WO2019066453A1 - 광 스위치 및 이를 이용한 이미지 시스템 - Google Patents

광 스위치 및 이를 이용한 이미지 시스템 Download PDF

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WO2019066453A1
WO2019066453A1 PCT/KR2018/011361 KR2018011361W WO2019066453A1 WO 2019066453 A1 WO2019066453 A1 WO 2019066453A1 KR 2018011361 W KR2018011361 W KR 2018011361W WO 2019066453 A1 WO2019066453 A1 WO 2019066453A1
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WO
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light beam
prisms
display
optical
liquid crystal
Prior art date
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PCT/KR2018/011361
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English (en)
French (fr)
Inventor
빅토로비치 무라베브니콜레이
예브게니예비치 피스쿠노브드미트리
류재열
빅토로비치 모로조브엘렉산더
비아체슬라보비치 포포브미하일
블라디미로비치 폴론스키스테니슬라브
니콜라에비치 푸티린안드레이
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삼성전자 주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection

Definitions

  • This disclosure relates generally to imaging techniques, and more particularly to an optical switch and imaging system capable of generating high resolution images and eliminating " grid effects. &Quot;
  • the resolution of the human eye is limited to 60 pixels / road, which is enough for viewers to comfortably see visual content on traditional displays of smart phones, monitors, and televisions. This is because the visual content displayed on such a display can be visually seen within a small field of view (FOV).
  • FOV field of view
  • the display of the VR device has an optical system that provides a larger FOV than conventional optical systems.
  • the image produced by the VR device generally has a lower resolution because the resolution of the entire VR system is less than 15 pixels / degree, which is not enough for the human eye.
  • a problem may arise when a viewer wants to use a VR device, such as VR glasses or a helmet.
  • the images displayed by the VR device often have visual artifacts that are characterized by the presence of visible, sharp lines that are distinct from the pixels of each image.
  • This artifact is commonly referred to as a "grid effect” because the viewer feels as if they are viewing the image through a mesh screen formed by the sharp lines described above.
  • This grid effect appears when the image is over-tuned so that the viewer can see the space between the light-emitting diodes (LEDs) that form the pixel structure within the display. Therefore, the image generated by the VR device has a " grid effect ".
  • a video camera can be configured with a first configuration for acquiring a frame with a first pixel offset.
  • the configuration of the video camera can then be adjusted to a second configuration to obtain frames with a second pixel offset.
  • this method is applicable only to cameras and can not be applied to visual systems.
  • this document does not disclose a pixel offset mechanism.
  • the system comprises a grating and a liquid crystal material.
  • the liquid crystal does not operate, there is a discrepancy between the refractive index of the liquid crystal and the lattice, and the lattice causes the light to diffract in a specific direction.
  • the liquid crystal is activated and the refractive index of the liquid crystal coincides with the lattice, the light is not diffracted by the grating and proceeds in a direction different from the direction when the liquid crystal is not activated.
  • the system can be formed by an electrically generated grating using a liquid crystal material.
  • the system is expensive and difficult to manufacture.
  • the system is simple, convenient, low in manufacturing cost, and preferably mounted on the head for use in VR applications.
  • One embodiment provides an optical switch capable of mitigating or eliminating grid effects and an imaging system incorporating the same.
  • An optical switch includes an electrically controlled optical shutter to alternately pass and block incident light beams;
  • a prism array disposed on the optical shutter, the prism array including prisms that are spaced apart from each other by a gap and deflect the light beam passed through the optical shutter at a predetermined deflection angle, the prism array being disposed on the optical shutter;
  • the optical shutter comprises a first mode of operation for passing a light beam incident on a gap between the prisms of the prism array and blocking an optical beam incident on the prisms and a gap between the prisms of the prism array , And operates in a second operation mode in which a light beam incident on the prisms is transmitted.
  • One of the first operation mode and the second operation mode corresponds to a case where no electrical signal is applied to the optical shutter, and the other of the first operation mode and the second operation mode corresponds to the optical shutter As shown in FIG.
  • the first operation mode may correspond to a case where no electrical signal is applied to the optical shutter
  • the second operation mode may correspond to a case where an optical signal is applied to the optical shutter
  • the prism array may be disposed on a side of the optical shutter on which the light beam is incident or on a side opposite to a side on which the light beam is incident.
  • the optical shutter may also include at least one of an optical-mechanical shutter, an electro-optical shutter, and a magneto-optical shutter.
  • the optical shutter includes two transparent substrates; Two transparent electrodes spaced apart from each other between the two transparent substrates; And a liquid crystal layer disposed between the two transparent electrodes; And at least two polarizing plates for controlling light transmittance of liquid crystals in the liquid crystal layer, wherein the prism array can be disposed on at least one surface of the two transparent substrates.
  • a first region of the liquid crystal layer corresponding to the prisms is opaque to the light beam, and a second region of the liquid crystal layer corresponding to the gap between the prisms, wherein in the second mode of operation the first region of the liquid crystal layer corresponding to the prisms is transparent to the light beam and the second region of the liquid crystal layer corresponding to the gap between the prisms is transparent And may be opaque to the light beam.
  • the first region of the liquid crystal layer overlaps with the prisms on the basis of the optical axis, and the second region of the liquid crystal layer may not overlap the prisms on the basis of the optical axis.
  • At least one of the at least two polarizing plates may be disposed in front of one of the two transparent substrates, and at least another one of the at least two polarizing plates may be disposed behind the other of the two transparent substrates .
  • At least one of the transparent substrate and the prisms may include at least one of an optical glass, a polymer, and a crystal.
  • the transparent electrode may be made of an alloy containing at least one of ITO and IZO.
  • At least some of the prisms of the prism array may be arranged in any one of linear, circular, checkerboard, or any arrangement.
  • At least one of the prisms may have a wedge shape or at least one of a thickness and a refractive index may be changed to provide a predetermined deflection angle of the light beam.
  • an image system includes a display having a pixel structure and emitting a light beam characterizing a particular image; Passing the light beam from the display and deflecting it;
  • the synchronization means is adapted to control the display to emit a light beam characterizing a particular image and to control the display of the optical shutter to operate in the first mode of operation, Controlling the display to emit a light beam characterizing an image shifted offset by a predetermined value relative to the specific image and controlling the optical shutter to switch to the second mode of operation And controls the operation of the display and the optical switch by alternately generating and transmitting a second electrical signal to the display and the optical switch.
