KR20140089677A - 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 패널에서 여러 표시 정보를 동시에 표현하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 박막 평판형 다중 화면 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치는, 백 라이트 유닛; 영상의 한 프레임을 n×2m(n, m은 자연수)개의 영역으로 분할하고, 좌안용 홀로그램 패턴과 우안용 홀로그램 패턴을 교대로 배치하여 표현하는 공간 광 변조 패널; 그리고 아이 트래커를 포함한다. 본 발명은, 하나의 공간 광 변조 패널을 다중 영역으로 구분하여, 좌안용 홀로그래피 입체 영상과 우안용 홀로그래피 입체 영상을 하나의 패널의 서로 다른 영역에서 제공하여, 고품질의 홀로그래피 방식의 입체 영상을 제공한다.

Description

다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치 {Multi-View Holography 3D Display Device}

본 발명은 한 패널에서 여러 표시 정보를 동시에 표현하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하나의 패널을 공간적으로 분할하여, 좌안 영상 및 우안 영상을 나누어 표현하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

최근 3차원 (3D: Three Dimension) 영상과 영상 재생 기술에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 3차원 영상 관련 미디어는 시각 정보의 수준을 한 차원 더 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 영상장치를 주도할 것으로 예상된다. 기존의 2차원 영상 시스템은 평면 영상을 제공하지만 3차원 영상 시스템은 물체가 가지고 있는 실제 이미지 정보를 관찰자에게 보여주는 관점에서 궁극적인 영상 구현 기술이라고 할 수 있다.

3차원 입체 영상을 재생하기 위한 방법으로는 크게, 스테레오스코피 (stereoscopy), 홀로그래피 (holography) 및 집적영상 (integral imaging) 등의 방법들이 연구 개발되고 있다. 이 중에서 홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 동일한 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서, 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 관측자가 피로감 없이 입체 영상을 느낄 수 있는 가장 이상적인 방식으로 알려져 있다.

홀로그래피 방식은 물체에서 반사된 빛(물체파)과 간섭성이 있는 빛(기준파)을 겹쳐서 얻어지는 간섭신호를 기록하고 이를 재생하는 원리를 이용하는 것이다. 가간섭성이 높은 레이저 광을 사용하여 물체에 부딪혀 산란되는 물체파를 또 다른 방향에서 입사된 기준파와 만나게 하여 형성된 간섭 무늬를 산진 필름에 기록하는 것을 홀로그램이라고 한다. 물체파와 기준파가 만날 때, 간섭에 의한 간섭 무늬를 형성하는데, 이 간섭 무늬에 물체의 진폭과 위상 정보가 함께 기록된다. 이렇게 기록된 간섭 무늬에 참조광을 조사하여 홀로그램에 기록된 입체성을 3차원 영상으로 복원하는 것을 홀로그래피라고 한다.

홀로그램을 저장, 전송 및 영상처리를 위해 컴퓨터에 의해 생성하는 방법으로서, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH: Computer Generated Hologram)이 개발되었다. 이 컴퓨터 생성 홀로그램은 지금까지 다양한 방법으로 개발되고 있는데, 근래에는 디지털 산업의 발달에 의해 정지 영상의 컴퓨터 생성 홀로그램에 머무르지 않고 동영상의 컴퓨터 생성 홀로그램을 표시하기 위한 시스템이 개발되고 있다.

컴퓨터 생성 홀로그램은 컴퓨터를 이용하여 직접 홀로그램에 저장되는 간섭무늬를 만드는 것으로. 간섭 무늬 이미지를 컴퓨터로 계산하여 생성한 후, 액정 - 공간 광 변조기(LC-SLM: Liquid Crystal - Spatial Light Modulator)와 같은 공간 광 변조기에 전송하고, 이 SLM에 참조광을 조사하여 입체 영상을 복원/재생한다. 도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 컴퓨터(10)에서 구현하고자 하는 입체 영상에 해당하는 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 생성된 간섭 무늬는 SLM(20)으로 전송된다. SLM(20)은 투과형 액정표시패널로 형성하여 간섭 무늬를 표시할 수 있다. SLM(20)의 일측면에는 참조광으로 사용할 레이저 광원(30)이 위치해 있다. 레이저 광원(30)에서 조사되는 참조광(90)을 SLM(20)의 전면에 고르게 투사하기 위해서 확장기(40)와 렌즈(50)가 순차적으로 배치된다. 레이저 광원(30)에서 출사된 참조광(90)은, 확장기(40)와 렌즈(50)를 거쳐 SLM(20)의 일측면에 조사된다. SLM(20)이 투과형 액정표시 패널인 경우, SLM(20)의 타측면에는 SLM(20)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬에 의해 3차원 입체 영상(80)이 표시된다.

