예에 따라 광변조부(120)는 3차원 영상 정보가 기록된 플레이트 또는 필름 등일 수도 있다.
이하, 광변조부(120)가 홀로그래픽 디스플레이인 것으로 예를 들어 설명한다. 광변조부(120)는 구현하고자 하는 영상을 수학적 계산과 처리를 통하여 만들어진 간섭 무늬를 데이터로 기록하고, 기록된 데이터를 기반으로 간섭 무늬를 표시할 수 있다. 광변조부(120)에 입사된 빛은 광변조부(120)를 통과하면서 간섭 무늬에 의해 회절되고 강도가 변할 수 있다. 광변조부(120)는 간섭 무늬에 의해 회절된 빛을 중계 광학계(130)로 투사한다.
중계 광학계(130)는 광변조부(120)에서 변조되어 투사된 빛을 필터 미러(140)에 전달한다. 중계 광학계(130)는 광변조부(120)에서 투사된 빛을 필터 미러(140)의 원하는 위치에 포커싱(focusing)하는 역할을 할 수 있다. 중계 광학계(130)는 특유의 구형 또는 비구형의 렌즈일 수 있다. 도 1에서는 중계 광학계(130)가 하나의 렌즈를 포함하는 것으로 나타내었으나, 실시예에 따라 중계 광학계(130)는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 미러 등의 다수의 광학 요소를 포함할 수도 있다.
필터 미러(140)는 반사 영역(141) 및 흡수 영역(142)을 포함한다. 반사 영역(141)은 중계 광학계(130)를 통해 입사되는 빛을 반투과 미러(150)로 반사하는 영역이고, 흡수 영역(142)은 중계 광학계(130)를 통해 입사되는 빛을 흡수하는 영역이다. 반사 영역(141)은 필터 미러(140)의 대략 중앙에 위치하고, 흡수 영역(142)은 반사 영역(141)의 주변에 위치할 수 있다. 반사 영역(141)과 흡수 영역(142)은 필터 미러(140)의 동일 평면상에 위치할 수 있다. 중계 광학계(130)는 광변조부(120)에서 투사된 빛을 필터 미러(140)의 반사 영역(141)에 포커싱할 수 있으며, 반사 영역(141)은 중계 광학계(130)의 초점 위치에 위치할 수 있다. 반사 영역(141)의 크기는 중계 광학계(130)의 초점에서 형성되는 초점 영상(focal image)의 크기와 대략 일치할 수 있다. 초점 영상은 중계 광학계(130)의 초점에 일치하는 빛에 의해 형성되는 영상을 의미한다. 초점 영상의 크기는 중계 광학계(130)의 배율에 반비례할 수 있다. 즉, 반사 영역(141)의 크기는 중계 광학계(130)의 배율에 반비례할 수 있다. 반사 영역(141)의 모양은 초점 영상의 모양과 대략 동일할 수 있다. 초점 영상의 모양은 광변조부(120)의 표시 영역(예를 들어, 빛을 투사하는 영역)의 모양과 동일할 수 있다. 즉, 반사 영역(141)의 모양은 광변조부(120)의 표시 영역의 모양과 동일할 수 있다. 예를 들어, 광변조부(120)의 표시 영역의 모양이 사각형인 경우 초점 영상의 모양은 사각형일 수 있으며, 반사 영역(141)의 모양은 사각형일 수 있다.
한편, 중계 광학계(130)의 수차(aberration), 빛의 회절 현상 등에 의해 초점 영상의 주변으로 회절 노이즈와 더미 영상이 반복하여 형성될 수 있다. 반사 영역(141)의 크기와 모양이 초점 영상의 크기와 모양에 일치함에 따라 회절 노이즈와 더미 영상은 필터 미러(140)의 흡수 영역(142)에서 형성된다. 이에 따라, 회절 노이즈와 더미 영상은 흡수 영역(142)에 흡수되어 반투과 미러(150)로 반사되지 않는다. 즉, 필터 미러(140)는 초점 영상 이외의 불필요한 회절 노이즈와 더미 영상은 필터링할 수 있다. 다시 말해, 필터 미러(140)는 공간 필터(spacial filter) 및 반사 미러로서 기능할 수 있다.
