KR20200130046A - Multi-image display apparatus providing holographic image - Google Patents
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Abstract
Description
개시된 실시예들은, 예를 들어, 증상 현실 시스템과 같은 다중 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 홀로그래픽 영상을 제공할 수 있는 다중 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.The disclosed embodiments relate to, for example, a multi-image display device such as a symptom reality system, and more particularly, to a multi-image display device capable of providing a holographic image.
최근, 가상 현실(virtual reality)(VR)을 구현할 수 있는 전자기기 및 디스플레이 장치가 개발되면서, 이에 대한 관심이 높아지고 있다. 가상 현실(VR)의 다음 단계로 증강 현실(augmented reality)(AR) 및 혼합 현실(mixed reality)(MR)을 실현할 수 있는 기술도 연구되고 있다.Recently, as electronic devices and display devices capable of implementing virtual reality (VR) have been developed, interest in this has increased. A technology capable of realizing augmented reality (AR) and mixed reality (MR) as the next stage of virtual reality (VR) is also being studied.
증강 현실(AR)은, 완전 가상 세계를 전제로 하는 가상 현실(VR)과는 달리, 현실 세계의 환경 위에 가상의 대상이나 정보를 겹쳐(결합하여) 보여줌으로써 현실의 효과를 더욱 증가시키는 디스플레이 기술이다. 가상 현실(VR)이 게임이나 가상 체험과 같은 분야에만 한정적으로 적용이 가능했다면, 증강 현실(AR)은 다양한 현실 환경에 응용이 가능하다는 장점이 있다. 특히, 증강 현실(AR)은 유비쿼터스(ubiquitous) 환경이나 사물 인터넷(internet of things)(IoT) 환경에 적합한 차세대 디스플레이 기술로 주목받고 있다. 이러한 증강 현실(AR)은 현실 세계와 부가적인 정보(가상 세계)를 혼합하여 보여준다는 점에서 혼합 현실(MR)의 일례라고 할 수 있다.Augmented reality (AR) is a display technology that further increases the effect of reality by superimposing (combining) virtual objects or information on the environment of the real world, unlike virtual reality (VR) that presupposes a complete virtual world. to be. While virtual reality (VR) can be limitedly applied to fields such as games and virtual experiences, augmented reality (AR) has an advantage that it can be applied to various reality environments. In particular, augmented reality (AR) is drawing attention as a next-generation display technology suitable for a ubiquitous environment or an Internet of things (IoT) environment. Such augmented reality (AR) can be said to be an example of mixed reality (MR) in that the real world and additional information (virtual world) are mixed and displayed.
증강 현실(AR) 또는 혼합 현실(MR)을 구현하는데 적용될 수 있는 다중 영상 디스플레이 장치를 제공한다.It provides a multi-image display device that can be applied to implement augmented reality (AR) or mixed reality (MR).
특히, 홀로그래픽 영상을 제공하여 현실감을 향상시킨 다중 영상 디스플레이 장치를 제공한다.In particular, it provides a multi-image display device that improves the sense of reality by providing a holographic image.
일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치는, 빛을 방출하는 광원; 상기 광원에서 방출된 빛을 변조하여 제 1 영상을 재생하는 공간 광변조기; 및 상기 제 1 영상을 관찰자에게 전달하는 광학계;를 포함하며, 상기 재생된 제 1 영상의 진행 경로는 제 1 방향을 따른 제 1 광경로, 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따른 제 2 광경로, 제 1 방향과 제 2 방향에 직교하는 제 3 방향을 따른 제 3 광경로를 포함하도록 상기 광학계가 구성되고, 상기 제 1 영상 및 상기 제 1 영상과 상이한 경로로부터 오는 제 2 영상이 상기 제 3 광경로를 따라 관찰자에게 제공되도록 상기 광학계가 구성될 수 있다.According to an embodiment, a multi-image display device includes: a light source emitting light; A spatial light modulator that modulates the light emitted from the light source to reproduce a first image; And an optical system for transmitting the first image to an observer, wherein a traveling path of the reproduced first image is a first optical path along a first direction and a second sight along a second direction orthogonal to the first direction The optical system is configured to include a third optical path along a third direction orthogonal to the first and second directions, and the first image and a second image coming from a path different from the first image are 3 The optical system may be configured to be provided to an observer along the optical path.
상기 제 1 영상은 가상의 홀로그래픽 영상이며, 상기 제 2 영상은 실제 외부 전경을 담고 있는 외부 영상일 수 있다.The first image may be a virtual holographic image, and the second image may be an external image including an actual external view.
일 실시예에서, 상기 공간 광변조기는 상기 광원에서 방출된 빛을 반사하여 변조하는 반사형 공간 광변조기일 수 있다.In one embodiment, the spatial light modulator may be a reflective spatial light modulator that reflects and modulates light emitted from the light source.
일 실시예에서, 상기 광학계는: 상기 광원으로부터 방출된 빛을 상기 공간 광변조기로 반사하고 상기 공간 광변조기에서 반사된 빛을 투과시키는 제 1 빔스플리터; 상기 제 1 빔스플리터로부터 오는 빛을 투과시키는 제 2 빔스플리터; 상기 제 2 빔스플리터를 투과한 빛을 상기 제 2 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 1 거울; 제 2 빔스플리터의 아래에 배치된 제 3 빔스플리터; 및 상기 제 3 빔스플리터로부터 오는 빛을 상기 제 3 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 2 거울;을 포함할 수 있다.In one embodiment, the optical system includes: a first beam splitter that reflects light emitted from the light source to the spatial light modulator and transmits the light reflected from the spatial light modulator; A second beam splitter for transmitting light coming from the first beam splitter; A first mirror disposed to reflect light transmitted through the second beam splitter to the second beam splitter; A third beam splitter disposed under the second beam splitter; And a second mirror disposed to reflect light from the third beam splitter to the third beam splitter.
상기 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 거울에서 반사된 빛을 상기 제 3 빔스플리터로 반사하도록 구성될 수 있다.The second beam splitter may be configured to reflect light reflected from the first mirror to the third beam splitter.
상기 제 1 빔스플리터, 제 2 빔스플리터, 및 제 3 빔스플리터는 입사광의 절반을 반사하고 나머지 절반을 투과시키는 반투과 거울일 수 있다.The first beam splitter, the second beam splitter, and the third beam splitter may be transflective mirrors that reflect half of incident light and transmit the other half.
상기 제 1 빔스플리터, 제 2 빔스플리터, 및 제 3 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터일 수 있다.The first beam splitter, the second beam splitter, and the third beam splitter may be polarization beam splitters that reflect light having a first linearly polarized component and transmit light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component. .
상기 광학계는, 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 1 거울 사이에 배치된 제 1 1/4 파장판, 및 상기 제 3 빔스플리터와 상기 제 2 거울 사이에 배치된 제 2 1/4 파장판을 더 포함할 수 있다.The optical system further includes a first quarter wave plate disposed between the second beam splitter and the first mirror, and a second quarter wave plate disposed between the third beam splitter and the second mirror. Can include.
상기 제 3 빔스플리터는 상기 제 2 빔스플리터로부터 오는 빛을 반사하고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 투과시키도록 구성될 수 있다.The third beam splitter may be configured to reflect light coming from the second beam splitter and transmit light reflected from the second mirror.
상기 제 2 거울은 상기 제 3 빔스플리터에 대향하는 제 1 표면 및 상기 제 1 표면의 반대쪽의 제 2 표면을 포함하며, 상기 제 2 거울은 상기 제 1 표면에 입사하는 제 1 영상을 반사하고 상기 제 2 표면에 입사하는 제 2 영상을 투과시키도록 구성될 수 있다.The second mirror includes a first surface opposite to the third beam splitter and a second surface opposite to the first surface, and the second mirror reflects a first image incident on the first surface and the It may be configured to transmit a second image incident on the second surface.
상기 제 1 빔스플리터 및 제 2 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이고, 상기 제 3 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하는 편광 빔스플리터일 수 있다.The first beam splitter and the second beam splitter are polarizing beam splitters that reflect light having a first linearly polarized component and transmit light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component, and the third beam splitter is a It may be a polarization beam splitter that transmits light having a first linearly polarized component and reflects light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component.
상기 제 3 빔스플리터는 상기 제 2 빔스플리터로부터 오는 빛을 투과시키고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 반사하도록 구성될 수 있다.The third beam splitter may be configured to transmit light coming from the second beam splitter and reflect light reflected from the second mirror.
상기 광학계는, 상기 공간 광변조기와 상기 제 1 빔스플리터 사이에 배치된 제 1 렌즈; 상기 제 1 빔스플리터와 상기 제 2 빔스플리터 사이에 배치된 제 2 렌즈; 및 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에 배치된 제 3 렌즈;를 더 포함할 수 있다.The optical system may include: a first lens disposed between the spatial light modulator and the first beam splitter; A second lens disposed between the first beam splitter and the second beam splitter; And a third lens disposed between the second beam splitter and the third beam splitter.
상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 볼록 렌즈이고 상기 제 3 렌즈는 오목 렌즈일 수 있다.The first lens and the second lens may be a convex lens, and the third lens may be a concave lens.
상기 광학계는 상기 제 1 빔스플리터와 상기 제 2 빔스플리터 사이에서 상기 제 1 렌즈의 초점 부근에 배치되는 공간 필터를 더 포함할 수 있다.The optical system may further include a spatial filter disposed between the first beam splitter and the second beam splitter near a focal point of the first lens.
상기 공간 광변조기와 상기 제 1 거울 사이에서 상기 제 1 광경로가 형성되며, 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에서 상기 제 2 광경로가 형성되고, 상기 제 2 거울과 관찰자 사이에서 상기 제 3 광경로가 형성될 수 있다.The first optical path is formed between the spatial light modulator and the first mirror, the second optical path is formed between the second beam splitter and the third beam splitter, and between the second mirror and the observer The third optical path may be formed.
상기 제 1 광경로와 상기 제 3 광경로는 높이 방향으로 서로 다른 위치를 가지며, 상기 제 2 광경로는 제 1 광경로와 제 3 광경로 사이에 수직하게 형성될 수 있다.The first optical path and the third optical path may have different positions in a height direction, and the second optical path may be vertically formed between the first optical path and the third optical path.
상기 제 1 거울과 제 2 거울 중에서 적어도 하나는 오목 거울일 수 있다.At least one of the first mirror and the second mirror may be a concave mirror.
상기 제 2 거울은 오목 거울이며, 상기 광학계는 상기 제 2 거울의 초점과 상기 제 2 거울 사이에 상기 제 1 영상의 실상이 형성되도록 구성될 수 있다.The second mirror is a concave mirror, and the optical system may be configured such that a real image of the first image is formed between the focus of the second mirror and the second mirror.
상기 제 1 거울과 제 2 거울 중에서 적어도 하나는 오목 거울일 수 있다.At least one of the first mirror and the second mirror may be a concave mirror.
