KR20220120304A - 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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KR20220120304A
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고건우
김민수
성기영
이동열
이상범
이종현
이홍석
최번재
홍종영
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Abstract

일 실시예에 따르면, 기 설정된 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 제어되는 복수의 광원들을 포함하는 LED 어레이, LED 어레이로부터 입사된 광을 소정 방향으로 굴절시키는 렌즈, 렌즈를 통해 입사되는 광을 변조하는 SLM, 및 복수의 광원들 각각이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호들을 생성하고, 생성된 홀로그램 신호들 중 현재 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 광을 변조하도록 SLM을 제어하는 프로세서를 포함하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 개시된다.

Description

3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 그 동작 방법{3D holographic display device and operating method of the same}
본 개시는 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 빛의 진폭과 위상을 동시에 제어할 수 있는 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator, 이하 SLM)를 이용하여 실시간으로 고화질 홀로그램을 구현하는 장치이다. 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 달리 양안 시차(binocular parallax)를 이용하지 않으므로, 사용자의 시각적 피로를 유발하지 않는 실제와 같은 입체 영상을 구현할 수 있다.
다양한 실시예들은 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 일 측면에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 기 설정된 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 제어되는 복수의 광원들을 포함하는 LED(Light Emitting Diode) 어레이; 상기 LED 어레이로부터 입사된 광을 소정 방향으로 굴절시키는 렌즈; 상기 렌즈를 통해 입사되는 광을 변조하는 SLM(Spatial Light Modulator); 및 상기 복수의 광원들 각각이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호들을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램 신호들 중 현재 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 상기 광을 변조하도록 상기 SLM을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기 설정된 패턴에 따라 제1 광원이 광을 출력한 이후 제2 광원이 광을 출력하는 경우, 상기 프로세서는 상기 제2 광원이 광을 출력하기 시작하는 타이밍에 맞추어, 상기 SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴을 변경하고, 상기 변경된 홀로그램 영상 패턴은 상기 제2 광원이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호에 의해 형성된 것일 수 있다.
상기 LED 어레이는 적어도 1 MHz의 주기로 광을 출력하는 광원을 변경할 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 SLM에 의해 변조된 광의 노이즈 성분을 제거하는 필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 상기 LED 어레이를 구동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 간의 거리는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 각각에 의해 공간 상에 디스플레이되는 홀로그램 영상들이 서로 중첩되지 않도록 설정될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부의 광원들의 밝기를 다른 광원들의 밝기와 상이해지도록 조정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들에 결함이 있는 광원이 포함되어 있다고 판단되는 경우, 상기 결함을 보상하기 위해 상기 결함이 있는 광원 주변의 광원들의 밝기를 조정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 LED 어레이는, 사용자의 좌안에 의해 인지되는 홀로그램 영상을 디스플레이하기 위한 광원들에 대응되는 제1 영역 및 상기 사용자의 우안에 의해 인지되는 홀로그램 영상을 디스플레이하기 위한 광원들에 대응되는 제2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 상기 LED 어레이를 제1 방향, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향, 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향 모두에 수직인 제3 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향, 및 상기 제3 방향 중 적어도 하나의 방향을 축으로 회전시키는 구동 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 측면에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 동작 방법은, LED 어레이에 포함되는 복수의 광원들 각각이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호들을 생성하는 단계; 기 설정된 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 복수의 광원들을 제어하는 단계; 및 생성된 홀로그램 신호들 중 현재 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 상기 광을 변조하도록 SLM을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 기 설정된 패턴에 따라 제1 광원이 광을 출력한 이후 제2 광원이 광을 출력하는 경우, 상기 제2 광원이 광을 출력하기 시작하는 타이밍에 맞추어, 상기 SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴을 변경하는 단계를 더 포함하고, 상기 변경된 홀로그램 영상 패턴은 상기 제2 광원이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호에 의해 형성된 것일 수 있다.
상기 복수의 광원들을 제어하는 단계는, 적어도 1 MHz의 주기로 광을 출력하는 광원을 변경할 수 있다.
상기 방법은, 상기 SLM에 의해 변조된 광의 노이즈 성분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 광원들을 제어하는 단계는, 적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 상기 LED 어레이를 구동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 간의 거리는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 각각에 의해 공간 상에 디스플레이되는 홀로그램 영상들이 서로 중첩되지 않도록 설정될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부의 광원들의 밝기를 다른 광원들의 밝기와 상이해지도록 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들에 결함이 있는 광원이 포함되어 있다고 판단되는 경우, 상기 결함을 보상하기 위해 상기 결함이 있는 광원 주변의 광원들의 밝기를 조정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 LED 어레이를 제1 방향, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향, 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향 모두에 수직인 제3 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향, 및 상기 제3 방향 중 적어도 하나의 방향을 축으로 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 측면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상술한 방법들을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 기록매체를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치에 의해 형성되는 관찰 창(Viewing window)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 멀티 아이 박스(multi eye box)를 구현하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 아이 박스를 확장하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 LED 어레이의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 임의로 선정된 용어도 있으며, 이 경우 해당 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
실시예들에 대한 설명들에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 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.