반투과 미러(150)는 초점을 가진 곡면형의 미러로서 필터 미러(140)에서 반사된 빛을 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반사하여 사용자(20)의 눈으로 모아줄 수 있다. 사용자(20)는 광변조부(120)에서 구현되는 홀로그래픽 영상을 무한대 또는 제어 가능한 거리에 위치하는 가상 영상으로 시인할 수 있다. 한편, 반투과 미러(150)는 필터 미러(140)에서 반사된 빛의 특정 입사각에 대해 특정 굴절각을 갖고 사용자(20)의 눈으로 투사되도록 입사된 빛의 경로를 변경할 수 있는 홀로그래픽 광학 소자를 포함할 수 있다.
이하, 도 1에서 설명한 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)에 사용될 수 있는 필터 미러(140)의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 이를 위해, 광변조부(120)로부터 필터 미러(140) 측으로 빛이 진행하는 방향을 제1 방향(X)이라 하고, 빛이 입사되는 필터 미러(140)의 면에 평행하고 제1 방향(X)에 수직인 방향을 제2 방향(Y)이라 한다. 제2 방향(Y)은 도 2에 예시한 바와 같이 필터 미러(140)의 가로 방향 또는 좌우 방향일 수 있다. 그리고 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)에 수직인 방향을 제3 방향(Z)이라 한다. 제3 방향(Z)은 도 2에 예시한 바와 같이 필터 미러(140)의 세로 방향 또는 상하 방향일 수 있다.
홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)에서 필터 미러(140)는 입사된 빛을 반투과 미러(150)로 반사하기 위해 제1 방향(X), 제2 방향(Y), 및 제3 방향(Z) 중 적어도 어느 하나의 방향에 대해 소정의 각도로 기울어져 있을 수 있다(도 1에 예시한 바와 같이, 필터 미러(140)는 제3 방향(Z)에 대해 소정 각도 기울어져 있다). 하지만, 이하에서 필터 미러(140)의 실시예에 대한 설명에서는 필터 미러(140)의 기울짐을 무시하고 제1 방향(X)에 직교하는 면 상에 위치하는 것으로 가정하여 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 필터 미러(140)를 제1 방향(X)으로 바라볼 때, 필터 미러(140)는 사각형의 반사 영역(141)과 그 주변에 흡수 영역(142)이 위치하는 평평한 평면 형상을 가질 수 있다. 도 2에서는 반사 영역(141)의 모양이 광변조부(120)의 표시 영역의 모양에 따라 사각형인 것으로 예시하고 있다. 만일, 광변조부(120)의 표시 영역의 모양이 원형이나 다각형인 경우, 반사 영역(141)의 모양은 광변조부(120)의 표시 영역의 모양에 대응하여 원형이나 다각형으로 형성될 수 있다. 또한, 흡수 영역(142)은 초점 영상 이외의 불필요한 회절 노이즈, 더미 영상 등을 흡수할 수 있는 크기를 가질 수 있으며, 흡수 영역(142)의 크기나 모양은 제한되지 않는다.
다음으로, 도 3을 참조하여 다른 실시예의 필터 미러(140)에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 필터 미러(140)는 반사 영역(141)과 흡수 영역(142)을 포함하고, 제3 방향(Z)의 가상의 중심축을 기준으로 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 반사 영역(141)은 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 제3 방향(Z)의 가상의 중심축을 기준으로 휘어진 볼록한 반사면을 제공할 수 있다.
