KR20180086043A - 입력 커플러, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

입력 커플러, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 입체 영상 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180086043A
KR20180086043A KR1020170009925A KR20170009925A KR20180086043A KR 20180086043 A KR20180086043 A KR 20180086043A KR 1020170009925 A KR1020170009925 A KR 1020170009925A KR 20170009925 A KR20170009925 A KR 20170009925A KR 20180086043 A KR20180086043 A KR 20180086043A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
semi
path
reflectors
reflector
Prior art date
Application number
KR1020170009925A
Other languages
English (en)
Inventor
이성훈
박준용
김동욱
배지현
신봉수
심동식
정재승
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020170009925A priority Critical patent/KR20180086043A/ko
Priority to US15/870,291 priority patent/US10718891B2/en
Publication of KR20180086043A publication Critical patent/KR20180086043A/ko

Links

Images

Classifications

    • G02B27/2242—
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0031—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/145—Beam splitting or combining systems operating by reflection only having sequential partially reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2826—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing
    • G02B6/283—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing couplers being tunable or adjustable
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286—Particular reconstruction light ; Beam properties
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/268—Holographic stereogram
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/16—Optical waveguide, e.g. optical fibre, rod

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

입력 커플러는 광원으로부터의 광이 진행하는 광경로상에 배치되며, 입사광의 일부를 반사하고 나머지 일부는 투과시키는 복수의 세미-리플렉터; 및 상기 세미-리플렉터를 투과한 광의 광경로를 변환시키는 복수의 광경로 전환 부재;를 포함한다. 복수의 세미-리플렉터와 상기 복수의 광경로 전환 부재는 상기 복수의 세미-리플렉터 중 적어도 하나 이상을 경유하여 소정의 일방향으로 출사되는 광이 선형의 빔 분포를 가지도록 배열된다.

Description

입력 커플러, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 입체 영상 표시 장치{Input coupler, backlight apparatus and three-dimensional image display apparatus including the input coupler}
본 개시는 점광원을 선광원으로 변환하는 입력 커플러 및 이를 활용한 입체 영상 표시 장치에 대한 것이다.
3D 디스플레이는 시청자에게 실감 있는 입체 영상을 제공하는 표시장치로써, 안경형 방식과 (Binocular Stereoscopic) 무안경형 방식으로 (Autostereoscopic)으로 나눌 수 있다. 안경형 방식은 특수 안경을 통해 양쪽 눈에 서로 다른 시점에서의 영상을 보여줄 때 발생하는 양안 시차를 이용해 입체 영상을 제공하는 방식으로써, 그 구현의 용이성으로 인해 활발하게 연구되어 왔다. 그러나, 안경 착용에 따른 사용자의 불편함이라는 근본적인 한계로 인해, 최근에는 특수 안경 없이 3D 영상을 구현할 수 있는 무안경 3D 디스플레이에 대한 필요성이 부각되고 있다.
무안경 3D 디스플레이는 그 원리에 따라 멀티뷰(Multiview) 3D, 볼류메트릭(Volumetric) 3D, 인티그럴 이미징(integral imaging) 방식, 홀로그램(Hologram) 방식으로 나눌 수 있으며, 최근에는 멀티뷰 3D 디스플레이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 멀티뷰 3D 방식은 서로 다른 영상 정보를 여러 방향으로 보내서 시점 공간상에 여러 개의 뷰(view)들을 형성하는 방법으로, 대표적인 것으로, 패럴랙스 배리어(Parallax barrier), 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens), 프로젝션(Projection), 지향성 백라이트(Directional Backlight)를 이용하는 방식들이 대표적이다.
점광원을 선광원으로 변환하는 입력 커플러 및 이를 활용한 입체 영상 표시 장치를 제공한다.
일 유형에 따르면, 광원으로부터의 광이 진행하는 광경로상에 배치되며, 상기 광경로에 대해 기울어진 반사면을 가지며, 입사광의 일부를 반사하고 나머지 일부는 투과시키는 복수의 세미-리플렉터; 및 상기 세미-리플렉터를 투과한 광의 광경로를 변환시키는 복수의 광경로 전환 부재;를 포함하며, 상기 복수의 세미-리플렉터 중 적어도 하나 이상을 경유하여 소정의 일방향으로 출사되는 광이 선형의 빔 분포를 가지도록, 상기 복수의 세미-리플렉터와 상기 복수의 광경로 전환 부재가 배열된, 입력 커플러가 제공된다.
상기 복수의 세미-리플렉터는 상기 선형과 나란한 제1경로를 따라 배치되는 복수의 제1 세미-리플렉터; 상기 제1경로와 나란한 제2경로를 따라 배치되는 복수의 제2 세미-리플렉터;를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 세미-리플렉터는 서로 나란하게 배치되고, 상기 복수의 제2 세미-리플렉터는 서로 나란하게 배치될 수 있다.
상기 복수의 광경로 전환 부재는 상기 제1경로를 따라 진행하는 광의 경로를 제3경로로 변경하는 제1 광경로 전환 부재; 상기 제3경로를 따라 진행하는 광의 경로를 상기 제2경로로 변경하는 제2 광경로 전환 부재; 및 상기 제2경로를 따라 진행하는 광의 경로를 제4경로로 변경하는 제3 광경로 전환 부재;를 포함할 수 있다.
상기 제1경로, 상기 제2경로, 상기 제3경로 및 상기 제4경로는 순환(circulation) 경로를 형성하도록, 상기 제1 광경로 전환 부재, 제2 광경로 전환 부재 및 상기 제3 광경로 전환 부재가 배치될 수 있다.
