KR100741151B1 - 간섭줄무늬 기록 장치 및 입체 화상 표시 시스템 - Google Patents

간섭줄무늬 기록 장치 및 입체 화상 표시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 넓은 시역을 가능하게 하는 입체 화상 표시를 실현하면서, 소형화를 실현하는 입체 화상 표시 장치를 제공한다. 본 발명은, 계산된 간섭줄무늬(계산기 홀로그램)를 이용하여 입체 화상을 표시하는 입체 화상 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 입체 화상 표시 장치는, 전계 강도에 따라서 굴절률이 변화되는 광변조 소자(25)와, 계산된 간섭줄무늬에 따라서 광변조 소자(25)에 가해지는 전계 강도를 변화시킴으로써 광변조 소자(25)에 간섭줄무늬를 기록하는 전계 제어부(22)를 포함한다.
화상, 입체, 홀로그램, 간섭, 줄무늬, 전계, 광변조, 계산기, 참조광, 물체광

Description

간섭줄무늬 기록 장치 및 입체 화상 표시 시스템{AN INTERFERENCE FRINGE RECORDING APPARATUS AND THREE-DIMENSIONAL HOLOGRAM IMAGE DISPLAY SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 입체 화상 표시 장치에 있어서, 계산기 홀로그램을 구하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 입체 화상 표시 시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치의 홀로그램 기록소자의 외관도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치의 홀로그램 기록소자의 외관도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치의 전계 제어부에 의한 전계 강도의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치의 전계 제어부에 의한 전계 강도의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 간섭줄무늬 계산 장치에 의해서 계산된 간섭줄무늬의 화상정보 및 상기 간섭줄무늬의 국소 영역을 확대한 화상정보를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치의 홀로그램 기록소자의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치의 광변조 소자에 기록된 간섭줄무늬의 국소 영역을 구성하는 화소를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치의 전계 제어부에 의한 전계 강도의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 전체 구성도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 서버 장치의 기능 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 입체 화상 표시 장치의 기능 블록도이다.
(기술분야)
본 발명은 계산된 간섭줄무늬(계산기 홀로그램)를 이용하여 입체 화상을 표 시하는 입체 화상 표시 장치 및 입체 화상 표시 시스템에 관한 것이다.
(배경기술)
종래, 액정 디스플레이스(LCD) 상에서 표시(재생)되어 있는 계산기 홀로그램(hologram)에 대하여 참조광(參照光)을 조사(照射)하여 물체광(物體光)을 재현함으로써, 입체 화상을 표시하는 입체 화상 표시 장치가 알려져 있다. 또, 계산기 홀로그램은, 계산에 의해서 구해지는 간섭줄무늬이다. 구체적으로는, 이러한 간섭줄무늬는, 도 1에 도시한 바와 같이, 3차원 형상의 물체에 조사된 레이저광이 반사하여 생성되는 물체광과 참조광으로부터 생성된다.
그러나, 이러한 종래의 입체 화상 표시 장치에서는, LCD의 해상도에 한계가 있고, 3차원 형상의 물체의 입체 화상을 표시하는 데 충분한 해상도를 얻어지지 않는다고 하는 문제점이 있었다.
즉, 종래의 입체 화상 표시 장치에서는, 3차원 형상의 물체의 입체 화상을 표시하기 위해서는, 1μm 이하의 해상도가 필요하지만, 현재 가장 고정밀한 LCD 이더라도, 10μm 정도의 해상도를 가지는 데에 그치고, 관찰자가, 50cm 떨어진 지점에서 관찰하는 경우에, 수 cm의 폭의 시역(視域)(실제로 입체 화상을 관찰할 수 있는 범위)밖에 확보할 수 없어, 3차원 형상의 물체의 입체 화상을 표시하는 데 충분한 해상도를 가지고 있지 않다는 문제점이 있었다.
그 결과, 종래의 입체 화상 표시 장치에서는, 시역이 좁은 관찰창 방식으로밖에, 3차원 형상의 물체의 입체 화상을 관찰할 수밖에 없다고 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, LCD의 해상도의 한계(시역의 제약)를 포착하는 방식으로서, 광굴절 결정을 이용하는 입체 화상 표시 시스템이 알려져 있다(예를 들면, 일본 특개 2001-34148호 참조). 이하, 도 2를 참조하여, 이러한 입체 화상 표시 시스템의 원리를 간단히 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 이러한 입체 화상 표시 시스템은, 간섭줄무늬 계산 장치(1)와, 간섭줄무늬 기록 장치(2a)와, 참조광 조사 장치(3a, 3b)와, 간섭줄무늬 표시 장치(4)로 구성되어 있다.