  • At least one lens disposed between the display and the optical switch for redirecting the light beam from the display toward the prism array to form an image.
  • At least one of the first electrical signal and the second electrical signal may be a synchronous pulse.
  • the synchronization means may include one or more controllers for controlling the operation of the display and the optical switch.
  • the synchronization means may include a first controller for controlling the operation of the display and a second controller for controlling the operation of the optical switch.
  • the predetermined value may be selected so that the pixels of the shifted image are located between the pixels of the specific image.
  • the switching frequency between the first electrical signal and the second electrical signal may be 120 Hz or more.
  • the image system can be used for a virtual reality or augmented reality glasses or a helmet.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an image system according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 5 are views showing an exemplary arrangement of the prisms.
  • FIG. 6 is a view showing a liquid crystal cell in an optical shutter according to an embodiment.
  • Figs. 7 and 8 are reference drawings for explaining the operation mode of the optical shutter. Fig.
  • FIG. 9 is a diagram showing an operation principle of the image system of FIG. 1;
  • 10 to 12 are diagrams illustrating parameters of prisms according to an embodiment.
  • exemplary may be used herein to mean " used as an example or instance. &Quot; Any embodiment described herein as " exemplary " Should not be recognized.
  • FIG. 1 schematically depicts an image system 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the image system 1 is an example of implementing individual controls for the operation of the display 2 and the optical switch 3 (but not limited to this).
  • the image system 1 may comprise a synchronization means 5 performed by a display 2, an optical switch 3, a lens 4 and a single processor or two processors or controllers 6,7.
  • the processor can simultaneously control the operation of the display 2 and the optical switch 3.
  • one of the processors or controllers can control the operation of the display 2 and the other one can control the operation of the optical switch 3.
  • the display 2 has a pixel structure and directs a light beam characterizing a given image towards the user's eye (for simplicity, only one eye is shown in Figure 1), i.e., Can be released.
  • the display 2 may be a display such as a smart phone, a mobile phone, a tablet computer, or a digital media player.
  • the display 2 may be implemented as a light-emitting diode display (OLED), an organic light-emitting diode display (OLED) or a liquid crystal display (LCD) depending on the particular application.
  • OLED light-emitting diode display
  • OLED organic light-emitting diode display
  • LCD liquid crystal display
  • the lens 4 may be used to provide an appropriate redirection of the light beam from the display 2 to the optical switch 3. To this end, the lens 4 may be positioned between the display 2 and the optical switch 3.
  • the lens 4 may be of any suitable type for making the light beam emitted by the display 2 parallel. Such a lens is well known to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.
  • the optical switch 3 may be designed to pass and deflect the light beam from the display 2 for a period of time (in particular, until the display 2 is turned off).
  • An optical switch 3 used in the image system 1 is characterized by an electrically controlled optical shutter configured to alternately pass and block incident light (light incident from the display 2) ) (Not shown in FIG. 1) and a prism array (not shown in FIG. 1) for deflecting the light beam passed through the optical shutter to a predetermined deflection angle (calculation of deflection angle will be described later) .
  • the prisms may be located on the side opposite to the side of the optical shutter on which the light is incident, or on the side where the light is incident. Further, the prisms can be spaced apart from each other at regular intervals or with varying gaps.
  • Figs. 2 to 5 are views showing the arrangement of various prisms arranged on the surface of the optical shutter.
  • the prisms 110 of the prism array may be linearly arranged, as shown in Fig. 2, and arranged in a circle, as shown in Fig.
  • the prisms 110 may be arranged in a checkerboard and arranged in any manner, as shown in FIG.
  • the prisms 110 may be wedge-shaped or may vary in thickness or refractive index depending on the region to provide a predetermined deflection angle of the light beam.
  • the optical shutter may be implemented as an optico-mechanical shutter, an electro-optical shutter, or a magneto-optical shutter.
  • Optical shutters of this type are well known to those skilled in the art.
  • the principle of operation of opto-mechanical shutters is based on blocking light beams by mechanical displacement of blinds, mirrors, prisms and the like.
  • the operation of the electro-optical shutter is based on the use of a linear (Pockels effect) or a secondary (Kerr effect) electro-optic effect. I.e. the dependence of the birefringence of the medium on the intensity of the electric field applied to the shutter.
  • Such electro-optical shutters can generally be composed of electro-optic cells located between two parallel (or crossed) polarizers.
  • the electro-optical shutter can be controlled by applying an appropriate voltage to the electro-optic cell.
  • the operating principle of the magneto-optical shutter can be based on a linear magneto-optical phenomenon (Faraday effect). That is, on the dependence of the intensity of the magnetic field applied to the shutter on the angle of rotation of the polarizing plane of light traveling in the medium.
  • the magneto-optical shutter may comprise a Faraday cell (optical medium located in the solenoid field) mounted between two crossed polarizers.
  • the optical shutter can be controlled by changing the current of the solenoid. Therefore, the present invention can use any one of the optical shutters.
  • the optical shutter may comprise the liquid crystal cell 9 schematically shown in Fig.
  • the liquid crystal cell 9 includes two transparent substrates 10 and 11, a liquid crystal layer 12 disposed between the two transparent substrates 10 and 11, two liquid crystal layers 12 and 13 for controlling light transmission of liquid crystal in the liquid crystal layer 12, Polarizing plates 13 and 14 may be provided.
  • One of the polarizing plates 13 and 14 may be disposed in front of the liquid crystal layer 12 and the other may be disposed behind the liquid crystal layer 12.
  • the number of polarizers can be two or more, depending on the particular application, particular requirements, imposed on the imaging system.
  • the transparent substrates 10 and 11 may be made of optical glass, polymer, or crystal.
  • the prism array 15 is arranged on the outer surface (on the surface of the substrate 10 in this embodiment) of one of the two transparent substrates 10, 11 parallel to the liquid crystal layer 12 .
  • the liquid crystal cell 9 includes a set of transparent electrodes 16, 17 for applying an electric field to the liquid crystal layer 12.
  • the transparent electrode sets 16 and 17 may be made of, for example, ITO (Indium-Tin Oxide) or IZO (Indium-Zinc Oxide) alloy.
  • the optical shutter used in the image system 1 can be configured to operate in two modes of operation.
  • a first mode of operation an optical shutter passes a light beam incident on a gap between the prisms of the prism array and blocks the light beam incident on the prisms.
