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KR101539668B1 - 홀로그램 소자를 이용한 3차원 영상 표시 장치 및 방법 - Google Patents

홀로그램 소자를 이용한 3차원 영상 표시 장치 및 방법 Download PDF

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KR101539668B1
KR101539668B1 KR1020080061111A KR20080061111A KR101539668B1 KR 101539668 B1 KR101539668 B1 KR 101539668B1 KR 1020080061111 A KR1020080061111 A KR 1020080061111A KR 20080061111 A KR20080061111 A KR 20080061111A KR 101539668 B1 KR101539668 B1 KR 101539668B1
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김선일
최윤선
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삼성전자주식회사
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Abstract

3차원 영상 표시 장치가 개시된다. 개시된 3차원 영상 표시 장치는 복수의 광원 유닛으로 이루어진 조명부; 상기 조명부에서의 광이 입사되면, 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 광이 재생되는 홀로그램 광학부; 상기 홀로그램 광학부에서 재생된 광을 영상 신호에 따라 변조하는 디스플레이 패널;를 포함한다.

Description

홀로그램 소자를 이용한 3차원 영상 표시 장치 및 방법{3-dimensional image display device and method using a hologram optical element}
본 발명은 3차원 영상 표시 장치에 관한 것으로, 상세하게는 홀로그램 소자를 사용하여 깊이감이 다른 복수의 영상을 형성함으로써 3D 영상을 구현하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
3차원 영상 표시장치는 보다 더 사실적이고 효과적으로 영상을 표현할 수 있어 의료영상, 게임, 광고, 교육, 군사 등 여러 분야에서 요구되고 있으며, 이에 따라 3차원 영상을 구현하기 위한 방식으로 홀로그래피(holography)나 스테레오스코피(stereoscopy) 방식이 널리 연구되고 있다.
홀로그래피 방식은 피사체로부터의 빛과 간섭성이 있는 참조광을 겹쳐서 얻어지는 간섭신호를 기록하고 이를 재생하는 원리를 이용하는 것으로, 입체감있는 영상을 구현하는 이상적인 디스플레이 방식이다. 그러나, 데이터 용량이 방대하며 신호 처리 등 주변 기술이 미확보되어 있다.
스테레오스코피 방식은 양안 시차를 갖는 2차원 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 분리하여 보여줌으로써 입체감을 유발시키는 방식이다. 스테레오스코피 방식의 3차원 영상 표시 장치는 예를 들어, 좌안용 이미지 정보를 표시하는 좌안 픽셀과 우안용 이미지정보를 표시하는 우안 픽셀이 번갈아 형성된 액정패널과 좌안 영상과 우안 영상이 각각 좌안과 우안을 향하도록 분리하는 패럴랙스 배리어(parallax barrier)를 채용한다. 이 방식은 평판 디스플레이 패널과 간단한 광부품을 이용하여 시스템을 구성할 수 있어 슬림한 구조로 3차원 영상을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 반면, 좌우 영상을 한 패널에 구성해야 하므로 해상도가 절반 이하로 줄어들고, 시각적인 피로감을 느끼기 쉬우며, 구조상 2차원 영상을 함께 구현하기가 쉽지 않다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 디스플레이 패널을 여러 장 사용하여 깊이감을 실제로 표현하는 방법이 있지만, 여러 장의 패널을 사용하는 것은 시스템의 크기를 크게 할 뿐 아니라, 원가 상승의 요인이 된다.
본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 홀로그램 매질을 사용하여 깊이감이 다른 복수의 영상을 형성함으로써 3D 영상을 구현하는 3차원 영상 표시 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 3차원 영상 표시 장치는 복수의 광원 유닛으로 이루어진 조명부; 상기 조명부에서의 광이 입사되면, 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 광이 재생되는 홀로그램 광학부; 상기 홀로그램 광학부에서 재생 된 광을 영상 신호에 따라 변조하는 디스플레이 패널;를 포함한다.
상기 복수의 광원 유닛은 순차적으로 온/오프 구동되며, 상기 디스플레이 패널은 한 프레임의 영상이 상기 광원 유닛의 개수와 같은 개수로 나뉘어져 마련된 복수개의 서브 프레임 영상을 순차적으로 변조하여 3차원 영상을 형성한다.