간섭줄무늬 계산 장치(1)는, 컴퓨터(11)에 의해서 구성되어 있고, 도 1에 도시한 바와 같이, 3차원 형상의 물체에 조사한 레이저광이 반사하여 생성되는 물체광과 참조광으로부터 생성되는 간섭줄무늬(계산기 홀로그램)를 계산하도록 구성되어 있다.
간섭줄무늬 표시 장치(4)는, 전자표시장치[도 2의 예에서는, LCD(12)]로 구성되어 있고, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의해 계산된 간섭줄무늬를 화상 표시하도록 구성되어 있다. 이러한 간섭줄무늬를 화상 표시하기 위한 정보는, 화상신호에 따라 간섭줄무늬 계산 장치(1)로부터 간섭줄무늬 표시 장치(4)에 송신된다.
참조광 조사 장치(3a)는 간섭줄무늬 표시 장치(4)[LCD(12)]를 향해서 참조광 (B1)을 조사하도록 구성되어 있고, 참조광 조사 장치(3b)는 간섭줄무늬 기록 장치(2a)[홀로그램 기록소자(21)]를 향해서 참조광(B2)을 조사하도록 구성되어 있다. 여기에서, 참조광(B1)은 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의한 간섭줄무늬의 계산에 이용된 참조광과 동일 파장 및 동일 입사 각도를 가진다.
참조광(B1)이 간섭줄무늬 표시 장치(4)를 향해서 조사되면, 상기 간섭줄무늬 표시 장치(4)로부터 직접광 및 물체광(A1)이 발생된다. 여기에서, 물체광(A1)은, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의한 간섭줄무늬의 계산에 이용된 물체광과 동등한 광의 파면을 가지고 있고, 간섭줄무늬 기록 장치(2a)까지 전파된다.
간섭줄무늬 기록 장치(2a)는, 홀로그램 기록소자(광변조 소자)(21)로 구성되어 있고, 물체광(A1)과 참조광 조사 장치(3b)에 의해 조사된 참조광(B2)으로부터 생성되는 간섭줄무늬를 홀로그램 기록소자(21)에 기록하도록 구성되어 있다. 여기에서, 홀로그램 기록소자(21)로서, 광굴절 결정이 이용되고 있다.
전술한 바와 같이, 홀로그램 기록소자(21)(광굴절 결정)에 간섭줄무늬가 기록되어 있는 상태에서, 간섭줄무늬 표시 장치(4)로부터의 물체광(A1)을 셔터 등으로 차단하여, 간섭줄무늬 기록 장치(2a)를 향해서 참조광(B2)만을 조사하면, 홀로그램 기록소자(21)에 기록되어 있는 간섭줄무늬에 의해서 물체광(A2)이 발생된다. 그 결과, 관찰자는, 물체광(A2)에 의하여, 전술한 3차원 형상의 물체의 화상을 입체적으로 관찰할 수 있다.
이러한 광굴절 결정을 홀로그램 기록소자(21)로서 이용한 입체 화상 표시 시스템에서는, LCD에서 재생된 물체광(A1)과 참조광(B2)으로부터 생성된 간섭줄무늬를, 광굴절 결정에 다시 기록함으로써, 시역의 확대를 도모하는 것이 가능하다.