  • the second mode of operation the opposite situation can be observed. That is, the optical shutter blocks the light beam incident on the gap between the prisms of the prism array, and passes the light beam incident on the prisms as they are.
  • a portion of the liquid crystal layer 12 corresponding to the prisms i.
  • the first region is opaque to the light beam and the second region, which is a portion of the liquid crystal layer 12 corresponding to the gap between the liquid crystal layer 12 prisms, may be transparent to the light beam (see FIG. 7).
  • the first area may be an area overlapping the prisms on the basis of the optical axis of the light beam incident on the optical shutter, and the second area may be an area that is not overlapped with the prisms on the basis of the optical axis of the light beam incident on the shutter.
  • the first area which is a portion of the liquid crystal layer 12 corresponding to the prisms (i.e., a portion of the liquid crystal layer 12 below the prisms) is transparent to the light beam
  • the second region which is a part of the liquid crystal layer 12 corresponding to the gaps of the liquid crystal layer 12 may be opaque to the light beam (see Fig. 8).
  • the first operation mode may correspond to the case where no electrical signal is applied from the synchronization means 5 (i.e., the controller 6) to the optical shutter
  • the second operation mode may correspond to the synchronization means 5 (6)) to an optical shutter. Or vice versa. That is, the first operation mode may correspond to the case where an electrical signal is applied from the synchronization means 5 to the optical shutter, and the second operation mode corresponds to the case where no electrical signal is applied from the synchronization means 5 to the optical shutter .
  • the synchronization means 5 alternately generates and transmits a first electrical signal and a second electrical signal, for example, in the form of synchronous pulses, Can be controlled.
  • the first electrical signal controls the display 2 to emit a light beam characterizing a given (low-resolution) image, and at the same time an optical shutter (not shown) is activated in the first operating mode (e.g. by not applying an electrical signal to the optical shutter) May be a signal for controlling the optical switch 3 to operate.
  • the second electrical signal controls the display 2 to emit a light beam characterizing a shifted image offset from the given image by a predetermined value while at the same time allowing the optical shutter to switch to the second mode of operation 3).
  • the synchronization means 5 may switch between the first and second electrical signals at a frequency of at least 120 Hz.
  • the user's eye will see a resulting image that increases in resolution (increasing the number of pixels, pixels in Figure 9 are shown as small black squares) by alternating between a given image and a shifted image.
  • the predetermined value at which the shifted image for a given image is offset is selected depending on how many times the resolution of the resulting image is to be increased, and the offset is determined in various directions (diagonally) by one value (1/2 pixel, 1/3 pixel, , Horizontal and vertical). For example, if the resolution of the resulting image is doubled, an offset of 1/2 pixel is needed. With a 3x increase, the offset starts with the first 1/3 pixel and requires 2/3 pixels. In a 4x increase, the offsets are sequentially needed for 1/4, 1/2, and 3/4 of the pixels. While increasing the resolution to 3 times, 4 times, etc., it is necessary to add the prism type as the second, third, and so on.
  • the type of the prism may be different from the inclination angle of the prism or the inclination angle of the prism, and the inclination angle is determined by the amount of the offset to be 1/4, 1/2, or 3/4 of the pixel, and the position of the inclination may determine the direction of the offset .
  • a method of selecting the size and shape of the prism necessary for practicing the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 to 12.
  • FIG. The size of the prism 110 indicated by "a" in FIG. 10 should be several times smaller than the pupil size so that the shifted (given) and unshifted (given) images can be viewed simultaneously.
  • the pupil size varies from about 3 to 8 mm.
  • the size of the prism may be 0.2-1.0 mm.
  • the deflection angle of the light beam is represented by the symbol & '.
  • the deflection angle is related to the refraction angle q of the prism (when considering that the incident angle is small) as shown in the following equation (1)
  • n is the refractive index of the prism material.
  • the deflection angle Can be determined from the above equation (1). Then, Can be determined from the following equation (2).
  • s is the distance corresponding to half the distance between the pixels
  • f ' is the focal length of the lens 4 (see FIGS. 7 and 8, Where s is the distance between the initial pixel position and the shifted pixel position.
  • an imaging system capable of increasing the resolution of the image and reducing or eliminating the grid effect can be provided.
  • the system is located on the side of the optical switch described with reference to Figures 1, 6 to 9 and the optical switch including the electrically controlled optical shutter and the optical shutter described with reference to Figures 2, 10 to 12 , And the prisms may include a spatially spaced prism array.
  • This system can be applied to VR, AR devices such as VR, AR glasses and helmet.
  • This image system can be applied to a situation where the user needs to immerse in the virtual reality to perform various tasks such as 3D modeling, navigation, design, and the like.
  • This imaging system can be applied to head mounted devices, such as glasses or helmets of virtual reality (VR) in the current gaming and education industry.
  • VR virtual reality

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
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Abstract

광 스위치 및 이를 이용한 이미지 시스템을 제공한다. 본 광 스위치는 입사되는 광빔을 교번적으로 통과 및 차단하도록 전기적으로 제어되는 광 셔터(an electrically controlled optical shutter), 갭에 의해 서로 이격 배치되고 상기 광 셔터를 통과한 상기 광빔을 소정 편향 각도로 편향시키는 프리즘들을 포함하며, 상기 광 셔터 상에 배치되는 프리즘 어레이를 포함하고, 광 셔터는 상기 프리즘 어레이의 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 통과시키고 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 차단하는 제1 동작 모드와 프리즘 어레이의 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 차단하고 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 통과시키는 제2 동작 모드로 동작한다.

Description

광 스위치 및 이를 이용한 이미지 시스템
본 개시는 일반적으로 이미지 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고해상도 이미지를 생성하고 "그리드 효과 (grid effect)"를 제거 할 수 있는 광 스위치 및 이미지 시스템에 관한 것이다.
이 섹션은 본 개시의 핵심 아이디어 또는 그 제한을 제공하지 않는다. 이 섹션의 유일한 목적은 본 개시와 동일한 기술 분야에 속하는 종래 기술 솔루션 및 종래 기술 솔루션의 단점에 대한 간단한 설명을 독자에게 제공하여 본 개시가 왜 중요한지 독자가 이해할 수 있게 하는 것이다.