상기 복수개의 서브 프레임 영상은 배경 영상 및 전면 영상을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 홀로그램 광학부는 상기 복수개의 스크린 영상이 각각 기록된 복수개의 홀로그램 소자로 이루어질 수 있고, 상기 복수개의 스크린 영상이 서로 다른 방향의 광을 기준광으로 하여 다중 기록된 하나의 홀로그램 소자로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 영상 표시 방법은 공간상에 이격된 복수의 위치에 복수의 스크린 영상을 결상하는 광을 홀로그램 소자로부터 순차적으로 재생시키는 단계; 한 프레임의 영상을 상기 복수의 서브 프레임 영상으로 나누고 각각에 해당하는 영상신호에 따라 상기 순차적으로 재생된 광을 변조하는 단계;를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 3차원 영상 표시 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 3차원 영상 표시 장치(100)의 구조를 개략적으로 보이며, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 3차원 영상 표시 장치에 채용된 홀로그램 광학부가 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하는 개념도이다. 또한, 도 4는 홀로그램 소자의 회절효율을 예시적으로 보인 그래프이다.
본 발명의 실시예에 의한 3차원 영상 표시 방법은 공간상에 이격된 복수의 위치에 복수의 스크린 영상을 결상하는 광을 홀로그램 소자로부터 순차적으로 재생시키는 단계와 한 프레임의 영상을 상기 복수의 서브 프레임 영상으로 나누고 각각에 해당하는 영상신호에 따라 상기 순차적으로 재생된 광을 변조하는 단계를 포함한다. 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치(100)는 이러한 방법을 수행하여 3차원 영상을 표시하는 장치이다. 도 1을 참조하면, 3차원 영상 표시 장치(100)는 조명부(110), 홀로그램 광학부(130), 디스플레이 패널(140)을 포함하며, 조명부(110)와 홀로그램 광학부(130) 사이에는 광경로변환부(120)가 더 마련될 수 있다. 또한, 조명부(110)와 디스플레이 패널(140)의 구동을 제어하는 제어부(150)가 마련되어 있다.
조명부(110)는 복수개의 광원 유닛을 포함하며, 예를 들어, 제1광원유닛(111), 제2광원유닛(112)을 포함한다. 조명부(110)를 이루는 광원 유닛의 개수는 홀로그램 광학부(130)가 형성하는 복수의 스크린 영상과 같은 개수로 형성한다. 제1 및 제2광원유닛(11,112)의 광원으로는 발광 다이오드(Light emitting diode)나 레이저 다이오드(laser diode)가 채용될 수 있고, 또는 일반적인 프로젝터용 램프가 채용될 수 있다. 제1광원유닛(111)과 제2광원유닛(112)은 제어부(150)에 의해 온/오프 구동되며, 후술하는 바와 같이, 디스플레이 패널(140)의 시분할 구동에 동 기하여, 교대로 온/오프된다.
홀로그램 광학부(130)는 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하기 위해 마련된 것이다. 이를 위하여, 홀로그램 광학부(130)는 복수개의 스크린 영상을 형성하는 광을 재생할 수 있도록, 복수개의 스크린 영상이 각각 기록된 복수개의 홀로그램 소자를 포함하며, 예를 들어, 제1홀로그램소자(131) 및 제2홀로그램소자(132)를 포함한다.
여기서, 제1홀로그램소자(131) 및 제2홀로그램소자(132)가 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 2a 및 2b는 홀로그램 매질(131')에 스크린 영상에 해당하는 홀로그램을 기록하여 제1홀로그램소자(131)를 제작하고 이로부터 스크린 영상이 재생되는 과정을 보인다. 스크린 영상에 해당하는 홀로그램은 예를 들어, 확산자(10) 영상을 홀로그램 매질(131')에 기록함으로써 형성할 수 있다. 홀로그램 매질(131')은 빛에 예민한 감광성 매질로서 포토리지스트(photoresist), 포토폴리머(photopolymer)와 같은 재료로 형성되며, 영상 데이터를 담고 있는 물체광과 데이터를 포함하지 않는 기준광의 광학적 간섭무늬에 의해 영상정보를 저장할 수 있다. 즉, 광을 확산자(10)에 조사하면 확산자(10) 영상 데이터를 담은 물체광(Lo)이 확산자(10)로부터 나오는데, 이 물체광(Lo)과 어떤 영상 데이터도 포함하지 않는 기준광(Lr1)이 간섭하여 형성되는 간섭무늬가 홀로그램 매질(131') 기록된다. 이 때, 기준광(Lr1)을 형성하는 광으로는 간섭성이 좋은 레이저빔이 사용된다. 도 2b에서 제1홀로그램소 자(131)는 이와 같이 홀로그램 매질(131')에 거리 d1만큼 이격되어 위치한 확산자(10)의 영상 홀로그램이 기록된 것을 나타내고 있다. 제1홀로그램소자(131)에 기록시에 사용한 것과 동일한 기준광(Lr1)이 조사되면, 기준광(Lr1)은 제1홀로그램소자(131)에 형성된 홀로그램에 의해 회절을 일으키고 이에 의해 물체광(Lo)이 복원된다. 복원된 물체광(Lo)은 확산자 영상을 나타내며, 이는 곧 제1홀로그램 소자(131)로부터 거리 d1 만큼 이격된 공간상에 스크린(S1)이 형성되는 것과 같다.