그러나, 종래의 광굴절 결정을 이용하는 입체 화상 표시 시스템은, 광학적 방법에 의해서 간섭줄무늬를 간섭줄무늬 기록 장치(2a)에 기록하도록 구성되어 있기 때문에, 시스템의 소형화가 곤란하다고 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은, 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 넓은 시역을 실현하면서, 장치의 소형화를 실현하는 입체 화상 표시 장치 및 입체 화상 표시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 특징은, 계산된 간섭줄무늬(계산기 홀로그램)를 이용하여 입체 화상을 표시하는 입체 화상 표시 장치로서, 전계 강도에 따라서 굴절률이 변화되는 전기광학 효과를 가지는 광변조 소자와, 상기 계산된 간섭줄무늬에 따라서 상기 광변조 소자에 가해지는 상기 전계 강도를 변화시킴으로써 상기 광변조 소자에 상기 간섭줄무늬를 기록하는 전계 제어부를 구비하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 제1 특징에 있어서, 상기 광변조 소자의 표면에, 상기 간섭줄무늬의 각 화소에 대응하는 화소 전극이 설치되어 있으며, 상기 전계 제어부가, 상기 화소 전극의 각각에 인가되는 전압을 제어함으로써 상기 광변조 소자에 가해지는 상기 전계 강도를 변화시키도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 제1 특징에 있어서, 상기 전계 제어부가, 상기 간섭줄무늬의 농담치(濃淡値)와 전압치를 관련지어 기억하고 있고, 각 화소의 상기 간섭줄무늬의 농담치에 관련되어 있는 전압치의 전압을, 각 화소에 대응하는 화소 전극에 인가하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 제1 특징에 있어서, 상기 전계 제어부가, 인접 화소사이에 있어서의 전계 강도의 상호 작용을 고려하여, 상기 화소 전극의 각각에 인가되는 전압을 제어하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 제1 특징에 있어서, 상기 전계 제어부가, 특정한 화소 전극에만 전압을 인가하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 제1 특징에 있어서, 상기 전계 제어부가, 특정한 화소 전극에 인가되는 전압이 소정 전압 이상인 경우, 상기 특정한 화소 전극에 인접하는 화소 전극에 대하여 전압을 인가하지 않도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 제2 특징은, 입체 화상 표시 장치와 서버 장치를 구비하고, 입체 화상을 표시하는 입체 화상 표시 시스템으로서, 상기 서버 장치는, 물체광과 참조광으로부터 생성되는 간섭줄무늬(계산기 홀로그램)를 계산하는 간섭줄무늬 계산부와, 간섭줄무늬의 농담치와 전압치를 관련지어 기억하는 기억부와, 계산된 상기 간섭줄무늬의 각 화소의 농담치에 관련되어 있는 전압치를 상기 입체 화상 표시 장치에 송신하는 송신부를 구비하고, 상기 입체 화상 표시 장치는, 표면에 상기 간섭줄무늬의 각 화소에 대응하는 화소 전극이 설치되어 있으며, 전계 강도에 따라서 굴절률이 변화되는 전기광학 효과를 가지는 광변조 소자와, 상기 서버 장치로부터 수신된 상기 간섭줄무늬의 각 화소의 농담치에 관련되어 있는 전압치의 전압을, 각 화소에 대응하는 화소 전극에 인가함으로써, 상기 광변조 소자에 상기 간섭줄무늬를 기록하는 전계 제어부를 구비하는 것을 요지로 한다.
(본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 구성)
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서의 입체 화상 표시 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템은, 계산기 홀로그램을 이용하여 입체 화상을 표시하는 입체 화상 표시 시스템이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템은, 간섭줄무늬 계산 장치(1)와, 입체 화상 표시 장치(2)와, 참조광 조사 장치(3)로 구성되어 있다.
또, 본 실시예에 있어서, 「화상」은 정지화상 및 동화상(영상 또는 비디오)의 쌍방을 포함하는 개념이다.
간섭줄무늬 계산 장치(1)는, 종래 기술에 따른 간섭줄무늬 계산 장치(1)와 같이, 컴퓨터로 구성되어 있고, 3차원 형상의 물체(예를 들면, 입방체의 3D 데이터)에 조사된 레이저광이 반사되어 생성되는 물체광과 참조광으로부터 생성되는 간섭줄무늬를 계산하도록 구성되어 있다. 또, 간섭줄무늬란, 휘도의 변화가 광의 진폭 정보에 대응하고, 줄무늬모양의 패턴이 광의 위상정보에 대응한 농담(濃淡) 화상이다.
입체 화상 표시 장치(2)는, 전계 강도에 따라서 굴절률이 변화되는 광변조 소자(25)를 가지고, 간섭줄무늬에 따라서 광변조 소자(25)에 가해지는 전계 강도를 변화시킴으로써 광변조 소자(25)에 간섭줄무늬를 기록하도록 구성되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 입체 화상 표시 장치(2)는 홀로그램 기록소자(21)와 전계 제어부(22)로 구성되어 있다.
홀로그램 기록소자(21)는, 전계 강도에 따라서 굴절률이 변화되는 광변조 소자(25)의 표면에 간섭줄무늬의 각 화소에 대응하는 화소 전극(23)을 설치한 구성, 즉, 광변조 소자(25)를 미세한 전극(23, 24)으로 끼워 넣은 구성을 하고 있다.
예를 들면, 홀로그램 기록소자(21)는 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 단순 매트릭스 방식의 전극구조일 수도 있다. 이러한 경우, 홀로그램 기록소자(21)는, 박막화된 광변조 소자(25)의 상면에 X축 방향의 전극(23)을 접착시켜, 박막화된 광변조 소자(25)의 하면에 Y축 방향의 전극(24)을 접착시키는 구성을 하고 있다. 여기에서, X축 방향의 전극(23)과 Y축 방향의 전극(24)의 교차 부분이, 각 화소에 대응하는 화소 전극(23a)에 해당된다.