알려진 바와 같이, 인간 눈의 해상도는 60 픽셀/도로 제한되며, 이는 시청자가 스마트폰, 모니터, 텔레비전의 전통적인 디스플레이에서 시각적 콘텐츠를 편안하게 볼 수 있는데 충분하다. 이는 이러한 디스플레이에 표시된 시각적 컨텐츠가 작은 시야 (field of view(FOV)) 내에서 육안으로 보여질 수 있기 때문이다.
한편, VR 장치의 디스플레이는 종래의 광학 시스템보다 큰 FOV를 제공하는 광학 시스템을 갖는다. VR 장치에서, 전체 VR 시스템의 해상도는 사람의 눈에는 충분하지 않은 15 픽셀/도 이하이기 때문에 VR 장치에 의해 생성된 이미지는 일반적으로 낮은 해상도를 갖는다. 따라서, 시청자가, VR 안경 또는 헬멧과 같은, VR 장치를 이용하기를 원할 때 문제가 발생할 수 있다.
또 다른 문제점은 VR 장치가 표시하는 이미지는 종종 각 이미지의 픽셀과 구분되는 가시적이고, 선명한 라인들의 존재에 의해 특징짓는 가시적인 아티팩트(visual artifact)를 갖고 있다는 것이다. 이 아티팩트는 일반적으로 "그리드 효과 (grid effect)"라고 불리는데, 그 이유는 시청자가 앞에서 설명한 선명한 선들에 의해 형성된 메쉬 스크린을 통해 이미지를 보고 있는 것처럼 느끼기 때문이다. 이미지가 지나치게 크게 조정되어 시청자가 디스플레이내 픽셀 구조를 형성하는 LEDs(light-emitting diodes) 사이의 공간을 볼 수 있을 때, 이러한 그리드 효과가 나타난다. 따라서 VR 장치에서 생성된 이미지에는 "그리드 효과"가 있다.
상기 문제점을 극복하기 위한 다양한 종래 기술 솔루션이 존재한다. 그 중 하나는 고해상도 스틸 이미지를 생성하는 방법을 개시하는 미국 공개문헌US 20140049661 A1에 설명되어 있다. 상기한 공개문헌에 따르면, 비디오 카메라는 제1 픽셀 오프셋으로 프레임을 획득하는 제1 구성으로 구성될 수 있다. 그 다음, 비디오 카메라의 구성은 제 2 픽셀 오프셋으로 프레임들을 획득하는 제 2 구성으로 조정될 수 있다. 그러나, 이 방법은 카메라에만 적용할 수 있으며 시각 시스템에 적용 수 없다. 또한, 이 문헌은 픽셀 오프셋 메카니즘을 개시하지 않는다.
다른 해결책은 전기적 동작을 이용하는 빔 조종 시스템에 관한 미국 특허 제 6,587,180 B2 호에 기술되어 있다. 이 시스템은 두 개의 실시예를 제공한다. 제1 실시예에 따르면, 상기 시스템은 격자 및 액정 물질을 포함한다. 액정이 동작하지 않을 때, 액정의 굴절률과 격자 사이에는 불일치가 존재하여, 격자는 특정 방향으로 빛을 회절하게 한다. 액정이 활성화되어 액정의 굴절률이 격자에 일치하면, 빛은 격자에 의해 회절되지 않고, 액정이 활성화되지 않았을 때의 방향과 다른 방향으로 진행한다. 제 2 실시예에 따르면, 상기 시스템은 액정 물질을 이용하여 전기적으로 생성된 격자에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 상기 시스템은 비싸고 제조하기가 어렵다.
따라서, "그리드 효과 (grid effect)"가 없는 고해상도 이미지를 생성할 수 있는 이미지 시스템이 필요하다. 시스템은 단순하고, 편리하며, 제조 비용이 저렴하고, VR 애플리케이션에서 이용하기 위해 헤드에 장착될 수 있은 것이 바람직하다.
일 실시예는 그리드 효과를 완화 또는 제거할 수 있는 광 스위치 및 이를 포함한 이미지 시스템을 제공한다.
일 실시예에 따르는 광 스위치는 입사되는 광빔을 교번적으로 통과 및 차단하도록 전기적으로 제어되는 광 셔터(an electrically controlled optical shutter); 상기 광 셔터 상에 배치되며, 갭에 의해 서로 이격 배치되고 상기 광 셔터를 통과한 상기 광빔을 소정 편향 각도로 편향시키는 프리즘들을 포함하며, 상기 광 셔터 상에 배치되는 프리즘 어레이; 를 포함하고, 상기 광 셔터는 상기 프리즘 어레이의 상기 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 통과시키고 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 차단하는 제1 동작 모드와 상기 프리즘 어레이의 상기 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 차단하고, 상기 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 통과시키는 제2 동작 모드로 동작한다.
그리고, 상기 제1 동작 모드 및 상기 제2 동작 모드 중 어느 하나는 상기 광 셔터에 전기적 신호가 인가되지 않은 경우에 대응하고, 상기 제1 동작 모드 및 상기 제2 동작 모드 중 다른 하나는 상기 광 셔터에 전기적 신호가 인가되는 경우에 대응할 수 있다.
또한, 상기 제1 동작 모드는 상기 광 셔터에 전기적 신호가 인가되지 않은 경우에 대응하고, 상기 제 2 동작 모드는 상기 광 셔터에 광 신호가 인가되는 경우에 대응할 수 있다.
그리고, 상기 프리즘 어레이는, 상기 광 셔터 중 상기 광빔이 입사되는 측 또는 상기 광빔이 입사되는 측과 반대되는 측상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 광 셔터는, 광학-기계 셔터(anoptico-mechanical shutter), 전기-광학 셔터(an electro-optical shutter) 및 자기-광학 셔터(a magneto-optical shutter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광 셔터는, 두 개의 투명 기판; 상기 두 개의 투명 기판 사이에서 이격 배치된 두 개의 투명 전극; 및 상기 두 개의 투명 전극 사이에 위치하는 액정층; 상기 액정층내 액정들의 광 투과성을 제어하는 적어도 두 개의 편광판;을 포함하고, 상기 프리즘 어레이는 상기 두 개의 투명 기판들 중 적어도 하나의 표면상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 동작 모드에서, 상기 프리즘들에 대응하는 상기 액정층의 제1 영역은 상기 광빔에 대해 불투명하고, 상기 프리즘들 사이의 상기 갭에 대응하는 상기 액정층의 제2 영역은 상기 광빔에 대해 투명하며, 상기 제 2 동작 모드에서, 상기 프리즘들에 대응하는 상기 액정층의 제1 영역은 상기 광빔에 대해 투명하고, 프리즘들 사이의 상기 갭에 대응하는 상기 액정층의 제2 영역은 상기 광빔에 대해 불투명할 수 있다.