도 3a 및 3b는 홀로그램 매질(132')에 스크린 영상에 해당하는 홀로그램을 기록하여 제2홀로그램소자(132)를 제작하고 이로부터 스크린 영상이 재생되는 과정을 보인다. 이번에는 확산자(10)를 홀로그램 매질(132')로부터 거리 d2 만큼 이격시킨 후, 확산자(10) 영상을 담은 물체광(Lo)과 영상 데이터를 담지 않은 기준광(Lr2)이 홀로그램 매질(132')에 조사되게 한다. 이 때, 기준광(Lr2)이 홀로그램 매질(132')에 입사하는 각은 도 2a 및 도 2b에서의 기준광(Lr1)과는 다르게 한다. 물체광(Lo)과 기준광(Lr2)이 간섭하여 형성되는 간섭무늬가 홀로그램 매질(132')에 기록된다. 도 3b에서 제2홀로그램소자(132)는 이와 같이 홀로그램 매질(132')에 거리 d2에 위치한 확산자의 영상 홀로그램이 기록된 것을 나타내고 있다. 제2홀로그램소자(132)에 기록시에 사용한 기준광(Lr2)이 조사되면, 물체광(Lo)이 복원되어 제2홀로그램소자(132)로부터 거리 d2만큼 이격된 곳에 스크린(S2)이 형성된다.
본 실시예의 3차원 영상 표시 장치(100)는 이와 같은 원리로 제작된 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)를 채용하며, 원리적으로, 홀로그램은 기록에 사용한 기준광의 각도에서만 재생되는 특성을 이용하게 된다. 즉, 홀로그램은 기록시의 기준광과 동일한 각도로 재생할 경우 최대의 효율을 나타내며 이 각도를 브래그(Bragg) 각도라 하는데, 이 각도를 벗어남에 따라 회절효율은 급격히 떨어진다. 회절효율을 나타낸 도 4의 그래프에서 가로축은 브래그(Bragg) 각도를 벗어난 정도를 나타내며, 세로축은 회절 효율을 나타내고 있다. 그래프를 참조하면, 브래그 각도를 벗어남에 따라 회절 효율이 0으로 떨어지는 경우가 존재함을 알 수 있다. 이와 같은 원리를 적용하게 되면 각각의 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)에 기록된 홀로그램을 재생시 조명광의 각도를 각각의 브래그 각도에 맞게 조절하는 경우 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)가 겹쳐 있더라도 상호간에 간섭없이 각각에 기록된 이미지를 재생할 수 있다.
제1 및 제2광원유닛(111,112)에서는 제1 및 제2홀로그램소자(131,132) 각각의 기준광에 해당하는 각도로 광이 제1 및 제2 홀로그램소자(131,132) 각각에 입사하도록 광을 순차 조명한다. 이에 따라, 제1 및 제2 홀로그램소자(131,132)로부터 서로 다른 위치에 결상되는 광이 순차적으로 재생된다.
상술한 홀로그램 광학부(130)를 구성하는 제1 및 제2 홀로그램소자(131,132)를 형성하는 홀로그램 매질로 홀로그래픽 고분자 분산형 액정(holographic polymer dispersed liquid crystal, HPDLC)을 사용할 수 있다. 고분자 분산형 액정(PDLC)은 액정셀 내에 폴리머를 분산시켜 형성된 재질로, 전기적 제어에 따라 투명 상태 및 확산 상태로 제어되는 성질을 갖는다. 특히, 액정셀 내에 포토 폴리머를 분산시 켜 형성된 HPDLC에 홀로그램 기록하는 경우, 홀로그램 영상이 전기적으로 스위칭 될 수 있음이 알려져 있다.