또, 홀로그램 기록소자(21)는, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 액티브매트릭스(active matrix) 방식의 전극구조일 수도 있다. 이러한 경우, 홀로그램 기록소자(21)는, 각 화소에 대응하는 화소 전극(23a)마다, 독립적으로 온/오프(ON/OFF)의 제어가 가능한 트랜지스터를 준비하는 구성을 하고 있다.
여기에서, 광변조 소자(25)로서, 분극 반전을 이용하여 전계 제어에 의한 굴절률 변조가 용이하게 실현 가능한 강유전체 소재인 PLZT나 SBT나 SBN 등의 소재가 이용된다.
전계 제어부(22)는, 간섭줄무늬 계산 장치(1)로부터 화상신호에 의해서 송신된 간섭줄무늬를 표시하기 위한 정보(간섭줄무늬의 각 화소의 농담치)에 따라, 광변조 소자(25)에 가해지는 전계 강도를 변화시킴으로써, 상기 광변조 소자(25) 내부의 굴절률을 변화시키도록 구성되어 있다.
여기에서, 도 6을 참조하여, 전계 제어부(22)가, 광변조 소자(25)에 가해지는 전계 강도를 제어하는 상태를 구체적으로 설명한다. 도 6a는 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의해서 계산된 간섭줄무늬를 구성하는 화소의 일부(A, B, C, …)를 나타낸다.
간섭줄무늬의 각 화소(A, B, C, …)에 대응하는 위치의 농담치가, 도 6b에 나타내는 「간섭줄무늬의 농담 변화 곡선」과 같이 변화되는 경우, 전계 제어부(22)는 각 화소(A, B, C, …)에 대응하는 각 화소 전극(23)에 대하여, 도 6b의 막대 그래프(A, B, C, …)를 나타내는 전압을 더한다. 여기에서, 전계 제어부(22)는 각 화소 전극(23)에 가해지는 전압을 완전히 독립적으로 제어할 수 있는 것으로 한다.
즉, 전계 제어부(22)는, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의해서 계산된 간섭줄무늬의 모양(패턴)과 같이, 광변조 소자(25)에 가해지는 전계 강도를 국소적으로 변화시킴으로써, 상기 광변조 소자(25) 내부의 굴절률을 국소적으로 변화시키고, 광변조 소자(25) 내에 상기 간섭줄무늬를 기록하도록 구성되어 있다. 또, 광변조 소자(25) 내부에 있어서 전계 강도가 변화하지 않고 있는 상태에서는, 굴절률은 똑같다.
또, 전계 제어부(22)는, 도 7a에 도시한 바와 같이, 간섭줄무늬의 농담치와 전압치를 관련지어 기억하고 있고, 각 화소의 간섭줄무늬의 농담치에 관련되어 있는 전압치의 전압을, 각 화소에 대응하는 화소 전극(23)에 인가되도록 구성할 수도 있다.
이러한 경우, 전계 제어부(22)는, 도 7b에 나타내는 전계 강도와 광변조 소자 내부의 굴절률과의 관계나, 간섭줄무늬의 농담치와 광변조 소자 내부의 굴절률과의 관계 등에 따라, 광변조 소자(25)의 재질마다의 간섭줄무늬의 농담치와 전압치의 관계를 산출하여 기억한다.
일반적으로, 전계 강도와 굴절률의 관계는, 아래와 같이 표시될 수 있다.
전계가 인가되지 않을 때의 굴절률(V=0 일 때의 굴절율)을 n0라고 하고, 전압을「V」라고 하며, 전극 사이 거리를「d」라고 하고, 전기광학계수를「r」이라고 했을 때, 일반적으로, 굴절률의 변위 △n은, △n ∝r·n0 3·V/d 로 표시된다.
참조광 조사 장치(3)는, 광변조 소자(25)를 향해서 참조광(B)을 조사하도록 구성되어 있고, 여기에서, 참조광(B)은 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의한 간섭줄무늬의 계산에 이용된 참조광과 동일 파장 및 동일 입사 각도를 가진다.
전술한 바와 같이, 광변조 소자(25)에 간섭줄무늬가 기록되어 있는 상태에서, 상기 광변조 소자(25)를 향해서 참조광(B)을 조사하면, 상기 광변조 소자(25)에 기록되어 있는 간섭줄무늬에 의해서 물체광(A)이 발생된다. 그 결과, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의한 간섭줄무늬의 계산에 이용된 3차원 형상의 물체로부터 오는 광과 동일한 물체광(A)이 관찰자의 눈에 들어감으로써, 관찰자는 전술한 3차원 형상의 물체를 입체적으로 관찰할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 입체 화상 표시 장치(2)는, 전계 강도의 변화에 의해서 홀로그램 기록소자의 굴절률의 변화를 제어하고 있는 점, 홀로그램 기록소자에 대한 간섭줄무늬의 기록을 광학적이 아니고 전기적으로 실현하고 있는 점, 및 분극 반전을 이용하여 전계 강도의 변화를 실현하고 있는 점에서, 종래 기술에 따른 입체 화상 표시 장치와 다르다.
전술한 본 실시예에서는, 간섭줄무늬 계산 장치(1)와 입체 화상 표시 장치 (2)가 별개의 장치로서 설치되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 입체 화상 표시 장치(2)가 간섭줄무늬 계산 장치(1)의 기능을 구비하는 구성에 관해서도 적용 가능하다.
(본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 동작)
도 8을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 동작에 대하여 설명한다.
단계(401)에서, 간섭줄무늬 계산 장치(1)가, 3차원 형상의 물체에 조사한 레이저광이 반사되어 생성되는 물체광과 참조광으로부터 생성되는 간섭줄무늬를 계산한다. 도 9에, 상기 간섭줄무늬가 표시된 모양 및 표시된 상기 간섭줄무늬의 국소 영역을 확대한 모양을 나타낸다. 각 사각모양(A 내지 D)의 각각이 상기 간섭줄무늬를 구성하는 1화소를 나타낸다.
단계(402)에 있어서, 간섭줄무늬 계산 장치(1)가, 전술한 간섭줄무늬를 표시하기 위한 정보를 화상신호에 의해서 입체 화상 표시 장치(2)에 송신한다.
단계(403)에 있어서, 입체 화상 표시 장치(2)의 전계 제어부(22)가, 종래의 액정 디스플레이 장치 등과 같이, 간섭줄무늬를 구성하는 각 화소의 농담치에 따라, 각 화소에 대응하는 각 화소 전극(23)에 가해지는 전계 강도를 제어한다.
도 10은 입체 화상 표시 장치(2)의 홀로그램 기록소자(21)의 단면도를 나타낸다. 여기에서, 화소 전극[23a(A) 내지 23a(D)]가, 각각 화소(A 내지 D)에 대응하는 것으로 한다. 또, 광변조 소자(25) 내부의 굴절률과 전계 강도의 관계는, 도 7b에 나타내는 관계인 것으로 한다.
예를 들면, 각 화소(A 내지 D)의 농담치가, 각각 「255」, 「200」, 「255」, 「100」인 경우, 전계 제어부(22)는 화소 전극[23a(A) 내지 23a(D)]에 인가되는 전압을, 각각 「+5V」, 「+4V」, 「+5V」, 「+2V」로 변화시킨다.
단계(404)에 있어서, 전술한 바와 같이, 전계 제어부(22)가, 홀로그램 기록소자(21)의 각 화소 전극[23a(A) 내지 23a(D)]에 대하여, 다른 전압을 더함으로써, 광변조 소자(25)에 있어서, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의해 계산된 간섭줄무늬에 대응한 굴절률 변조가 실현되고, 상기 간섭줄무늬가 기록된다.
도 11은 광변조 소자(25)에 기록된 간섭줄무늬의 국소 영역을 구성하는 화소(A 내지 D)를 나타낸다. 도 11에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 각 화소(A 내지 D)에 대응한 굴절률을 농담의 변화로 나타내고 있다.
단계(405)에 있어서, 참조광 조사 장치(3)가, 광변조 소자(25)에 대하여, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의한 간섭줄무늬의 계산에 이용된 참조광과 동일 파장 및 동일 입사 각도를 가지는 참조광(B)을 조사한다.
단계(406)에 있어서, 광변조 소자(25)에 간섭줄무늬가 기록되어 있는 상태에서, 상기 광변조 소자(25)를 향해서 참조광(B)을 조사하면, 상기 광변조 소자(25)에 기록되어 있는 간섭줄무늬에 의해서 물체광(A)이 발생된다. 그 결과, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의한 간섭줄무늬의 계산에 이용된 3차원 형상의 물체로부터 오는 광과 동일한 물체광(A)이 관찰자의 눈에 들어감으로써, 관찰자는 전술한 3차원 형상의 물체를 입체적으로 관찰할 수 있다.