본 실시예들에서 사용되는 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다.
하기 실시예들에 대한 설명은 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 해당 기술분야의 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 실시예들의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이하 첨부된 도면들을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는 3차원 홀로그램 영상을 디스플레이하는 전자 디바이스라면, 제한 없이 해당될 수 있다. 예를 들어, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는 모니터, TV, 모바일 디스플레이 장치 등의 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는 LED(Light Emitting Diode) 어레이(110), 렌즈(120), SLM(Spatial Light Modulator)(130), 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)에는 본 실시예들와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)에는 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.
메모리는 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 예를 들어, 메모리는 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)에 의해 구동될 애플리케이션들, 드라이버들 등을 저장할 수 있다. 일 예에서, 메모리는 프로세서(140)에 의해 생성된 홀로그램 신호들을 저장할 수 있다.
메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함하며, 나아가서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)에 액세스될 수 있는 외부의 다른 스토리지 디바이스를 포함할 수 있다.
LED 어레이(110)는 개별적으로 제어 가능한 복수의 광원들을 포함할 수 있다. 예를 들어, LED 어레이(110)는 행 방향 및 열 방향을 따라 2차원 어레이 형태로 배치되는 복수의 단위 LED들을 포함할 수 있다. 한편, 도 1에서는 바람직한 실시예로서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)가 LED 어레이(110)를 포함하는 예시에 대해 설명하였으나, LED 어레이(110)는 다른 종류의 복수의 광원들을 포함하는 광원 어레이로 대체될 수 있다. 예를 들어, LED 어레이(110)는 레이저, LD(Laser Diode) 등의 다양한 광원들의 어레이로 대체될 수 있다.
렌즈(120)는 LED 어레이(110)로부터 입사된 광을 소정 방향으로 굴절시키는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(120)는 LED 어레이(110)로부터 입사된 광을 평행광으로 시준하는 콜리메이팅(collimating) 렌즈, 및 특정 포인트를 향해 집광시키는 집광 렌즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(120)는 집광 렌즈만을 포함할 수도 있고, 콜리메이팅 렌즈 및 집광 렌즈를 모두 포함할 수도 있다. 콜리메이팅 렌즈는 실린더 렌즈 또는 실린더 렌즈 어레이를 포함할 수 있고, 집광 렌즈는 렌즈의 위상을 평면 상에 기록한 회절광학소자(Diffractive Optical Element) 또는 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element)로 제작될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1에서는 렌즈(120)가 SLM(130)의 전단에 배치되도록 도시되어 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 렌즈(120)는 SLM(130)의 후단에 배치될 수도 있다. 또한, 렌즈(120)가 복수의 렌즈들을 포함하는 경우라면, 일부는 SLM(130)의 전단에 배치되고, 나머지 일부는 SLM(130)의 후단에 배치될 수도 있다.
SLM(130)은 공간적으로 광을 변조시키는 소자일 수 있다. SLM(130)은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 일 예에서, SLM(130)은 LCos(Liquid Crystal on Silicon) 소자 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 소자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. SLM(130)은 입사광의 강도(진폭), 컬러, 및 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있고, 개별적으로 제어 가능한 복수의 픽셀들의 매트릭스를 포함할 수 있다.
프로세서(140)는 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)를 제어하기 위한 전반적인 기능을 수행하는 역할을 한다. 예를 들어, 프로세서(140)는 LED 어레이(110), 렌즈(120), 및 SLM(130)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(140)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 한편, 도 1에는 프로세서(140)가 SLM(130)과 별도로 구비되는 예시가 도시되어 있으나, 프로세서(140)는 SLM(130)에 내장될 수도 있다.
프로세서(140)는 홀로그램 신호를 생성할 수 있다. 홀로그램 신호는 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer-Generated Hologram, 이하 CGH)으로 구성될 수 있다. CGH를 생성하기 위해 광선 추적 방법(Ray tracing method)을 이용한 계산 방법, 참조 테이블(Look-up table)을 이용한 계산 방법, 또는, 고속 푸리에 변환을 적용한 방법 등이 사용될 수 있다.