디스플레이 패널(140)은 홀로그램 광학부(130)에서 이와 같이 재생된 광을 영상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 것으로, 예를 들어 액정 패널로 구성될 수 있다. 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)는 디스플레이 패널(140) 후방에 배치되어 있으므로, 디스플레이 패널(140)은 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)에서 재생된 광을 영상신호에 따라 변조한다. 디스플레이 패널(140)은 한 프레임의 영상을 복수개의 영상으로 나누어 시분할(time multiplexing) 방식으로 교대로 구현한다. 예를 들어, 한 프레임의 영상은 두 개의 서브 프레임 영상으로 나뉘고 디스플레이 패널(140)은 각각에 해당하는 영상 신호에 따라 광을 변조한다. 두 개의 서브 프레임 영상은 배경영상(I1)과 전면영상(I2)이 될 수 있다. 디스플레이 패널(140)이 배경영상(I1)과 전면영상(I2)을 교대로 구현하는 주기는 시청자(V)의 눈의 깜박임에 비해 짧아야 시청자(V)의 눈에 한 프레임의 영상으로 인식되며, 예를 들어 1/120초 보다 짧다. 배경영상(I1)은 전면영상(I2)에 대해 도면에 나타난 바와 같이 시청자(V)에게 d2와 d1의 차이에 해당하는 d 만큼의 깊이감을 형성하며, 이에 의해 입체감있는 영상이 인지될 수 있다.
광경로변환부(120)는 조명부(110)와 홀로그램 광학부(130) 사이의 광경로에 배치되어, 제1 및 제2광원유닛(111,112)에서의 광이 각기 다른 각도로 홀로그램 광학부(130)에 입사하도록 하는 것이다. 예를 들어, 광경로변환부(120)는 제1 및 제2광원유닛(111,112)에서의 광이 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)에 홀로그램 기록 시에 사용된 기준광의 각도를 갖도록 광경로를 변환한다. 이를 위하여, 광경로변환부(120)는 제1 및 제2광원유닛(111,112)을 직선 연결하는 가상선(110a)에 대해 비스듬하게 배치된 프레넬 렌즈(121)로 이루어질 수 있다. 프레넬 렌즈(121)는 광을 집광시켜 콜리메이팅 시키는 역할을 하며, 또한, 도시된 바와 같이, 상기 가상선(110a)에 대해 비스듬하게 배치되어 있기 때문에 제1 및 제2광원유닛(111,112)에서의 광이 각기 다른 입사각으로 프레넬 렌즈(121)에 입사하게 된다. 따라서, 제1 및 제2광원유닛(111,112)에서의 광은 프레넬 렌즈(121)를 지난 후 홀로그램 광학부(130)에 서로 다른 각으로 입사하는 경로를 갖게 된다. 프레넬 렌즈(121)가 상기 가상선(110a)에 대해 기울어진 정도는 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)에 홀로그램 기록시의 기준광 각도를 고려하여 적절히 결정할 수 있다. 도면에서는 광경로변환부(120)로 하나의 프레넬 렌즈(121)를 예시하여 설명하였으나, 제1 및 제2광원유닛(111,112)으로부터의 광경로 상에 각각 배치된 복수의 경로변환부재가 채용될 수 있으며, 기타, 복수의 집광렌즈등이 더 구비될 수 있다.
제어부(150)는 조명부(110)와 디스플레이 패널(140)의 구동을 제어하는 것으로, 예를 들어, 디스플레이 패널(140)에서 두 개의 서브 프레임 영상에 해당하는 영상신호를 순차로 변조하는 것에 동기되어 제1 및 제2광원유닛(111,112)의 온/오프가 제어되도록 한다. 또한, 상술한 바와 같이 제1 및 제2홀로그램소자(131,132)가 홀로그래픽 고분자 분산형 액정으로 이루어진 경우, 제1 및 제2홀로그램소자(131,132) 각각이 조명신호 및 영상신호에 동기하여 스위칭 되도록 제어한다.