그리고, 광축을 기준으로 상기 액정층의 제1 영역은 상기 프리즘들과 중첩되고, 상기 광축을 기준으로 상기 액정층의 제2 영역은 상기 프리즘들과 중첩되지 않을 수 있다.
또한, 상기 적어도 두 개의 편광판 중 적어도 하나는 상기 두 개의 투명 기판 중 하나의 전방에 배치되고, 상기 적어도 두 개의 편광판들 중 적어도 다른 하나는 상기 두 개의 투명 기판 중 다른 하나의 후방에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 투명 기판 및 상기 프리즘들 중 적어도 하나는, 광학 유리, 폴리머 및 결정 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 투명 전극은, ITO 및 IZO 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 프리즘 어레이의 상기 프리즘들 중 적어도 일부는, 선형, 원형, 바둑판(checkerboard) 또는 임의의 배열 중 어느 하나의 방식으로 배열될 수 있다.
또한, 상기 프리즘들 중 적어도 하나는, 상기 광빔의 소정 편향 각을 제공하기 위해 쐐기형(a wedge shape) 또는 두께 및 굴절률 적어도 하나가 변할 수 있다.
한편, 일 측면에 따르는 이미지 시스템은, 픽셀 구조를 가지며, 특정 이미지를 특징짓는 광빔을 방출하는 디스플레이; 상기 디스플레이로부터의 상기 광빔을 통과시켜 편향시키며, 앞서 기술한 광 스위치; 상기 디스플레이 및 상기 광 스위치의 동작을 제어하는 동기화 수단;을 포함하고, 상기 동기화 수단은, 특정 이미지를 특징짓는 광빔을 방출하도록 상기 디스플레이를 제어함과 동시에 상기 제1 동작 모드로 동작하도록 상기 광 셔터를 제어하는 제1 전기적 신호;와 소정 값만큼 상기 특정 이미지에 대해 오프셋되어 시프트된 이미지를 특징짓는 광빔을 방출하도록 상기 디스플레이를 제어함과 동시에 상기 제 2 동작 모드로 전환하도록 상기 광 셔터를 제어하는 제 2 전기적 신호;를 교번적으로 생성하여 상기 디스플레이 및 상기 광 스위치에 전송함으로써 상기 디스플레이 및 상기 광 스위치의 동작을 제어한다.
그리고, 상기 디스플레이와 상기 광 스위치 사이에 배치되어, 이미지를 형성하기 위해 상기 광빔을 상기 디스플레이로부터 상기 프리즘 어레이 방향으로 재지향(redirect)시키는 적어도 하나의 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전기적 신호 및 제 2 전기적 신호 중 적어도 하나는, 동기 펄스일 수 있다.
그리고, 상기 동기화 수단은, 상기 디스플레이 및 상기 광 스위치의 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 제어기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 동기화 수단은, 상기 디스플레이의 동작을 제어하는 제1 제어기 및 상기 광 스위치의 동작을 제어하는 제2 제어기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 소정 값은, 상기 시프트된 이미지의 픽셀들이 상기 특정 이미지의 픽셀들 사이에 위치하도록 선택될 수 있다.
또한, 상기 제1 전기적 신호와 상기 제 2 전기적 신호 사이의 스위칭 주파수는 120Hz 이상일 수 있다.
그리고, 상기 이미지 시스템은, 가상 현실 또는 증강 현실용 안경 또는 헬멧에 이용될 수 있다.
본 개시의 다른 특징 및 이점은 다음의 설명을 읽고 첨부 된 도면을 본 후에 명백해질 것이다.
그리드 효과를 완화 또는 제거함으로써 해상도가 향상된 이미지를 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 요지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 시스템의 개략도이다.
도 2 내지 도 5는 프리즘들의 예시적인 배열을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 광셔터 내 액정 셀을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 광 셔터의 동작 모드를 설명하는 참조도면이다.
도 9는 도 1의 이미지 시스템의 동작 원리를 도시한 도면이다.
도 10 내지 12은 일 실시예에 따른 프리즘들의 파라미터들을 설명하는 도면이다.
본 발명의 다양한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 제시되는 임의의 특정 구조 또는 기능에 한정되는 것으로 이해되어서는 안될 수 있다. 반대로, 이들 실시예는 본 발명의 설명을 보다 상세하고 완전하게 하기 위해 제공될 수 있다. 본 개시 내용에 기초하여, 본 발명의 범위는 본 실시예가 독립적으로 또는 임의의 다른 실시예와 관련하여 구현되는지 여부에 관계없이, 본 명세서에 개시된 본 발명의 임의의 실시예를 포함한다는 것은 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 장치 또는 시스템은 실제로 여기에 설명된 임의의 수의 실시예를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 임의의 실시예는 첨부된 청구범위에 열거된 하나 이상의 구성요소를 이용하여 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
“예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 "예 또는 예시로서 이용 된"의 의미로 이용될 수 있다. 본 명세서에서 "예시적인"것으로 설명된 임의의 실시예는 다른 실시예보다 바람직하거나 유리한 것으로서 의무적으로 인식되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이미지 시스템(1)을 개략적으로 도시한다. 이미지 시스템(1)은 디스플레이(2) 및 광 스위치(3)(그러나 이에 한정되는 것은 아님)의 동작에 대한 개별 제어를 구현하는 예이다. 이미지 시스템(1)은 디스플레이(2), 광 스위치(3), 렌즈(4) 및 단일 프로세서 또는 두 개의 프로세서 또는 제어기(6, 7)에 의해 수행되는 동기화 수단(5)를 포함할 수 있다. 단일 프로세서 또는 제어기(미도시)를 갖는 실시예에서, 프로세서는 디스플레이(2)와 광 스위치(3)의 동작을 동시에 제어할 수 있다. 두 개의 프로세서 또는 제어기(6, 7)의 세트를 갖는 실시예에서, 프로세서 또는 제어기 중 하나는 디스플레이(2)의 동작을 제어하고, 다른 하나는 광 스위치(3)의 동작을 제어할 수 있다. 이미지 형성 시스템(1)의 각 구성 요소는 더욱 상세하게 설명될 수 있다.