프로세서(140)에 의해 생성된 홀로그램 신호에 대응되는 홀로그램 영상 패턴이 SLM(130)의 복수의 픽셀들에 의해 출력될 수 있고, SLM(130)의 복수의 픽셀들을 통과하는 광의 회절(diffraction) 현상에 의해 공간 상에 광선들의 간섭 무늬가 발생할 수 있다. 사용자는 좌안(LP) 및 우안(RP) 각각으로 전파되는 간섭 무늬로부터 3차원 홀로그램 영상을 관찰할 수 있다. 이하 도 2를 참조하여 사용자가 3차원 홀로그램 영상을 관찰하는 과정을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치에 의해 형성되는 관찰 창(Viewing window)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, LED 어레이(110)에 포함된 광원(110a)이 광을 출력하는 경우 사용자(U)가 3차원 홀로그램 영상을 관찰하는 과정의 예시가 도시되어 있다.
LED 어레이(110)에 포함된 광원(110a)으로부터 출력된 광은 렌즈(120)를 통과함에 따라 소정 방향으로 굴절될 수 있다. 도 2의 예시에서, 렌즈(120)는 집광 렌즈이므로, 렌즈(120)를 통과한 광은 공간 상의 특정 포인트를 향해 집광될 수 있다. SLM(130)은 렌즈(120)를 통해 입사되는 광의 진폭 및/또는 위상을 변조함으로써, 공간 상에 홀로그램 영상을 재구성할 수 있다.
다만, 렌즈(120)의 특성, SLM(130)의 픽셀 크기 등의 조건으로 인해 제한된 시역에서만 홀로그램 영상이 사용자(U)에 의해 관찰될 수 있다. 이와 같이, 사용자(U)의 동공이 위치하는 경우 홀로그램 영상이 관찰될 수 있는 시역은 관찰 창(Viewing window, VW)이라고 지칭될 수 있다.
한편, 사용자(U)의 동공의 위치가 관찰 창(VW)을 벗어나는 경우, 홀로그램 영상은 인지되지 않으므로, 사용자(U)가 홀로그램 영상을 지속적으로 관찰하기 위해서는 움직임에 대한 제약을 갖는다. 종래 기술에 의하면, 사용자(U)의 동공의 위치를 별도의 센서를 이용하여 지속적으로 추적하고, 추적된 동공의 위치에 맞도록 관찰 창(VW)의 위치를 이동시키는 제어를 수행하는 방법이 제안되었다. 다만, 관찰 창(VW)의 크기는 동공과 유사한 크기로서, 약 3 ~ 8 mm에 불과하기 때문에, 종래 기술에 의하면, 정확한 대응을 위해 높은 정밀도를 갖는 센서, 고속 연산이 가능한 프로세서 등이 요구되었다.
본 개시에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 사용자(U)의 동공의 위치를 별도의 센서를 이용하여 지속적으로 추적하지 않더라도, 사용자(U)의 움직임에 대한 제약을 완화시키는 기술을 제안한다. 이하 도 3을 참조하여 본 개시에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 동작하는 과정을 상세히 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, LED 어레이(예를 들어, 도 1 및 도 2의 LED 어레이(110))가 복수의 광원들(L1 내지 L9)를 포함하는 예시가 도시되어 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 복수의 광원들의 개수가 9개인 경우를 예시로 들었으나, 복수의 광원들의 개수는 해당 예시로 제한되지 않는다. 복수의 광원들의 개수는 9개보다 적거나, 9개보다 많을 수 있다. 도 3에서 검정색 원으로 표현된 광원은 광을 출력하는 상태를 의미하고, 흰색 원으로 표현된 광원은 광을 출력하지 않는 상태를 의미한다.
LED 어레이에 포함되는 복수의 광원들(예를 들어, L1 내지 L9)은 기 설정된 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 광원 L1이 광을 출력한 이후, 광원 L2가 광을 출력하고, 광원 L2가 광을 출력한 이후 광원 L3가 광을 출력할 수 있다. 동일한 방식으로 광원 L9까지 순차적으로 광을 출력하고 나면, 다시 광원 L1이 광을 출력할 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과한 바, 복수의 광원들(L1 내지 L9)은 다른 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 복수의 광원들(L1 내지 L9)은 도 3의 패턴의 역순으로 광을 출력할 수도 있고, 임의의 순서를 갖는 패턴으로 광을 출력할 수도 있다.
프로세서(예를 들어, 도 1 및 도 2의 프로세서(140))는 복수의 광원들(예를 들어, L1 내지 L9) 각각이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호들을 생성하고, 생성된 홀로그램 신호들 중 현재 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 광을 변조하도록 SLM(예를 들어, 도 1 및 도 2의 SLM(130))을 제어할 수 있다.
