KR20230085044A - Large-area holographic waveguide display with wide field of view, and operating method of the same - Google Patents

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Abstract

According to various embodiments of the present disclosure, a large area holographic waveguide display and an operating method thereof are provided. The large area holographic waveguide display comprises: a waveguide formed to reflect and replicate input holographic information; a high speed shutter disposed on one surface of the waveguide and formed to transmit the replicated holographic information. According to various embodiments, the large area holographic waveguide display uses a projector and the high speed shutter to implement a holographic image in which multiple depths are expressed with a wide field of view and high resolution. Specifically, the large area holographic waveguide display implements the holographic image for a large area hologram by synchronizing the time of the projector and the high speed shutter and operating the same sequentially. Here, as a phase delay is corrected based on optical paths in the waveguide, the large area holographic waveguide display implements a noise-free holographic image.

Description

넓은 시야를 갖는 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이 및 그의 동작 방법{LARGE-AREA HOLOGRAPHIC WAVEGUIDE DISPLAY WITH WIDE FIELD OF VIEW, AND OPERATING METHOD OF THE SAME}Large-area holographic waveguide display with a wide field of view and its operating method

본 개시는 홀로그래픽 디스플레이에 관한 것이며, 보다 상세하게는 넓은 시야를 구현하고 이 때 생기는 잡음을 보상하기 위한 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a holographic display, and more particularly, to a large-area holographic waveguide display for realizing a wide field of view and compensating for noise generated therefrom, and an operating method thereof.

홀로그래픽 디스플레이를 위해, 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram; CGH)이 3차원 물체 정보를 공간상에 재생하기 위해 빛의 간섭과 회절 현상을 수학적 모델링을 통해 디지털 형식으로 계산된다.For a holographic display, a computer generated hologram (CGH) is digitally calculated through mathematical modeling of interference and diffraction phenomena of light to reproduce three-dimensional object information in space.

홀로그래픽 이미지를 구현하기 위해서는 공간광변조기를 통해 컴퓨터 생성 홀로그램을 관측해야 한다. 그런데, 공간광변조기의 픽셀 주기가 작을수록 회절각이 넓어지고 관측자의 시야창이 넓어지게 된다. 이에, 시야창을 넓게 하기 위해 픽셀 주기가 작아질수록 공간광변조기의 크기는 작아지고, 이는 좁은 시야, 작은 타겟 물체를 구현하는 트레이드오프가 있다.To implement a holographic image, a computer-generated hologram must be observed through a spatial light modulator. However, the smaller the pixel period of the spatial light modulator, the wider the diffraction angle and the wider the observer's viewing window. Accordingly, as the pixel period decreases in order to widen the viewing window, the size of the spatial light modulator decreases.

홀로그램은 픽셀로부터 회절된 광파의 간섭 현상을 이용하여 계산하기 때문에 픽셀 주기와 해상도의 영향을 크게 받는 기술이다. 따라서 넓은 시야, 대면적, 그리고 고화질 홀로그램을 생성하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Since holograms are calculated using the interference phenomenon of light waves diffracted from pixels, they are greatly affected by pixel period and resolution. Therefore, studies are being actively conducted to create wide-field, large-area, and high-definition holograms.

본 개시는 넓은 시야를 갖는 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이 및 그의 동작 방법을 제공한다. The present disclosure provides a large-area holographic waveguide display having a wide field of view and an operation method thereof.

본 개시의 다양한 실시예들에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이는, 입력되는 홀로그램 정보를 반사시키면서 복제하도록 구성되는 도파관, 및 상기 도파관의 일 표면에 배치되어, 상기 복제되는 홀로그램 정보를 투과시키도록 구성되는 고속 셔터를 포함한다.A large-area holographic waveguide display according to various embodiments of the present disclosure includes a waveguide configured to reflect and copy input hologram information, and disposed on one surface of the waveguide to transmit the replicated hologram information. Includes high-speed shutter.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이의 동작 방법은, 도파관이 입력되는 홀로그램 정보를 반사시키면서 복제하는 단계, 및 상기 도파관의 일 표면에 배치되는 고속 셔터가 상기 복제되는 홀로그램 정보를 투과시키는 단계를 포함한다.A method of operating a large-area holographic waveguide display according to various embodiments of the present disclosure includes copying input hologram information through a waveguide while reflecting it, and a high-speed shutter disposed on one surface of the waveguide transmits the copied hologram information. It includes steps to

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이는 고속 셔터를 이용하여 넓은 시야와 높은 해상도로 다중 깊이를 표현하는 홀로그래픽 이미지를 구현할 수 있다. 구체적으로, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이는 프로젝터와 고속 셔터를 시간 동기화하여 시간순차적으로 동작시킴으로써, 대면적 홀로그램에 대한 홀로그래픽 이미지를 구현할 수 있다. 이 때, 도파관에서의 광경로들을 기반으로 위상 지연이 보정됨에 따라, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이는 잡음 없는 홀로그래픽 이미지를 구현할 수 있다. 따라서, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이는 관측자의 눈에 대해 피로감을 덜어줄 수 있고, 더 현실감 있는 홀로그래픽 이미지를 제공할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, a large-area holographic waveguide display may implement a holographic image representing multiple depths with a wide field of view and high resolution using a high-speed shutter. Specifically, the large-area holographic waveguide display can realize a holographic image for a large-area hologram by time-sequentially operating a projector and a high-speed shutter in time synchronization. At this time, as the phase delay is corrected based on optical paths in the waveguide, the large-area holographic waveguide display can implement a noise-free holographic image. Therefore, the large-area holographic waveguide display can reduce the fatigue of the observer's eyes and provide a more realistic holographic image.