도 1에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치는 참조광(90)을 발생하는 광원(30), 확장기(40) 그리고 렌즈(50)와 같이 상당한 부피를 차지하는 구성품으로 이루어진다. 이와 같은 시스템을 구축하는 경우, 부피가 상당히 크며, 무게도 많이 나가기 때문에, 최근 추세인 경박단소형의 표시장치에는 적합하지 않다. 따라서, 무안경 방식으로 궁극적인 입체 영상을 구현하는 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템을 박막 평판형으로 구현하는 것이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 박막 평판형 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 홀로그래피를 이용한 입체 영상을 각각 좌안과 우안에 전송함으로써, 고품질의 입체 영상을 제공하는 박막 평판형 다중 화면 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 하나의 공간 광 변조 패널에서 공간 분할 방식으로 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 표현함으로써, 고속 처리 및 고속 반응을 구현하는 고비용의 패널을 사용하지 않고도 고품질의 입체 영상을 제공하는 박막 평판형 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 박막 평판형 다중 화면 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치는, 백 라이트 유닛; 영상의 한 프레임을 n×2m(n, m은 자연수)개의 영역으로 분할하고, 좌안용 홀로그램 패턴과 우안용 홀로그램 패턴을 교대로 배치하여 표현하는 공간 광 변조 패널; 그리고 아이 트래커를 포함한다.

상기 아이 트래커는, 수직 그레이팅 패널 및 수평 그레이팅 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 좌안용 홀로그램 패턴과 상기 우안용 홀로그램 패턴을 각각 저장하고, 상기 좌안용 홀로그램 패턴과 상기 우안용 홀로그램 패턴 각각을 상기 n×2m(n, m은 자연수) 영역으로 분할하고, 상기 분할된 좌안용 홀로그램 패턴과 상기 분할된 우안용 홀로그램 패턴에서 주요 영역을 선택하여, 상기 공간 광 변조 패널의 상기 분할된 영역에 상기 좌안용 홀로그램 패턴의 상기 주요 영역과 상기 우안용 홀로그램 패턴의 상기 주요 영역을 재배치하는 데이터 처리 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 좌안용 홀로그램 패턴은, 상기 n×2m(n, m은 자연수)의 영역으로 분할된 상기 한 프레임 상에서, 상, 하, 좌, 우에서 서로 이웃하지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 우안용 홀로그램 패턴은, 상기 n×2m(n, m은 자연수) 영역으로 분할된 상기 한 프레임 상에서, 상, 하, 좌, 우에서 서로 이웃하지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 백 라이트 유닛은, 시준 순도가 높고, 가간섭성이 우수한 빛을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 다중 화면 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치는, 박막 평판형 백 라이트 유닛, 공간 광 변조 패널, 그리고 평판형 광 편향 패널을 구비하여, 박막 평판형 홀로그래피 방식의 입체 영상을 제공한다. 또한, 본 발명은 좌안용 홀로그래피 방식의 입체 영상을 관람자의 좌안으로 전송하고, 우안용 홀로그래피 방식의 입체 영상을 관람자의 우안으로 전송하여 고품질의 입체 영상을 제공한다. 그리고 본 발명은, 하나의 공간 광 변조 패널을 다중 영역으로 구분하여, 좌안용 홀로그래피 입체 영상과 우안용 홀로그래피 입체 영상을 하나의 패널의 서로 다른 영역에서 제공하여, 고품질의 홀로그래피 방식의 입체 영상을 제공한다.

도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 투과형 액정표시장치를 이용한 디지털 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치에서 입체 영상의 초점이 SLM과 관람자 사이의 공간상에 설정된 경우의 입체 영상을 제공하는 상태를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시 장치에서 좌안 영상을 좌안으로 우안 영상을 우안으로 전송하여 입체 영상을 제공하는 방식을 나타낸 개략도.
도 5는 공간 광 변조 패널에 표시된 홀로그램 패턴의 구성을 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 공간 광 변조 패널의 화면 구성을 나타내는 평면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에서 첫 번째 변형 예에 의한 공간 광 변조 패널을 나타내는 평면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예서 두 번째 변형 예에 의한 공간 광 변조 패널을 나타내는 평면도.
도 9a 및 9b는 본 발명의 제2 실시 예에서 세 번째 변형 예에 의한 공간 광 변조 패널을 나타내는 평면도들.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 홀로그래피 입체 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 측면도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 의한, 투과형 액정표시장치를 공간 광 변조기로 사용한 박막 평판형 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 투과형 액정표시장치를 이용한 디지털 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치는 SLM(200)을 투과형 액정표시패널로 구성한다. 즉, SLM(200)은 투명한 유리 기판으로 형성한 상판(SU)과 하판(SD)이 대면하며, 그 사이에 액정층(LC)을 개재하여 결합된 투과형 액정표시패널로 형성한다. SLM(200)은 컴퓨터 혹은 비디오 처리 장치(도시하지 않음)로부터 간섭 무늬 패턴 데이터를 입력받아 간섭 무늬를 표시한다. 상판(SU)과 하판(SD) 각각에는 액정표시패널을 구성하는 박막 트랜지스터 및 칼라필터 등이 형성될 수 있다.

그리고 SLM(200)의 하면에는 광원(300) 및 광섬유(OF)를 포함하는 백 라이트 유닛(BLU)이 배치된다. 광원(300)은 적색 레이저 다이오드(R), 녹색 레이저 다이오드(G) 및 청색 레이저 다이오드(B)들을 포함하는 레이저 다이오드나 적색, 녹색 및 청색 콜리메이티드 LED들로 광원(300)으로 구성할 수 있다. 한편, 광원(300)은 적색, 녹색 및 청색을 구분하는 R, G, B 혹은 그외의 다른 색상들을 조합한 광원(300)일 수도 있고, 백색 레이저 다이오드나 백색 콜리메이티드 LED와 같은 단일 광원(300)일 수도 있다. 이와 같이 광원(300)은 다양할 수 있으나, 여기에서는 편의상 적색, 녹색 및 청색 레이저 다이오드들(R, G, B)의 경우로 설명한다.

광원(300)에서 출사된 참조광이 SLM(200) 기판의 하부 전면으로 고르게 유도하기 위해 광 섬유(OF)를 이용한다. 예를 들어, 레이저 다이오드들(R, G, B)이 백 라이트 유닛(BLU)의 일측면에 배치될 수 있다. 그리고 광 섬유(OF)를 이용하여 레이저 다이오드(R, G, B)들에서 출사된 레이저 광을 SLM(200)의 하면에서 확대 출사되도록 유도할 수 있다. 광 섬유(OF)는 액정패널인 SLM(200)의 전면에 대응하도록 배치될 수 있다. 특히, 광 섬유(OF)의 코어를 둘러싼 클래드의 일부를 제거하여 광 섬유(OF) 외부로 레이저 광을 출사시키는 광 출사부(OUT)를 다수 형성하여 레이저 광이 액정패널 전면에 조사되도록 구성할 수 있다. 또한, 광 섬유(OF)에 의해 확장된 참조광이 SLM(200)의 면적에 대응하는 크기를 유지하여, 평행 직진하도록 조절하는 광학시트(500)를 SLM(200)과 광 섬유(OF) 사이에 더 포함할 수 있다.

제1 실시 예에서 백 라이트 유닛(BLU)은 광 섬유(OF)를 이용한 개략적인 구조만을 개시한 것이다. SLM(200)을 구성하는 칼라 화소들이 한 열을 기준으로 동일한 색상 화소들이 나열되는 경우, 각 색상에 대응하는 광 섬유(OF)를 한 열에 대응하도록 배열할 수 있다. 다른 방법으로는, 각 화소에 대응하는 면 발광 레이저 다이오드를 각 칼라 화소에 대응하는 위치에 형성한 백 라이트 유닛(BLU)도 이용할 수 있다. 본 발명의 핵심 내용이 백 라이트 유닛(BLU)에 있는 것이 아니므로 상세한 예들에 대해서는 생략한다.

그리고 SLM(200)의 전면에는 SLM(200)과 관람자 사이의 공간 내의 적절한 위치에 입체 영상의 초점을 맞추어 주는 평판 렌즈(FL)를 더 포함할 수 있다. 평판 렌즈(FL)의 초점은 다양하게 설정할 수 있다. 예를 들어, SLM(200)과 관람자 사이의 최적의 위치에 초점을 설정할 수도 있다. 다른 방법으로는 관람자의 눈에 직접 초점을 맞출 수도 있다. 이 경우에는 좌안과 우안에 교대로 좌안 영상과 우안 영상이 전송하도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 핵심이 평판 렌즈(FL)에 국한된 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 평판 렌즈(FL)의 전면에는 관람자가 이동하는 경우에 관람자의 이동 위치를 검출하고, 관람자의 위치에 따른 관람 각도를 계산한 후에, 입체 영상을 관람자가 위치한 각도에 맞추어 편향시켜주는 아이-트래커(ET)를 더 포함할 수 있다. 아이 트래커(ET)는 관람자의 위치에 따라 입체 영상의 초점을 수평 방향으로 편향 시켜주는 편향장치이다. 따라서, 도면으로 도시하지 않았지만, 아이 트래커(ET)에는 관람자의 위치를 인식하기 위한 관람자 위치 검출기를 더 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 핵심이 아이 트래커(ET)에 국한된 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치에서 입체 영상의 초점이 SLM과 관람자 사이의 공간상에 설정된 경우의 입체 영상을 제공하는 상태를 나타낸 개략도이다. 도 3을 참조하면, SLM(200)에서 홀로그래피 방식의 입체 영상을 위한 간섭 패턴을 표현하면, 백 라이트 유닛(BLU)에서 출사한 참조광이 SLM(200)의 간섭 패턴을 통과하면서, 입체 영상이 구현된다. 입체 영상을 구현하는 출사광은 평판 렌즈(FL)에 의해서 SLM(200)과 관람자 사이의 공간상에 입체 영상을 표시한다. 또한, 관람자가 정면의 위치에서 좌측 혹은 우측으로 이동할 경우, 아이 트래커(ET)에서 이를 감지하고, 이동한 관람자의 위치로 입체 영상을 편향시켜 관람자 정면에서 입체 영상의 초점이 형성되도록 조절한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시 장치에서 좌안 영상을 좌안으로 우안 영상을 우안으로 전송하여 입체 영상을 제공하는 방식을 나타낸 개략도이다. 도 4에 의한 입체 영상 구현 방법은 기본적으로 도 3에 의한 구현 방법과 동일하다. 다만, 차이가 있다면, 도 4에서는 좌안 입체 영상을 관람자의 좌안에 그리고 우안 입체 영상을 관람자의 우안으로 전송하는 것에 차이가 있다.

예를 들어, 첫 번째 프레임에서는 좌안용 홀로그래피 방식의 좌안 영상을 표시한다. 이때, 평판 렌즈(FL)의 초점은 관람자의 좌안과 우안 사이로 설정한다. 그리고 아이 트래커(ET)에서 초점을 좌안 쪽으로 편향시켜준다. 보통 사람의 좌안과 우안의 간격이 평균적으로 65mm이므로, 좌안용 입체 영상을 구현할 때는, 아이 트래커(ET)에서는 초점이 좌측으로 32mm정도 이동하는 각도가 되도록 편향 각도를 설정한다. 한편, 두 번째 프레임에서는 우안용 홀로그래피 방식의 우안 영상을 표시한다. 마찬가지로, 평판 렌즈(FL)의 초점은 관람자의 좌안과 우안 사이로 설정한다. 그리고 아이 트래커(ET)에서 초점을 우안 쪽으로 편향시켜준다. 즉, 우안용 입체 영상을 구현할 때는, 아이 트래커(ET)에서는 초점이 우측으로 32mm정도 이동하는 각도가 되도록 편향 각도를 설정한다.

도 3에 의한, 단안 방식으로도 무안경 방식의 입체 영상을 구현할 수 있다. 그러나 도 4에 의한, 양안 방식으로 구현한 홀로그래피 방식의 입체 영상은, 도 3에 의한 단안 방식보다도 더욱 선명하고 명확한 입체 영상을 무안경 방식으로 제공하는 효과가 있다. 하지만, 도 4에 의한 양안 방식으로 구현할 때에는, 동일 프레임 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 나누어서 생성하고 표현하여야 하므로, 고속 구동을 필요로 한다. 고속 구동을 원활하게 수행하기 위해서는, SLM(200)을 구성하는 액정층(LC)이 고속 구동이 가능한 액정이어야 한다. 이는 사용할 수 있는 액정 물질 혹은 구동 모드가 극히 제한적일 수밖에 없어 비용이 증가하는 문제가 있을 수 있다.