광을 출력하는 광원의 위치가 변경됨에 따라, 관찰 창의 위치가 변경되고, 사용자가 홀로그램 영상을 바라보는 시점이 변경될 수 있다. 예를 들어, 광을 출력하는 광원이 광원 L1에서 광원 L2로 변경됨에 따라, 관찰 창의 위치도 관찰 창 VW1으로부터 관찰 창 VW2로 변경될 수 있다. 이와 같이, 렌즈(예를 들어, 도 1 및 도 2의 렌즈(120))의 중심을 기준으로 광원의 위치가 이동하는 방향의 대칭하는 방향으로 관찰 창의 위치가 변경될 수 있고, 사용자가 홀로그램 영상을 인지하기 위한 동공의 위치 및/또는 각도가 변경될 수 있다. 따라서, 사용자가 의도된 홀로그램 영상을 제대로 관찰하기 위해서는 홀로그램 신호의 깊이 정보가 적절하게 조정되어야 한다.
기 설정된 패턴에 따라 제1 광원이 광을 출력한 이후 제2 광원이 광을 출력하는 경우, 프로세서는 제2 광원이 광을 출력하기 시작하는 타이밍에 맞추어, SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴을 변경할 수 있다. 변경된 홀로그램 영상 패턴은 제2 광원이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호에 의해 형성된 것일 수 있다. 일 예에서, 광원 L1이 광을 출력한 이후 광원 L2이 광을 출력하는 경우, 프로세서는 SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴을 Frame 1에서 Frame 2로 변경할 수 있다. Frame 1은 광원 L1이 광을 출력함에 따라 형성되는 관찰 창 VW1의 위치를 고려하여 조정된 깊이 정보를 갖고, Frame 2는 광원 L2가 광을 출력함에 따라 형성되는 관찰 창 VW2의 위치를 고려하여 조정된 깊이 정보를 가질 수 있다.
한편, 광원 L1이 광의 출력을 중단한 이후 곧바로 광원 L2가 광의 출력을 시작한다면, 광원이 광의 출력을 시작하는 시점과 SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴이 변경되는 시점은 완전히 동기화될 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 광원 L1이 광의 출력을 중단한 이후 임의의 시간 간격을 두고 광원 L2가 광의 출력을 시작한다면, 광원이 광의 출력을 시작하는 시점과 홀로그램 영상 패턴이 변경되는 시점이 완전히 동기화될 필요는 없으며, 광원이 광의 출력을 시작하기 이전 또는 동시에 홀로그램 영상 패턴이 변경되면 된다.
이와 같이, LED 어레이에 포함되는 복수의 광원들(예를 들어, L1 내지 L9)은 기 설정된 패턴(예를 들어, L1, L2, ... , L9의 순서)에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 제어되고, SLM이 특정 시점에 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 광을 변조하므로, 사용자가 홀로그램 영상을 정상적으로 인지할 수 있는 관찰 창의 위치가 계속해서 변경될 수 있다.
한편, LED 어레이 및 SLM이 충분히 고속으로 구동한다면, 사용자의 동공이 특정 시점에 복수의 광원들(예를 들어, L1 내지 L9)에 대응되는 복수의 관찰 창들(예를 들어, VW1 내지 VW9) 중 어디에 위치하더라도, 사용자는 홀로그램 영상을 관찰할 수 있다. 다시 말해, 도 3의 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 동작하는 과정에 따르면, 도 2의 예시에서 하나의 광원(110a)이 계속해서 광을 출력하는 경우와 비교하여, 홀로그램 영상을 관찰할 수 있는 영역의 크기가 복수의 광원들의 개수에 비례하도록 확장될 수 있다. 따라서, 사용자의 동공 위치가 확장된 영역 내에서 이동하더라도, 사용자는 홀로그램 영상을 지속적으로 관찰할 수 있다. 복수의 광원들의 개수가 충분히 많다면, 사용자는 실질적으로 움직임에 대한 제약을 느끼지 않을 수 있다.
한편, 사용자가 관찰 창의 이동에 따른 이질감을 느끼지 않도록 하기 위해서는, LED 어레이 및 SLM이 충분히 고속으로 구동해야 한다. 예를 들어, LED 어레이는 적어도 1 MHz의 주기로 광을 출력하는 광원을 변경할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시점 T1에 광원 L1이 광을 출력하기 시작하고, 시점 T2에 광원 L2가 광을 출력하기 시작하는 경우, 광을 출력하는 광원을 변경하는 주기 T = T2 - T1 = 1 MHz일 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, LED 어레이는 수백 ~ 수천 Hz 이상의 주기로 광을 출력하는 광원을 변경할 수도 있다. SLM은 LED 어레이의 구동 속도에 대응되는 구동 속도를 가질 수 있다.