디스플레이(2)는 픽셀 구조를 가지며, 특정 이미지(a given image)를 특징짓는 광빔을 이용자의 눈(단순함을 위해, 도 1에는 단지 하나의 눈만 도시됨)을 향해, 즉, 광축(8)을 따라 방출할 수 있다. 디스플레이(2)는 스마트폰, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터 또는 디지털 미디어 플레이어 등의 디스플레이일 수 있다. 또한, 디스플레이(2)는 특정 어플리케이션에 따라 LED 디스플레이(light-emitting diode display), OLED 디스플레이(organic light-emitting diode display) 또는 LCD(liquid crystal display)로 구현될 수 있다.
렌즈(4)는 디스플레이(2)로부터 광 스위치(3)를 향해 광빔의 적절한 방향 전환을 제공하는데 이용될 수 있다. 이를 위해, 렌즈(4)는 디스플레이(2)와 광 스위치(3) 사이에 위치할 수 있다. 렌즈(4)는 디스플레이(2)에 의해 방출된 광빔을 평행하게 하기 위한 임의의 적절한 타입일 수 있다. 이러한 렌즈는 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
광 스위치(3)는 일정 시간 동안(특히, 디스플레이(2)가 꺼질 때까지) 디스플레이(2)로부터의 광빔을 통과 및 편향시키도록 설계될 수 있다. 이미지 시스템(1)에 이용되는 광 스위치(3)의 특징은 입사되는 광(디스플레이(2)로부터 입사된 광)을 교대로 통과 및 차단하기 위해 구성된 전기적으로 제어되는 광 셔터(an electrically controlled optical shutter)(도 1에 도시되지 않음) 및 광 셔터를 통과한 광빔을 소정의 편향 각(편향 각의 산출에 대해서는 후술함)으로 편향시키기 위한 프리즘 어레이(도 1에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
프리즘들은 상기 광 셔터 중 광이 입사되는 측과 반대되는 측, 또는 상기 광이 입사된 측상에 위치할 수 있다. 또한, 프리즘들은 일정한 간격으로 또는 변화하는 간격(varying gap)으로 공간적으로 서로 이격 배치될 수 있다. 도 2 내지 도 5는 광 셔터의 표면상에 배치되는 다양한 프리즘들의 배열을 도시한 도면이다. 프리즘 어레이의 프리즘들(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 선형으로 배열될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 원형으로 배열될 수 있다. 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 프리즘들(110)은 바둑판(checkerboard)으로 배열 될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 임의의 방식으로 배열될 수 있다. 또한, 프리즘들(110)은 광빔의 소정의 편향 각을 제공하기 위해, 쐐기 형상(wedge shape)이거나 두께 또는 굴절률이 영역에 따라 변할 수 있다.
일 실시예에서, 광 셔터는 광학-기계 셔터(an optico-mechanical shutter), 전기-광학 셔터(electro-optical shutter) 또는 자기-광학 셔터(magneto-optical shutter)로서 구현될 수 있다. 이러한 유형의 광 셔터는 당업자에게 잘 알려져 있다. 특히, 광학-기계 셔터의 작동 원리는 블라인드, 미러, 프리즘 등의 기계적 변위에 의해 광빔을 차단하는 것에 기초한다. 전기-광학 셔터의 동작은 선형 (포켈 효과(Pockels effect)) 또는 2 차 (커 효과(Kerr effect)) 전기-광학 효과의 이용에 기초한다. 즉 셔터에 적용되는 전기장의 강도에 대한 매체의 복굴절의 의존에 기초한다. 이러한 전기-광학 셔터는 일반적으로 두 개의 평행한(또는 교차된) 편광판 사이에 위치한 전기-광학 셀로 구성될 수 있다. 전기-광학 셔터는 전기 광학 셀에 적절한 전압을 인가함으로써 제어될 수 있다. 자기-광학 셔터와 관련하여, 자기-광학 셔터의 작동 원리는 선형 자기-광학 현상(패러데이 효과(Faraday effect))에 기초할 수 있다. 즉 셔터에 인가되는 자기장의 세기에 대한 매체를 진행하는 광의 편광면의 회전 각도의 의존에 기초한다. 자기-광학 셔터는 두 개의 교차된 편광판 사이에 장착된 패러데이 셀(솔레노이드 자기장에 위치하는 광학 매체)을 포함할 수 있다. 광 셔터는 솔레노이드의 전류를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 광 셔터들 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광 셔터는 도 6에 개략적으로 도시된 액정 셀(9)을 포함할 수 있다. 특히, 액정 셀(9)은 두 개의 투명 기판(10, 11), 두 개의 투명 기판(10, 11)사이에 위치한 액정층(12), 액정층(12)내 액정의 광 투과를 제어하는 두 개의 편광판(13, 14)을 구비할 수 있다. 편광판(13, 14) 중 하나는 액정층(12)의 전방에 배치되고 다른 하나는 액정층(12) 후방에 배치될 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 편광판의 수는 이미지 시스템에 부여되는 특정 용도, 특정 요구 사항에 따라, 2 이상일 수 있다.