(본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 작용·효과)
본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템에 의하면, 홀로그램 기록소자에 대한 간섭줄무늬의 기록을 전기적으로 제어할 수 있기 때문에, 넓은 시역을 가능하게 하는 입체 화상 표시를 실현하면서, 입체 화상 표시 시스템의 소형화를 실현할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템에 의하면, 종래의 입체 화상 표시 시스템과 같이, LCD(12) 등의 간섭줄무늬 표시 장치(4)에 의해서 간섭줄무늬를 표시하고, 표시된 간섭줄무늬로부터 발생된 물체광(A1)과 참조광(B2)으로부터 생성되는 간섭줄무늬를 홀로그램 기록소자에 기록한다고 하는 2단계의 구성으로 할 필요가 없기 때문에, 입체 화상 표시 시스템의 소형화를 실현할 수 있다.
(본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 구성)
도 12a 및 도 12b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템에 대하여 설명한다. 이하, 본 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템에 대해, 전술한 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템과의 차이점을 주로 설명한다.
예를 들면, 체커 플래그(checker flag)의 화상과 같은 보통의 화상정보에서는, 인접하는 화소끼리의 농담치가 급격히 변화될 가능성이 있다. 이로 인해, 이러한 화소 정보를 표시하는 화상 표시 장치는, 모든 화소를 완전히 독립적으로 제어하지 않으면 안된다.
그러나, 간섭줄무늬는, 광의 물결의 합성이기 때문에, 미크로인 레벨로 보 면, 전술한 체커 플래그의 화상과 같이, 인접하는 화소끼리의 농담치가 급격히 변화되지 않는다. 이로 인해, 간섭줄무늬를 표시하기 위한 정보의 경우, 모든 화소가 완전히 독립적으로 제어되어 있지 않더라도, 재생되는 간섭줄무늬에서의 열화(劣化)의 영향은 적다.
따라서, 간섭줄무늬를 재생하는 전계 제어부(22)는, 인접하는 화소 전극[23a(A) 내지 23a(D)] 사이에서의 전계 강도의 상호 작용을 고려하여, 각 화소 전극[23a(A) 내지 23a(D)]에 인가되는 전압을 제어하도록 구성할 수 있다.
즉, 전계 제어부(22)는, 인접하는 화소마다, 모든 화소에 대응하는 화소 전극(23a)을 완전히 독립적으로 제어할 필요는 없고, 근방 화소에서의 농담치의 변화의 경향이 원래의 간섭줄무늬의 농담치의 변화의 경향과 동일하도록 제어하면 된다.
도 12a 및 도 12b를 참조하여, 전계 제어부(22)가, 모든 화소에 대응하는 화소 전극을 완전히 독립적으로 제어할 수 없는 경우에, 즉, 인접하는 화소 전극 사이의 전계가 서로 영향을 미치게 하여 맞는 경우에, 광변조 소자(25)에 가해지는 전계 강도를 제어하는 상태를 구체적으로 설명한다.
여기에서, 도 12a는, 간섭줄무늬 계산 장치(1)에 의해서 계산된 간섭줄무늬를 구성하는 화소의 일부(A, B, C, …)를 나타낸다. 또, 도 12a에 있어서, 화소(C)에 대응하는 화소 전극[23a(C)]에 대응하는 인접하는 화소 전극은, 화소(B 및 D)에 대응하는 화소 전극[23a(B) 및 23a(D)]만이 될 수도 있고, 화소(A 및 E)에 대응하는 화소 전극[23a(A) 및 23a(E)]을 포함하더라도 된다.
예를 들면, 도 12b에 도시한 바와 같이, 전계 제어부(22)는, 인접하는 화소 전극 사이에서의 전계 강도의 상호 작용을 고려하여, 화소(A 및 B)에 대응하는 화소 전극에 대하여 인가되는 전압을 실제값보다 작게 하고, 화소(C)에 대응하는 화소 전극에 대하여 인가되는 전압을 실제값보다 크게 한다. 또, 실제값이란, 전계 제어부(22)가, 모든 화소에 대응하는 화소 전극을 완전히 독립적으로 제어할 수 있는 경우(도 6b 참조)에, 각 화소 전극에 인가되는 전압을 말한다.
그 결과, 각 화소(A 내지 C)의 농담치는, 도 6b의 경우와 다르지만, 3개의 화소(A 내지 C)의 농담치에 의해 형성되는 「간섭줄무늬의 농담 변화 곡선」은, 도 6b에 나타내는 「간섭줄무늬의 농담 변화 곡선」과 대략 동일하게 된다.
또, 전계 제어부(22)는, 화소(C)에 대응하는 화소 전극에 대하여 인가되는 전압을 실제값보다 크게 하고, 화소(A, B, D, E) 등의 화소(C)에 인접하는 화소 전극에 대하여 전압을 인가하지 않는 것과 같이, 전압을 인가하는 화소 전극을 드문드문하게 할 수도 있다.