다른 실시예에서, 광학계는, 상기 광원으로부터 방출된 빛을 상기 공간 광변조기로 반사하고 상기 공간 광변조기에서 반사된 빛을 투과시키는 제 1 빔스플리터; 상기 제 1 빔스플리터로부터 오는 빛을 반사하는 제 1 거울; 제 1 거울의 아래에 배치된 제 2 빔스플리터; 및 상기 제 2 빔스플리터로부터 오는 빛을 상기 제 2 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 2 거울;을 포함할 수 있다.In another embodiment, the optical system includes: a first beam splitter that reflects light emitted from the light source to the spatial light modulator and transmits the light reflected from the spatial light modulator; A first mirror reflecting light from the first beam splitter; A second beam splitter disposed under the first mirror; And a second mirror disposed to reflect light from the second beam splitter to the second beam splitter.
상기 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 거울로부터 오는 빛을 반사하고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 투과시키도록 구성될 수 있다.The second beam splitter may be configured to reflect light from the first mirror and transmit light reflected from the second mirror.
예를 들어, 상기 제 1 빔스플리터 및 제 2 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터일 수 있다.For example, the first beam splitter and the second beam splitter may be polarizing beam splitters that reflect light having a first linearly polarized component and transmit light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component.
이 경우, 상기 광학계는 상기 제 1 빔스플리터와 상기 제 2 빔스플리터 사이에 배치된 반파장판, 및 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 2 거울 사이에 배치된 1/4 파장판을 더 포함할 수 있다.In this case, the optical system may further include a half-wave plate disposed between the first beam splitter and the second beam splitter, and a quarter wave plate disposed between the second beam splitter and the second mirror. .
또한, 상기 제 1 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이고, 상기 제 2 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키고 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하는 편광 빔스플리터일 수 있으며, 상기 광학계는 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 2 거울 사이에 배치된 1/4 파장판을 더 포함할 수 있다.In addition, the first beam splitter is a polarization beam splitter that reflects light having a first linearly polarized component and transmits light having a second linearly polarized component that is orthogonal to the first linearly polarized component, and the second beam splitter is a first linearly polarized component It may be a polarization beam splitter that transmits light having and reflects light having a second linearly polarized component, and the optical system may further include a quarter wave plate disposed between the second beam splitter and the second mirror. have.
또한, 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 거울로부터 오는 빛을 투과시키고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 반사하도록 구성될 수도 있다.In addition, the second beam splitter may be configured to transmit light coming from the first mirror and reflect light reflected from the second mirror.
다른 실시예에서, 상기 공간 광변조기는 상기 광원에서 방출된 빛을 투과시켜 변조하는 투과형 공간 광변조기일 수 있다.In another embodiment, the spatial light modulator may be a transmission type spatial light modulator that transmits and modulates light emitted from the light source.
다른 실시예에서, 상기 광학계는, 상기 공간 광변조기로부터 오는 빛을 투과시키는 제 2 빔스플리터; 상기 제 2 빔스플리터를 투과한 빛을 상기 제 2 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 1 거울; 제 2 빔스플리터의 아래에 배치된 제 3 빔스플리터; 및 상기 제 3 빔스플리터로부터 오는 빛을 상기 제 3 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 2 거울;을 포함할 수 있다.In another embodiment, the optical system may include a second beam splitter for transmitting light coming from the spatial light modulator; A first mirror disposed to reflect light transmitted through the second beam splitter to the second beam splitter; A third beam splitter disposed under the second beam splitter; And a second mirror disposed to reflect light from the third beam splitter to the third beam splitter.
상기 광학계는, 상기 공간 광변조기와 상기 제 2 빔스플리터 사이에 배치된 제 1 렌즈와 제 2 렌즈; 상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이에 배치된 공간 필터; 및 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에 배치된 제 3 렌즈;를 더 포함할 수 있다.The optical system includes: a first lens and a second lens disposed between the spatial light modulator and the second beam splitter; A spatial filter disposed between the first lens and the second lens; And a third lens disposed between the second beam splitter and the third beam splitter.
상기 광원과 상기 제 1 거울 사이에서 상기 제 1 광경로가 형성되며, 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에서 상기 제 2 광경로가 형성되고, 상기 제 2 거울과 관찰자 사이에서 상기 제 3 광경로가 형성될 수 있다.The first optical path is formed between the light source and the first mirror, the second optical path is formed between the second beam splitter and the third beam splitter, and the second optical path is formed between the second mirror and the observer. 3 light paths can be formed.
개시된 다중 영상 디스플레이 장치는 실제 외부 전경과 함께 입체감이 있는 홀로그래픽 영상을 제공하기 때문에 더욱 현실감 있는 증강 현실 경험을 제공할 수 있다. 또한, 개시된 다중 영상 디스플레이 장치는 작은 폼 팩터(form factor)를 갖기 때문에 소형화가 가능하다. 또한, 개시된 다중 영상 디스플레이 장치는 약 60도 정도의 비교적 넓은 시야각을 실현할 수 있다.The disclosed multi-image display apparatus provides a holographic image having a three-dimensional effect together with an actual external view, thereby providing a more realistic augmented reality experience. In addition, since the disclosed multi-image display device has a small form factor, miniaturization is possible. In addition, the disclosed multi-image display device can realize a relatively wide viewing angle of about 60 degrees.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 일 방향에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 다른 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 다른 방향에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 또 다른 방향에서 개략적으로 도시한다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치에서 관찰자에게 보이는 홀로그래픽 영상의 깊이를 조절하는 원리를 개략적으로 도시한다.
도 7은 공간 광변조기 주변에 형성된 영상의 위치 변화와 관찰자에게 보이는 홀로그래픽 영상의 깊이 사이의 관계를 예시적으로 보이는 그래프이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 블록도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 도시한다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열의 예를 예시적으로 보이는 일 방향에 따른 단면도이다.
도 17은 도 15에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열의 다른 예를 예시적으로 보이는 일 방향에 따른 단면도이다.
도 18은 도 15에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 다른 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 다른 방향에 따른 단면도이다.
도 19 내지 도 21은 실시예들에 따른 다중 영상 디스플레이 장치를 채용한 다양한 전자기기를 도시한다.1 is a perspective view schematically showing a configuration of a multi-image display device according to an exemplary embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a direction showing an exemplary arrangement of some of the components of the multi-image display device shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a different direction illustrating an arrangement of some other components among components of the multi-image display device illustrated in FIG. 1.
4 schematically shows the configuration of the multi-image display device shown in FIG. 1 from another direction.
5 and 6 schematically show a principle of adjusting the depth of a holographic image visible to an observer in the multi-image display device illustrated in FIG. 1.
7 is a graph exemplarily showing a relationship between a position change of an image formed around a spatial light modulator and a depth of a holographic image visible to an observer.
8 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a multi-image display device according to another exemplary embodiment.
9 exemplarily shows an arrangement of some of the components of a multi-image display device according to another embodiment.
10 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some parts among parts of a multi-image display device according to another exemplary embodiment.