상기 제1 광경로 전환 부재는 상기 제1경로와 상기 제3경로가 서로 수직이 되게 하는 반사면을 구비할 수 있다.
상기 제2 광경로 전환 부재는 상기 제3경로와 상기 제2경로가 서로 수직이 되게 하는 반사면을 구비할 수 있다.
상기 제3 광경로 전환 부재는 상기 제2경로와 상기 제4경로가 서로 수직이 되게 하는 반사면을 구비할 수 있다.
상기 복수의 제2 세미-리플렉터에서의 반사광은 각각 상기 복수의 제1 세미-리플렉터 중 마주하는 제1 세미-리플렉터를 투과한 후 출사되도록, 상기 복수의 제1 세미-리플렉터와 상기 복수의 제2 세미-리플렉터가 배열될 수 있다.
상기 제1 세미-리플렉터의 반사면과 상기 제2 세미-리플렉터의 반사면은 소정 기준면에 대해 서로 대칭으로 마주할 수 있다.
상기 제1 세미-리플렉터의 반사면과 상기 제2 세미-리플렉터의 반사면은 소정 기준면에 대해 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 제2 세미-리플렉터에서의 반사광이 상기 제1 세미-리플렉터를 경유하지 않고 상기 일방향으로 출사되도록, 제1 세미-리플렉터와 상기 제2 세미-리플렉터가 배열될 수 있다.
커플링 균일도와 커플링 효율이 50% 이상이 되도록 상기 복수의 세미-리플렉터의 개수와 반사율이 정해질 수 있다.
상기 복수의 세미-리플렉터의 반사율은 5% 이하일 수 있다.
상기 입력 커플러는 상기 복수의 세미-리플렉터와 상기 복수의 광경로 전환 부재를 고정되게 지지하는 것으로, 투명 재질로 된 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 광경로 전환 부재는 프리즘이며, 상기 하우징과 같은 재질로 일체형으로 형성될 수 있다.
또한, 일 유형에 따르면, 광원; 상기 광원으로부터의 광을 선광으로 출사하는, 전술한 어느 하나의 입력 커플러; 상기 입력 커플러로부터의 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광을 전반사하는 전반사면과, 상기 전반사면과 마주하는 출사면을 구비하는 도광판;을 포함하는, 백라이트 장치가 제공된다.
또한, 일 유형에 따르면, 상술한 백라이트 장치; 상기 백라이트 장치로부터의 광을 회절시켜 홀로그램 영상을 재생하는 공간 광 변조기;를 포함하는 입체 영상 표시 장치가 제공된다.
또한, 일 유형에 따르면, 광원; 상기 광원으로부터의 광을 선광으로 출사하는, 전술한 어느 하나의 입력 커플러; 상기 입력 커플러로부터의 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광을 전반사하는 전반사면과, 상기 전반사면과 마주하는 출사면을 구비하는 도광판; 및 상기 출사면 상에 배치되어, 광을 복수의 시역(viewing zone)을 향하도록 회절시키는 회절 소자;를 포함하는, 백라이트 장치가 제공된다.
또한, 일 유형에 따르면 상기 백라이트 장치; 상기 백라이트 장치로부터의 광을 영상 정보에 따라 변조하는 디스플레이 패널;을 포함하는 입체 영상 표시 장치가 제공된다.
상술한 입력 커플러는 점광 형태로 입사한 광을 균일도가 양호한 선광 형태로 출사할 수 있다.
상술한 입력 커플러는 홀로그래피 방식의 입체 영상 형성을 위한 면광원장치, 또는 멀티뷰 방식의 입체 영상 형성을 위한 지향성 백라이트 장치에 적용될 수 있고, 이에 따라 양호한 입체 영상을 형성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 입력 커플러의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 입력 커플러의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 입력 커플러의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 입력 커플러의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 입력 커플러의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 입력 커플러의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 8은 도 7의 백라이트 장치에 대한 평면도이다.
도 9는 도 7의 백라이트 장치를 채용한 입체 영상 표시 장치의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 11은 도 10의 백라이트 장치의 회절 소자에 구비되는 그레이팅 유닛의 세부적인 형상을 예시적으로 보인 평면도이다.
도 12는 도 10의 백라이트 장치에 대한 평면도이다.
도 13은 도 10의 백라이트 장치를 채용한 입체 영상 표시 장치의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 입력 커플러(100)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
입력 커플러(100)는 입사된 점광 형태의 빔을 선형의 빔 분포로 변환하여 출사할 수 있다. 광원(LS)에서 입사된 광(Li)은 점광(point light) 형태이고, 입력 커플러(100)로부터 출사되는 광(Lo)은 선형의 빔 분포를 갖는다.
이를 위하여, 입력 커플러(100)는 입사광의 일부를 반사하고 나머지 일부는 투과시키는 복수의 세미-리플렉터(111, 112)와, 입사광의 경로를 바꾸는 복수의 광경로 전환 부재(131, 132, 133)을 포함한다.
복수의 세미-리플렉터(111,112), 복수의 광경로 전환 부재(131,132,133)는 광원(LS)으로부터의 입사광(Li)이 입력 커플러(100)를 출사할 때는 선형의 빔 분포로 변환되도록, 배열되어 있다.
제1 세미-리플렉터(111)는 광원(LS)으로부터의 광이 진행하는 제1경로를 따라 배치될 수 있다. 제1 세미-리플렉터(111)는 제1경로(P1)에 대해 기울어진 반사면을 가질 수 있다. 복수의 제1 세미-리플렉터(111)는 모두 나란하게 배열될 수 있다.