즉, 전계 제어부(22)는, 모든 화소에 대응하는 화소 전극에 대하여 인가되는 전압을 제어할 필요는 없고, 특정한 화소에 대응하는 화소 전극에 대하여 인가되는 전압만을 제어하도록 구성할 수 있다. 여기에서, 전압을 제어해야 할 필요가 있는 화소 전극의 결정방법은, 광변조 소자(25)의 특성에 의해서 다르다.
상술한 바와 같이 처리를 행함으로써 전계 제어부(22)는, 전체적으로 보면, 모든 화소에 대응하는 화소 전극을 완전히 독립적으로 제어할 수 없는 경우라도, 즉, 인접하는 화소 전극 사이의 전계가 서로 영향을 미치게 하여 맞는 경우라도, 도 6b에 나타내는 「간섭줄무늬의 농담 변화 곡선」과 동일한 결과를 얻을 수 있다.
또, 전계 제어부(22)는, 특정한 화소 전극[예를 들면, 화소(C)에 대응하는 화소 전극]에 인가되는 전압이 소정 전압 이상인 경우, 상기 특정한 화소 전극에 인접하는 화소 전극[예를 들면, 화소 전극(A, B, D, E)]에 대하여 전압을 인가하지 않도록 구성할 수도 있다.
본 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템에 의하면, 인접하는 전극 사이의 완전 독립 제어라는 제약 조건이 완화되기 때문에, 제조가 용이하게 된다.
(본 발명의 제3 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템의 구성)
도 13 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템에 대하여 설명한다. 이하, 본 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템에 대해, 전술한 제1 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템과의 차이점을 주로 설명한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 입체 화상 표시 시스템은, 서버 장치(100)와, 입체 화상 표시 장치(2)를 구비한다. 본 실시예에서는, 입체 화상 표시 장치(2)가, 패킷(packet) 통신네트워크(5)를 통하여 서버 장치(100)와의 사이에서 통신 가능한 휴대통신단말기로 구성되어 있는 예에 대하여 설명한다.
서버 장치(100)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 간섭줄무늬 계산부(1a)와, 기억부(1b)와, 송신부(1c)를 구비하고 있다.
간섭줄무늬 계산부(1a)는 물체광과 참조광으로부터 생성되는 간섭줄무늬(계 산기 홀로그램)를 계산하는 것이다. 기억부(1b)는 간섭줄무늬의 농담치와 전압치를 관련지어 기억하는 것이다. 송신부(1c)는 계산된 간섭줄무늬의 각 화소의 농담치에 관련되어 있는 전압치를, 입체 화상 표시 장치(2)에 송신하는 것이다.
입체 화상 표시 장치(2)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 통신부(31)와, 홀로그램 기록소자(21)와, 전계 제어부(22)와, 광원(32)과, 광 반사판(33)을 구비하고 있다.
통신부(31)는, 서버 장치(100)에 대하여, 입체 화상을 표시하기 위한 간섭줄무늬의 각 화소의 농담치에 대응하는 전압치를 송신하도록 요구하고, 수신한 전압치를 전계 제어부(22)에 송신한다.
전계 제어부(22)는, 통신부(31)를 통하여 서버 장치로부터 수신한 간섭줄무늬의 각 화소의 농담치에 관련되어 있는 전압치의 전압을, 각 화소에 대응하는 화소 전극에 인가함으로써, 홀로그램 기록소자(21)의 광변조 소자(25)에 상기 간섭줄무늬를 기록하도록 구성되어 있다. 또, 홀로그램 기록소자(21)의 구성은, 전술한 제1 실시예에 따른 홀로그램 기록소자(21)의 구성과 동일하다.
광 반사판(33)은, 광원(32)으로부터의 광을 반사시킴으로써, 참조광(B)을 생성하는 것이다. 여기에서, 참조광(B)은 서버 장치(100)의 간섭줄무늬 계산부(1a)에 의한 간섭줄무늬의 계산에 이용된 참조광과 동일 파장 및 동일 입사 각도를 가진다. 또, 광원(32)은, 휴대통신단말기의 액정 디스플레이스에서 사용되는 백라이트가 될 수도 있고, 이러한 백라이트와 별개로 설치된 광원이 될 수도 있다.