11 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some components among components of a multi-image display device according to another exemplary embodiment.
12 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some components among components of a multi-image display device according to another exemplary embodiment.
13 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some parts among parts of a multi-image display device according to another exemplary embodiment.
14 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some parts among parts of a multi-image display device according to another exemplary embodiment.
15 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a multi-image display device according to another exemplary embodiment.
16 is a cross-sectional view taken along one direction illustrating an example of an arrangement of some parts among the parts of the multi-image display device illustrated in FIG. 15.
FIG. 17 is a cross-sectional view taken along one direction illustrating another example of an arrangement of some components among components of the multi-image display device illustrated in FIG. 15.
FIG. 18 is a cross-sectional view taken along a different direction showing an arrangement of some other components among the components of the multi-image display device illustrated in FIG. 15.
19 to 21 illustrate various electronic devices employing a multi-image display device according to embodiments.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 또는 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위/아래/좌/우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위/아래/좌/우에 있는 것도 포함할 수 있다.Hereinafter, a multi-image display apparatus that provides a holographic image will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same reference numerals refer to the same elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, the embodiments described below are merely exemplary, and various modifications are possible from these embodiments. In addition, in the layer structure described below, the expression described as "top" or "top" may include not only those that are directly above/below/left/right in contact but also those that are above/below/left/right in a non-contact manner.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 광원(110), 광학계(120), 및 공간 광변조기(130)를 포함할 수 있다.1 is a perspective view schematically showing a configuration of a multi-image display device according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 1, a
광원(110)은 가간섭성 빛을 방출하는 가간섭성 광원일 수 있다. 높은 가간섭성을 갖는 빛을 제공하기 위하여, 예를 들어, 레이저 다이오드(laser diode; LD)를 광원(110)으로 사용할 수 있다. 또한, 광원(110)은 발광 다이오드(light emitting diode; LED)일 수도 있다. 발광 다이오드는 레이저보다는 공간 간섭성(spatial coherence)이 낮지만, 빛이 어느 정도의 공간 간섭성만을 가지고 있다면 공간 광변조기(130)에 의해 충분히 회절 및 변조될 수 있다. 발광 다이오드 외에도 공간 간섭성을 갖는 빛을 방출한다면 다른 어떤 광원(110)이라도 사용이 가능하다.The
또한, 도 1에 도시된 실시예에서 광원(110)은 발산하는 빛을 방출하는 점광원일 수 있다. LED 또는 LD와 같은 점광원이 도 1에 도시된 광원(110)의 위치에 직접 배치될 수도 있지만, 설계의 편의상 점광원은 다른 곳에 배치되고 광섬유를 통해서 빛을 전달할 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 광원(110)의 위치에 광섬유 말단이 배치될 수도 있다. 또한, 도 1에는 광원(110)이 편의상 단지 하나로 표시되었지만, 광원(110)은 적색, 녹색, 및 청색광을 각각 제공하는 다수의 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.In addition, in the embodiment illustrated in FIG. 1, the
공간 광변조기(130)는 도시되지 않은 영상 처리 장치로부터 제공되는 홀로그램 데이터 신호, 예를 들어 CGH(computer generated hologram) 신호에 따라 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 광원(110)으로부터 방출되어 공간 광변조기(130)에 입사하는 입사광이 공간 광변조기(130)에서 형성된 홀로그램 패턴에 의해 회절된 결과, 입체감을 갖는 홀로그래픽 영상이 재생될 수 있다. 공간 광변조기(130)는 위상 변조만 수행할 수 있는 위상 변조기, 진폭 변조만 수행할 수 있는 진폭 변조기, 및 위상 변조와 진폭 변조를 모두 수행할 수 있는 복합 변조기 중 어느 것을 사용할 수도 있다. 도 1에 도시된 실시예에서 공간 광변조기(130)는 입사광을 반사하면서 회절 및 변조하는 반사형 공간 광변조기일 수 있다. 예컨대, 공간 광변조기(130)는, LCoS(liquid crystal on silicon), DMD(digital micromirror device), 또는 반도체 변조기를 사용할 수 있다.The spatial
광학계(120)는 공간 광변조기(130) 주변에 형성된 홀로그래픽 영상을 관찰자의 눈으로 전달하는 역할을 한다. 또한, 광학계(120)는 홀로그래픽 영상과 함께 외부의 전경도 관찰자의 눈으로 전달하도록 구성될 수 있다. 관찰자가 느끼는 홀로그래픽 영상의 시야각, 영상의 화질, 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 크기 등과 같은 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 특성은 광학계(120)의 설계에 따라 달라질 수 있다.The
도 1에 도시된 실시예에서, 광학계(120)는 서로 대향하여 배치된 제 1 빔스플리터(121)와 제 2 빔스플리터(124), 제 2 빔스플리터(124)를 투과한 빛을 반사하는 제 1 거울(126), 제 2 빔스플리터(124)의 아래에 배치된 제 3 빔스플리터(128), 및 제 3 빔스플리터(128)에서 반사된 빛을 다시 반사하는 제 2 거울(129)을 포함할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 1, the
제 1 빔스플리터(121)는 제 1 빔스플리터(121)의 서로 다른 2개의 표면이 광원(110)과 공간 광변조기(130)에 각각 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 광원(110)은 제 1 빔스플리터(121)에 대해 +z 방향으로 배치될 수 있으며, 공간 광변조기(130)는 제 1 빔스플리터(121)에 대해 -y 방향으로 배치될 수 있다. 제 1 빔스플리터(121)는 광원(110)으로부터 방출된 빛을 공간 광변조기(130)로 반사하고, 공간 광변조기(130)에서 반사된 빛을 제 2 빔스플리터(124)로 투과시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 공간 광변조기(130)에서 반사된 빛은 제 1 빔스플리터(121)를 투과하여 제 2 빔스플리터(124)를 향해 +y 방향으로 진행할 수 있다.The
제 2 빔스플리터(124)와 제 1 거울(126)은 +y 방향을 따라 차례로 배치될 수 있다. 제 2 빔스플리터(124)는 공간 광변조기(130)에서 반사된 빛을 투과시키고, 제 1 거울(126)에서 반사된 빛을 -z 방향, 즉 도면에서 아래쪽 방향으로 반사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 공간 광변조기(130)에서 반사된 빛은 제 1 빔스플리터(121)와 제 2 빔스플리터(124)를 투과한 후에 제 1 거울(126)에 도달할 수 있다. 그런 후, 빛은 제 1 거울(126)에 의해 반사된 후, 다시 제 2 빔스플리터(124)에 의해 반사되어 제 3 빔스플리터(128)에 입사한다.The
제 3 빔스플리터(128)는 -z 방향으로 제 2 빔스플리터(124)와 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제 2 거울(129)은 -x 방향으로 제 3 빔스플리터(128)와 대향하여 배치될 수 있다. 제 3 빔스플리터(128)는 제 2 빔스플리터(124)에서 반사된 빛을 제 2 거울(129)로 반사하고, 제 2 거울(129)에서 반사된 빛을 투과시키도록 구성될 수 있다. 그러면, 제 2 거울(129)에서 반사된 빛은 제 3 빔스플리터(128)을 투과하여 관찰자의 눈에 도달할 수 있다. 또한, 제 2 거울(129)은 외부로부터 +x 방향으로 진행하는 빛을 투과시키도록 구성될 수 있다. 그러면, 외부의 전경이 제 2 거울(129)을 투과하여 관찰자의 눈에 보일 수 있다.The
이러한 제 1 내지 제 3 빔스플리터(121, 124, 128)는 단순히 입사광의 절반을 반사하고 나머지 절반을 투과시키는 반투과 거울일 수 있다. 제 1 내지 제 3 빔스플리터(121, 124, 128)가 반투과 거울인 경우에, 이하에서 설명하는 제 1 및 제 2 1/4 파장판(125a, 125b)은 광학계(120)에서 생략될 수 있다. 그러나, 빛을 효율적으로 사용하기 위하여, 제 1 내지 제 3 빔스플리터(121, 124, 128)는 입사광의 편광 상태에 따라 입사광을 투과하거나 반사하는 편광 빔스플리터일 수도 있다.The first to
도 2는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 일 방향에 따른 단면도이다. 예를 들어, 도 2는 +y 방향을 따라 배치된 공간 광변조기(130)로부터 제 1 거울(126)까지의 부품을 구체적으로 보이기 위하여 z-축과 y-축을 포함하는 평면으로 광학계(120)를 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a direction of an exemplary arrangement of some of the components of the
도 2를 참조하면, 광원(110)은 제 1 빔스플리터(121)의 제 1 표면(121a)에 대향하여 배치된다. 따라서, 광원(110)으로부터 방출된 빛은 제 1 빔스플리터(121)의 제 1 표면(121a)에 입사한다. 제 1 빔스플리터(121)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이다. 그러면, 광원(110)으로부터 방출된 빛 중에서 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(121)에서 반사되고, 제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(121)를 투과할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
제 1 빔스플리터(121)에서 반사된 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(121)의 제 2 표면(121b)을 통해 출사한 후 공간 광변조기(130)에 입사한다. 공간 광변조기(130)는 제 1 빔스플리터(121)의 제 2 표면(121b)에 대향하여 배치된다. 또한, 광학계(120)는 제 1 빔스플리터(121)의 제 2 표면(121b)과 공간 광변조기(130) 사이에 배치된 제 1 렌즈(122a)를 더 포함할 수 있다. 광원(110)으로부터 방출된 빛은 진행 방향을 따라 빔경이 점점 커지는 발산빔이다. 제 1 렌즈(122a)는 제 1 빔스플리터(121)로부터 오는 빛을 빔경이 일정한 평행광으로 만들 수 있다. 이를 위해, 제 1 렌즈(122a)는 볼록 렌즈이다. 따라서, 공간 광변조기(130)에는 빔경이 일정한 평향광이 입사하게 된다.The light having the first linearly polarized light component reflected by the
공간 광변조기(130)는 입사광을 변조 및 반사하며, 변조된 빛이 서로 간섭하여 홀로그래픽 영상이 형성된다. 그리고, 공간 광변조기(130)에 의해 빛이 변조될 때 90도 회전되면서 빛은 제 2 선편광 성분을 갖게 된다. 이러한 방식으로 홀로그래픽 영상을 담은 빛은 다시 제 1 빔스플리터(121)의 제 2 표면(121b)에 입사한다. 이 때, 빛은 제 1 렌즈(122a)를 지나면서 포커싱된다. 따라서 빛은 진행 방향을 따라 빔경이 점점 더 작아진다. 제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(121)를 투과하여 제 2 표면(121b)에 대향하는 제 1 빔스플리터(121)의 제 3 표면(121c)으로 출사한다. 그리고, 빛은 제 2 빔스플리터(124)의 제 1 표면(124a)으로 입사할 수 있다.The spatial