제2 세미-리플렉터(112)는 제1경로와 나란한 제2경로(P2)를 따라 배치될 수 있고, 제2경로(P2)에 대해 기울어진 반사면을 가질 수 있다. 복수의 제2 세미-리플렉터(112)는 모두 나란하게 배열될 수 있다.
제1 및 제2 세미-리플렉터(111)(112)들은 원하는 반사율, 투과율을 구현하기에 알맞은 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도면에는 편의상 단층 형태로 도시하였으나, 굴절률이 서로 다른 유전체 물질의 적층 구조를 포함할 수 있고, 각 층의 굴절률이나 적층수를 적절히 설정하여 원하는 반사율, 투과율을 구현할 수 있다.
제1 광경로 전환 부재(131)는 제1경로(P1)를 따라 진행하는 광의 경로를 제3경로(P3)로 변경할 수 있다. 제2 광경로 전환 부재(132)는 제3경로(P3)를 따라 진행하는 광의 경로를 제2경로(P2)로 변경할 수 있고, 제3 광경로 전환 부재(133)는 제2경로(P2)를 따라 진행하는 광의 경로를 제4경로(P4)로 변경할 수 있다.
제1 광경로 전환 부재(131), 제2 광경로 전환 부재(132) 및 제3 광경로 전환 부재(133)는 제1경로(P1), 제2경로(P2), 제3경로(P3) 및 제4경로(P4)가 순환(circulation) 경로를 형성하도록 구성, 배치가 정해질 수 있다. 예를 들어, 제1 광경로 전환 부재(131)는 제1경로(P1)와 제3경로(P3)가 서로 직각이 되게 하는 반사면을 구비할 수 있다. 제2 광경로 전환 부재(132)는 제3경로(P3)와 제2경로(P2)가 서로 직각이 되게 하는 반사면을 구비할 수 있고, 제3 광경로 전환 부재(133)는 제3경로(P3)와 제4경로(P4)가 서로 직각이 되게 하는 반사면을 구비할 수 있다.
제1 내지 제3 광경로 전환 부재(131)(132)(133)는 입사광에 대한 반사율이 매우 높은 부재, 예를 들어, 반사 금속 부재 또는 미러로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 세미-리플렉터(111)(112)들과 제1 내지 제3 광경로 전환 부재(131)(132)(133)는 투명한 하우징(120) 내에 고정되게 배치될 수 있다. 하우징(120)은 광을 투과시킬 수 있고, 제1 및 제2 세미-리플렉터(111)(112)들과 제1 내지 제3 광경로 전환 부재(131)(132)(133)를 지지할 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 도시된 형태에 한정되지 않는다.
입력 커플러(100)로부터의 출사광(Lo)의 균일도(uniformity)를 고려하여, 제1 세미-리플렉터(111)들과 제2 세미-리플렉터(112)들의 반사율, 배치 형태 및 개수를 정할 수 있다. 출사광(Lo)의 균일도는 출사광(Lo)이 형성하는 선형 빔 분포에서, 선형 방향, 즉, 점선 화살표(A)로 표시된 방향에 따른 광 세기의 균일도를 의미한다.
실시예에 따른 입력 커플러(100)는 제2 세미-리플렉터(112)에서의 반사광이 마주하는 제1 세미-리플렉터(111)를 투과한 후 출사되도록, 제1 세미-리플렉터(111)들과 제2 세미-리플렉터(112)들이 배열되어 있다. 제1 세미-리플렉터(111)들의 반사면과 제2 세미-리플렉터(112)들의 반사면은 소정 기준면에 대해 서로 대칭으로 마주하는 형태로 배치될 수 있다.
광원(LS)으로부터의 입사광(Li)이 선광의 출사광(Lo)으로 출사하는 광경로를 살펴보면, 다음과 같다. 입사광(Li)은 첫번째 배치된 제1 세미-리플렉터(111)에서 일부가 반사되어 출사하고, 나머지는 첫번째 제1 세미-리플렉터(111)를 투과하여 제1경로(P1)를 따라 진행한다. 다음, 두번째 배치된 제1 세미-리플렉터(111)에서 다시 일부가 반사되어 출사하고, 나머지는 첫번째 제1 세미-리플렉터(111)를 투과하여 제1경로(P1)를 따라 계속 진행한다. 이와 같이, 제1경로(P1)를 따라 배열된 복수의 제1 세미-리플렉터(111)를 지나는 동안 각 위치에 배치된 제1 세미-리플렉터(111)에서 정해진 반사율에 따라 동일한 세기의 광이 반사되어 출사된다.
다음, 제1 광경로 전환 부재(131), 제2 광경로 전환 부재(132)에 의해, 광은 제2경로(P2)를 따라 배열된 제2 세미-리플렉터(112)에 입사하게 된다. 첫번째 제2 세미-리플렉터(112)에서 일부가 반사하고, 이에 마주하게 배치된 제1 세미-리플렉터(111)에 입사한 후 정해진 투과율에 따라 제1 세미-리플렉터(111)를 투과하여 출사된다. 이와 같이, 제2경로(P2)를 따라 배열된 복수의 제2 세미-리플렉터(112)를 지나는 동안, 각 위치에 배치된 제2 세미-리플렉터(112)에서 정해진 반사율에 따라 동일한 세기의 광이 반사되고, 마주하는 제1 세미-리플렉터(111)를 정해진 투과율에 따라 투과하여 출사된다.
다음, 제3 광경로 전환 부재(131)에 의해 광은 제4경로(P4로 진행하고, 다시 첫번째 제1-세미 리플렉터(111)를 투과한 후 출사된다.