도 3에서는 복수의 광원들에 대응되는 복수의 관찰 창들이 서로 겹치지 않는 예시에 대해 설명하였으나, 복수의 광원들 각각의 크기 및 밝기, 인접하는 광원들 간의 거리 등에 따라 복수의 관찰 창들이 서로 겹칠 수도 있다. 복수의 관찰 창들이 서로 겹치는 경우, 경우에 따라서는 하나의 관찰 창에 대응되는 홀로그램 영상이 다른 관찰 창에 대응되는 홀로그램 영상과 겹쳐 보일 수 있다. 또한, LED 어레이 및 SLM의 고속 구동으로 인해 홀로그램 영상의 잔상이 보일 수 있다. 이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 사용자가 정상적인 홀로그램 영상을 관찰할 수 있게 하는 다양한 방법들을 상세히 설명한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(예를 들어, 도 1의 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10))는 LED 어레이(110), 렌즈(120), SLM(130) 외에 필터(410) 및 추가 렌즈(420)를 더 포함할 수 있다. 추가 렌즈(420)는 렌즈(120)와 동일한 설명이 적용되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
필터(410)는 SLM(130)에 의해 변조된 광의 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 필터(410)는 노이즈 성분을 제거함으로써, LED 어레이(110) 및 SLM(130)의 고속 구동으로 인해 발생되는 홀로그램 영상의 잔상을 제거할 수 있다. 필터(410)는 노이즈 성분을 제거하기 위한 필터링 특성을 동적으로 변경할 수 있다. 일 예에서, 필터(410)는 홀로그램 영상의 잔상을 제거하기 위해 충분히 고속으로 필터링 특성을 변경할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 멀티 아이 박스(multi eye box)를 구현하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서 검정색 원으로 표현된 광원은 광을 출력하는 상태를 의미하고, 흰색 원으로 표현된 광원은 광을 출력하지 않는 상태를 의미한다. 또한, 도 5에서는 LED 어레이(110)와 렌즈(120) 사이의 거리 및 렌즈(120)와 관찰 영역 사이의 거리가 동일한 경우를 가정하였는바, 관찰 영역의 크기가 LED 어레이(110)와의 관계에서 1 대 1의 비율에 가깝게 도시되어 있다. 다만, LED 어레이(110)와 렌즈(120) 사이의 거리 및 렌즈(120)와 관찰 영역 사이의 거리의 비율에 따라 관창 영역의 크기가 변경될 수 있음을 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 것이다.
프로세서(예를 들어, 도 1 및 도 2의 프로세서(140))는 적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 LED 어레이(110)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 프로세서는 9개의 광원들의 집합을 단위로 LED 어레이(110)를 구동할 수 있다. 다시 말해, 프로세서는 하나의 광원 집합에 포함되는 9개의 광원들이 동시에 광을 출력하도록 제어한 이후, 다른 광원 집합에 포함되는 9개의 광원들이 동시에 광을 출력하도록 제어할 수 있다.
하나의 광원에 대응되는 단위 관찰 창(Unit Viewing Window, UVW)의 크기는 SLM(130)의 픽셀 크기에 의해 제한되는데, 9개의 광원들의 집합이 동시에 광을 출력하는 경우, 9개의 광원들 각각에 대응되는 관찰 창들이 겹칠 수 있다. 이에 따라, 관찰 창들의 교집합 부분은 노이즈가 들어오지 않는 유효 관찰 창(Effective Viewing Window, EVW)을 형성한다. 유효 관찰 창(EVW)에 대응되는 영역 내에서는 멀티 아이 박스가 구현될 수 있다.
아이 박스(eye box)란 관찰 창 내의 영역 중 실제로 홀로그램 영상이 차지하는 영역으로서, SLM(130)의 영상 정보를 포함하는 영역을 의미할 수 있다. 아이 박스가 사용자의 동공에 위치하는 경우 사용자는 홀로그램 영상을 관찰할 수 있다. 프로세서는 적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합이 동시에 광을 출력하도록 제어함으로써, 유효 관찰 창(EVW)을 형성할 수 있고, 유효 관찰 창(EVW) 내에서는 복수의 아이 박스들이 형성될 수 있다. 다시 말해, 사용자는 유효 관찰 창(EVW) 내의 복수의 아이 박스들에 대응되는 다양한 위치에서 홀로그램 영상을 관찰할 수 있다.