도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 프로젝터와 고속 셔터의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 프로젝터에 업로드되는 홀로그램 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4, 도 5, 및 도 6은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 홀로그램 도파관 디스플레이에서 제공되는 재구성된 이미지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이의 응용을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이의 동작 방법을 도시하는 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a large-area holographic waveguide display according to various embodiments of the present disclosure.
FIG. 2 is a diagram for explaining how the projector and the high-speed shutter of FIG. 1 operate.
FIG. 3 is a diagram for explaining hologram information uploaded to the projector of FIG. 1 .
4, 5, and 6 are views for explaining a reconstructed image provided from a holographic waveguide display according to various embodiments of the present disclosure.
7 and 8 are diagrams for illustratively explaining applications of a large-area holographic waveguide display according to various embodiments of the present disclosure.
9 is a diagram illustrating an operating method of a large area holographic waveguide display according to various embodiments of the present disclosure.

이하, 본 개시의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)를 개략적으로 도시하는 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a large-area holographic waveguide display 100 according to various embodiments of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 넓은 시야를 갖는 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 프로젝터(projector)(110), 입력 커플러(in-coupler)(120), 도파관(waveguide)(130), 출력 커플러(out-coupler)(140), 및 고속 셔터(150)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a large area holographic waveguide display 100 having a wide field of view includes a projector 110, an in-coupler 120, a waveguide 130, and an output coupler 110. -coupler) 140, and a high-speed shutter 150.

프로젝터(110)는 업로드되는 홀로그램 정보를 전파시킨다. 여기서, 홀로그램 정보는 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)의 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로젝터(110)는 공간광변조기(spatial light modulator; SLM) 또는 디지털 마이크로-미러 소자(digital micro-mirror device; DMD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때, 대면적 홀로그램이 복수의 홀로그램 영역들로 분할되고, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 프로젝터(110)에 시간순차적으로 업로드된다. The projector 110 propagates the uploaded hologram information. Here, the hologram information may include computer generated hologram (CGH) information. For example, the projector 110 may include at least one of a spatial light modulator (SLM) and a digital micro-mirror device (DMD). At this time, the large-area hologram is divided into a plurality of hologram regions, and hologram information for each of the hologram regions is sequentially uploaded to the projector 110 .

입력 커플러(120)는 전파되는 홀로그램 정보를 도파관(130)의 내부로 입력한다. 도파관(130)은 입력되는 홀로그램 정보를 내부에서 반사시키면서 복제한다. 출력 커플러(140)는 도파관(130)의 일 표면에서, 복제되는 홀로그램 정보를 출력한다. 예를 들어, 입력 커플러(120)는 프로젝터(110)로부터 전파되는 홀로그램 정보를 수직 방향에서 수평 방향으로 전환시켜, 도파관(130)의 내부로 입력한다. 그리고, 도파관(130)은 입력되는 홀로그램 정보를 가로 방향으로 복제하면서, 세로 하측 방향으로 전환시킨다. 이를 통해, 출력 커플러(140)가 복제되는 홀로그램 정보를 출력한다. The input coupler 120 inputs propagated hologram information into the waveguide 130 . The waveguide 130 reflects and replicates input hologram information inside. The output coupler 140 outputs replicated hologram information on one surface of the waveguide 130 . For example, the input coupler 120 converts hologram information propagated from the projector 110 from a vertical direction to a horizontal direction, and inputs the hologram information to the inside of the waveguide 130 . Then, the waveguide 130 converts the input hologram information in a vertical downward direction while duplicating the input hologram information in a horizontal direction. Through this, the output coupler 140 outputs duplicated hologram information.