이와 같이, 광원(LS)으로부터 입사된 광은 입력 커플러(100) 내에 배치된 복수의 제1 세미-리플렉터(111), 제1 및 제2 광경로 전환 부재(131)(132), 복수의 제2-세미 리플렉터(112), 제3 광경로 전환 부재(133)를 순서대로 투과하며, 각 위치에서 대체로 일정한 비율로 출사된다. 따라서, 출사광(Lo)은 점선 화살표(A) 방향을 따라서 균일한 분포를 보이는 선광의 형태를 나타낼 수 있다.
다음 표는 입력 커플러(100)에 채용되는 세미-리플렉터(111)(112)들의 총 개수 및 세미-리플렉터(111)(112)들의 반사율에 따른 커플링 효율과 커플링 균일도를 전산 모사한 결과를 보인다.
　 세미-리플렉터 개수: 20 세미-리플렉터 개수: 100 세미-리플렉터 개수: 200
세미-리플렉터 Coupling Coupling Coupling Coupling Coupling Coupling
반사율 [%] 효율 [%] 균일도 [%] 효율 [%] 균일도 [%] 효율 [%] 균일도 [%]
1 18.12 99.5 63.16 88.58 86.37 64.56
5 62.95 88.26 99.05 15.32 99.97 1.19
10 85.57 62.52 99.95 1.04 ~100 0.01
20 96.93 21.76 ~100 ~0 ~100 ~0
커플링 효율은 입력 커플러(100)를 통해 출사한 총 광량의 광원으로부터 입사한 광량에 대한 비로 정의된다. 커플링 균일도는 입력 커플러(100)를 구성하는 세미-리플렉터 각각에서 출사하는 단위 광량들의 최대값에 대한 최소값의 비로 정의된다.
상기 표를 참조하면, 세미-리플렉터의 반사율이 높을수록 커플링 효율은 높아지지만 커플링 균일도는 감소하는 경항이 있음을 알 수 있다. 이러한 경향성의 구체적인 양태는 세미-리플렉터의 총 개수에 따라 차이가 있다. 따라서, 커플링 균일도와 커플링 효율이 모두 적정 이상이 되도록 세미-리플렉터들의 총 개수와 세미-리플렉터의 반사율을 정할 수 있다. 예를 들어, 광효율과 출사광의 균일도를 고려할 때, 커플링 효율과 커플링 균일도가 모두 50%이상이 되도록, 또는 60%이상이 되도록, 세미-리플렉터의 개수와 반사율을 정할 수 있다. 또는, 예를 들어, 세미-리플렉터의 반사율이 높을수록 균일도의 확보는 어려워지기 때문에, 세미-리플렉터의 반사율은 5% 이하로 설정할 수도 있다.
본 실시예의 입력 커플러(100)는 세미-리플렉터(111)(112)들의 반사율이 모두 동일한 것으로 하고 이들을 등간격으로 배치하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 세미-리플렉터(111)(112)들의 반사율은 서로 다를 수 있고, 이를 고려하여 각 간격이 일정하지 않게 설정될 수도 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 입력 커플러(101)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
입력 커플러(101)는 제1, 제2, 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)가 프리즘으로 형성된 점에서 도 1의 입력 커플러(100)와 차이가 있다.
제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)는 입사광을 전반사하는 프리즘 형태를 가질 수 있다. 광이 제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)에 입사하는 각을 고려하여, 전반사를 위한 소정 값 이상의 굴절률을 가지는 재질이 프리즘에 사용될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)는 하우징(120)과 동일한 재질로 일체형으로 형성될 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 다른 실시예에 따른 입력 커플러(102)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
입력 커플러(101)는 제1 세미-리플렉터(111)들과 제2 세미-리플렉터(112)들이 서로 어긋나게 배치된 점에서, 도 1의 입력 커플러(100)와 차이가 있다. 제2 세미-리플렉터(112)에서 반사된 광이 제1 세미-리플렉터(111)를 투과한 후 출사되는 점은 도 1의 입력 커플러(100)와 동일하며, 제1 세미-리플렉터(111)들과 제2 세미-리플렉터(112)들이 서로 어긋난 거리를 적절히 설정하여 출사광(Lo)의 균일도를 높일 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 입력 커플러(103)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
입력 커플러(103)는 제1, 제2, 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)가 프리즘으로 형성된 점에서 도 3의 입력 커플러(102)와 차이가 있다.
제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)는 입사광을 전반사하는 프리즘 형태를 가질 수 있다. 광이 제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)에 입사하는 각을 고려하여, 전반사를 위한 소정 값 이상의 굴절률을 가지는 재질이 프리즘에 사용될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)는 하우징(120)과 동일한 재질로 일체형으로 형성될 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 다른 실시예에 따른 입력 커플러(104)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
입력 커플러(104)는 제1 세미-리플렉터(111)들과 제2 세미-리플렉터(112)들이 서로 어긋나게 배치되어, 제2 세미-리플렉터(112)에서 반사된 광이 제1 세미-리플렉터(111)를 경유하지 않고 출사되는 점에서, 도 1의 입력 커플러(100), 도 3의 입력 커플러(102)와 차이가 있다. 제1 세미-리플렉터(111)들과 제2 세미-리플렉터(112)들이 서로 어긋난 거리를 적절히 설정하여 출사광(Lo)의 균일도를 높일 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 입력 커플러(105)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
입력 커플러(105)는 제1, 제2, 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)가 프리즘으로 형성된 점에서 도 5의 입력 커플러(104)와 차이가 있다.