한편, 광학계(120)는 제 1 빔스플리터(121)와 제 2 빔스플리터(124) 사이의 광 경로 사이에 배치된 공간 필터(123)와 제 2 렌즈(122b)를 더 포함할 수 있다. 공간 필터(123)는 홀로그래픽 영상 이외의 불필요한 빛 성분을 제거하는 역할을 한다. 공간 필터(123)와 제 2 렌즈(122b)는 제 1 렌즈(122a)의 초점 부근에 배치될 수 있다. 도 2에는 빛의 진행 방향을 따라 공간 필터(123)가 먼저 배치되어 제 2 렌즈(122b)가 뒤에 배치된 것으로 도시되었지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 빛의 진행 방향을 따라 제 2 렌즈(122b)가 먼저 배치되어 공간 필터(123)가 뒤에 배치될 수도 있다.Meanwhile, the
제 1 렌즈(122a)에 의해 포커싱된 빛은 제 1 렌즈(122a)의 초점을 지나면서 다시 빔경이 점점 커지는 발산빔이 되는데, 제 2 렌즈(122b)는 제 2 빔스플리터(124)의 제 1 표면(124a)에 입사하는 빛의 빔경이 지나지게 커지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 제 2 렌즈(122b)는 제 2 빔스플리터(124)의 제 1 표면(124a)에 입사하는 빛을 평행광으로 만들거나 또는 빔경이 완만하게 증가하는 발산빔으로 만들 수 있다. 이를 위해, 제 2 렌즈(122b)는 볼록 렌즈이다.The light focused by the
제 2 빔스플리터(124)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이다. 따라서, 제 1 빔스플리터(121)로부터 제 2 빔스플리터(124)의 제 1 표면(124a)에 입사하는 제 2 선편광 성분의 빛은 제 2 빔스플리터(124)을 투과하여 제 1 표면(124a)에 대향하는 제 2 빔스플리터(124)의 제 2 표면(124b)으로 출사하게 된다. 제 1 거울(126)은 제 2 빔스플리터(124)의 제 2 표면(124b)에 대향하여 배치된다. 따라서, 제 2 빔스플리터(124)의 제 2 표면(124b)으로 출사한 빛은 제 1 거울(126)에 입사할 수 있다.The
광학계(120)는 제 2 빔스플리터(124)의 제 2 표면(124b)과 제 1 거울(126) 사이의 광 경로에 배치된 제 1 1/4 파장판(125a)을 더 포함할 수 있다. 제 1 1/4 파장판(125a)은 입사광을 입사광의 1/4 파장만큼 지연시키는 역할을 한다. 따라서, 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 1/4 파장판(125a)에 의해 제 1 원편광 성분을 갖는 빛이 되고, 제 1 원편광 성분을 갖는 빛은 제 1 1/4 파장판(125a)에 의해 제 1 선편광 성분을 갖는 빛이 된다. 또한, 제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 1/4 파장판(125a)에 의해 제 2 원편광 성분을 갖는 빛이 되고, 제 2 원편광 성분을 갖는 빛은 제 1 1/4 파장판(125a)에 의해 제 2 선편광 성분을 갖는 빛이 된다.The
제 2 빔스플리터(124)의 제 2 표면(124b)으로 출사한 빛은 제 1 1/4 파장판(125a)을 지나면서 제 2 원편광 성분을 갖게 된다. 제 2 원편광 성분을 갖는 빛은 제 1 거울(126)에 의해 반대 방향으로, 즉 입사 방향에 대해 180도 방향으로 반사된다. 이때, 제 1 거울(126)에 의해 반사된 빛의 편광 성분은 제 1 원편광 성분으로 변환된다. 그리고 빛은 다시 제 1 1/4 파장판(125a)을 지나면서 제 1 선편광 성분을 갖게 된다. 그런 후, 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 2 빔스플리터(124)의 제 2 표면(124b)에 입사하여 제 2 빔스플리터(124)에 의해 반사된다.Light emitted to the
제 2 빔스플리터(124)에 의해 반사된 빛은 제 2 빔스플리터(124)의 제 3 표면(124c)으로 출사한다. 광학계(120)는 제 2 빔스플리터(124)의 제 3 표면(124c)에 대향하여 배치된 제 3 렌즈(127)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제 1 거울(126)은 오목한 반사면을 갖는 오목 거울일 수 있다. 따라서, 제 1 거울(126)은 반사된 빛을 진행 방향을 따라 빔경이 작아지는 수렴빔으로 만들 수 있다. 제 3 렌즈(127)는 관찰자에게 보이는 홀로그래픽 영상의 시야각을 증가시키기 위하여 수렴빔을 다시 발산빔으로 만드는 역할을 한다. 이를 위해, 제 3 렌즈(127)는 오목 렌즈일 수 있다.The light reflected by the
도 3은 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 부품들 중에서 다른 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 다른 방향에 따른 단면도이다. 예를 들어, 도 3은 제 2 빔스플리터(124)로부터 관찰자의 눈까지 빛의 진행 경로를 구체적으로 보이기 위하여 도 1에서 z-축과 x-축을 포함하는 평면으로 광학계(120)를 절단한 단면도이다. 도 2의 단면도에 대해 도 3의 단면도는 90도 회전된 상태이므로 도 3에서는 선편광 성분이 도 2와 반대로 표시된다. 예를 들어, 도 2에서는 제 1 선편광 성분이 '⊙'로 표시되고 제 2 선편광 성분이 '↕'로 표시되었지만, 도 3에서는 제 1 선편광 성분이 '↕'로 표시되고 제 2 선편광 성분이 '⊙'로 표시된다.FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a different direction showing an arrangement of some other components among components of the
도 3을 참조하면, 제 2 빔스플리터(124)에 의해 반사되어 제 3 렌즈(127)를 지난 제 1 선편광 성분의 빛은 제 3 빔스플리터(128)에 입사한다. 제 1 및 제 2 빔스플리터(121, 124)와 마찬가지로, 제 3 빔스플리터(128)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이다. 도 2에서 제 1 및 제 2 빔스플리터(121, 124)는 큐브 형태로 도시되고 도 3에서 제 3 빔스플리터(128)는 평판 형태로 도시되었지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 내지 제 3 빔스플리터(121, 124, 128)는 광학계(120)의 조립 과정의 필요에 따라 큐브 형태가 선택될 수도 있고 또는 평판 형태가 선택될 수도 있다.Referring to FIG. 3, light of the first linearly polarized light component reflected by the
제 3 빔스플리터(128)에 의해 반사된 제 1 선편광 성분의 빛은 제 2 거울(129)에 입사한다. 광학계(120)는 제 3 빔스플리터(128)와 제 2 거울(129) 사이의 광 경로에 배치된 제 2 1/4 파장판(125b)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 선편광 성분의 빛은 제 2 1/4 파장판(125b)을 지나면서 제 1 원편광 성분의 빛으로 변환된다. 제 1 원편광 성분을 갖는 빛은 제 2 거울(129)에 의해 반대 방향으로, 즉 입사 방향에 대해 180도 방향으로 반사된다. 이때, 제 2 거울(129)에 의해 반사된 빛의 편광 성분은 제 2 원편광 성분으로 변환된다. 그리고 빛은 다시 제 2 1/4 파장판(125b)을 지나면서 제 2 선편광 성분을 갖게 된다. 그런 후, 제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 제 3 빔스플리터(128)를 투과하여 관찰자의 눈(E)에 입사하게 된다. 본 실시예에 따르면, 제 2 거울(129)은 반사광을 수렴시키는 오목한 반사면을 갖는 오목 거울일 수 있다. 따라서, 제 2 거울(129)을 통해 홀로그래픽 영상(IMG1)이 관찰자의 눈(E)의 동공에 제공될 수 있다.The light of the first linearly polarized component reflected by the
제 2 거울(129)은 또한 입사광의 일부를 투과시키고 나머지 일부를 반사하는 반투과 거울일 수 있다. 그러면, 외부의 전경을 담은 빛이 제 2 거울(129)과 제 3 빔스플리터(128)를 투과하여 외부 영상(IMG2)로서 관찰자의 눈(E)에 입사할 수 있다. 예를 들어, 제 2 거울(129)은 제 3 빔스플리터(128)에 대향하는 제 1 표면(S1)과 제 1 표면(S1)의 반대쪽의 제 2 표면(S2)을 포함하며, 제 1 표면(S1)에 입사하는 홀로그래픽 영상(IMG1)을 반사하고 제 2 표면(S2)에 입사하는 외부 영상(IMG2)을 투과시킬 수 있다.The
대신에, 제 2 거울(129)은 제 1 원편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 2 원편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 선택성 거울일 수도 있다. 이 경우, 홀로그래픽 영상(IMG1)을 담은 제 1 원편광 성분의 빛은 제 2 거울(129)의 제 1 표면(S1)에 의해 반사된다. 반면, 외부 영상(IMG2)을 담은 빛 중에서 제 2 원편광 성분의 빛은 제 2 거울(129)의 제 2 표면(S2)을 투과한 후, 제 2 1/4 파장판(125b)을 지나면서 제 2 선편광 성분을 갖게 된다. 그런 후, 제 2 선편광 성분으로 변환된 외부 영상(IMG2)을 담은 빛은 제 3 빔스플리터(128)를 투과하여 관찰자의 눈(E)에 입사할 수 있다.Instead, the
그 대신에, 제 2 거울(129)은 제 1 표면(S1)에 입사하는 빛을 반사하고 제 2 표면(S2)에 입사하는 빛을 투과시키도록 구성될 수도 있다. 이 경우에, 제 2 거울(129)의 제 2 표면(S2)에 입사한 외부 영상(IMG2)을 담은 빛은 제 2 거울(129)과 제 2 1/4 파장판(125b)을 지난 후, 제 3 빔스플리터(128)에 입사한다. 그리고, 외부 영상(IMG2)을 담은 빛 중에서 제 2 선편광 성분을 갖는 빛이 제 3 빔스플리터(128)를 투과하여 관찰자의 눈(E)에 입사할 수 있다.Instead, the
도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이, 광학계(120)는 3개의 상이한 방향을 갖는 광경로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학계(120)는 공간 광변조기(130)로부터 제 1 거울(126) 사이에서 y 방향을 따른 제 1 광경로, 제 2 빔스플리터(124)와 제 3 빔스플리터(128) 사이에서 z 방향을 따른 제 2 광경로, 및 제 2 거울(129)과 관찰자 사이에서 x 방향을 따른 제 3 광경로를 포함한다. 제 1 광경로의 방향, 제 2 광경로의 방향, 및 제 3 광경로의 방향은 서로 직교한다. 또한, 제 1 광경로, 제 2 광경로, 제 3 광경로는 높이 방향으로 서로 다른 위치를 갖는다. 예를 들어, 제 3 광경로는 제 1 광경로보다 낮게 위치하며, 제 2 광경로는 제 1 광경로와 제 3 광경로 사이에 수직하게 형성된다. 이러한 광경로의 배치를 통해, 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 폼 팩터(form factor)를 작게 만들 수 있다. 최종적으로, 홀로그래픽 영상(IMG1)과 외부 영상(IMG2)은 제 3 광경로를 따라 관찰자의 눈(E)에 제공될 수 있다.As described in FIGS. 2 and 3, the
이러한 본 실시예에 따르면, 공간 광변조기(130)에 의해 재생되는 홀로그래픽 영상(IMG1) 및 실제 외부 전경을 담고 있는 외부 영상(IMG2)이 관찰자의 눈에 동시에 제공될 수 있다. 그러면 사용자는 가상의 현실 또는 가상의 정보를 담고 있는 홀로그래픽 영상(IMG1)과 사용자가 실제 마주하고 있는 현실 세계의 배경 피사체(background subject)를 함께 볼 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 증강 현실(augmented reality)(AR) 또는 혼합 현실(mixed reality)(MR)을 구현하는데 적용될 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 근안(near-eye) AR 디스플레이 장치일 수 있다.According to this embodiment, a holographic image IMG1 reproduced by the spatial
또한, 도 4는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 구성을 또 다른 방향에서 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 도 4는 도 1에서 다중 영상 디스플레이 장치(100)를 상부에서부터 -z 축 방향으로 본 형태를 도시하는 것으로, 편의상 일부 구성은 단면 형태로 도시되었다. 도 2에서 도시된 방향에 대해 도 4에서 도시된 방향은 90도 회전된 상태이므로 도 4에서는 선편광 성분이 도 2와 반대로 표시된다. 예를 들어, 도 2에서는 제 1 선편광 성분이 '⊙'로 표시되고 제 2 선편광 성분이 '↕'로 표시되었지만, 도 4에서는 제 1 선편광 성분이 '↕'로 표시되고 제 2 선편광 성분이 '⊙'로 표시된다.In addition, FIG. 4 schematically shows the configuration of the
도 4를 참조하면, 광원(110)은 제 1 빔스플리터(121)의 상부면, 즉 제 1 표면(121a)의 중심부에 마주하여 배치될 수 있다. 앞에서 이미 설명한 바와 같이, 광원(110)으로부터 방출된 빛은 제 1 빔스플리터(121), 제 1 렌즈(122a), 공간 광변조기(130), 제 1 렌즈(122a), 제 1 빔스플리터(121), 공간 필터(123), 제 2 렌즈(122b), 제 2 빔스플리터(124), 제 1 1/4 파장판(125a), 제 1 거울(126), 제 1 1/4 파장판(125a), 제 2 빔스플리터(124), 제 3 렌즈(127, 도 2 및 도 3 참조), 제 3 빔스플리터(128, 도 3 참조), 제 2 1/4 파장판(125b), 제 2 거울(129), 제 2 1/4 파장판(125b), 및 제 3 빔스플리터(127)를 거쳐 관찰자의 눈(E)에 입사할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
여기서, 공간 광변조기(130), 제 1 렌즈(122a), 제 1 빔스플리터(121), 공간 필터(123), 제 2 렌즈(122b), 제 2 빔스플리터(124), 제 1 1/4 파장판(125a), 및 제 1 거울(126)은 동일 층 상에 일렬로 배열될 수 있다. 광원(110)은 제 1 빔스플리터(121)의 위쪽에 배치되고, 제 3 렌즈(127)는 제 2 빔스플리터(124)의 아래쪽에 배치된다. 제 3 빔스플리터(128), 제 2 1/4 파장판(125b), 및 제 2 거울(129)은 제 3 렌즈(127)의 아래쪽에서 동일 층 상에 일렬로 배열될 수 있다. 특히, 제 3 빔스플리터(128), 제 2 1/4 파장판(125b), 및 제 2 거울(129)은 관찰자의 눈(E)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 또한, 공간 광변조기(130), 제 1 렌즈(122a), 제 1 빔스플리터(121), 공간 필터(123), 제 2 렌즈(122b), 제 2 빔스플리터(124), 제 1 1/4 파장판(125a), 및 제 1 거울(126)이 배열되는 방향과 제 3 빔스플리터(128), 제 2 1/4 파장판(125b), 및 제 2 거울(129)이 배열되는 방향은 서로 직교한다. 예를 들어, 도 1에서 공간 광변조기(130)로부터 제 1 거울(126)까지 빛은 y 방향을 따라 진행하며, 제 3 빔스플리터(128)와 제 2 거울(129) 사이에서 빛은 x 방향을 따라 진행한다.Here, the spatial