한편, 도 5에서는 유효 관찰 창(EVW) 내에 9개의 아이 박스들이 포함되는 예시에 대해 도시하였으나, 유효 관찰 창(EVW) 내에 존재하는 아이 박스들의 개수는 홀로그램 영상의 크기, 복수의 광원들 각각의 크기 및 밝기, 인접하는 광원들 간의 거리 등에 의해 달라질 수 있다. 광원 집합에 포함되는 적어도 둘 이상의 광원들 간의 거리는 적어도 둘 이상의 광원들 각각에 의해 공간 상에 디스플레이되는 홀로그램 영상들이 서로 중첩되지 않도록 설정될 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
도 5의 실시예에 따르면, 프로세서는 적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 LED 어레이(110)를 구동하므로, 도 3에서 설명하였던 바와 같은, 관찰 창들의 고속 스캐닝이 유효 관찰 창(EVW) 단위로 수행될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치가 아이 박스를 확장하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에서 검정색 원으로 표현된 광원은 광을 출력하는 상태를 의미하고, 흰색 원으로 표현된 광원은 광을 출력하지 않는 상태를 의미한다. 또한, 내부에 패턴을 포함하는 원으로 표현된 광원은 검정색 원으로 표현된 광원보다 낮은 밝기로 광을 출력하는 상태를 의미한다. 한편, 도 6에서는 LED 어레이(110)와 렌즈(120) 사이의 거리 및 렌즈(120)와 관찰 영역 사이의 거리가 동일한 경우를 가정하였는바, 관찰 영역의 크기가 LED 어레이(110)와의 관계에서 1 대 1의 비율에 가깝게 도시되어 있다. 다만, LED 어레이(110)와 렌즈(120) 사이의 거리 및 렌즈(120)와 관찰 영역 사이의 거리의 비율에 따라 관창 영역의 크기가 변경될 수 있음을 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 것이다.
프로세서(예를 들어, 도 1 및 도 2의 프로세서(140))는 적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 LED 어레이(110)를 구동할 수 있다. 또한, 프로세서는 광원 집합에 포함되는 적어도 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부의 광원들의 밝기를 다른 광원들의 밝기와 상이해지도록 조정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 도 5에 도시된 바와 같은, 9개의 광원들 외에 4개의 광원들이 추가로 광을 출력하도록 제어할 수 있다. 4개의 광원들의 밝기는 9개의 광원들의 밝기보다 어둡게 제어될 수 있다.
단위 광원의 크기가 너무 작은 경우, 시청 지점에 형성되는 아이 박스의 크기가 사용자의 동공의 크기보다 작아짐에 따라 사용자가 홀로그램 영상을 정상적으로 관찰하기 어려울 수 있다. 이 경우 프로세서는 추가적인 광원들(예를 들어, 도 6의 중간 밝기의 4개의 광원들)이 동시에 광을 출력하도록 제어함으로써, 아이 박스 자체의 크기를 확장할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 기존 아이 박스(eye box 1)의 크기가 사용자 동공의 크기보다 작다고 할 때, 4개의 광원들이 추가로 제어됨에 따라 새로운 아이 박스(eye box 2)의 크기가 사용자의 동공의 크기보다 커질 수 있다.
또한, 프로세서는 복수의 광원들 각각의 밝기를 적절하게 조정함으로써, 홀로그램 영상을 교정(calibration)할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 메인 광원의 밝기를 가장 높게 하되, 메인 광원의 주변에 위치하는 광원들의 밝기를 적절히 조절함으로써, 사용자에게 높은 해상도의 홀로그램 영상을 제공할 수 있다. 또한, 프로세서는 광원 집합에 포함되는 적어도 둘 이상의 광원들에 결함이 있는 광원이 포함되어 있다고 판단되는 경우, 결함을 보상하기 위해 결함이 있는 광원 주변의 광원들의 밝기를 조정할 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 LED 어레이의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, LED 어레이(110)는 사용자의 좌안에 의해 인지되는 홀로그램 영상을 디스플레이하기 위한 광원들에 대응되는 제1 영역(710) 및 사용자의 우안에 의해 인지되는 홀로그램 영상을 디스플레이하기 위한 광원들에 대응되는 제2 영역(720)을 포함할 수 있다. 제1 영역(710) 및 제2 영역(720) 각각은 전술한 3D 홀로그래픽 디스플레이 장치의 다양한 동작 방법들에 기초하여 구동될 수 있다.
한편, LED 어레이(110)와 렌즈(예를 들어, 도 1 의 렌즈(120)) 사이의 거리 및 렌즈와 사용자의 시청 지점 사이의 거리가 동일한 경우, 제1 영역(710) 및 제2 영역(720) 간의 거리(ES)는 사용자의 평균적인 양안 간격인 65 mm일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 렌즈의 초점 거리 등에 따라 제1 영역(710) 및 제2 영역(720) 간의 거리(ES)는 적절하게 설정될 수 있다. 프로세서(예를 들어, 도 1 및 도 2의 프로세서(140))는 LED 어레이(110)에 포함되는 복수의 광원들 중 적어도 일부를 제1 영역(710)으로 할당하고, 다른 일부를 제2 영역(720)으로 할당할 수 있으므로, 제1 영역(710) 및 제2 영역(720) 간의 거리(ES)는 쉽게 조정될 수 있다.