도 2에서 예시한 필터 미러(140)와 비교할 때, 도 3의 실시예의 반사 영역(141)은 제2 방향(Y)으로 확장된 빛을 반투과 미러(150)로 반사할 수 있다. 즉, 반투과 미러(150)의 좌우 방향으로 더욱 확장된 빛이 반투과 미러(150)로 입사될 수 있으며, 이에 따라 사용자(20)는 좌우 방향으로 확장된 가상 영상을 시인할 수 있다. 즉, 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)의 시야(field of view)가 좌우 방향으로 더욱 넓어질 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 또 다른 실시예의 필터 미러(140)에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 필터 미러(140)는 반사 영역(141)과 흡수 영역(142)을 포함하고, 제2 방향(Y)의 가상의 중심축을 기준으로 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 반사 영역(141)은 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 제2 방향(Y)의 가상의 중심축을 기준으로 휘어진 볼록한 반사면을 제공한다.
도 2에서 예시한 필터 미러(140)와 비교할 때, 도 4의 실시예의 반사 영역(141)은 제3 방향(Z)으로 확장된 빛을 반투과 미러(150)로 반사할 수 있다. 즉, 반투과 미러(150)의 상하 방향으로 더욱 확장된 빛이 반투과 미러(150)로 입사될 수 있으며, 이에 따라 사용자(20)는 상하 방향으로 확장된 가상 영상을 시인할 수 있다. 즉, 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)의 시야가 상하 방향으로 더욱 넓어질 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여 또 다른 실시예의 필터 미러(140)에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 필터 미러(140)는 반사 영역(141)과 흡수 영역(142)을 포함하고, 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 반사 영역(141)은 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 반사면을 제공할 수 있다.
도 2에서 예시한 필터 미러(140)와 비교할 때, 도 5의 실시예의 반사 영역(141)은 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)으로 확장된 빛을 반투과 미러(150)로 반사할 수 있다. 즉, 반투과 미러(150)의 좌우 방향 및 상하 방향으로 더욱 확장된 빛이 반투과 미러(150)로 입사될 수 있으며, 이에 따라 사용자(20)는 좌우 방향 및 상하 방향으로 확장된 가상 영상을 시인할 수 있다. 즉, 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)의 시야가 좌우 방향 및 상하 방향으로 더욱 넓어질 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)에 대하여 설명한다. 앞서, 도 1 및 도 2에서 설명한 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)와의 차이점 위주로 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치를 간략히 도시한 블록도이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 필터 미러(140)는 반사 미러(144)와 광흡수판(145)을 포함한다.
반사 미러(144)는 중계 광학계(130)를 통해 입사되는 빛을 반투과 미러(150)로 반사한다. 광흡수판(145)은 반사 미러(144)의 후면에 위치하고 반사 미러(144)와 중첩하며, 중계 광학계(130)를 통해 입사되는 빛을 흡수한다. 즉, 반사 미러(144)와 광흡수판(145)은 필터 미러(140)의 서로 다른 평면상에 위치한다.
중계 광학계(130)는 광변조부(120)에서 투사된 빛을 필터 미러(140)의 반사 미러(144)에 포커싱할 수 있으며, 반사 미러(144)는 중계 광학계(130)의 초점 위치에 위치할 수 있다. 반사 미러(144)의 반사면의 크기는 중계 광학계(130)의 초점에서 형성되는 초점 영상의 크기와 대략 일치할 수 있다. 반사 미러(144)의 반사면의 크기는 중계 광학계(130)의 배율에 반비례할 수 있다. 반사 미러(144)의 반사면의 모양은 초점 영상의 모양과 대략 일치할 수 있다. 즉, 반사 미러(144)의 반사면의 모양은 광변조부(120)의 표시 영역의 모양과 동일할 수 있다.
반사 미러(144)의 반사면의 크기와 모양이 초점 영상의 크기와 모양에 일치함에 따라 초점 영상의 주변에 형성되는 회절 노이즈와 더미 영상은 반사 미러(144)의 주변을 지나쳐서 광흡수판(145)에 형성된다. 이에 따라, 회절 노이즈와 더미 영상은 광흡수판(145)에 흡수되어 반투과 미러(150)로 반사되지 않는다. 즉, 필터 미러(140)는 초점 영상 이외의 불필요한 회절 노이즈와 더미 영상은 필터링할 수 있다.