상술한 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 실제 외부 전경과 함께 입체감이 있는 홀로그래픽 영상을 제공하기 때문에 더욱 현실감 있는 증강 현실 경험을 제공할 수 있다. 또한, 상술한 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 제 1 내지 제 3 빔스플리터(121, 124, 128)를 이용하여 좁은 공간 내에서 광경로의 길이를 증가시킬 수 있어서 작은 폼 팩터를 갖기 때문에 소형화가 가능하다. 이에 따라, 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 부피와 무게를 줄일 수 있어서 사용자의 편의성이 향상될 수 있다. 또한, 상술한 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 약 60도 정도의 비교적 넓은 시야각을 실현할 수 있다.Since the
예를 들어, 도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)에서 관찰자에게 보이는 홀로그래픽 영상의 깊이를 조절하는 원리를 개략적으로 도시한다. 도 5에서 f는 제 2 거울(129)의 초점을 나타낸다. 제 2 거울(129)에 평행광이 입사하면, 제 2 거울(129)에서 반사된 빛은 초점(f)에 모이게 된다. 그러나 실제로는 오목 렌즈인 제 3 렌즈(127)에 의해 발산하는 빛이 제 2 거울(129)에 입사하기 때문에, 제 2 거울(129)로부터 초점(f)보다 먼 위치에 있는 관찰자의 눈(E)에 빛이 모이게 된다. 한편, 제 1 렌즈(122a), 제 2 렌즈(122b), 제 1 거울(126), 및 제 3 렌즈(127)와 같은 광학 부품들의 굴절력을 조절하여 제 2 거울(129)과 초점(f) 사이에 실상이 형성되도록 할 수 있다. 그러면, 관찰자의 눈(E)에는 관찰자로부터 거리 D만큼 떨어진 곳에 형성된 확대된 허상이 보이게 된다. 따라서 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 비교적 넓은 시야각을 실현할 수 있다.For example, FIGS. 5 and 6 schematically illustrate a principle of adjusting the depth of a holographic image visible to an observer in the
재생되는 홀로그래픽 영상의 깊이, 즉 거리 D는 공간 광변조기(130) 주변에 형성되는 실상의 위치에 의해 조절할 수 있다. 도 6을 참조하면, 도시되지 않은 영상 처리 장치로부터 공간 광변조기(130)에 제공되는 홀로그램 데이터 신호는 재생될 홀로그래픽 영상의 깊이 정보를 포함하고 있다. 이러한 깊이 정보에 따라 공간 광변조기(130) 주변에 형성되는 영상의 홀로그래픽 평면(holographic plane)의 위치가 달라지게 된다. 그러면, 광학계(120)에 의해 홀로그래픽 평면으로부터 제 2 거울(129)과 그의 초점(f) 사이의 광 경로 상에 중계되는 실상의 위치가 변화하게 되고, 그 결과 확대된 허상이 관찰자에게 보이는 거리가 변화하게 된다.The depth of the holographic image to be reproduced, that is, the distance D, can be adjusted by the position of a real image formed around the spatial
예를 들어, 홀로그래픽 평면의 위치가 'A'로 표시된 바와 같이 공간 광변조기(130)의 위치와 일치하면, 홀로그래픽 평면의 위치를 0(zero)으로 정의할 수 있다. 그리고, 홀로그래픽 평면이 'B'로 표시된 바와 같이 공간 광변조기(130)의 반사면으로부터 빛이 진행하는 방향에 위치하면, 홀로그래픽 평면의 위치 값이 양(+)의 부호를 갖는다고 정의할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 평면이 'C'로 표시된 바와 같이 공간 광변조기(130)의 반사면으로부터 빛이 진행하는 방향의 반대 방향에 위치하면, 홀로그래픽 평면의 위치 값이 음(-)의 부호를 갖는다고 정의할 수 있다.For example, if the position of the holographic plane coincides with the position of the spatial
도 7은 공간 광변조기(130) 주변에 형성된 영상의 위치 변화와 관찰자에게 보이는 홀로그래픽 영상의 깊이 사이의 관계를 예시적으로 보이는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 홀로그래픽 평면의 위치 값이 양(+)의 방향으로 커질수록, 다시 말해 홀로그래픽 평면이 공간 광변조기(130)의 반사면으로부터 빛이 진행하는 방향을 따라 공간 광변조기(130)로부터 멀어질수록, 재생된 홀로그래픽 영상의 허상은 관찰자에게 가깝게 보이게 된다(즉, 거리 D가 작아진다). 또한, 홀로그래픽 평면의 위치 값이 음(-)의 방향으로 커질수록, 다시 말해 홀로그래픽 평면이 공간 광변조기(130)의 반사면으로부터 빛이 진행하는 방향의 반대 방향을 따라 공간 광변조기(130)로부터 멀어질수록, 재생된 홀로그래픽 영상의 허상은 관찰자에게 멀게 보이게 된다(즉, 거리 D가 커진다).7 is a graph exemplarily showing a relationship between a position change of an image formed around the spatial
도 8은 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(200)의 구성을 개략적으로 보이는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치(200)는 좌안용 광원(110L), 좌안용 광학계(120L), 좌안용 공간 광변조기(130L), 우안용 광원(110R), 우안용 광학계(120R), 및 우안용 공간 광변조기(130R)를 포함할 수 있다. 좌안용 광학계(120L)와 우안용 광학계(120R)의 구성은 도 1 내지 도 4에서 설명한 광학계(120)의 구성과 동일할 수 있다. 다만 좌안용 광학계(120L) 내의 광학 부품들은 우안용 광학계(120R) 내의 광학 부품들에 대해 반대 방향으로, 다시 말해 대칭적으로 배열될 수 있다.8 is a block diagram schematically showing a configuration of a multi-image display apparatus 200 according to another exemplary embodiment. Referring to FIG. 8, the multi-image display apparatus 200 includes a left-
또한, 좌안용 광원(110L)과 우안용 광원(110R)은 도 1 내지 도 4에서 설명한 광원(110)의 구성과 동일할 수 있으며, 좌안용 공간 광변조기(130L)와 우안용 공간 광변조기(130R)는 도 1 내지 도 4에서 설명한 공간 광변조기(130)의 구성과 동일할 수 있다. 좌안용 공간 광변조기(130L)와 우안용 공간 광변조기(130R)는 도시되지 않은 영상 처리 장치의 제어에 따라 서로 시점이 다른 홀로그래픽 영상을 재생할 수 있다. 예를 들어, 좌안용 공간 광변조기(130L)는 관찰자의 좌안 시점을 갖는 홀로그래픽 영상을 재생하고, 우안용 공간 광변조기(130R)는 관찰자의 우안 시점을 갖는 홀로그래픽 영상을 재생할 수 있다. 이러한 다중 영상 디스플레이 장치(200)는 관찰자의 양안에 가상의 홀로그래픽 영상과 실제 외부 전경을 담고 있는 영상을 함께 제공할 수 있다.In addition, the left-
도 1 내지 도 4에서 설명한 광학계(120)의 구성은 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 도 1 내지 도 4에서 설명한 광학계(120)에서 필요에 따라 일부 광학 요소들의 순서가 바뀔 수도 있다. 또한, 광원(110)과 관찰자의 눈(E) 사이의 광 경로에서 편광 의존성 부품들의 편광 특성을 다르게 선택하거나 추가적인 편광 선택성 부품을 배치하여 빛의 편광 상태를 도 1 내지 도 4에서 설명한 것과 다르게 선택할 수도 있다. 또한, 광원(110)과 관찰자의 눈(E) 사이의 광경로에 추가적으로 거울을 배치하여 광 경로를 더 절곡할 수도 있다.The configuration of the
도 9는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 도시한다. 도 9는 다중 영상 디스플레이 장치를 상부에서 아래로 내려다본 형태를 도시하는 것으로, 편의상 일부 구성은 단면 형태로 도시되었다. 앞서 설명한 도 4에 도시된 실시예에서는 광원(110)이 제 1 빔스플리터(121)의 상부면에 배치되었지만, 광원(110)의 위치는 이에 한정되는 것이 아니다. 도 9에 도시된 바와 같이, 광원(110)은 제 1 빔스플리터(121)의 한 측면에 배치될 수도 있다. 이 경우, 도 9에 도시된 제 1 빔스플리터(121)는 도 4에 도시된 제 1 빔스플리터(121)와 비교할 때 광축을 회전축으로 하여 90도 회전되어 배치된다. 그러면, 제 1 빔스플리터(121)는 측면으로 입사한 제 2 선편광 성분의 빛을 공간 광변조기(130)의 방향으로 반사할 수 있다. 또한, 제 1 빔스플리터(121)는 공간 광변조기(130)에서 반사된 제 1 선편광 성분의 빛을 투과시킬 수 있다.9 exemplarily shows an arrangement of some of the components of a multi-image display device according to another embodiment. 9 is a diagram illustrating a multi-image display device viewed from top to bottom, and for convenience, some configurations are shown in a cross-sectional shape. In the embodiment illustrated in FIG. 4 described above, the
도 9에 도시된 실시예에서 제 2 빔스플리터(124) 이후의 광학적 구성은 도 4에 도시된 실시예와 동일할 수 있다. 제 2 빔스플리터(124)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시킨다. 따라서, 제 2 빔스플리터(124) 앞에는 반파장판(125c)이 더 배치될 수 있다. 도 9에는, 제 2 렌즈(122b)와 제 2 빔스플리터(124) 사이에 반파장판(125c)이 배치된 것으로 도시되었으나, 제 1 빔스플리터(121)와 제 2 빔스플리터(124) 사이의 광 경로 상에 어느 곳에도 반파장판(125c)이 배치될 수 있다. 제 1 빔스플리터(121)를 투과한 제 1 선편광 성분의 빛은 반파장판(125c)을 통과하면서 제 2 선편광 성분의 빛으로 변환된다. 그런 후, 제 2 선편광 성분의 빛은 제 2 빔스플리터(124)를 투과하여 제 1 거울(126)에 입사하게 된다.In the embodiment shown in FIG. 9, the optical configuration after the
대신에, 광원(110)이 제 1 빔스플리터(121)의 하부면에 배치되는 것도 가능하다. 이 경우, 광원(110)과 제 3 렌즈(127, 도 2 참조)는 광학계의 광축에 대해 같은 쪽에 배치될 수 있다. 그리고, 제 1 빔스플리터(121)는 도 4에 도시된 제 1 빔스플리터(110)와 비교할 때 광축을 회전축으로 하여 180도 회전되어 배치되며, 하부면으로 입사한 제 1 선편광 성분의 빛을 공간 광변조기(130)의 방향으로 반사할 수 있다.Instead, the
도 10은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다. 도 10은 도 3에서 도시된 방향과 동일한 방향으로 다중 영상 디스플레이 장치를 도시한 것이다. 도 3의 실시예에서, 제 3 빔스플리터(128)는 제 1 선편광 성분의 빛을 반사하고 제 2 선편광 성분의 빛을 투과시키는 것으로 설명하였다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도 10의 실시예에서, 제 3 빔스플리터(128a)는 제 1 선편광 성분의 빛을 투과시키고 제 2 선편광 성분의 빛을 반사하도록 구성될 수 있다. 도 10에 도시된 실시예에서, 제 3 빔스플리터(128a)를 제외한 광학계의 나머지 구성은 도 2 및 도 3에 도시된 광학계와 동일할 수 있다. 이 경우, 제 2 1/4 파장판(125b)과 제 2 거울(129)은 제 3 빔스플리터(128a)의 하부에 배치될 수 있다.10 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some parts among parts of a multi-image display device according to another exemplary embodiment. FIG. 10 illustrates a multi-image display device in the same direction as that illustrated in FIG. 3. In the embodiment of FIG. 3, it has been described that the
그러면, 제 2 빔스플리터(124)에 의해 반사되어 제 3 렌즈(127)를 지난 제 1 선편광 성분의 빛은 제 3 빔스플리터(128a)와 제 2 1/4 파장판(125b)을 투과하여 제 2 거울(129)에 입사한다. 이때, 빛은 제 1 원편광 성분을 갖게 된다. 제 1 원편광 성분을 갖는 빛은 제 2 거울(129)에 의해 반대 방향으로 반사되면서 제 2 원편광 성분으로 변환된다. 그리고 빛은 다시 제 2 1/4 파장판(125b)을 지나면서 제 2 선편광 성분을 갖게 된다. 제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 제 3 빔스플리터(128a)에서 반사되어 관찰자의 눈(E)에 입사하게 된다.Then, the light of the first linearly polarized component that is reflected by the
한편, 외부의 전경을 담은 빛 중에서 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 3 빔스플리터(128a)를 투과하여 관찰자의 눈(E)에 입사할 수 있다. 따라서, 홀로그래픽 영상(IMG1)은 제 2 선편광 성분을 가지며 외부 영상(IMG2)은 제 1 선편광 성분을 갖게 된다. 반면, 도 3에 도시된 실시예의 경우, 홀로그래픽 영상(IMG1)과 외부 영상(IMG2)은 모두 제 2 선편광 성분을 갖는다.Meanwhile, the light having the first linearly polarized light component among the light containing the external foreground may pass through the