투명 기판(10, 11)은 광학 유리, 중합체 또는 결정으로 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 프리즘 어레이(15)는 액정층(12)에 평행한 두 개의 투명 기판들(10, 11) 중 어느 하나의 외부 표면상(본 실시예에서는 기판(10)의 표면상)에 배치될 수 있다. 액정 셀(9)은 액정층(12)에 전기장을 인가하기 위한 투명 전극 세트(16, 17)를 포함한다. 투명 전극 세트(16, 17)는, 예를 들어, ITO (Indium-Tin Oxide) 또는 IZO (Indium-Zinc Oxide) 합금으로 제조 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이미지 시스템(1)에 이용되는 광 셔터는 두 개의 동작 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 제1 동작 모드에서, 광 셔터는 프리즘 어레이의 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 통과시키고 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 차단한다. 제 2 동작 모드에서는, 반대의 상황이 관찰될 수 있다. 즉, 광 셔터는 프리즘 어레이의 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 차단하고, 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 그대로 통과시킨다. 도 6에 도시된 광 셔터의 실시예와 관련하여, 제1 동작 모드에서, 프리즘들에 대응하는 액정층(12)의 일부 영역(즉, 프리즘 아래에 있는 액정층(12)의 일부 영역)인 제1 영역은 광빔에 대해 불투명하고, 액정층(12) 프리즘들 사이의 갭에 대응하는 액정층(12)의 일부 영역인 제2 영역은 광빔에 대해 투명할 수 있다(도 7 참조). 상기한 제1 영역은 광 셔터에 입사되는 광빔의 광축을 기준으로 프리즘들과 중첩되는 영역이고, 제2 영역은 셔터에 입사되는 광빔의 광축을 기준으로 프리즘들과 중첩되지 않는 영역일 수 있다. 제 2 동작 모드에서, 프리즘들에 대응하는 액정층(12)의 일부 영역(즉, 프리즘들 아래에 있는 액정층(12)의 일부 영역)인 제1 영역은 광빔에 대해 투명하고, 프리즘들 사이의 갭들에 대응하는 액정층(12)의 일부 영역인 제2 영역은 광빔에 대해 불투명할 수 있다(도 8 참조). 또한, 제1 동작 모드는 동기화 수단(5)(즉, 제어기(6))으로부터 광 셔터로 전기적 신호가 인가되지 않는 경우에 대응할 수 있고, 제 2 동작 모드는 동기화 수단(5)(즉, 제어기(6))로부터 광 셔터에 전기적 신호가 인가된 경우에 대응할 수 있다. 또는 그 반대일 수 있다. 즉, 제1 동작 모드는 동기화 수단(5)으로부터 광 셔터로 전기적 신호가 인가되는 경우에 대응할 수 있고, 제 2 동작 모드는 동기화 수단(5)로부터 광 셔터에 전기적 신호가 인가되지 않는 경우에 대응할 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 동기화 수단(5)은, 예를 들어, 동기 펄스 형태로, 제1 전기적 신호 및 제 2 전기적 신호를 교대로 생성 및 송신함으로써 디스플레이(2) 및 광 스위치(3)의 동작을 제어할 수 있다. 제1 전기적 신호는 주어진 (저해상도) 이미지를 특징짓는 광빔을 방출하도록 디스플레이(2)를 제어하고, 동시에 (예를 들어, 광 셔터에 전기적 신호를 인가하지 않음으로써) 제1 작동 모드로 광 셔터가 동작하도록 광 스위치(3)을 제어하는 신호일 수 있다. 제 2 전기적 신호는 주어진 이미지로부터 소정의 값만큼 오프셋되는 시프트된 이미지(shifted image)를 특징짓는 광빔을 방출하도록 디스플레이(2)를 제어함과 동시에 광 셔터가 제 2 동작 모드로 전환하도록 광 스위치(3)를 제어하는 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 동기화 수단(5)은 120Hz 이상의 주파수에서 제1 및 제 2 전기적 신호 사이를 스위칭할 수 있다. 따라서, 이용자의 눈은 주어진 이미지와 시프트된 이미지를 번갈아 보게 됨으로써 해상도가 증가(픽셀의 수가 증가됨, 도 9에서 픽셀은 작은 검은 색 사각형으로 도시됨)된 결과 이미지를 보게 될 것이다.
주어진 이미지에 대한 시프트된 이미지가 오프셋되는 소정 값은 결과 이미지의 해상도를 몇 배 증가시킬 것인지에 따라 선택되고, 오프셋은 하나의 값 (1/2 픽셀, 1/3 픽셀 등)으로 다양한 방향(대각선으로, 수평 및 수직)에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 결과 이미지의 해상도가 2 배 증가하면, 1/2픽셀의 오프셋이 필요하다. 3 배 증가하면, 오프셋은 처음 1/3픽셀로 시작하여2/3픽셀이 필요하다. 4 배 증가시, 오프셋은 픽셀의 1/4, 1/2, 3/4 이 순차적으로 필요하다. 해상도를 3 배, 4 배 등으로 증가시키는 동안, 프리즘의 타입도 제2, 제3 등으로 추가할 필요가 있다. 상기한 프리즘의 타입은 프리즘의 경사각이나 경사면의 방향이 다를 수 있으며, 경사각은 오프셋의 양을 픽셀의 1/4, 1/2, 3/4으로 결정하고, 경사면의 위치는 오프셋의 방향을 결정할 수 있다. 본 발명을 실시하는데 필요한 프리즘의 크기 및 형상을 선택하는 방법은 도 10 내지 도 12을 참조하여 이하에 설명한다. 도 10에서 "a"로 표시된 프리즘(110) 크기는 시프트된 (주어진) 이미지 및 시프트되지 않은 (주어진) 이미지를 동시에 볼 수 있도록 동공 크기보다 몇 배 작아야 한다. 동공 크기는 약 3 ~ 8mm 범위에서 다양하다. 따라서, 프리즘의 크기는 0.2-1.0 mm일 수 있다.
광빔의 편향 각도는 기호 ‘
Figure PCTKR2018011361-appb-I000001
’로 나타낼 수 있다. 편향 각도는, (입사각이 작은 것으로 고려할 때) 하기 [수학식 1]과 같이, 프리즘의 굴절각 q과 관련이 있다
[수학식 1]
Figure PCTKR2018011361-appb-I000002
여기서, n은 프리즘 물질의 굴절률이다.
그리하여, 굴절각
Figure PCTKR2018011361-appb-I000003
는 편향 각도
Figure PCTKR2018011361-appb-I000004
을 알면 상기 [수학식 1]로부터 결정될 수 있다. 그리고, 편향 각도
Figure PCTKR2018011361-appb-I000005
는 하기 [수학식 2] 로부터 결정될 수 있다.
[수학식 2]
s = tg(s/f')
여기서 s는 픽셀 사이의 거리의 반에 해당하는 거리이고, f' 는 렌즈(4)의 초점 거리이며(그림 7 및 그림 8 참조, 그림 8에서 ①은 픽셀의 초기 위치, ②는 1/2 픽셀만큼 오프셋된 픽셀의 위치이고, s는 초기 픽셀 위치와 시프트된 픽셀 위치 사이의 거리이다).
전술한 방법은 본 발명에서 이용되는 모든 필요한 프리즘 파라미터를 결정할 수 있게 한다.
따라서, 이미지의 해상도를 증가시키고 그리드 효과(grid effect)를 감소시키거나 제거할 수 있은 이미지 시스템이 제공될 수 있다. 이를 위해, 본 시스템은 도 1, 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명된 전기적으로 제어되는 광 셔터를 포함하는 광 스위치 및 도 2, 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명된 광 셔터의 측상에 위치하고, 프리즘들이 공간적으로 이격된 프리즘 어레이를 포함할 수 있다. 본 시스템은 VR, AR 안경 및 헬멧과 같은, VR, AR 장치에 적용 할 수 있다.