반투과 미러(150)는 반사 미러(144)에서 반사된 빛을 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반사하여 사용자(20)의 눈으로 모아줄 수 있다.
도 7에 예시한 바와 같이, 필터 미러(140)를 제1 방향(X)으로 바라볼 때, 반사 미러(144)와 광흡수판(145) 각각은 평평한 평면 형상을 가질 수 있으며, 광흡수판(145)의 대략 중앙에서 반사 미러(144)와 광흡수판(145)이 서로 중첩할 수 있다.
도 7에서는 반사 미러(144)의 반사면의 모양이 광변조부(120)의 표시 영역의 모양에 따라 사각형인 것으로 예시하고 있다. 반사 미러(144)의 반사면의 모양은 광변조부(120)의 표시 영역의 모양에 대응하여 원형이나 다각형으로 형성될 수도 있다. 또한, 광흡수판(145)은 초점 영상 이외의 불필요한 회절 노이즈, 더미 영상 등을 흡수할 수 있는 크기를 가질 수 있으며, 광흡수판(145)의 크기나 모양은 제한되지 않는다.
이러한 차이점을 제외하고, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 실시예의 특징들은 도 6 및 도 7을 참조로 설명한 실시예에 모두 적용될 수 있으므로, 도 1 및 도 2에서 설명한 실시예의 특징들에 대한 설명은 생략한다.
이하, 도 6에서 설명한 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)에서 사용될 수 있는 필터 미러(140)의 다른 실시예에 대하여 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 반사 미러(144)는 제3 방향(Z)의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다. 즉, 반사 미러(144)는 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 제3 방향(Z)의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 볼록한 반사면을 제공할 수 있다. 이때, 광흡수판(145)은 평평한 평면 형상을 가질 수 있다.
도 7에서 예시한 필터 미러(140)와 비교할 때, 도 8의 실시예의 반사 미러(144)는 제2 방향(Y)으로 확장된 빛을 반투과 미러(150)로 반사할 수 있다. 즉, 반투과 미러(150)의 좌우 방향으로 더욱 확장된 빛이 반투과 미러(150)로 입사될 수 있으며, 이에 따라 사용자(20)는 좌우 방향으로 확장된 가상 영상을 시인할 수 있다. 즉, 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)의 시야가 좌우 방향으로 더욱 넓어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 반사 미러(144)는 제2 방향(Y)의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다. 즉, 반사 미러(144)는 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 제2 방향(Y)의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 볼록한 반사면을 제공할 수 있다. 이때, 광흡수판(145)은 평평한 평면 형상을 가질 수 있다.
도 7에서 예시한 필터 미러(140)와 비교할 때, 도 9의 실시예의 반사 미러(144)는 제3 방향(Z)으로 확장된 빛을 반투과 미러(150)로 반사할 수 있다. 즉, 반투과 미러(150)의 상하 방향으로 더욱 확장된 빛이 반투과 미러(150)로 입사될 수 있으며, 이에 따라 사용자(20)는 상하 방향으로 확장된 가상 영상을 시인할 수 있다. 즉, 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)의 시야가 상하 방향으로 더욱 넓어질 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 미러를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 반사 미러(144)는 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 반사 미러(144)는 광변조부(120)로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 반사면을 제공할 수 있다. 이때, 광흡수판(145)은 평평한 평면 형상을 가질 수 있다.