상술한 바와 같이, 홀로그램 광학부(130)에서 복수의 스크린 영상을 형성하 는 작용과 함께, 디스플레이 패널(140)과 조명부(110)의 동기된 구동에 따라 시청자(V)는 깊이감이 d 만큼 차이나는 두 영상(I1,I2)을 보게 되어 3차원 영상을 인지하게 된다. 또한, 조명부(110)를 구성하는 복수의 광원 유닛(111,112) 중 어느 하나만을 사용하고, 디스플레이 패널(140)에서 2차원 영상 신호에 따라 광을 변조함으로써 일반적인 2차원 영상을 구현하는 것도 가능하다.
도 5는 배경영상(I1)과 전면영상(I2)의 조합으로 형성된 3차원 영상을 예시적으로 보인다. 배경영상(I1)은 전면영상(I2)에 비해 상대적으로 깊이감 있게 형성되어 있어, 입체감이 인지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 영상 표시 장치의 구조를 개략적으로 보이며, 도 7a 내지 도 7d는 도 6의 3차원 영상 표시 장치에 채용된 홀로그램 광학부가 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하는 개념도이다.
본 실시예는 홀로그램 광학부(130)의 구성에서만 도 1의 실시예와 차이가 있으므로, 이에 대해서만 설명한다. 홀로그램 광학부(130)는 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하기 위해 마련된 것으로, 제3홀로그램소자(133)로 이루어져 있다. 즉, 본 실시예의 제3홀로그램소자(133)는 하나의 홀로그램 매질에 서로 다른 위치에 있는 확산자에 대한 영상 홀로그램이 다중 기록되어 형성된 것이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 홀로그램 매질(133")에 거리 d1만큼 이격된 확산 자(10)로부터의 물체광(Lo)과 어떤 영상 데이터도 포함하지 않는 기준광(Lr1)이 간섭하여 간섭무늬가 형성되게 한다. 홀로그램 매질(133")은 빛에 예민한 감광성 매질로서 포토리지스트(photoresist), 포토폴리머(photopolymer)와 같은 재료로 형성될 수 있다. 도 7b에서 홀로그램 매질(133')은 홀로그램 매질(133")에 거리 d1만큼 이격되어 위치한 확산자(10)의 영상 홀로그램이 기록된 것을 나타내고 있다. 여기에, 거리 d2만큼 이격된 확산자(10)의 영상을 홀로그램 매질(133')에 다중 기록한다. 다중 기록을 위해 기준광(Lr2)은 도 7a의 기준광(Lr1)과는 다른 각도로 조사되며, 물체광(Lo)과 기준광(Lr2)의 간섭에 의해 거리 d2만큼 이격된 확산자 영상이 홀로그램 매질(133')에 기록된다. 도 7c에서, 제3홀로그램소자(133)는 홀로그램 매질(133")에 거리 d1 및 d2만큼 이격된 확산자 영상 각각이 기록된 것을 나타낸다. 제3홀로그램소자(133)에 기준광(Lr1)이 조사되면, 거리 d1 위치에 확산자 영상이 재생되어, 제3홀로그램소자(133)로부터 거리 d1만큼 이격된 위치에 스크린(S1)이 형성된다. 또한, 도 7d와 같이, 기준광(Lr2)이 제3홀로그램소자(133)에 조사되면, 제3홀로그램소자(133)로부터 거리 d2만큼 이격된 위치에 스크린(S2) 영상이 형성된다.
홀로그램 광학부(130)의 이러한 작용과 함께, 디스플레이 패널(140)과 조명부(110)의 동기된 구동에 따라 시청자(V)는 깊이감이 d 만큼 차이나는 두 영상(I1,I2)을 보게 되어 입체영상을 인지하게 된다. 또한, 조명부(110)를 구성하는 복수의 광원 유닛(111,112) 중 어느 하나만을 사용하여 일반적인 2차원 영상을 구 현하는 것도 가능하다.
이상 설명한 실시예들에서, 홀로그램 광학부(130)가 공간상에 이격된 두 개의 스크린 영상을 형성하는 경우로 설명하였지만, 세 개 이상의 스크린 영상을 구현하도록 구성하는 것도 가능하며, 이 경우에는 디스플레이 패널의 구동속도가 보다 빨라져야 한다. 또한, 서로 다른 위치의 확산자 영상을 홀로그램 기록함에 있어 기준광의 각도를 달리하는 경우를 예시하였지만, 이 뿐만 아니라 기준광의 다른 광학적 특성, 예를 들어, 위상, 파장, 편광등을 변화시키는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예들에 의한 3차원 영상 표시 장치 및 방법은 기존 스테레오스코피 방식의 입체영상 표시 방법에서 문제되었던 시각 피로를 줄일 수 있으며, 2차원/3차원 겸용 영상 표시 장치로 이용하기에도 유리하다. 또한, 디스플레이 패널의 구동속도가 충분한 경우, 세 개 이상의 홀로그램소자를 사용하여, 보다 현실감있는 3차원 영상을 구현할 수 있다.