따라서, 본 발명의 제2 실시 예에서는 고속 구동 및 고속 반응을 요구하지 않는 양안 방식으로 구현한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치를 설명한다. 먼저, 도 5 및 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 의한 공간 광 변조 패널에 대하여 설명한다. 도 5는 공간 광 변조 패널에 표시된 홀로그램 패턴의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 공간 광 변조 패널의 화면 구성을 나타내는 평면도이다.

도 5를 참조하여, 공간 광 변조 패널에 어떠한 홀로그램 패턴이 표현된 경우를 설명한다. 도 5에서 'C'로 표시된 부분은 홀로그램 패턴의 주요 정보들이 모여 있는 영역을 의미한다. 'C' 영역을 제외한 부분은 그리 중요하지 않은 정보들을 포함하는 고주파 영역이다. 홀로그램 패턴은 광학적인 푸리에 트랜스폼(Fourier Transform) 형태로서 구현하고자 하는 영상의 패턴에서 일부만 취하더라도 원하는 영상을 표현할 수 있다. 즉, 고주파 정보들을 포함하는 영역을 제외한, 'C' 영역의 홀로그램 패턴만 가지고도 전체 영상을 재현하는 데 큰 문제가 없다.

따라서, 'A' 영역 혹은 'B' 영역만 취하더라도, 표현하고자 하는 영상을 재현할 수 있다. 예를 들어, 'A' 영역을 취한 경우, 상하 정보는 어느 정도 사라지더라도, 주요 영상을 복원하는 데는 큰 문제가 없다. 또한, 'B' 영역을 취한 경우, 좌우 정보는 어느 정도 사라지더라도, 주요 영상을 복원하는 데는 큰 문제가 없다. 따라서, 구현하고자 하는 홀로그램 영상 시스템에서 어떠한 정보들을 더 중요하게 다루는가에 따라, 전체 홀로그램 패턴 중에서 일부만을 선별하여 화면을 구성할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 예에서는, 좌안 영상과 우안 영상을 구분하여 하나의 공간 광 변조 패널 상에서 동시에 표현하는 입체 영상 표시장치를 제공하고자 한다. 따라서, 좌안 영상과 우안 영상의 크로스 토크(Cross Talk)가 발생하지 않도록 하기 위해, 좌/우 정보를 없애고 상/하 정보를 더 중요하게 취급할 수 있도록 'B' 영역을 취하는 것을 기본으로 한다.

도 6을 참조하면, 공간 광 변조 패널(200)의 표시 영역을 2분할한다. 좌측 영역(LA)에는 좌안용 홀로그램 패턴(LH)을 표시하고, 우측 영역(RA)에는 우안용 홀로그램 패턴(RH)을 표시한다. 이때, 좌안용 홀로그램 패턴(LH)은 전체 좌안용 홀로그램 패턴 중에서 주요 정보들이 모여 있는 부분을 세로로 길쭉하게 잘라서 취한다. 특히, 공간 광 변조 패널(200)을 균등하게 2분할하여 표시하므로, 전체 좌안용 홀로그램 패턴 중에서 좌측 고주파 영역 1/4와 우측 고주파 영역 1/4를 삭제하여, 전체 중 1/2 면적을 차지하도록 주요 영역만을 취하여, 좌측 영역(LA)에 표시한다.

마찬가지로 우안용 홀로그램 패턴(RH)은 전체 우안용 홀로그램 패턴 중에서 주요 정보들이 모여 있는 부분을 세로로 길쭉하게 잘라서 취한다. 특히, 공간 광 변조 패널(200)을 균등하게 2분할하여 표시하므로, 전체 우안용 홀로그램 패턴 중에서 좌측 고주파 영역 1/4와 우측 고주파 영역 1/4를 삭제하여, 전체 중 1/2 면적을 차지하도록 주요 영역만을 취하여, 우측 영역(RA)에 표시한다. 즉, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 공간 광 변조 패널은, 하나의 패널 영역을 공간적으로 2분할하여, 좌안 홀로그램 패턴과 우안 홀로그램 패턴을 동시에 표현하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 7, 8 그리고 9a 및 9b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 공간 분할로 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 표현하여 공간 광 변조 패널의 다양한 변형 예들에 대해서 좀 더 상세히 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에서 첫 번째 변형 예에 의한 공간 광 변조 패널을 나타내는 평면도이다.

공간 광 변조 패널(200)에 최종적으로 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 표현하기 전에, 공간 광 변조 패널(200)에 좌안 영상과 우안 영상을 나누어 표현할 방식을 설정한다. 첫 번째 변형 예에서는 1행×8열 나누어 좌안 영상(LH)과 우안 영상(RH)을 교대로 표현하는 방식을 사용한다.

좌안용 홀로그램 패턴(LH)와 우안용 홀로그램 패턴(RH)이 각각 메모리 상에 저장된다. 좌안용 홀로그램 패턴(LH)을 동일한 1행×8열로 나누어, 이들 중에서 주요 패턴들이 있는 4행들을 선택한다. 여기서는, 2번째 행(LH2) 내지 4번째 행(LH4)까지를 선택한 경우로 가정한다. 우안용 홀로그램 패턴(RH)도 1행×8열로 나누어, 이들 중에서 주요 패턴들이 있는 4행들을 선택한다. 여기서는, 4번째 행(RH4) 내지 7번째 행(RH7)까지를 선택한 경우로 가정한다.

이상 주요 정보들이 모여있는 좌안용 홀로그램 패턴 4행들(LH2 ~ LH5)과 우안용 홀로그램 패턴 4행들(RH4 ~ RH7)을 교대로 배열하여, 공간 광 변조 패널(200)에 표시한다. 본 발명의 제2 실시 예에서 두 번째 변형 예에서는, 세로 방향으로 길쭉하게 8개의 열로 나누어진 공간 광 변조 패널 상에, 좌안용 홀로그램 패턴 및 우안용 홀로그램 패턴을 교대로 배열하여 입체 영상을 구현한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예서 두 번째 변형 예에 의한 공간 광 변조 패널을 나타내는 평면도이다. 공간 광 변조 패널(200)에 최종적으로 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 표현하기 전에, 공간 광 변조 패널(200)에 좌안 영상과 우안 영상을 나누어 표현할 방식을 설정한다. 두 번째 변형 예에서는 2행×2열 나누어 좌안 영상(LH)과 우안 영상(RH)을 교대로 표현하는 방식을 사용한다.

좌안용 홀로그램 패턴(LH)와 우안용 홀로그램 패턴(RH)이 각각 메모리 상에 저장된다. 좌안용 홀로그램 패턴(LH)을 동일한 2행×2열로 나누어, 이들 중에서 주요 패턴들이 있는 2 구역들(LH1, LH2)을 선택한다. 우안용 홀로그램 패턴(RH)도 2행 X 2열로 나누어, 이들 중에서 주요 패턴들이 있는 2 구역들(RH1, RH2)을 선택한다.

이상 주요 정보들이 모여있는 좌안용 홀로그램 패턴 2 구역들(LH1, LH2)과 우안용 홀로그램 패턴 2 구역들(RH1, RH2)을 교대로 배열하여, 공간 광 변조 패널(200)에 표시한다. 본 발명의 제2 실시 예에서 세 번째 변형 예에서는, 2×2으로 나누어진 공간 광 변조 패널 상에, 좌안용 홀로그램 패턴 및 우안용 홀로그램 패턴을 교대로 배열하여 입체 영상을 구현한다.

또한, 별도의 도면으로 예를 들어 설명하지 않았지만, n×n으로 확장할 수 있다. 예를 들어, 좌안용 홀로그램 패턴과 우안용 홀로그램 패턴을 각각 n×n으로 나누고, 좌안용 홀로그램 패턴들 중에서 주요 영역들과 우안용 홀로그램 패턴들 중에서 주요 영역들을 선별한다. 특히, 좌안용 및 우안용 홀로그램 패턴들을 각각 (n×n)/2개씩 선택하고, 서로 이웃하지 않도록 재 배치하여 한 프레임의 공간 광 변조 패널 상에 표현할 수 있다.

또 다른 경우로, 선택하는 좌안용 홀로그램 패턴들의 개수와 선택하는 우안용 홀로그램 패턴들의 개수가 반드시 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 좌안용 홀로그램 패턴이 주요한 정보를 더 많이 갖고 있는 경우, 그리고 홀로그램 패턴을 동일한 크기로 나눈 경우, 좌안용 홀로그램 패턴의 개수를 더 많이 선택하여 재배치할 수 있다.

또 다른 경우로, 좌안용 홀로그램 패턴과 우안용 홀로그램 패턴을 재 배치할 경우, 상, 하, 좌, 우에서 동일한 홀로그램 패턴이 이웃하지 않도록 배치하는 것이 가장 바람직하다. 하지만, 경우에 따라서는 동일한 홀로그램 패턴이 서로 이웃하여 배치될 수도 있다. 예를 들어, 좌안용 홀로그램 패턴이 주요한 정보를 더 많이 갖는 경우, 주요 패턴들을 서로 모아서 배치할 수도 있다.

지금까지는, 좌안 영역과 우안 영역이 동일한 크기를 갖도로 나누어진 경우에 대해서만 설명하였다. 하지만, 좌안 영역과 우안 영역의 크기가 반드시 동일할 필요는 없다. 경우에 따라, 좌안용 홀로그램 패턴에서 주요 영역의 크기가 우안용 홀로그램 패턴에서 주요 영역의 크기보다 클 수도 있고 작을 수도 있다. 이럴 때는, 각 영역에 대한 크기 비율을 다르게 설정할 수도 있다.

도 9a 및 9b는 본 발명의 제2 실시 예에서 세 번째 변형 예에 의한 공간 광 변조 패널을 나타내는 평면도들이다. 도 9a에서는 2×2으로 나누어진 공간 광 변조 패널 상에, 좌안용 홀로그램 패턴 및 우안용 홀로그램 패턴을 교대로 배열하여 입체 영상을 구현한다. 도 9a에서는 특히, 좌안용 홀로그램 패턴에서 주요 영역이 더 큰 경우에 적합한 공간 분할 방식을 나타내었다.

도 9b에서는 2×4로 나누어진 공간 광 변조 패널 상에, 좌안용 홀로그램 패턴 및 우안용 홀로그램 패턴을 교대로 배열하여 입체 영상을 구현한다. 도 9b에서는 특히, 주요 영역이 여러 부분으로 나누어져 분포된 경우에 적합한 공간 분할 방식의 경우이다.

본 발명의 제2 실시 예에서는, 공간 광 변조 패널의 한 프레임을 좌안 영역과 우안 영역으로 구분하는 것을 특징으로 한다. 특히, 좌안 및 우안의 크로스 토크를 방지하기 위해, 좌안용과 우안용으로 동등하게 배분하는 것을 기초로 한다. 따라서, 열의 개수는 2m(m은 자연수)개로 나누는 것을 특징으로 한다. 또한, 행으로도 더 나눌 수 있는데, 행은 위, 아래로 배치되는 것으로 크로스 토크에 영향을 주지 않으므로, n(n은 자연수)개로 나누는 것을 특징으로 한다. 즉, 공간 광 변조 패널은, 한 프레임을 n×2m(n, m은 자연수)로 분할하고, 좌안용 홀로그램 패턴과 우안용 홀로그램 패턴을 상하, 좌우에서 서로 이웃하지 않도록 재배치하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 의해 공간 분할 방식으로 좌안 홀로그램 패턴과 우안 홀로그램 패턴을 표현하는 공간 광 변조 패널을 구비한 입체 영상 표시장치의 전체 구성에 대해서 설명한다. 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 홀로그래피 입체 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 측면도이다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 박막 평판형 홀로그래피 입체 영상 표시장치는, 백 라이트 유닛(BLU), 공간 광 변조 패널(200) 및 아이 트래커(ET)가 순차적으로 배열된 구조를 갖는다. 백 라이트 유닛(BLU)는 공간 광 변조 패널(200)로 시준 순도가 높고 가간섭성이 우수한 백 라이트를 제공한다.

공간 광 변조 패널(200)은 한 프레임을 n×2m(n, m은 자연수)로 분할하고, 좌안용 홀로그램 패턴과 우안용 홀로그램 패턴을 상하, 좌우에서 서로 이웃하지 않도록 재배치하여 표시하도록 고안된다. 따라서, 공간 광 변조 패널(200)에는 좌안용 홀로그램 패턴(LH)과 우안용 홀로그램 패턴(RH)을 저장, 분석, 분할, 선택할 수 있는 데이터 처리기 혹은 컴퓨터(100)가 연결되어 있을 수 있다.

공간 광 변조 패널(200)의 앞에는 아이 트래커(ET)가 배치되어 좌안용 홀로그램 패턴(LH)은 관람자의 좌안으로, 우안용 홀로그램 패턴(LH)은 관람자의 우안으로 선별적으로 전송한다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 좌안 영역과 우안 영역이 고정되지 않고, 임의로 변경될 수 있다. 따라서, 아이 트래커(ET)도 공간 광 변조 패널(200)의 구획 구분에 동기하여 좌안 영역과 우안 영역이 선별되고, 각각 좌안과 우안으로 영상으로 전송하여야 한다. 이를 효과적으로 수행하기 위해, 아이 트래커(ET)는 수직 그레이팅 패널(VG)과 수평 그레이팅 패널(HG)로 구성하는 것이 바람직하다.

수직 그레이팅 패널(VG)은, 통과하는 빛의 진행 방향을 수직 방향 상에서 위 혹은 아래 방향으로 편향하는 장치이다. 특히, 공간 광 변조 패널(200)의 나누어진 구역별로 서로 다른 수직 편향 방향을 갖도록 설정할 수 있는 것이 바람직하다.

수평 그레이팅 패널(HG)은 통과하는 빛의 진행 방향을 수평 방향 상에서 좌측 혹은 우측 방향으로 편향하는 장치이다. 특히, 공간 광 변조 패널(200)의 나누어진 구역별로 서로 다른 수평 편향 방향을 갖도록 설정할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 실시 예에서는 아이 트래커(ET)에 의한 편향 조절이 공간 광 변조 패널(200)의 구획된 영역별로 다르기 때문에, 제1 실시 예에서처럼, 입체 영상의 초점을 맞추어 주는 평판 렌즈(FL)를 구비할 필요가 없다. 제2 실시 예에 의한 아이 트래커(ET)는 수직 그레이팅 패널(VG) 및 수평 그레이팅 패널(HG)을 구비하여, 좌안 영역을 투과하는 영상은 관람자의 좌안으로, 우안 영역을 투과하는 영상을 관람자의 우안으로 각각 편향 및 초점을 맞추어 줄 수 있기 때문이다.

본 발명에 의한 홀로그래피 입체 영상 표시장치는 좌안 영상과 우안 영상을 시간적으로 분할하여 표현하지 않고, 동일한 시간 주기동안에 동일한 패널 상에서 공간적으로 분할하여 표현한다. 따라서, 시분할 방식에 비해 구동 주파수를 낮추어 입체 영상을 구현할 수 있다는 장점도 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10, 100: 컴퓨터 20, 200: SLM(공간 광 변조기(패널))
30, 300: 레이저 광원 40: 확장기
50: 렌즈 80: 출력 영상
90: 참조광 500: 광학 시트
SU: 상판 SD: 하판
LC: 액정층 R: 적색 레이저 다이오드
G: 녹색 레이저 다이오드 B: 청색 레이저 다이오드
OF: 광섬유 BLU: 백 라이트 유닛
OUT: 광 출사부 IN: 광 입사부
500: 광학 필름
FL: 평판 렌즈 ET: 아이 트래커
VG: 수직 그레이팅 패널 HG: 수평 그레이팅 패널
LH: 좌안용 홀로그램 패턴 RH: 우안용 홀로그램 패턴
LA: 좌안 영역 RA: 우안 영역

Claims (6)

1. 백 라이트 유닛;
   영상의 한 프레임을 n×2m(n, m은 자연수)개의 영역으로 분할하고, 좌안용 홀로그램 패턴과 우안용 홀로그램 패턴을 교대로 배치하여 표현하는 공간 광 변조 패널; 그리고
   아이 트래커를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 아이 트래커는,
   수직 그레이팅 패널 및 수평 그레이팅 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 좌안용 홀로그램 패턴과 상기 우안용 홀로그램 패턴을 각각 저장하고,
   상기 좌안용 홀로그램 패턴과 상기 우안용 홀로그램 패턴 각각을 상기 n×2m(n, m은 자연수) 영역으로 분할하고,
   상기 분할된 좌안용 홀로그램 패턴과 상기 분할된 우안용 홀로그램 패턴에서 주요 영역을 선택하여,
   상기 공간 광 변조 패널의 상기 분할된 영역에 상기 좌안용 홀로그램 패턴의 상기 주요 영역과 상기 우안용 홀로그램 패턴의 상기 주요 영역을 재배치하는 데이터 처리 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 좌안용 홀로그램 패턴은, 상기 n×2m(n, m은 자연수)의 영역으로 분할된 상기 한 프레임 상에서, 상, 하, 좌, 우에서 서로 이웃하지 않는 것을 특징으로 하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 우안용 홀로그램 패턴은, 상기 n×2m(n, m은 자연수) 영역으로 분할된 상기 한 프레임 상에서, 상, 하, 좌, 우에서 서로 이웃하지 않는 것을 특징으로 하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 백 라이트 유닛은,
   시준 순도가 높고, 가간섭성이 우수한 빛을 제공하는 것을 특징으로 하는 다중 화면 홀로그래피 입체 영상 표시장치.

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