또, 전술한 제3 실시예에서는, 서버 장치(100)가, 패킷 통신네트워크(5)를 통하여 간섭줄무늬의 농담치에 관련된 전압치를 입체 화상 표시 장치(2)에 송신하는 구성에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 서버 장치(100)가, 패킷 통신네트워크(5)를 통하여 간섭줄무늬의 농담치를 입체 화상 표시 장치(2)에 송신하는 구성에 관해서도 적용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 넓은 시역을 가능하게 하는 입체 화상 표시를 실현하면서, 소형화를 실현하는 입체 화상 표시 장치 및 입체 화상 표시 시스템을 제공할 수 있다.
이 기술의 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 본 발명의 가르침을 받은 후 본 발명을 다양하게 변경할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 입체 화상 표시 장치 및 입체 화상 표시 시스템은 넓은 시역을 실현하면서, 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

Claims (7)

  1. 참조광이 조사되면, 입체 화상을 표시하기 위해 계산된 간섭줄무늬를 기록하는 간섭줄무늬 기록 장치에 있어서,
    복수의 화소 전극과 이에 대응하는 화소를 포함하는 광변조 소자; 및
    상기 계산된 간섭줄무늬에 따라 상기 광변조 소자에 가해지는 전계 강도를 변화시킴으로써 상기 광변조 소자에 상기 계산된 간섭줄무늬를 기록하도록 구성되고, 또 전압이 인가되는 적어도 하나의 화소 전극에 인가되는 전압을 증가시키는 것에 의해 상기 복수의 화소 전극에서 전압이 인가되는 화소 전극의 수를 감소시키는, 전계 제어부
    를 포함하고,
    상기 화소는, 상기 복수의 화소에서 하나의 화소의 굴절률이 그 화소에 대응하는 화소 전극에서의 전계 강도에 따라 변하는, 전기광학적 효과를 가지고 있는, 간섭줄무늬 기록 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광변조 소자의 표면에 상기 간섭줄무늬의 각 화소에 대응하는 화소 전극이 설치되어 있으며, 상기 전계 제어부는 상기 화소 전극의 각각에 인가되는 전압을 제어함으로써 상기 광변조 소자에 가해지는 상기 전계 강도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 간섭줄무늬 기록 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전계 제어부는, 상기 간섭줄무늬의 농담치 및 전압치를 연관시켜 기억하고, 상기 간섭줄무늬에서의 각각의 화소의 농담치와 연관된 전압치의 전압을, 각각의 화소에 대응하는 화소 전극에 인가하는, 간섭줄무늬 기록 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전계 제어부는 상기 화소 전극에 대응하는 화소에 인접한 하나의 화소에서의 전계 강도에 기초하여 화소 전극에 인가되는 전압을 제어하는, 간섭줄무늬 기록 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전계 제어부는, 상기 전계 강도에 기초하여, 특정의 화소 전극에만 전압을 인가하는 것에 의해, 상기 각각의 화소 전극에 인가되는 전압을 제어하는, 간섭줄무늬 기록 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전계 제어부는, 상기 전계 강도에 기초하여, 특정의 화소 전극에 인가되는 전압이 소정의 전압보다 크거나 같은 때, 상기 특정의 화소 전극에 인접한 화소 전극에 전압을 인가하지 않는 것에 의해, 상기 각각의 화소 전극에 인가되는 전압을 제어하는, 간섭줄무늬 기록 장치.
  7. 간섭줄무늬 기록 장치와 서버를 포함하고 입체 화상을 표시하는 3차원 입체 화상 표시 시스템에 있어서,
    상기 서버는,
    물체광과 참조광으로부터 생성된 간섭줄무늬를 계산하는 간섭줄무늬 계산부;
    상기 간섭줄무늬의 농담치 및 전압치를 서로 관련지어 기억하는 기억부; 및
    계산된 간섭줄무늬에서의, 각각의 농담치와 연관된 전압치를 상기 간섭줄무늬 기록 장치로 송신하는 송신부;
    를 포함하고,
    상기 간섭줄무늬 기록 장치는,
    복수의 화소 전극과 이에 대응하는 화소를 포함하는 광변조 소자; 및
    상기 계산된 간섭줄무늬에 따라 상기 광변조 소자에 가해지는 전계 강도를 변화시킴으로써 상기 광변조 소자에 상기 계산된 간섭줄무늬를 기록하도록 구성되고, 또 전압이 인가되는 적어도 하나의 화소 전극에 인가되는 전압을 증가시키는 것에 의해 상기 복수의 화소 전극에서 전압이 인가되는 화소 전극의 수를 감소시키는, 전계 제어부
    를 포함하고, 상기 화소는, 상기 복수의 화소에서 하나의 화소의 굴절률이 그 화소에 대응하는 화소 전극에서의 전계 강도에 따라 변하는, 전기광학적 효과를 가지고 있는,
    입체 화상 표시 시스템.
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