이러한 본원 발명인 3차원 영상 표시 장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 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. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 3차원 영상 표시 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 3차원 영상 표시 장치에 채용된 홀로그램 광학부가 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하는 개념도이다.
도 4는 홀로그램 소자의 회절효율을 예시적으로 보인 그래프이다.
도 5는 배경영상과 전면영상의 조합으로 형성된 3차원 영상을 예시적으로 보인다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 영상 표시 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6의 3차원 영상 표시 장치에 채용된 홀로그램 광학부가 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하는 개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...조명부 111,112...제1, 제2광원유닛
120...광경로변환부 121...프레넬 렌즈
130...홀로그램 광학부 131,132,133...제1,제2,제3홀로그램소자
140...디스플레이 패널 100,200...3차원 영상 표시 장치

Claims (16)

  1. 복수의 광원 유닛으로 이루어진 조명부;
    상기 조명부에서의 광이 입사되면, 공간상에 깊이 방향으로의 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 광이 재생되는 홀로그램 광학부;
    상기 홀로그램 광학부에서 재생된 광을 영상 신호에 따라 변조하는 디스플레이 패널;를 포함하며,
    상기 홀로그램 광학부는,
    상기 복수개의 스크린 영상이 각각 기록된 복수개의 홀로그램 소자 또는 상기 복수개의 스크린 영상이 서로 다른 방향의 광을 참조광으로 하여 다중 기록된 하나의 홀로그램 소자를 포함하는 3차원 영상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광원 유닛은 순차적으로 온/오프 구동되며,
    상기 디스플레이 패널은, 한 프레임의 영상이 상기 광원 유닛의 개수와 같은 개수와 같은 복수 개로 나뉘어지고 깊이 방향으로 이격된 위치에 결상될 복수개의 서브 프레임 영상을 순차적으로 변조하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 서브 프레임 영상은 배경 영상 및 전면 영상을 포함하는 3차원 영상 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 홀로그램 소자에 각각 기록된 복수개의 스크린 영상은 서로 다른 방향의 광을 기준광으로 하여 기록된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 포토 리지스트(photoresist) 또는 포토 폴리머(photopolymer)인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 전기적으로 온/오프 제어되는 홀로그래픽 고분자 분산형 액정(holographic polymer dispersed liquid crystal, HPDLC)인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 홀로그램 소자는 상기 복수의 광원 유닛의 구동에 동기하여 순차적으로 온/오프 제어되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명부와 상기 홀로그램 광학부 사이의 광경로에는, 상기 복수의 광원 유닛에서 조명된 광이 각기 다른 입사각으로 상기 홀로그램 광학부에 입사하도록 경로를 바꾸는 광경로변환부가 마련된 3차원 영상 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광경로변환부는 상기 복수의 광원 유닛을 직선 연결하는 가상선에 대해 비스듬이 배치된 프레넬 렌즈인 3차원 영상 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광원 유닛 중 하나만을 구동함으로써 2차원 영상을 표시하는 3차원 영상 표시 장치.
  13. 공간상에 깊이 방향으로 이격된 복수의 위치에 복수의 스크린 영상을 결상하는 광을 홀로그램 소자로부터 순차적으로 재생시키는 단계;
    한 프레임의 영상을 상기 깊이 방향으로 이격된 복수의 위치에 결상될 복수의 서브 프레임 영상으로 나누고 각각에 해당하는 영상신호에 따라 상기 순차적으로 재생된 광을 변조하는 단계;를 포함하며,
    상기 홀로그램 소자는
    복수의 홀로그램 매질에 서로 다른 위치에 있는 확산자에 대한 영상 홀로그램을 각각 기록하여 형성되거나,
    하나의 홀로그램 매질에 서로 다른 위치에 있는 확산자에 대한 영상 홀로그램을 다중 기록하여 형성되는 3차원 영상 표시 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 서브 프레임 영상은 배경 영상 및 전면 영상을 포함하는 3차원 영상 표시 방법.
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