제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)는 입사광을 전반사하는 프리즘 형태를 가질 수 있다. 제1, 제2 및 제3 광경로 전환 부재(141)(142)(143)는 하우징(120)과 동일한 재질로 일체형으로 형성될 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상, 다양한 입력 커플러(100)(101)(102)(103)(104)(105)의 예들을 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 출사되는 선형 빔의 균일도를 높이기 위해, 이들로부터의 변형이나 또는 2이상을 조합하는 구성도 가능하다.
도 7은 실시예에 따른 백라이트 장치(200)의 개략적인 구성을 보이는 사시도이고, 도 8은 도 7의 백라이트 장치(200)에 대한 평면도이다.
백라이트 장치(200)는 홀로그래픽 디스플레이를 위해, 가간섭성의 광빔을 면광의 형태로 제공하는 장치로서, 광원, 입력 커플러(100) 및 도광판(210)을 포함할 수 있다.
백라이트 장치(200)는 각각 서로 다른 파장을 가지는 가간섭성의 광빔을 제공하는 제1광원(LS1), 제2광원(LS2) 및 제3광원(LS3)을 포함할 수 있다. 제1광원(LS1), 제2광원(LS2), 제3광원(LS3)으로 레이저 다이오드(laser diode)나 발광 다이오드(LED)가 사용될 수 있다. 제1 내지 제3광원(LS1)(LS2)(LS3)은 각각 적색, 청색, 녹색의 광을 출사할 수 있다. 제1 내지 제3 광원(LS1)(LS2)(LS3)은 시순차적으로 구동될 수 있다.
입력 커플러(100)는 제1광원(LS1), 제2광원(LS2), 제3광원(LS3)에서 출사되는 점광 형태의 광을 선광으로 출사하여 도광판(210)에 입사되게 한다. 입력 커플러(100)로는 도 1의 입력 커플러(100)를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 도 2 내지 도 6의 입력 커플러(101)(102)(130)(104)(105)나 이들의 변형 또는 조합한 구성이 채용될 수도 있다.
도광판(210)은 입력 커플러(100)에 의해 선광 형태로 입사한 빔을 면광으로 만드는 역할을 한다. 도광판(210)은 예를 들어, A 방향의 선광을 B 방향으로 확대하여 면광을 만들 수 있다. 도광판(210)은 입사면(210a), 광을 전반사시키며 도광판(210) 내부에서 진행하게 하는 전반사면(210b), 광이 출사되는 출사면(210c)을 포함할 수 있고, 출사면(210c) 상에는 광을 도광판(210) 외부로 방출시키는 출력 커플러(230)가 구비될 수 있다. 출력 커플러(230)는 예를 들어, 광의 일부를 회절 및 투과시키는 회절 광학 소자일 수 있다.
백라이트 장치(200)는 점광 형태의 광을 선광으로 변환하여 도광판(210)에 입사시키는 입력 커플러(100)를 구비하므로, 균일도가 높은 면광을 제공할 수 있다.
도 9는 도 7의 백라이트 장치(200)를 채용한 입체 영상 표시 장치(1000)의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
입체 영상 표시 장치(1000)는 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시 장치로서, 백라이트 장치(200)와, 백라이트 장치(200)로부터의 광을 회절시켜 홀로그램 영상을 재생하는 공간 광 변조기(600)를 포함한다.
입체 영상 표시 장치(1000)는 또한, 백라이트 유닛(200)으로부터 출사되는 광빔의 진행방향을 이차원적으로 제어하는 빔 편향부(400)와, 공간 광 변조기(600)에 의해 재생되는 홀로그램 영상을 소정의 공간상에 포커싱 하는 필드 렌즈(500)를 더 포함할 수 있다.
공간 광 변조기(600)는 예를 들어, 컴퓨터로 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)이 전기적 신호로 입력되면, 입력된 CGH 신호에 따라 홀로그램 패턴을 형성하여 입사광을 회절시킴으로써 3차원 영상을 재생할 수 있다. 공간 광 변조기(600)는 백라이트 장치(200)에서 시순차적으로 제공되는 서로 다른 파장의 면광에 동기하여, 각 컬러 영상 정보에 맞게 광을 회절시켜 홀로그램 영상을 재생한다. 재생된 홀로그램 영상은 빔 편향부(400)의 제어에 따라 좌, 우안으로 편향되어 진행한다.
빔 편항부(400)는 백라이트 유닛(200)으로부터 출사되는 광빔의 진행방향을 이차원적으로 제어할 수 있다. 빔 편향부(400)는 이를 위하여, 제1 빔 편향기(440)와 제2 빔 편향기(430)를 포함할 수 있다. 제1 빔 편향기(440)와 제2 빔 편향기(430)는 서로 수직인 방향으로 광빔을 제어하도록 구성될 수 있다. 빔 편향부(400)에 의해, 홀로그램 영상이 포커싱되는 위치가 조절될 수 있다. 다시 말하면, 빔 편향부(400)에 의해, 좌안 홀로그램 영상이 포커싱되는 좌안 위치, 우안 홀로그램 영상이 포커싱되는 우안 위치가 조절될 수 있다.
백라이트 유닛(200)의 시순차적 광 제공과 공간 광 변조기(600)에서의 홀로그램 패턴 형성이 동기하도록 제어하고, 빔 편향부(400)에 의한 광빔의 진행 방향을 제어하는 제어부(700)가 입체 영상 표시 장치(1000)에 더 구비될 수 있다.