다시 도 1로 돌아와서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는 LED 어레이(110)를 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향, 및 제1 방향과 제2 방향 모두에 수직인 제3 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나, 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향 중 적어도 하나의 방향을 축으로 회전시키는 구동 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, LED 어레이(110)를 정면에서 바라보는 관점에서, 구동 장치는 LED 어레이(110)를 수직 방향, 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나, 수직 방향, 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나의 방향을 축으로 회전시킬 수 있다.
도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 LED 어레이(110) 및 SLM(130)의 고속 구동을 통해 관찰 영역이 확장되었음에도, 사용자가 확장된 관찰 영역 외부에 위치하는 경우, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는 구동 장치를 이용하여 LED 어레이(110) 자체의 위치를 변경시킬 수 있다. 이에 따라, 관찰 영역이 추가적으로 확장될 수 있다. 예를 들어, 관찰 영역의 정밀한 튜닝은 LED 어레이(110)에 포함된 복수의 광원들의 제어에 의해 달성되고, 넓은 단위의 튜닝은 구동 장치의 제어에 의해 달성될 수 있다. 또한, 구동 장치는 LED 어레이(110)에 결함이 있는 광원이 포함되는 경우, LED 어레이(110)를 이동시킴으로써, 결함이 있는 광원을 다른 광원으로 대체할 수도 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 동작 방법은 도 1에 도시된 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 7에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 8의 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 동작 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
단계 810에서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 LED 어레이에 포함되는 복수의 광원들 각각이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호들을 생성할 수 있다. 홀로그램 신호는 CGH로 구성될 수 있다.
단계 820에서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 기 설정된 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 복수의 광원들을 제어할 수 있다. 일 예로, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 적어도 1 MHz의 주기로 광을 출력하는 광원을 변경할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 830에서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 생성된 홀로그램 신호들 중 현재 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 광을 변조하도록 SLM을 제어할 수 있다. 광을 출력하는 광원의 위치가 변경됨에 따라, 관찰 창의 위치가 변경되고, 사용자가 홀로그램 영상을 바라보는 시점이 변경될 수 있다. 따라서, 사용자가 의도된 홀로그램 영상을 제대로 관찰하기 위해서는 홀로그램 신호의 깊이 정보가 적절하게 조정되어야 한다.
이에 따라, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 기 설정된 패턴에 따라 제1 광원이 광을 출력한 이후 제2 광원이 광을 출력하는 경우, 제2 광원이 광을 출력하기 시작하는 타이밍에 맞추어, SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴을 변경할 수 있다. 변경된 홀로그램 영상 패턴은 제2 광원이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호에 의해 형성된 것일 수 있다.
한편, 도 8의 단계들은 반드시 기재된 순서에 따라 수행되지 않을 수 있다. 예를 들어, 단계 810은 단계 820 및 단계 830이 수행되기 이전에 미리 수행될 수 있고, 단계 820 및 단계 830과 실질적으로 동시에 수행될 수도 있다. 단계 820 및 단계 830은 함께 수행되는 단계들에 해당하나, 해당 단계들 각각의 구체적인 시작 타이밍이 완전히 일치할 필요는 없다. 또한, 단계 810은 최초에 한번만 수행되고, 단계 820 및 단계 830만이 반복될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 모든 단계들이 반복적으로 수행될 수도 있다.
3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 SLM에 의해 변조된 광의 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 예를 들어, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 SLM의 후단에 노이즈 필터를 추가로 구비함으로써, SLM에 의해 변조된 광의 노이즈 성분을 제거할 수 있다.
3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 LED 어레이를 구동할 수 있다. 일 예에서, 광원 집합에 포함되는 적어도 둘 이상의 광원들 간의 거리는 적어도 둘 이상의 광원들 각각에 의해 공간 상에 디스플레이되는 홀로그램 영상들이 서로 중첩되지 않도록 설정될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 예에서, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 광원 집합에 포함되는 적어도 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부의 광원들의 밝기를 다른 광원들의 밝기와 상이해지도록 조정할 수 있다. 단위 광원의 크기가 너무 작은 경우, 시청 지점에 형성되는 아이 박스의 크기가 사용자의 동공의 크기보다 작아짐에 따라 사용자가 홀로그램 영상을 정상적으로 관찰하기 어려울 수 있다. 이 경우 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 메인 광원의 밝기를 가장 높게 하되, 메인 광원의 주변에 위치하는 광원들의 밝기를 적절히 조절함으로써, 아이 박스 자체의 크기를 확장할 수 있다.
또한, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 광원 집합에 포함되는 적어도 둘 이상의 광원들에 결함이 있는 광원이 포함되어 있다고 판단되는 경우, 결함을 보상하기 위해 결함이 있는 광원 주변의 광원들의 밝기를 조정할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치는 LED 어레이를 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향, 및 제1 방향과 제2 방향 모두에 수직인 제3 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나, 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향 중 적어도 하나의 방향을 축으로 회전시킬 수 있다.
한편, 전술한 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 동작 방법은 그 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 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 명령어의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치에 있어서,
    기 설정된 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 제어되는 복수의 광원들을 포함하는 LED(Light Emitting Diode) 어레이;
    상기 LED 어레이로부터 입사된 광을 소정 방향으로 굴절시키는 렌즈;
    상기 렌즈를 통해 입사되는 광을 변조하는 SLM(Spatial Light Modulator); 및
    상기 복수의 광원들 각각이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호들을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램 신호들 중 현재 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 상기 광을 변조하도록 상기 SLM을 제어하는 프로세서를 포함하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기 설정된 패턴에 따라 제1 광원이 광을 출력한 이후 제2 광원이 광을 출력하는 경우, 상기 프로세서는 상기 제2 광원이 광을 출력하기 시작하는 타이밍에 맞추어, 상기 SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴을 변경하고,
    상기 변경된 홀로그램 영상 패턴은 상기 제2 광원이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호에 의해 형성된 것인, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 어레이는 적어도 1 MHz의 주기로 광을 출력하는 광원을 변경하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 SLM에 의해 변조된 광의 노이즈 성분을 제거하는 필터를 더 포함하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 상기 LED 어레이를 구동하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 간의 거리는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 각각에 의해 공간 상에 디스플레이되는 홀로그램 영상들이 서로 중첩되지 않도록 설정되는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부의 광원들의 밝기를 다른 광원들의 밝기와 상이해지도록 조정하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들에 결함이 있는 광원이 포함되어 있다고 판단되는 경우, 상기 결함을 보상하기 위해 상기 결함이 있는 광원 주변의 광원들의 밝기를 조정하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 어레이는,
    사용자의 좌안에 의해 인지되는 홀로그램 영상을 디스플레이하기 위한 광원들에 대응되는 제1 영역 및 상기 사용자의 우안에 의해 인지되는 홀로그램 영상을 디스플레이하기 위한 광원들에 대응되는 제2 영역을 포함하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 제1 방향, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향, 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향 모두에 수직인 제3 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향, 및 상기 제3 방향 중 적어도 하나의 방향을 축으로 회전시키는 구동 장치를 더 포함하는, 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  11. 3차원 홀로그래픽 디스플레이 장치의 동작 방법에 있어서,
    LED 어레이에 포함되는 복수의 광원들 각각이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호들을 생성하는 단계;
    기 설정된 패턴에 따라 순차적으로 광을 출력하도록 복수의 광원들을 제어하는 단계; 및
    생성된 홀로그램 신호들 중 현재 광을 출력하고 있는 광원에 대응되는 홀로그램 신호에 기초하여 상기 광을 변조하도록 SLM을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 기 설정된 패턴에 따라 제1 광원이 광을 출력한 이후 제2 광원이 광을 출력하는 경우, 상기 제2 광원이 광을 출력하기 시작하는 타이밍에 맞추어, 상기 SLM에 의해 디스플레이되는 홀로그램 영상 패턴을 변경하는 단계를 더 포함하고,
    상기 변경된 홀로그램 영상 패턴은 상기 제2 광원이 배치되는 위치에 따라 조정된 깊이 정보를 갖는 홀로그램 신호에 의해 형성된 것인, 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 복수의 광원들을 제어하는 단계는,
    적어도 1 MHz의 주기로 광을 출력하는 광원을 변경하는, 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 SLM에 의해 변조된 광의 노이즈 성분을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 복수의 광원들을 제어하는 단계는,
    적어도 둘 이상의 광원들을 포함하는 광원 집합을 단위로 상기 LED 어레이를 구동하는, 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 간의 거리는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 각각에 의해 공간 상에 디스플레이되는 홀로그램 영상들이 서로 중첩되지 않도록 설정되는, 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부의 광원들의 밝기를 다른 광원들의 밝기와 상이해지도록 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 광원 집합에 포함되는 상기 적어도 둘 이상의 광원들에 결함이 있는 광원이 포함되어 있다고 판단되는 경우, 상기 결함을 보상하기 위해 상기 결함이 있는 광원 주변의 광원들의 밝기를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 LED 어레이를 제1 방향, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향, 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향 모두에 수직인 제3 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향, 및 상기 제3 방향 중 적어도 하나의 방향을 축으로 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제 11항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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