고속 셔터(150)는 출력되는 홀로그램 정보를 투과시킨다. 예를 들면, 고속 셔터(150)는 강유전성 액정(ferroelectric liquid crystal; FLC)로 구현된다. 이를 통해, 관측자(V)가 투과되는 홀로그램 정보를 관측한다. 고속 셔터(150)는 복수의 셔터 영역(160)들을 포함한다. 여기서, 셔터 영역(160)들은 격자 구조, 즉 복수의 행들과 복수의 열들로 배열된다. 예를 들어, 고속 셔터(150)는 9 개의 셔터 영역(160)들을 포함할 수 있다. 그리고, 고속 셔터(150)는 프로젝터(110)에 업로드되는 홀로그램 정보에 대응하여, 셔터 영역(160)들 중 하나를 구동시킨다. 이에 대해, 도 2를 참조하여, 보다 상세하게 후술될 것이다. 도 2는 도 1의 프로젝터(110)와 고속 셔터(150)의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다. The high-speed shutter 150 transmits output hologram information. For example, the high-speed shutter 150 is implemented with ferroelectric liquid crystal (FLC). Through this, the observer V observes the transmitted hologram information. The high-speed shutter 150 includes a plurality of shutter areas 160 . Here, the shutter areas 160 are arranged in a lattice structure, that is, a plurality of rows and a plurality of columns. For example, the high-speed shutter 150 may include nine shutter regions 160 . Also, the high-speed shutter 150 drives one of the shutter areas 160 in response to hologram information uploaded to the projector 110 . This will be described later in more detail with reference to FIG. 2 . FIG. 2 is a diagram for explaining how the projector 110 and the high-speed shutter 150 of FIG. 1 operate.

도 2를 참조하면, 프로젝터(110)와 고속 셔터(150)는 시간순차적으로 동기화되어 동작한다. 즉, 프로젝터(110)에 업로드되는 홀로그램 정보에 따라, 고속 셔터(150)도 셔터 영역(160)들을 시간순차적으로 구동시킨다. 구체적으로, 고속 셔터(150)는 대면적 홀로그램에서의 업로드되는 홀로그램 정보의 홀로그램 영역의 위치에 맞추어, 셔터 영역(160)들 중 하나를 구동시켜, 출력되는 홀로그램 정보를 투과시킨다. 이를 위해, 고속 셔터(150)는 셔터 영역(160)들을 시간순차적으로 구동시키는 데 있어서, 관측자(V)가 대면적 홀로그램을 관측할 수 있도록 하는 속도를 가져야 한다. 따라서, 관측자(V)는 출력 커플러(140)의 전체 크기만큼 확대된 해상도로 대면적 홀로그램을 관측할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the projector 110 and the high-speed shutter 150 are synchronized and operated in a time-sequential manner. That is, according to the hologram information uploaded to the projector 110, the high-speed shutter 150 also drives the shutter areas 160 in a time-sequential manner. Specifically, the high-speed shutter 150 drives one of the shutter regions 160 according to the position of the hologram region of the uploaded hologram information in the large-area hologram, and transmits the output hologram information. To this end, the high-speed shutter 150 must have a speed that enables the observer V to observe the large-area hologram when the shutter areas 160 are sequentially driven. Accordingly, the observer V can observe the large-area hologram with a resolution enlarged by the entire size of the output coupler 140 .

예를 들어, 고속 셔터(150)는 9 개의 셔터 영역(160)들을 포함하고, 대면적 홀로그램이 9 개의 홀로그램 영역들로 분할되며, 그 위치에 따라, 1번 내지 9번 홀로그램 정보가 구성될 수 있다. 이러한 경우, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 프로젝터(110)에 1번 홀로그램 정보가 업로드되면, 고속 셔터(150)에서 1번 위치의 셔터 영역(160)만 온(on) 상태로 구동되고, 나머지 위치의 셔터 영역(160)들은 오프(off) 상태로 유지된다. 그리고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 프로젝터(110)에 3번 홀로그램 정보가 업로드되면, 고속 셔터(150)에서 3번 위치의 셔터 영역(160)만 온 상태로 구동되고, 나머지 위치의 셔터 영역(160)들은 오프 상태로 유지된다. 이와 마찬가지로, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 프로젝터(110)에 9번 홀로그램 정보가 업로드되면, 고속 셔터(150)에서 9번 위치의 셔터 영역(160)만 온 상태로 구동되고, 나머지 위치의 셔터 영역(160)들은 오프 상태로 유지된다.For example, the high-speed shutter 150 includes nine shutter areas 160, and a large-area hologram is divided into nine hologram areas, and hologram information No. 1 to No. 9 may be configured according to the location. there is. In this case, as shown in (a) of FIG. 2, when hologram information No. 1 is uploaded to the projector 110, only the shutter area 160 at the No. 1 position in the high-speed shutter 150 is turned on. is driven, and the remaining shutter areas 160 are maintained in an off state. And, as shown in (b) of FIG. 2, when the third hologram information is uploaded to the projector 110, only the shutter area 160 at the third position in the high-speed shutter 150 is driven in an on state, and the rest The shutter areas 160 of the location remain off. Similarly, as shown in (c) of FIG. 2, when hologram information of 9th is uploaded to the projector 110, only the shutter area 160 at the 9th position in the high-speed shutter 150 is driven in an on state, The rest of the shutter areas 160 remain off.

도 3은 도 1의 프로젝터(110)에 업로드되는 홀로그램 정보를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a diagram for explaining hologram information uploaded to the projector 110 of FIG. 1 .