실시예에 따른 입체 영상 표시 장치(1999)는 양안 홀로그램 방식의 홀로그래픽 디스플레이 장치로서, 관찰자의 좌, 우안에 시점이 상이한 홀로그램 영상들을 각각 제공할 수 있다. 입체 영상 표시 장치(1000)는 소정의 공간 상의 위치, 즉 관찰자의 좌안과 우안 시역에 좌안용 홀로그램 영상과 우안용 홀로그램 영상을 각각 형성하기 때문에 뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차를 제공할 수 있으면서도, 관찰자가 인식할 수 있는 시점 정보를 제외한 나머지 시점 정보의 처리는 필요하지 않으므로, 데이터 처리량을 줄일 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 백라이트 장치(300)의 개략적인 구성을 보이는 사시도이고,도 11은 도 10의 백라이트 장치(300)의 회절 소자(320)에 구비되는 그레이팅 유닛의 세부적인 형상을 예시적으로 보인 평면도이며, 도 12는 도 10의 백라이트 장치(300)에 대한 평면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 장치(300)는 멀티뷰 방식의 입체 영상 표시 장치에 적용될 수 있는 지향성 백라이트 장치이다. 백라이트 장치(300)는 광이 입사되는 제1입사면(310a-1)과, 입사된 광을 전반사하는 전반사면(310b)과, 전반사면(310b)과 마주하는 출사면(310c)을 구비하는 도광판(310), 제1입사면(310a-1)에 인접 배치된 제1광원(LS1), 제1광원(LS1)으로부터의 광을 선광으로 출사하여 상기 제1입사면(310a-1)에 입력되게 하는, 제1 입력 커플러(301), 도광판(310)의 출사면(310c) 상에 배치되어, 광을 복수의 시역(viewing zone)을 향하도록 회절시키는 회절 소자(320)를 포함한다.
백라이트 장치(310)는 또한, 도광판(310)의 제2입사면(310a-2)으로 선광을 입사시키기 위한 제2 입력 커플러(302)와 제2광원(LS2), 도광판(310)의 제3입사면(310a-3)으로 선광을 입사시키기 위한 제3 입력 커플러(303)와 제3광원(LS3)을 더 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 입력 커플러(301)(302)(303)로는 전술한 도 1 내지 도 6에서 설명한 입력 커플러(100)(101)(102)(103)(104)(105)들 중 어느 하나, 또는 이들로부터 변형, 조합된 구성이 채용될 수 있다. 제1 내지 제3 광원(LS1)(LS2)(LS3)은 서로 다른 파장의 광, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색광을 제공할 수 있다.
회절 소자(320)는 다양한 그레이팅(G)으로 이루어지며 반복 배치된 복수의 회절 소자 유닛(DU)을 포함한다. 회절 소자 유닛(DU)은 광을 복수의 시역(viewing zone)을 향하도록 회절시킬 수 있는 그레이팅 패턴을 포함하며, 복수의 시역 개수(N)와 동일한 개수의 종류의 그레이팅 패턴 세트로 이루어진 그레이팅 유닛(GUi)(i=1, .., N)를 포함한다.
회절 소자 유닛(DU)에 구비된 각각의 그레이팅 유닛(GUi)은 그레이팅(G)과 특정 파장의 광 사이에 상호 작용이 일어나고, 그레이팅(G)의 피치(pitch), 그레이팅(G)의 배열 방향, 그레이팅(G)의 굴절률, 그레이팅(G)의 듀티 사이클(duty cycle) 및 광의 진행 방향과 그레이팅(G)과의 상대적인 각도 등의 조합에 따라 광이 특정한 방향을 가지고 출광되도록 할 수 있다.
그레이팅 유닛(GUi) 각각은 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 서브 그레이팅 유닛(SG1)(SG2)(SG3)을 포함할 수 있다. 복수의 서브 그레이팅 유닛(SG1)(SG2)(SG3)은 각각 광의 파장 대역에 의존하는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 서브 그레이팅 유닛(SG1)은 제1파장 광(예를 들어, 적색 파장 대역의 광)을 회절시키는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 제 2 서브 그레이팅 유닛(SG2)은 제2파장 광(예를 들어, 녹색 파장 대역의 광)을 회절시키는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 제 3 서브 그레이팅 유닛(SG3)은 제3파장 광(예를 들어, 청색 파장 대역의 광)을 회절시키는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 서브 그레이팅 유닛(SG1)(SG2)(SG3)은 서로 다른 배열 주기, 배열 방향의 그레이팅(G)을 포함할 수 있다. 제1 서브 그레이팅 유닛(SG1)의 그레이팅(G)은 피치가 P11이고, 배열 방향이 소정 기준선과 이루는 각도가 φ11 일 수 있다. 제2 서브 그레이팅 유닛(SG2)의 그레이팅(G)은 피치가 P12이고, 배열 방향을 나타내는 각도가 φ12 일 수 있다. 제3 서브 그레이팅 유닛(SG3)의 그레이팅(G)은 피치가 P13이고, 배열 방향을 나타내는 각도가 φ13 일 수 있다. 동일한 그레이팅 유닛(GUi)에 속한 세 개의 서브 그레이팅 유닛(SG1)(SG2)(SG3)은 같은 시역을 향하는 방향성을 가지며, 서로 다른 파장의 광에 대한 것이므로, 각각의 피치 Pij, 배열 방향 φij 은 서로 다른 파장의 광에 대해 작용하도록 정해진다. 도 11에서는 제1 내지 제3 서브 그레이팅 유닛(SG1)(SG2)(SG3)이 배열 방향, 배열 주기가 모두 다른 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 이에 한정되지 않는다. 제1 내지 제3 서브 그레이팅 유닛(SG1)(SG2)(SG3) 각각에 포함된 그레이팅(G)은 배열 방향(φij)과 배열 주기(Pij) 중 적어도 하나가 서로 다를 수 있다.