지금까지, 제 1 거울(126)과 제 2 거울(129)이 양(+)의 굴절력을 갖는 오목 거울인 것으로 설명하였다. 그러나, 제 1 거울(126)과 제 2 거울(129) 중에서 어느 하나 또는 모두는 평면 거울일 수도 있다. 예를 들어, 도 11은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다. 도 11은 도 2에서 도시된 방향과 동일한 방향으로 다중 영상 디스플레이 장치를 도시한 것이다. 도 11을 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치의 제 1 거울(126)은 평면 거울일 수 있다. 제 1 거울(126)이 평면 거울인 경우, 관찰자의 눈(E)에 홀로그래픽 영상이 정확하게 제공될 수 있도록 제 1 내지 제 3 렌즈(122a, 122b, 127)과 제 2 거울(129)의 곡률을 변경할 수 있다.Until now, it has been described that the
또한, 도 12는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다. 도 12는 도 3에서 도시된 방향과 동일한 방향으로 다중 영상 디스플레이 장치를 도시한 것이다. 도 12를 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치의 제 2 거울(129)은 평면 거울일 수 있다. 제 2 거울(129)이 평면 거울인 경우, 관찰자의 눈(E)에 홀로그래픽 영상이 정확하게 제공될 수 있도록 제 1 내지 제 3 렌즈(122a, 122b, 127)과 제 1 거울(126)의 곡률을 변경할 수 있다. 대신에, 제 1 거울(126)과 제 2 거울(129)이 모두 평면 거울일 수도 있다. 이 경우, 제 1 내지 제 3 렌즈(122a, 122b, 127)의 곡률을 조절함으로써 관찰자의 눈(E)에 홀로그래픽 영상이 정확하게 제공될 수 있다.12 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some parts among parts of a multi-image display device according to another exemplary embodiment. 12 illustrates a multi-image display device in the same direction as that illustrated in FIG. 3. Referring to FIG. 12, the
도 13은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도이다. 도 13을 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치는 제 1 빔스플리터(121)에 평행광을 제공하는 광원(110)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)은 제 1 빔스플리터(121)에 대향하여 배치된 빔결합기(111), 빔결합기(111)의 제 1 표면(111a)에 대향하여 배치된 제 1 발광 소자(112G), 빔결합기(111)와 제 1 발광 소자(112G) 사이에 배치된 제 1 콜리메이팅 렌즈(113G), 빔결합기(111)의 제 2 표면(112b)에 대향하여 배치된 제 2 발광 소자(112R), 빔결합기(111)와 제 2 발광 소자(112R) 사이에 배치된 제 2 콜리메이팅 렌즈(113R), 빔결합기(111)의 제 3 표면(111c)에 대향하여 배치된 제 3 발광 소자(112B), 및 빔결합기(111)와 제 3 발광 소자(112B) 사이에 배치된 제 3 콜리메이팅 렌즈(113B)를 포함할 수 있다. 빔결합기(111)는 그의 제 4 표면(111d)이 제 1 빔스플리터(121)에 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 빔결합기(111)는 X-큐브일 수 있다.13 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of some parts among parts of a multi-image display device according to another exemplary embodiment. Referring to FIG. 13, the multi-image display device may include a
이러한 광원(110)의 구성에서, 제 1 발광 소자(112G)로부터 방출된 빛은 제 1 콜리메이팅 렌즈(113G)에 의해 평행광이 되고, 빔결합기(111)에 의해 반사되어 제 1 빔스플리터(121)에 입사할 수 있다. 또한, 제 2 발광 소자(112R)로부터 방출된 빛은 제 2 콜리메이팅 렌즈(113R)에 의해 평행광이 되고, 빔결합기(111)를 투과하여 제 1 빔스플리터(121)에 입사할 수 있다. 또한, 제 3 발광 소자(112B)로부터 방출된 빛은 제 3 콜리메이팅 렌즈(113B)에 의해 평행광이 되고, 빔결합기(111)에 의해 반사되어 제 1 빔스플리터(121)에 입사할 수 있다.In the configuration of the
지금까지는, 공간 광변조기(130)가 입사광을 반사하면서 변조하는 반사형 공간 광변조기인 것으로 설명하였다. 그러나 입사광을 투과하면서 변조하는 투과형 공간 광변조기를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 14는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 단면도로서, 도 2에서 도시된 방향과 동일한 방향으로 다중 영상 디스플레이 장치를 도시한 것이다.Until now, it has been described that the spatial
도 14를 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치는 도 2에 도시된 광원(110), 제 1 빔스플리터(121), 및 반사형 공간 광변조기(130) 대신에 평행광을 제공하는 면광원(110a)와 투과형 공간 광변조기(130a)를 포함할 수 있다. 따라서, 빛의 진행 방향을 따라 면광원(110a), 투과형 공간 광변조기(130a), 제 1 렌즈(122a)가 차례로 배치될 수 있다. 제 1 렌즈(122a) 이후의 구성은 도 2 및 도 3에서 설명한 구성과 동일할 수 있다. 이 경우, 제 2 빔스플리터(124)는 투과형 공간 광변조기(130a)로부터 오는 빛을 투과시키도록 구성될 수 있다. 그리고, 광학계는 면광원(110a)으로부터 제 1 거울(126) 사이를 따른 제 1 광경로, 제 2 빔스플리터(124)와 제 3 빔스플리터(128, 도 3 참조) 사이에서 수직 방향을 따른 제 2 광경로, 및 제 2 거울(129, 도 3 참조)과 관찰자 사이를 따른 제 3 광경로를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14, the multi-image display device includes a
한편, 다중 영상 디스플레이 장치는 면광원(110a) 대신에 점광원과 콜리메이팅 렌즈를 포함할 수도 있다. 투과형 공간 광변조기(130a)는, 예컨대, GaAs와 같은 화합물 반도체를 기반으로 한 반도체 변조기, 또는 LCD(liquid crystal device)를 사용할 수 있다. 투과형 공간 광변조기(130a)를 사용하면, 제 1 빔스플리터(121)가 생략될 수 있기 때문에 광학계의 구성이 보다 간단해질 수 있다.Meanwhile, the multi-image display device may include a point light source and a collimating lens instead of the
도 15는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 사시도이다. 도 15를 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치(300)는 광원(310), 광학계(320), 및 공간 광변조기(330)를 포함할 수 있다. 광원(310)은 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 광원(110)과 동일하며, 공간 광변조기(330)는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 공간 광변조기(130)와 동일하다.15 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a multi-image display device according to another exemplary embodiment. Referring to FIG. 15, the
광학계(320)는 +y 방향을 따라 차례로 배치된 제 1 렌즈(322a), 제 1 빔스플리터(321), 공간 필터(323), 제 2 렌즈(322b), 반파장판(326), 및 제 1 거울(324)을 포함할 수 있다. 또한, 광학계(320)는 제 1 거울(324)의 아래에서 -z 방향을 따라 차례로 배치된 제 3 렌즈(327) 및 제 2 빔스플리터(328)를 더 포함할 수 있다. 또한, 광학계(320)는 제 2 빔스플리터(328)에 대향하여 -x 방향을 따라 차례로 배치된 1/4 파장판(325) 및 제 2 거울(329)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 광학계(120)와 비교할 때, 다중 영상 디스플레이 장치(300)의 광학계(320)는 제 2 빔스플리터(124) 대신에 거울(324)을 포함하며, 제 1 1/4 파장판(125a)과 제 1 거울(126)을 포함하지 않고, 반파장판(132)을 더 포함한다. The
도 16은 도 15에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(300)의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열의 예를 예시적으로 보이는 일 방향에 따른 단면도이다. 예를 들어, 도 16은 +y 방향을 따라 배치된 공간 광변조기(330)로부터 제 3 렌즈(327)까지의 부품을 구체적으로 보이기 위하여 z-축과 y-축을 포함하는 평면으로 광학계(320)를 절단한 단면도이다.16 is a cross-sectional view taken along one direction illustrating an example of an arrangement of some of the components of the
도 16을 참조하면, 광원(310)은 제 1 빔스플리터(321)의 제 1 표면(321a)에 대향하여 배치된다. 따라서, 광원(310)으로부터 방출된 빛은 제 1 빔스플리터(321)의 제 1 표면(321a)에 입사한다. 제 1 빔스플리터(321)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이다. 그러면, 광원(310)으로부터 방출된 빛 중에서 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(321)에서 반사되고, 제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(321)를 투과할 수 있다.Referring to FIG. 16, the
공간 광변조기(330)는 제 1 빔스플리터(321)의 제 2 표면(321b)에 대향하여 배치된다. 제 1 빔스플리터(321)에서 반사된 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(321)의 제 2 표면(321b)을 통해 출사한 후 공간 광변조기(330)에 입사한다. 제 1 렌즈(322a)는 제 1 빔스플리터(321)로부터 오는 빛을 빔경이 일정한 평행광으로 만든다. 공간 광변조기(330)는 입사광을 변조 및 반사하며, 변조된 빛이 서로 간섭하여 홀로그래픽 영상이 형성된다. 그리고, 공간 광변조기(330)에 의해 빛이 변조될 때 90도 회전되면서 빛은 제 2 선편광 성분을 갖게 된다. 홀로그래픽 영상을 담은 빛은 다시 제 1 빔스플리터(321)의 제 2 표면(321b)에 입사한다. 이 때, 빛은 제 1 렌즈(322a)를 지나면서 포커싱된다. 제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 빔스플리터(321)를 투과하여 제 2 표면(321b)에 대향하는 제 1 빔스플리터(321)의 제 3 표면(321c)으로 출사한다.The spatial
제 1 빔스플리터(321)를 투과한 빛은 공간 필터(323), 제 2 렌즈(322b) 및 반파장판(326)을 지나 제 1 거울(324)에 입사한다. 도 16에는 빛의 진행 방향을 따라 공간 필터(123), 제 2 렌즈(122b) 및 반파장판(326)의 순서로 배치된 것으로 도시되었지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 공간 필터(123)와 제 2 렌즈(122b)는 제 1 빔스플리터(321)와 제 1 거울(324) 사이의 광경로에 순서와 관계 없이 배치될 수 있다. 또한, 반파장판(326)은 제 1 빔스플리터(321)와 제 2 빔스플리터(328) 사이의 광경로에 어느 곳에나 배치될 수 있다.The light transmitted through the
제 2 선편광 성분을 갖는 빛은 반파장판(326)에 의해 위상이 180도 바뀌면서 제 1 선편광 성분을 갖게 된다. 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 1 거울(324)에 의해 반사되어 제 1 거울(324)의 아래쪽에 있는 제 3 렌즈(327)에 입사하게 된다. 따라서, 빛의 진행 방향은 제 1 거울(324)에 의해 약 90도 정도 꺾이게 된다. 이를 위해 제 1 거울(324)은 빛의 진행 방향을 대략 90도 바꾸도록 경사지게 배치될 수 있다. 그러면, 제 1 거울(324)에 의해 반사된 빛은 -z 방향으로 진행하게 된다. 또한, 도 16에는 제 1 거울(324)이 단순한 평면 거울인 것으로 도시되었지만, 제 1 거울(324)은 영상을 확대할 수 있도록 오목한 반사면을 갖는 오목 거울일 수도 있다.Light having the second linearly polarized component has a first linearly polarized component while its phase is changed by 180 degrees by the half-
제 1 거울(324)에 의해 반사된 빛은 제 3 렌즈(327)를 지나 제 2 빔스플리터(328)에 입사한다. 제 2 빔스플리터(328)에 입사하는 빛은 제 1 선편광 성분을 갖는다. 제 2 빔스플리터(328), 1/4 파장판(325) 및 제 2 거울(329)의 구성 및 동작은 도 3에서 설명한 제 3 빔스플리터(128), 제 2 1/4 파장판(125b) 및 제 2 거울(129)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 2 빔스플리터(328)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터일 수 있다. 또는, 제 2 빔스플리터(328), 1/4 파장판(325) 및 제 2 거울(329)의 구성 및 동작은 도 10에서 설명한 제 3 빔스플리터(128), 제 2 1/4 파장판(125b) 및 제 2 거울(129)의 구성 및 동작과 동일할 수도 있다. 이 경우, 제 2 빔스플리터(328)는 제 1 선편광 성분의 빛을 투과시키고 제 2 선편광 성분의 빛을 반사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제 2 빔스플리터(328)는 제 1 거울(324)에서 반사된 빛을 투과시키고 제 2 거울(129)에서 반사된 빛을 반사하게 된다.The light reflected by the
도 17은 도 15에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(300)의 부품들 중에서 일부 부품들의 배열의 다른 예를 예시적으로 보이는 일 방향에 따른 단면도이다. 도 16에 도시된 예와 비교할 때, 도 17에 도시된 예에서는 반파장판(326)이 생략되었다. 이 경우, 제 1 거울(324)에 의해 반사되어 제 2 빔스플리터(328)에 입사하는 빛은 제 2 선편광 성분을 갖는다.FIG. 17 is a cross-sectional view taken along one direction to show another example of an arrangement of some of the components of the
도 18은 도 15에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(300)의 부품들 중에서 다른 일부 부품들의 배열을 예시적으로 보이는 다른 방향에 따른 단면도이다. 예를 들어, 도 18은 제 1 거울(324)로부터 관찰자의 눈까지 빛의 진행 경로를 구체적으로 보이기 위하여 도 15에서 z-축과 x-축을 포함하는 평면으로 광학계(320)를 절단한 단면도이다. 도 17의 단면도에 대해 도 18의 단면도는 90도 회전된 상태이므로 도 18에서는 선편광 성분이 도 17과 반대로 표시된다. 예를 들어, 도 17에서는 제 1 선편광 성분이 '⊙'로 표시되고 제 2 선편광 성분이 '↕'로 표시되었지만, 도 18에서는 제 1 선편광 성분이 '↕'로 표시되고 제 2 선편광 성분이 '⊙'로 표시된다.FIG. 18 is a cross-sectional view taken along a different direction to show an arrangement of some other parts among the parts of the
도 18을 참조하면, 제 2 빔스플리터(328)는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이다. 따라서, 제 1 거울(324)에 의해 반사되어 제 2 빔스플리터(328)에 입사하는 제 2 선편광 성분의 빛은 제 2 빔스플리터(328)에 의해 반사된다. 이때, 빛의 경로가 약 90도 정도 절곡되어 빛은 -x 방향으로 진행하게 된다. 제 2 빔스플리터(328)에 의해 반사된 빛은 1/4 파장판(325)를 지나 제 2 거울(329)에 입사한다. 제 2 거울(329)에 입사하는 빛은 1/4 파장판(325)에 의해 제 2 원편광 성분을 갖게 된다.Referring to FIG. 18, the
제 2 원편광 성분을 갖는 빛은 제 2 거울(329)에 의해 반대 방향으로, 즉 입사 방향에 대해 180도 방향으로 반사된다. 따라서, 2 거울(329)에 의해 반사된 빛은 +x 방향으로 진행하게 된다. 이때, 제 2 거울(329)에 의해 반사된 빛의 편광 성분은 제 1 원편광 성분으로 변환된다. 그리고 빛은 다시 제 1/4 파장판(325)을 지나면서 제 1 선편광 성분을 갖게 된다. 그런 후, 제 1 선편광 성분을 갖는 빛은 제 2 빔스플리터(328)를 투과하여 관찰자의 눈(E)에 입사하게 된다. 제 2 거울(329)은 영상을 확대하도록 오목한 반사면을 갖는 오목 거울일 수도 있으며, 또는 단순한 평면 거울일 수도 있다.Light having the second circularly polarized light component is reflected by the
대신에, 제 2 빔스플리터(328)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터일 수도 있다. 이 경우, 제 2 빔스플리터(328), 1/4 파장판(325) 및 제 2 거울(329)의 구성 및 동작은 도 10에서 설명한 제 3 빔스플리터(128), 제 2 1/4 파장판(125b) 및 제 2 거울(129)의 구성 및 동작과 동일하며 단지 편광 방향만이 반대로 바뀔 수 있다.Instead, the
도 19 내지 도 21은 상술한 실시예들에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)를 채용한 다양한 전자기기를 도시한다. 도 19 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 웨어러블(wearable) 장치를 구성할 수 있다. 다시 말해, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 웨어러블 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 헤드 장착형 디스플레이(HMD; head mounted display)에 적용될 수 있다. 또한, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 안경형 디스플레이(glasses-type display), 고글형 디스플레이(goggle-type display) 등에 적용될 수 있다. 도 19 내지 도 21에 도시된 웨어러블 전자기기들은 스마트폰(smart phone)과 연동되어 동작될 수도 있다. 이러한 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 가상의 현실을 제공하거나 또는 가상의 영상과 외부의 실제 영상을 함께 제공할 수 있는 헤드 마운트형, 안경형 또는 고글형 가상 현실(VR) 디스플레이 장치, 증강 현실(AR) 디스플레이 장치, 또는 혼합 현실(MR) 디스플레이 장치일 수 있다.19 to 21 illustrate various electronic devices employing the
또한, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 스마트폰 내에 구비시킬 수 있고, 이러한 스마트폰 자체를 다중 영상 디스플레이 장치로 사용할 수도 있다. 다시 말해, 도 19 내지 도 21과 같은 웨어러블 기기가 아닌 소형 전자기기(모바일 전자기기) 내에 다중 영상 디스플레이 장치(100)를 적용할 수도 있다. 그 밖에도 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 적용 분야는 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 가상 현실(VR), 증강 현실(AR) 또는 혼합 현실(MR)을 구현하는데 적용할 수 있을 뿐 아니라, 그 밖에 다른 분야에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 착용할 수 있는 소형 텔레비전이나 소형 모니터 등에도 적용할 수도 있다.In addition, the
상술한 홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 장치는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 권리범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The multi-image display device providing the above-described holographic image has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only an example, and various modifications and equivalent other implementations therefrom are those of ordinary skill in the art. You will understand that an example is possible. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the rights is indicated in the claims rather than the above description, and all differences within the scope of the same should be interpreted as being included in the scope of the rights.
100, 200, 300.....다중 영상 디스플레이 장치
110, 110a, 310.....광원
111.....빔결합기
112R, 112G, 112B.....발광 소자
113R, 113G, 113B.....콜리메이팅 렌즈
120, 320.....광학계
121, 124, 128, 128a, 321, 328.....빔스플리터
122a, 122b, 127, 332a, 322b, 327.....렌즈
123, 323.....공간 필터
125a, 125b, 325.....1/4 파장판
125c, 326.....반파장판
126, 129, 324, 329.....거울
130, 130a, 330.....공간 광변조기100, 200, 300.....Multi-image display device
110, 110a, 310.....
111.....beam combiner
112R, 112G, 112B.....light emitting element
113R, 113G, 113B.....collimating lens
120, 320.....optical system
121, 124, 128, 128a, 321, 328.....beam splitter
122a, 122b, 127, 332a, 322b, 327.....lens
123, 323..... spatial filter
125a, 125b, 325..... 1/4 wave plate
125c, 326.....half-wave plate
126, 129, 324, 329.....mirror
130, 130a, 330..... spatial light modulator
Claims (30)
상기 광원에서 방출된 빛을 변조하여 제 1 영상을 재생하는 공간 광변조기; 및
상기 제 1 영상을 관찰자에게 전달하는 광학계;를 포함하며,
상기 재생된 제 1 영상의 진행 경로는 제 1 방향을 따른 제 1 광경로, 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따른 제 2 광경로, 제 1 방향과 제 2 방향에 직교하는 제 3 방향을 따른 제 3 광경로를 포함하도록 상기 광학계가 구성되며,
상기 제 1 영상 및 상기 제 1 영상과 상이한 경로로부터 오는 제 2 영상이 상기 제 3 광경로를 따라 관찰자에게 제공되도록 상기 광학계가 구성된 다중 영상 디스플레이 장치.A light source that emits light;
A spatial light modulator that modulates the light emitted from the light source to reproduce a first image; And
Including; an optical system for transmitting the first image to the observer,
The propagation path of the reproduced first image includes a first optical path along a first direction, a second optical path along a second direction orthogonal to the first direction, and a third direction orthogonal to the first and second directions. The optical system is configured to include a third optical path according to,
A multi-image display device in which the optical system is configured such that the first image and a second image coming from a path different from the first image are provided to an observer along the third optical path.
상기 제 1 영상은 가상의 홀로그래픽 영상이며, 상기 제 2 영상은 실제 외부 전경을 담고 있는 외부 영상인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 1,
The first image is a virtual holographic image, and the second image is an external image containing an actual external view.
상기 공간 광변조기는 상기 광원에서 방출된 빛을 반사하여 변조하는 반사형 공간 광변조기인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 1,
The spatial light modulator is a reflective spatial light modulator that reflects and modulates light emitted from the light source.
상기 광학계는:
상기 광원으로부터 방출된 빛을 상기 공간 광변조기로 반사하고 상기 공간 광변조기에서 반사된 빛을 투과시키는 제 1 빔스플리터;
상기 제 1 빔스플리터로부터 오는 빛을 투과시키는 제 2 빔스플리터;
상기 제 2 빔스플리터를 투과한 빛을 상기 제 2 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 1 거울;
제 2 빔스플리터의 아래에 배치된 제 3 빔스플리터; 및
상기 제 3 빔스플리터로부터 오는 빛을 상기 제 3 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 2 거울;을 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 3,
The optical system is:
A first beam splitter that reflects the light emitted from the light source to the spatial light modulator and transmits the light reflected from the spatial light modulator;
A second beam splitter for transmitting light coming from the first beam splitter;
A first mirror disposed to reflect light transmitted through the second beam splitter to the second beam splitter;
A third beam splitter disposed under the second beam splitter; And
And a second mirror disposed to reflect light from the third beam splitter to the third beam splitter.
상기 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 거울에서 반사된 빛을 상기 제 3 빔스플리터로 반사하도록 구성되는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The second beam splitter is configured to reflect light reflected from the first mirror to the third beam splitter.
상기 제 1 빔스플리터, 제 2 빔스플리터, 및 제 3 빔스플리터는 입사광의 절반을 반사하고 나머지 절반을 투과시키는 반투과 거울인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The first beam splitter, the second beam splitter, and the third beam splitter are semi-transmissive mirrors that reflect half of the incident light and transmit the other half.
상기 제 1 빔스플리터, 제 2 빔스플리터, 및 제 3 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The first beam splitter, the second beam splitter, and the third beam splitter reflect light having a first linearly polarized component and transmit light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component. Display device.
상기 광학계는, 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 1 거울 사이에 배치된 제 1 1/4 파장판, 및 상기 제 3 빔스플리터와 상기 제 2 거울 사이에 배치된 제 2 1/4 파장판을 더 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 7,
The optical system further includes a first quarter wave plate disposed between the second beam splitter and the first mirror, and a second quarter wave plate disposed between the third beam splitter and the second mirror. A multi-image display device comprising.
상기 제 3 빔스플리터는 상기 제 2 빔스플리터로부터 오는 빛을 반사하고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 투과시키도록 구성된 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 7,
The third beam splitter is configured to reflect light from the second beam splitter and to transmit light reflected from the second mirror.
상기 제 2 거울은 상기 제 3 빔스플리터에 대향하는 제 1 표면 및 상기 제 1 표면의 반대쪽의 제 2 표면을 포함하며, 상기 제 2 거울은 상기 제 1 표면에 입사하는 제 1 영상을 반사하고 상기 제 2 표면에 입사하는 제 2 영상을 투과시키도록 구성된 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 9,
The second mirror includes a first surface opposite to the third beam splitter and a second surface opposite to the first surface, and the second mirror reflects a first image incident on the first surface and the A multi-image display device configured to transmit a second image incident on the second surface.
상기 제 1 빔스플리터 및 제 2 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이고, 상기 제 3 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하는 편광 빔스플리터인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The first beam splitter and the second beam splitter are polarizing beam splitters that reflect light having a first linearly polarized component and transmit light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component, and the third beam splitter is a A multi-image display device comprising a polarization beam splitter that transmits light having a first linearly polarized component and reflects light having a second linearly polarized component that is orthogonal to the first linearly polarized component.
상기 제 3 빔스플리터는 상기 제 2 빔스플리터로부터 오는 빛을 투과시키고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 반사하도록 구성된 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 11,
The third beam splitter transmits light from the second beam splitter and reflects the light reflected from the second mirror.
상기 광학계는:
상기 공간 광변조기와 상기 제 1 빔스플리터 사이에 배치된 제 1 렌즈;
상기 제 1 빔스플리터와 상기 제 2 빔스플리터 사이에 배치된 제 2 렌즈; 및
상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에 배치된 제 3 렌즈;를 더 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The optical system is:
A first lens disposed between the spatial light modulator and the first beam splitter;
A second lens disposed between the first beam splitter and the second beam splitter; And
A multi-image display apparatus further comprising a third lens disposed between the second beam splitter and the third beam splitter.
상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 볼록 렌즈이고 상기 제 3 렌즈는 오목 렌즈인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 13,
The first lens and the second lens are convex lenses, and the third lens is a concave lens.
상기 광학계는 상기 제 1 빔스플리터와 상기 제 2 빔스플리터 사이에서 상기 제 1 렌즈의 초점 부근에 배치되는 공간 필터를 더 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 13,
The optical system further comprises a spatial filter disposed between the first beam splitter and the second beam splitter near a focal point of the first lens.
상기 공간 광변조기와 상기 제 1 거울 사이에서 상기 제 1 광경로가 형성되며, 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에서 상기 제 2 광경로가 형성되고, 상기 제 2 거울과 관찰자 사이에서 상기 제 3 광경로가 형성되는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The first optical path is formed between the spatial light modulator and the first mirror, the second optical path is formed between the second beam splitter and the third beam splitter, and between the second mirror and the observer A multi-image display device in which the third optical path is formed.
상기 제 1 광경로와 상기 제 3 광경로는 높이 방향으로 서로 다른 위치를 가지며, 상기 제 2 광경로는 제 1 광경로와 제 3 광경로 사이에 수직하게 형성되는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 16,
The first optical path and the third optical path have different positions in a height direction, and the second optical path is vertically formed between the first optical path and the third optical path.
상기 제 1 거울과 제 2 거울 중에서 적어도 하나는 오목 거울인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
At least one of the first mirror and the second mirror is a concave mirror.
상기 제 2 거울은 오목 거울이며,
상기 광학계는 상기 제 2 거울의 초점과 상기 제 2 거울 사이에 상기 제 1 영상의 실상이 형성되도록 구성되는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The second mirror is a concave mirror,
The optical system is a multi-image display device configured to form a real image of the first image between the focus of the second mirror and the second mirror.
상기 제 1 거울과 제 2 거울 중에서 적어도 하나는 오목 거울인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 4,
At least one of the first mirror and the second mirror is a concave mirror.
상기 광학계는:
상기 광원으로부터 방출된 빛을 상기 공간 광변조기로 반사하고 상기 공간 광변조기에서 반사된 빛을 투과시키는 제 1 빔스플리터;
상기 제 1 빔스플리터로부터 오는 빛을 반사하는 제 1 거울;
제 1 거울의 아래에 배치된 제 2 빔스플리터; 및
상기 제 2 빔스플리터로부터 오는 빛을 상기 제 2 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 2 거울;을 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 3,
The optical system is:
A first beam splitter that reflects the light emitted from the light source to the spatial light modulator and transmits the light reflected from the spatial light modulator;
A first mirror reflecting light from the first beam splitter;
A second beam splitter disposed under the first mirror; And
And a second mirror disposed to reflect light from the second beam splitter to the second beam splitter.
상기 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 거울로부터 오는 빛을 반사하고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 투과시키도록 구성된 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 21,
The second beam splitter is configured to reflect light from the first mirror and to transmit light reflected from the second mirror.
상기 제 1 빔스플리터 및 제 2 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이고,
상기 광학계는, 상기 제 1 빔스플리터와 상기 제 2 빔스플리터 사이에 배치된 반파장판, 및 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 2 거울 사이에 배치된 1/4 파장판을 더 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 22,
The first beam splitter and the second beam splitter are polarizing beam splitters that reflect light having a first linearly polarized component and transmit light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component,
The optical system further comprises a half-wave plate disposed between the first beam splitter and the second beam splitter, and a quarter wave plate disposed between the second beam splitter and the second mirror. .
상기 제 1 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키는 편광 빔스플리터이고, 상기 제 2 빔스플리터는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키고 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하는 편광 빔스플리터이며,
상기 광학계는 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 2 거울 사이에 배치된 1/4 파장판을 더 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 22,
The first beam splitter is a polarization beam splitter that reflects light having a first linearly polarized component and transmits light having a second linearly polarized component orthogonal to the first linearly polarized component, and the second beamsplitter has a first linearly polarized component. It is a polarizing beam splitter that transmits light and reflects light having a second linearly polarized component,
The optical system further comprises a quarter wave plate disposed between the second beam splitter and the second mirror.
상기 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 거울로부터 오는 빛을 투과시키고 상기 제 2 거울에서 반사된 빛을 반사하도록 구성된 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 21,
The second beam splitter is configured to transmit light coming from the first mirror and reflect light reflected from the second mirror.
상기 공간 광변조기는 상기 광원에서 방출된 빛을 투과시켜 변조하는 투과형 공간 광변조기인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 1,
The spatial light modulator is a transmission type spatial light modulator that transmits and modulates light emitted from the light source.
상기 광학계는:
상기 공간 광변조기로부터 오는 빛을 투과시키는 제 2 빔스플리터;
상기 제 2 빔스플리터를 투과한 빛을 상기 제 2 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 1 거울;
제 2 빔스플리터의 아래에 배치된 제 3 빔스플리터; 및
상기 제 3 빔스플리터로부터 오는 빛을 상기 제 3 빔스플리터로 반사하도록 배치된 제 2 거울;을 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 26,
The optical system is:
A second beam splitter for transmitting light coming from the spatial light modulator;
A first mirror disposed to reflect light transmitted through the second beam splitter to the second beam splitter;
A third beam splitter disposed under the second beam splitter; And
And a second mirror disposed to reflect light from the third beam splitter to the third beam splitter.
상기 광학계는:
상기 공간 광변조기와 상기 제 2 빔스플리터 사이에 배치된 제 1 렌즈와 제 2 렌즈;
상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이에 배치된 공간 필터; 및
상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에 배치된 제 3 렌즈;를 더 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 27,
The optical system is:
A first lens and a second lens disposed between the spatial light modulator and the second beam splitter;
A spatial filter disposed between the first lens and the second lens; And
A multi-image display apparatus further comprising a third lens disposed between the second beam splitter and the third beam splitter.
상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 볼록 렌즈이고 상기 제 3 렌즈는 오목 렌즈인 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 28,
The first lens and the second lens are convex lenses, and the third lens is a concave lens.
상기 광원과 상기 제 1 거울 사이에서 상기 제 1 광경로가 형성되며, 상기 제 2 빔스플리터와 상기 제 3 빔스플리터 사이에서 상기 제 2 광경로가 형성되고, 상기 제 2 거울과 관찰자 사이에서 상기 제 3 광경로가 형성되는 다중 영상 디스플레이 장치.The method of claim 27,
The first optical path is formed between the light source and the first mirror, the second optical path is formed between the second beam splitter and the third beam splitter, and the second optical path is formed between the second mirror and the observer. 3 A multi-image display device in which an optical path is formed.
Priority Applications (3)
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US16/670,261 US11467535B2 (en) | 2019-05-08 | 2019-10-31 | Multi-image display apparatus providing holographic image |
US17/900,650 US11947316B2 (en) | 2019-05-08 | 2022-08-31 | Multi-image display apparatus providing holographic image |
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KR1020190083944A KR20200130046A (en) | 2019-05-08 | 2019-07-11 | Multi-image display apparatus providing holographic image |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11539926B2 (en) | 2020-12-30 | 2022-12-27 | Korea Photonics Technology Institute | Immersive display device |
WO2023234505A1 (en) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | 한국전자기술연구원 | Projection-type augmented reality optical device miniaturized through polarization adjustment |
-
2019
- 2019-07-11 KR KR1020190083944A patent/KR20200130046A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11539926B2 (en) | 2020-12-30 | 2022-12-27 | Korea Photonics Technology Institute | Immersive display device |
WO2023234505A1 (en) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | 한국전자기술연구원 | Projection-type augmented reality optical device miniaturized through polarization adjustment |
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