도 7에서 예시한 필터 미러(140)와 비교할 때, 도 10의 실시예의 반사 미러(144)는 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)으로 확장된 빛을 반투과 미러(150)로 반사할 수 있다. 즉, 반투과 미러(150)의 좌우 방향 및 상하 방향으로 더욱 확장된 빛이 반투과 미러(150)로 입사될 수 있으며, 이에 따라 사용자(20)는 좌우 방향 및 상하 방향으로 확장된 가상 영상을 시인할 수 있다. 즉, 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)의 시야가 좌우 방향 및 상하 방향으로 더욱 넓어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치(10)는 중계 광학계의 초점에 형성되는 초점 영상의 크기와 모양에 일치하는 반사 영역(141) 또는 반사 미러(144)를 포함하는 필터 미러(140)를 이용하여 회절 노이즈와 더미 영상을 제거할 수 있으며, 이에 따라 더욱 선명한 화질의 영상을 제공할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 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 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 홀로그래픽 표시 장치
110: 광원부
120: 광변조부
130: 중계 광학계
140: 필터 미러
150: 반투과 미러

Claims (20)

  1. 가간섭성의 빛을 투사하는 광원부;
    상기 가간섭성의 빛을 변조하는 광변조부;
    상기 변조된 빛을 포커싱하는 중계 광학계;
    상기 중계 광학계의 초점 위치에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 반사하는 반사 영역 및 상기 반사 영역의 주변에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 흡수하는 흡수 영역을 포함하는 필터 미러; 및
    상기 필터 미러에서 반사되는 빛을 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반사하는 반투과 미러를 포함하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반사 영역의 크기는 상기 중계 광학계의 초점에 형성되는 초점 영상의 크기와 일치하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 초점 영상의 크기는 상기 중계 광학계의 배율에 반비례하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 반사 영역의 모양은 상기 초점 영상의 모양과 동일한 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 초점 영상의 모양은 상기 광변조부가 빛을 투사하는 표시 영역의 모양과 동일한 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 광변조부의 표시 영역 및 상기 반사 영역의 모양이 사각형인 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 필터 미러는 평평한 평면 형상을 가지는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 필터 미러는 일 방향의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 곡면 형상을 가지며, 상기 반사 영역은 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 볼록한 반사면을 제공하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 필터 미러는 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 형상을 가지며, 상기 반사 영역은 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 반구형의 볼록한 반사면을 제공하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  10. 가간섭성의 빛을 투사하는 광원부;
    상기 가간섭성의 빛을 변조하는 광변조부;
    상기 변조된 빛을 포커싱하는 중계 광학계;
    상기 중계 광학계의 초점 위치에 위치하고 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 반사하는 반사 미러;
    상기 반사 미러의 후면에 위치하여 상기 중계 광학계를 통해 입사되는 빛을 흡수하는 광흡수판; 및
    상기 반사 미러에서 반사되는 빛을 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반사하는 반투과 미러를 포함하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 반사 미러의 반사면의 크기는 상기 중계 광학계의 초점에 형성되는 초점 영상의 크기와 일치하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 반사 미러의 반사면의 모양은 상기 초점 영상의 모양과 동일하고, 상기 초점 영상의 모양은 상기 광변조부가 빛을 투사하는 표시 영역의 모양과 동일한 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 광변조부의 표시 영역 및 상기 반사 미러의 반사면의 모양이 사각형인 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 반사 미러는 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 일 방향의 가상의 중심축을 기준으로 하여 휘어진 볼록한 반사면을 제공하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 반사 미러는 상기 광변조부로부터 입사되는 빛에 대해 반구형으로 볼록한 반사면을 제공하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  16. 입사되는 빛을 초점으로 포커싱하여 투사하는 중계 광학계; 및
    상기 포커싱되는 빛의 초점에 형성되는 초점 영상을 반사하는 반사부와 상기 초점 영상의 주변에 형성되는 회절 노이즈를 흡수하는 흡수부를 포함하는 필터 미러를 포함하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 반사부와 상기 흡수부는 필터 미러의 동일 평면상에 위치하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 필터 미러는 상기 포커싱되는 빛에 대해 볼록한 곡면 형상을 가지는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 반사부와 상기 흡수부는 필터 미러의 서로 다른 평면상에 위치하는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 포커싱되는 빛에 대해 볼록한 곡면 형상을 가지고, 상기 흡수부는 평평한 평면 형상을 가지는 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치.
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