제1 내지 제3광원(LS1)(LS2)(LS3)에서 조사되는 서로 다른 파장의 광은 각각 제1 내지 제3 입력커플러(301)(302)(303)에 의해 선광으로 변환되어 도광판(310)에 입사하며, 도광판(310)의 전반사면(310b)에서 가이드되며 도광판(310) 내부를 진행하다가 도광판(310)의 출사면(301c) 상에 형성된 회절 소자(320)에 입사한다. 회절 소자(320)에 반복 형성된 회절 소자 유닛(DU)은 서로 다른 파장의 광에 대해 작용하며, 다른 시역을 향하는 방향성을 제공하는 그레이팅 패턴을 포함하므로, 입사된 광은 각 위치마다에 형성된 그레이팅 패턴에 의해, N개의 다른 시역을 향하는 방향성을 가지게 된다.
도 13은 도 10의 백라이트 장치(300)를 채용한 입체 영상 표시 장치(2000)의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
입체 영상 표시 장치(2000)는 백라이트 장치(300)와 디스플레이 패널(800)을 포함한다.
디스플레이 패널(800)은 지향성 백라이트 유닛(300)으로부터 출사된 광을 3차원 영상 정보에 따라 변조하여 3차원 영상을 표시한다.
디스플레이 패널(800)은 독립적으로 제어되는 복수의 화소 영역(PX)을 포함하며, 백라이트 유닛(1100)의 회절 소자에 의해, 지향성이 부여된 광은 디스플레이 패널(1300)의 정해진 화소 영역(PX)들로 입사된다. 화소 영역(PX)들에 입사된 광은 그 지향성에 알맞게 변조되어 3차원 영상이 표시될 수 있다.
상술한 입력 커플러, 백라이트 장치 및 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 101, 102, 103, 104, 105, 301, 302, 303 - 입력 커플러
111 - 제1 세미-리플렉터
112 - 제2 세미-리플렉터
120 - 하우징
131, 141 - 제1 광경로 전환 부재
132, 142 - 제2 광경로 전환 부재
134, 143 - 제3 광경로 전환 부재
200, 300 - 백라이트 장치
210, 310 - 도광판
320 - 회절 소자
400 - 빔 편향부
500 - 필드 렌즈
600 - 공간 광 변조기
800 - 디스플레이 패널
1000, 2000 - 입체 영상 표시 장치
LS, LS1, LS2, LS3 - 광원
DU - 회절 소자 유닛

Claims (20)

  1. 광원으로부터의 광이 진행하는 광경로상에 배치되며, 상기 광경로에 대해 기울어진 반사면을 가지며, 입사광의 일부를 반사하고 나머지 일부는 투과시키는 복수의 세미-리플렉터; 및
    상기 세미-리플렉터를 투과한 광의 광경로를 변환시키는 복수의 광경로 전환 부재;를 포함하며,
    상기 복수의 세미-리플렉터 중 적어도 하나 이상을 경유하여 소정의 일방향으로 출사되는 광이 선형의 빔 분포를 가지도록, 상기 복수의 세미-리플렉터와 상기 복수의 광경로 전환 부재가 배열된, 입력 커플러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 세미-리플렉터는
    상기 선형과 나란한 제1경로를 따라 배치되는 복수의 제1 세미-리플렉터;
    상기 제1경로와 나란한 제2경로를 따라 배치되는 복수의 제2 세미-리플렉터;를 포함하는, 입력 커플러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 세미-리플렉터는 서로 나란하게 배치되고,
    상기 복수의 제2 세미-리플렉터는 서로 나란하게 배치되는, 입력 커플러.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 광경로 전환 부재는
    상기 제1경로를 따라 진행하는 광의 경로를 제3경로로 변경하는 제1 광경로 전환 부재;
    상기 제3경로를 따라 진행하는 광의 경로를 상기 제2경로로 변경하는 제2 광경로 전환 부재; 및
    상기 제2경로를 따라 진행하는 광의 경로를 제4경로로 변경하는 제3 광경로 전환 부재;를 포함하는, 입력 커플러.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1경로, 상기 제2경로, 상기 제3경로 및 상기 제4경로는 순환(circulation) 경로를 형성하도록, 상기 제1 광경로 전환 부재, 제2 광경로 전환 부재 및 상기 제3 광경로 전환 부재가 배치된, 입력 커플러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광경로 전환 부재는 상기 제1경로와 상기 제3경로가 서로 수직이 되게 하는 반사면을 구비하는, 입력 커플러.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 광경로 전환 부재는 상기 제3경로와 상기 제2경로가 서로 수직이 되게 하는 반사면을 구비하는, 입력 커플러.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제3 광경로 전환 부재는 상기 제2경로와 상기 제4경로가 서로 수직이 되게 하는 반사면을 구비하는, 입력 커플러.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2 세미-리플렉터에서의 반사광은 각각 상기 복수의 제1 세미-리플렉터 중 마주하는 제1 세미-리플렉터를 투과한 후 출사되도록, 상기 복수의 제1 세미-리플렉터와 상기 복수의 제2 세미-리플렉터가 배열된, 입력 커플러.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 세미-리플렉터의 반사면과 상기 제2 세미-리플렉터의 반사면은 소정 기준면에 대해 서로 대칭으로 마주하는, 입력 커플러.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 세미-리플렉터의 반사면과 상기 제2 세미-리플렉터의 반사면은 소정 기준면에 대해 서로 어긋나게 배치되는, 입력 커플러.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제2 세미-리플렉터에서의 반사광이 상기 제1 세미-리플렉터를 경유하지 않고 상기 일방향으로 출사되도록, 제1 세미-리플렉터와 상기 제2 세미-리플렉터가 배열된, 입력 커플러.