본 이미지 시스템 3D 모델링, 네비게이션, 디자인 등과 같은 다양한 작업을 수행하기 위해 가상 현실에 이용자가 몰입할 필요가 있는 상황에 적용될 수 있다. 본 이미지 시스템은 현재 인기 있는 게임 및 교육 산업에서 가상 현실(VR)의 안경 또는 헬멧과 같은, 헤드 장착 장치에도 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태는 도면 및 본 발명의 실시예의 설명을 고려하면 명백해질 것이다. 당업자는 본 발명의 다른 실시예가 가능하고 본 발명의 특정 요소가 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 다수의 양태로 변형될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 도면들 및 설명은 제한으로서가 아닌 예시로서 고려되어야 한다. 첨부된 청구 범위에서, 단수로 언급된 요소는 명시 적으로 다르게 언급되지 않는 한 그러한 복수의 요소의 존재를 배제하지 않는다.

Claims (15)

  1. 입사되는 광빔을 교번적으로 통과 및 차단하도록 전기적으로 제어되는 광 셔터(an electrically controlled optical shutter); 및
    갭에 의해 서로 이격 배치되고 상기 광 셔터를 통과한 상기 광빔을 소정 편향 각도로 편향시키는 프리즘들을 포함하며, 상기 광 셔터 상에 배치되는 프리즘 어레이; 를 포함하고,
    상기 광 셔터는 상기 프리즘 어레이의 상기 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 통과시키고 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 차단하는 제1 동작 모드와 상기 프리즘 어레이의 상기 프리즘들 사이의 갭을 향해 입사하는 광빔을 차단하고, 상기 프리즘들을 향해 입사하는 광빔을 통과시키는 제2 동작 모드로 동작하는 광 스위치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 동작 모드 및 상기 제2 동작 모드 중 어느 하나는 상기 광 셔터에 전기적 신호가 인가되지 않은 경우에 대응하고, 상기 제1 동작 모드 및 상기 제2 동작 모드 중 다른 하나는 상기 광 셔터에 전기적 신호가 인가되는 경우에 대응하는 광 스위치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이는,
    상기 광 셔터 중 상기 광빔이 입사되는 측 또는 상기 광빔이 입사되는 측과 반대되는 측상에 배치되는 배치되는 광 스위치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광 셔터는,
    두 개의 투명 기판;
    상기 두 개의 투명 기판 사이에서 이격 배치된 두 개의 투명 전극; 및
    상기 두 개의 투명 전극 사이에 위치하는 액정층;
    상기 액정층내 액정들의 광 투과성을 제어하는 적어도 두 개의 편광판;을 포함하고,
    상기 프리즘 어레이는 상기 두 개의 투명 기판들 중 적어도 하나의 표면상에 배치되는 광 스위치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 동작 모드에서, 상기 프리즘들에 대응하는 상기 액정층의 제1 영역은 상기 광빔에 대해 불투명하고, 상기 프리즘들 사이의 상기 갭에 대응하는 상기 액정층의 제2 영역은 상기 광빔에 대해 투명하며,
    상기 제 2 동작 모드에서, 상기 프리즘들에 대응하는 상기 액정층의 제1 영역은 상기 광빔에 대해 투명하고, 프리즘들 사이의 상기 갭에 대응하는 상기 액정층의 제2 영역은 상기 광빔에 대해 불투명한 광 스위치.
  6. 제 5항에 있어서,
    광축을 기준으로 상기 액정층의 제1 영역은 상기 프리즘들과 중첩되고, 상기 광축을 기준으로 상기 액정층의 제2 영역은 상기 프리즘들과 중첩되지 않는 광 스위치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 편광판 중 적어도 하나는 상기 두 개의 투명 기판 중 하나의 전방에 배치되고, 상기 적어도 두 개의 편광판들 중 적어도 다른 하나는 상기 두 개의 투명 기판 중 다른 하나의 후방에 배치되는 광 스위치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘들 중 적어도 하나는,
    상기 광빔의 소정 편향 각을 제공하기 위해 쐐기형(a wedge shape) 또는 두께 및 굴절률 적어도 하나가 변하는 광 스위치.
  9. 이미지 시스템에 있어서,
    픽셀 구조를 가지며, 특정 이미지를 특징짓는 광빔을 방출하는 디스플레이;
    상기 디스플레이로부터의 상기 광빔을 통과시켜 편향시키며, 제 1항에 따른 광 스위치;
    상기 디스플레이 및 상기 광 스위치의 동작을 제어하는 동기화 수단;을 포함하고,
    상기 동기화 수단은,
    특정 이미지를 특징짓는 광빔을 방출하도록 상기 디스플레이를 제어함과 동시에 상기 제1 동작 모드로 동작하도록 상기 광 셔터를 제어하는 제1 전기적 신호;와
    소정 값만큼 상기 특정 이미지에 대해 오프셋되어 시프트된 이미지를 특징짓는 광빔을 방출하도록 상기 디스플레이를 제어함과 동시에 상기 제 2 동작 모드로 전환하도록 상기 광 셔터를 제어하는 제 2 전기적 신호;를 교번적으로 생성하여 상기 디스플레이 및 상기 광 스위치에 전송함으로써 상기 디스플레이 및 상기 광 스위치의 동작을 제어하는 이미지 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 디스플레이와 상기 광 스위치 사이에 배치되어, 이미지를 형성하기 위해 상기 광빔을 상기 디스플레이로부터 상기 프리즘 어레이 방향으로 재지향(redirect)시키는 적어도 하나의 렌즈;를 더 포함하는 이미지 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 전기적 신호 및 제 2 전기적 신호 중 적어도 하나는,
    동기 펄스인 이미지 시스템.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 동기화 수단은,
    상기 디스플레이 및 상기 광 스위치의 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 제어기를 포함하는 이미지 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 동기화 수단은,
    상기 디스플레이의 동작을 제어하는 제1 제어기 및 상기 광 스위치의 동작을 제어하는 제2 제어기를 포함하는 이미지 시스템.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 소정 값은,
    상기 시프트된 이미지의 픽셀들이 상기 특정 이미지의 픽셀들 사이에 위치하도록 선택되는 이미지 시스템.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 전기적 신호와 상기 제 2 전기적 신호 사이의 스위칭 주파수는 120Hz 이상인 것을 이미지 시스템.
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