도 3을 참조하면, 타겟 이미지에 대해 대면적 홀로그램이 생성된다. 이 때, 타겟 이미지에 대해 컴퓨터 생성 홀로그램이 계산된다. 그리고, 대면적 홀로그램은 복수의 홀로그램 영역들로 분할된다. 여기서, 홀로그램 영역들의 개수는 고속 셔터(150)에서 셔터 영역(160)들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 이로써, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 결정된다. 이를 통해, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 프로젝터(110)에 순차적으로 업로드된다. 예를 들어, 대면적 홀로그램이 9 개의 홀로그램 영역들로 분할되며, 그 위치에 따라, 1번 내지 9번 홀로그램 정보가 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , a large-area hologram is generated for a target image. At this time, a computer-generated hologram is calculated for the target image. And, the large-area hologram is divided into a plurality of hologram regions. Here, the number of hologram regions may be determined according to the number of shutter regions 160 in the high-speed shutter 150 . Thus, hologram information for each of the hologram areas is determined. Through this, hologram information for each of the hologram areas is sequentially uploaded to the projector 110 . For example, a large-area hologram is divided into 9 hologram areas, and hologram information No. 1 to No. 9 may be configured according to the location.

도 4, 도 5, 및 도 6은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 홀로그램 도파관 디스플레이(100)에서 제공되는 재구성된 이미지를 설명하기 위한 도면들이다. 4, 5, and 6 are diagrams for explaining a reconstructed image provided from the holographic waveguide display 100 according to various embodiments of the present disclosure.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 타겟 이미지에 대해, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 컴퓨터 생성 홀로그램이 생성된다. 이에 따라, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 컴퓨터 생성 홀로그램을 기반으로, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같은 재구성된 이미지를 관측자(V)에게 제공하고자 한다. 그러나, 도파관(130)에서 복제되는 홀로그램 정보는 상이한 광경로들을 갖기 때문에, 상이한 위상차들을 갖게 된다. 이로 인해, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 컴퓨터 생성 홀로그램을 기반으로, 도 5에 도시된 바와 같이 위상차들로 인한 위상 지연(phase delay)에 따른 줄무늬 잡음을 갖는 재구성된 이미지를 제공할 수 있다. For the target image as shown in Fig. 4(a), a computer-generated hologram as shown in Fig. 4(b) is generated. Accordingly, the large-area holographic waveguide display 100 attempts to provide a reconstructed image as shown in FIG. 4(c) to the observer V based on the computer-generated hologram. However, since the hologram information replicated in the waveguide 130 has different optical paths, it has different phase differences. Due to this, the large-area holographic waveguide display 100 can provide a reconstructed image having stripe noise according to a phase delay due to phase differences, as shown in FIG. 5 , based on a computer-generated hologram. .

이를 해결하기 위해, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 업로드되는 홀로그램 정보에 대해, 위상 지연에 대한 보정이 적용된다. 즉, 복제되는 홀로그램 정보의 광경로들을 미리 파악하고, 이를 기반으로 업로드되는 홀로그램 정보에 대해, 위상 지연에 대한 보정이 적용된다. 따라서, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 실제로 컴퓨터 생성 홀로그램을 기반으로, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 줄무늬 잡음이 없는 재구성된 이미지를 제공하며, 재구성된 이미지를 통해 타겟 오브젝트가 선명하게 관측된다. To solve this problem, as shown in (a) of FIG. 6 , correction for phase delay is applied to uploaded hologram information. That is, optical paths of duplicated hologram information are identified in advance, and based on this, correction for phase delay is applied to the uploaded hologram information. Therefore, the large-area holographic waveguide display 100 actually provides a reconstructed image without streak noise as shown in FIG. 6(b) based on a computer-generated hologram, and the target object is sharp through the reconstructed image. it is observed

도 7 및 도 8은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)의 응용을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다. 7 and 8 are views for illustratively explaining applications of the large area holographic waveguide display 100 according to various embodiments of the present disclosure.

도 7을 참조하면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 항공기 및 차량용 헤드업 디스플레이(head up display; HUD)(700)에 적용된다. 헤드업 디스플레이(700)에서는, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)의 고속 셔터(150)에서 투과되는 홀로그램 영상이 윈드쉴드(windshield)(710)에 반사되어, 관측자(V)에 제공된다. 이에 따라, 헤드업 디스플레이(700)에서 문제가 되었던 좁은 시야가 개선되고, 다중 깊이를 표현하는 홀로그래픽 이미지가 구현될 수 있다. 실제로, 헤드업 디스플레이(700)에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 이미지가 구현되었다. 여기서, 넓은 시야를 통해 방향 지시(도 8의 (a)), 위험 요소 관련 정보(도 8의 (b)), 주행 정보(도 8의 (c)) 등을 다중 깊이로 표현하여 매칭함으로써 더 현실감 있게 전달되므로, 관측자(V)의 눈의 피로감이 덜어지고 시인성이 강화되었다. Referring to FIG. 7 , the large area holographic waveguide display 100 is applied to a head up display (HUD) 700 for aircraft and vehicles. In the head-up display 700, a holographic image transmitted through the high-speed shutter 150 of the large-area holographic waveguide display 100 is reflected by a windshield 710 and provided to the observer V. Accordingly, a narrow field of view, which has been a problem in the head-up display 700, can be improved, and a holographic image representing multiple depths can be implemented. Actually, in the head-up display 700, as shown in FIG. 8, a holographic image is implemented. Here, direction indication (Fig. 8(a)), risk factor related information (Fig. 8(b)), driving information (Fig. 8(c)), etc. are expressed in multiple depths and matched through a wide field of view. Since it is delivered realistically, the fatigue of the eyes of the observer (V) is reduced and the visibility is enhanced.

도 9는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)의 동작 방법을 도시하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating an operating method of the large area holographic waveguide display 100 according to various embodiments of the present disclosure.

도 9를 참조하면, 910 단계에서, 프로젝터(110)가 업로드되는 홀로그램 정보를 전파시킨다. 이를 위해, 타겟 이미지에 대한 대면적 홀로그램이 복수의 홀로그램 영역들로 분할되고, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 프로젝터(110)에 시간순차적으로 업로드된다. 이 때, 업로드되는 홀로그램 정보에 대해, 위상 지연에 대한 보정이 적용된다. 즉, 도파관(130)에서 복제되는 홀로그램 정보의 광경로들을 미리 파악하고, 이를 기반으로 업로드되는 홀로그램 정보에 대해, 위상 지연에 대한 보정이 적용된다.Referring to FIG. 9 , in step 910, the projector 110 propagates the uploaded hologram information. To this end, a large-area hologram of the target image is divided into a plurality of hologram regions, and hologram information for each of the hologram regions is sequentially uploaded to the projector 110 . At this time, correction for phase delay is applied to the uploaded hologram information. That is, the optical paths of the hologram information replicated in the waveguide 130 are identified in advance, and correction for the phase delay is applied to the hologram information uploaded based on this.

다음으로, 920 단계에서, 입력 커플러(120)가 전파되는 홀로그램 정보를 도파관(130)으로 입력한다. 이를 통해, 930 단계에서, 도파관(130)이 입력되는 홀로그램 정보를 내부에서 반사시키면서 복제한다. 이 후, 940 단계에서, 출력 커플러(140)가 복제되는 홀로그램 정보를 출력한다. Next, in step 920, the input coupler 120 inputs propagated hologram information to the waveguide 130. Through this, in step 930, the waveguide 130 replicates the input hologram information while reflecting it inside. Then, in step 940, the output coupler 140 outputs duplicated hologram information.

다음으로, 950 단계에서, 고속 셔터(150)가 출력되는 홀로그램 정보를 투과시킨다. 이 때, 고속 셔터(150)는 복수의 셔터 영역(160)들을 포함한다. 여기서, 셔터 영역(160)들은 격자 구조, 즉 복수의 행들과 복수의 열들로 배열된다. 그리고, 고속 셔터(150)는 프로젝터(110)에 업로드되는 홀로그램 정보에 대응하여, 셔터 영역(160)들을 시간순차적으로 구동시킨다. 구체적으로, 고속 셔터(150)는 대면적 홀로그램에서의 업로드되는 홀로그램 정보의 홀로그램 영역의 위치에 맞추어, 셔터 영역(160)들 중 하나를 구동시켜, 출력되는 홀로그램 정보를 투과시킨다. 이를 위해, 고속 셔터(150)는 셔터 영역(160)들을 시간순차적으로 구동시키는 데 있어서, 관측자(V)가 대면적 홀로그램을 관측할 수 있도록 하는 속도를 가져야 한다.Next, in step 950, the high-speed shutter 150 transmits the output hologram information. At this time, the high-speed shutter 150 includes a plurality of shutter areas 160 . Here, the shutter areas 160 are arranged in a lattice structure, that is, a plurality of rows and a plurality of columns. In addition, the high-speed shutter 150 sequentially drives the shutter areas 160 in time in response to hologram information uploaded to the projector 110 . Specifically, the high-speed shutter 150 drives one of the shutter regions 160 according to the position of the hologram region of the uploaded hologram information in the large-area hologram, and transmits the output hologram information. To this end, the high-speed shutter 150 must have a speed that enables the observer V to observe the large-area hologram when the shutter areas 160 are sequentially driven.

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 고속 셔터(150)를 이용하여 넓은 시야와 높은 해상도로 다중 깊이를 표현하는 홀로그래픽 이미지를 구현할 수 있다. 구체적으로, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 프로젝터(110)와 고속 셔터(150)를 시간 동기화하여 시간순차적으로 동작시킴으로써, 대면적 홀로그램에 대한 홀로그래픽 이미지를 구현할 수 있다. 이 때, 도파관(130)에서의 광경로들을 기반으로 위상 지연이 보정됨에 따라, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 잡음 없는 홀로그래픽 이미지를 구현할 수 있다. 따라서, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는 관측자(V)의 눈에 대해 피로감을 덜어줄 수 있고, 더 현실감 있는 홀로그래픽 이미지를 제공할 수 있다. 다양한 실시예들은 헤드업 디스플레이(700)를 포함하여, 고속 셔터(150)를 이용하여 넓은 시야와 높은 해상도를 구현하는 모든 제품 및 분야에 적용될 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the large-area holographic waveguide display 100 may implement a holographic image representing multiple depths with a wide field of view and high resolution using the high-speed shutter 150 . Specifically, the large-area holographic waveguide display 100 may implement a holographic image for a large-area hologram by time-sequentially operating the projector 110 and the high-speed shutter 150 in time synchronization. At this time, as the phase delay is corrected based on the light paths in the waveguide 130, the large-area holographic waveguide display 100 can implement a noise-free holographic image. Therefore, the large-area holographic waveguide display 100 can reduce the fatigue of the eyes of the observer V and provide a more realistic holographic image. Various embodiments can be applied to all products and fields implementing a wide field of view and high resolution using the high-speed shutter 150, including the head-up display 700.

요컨대, 본 개시의 다양한 실시예들은 넓은 시야를 갖는 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100) 및 그의 동작 방법을 제공한다. In short, various embodiments of the present disclosure provide a large area holographic waveguide display 100 having a wide field of view and an operating method thereof.

다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는, 입력되는 홀로그램 정보를 반사시키면서 복제하도록 구성되는 도파관(130), 및 도파관(130)의 일 표면에 배치되어, 복제되는 홀로그램 정보를 투과시키도록 구성되는 고속 셔터(150)를 포함한다. According to various embodiments, the large-area holographic waveguide display 100 includes a waveguide 130 configured to reflect and copy input hologram information, and disposed on one surface of the waveguide 130 to display replicated hologram information. and a high-speed shutter 150 configured to transmit light.

다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는, 업로드되는 홀로그램 정보를 도파관에 대해 전파시키도록 구성되는 프로젝터(110)를 더 포함한다.According to various embodiments, the large area holographic waveguide display 100 further includes a projector 110 configured to propagate uploaded holographic information about the waveguide.

다양한 실시예들에 따르면, 고속 셔터(150)는, 복수의 셔터 영역(160)들을 포함하고, 업로드되는 홀로그램 정보에 따라, 셔터 영역(160)들을 시간 순차적으로 구동시키도록 구성된다.According to various embodiments, the high-speed shutter 150 includes a plurality of shutter areas 160 and is configured to sequentially drive the shutter areas 160 according to uploaded hologram information.

다양한 실시예들에 따르면, 셔터 영역(160)들은, 복수의 행들과 복수의 열들로 배열된다. According to various embodiments, the shutter areas 160 are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns.

다양한 실시예들에 따르면, 타겟 이미지에 대한 대면적 홀로그램은 복수의 홀로그램 영역들로 분할되고, 프로젝터(110)에는, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 시간순차적으로 업로드된다.According to various embodiments, a large-area hologram of a target image is divided into a plurality of hologram areas, and hologram information for each of the hologram areas is sequentially uploaded to the projector 110 .

다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램에서의 홀로그램 영역들의 각각의 위치는, 고속 셔터에서의 셔터 영역들의 각각의 위치와 매핑되고, 프로젝터(110)와 고속 셔터(150)는, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 프로젝터(110)에 시간순차적으로 업로드됨에 따라, 셔터 영역(160)들이 시간순차적으로 구동되도록, 시간순차적으로 동기화된다. According to various embodiments, the position of each of the hologram regions in the large-area hologram is mapped with the position of each of the shutter regions in the high-speed shutter, and the projector 110 and the high-speed shutter 150, respectively, each of the hologram regions As the hologram information for is sequentially uploaded to the projector 110, the shutter areas 160 are synchronized in a time-sequential manner so as to be driven in a time-sequential manner.

다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는, 전파되는 이미지 정보를 도파관(130)의 내부로 입력하도록 구성되는 입력 커플러(120)를 더 포함한다. According to various embodiments, the large-area holographic waveguide display 100 further includes an input coupler 120 configured to input propagated image information into the waveguide 130 .

다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)는, 도파관(130)과 고속 셔터(150) 사이에 배치되어, 복제되는 홀로그램 정보를 고속 셔터(150)를 향해 출력하도록 구성되는 출력 커플러(140)를 더 포함한다.According to various embodiments, the large-area holographic waveguide display 100 has an output coupler disposed between the waveguide 130 and the high-speed shutter 150 and configured to output replicated holographic information toward the high-speed shutter 150. (140) is further included.

다양한 실시예들에 따르면, 업로드되는 홀로그램 정보에는, 도파관(130)에서의 광경로들을 기반으로, 위상 지연에 대한 보정이 적용되어 있다. According to various embodiments, correction for phase delay is applied to the uploaded hologram information based on light paths in the waveguide 130 .

다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이(100)의 동작 방법은, 도파관(130)이 입력되는 홀로그램 정보를 반사시키면서 복제하는 단계(930 단계), 및 도파관(130)의 일 표면에 배치되는 고속 셔터(150)가 복제되는 홀로그램 정보를 투과시키는 단계(950 단계)를 포함한다.According to various embodiments, a method of operating the large-area holographic waveguide display 100 includes a step of replicating hologram information while reflecting it by the waveguide 130 (step 930), and disposing it on one surface of the waveguide 130. The high-speed shutter 150 transmits the hologram information to be replicated (step 950).

다양한 실시예들에 따르면, 방법은, 프로젝터(110)가 업로드되는 홀로그램 정보를 도파관(130)에 대해 전파시키는 단계(910 단계)를 더 포함한다.According to various embodiments, the method further includes the projector 110 propagating the uploaded hologram information about the waveguide 130 (step 910).

다양한 실시예들에 따르면, 고속 셔터(150)는, 복수의 셔터 영역(160)들을 포함하고, 업로드되는 홀로그램 정보에 따라, 셔터 영역(160)들을 시간 순차적으로 구동시키도록 구성된다.According to various embodiments, the high-speed shutter 150 includes a plurality of shutter areas 160 and is configured to sequentially drive the shutter areas 160 according to uploaded hologram information.

다양한 실시예들에 따르면, 타겟 이미지에 대한 대면적 홀로그램은 복수의 홀로그램 영역들로 분할되고, 프로젝터(110)에는, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 시간순차적으로 업로드된다.According to various embodiments, a large-area hologram of a target image is divided into a plurality of hologram areas, and hologram information for each of the hologram areas is sequentially uploaded to the projector 110 .

다양한 실시예들에 따르면, 대면적 홀로그램에서의 홀로그램 영역들의 각각의 위치는, 고속 셔터에서의 셔터 영역들의 각각의 위치와 매핑되고, 프로젝터(110)와 고속 셔터(150)는, 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 프로젝터(110)에 시간순차적으로 업로드됨에 따라, 셔터 영역(160)들이 시간순차적으로 구동되도록, 시간순차적으로 동기화된다. According to various embodiments, the position of each of the hologram regions in the large-area hologram is mapped with the position of each of the shutter regions in the high-speed shutter, and the projector 110 and the high-speed shutter 150, respectively, each of the hologram regions As the hologram information for is sequentially uploaded to the projector 110, the shutter areas 160 are synchronized in a time-sequential manner so as to be driven in a time-sequential manner.

다양한 실시예들에 따르면, 업로드되는 홀로그램 정보에는, 도파관(130)에서의 광경로들을 기반으로, 위상 지연에 대한 보정이 적용되어 있다.According to various embodiments, correction for phase delay is applied to the uploaded hologram information based on light paths in the waveguide 130 .

본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the present disclosure has been described with respect to some embodiments, various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present disclosure that can be understood by those skilled in the art. Also, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims appended hereto.

Claims (15)

대면적 홀로그램 도파관 디스플레이에 있어서,
입력되는 홀로그램 정보를 반사시키면서 복제하도록 구성되는 도파관; 및
상기 도파관의 일 표면에 배치되어, 상기 복제되는 홀로그램 정보를 투과시키도록 구성되는 고속 셔터
를 포함하는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
In the large-area holographic waveguide display,
a waveguide configured to reflect and copy input hologram information; and
A high-speed shutter disposed on one surface of the waveguide and configured to transmit the replicated hologram information.
including,
Large-area holographic waveguide display.
 제 1 항에 있어서,
업로드되는 홀로그램 정보를 상기 도파관에 대해 전파시키도록 구성되는 프로젝터
를 더 포함하는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 1,
A projector configured to propagate uploaded holographic information to the waveguide
Including more,
Large-area holographic waveguide display.
 제 2 항에 있어서,
상기 고속 셔터는,
복수의 셔터 영역들을 포함하고,
상기 업로드되는 홀로그램 정보에 따라, 상기 셔터 영역들을 시간 순차적으로 구동시키도록 구성되는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 2,
The high-speed shutter,
Including a plurality of shutter areas,
According to the uploaded hologram information, configured to sequentially drive the shutter regions in time,
Large-area holographic waveguide display.
 제 3 항에 있어서,
상기 셔터 영역들은,
복수의 행들과 복수의 열들로 배열되는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 3,
The shutter areas are
Arranged in a plurality of rows and a plurality of columns,
Large-area holographic waveguide display.
 제 3 항에 있어서,
타겟 이미지에 대한 대면적 홀로그램은,
복수의 홀로그램 영역들로 분할되고,
상기 프로젝터에는,
상기 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 시간순차적으로 업로드되는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 3,
The large-area hologram for the target image,
Divided into a plurality of hologram areas,
In the projector,
Hologram information for each of the hologram areas is sequentially uploaded,
Large-area holographic waveguide display.
 제 5 항에 있어서,
상기 대면적 홀로그램에서의 상기 홀로그램 영역들의 각각의 위치는,
상기 고속 셔터에서의 상기 셔터 영역들의 각각의 위치와 매핑되고,
상기 프로젝터와 상기 고속 셔터는,
상기 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 상기 프로젝터에 시간순차적으로 업로드됨에 따라, 상기 셔터 영역들이 시간순차적으로 구동되도록, 시간순차적으로 동기화되는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 5,
The position of each of the hologram areas in the large-area hologram is
mapped to a position of each of the shutter regions in the high-speed shutter;
The projector and the high-speed shutter,
As the hologram information for each of the hologram regions is sequentially uploaded to the projector, the shutter regions are sequentially synchronized in time so that the shutter regions are sequentially driven.
Large-area holographic waveguide display.
 제 2 항에 있어서,
상기 전파되는 이미지 정보를 상기 도파관의 내부로 입력하도록 구성되는 입력 커플러
를 더 포함하는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 2,
An input coupler configured to input the propagated image information into the waveguide
Including more,
Large-area holographic waveguide display.
 제 1 항에 있어서,
상기 도파관과 상기 고속 셔터 사이에 배치되어, 상기 복제되는 홀로그램 정보를 상기 고속 셔터를 향해 출력하도록 구성되는 출력 커플러
를 더 포함하는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 1,
An output coupler disposed between the waveguide and the high-speed shutter and configured to output the replicated hologram information toward the high-speed shutter.
Including more,
Large-area holographic waveguide display.
 제 2 항에 있어서,
상기 업로드되는 홀로그램 정보에는,
상기 도파관에서의 광경로들을 기반으로, 위상 지연에 대한 보정이 적용되어 있는,
대면적 홀로그램 도파관 디스플레이.
According to claim 2,
In the uploaded hologram information,
Based on the optical paths in the waveguide, correction for phase delay is applied,
Large-area holographic waveguide display.
 대면적 홀로그램 도파관 디스플레이의 동작 방법에 있어서,
도파관이 입력되는 홀로그램 정보를 반사시키면서 복제하는 단계; 및
상기 도파관의 일 표면에 배치되는 고속 셔터가 상기 복제되는 홀로그램 정보를 투과시키는 단계
를 포함하는,
방법.
In the method of operating a large-area holographic waveguide display,
Copying while reflecting the hologram information input by the waveguide; and
Transmitting the replicated hologram information by a high-speed shutter disposed on one surface of the waveguide
including,
method.
 제 10 항에 있어서,
프로젝터가 업로드되는 홀로그램 정보를 상기 도파관에 대해 전파시키는 단계
를 더 포함하는,
방법.
According to claim 10,
Projector propagating uploaded hologram information to the waveguide
Including more,
method.
 제 11 항에 있어서,
상기 고속 셔터는,
복수의 셔터 영역들을 포함하고,
상기 업로드되는 홀로그램 정보에 따라, 상기 셔터 영역들을 시간 순차적으로 구동시키도록 구성되는,
방법.
According to claim 11,
The high-speed shutter,
Including a plurality of shutter areas,
According to the uploaded hologram information, configured to sequentially drive the shutter regions in time,
method.
 제 12 항에 있어서,
타겟 이미지에 대한 대면적 홀로그램은,
복수의 홀로그램 영역들로 분할되고,
상기 프로젝터에는,
상기 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 시간순차적으로 업로드되는,
방법.
According to claim 12,
The large-area hologram for the target image,
Divided into a plurality of hologram areas,
In the projector,
Hologram information for each of the hologram areas is sequentially uploaded,
method.
 제 13 항에 있어서,
상기 대면적 홀로그램에서의 상기 홀로그램 영역들의 각각의 위치는,
상기 고속 셔터에서의 상기 셔터 영역들의 각각의 위치와 매핑되고,
상기 프로젝터와 상기 고속 셔터는,
상기 홀로그램 영역들의 각각에 대한 홀로그램 정보가 상기 프로젝터에 시간순차적으로 업로드됨에 따라, 상기 셔터 영역들이 시간순차적으로 구동되도록, 시간순차적으로 동기화되는,
방법.
According to claim 13,
The position of each of the hologram areas in the large-area hologram is
mapped to a position of each of the shutter regions in the high-speed shutter;
The projector and the high-speed shutter,
As the hologram information for each of the hologram regions is sequentially uploaded to the projector, the shutter regions are sequentially synchronized in time so that the shutter regions are sequentially driven.
method.
 제 11 항에 있어서,
상기 업로드되는 홀로그램 정보에는,
상기 도파관에서의 광경로들을 기반으로, 위상 지연에 대한 보정이 적용되어 있는,
방법.According to claim 11,
In the uploaded hologram information,
Based on the optical paths in the waveguide, correction for phase delay is applied,
method.
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