  13. 제1항에 있어서,
    커플링 균일도와 커플링 효율이 50% 이상이 되도록 상기 복수의 세미-리플렉터의 개수와 반사율이 정해진, 입력 커플러.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 세미-리플렉터의 반사율은 5% 이하인, 입력 커플러.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 세미-리플렉터와 상기 복수의 광경로 전환 부재를 고정되게 지지하는 것으로, 투명 재질로 된 하우징을 더 포함하는, 입력 커플러.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 광경로 전환 부재는 프리즘이며, 상기 하우징과 같은 재질로 일체형으로 형성되는, 입력 커플러.
  17. 광원;
    상기 광원으로부터의 광을 선광으로 출사하는, 제1항의 입력 커플러;
    상기 입력 커플러로부터의 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광을 전반사하는 전반사면과, 상기 전반사면과 마주하는 출사면을 구비하는 도광판;을 포함하는, 백라이트 장치.
  18. 제17항의 백라이트 장치;
    상기 백라이트 장치로부터의 광을 회절시켜 홀로그램 영상을 재생하는 공간 광 변조기;를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  19. 광원;
    상기 광원으로부터의 광을 선광으로 출사하는, 제1항의 입력 커플러;
    상기 입력 커플러로부터의 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광을 전반사하는 전반사면과, 상기 전반사면과 마주하는 출사면을 구비하는 도광판; 및
    상기 출사면 상에 배치되어, 광을 복수의 시역(viewing zone)을 향하도록 회절시키는 회절 소자;를 포함하는, 백라이트 장치.
  20. 제19항의 백라이트 장치;
    상기 백라이트 장치로부터의 광을 영상 정보에 따라 변조하는 디스플레이 패널;을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
KR1020170009925A 2017-01-20 2017-01-20 입력 커플러, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 입체 영상 표시 장치 KR20180086043A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170009925A KR20180086043A (ko) 2017-01-20 2017-01-20 입력 커플러, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 입체 영상 표시 장치
US15/870,291 US10718891B2 (en) 2017-01-20 2018-01-12 Input coupler, backlight unit, and three-dimensional image display apparatus including the input coupler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170009925A KR20180086043A (ko) 2017-01-20 2017-01-20 입력 커플러, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 입체 영상 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180086043A true KR20180086043A (ko) 2018-07-30

Family

ID=62906156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170009925A KR20180086043A (ko) 2017-01-20 2017-01-20 입력 커플러, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 입체 영상 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10718891B2 (ko)
KR (1) KR20180086043A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220299768A1 (en) * 2020-09-22 2022-09-22 Google Llc Wavelength-specific incoupling gratings for display optimization

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100438522B1 (ko) 2001-08-21 2004-07-03 엘지.필립스 엘시디 주식회사 백라이트 유닛
KR101414605B1 (ko) 2007-06-25 2014-07-03 엘지전자 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이 장치
JP4706737B2 (ja) 2008-08-18 2011-06-22 ソニー株式会社 画像表示装置
US8905610B2 (en) * 2009-01-26 2014-12-09 Flex Lighting Ii, Llc Light emitting device comprising a lightguide film
KR101767452B1 (ko) 2010-07-05 2017-08-14 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치의 백라이트 유닛
EP2769252A4 (en) 2011-10-21 2015-12-02 Hewlett Packard Development Co DIFFRACTION NETWORK COUPLERS EQUIPPED WITH NON-UNIFORM DEEP GROWTH DIFFRACTION NETWORKS
KR102556725B1 (ko) 2012-10-24 2023-07-17 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 조명 디바이스
CN104460115B (zh) 2014-12-31 2017-09-01 苏州大学 一种多视角像素指向型背光模组及裸眼3d显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180210130A1 (en) 2018-07-26
US10718891B2 (en) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11119444B2 (en) Slim backlight unit for holographic display device and holographic display device including the same
KR102581465B1 (ko) 회절형 컬러 필터를 구비하는 입체 영상 표시 장치
US10191196B2 (en) Backlight unit for holographic display apparatus and holographic display apparatus including the same
KR102117220B1 (ko) 지향성 백라이트
JP5947796B2 (ja) オートステレオスコピック３次元ディスプレイ
KR102526753B1 (ko) 가간섭성 백라이트 유닛, 및 이를 채용한 3차원 영상 표시 장치
TWI664447B (zh) 使用全像光學元件之裸視３ｄ顯示裝置
US10459288B2 (en) Backlight unit and holographic display device including the same
US8797620B2 (en) Autostereoscopic display assembly based on digital semiplanar holography
US20140285862A1 (en) Holographic 3d image display apparatus and illumination unit for the same
KR20170024924A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치
KR20170097184A (ko) 멀티-뷰 픽셀 지향성 백라이트 모듈 및 나안 3d 디스플레이 장치
CN104380157A (zh) 定向照明波导布置方式
US10795070B2 (en) Backlight unit and holographic display apparatus including the same
KR102664386B1 (ko) 홀로그래픽 디스플레이 장치용 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
KR102299367B1 (ko) 홀로그래픽 디스플레이 장치용 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
KR20180024497A (ko) 지향성 백라이트 유닛, 이를 포함한 입체 영상 표시 장치
KR20180045319A (ko) 지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치
CN108107596B (zh) 定向背光单元、三维图像显示装置及其制造方法
US10718891B2 (en) Input coupler, backlight unit, and three-dimensional image display apparatus including the input coupler
KR20200132568A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
CN113703164B (zh) 光波导指向背光全息显示模组
US20230288721A1 (en) Hyperchromatic imaging system with angular resolution
KR20210035557A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal