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KR102721077B1 - 홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 장치 - Google Patents

홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102721077B1
KR102721077B1 KR1020190019191A KR20190019191A KR102721077B1 KR 102721077 B1 KR102721077 B1 KR 102721077B1 KR 1020190019191 A KR1020190019191 A KR 1020190019191A KR 20190019191 A KR20190019191 A KR 20190019191A KR 102721077 B1 KR102721077 B1 KR 102721077B1
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image
light source
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beam splitter
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이창건
문석일
이병호
김선일
신봉수
이홍석
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삼성전자주식회사
서울대학교산학협력단
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Abstract

홀로그래픽 영상을 제공하여 현실감을 향상시킨 다중 영상 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 다중 영상 디스플레이 장치는, 제 1 색상 홀로그래픽 영상, 제 2 색상 홀로그래픽 영상 및 제 3 색상 홀로그래픽 영상을 갖는 제 1 영상을 형성하는 공간 광변조기, 제 1 영상이 제 1 편광 성분만을 갖게 하고, 제 1 영상과 상이한 경로로부터 오는 제 2 영상이 제 2 편광 성분만을 갖게 하도록 구성된 광학계, 및 제 1 편광 성분을 갖는 제 1 영상을 포커싱하고 제 2 편광 성분을 갖는 제 2 영상을 굴절 없이 투과시키는 편광 선택성 렌즈;를 포함할 수 있다.

Description

홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 장치 {Multi-image display apparatus providing holographic image}
개시된 실시예들은, 예를 들어, 증상 현실 시스템과 같은 다중 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 홀로그래픽 영상을 제공할 수 있는 다중 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 가상 현실(virtual reality)(VR)을 구현할 수 있는 전자기기 및 디스플레이 장치가 개발되면서, 이에 대한 관심이 높아지고 있다. 가상 현실(VR)의 다음 단계로 증강 현실(augmented reality)(AR) 및 혼합 현실(mixed reality)(MR)을 실현할 수 있는 기술도 연구되고 있다.
증강 현실(AR)은, 완전 가상 세계를 전제로 하는 가상 현실(VR)과는 달리, 현실 세계의 환경 위에 가상의 대상이나 정보를 겹쳐(결합하여) 보여줌으로써 현실의 효과를 더욱 증가시키는 디스플레이 기술이다. 가상 현실(VR)이 게임이나 가상 체험과 같은 분야에만 한정적으로 적용이 가능했다면, 증강 현실(AR)은 다양한 현실 환경에 응용이 가능하다는 장점이 있다. 특히, 증강 현실(AR)은 유비쿼터스(ubiquitous) 환경이나 사물 인터넷(internet of things)(IoT) 환경에 적합한 차세대 디스플레이 기술로 주목받고 있다. 이러한 증강 현실(AR)은 현실 세계와 부가적인 정보(가상 세계)를 혼합하여 보여준다는 점에서 혼합 현실(MR)의 일례라고 할 수 있다.
증강 현실(AR) 또는 혼합 현실(MR)을 구현하는데 적용될 수 있는 다중 영상 디스플레이 장치를 제공한다.
특히, 홀로그래픽 영상을 제공하여 현실감을 향상시킨 다중 영상 디스플레이 장치를 제공한다.
색수차를 느끼지 않고 홀로그래픽 영상을 감상할 수 있는 다중 영상 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치는, 제 1 파장의 빛, 제 2 파장의 빛, 및 제 3 파장의 빛을 방출하는 광원; 제 1 파장의 빛, 제 2 파장의 빛, 및 제 3 파장의 빛을 각각 변조하여, 제 1 색상 홀로그래픽 영상, 제 2 색상 홀로그래픽 영상 및 제 3 색상 홀로그래픽 영상을 갖는 제 1 영상을 형성하는 공간 광변조기; 제 1 영상이 제 1 편광 성분만을 갖게 하고, 제 1 영상과 상이한 경로로부터 오는 제 2 영상이 제 2 편광 성분만을 갖게 하도록 구성된 광학계; 및 제 1 편광 성분을 갖는 제 1 영상을 포커싱하고 제 2 편광 성분을 갖는 제 2 영상을 굴절 없이 투과시키는 편광 선택성 렌즈;를 포함하며, 제 1 색상 홀로그래픽 영상의 깊이, 제 2 색상 홀로그래픽 영상의 깊이 및 제 3 색상 홀로그래픽 영상의 깊이를 조절하여 상기 편광 선택성 렌즈의 색수차를 상쇄하도록 구성될 수 있다.
상기 광원은 제 1 파장의 빛을 방출하는 제 1 광원, 제 2 파장의 빛을 방출하는 제 2 광원, 및 제 3 파장의 빛을 방출하는 제 3 광원을 포함할 수 있다.
상기 다중 영상 디스플레이 장치는, 상기 제 1 광원이 제 1 파장의 빛을 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 제 1 홀로그램 데이터를 제공하고, 상기 제 2 광원이 제 2 파장의 빛을 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 제 2 홀로그램 데이터를 제공하고, 상기 제 3 광원이 제 3 파장의 빛을 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 제 3 홀로그램 데이터를 제공하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 편광 선택성 렌즈 상기 제 1 파장의 빛에 대해 제 1 초점 거리를 갖고, 상기 제 2 파장의 빛에 대해 제 1 초점 거리보다 긴 제 2 초점 거리를 갖고, 상기 제 3 파장의 빛에 대해 제 2 초점 거리보다 긴 제 3 초점 거리를 가지며, 상기 제어기는 상기 제 1 내지 제 3 초점 거리를 고려하여 상기 제 1 내지 제 3 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는, 상기 제 1 색상 홀로그래픽 영상이 제 2 초점 거리와 제 1 초점 거리와의 차이만큼 상기 제 2 색상 홀로그래픽 영상보다 상기 편광 선택성 렌즈에 더 가까운 깊이를 갖도록 상기 제 1 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절하고, 상기 제 3 색상 홀로그래픽 영상이 제 3 초점 거리와 제 2 초점 거리와의 차이만큼 상기 제 2 색상 홀로그래픽 영상보다 상기 편광 선택성 렌즈로부터 더 먼 깊이를 갖도록 상기 제 3 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 다중 영상 디스플레이 장치는, 상기 제 1 광원 내지 제 3 광원이 제 1 내지 제 3 파장의 빛을 동시에 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 홀로그램 데이터를 제공하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광학계는, 상기 제 2 영상 중에서 제 2 편광 성분만을 투과시키는 제 1 편광판; 상기 제 1 편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터; 및 상기 빔스플리터와 상기 광원 사이에 배치된 1/4 파장판;을 포함할 수 있다.
상기 빔스플리터는 상기 광원과 상기 공간 광변조기 사이의 광 경로에 배치되어 있으며, 상기 공간 광변조기는 반사광을 변조시키는 반사형 광변조기일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광원은 제 1 선편광 성분의 빛을 방출하는 레이저 광원이며, 상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고, 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 광원은 편광되지 않은 빛을 방출하는 발광 다이오드이고, 상기 광학계는 상기 광원과 상기 1/4 파장판 사이에 배치되어 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 제 2 편광판을 더 포함하며, 상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고, 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 빔스플리터는 입사광의 일부를 반사하고 입사광의 나머지 일부를 투과시키는 반투과 미러일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 빔스플리터는 제 1 원편광 성분의 빛을 반사하고 제 2 원편광 성분의 빛을 투과시키는 편광 선택성 미러일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 광학계는, 상기 제 2 영상 중에서 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 제 1 선편광판; 상기 제 1 선편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터; 상기 빔스플리터와 상기 공간 광변조기 사이에 배치된 제 1 1/4 파장판; 및 상기 빔스플리터와 상기 편광 선택성 렌즈 사이에 배치된 제 2 1/4 파장판;을 포함하며, 상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분일 수 있다.
상기 빔스플리터는 상기 광원과 상기 공간 광변조기 사이의 광 경로에 배치되어 있고, 상기 공간 광변조기는 반사광을 변조시키는 반사형 광변조기일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광원은 편광되지 않은 빛을 방출하는 발광 다이오드이고, 상기 광학계는 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 배치되어 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 제 2 선편광판을 더 포함할 수 있다.
상기 빔스플리터는 제 1 선편광 성분의 투과시키고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분의 빛을 투과시키는 편광 선택성 미러일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 광학계는, 상기 제 2 영상 중에서 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 선편광판; 상기 선편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터; 및 상기 빔스플리터와 상기 편광 선택성 렌즈 사이에 배치된 1/4 파장판;을 포함할 수 있다.
상기 공간 광변조기는 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이의 광 경로에 배치되어 있고, 상기 공간 광변조기는 투과광을 변조시키는 투과형 광변조기일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 광학계는, 상기 제 2 영상 중에서 제 2 편광 성분만을 투과시키는 편광판; 상기 편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터; 및 상기 공간 광변조기와 상기 빔스플리터 사이에 배치된 1/4 파장판;을 포함하며, 상기 공간 광변조기는 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이의 광 경로에 배치되어 투과광을 변조시키는 투과형 광변조기이고, 상기 광원은 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분의 빛을 방출하는 레이저 광원일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 광학계는, 상기 광원과 상기 공간 광변조기 사이에 배치된 제 1 빔스플리터; 상기 제 1 빔스플리터와 상기 광원 사이에 배치된 1/4 파장판; 상기 제 2 영상 중에서 제 2 편광 성분만을 투과시키는 편광판; 및 상기 편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 제 2 빔스플리터;를 포함하고, 상기 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 빔스플리터로부터 오는 제 1 편광 성분의 빛을 반사하고 상기 편광판으로부터 오는 제 2 편광 성분의 빛을 투과시키도록 배치될 수 있다.
개시된 다중 영상 디스플레이 장치는 편광 선택성 렌즈를 이용하여 증강 현실 시스템 또는 혼합 현실 시스템의 시야각을 증가시킬 수 있다. 또한, 개시된 다중 영상 디스플레이 장치는 실제 외부 전경과 함께 입체감이 있는 홀로그래픽 영상을 제공하기 때문에 더욱 현실감 있는 증강 현실 경험을 제공할 수 있다. 또한, 개시된 다중 영상 디스플레이 장치는 편광 선택성 렌즈에 의한 색수차를 보상하여 시청자가 색수차를 느끼지 않고 홀로그래픽 영상을 감상할 수 있도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 편광 선택성 렌즈의 예시적인 구성과 동작을 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 4는 입사광의 파장에 따른 기하 위상 변조 렌즈의 초점 거리 변화를 예시적으로 보인다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 6은 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 12 내지 도 14는 다중 영상 디스플레이 장치를 적용할 수 있는 다양한 전자기기를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 또는 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위/아래/좌/우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위/아래/좌/우에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100)는, 광원(110), 콜리메이팅 렌즈(111), 1/4 파장판(112), 빔스플리터(113), 공간 광변조기(120), 원편광판(114), 편광 선택성 렌즈(130), 및 제어기(140)를 포함할 수 있다.
광원(110), 공간 광변조기(120), 및 제어기(140)는 홀로그래픽 영상을 재생하는 홀로그래픽 디스플레이 장치의 역할을 한다. 그리고 콜리메이팅 렌즈(111)는 광원(110)에서 방출된 빛을 평행광으로 만들어주는 역할을 한다. 만약 광원(110)에서 평행광이 직접 방출된다면 콜리메이팅 렌즈(111)는 생략될 수도 있다. 컬러 홀로그래픽 영상을 제공하기 위하여, 광원(110)은 적색 파장 대역의 빛을 방출하는 적색 광원(110R), 녹색 파장 대역의 빛을 방출하는 녹색 광원(110G), 청색 파장 대역의 빛을 방출하는 청색 광원(110B)을 포함할 수 있다. 또한 광원(110)은 가간섭성 광을 방출하는 가간섭성 광원일 수 있다. 높은 가간섭성을 갖는 광을 제공하기 위하여 광원(110)으로서, 예를 들어, 레이저 다이오드(laser diode; LD)를 사용할 수 있다. 특히, 광원(110)은 특정한 방향으로 선편광된 빛을 방출하는 편광 레이저일 수 있다.
제어기(140)는 광원(110)과 공간 광변조기(120)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(140)는 재생될 홀로그래픽 영상의 정보를 담은 홀로그램 데이터를 공간 광변조기(120)에 제공하는 영상 신호 처리 장치일 수 있다. 공간 광변조기(120)는 제어기(140)로부터 제공되는 홀로그램 데이터에 따라 입사광을 회절시켜 변조하기 위한 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 공간 광변조기(120)는 위상 변조만 수행할 수 있는 위상 변조기, 진폭 변조만 수행할 수 있는 진폭 변조기, 및 위상 변조와 진폭 변조를 모두 수행할 수 있는 복합 변조기 중 어느 것을 사용할 수도 있다. 공간 광변조기(120)는 입사광을 반사하면서 변조하는 반사형 광변조기일 수 있다. 예를 들어, 공간 광변조기(120)는, DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), 또는 반도체 변조기를 사용할 수 있다.
1/4 파장판(112), 빔스플리터(113), 및 원편광판(114)은 광원(110)과 공간 광변조기(120)에 의해 재생되는 홀로그래픽 영상인 제 1 영상 및 실제 외부 전경을 담고 있는 외부 영상인 제 2 영상을 편광 선택성 렌즈(130)에 전달하는 광학계를 구성한다. 그러면 사용자는 가상의 현실 또는 가상의 정보를 담고 있는 홀로그래픽 영상과 사용자가 마주하고 있는 현실 세계의 배경 피사체(background subject)를 함께 볼 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치는 증강 현실(augmented reality)(AR) 또는 혼합 현실(mixed reality)(MR)을 구현하는데 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 다중 영상 디스플레이 장치는 근안(near-eye) AR 디스플레이 장치일 수 있다.
편광 선택성 렌즈(130)는 입사광의 편광 상태에 따라 입사광을 포커싱하거나 또는 굴절 없이 투과시키도록 구성된다. 예를 들어, 편광 선택성 렌즈(130)는 제 1 회전 방향을 갖는 제 1 원편광 성분의 빛을 포커싱하고, 제 1 회전 방향에 반대 방향으로 회전된 제 2 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분의 빛을 그대로 투과시킬 수 있다.
이러한 편광 선택성 렌즈(130)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 편광 선택성 렌즈(130)의 예시적인 구성과 동작을 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 편광 선택성 렌즈(130)는 2개의 동일한 기하 위상 변조 렌즈(geometric phase lens)(130a, 130c) 및 2개의 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c) 사이에 개재된 편광 변환판(130b)을 포함할 수 있다. 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)는 입사하는 빛의 편광 특성에 따라 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈로 작동하는 광학소자이다. 예를 들어, 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)는 제 1 원편광 성분의 빛에 대해서는 초점거리가 f인 볼록 렌즈의 역할을 하고 제 2 원편광 성분의 빛에 대해서는 초점거리가 f인 오목 렌즈의 역할을 할 수 있다. 그리고, 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)는 투과하는 빛의 편광 방향을 반대 방향으로 바꾸어준다. 편광 변환판(130b)은 제 1 원편광 성분의 빛을 그대로 투과시키고 제 2 원편광 성분의 빛을 제 1 원편광 성분의 빛으로 변환하는 역할을 한다. 편광 변환판(130b)은 매우 얇게 제작될 수 있기 때문에, 2개의 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c) 사이에 편광 변환판(130b)을 접합하여 편광 선택성 렌즈(130)를 구성할 수 있다.
이러한 편광 선택성 렌즈(130)에 제 1 원편광 성분을 갖는 제 1 영상(L10)이 입사하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 영상(L10)은 기하 위상 변조 렌즈(130a)를 통과함에 따라 볼록 렌즈의 효과를 받게 되고 편광 상태가 제 2 원편광 성분으로 바뀌게 된다. 그런 후, 편광 변환판(130b)을 지나면서 제 1 영상(L10)은 다시 제 1 원편광 성분을 갖는다. 그러면, 제 1 영상(L10)은 기하 위상 변조 렌즈(130c)를 통과함에 따라 다시 볼록 렌즈의 효과를 받게 된다. 편광 변환판(130b)은 매우 얇기 때문에, 편광 선택성 렌즈(130)의 2개의 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)는 사실상 서로 붙어 있는 것과 같다고 볼 수 있다. 2개의 볼록 렌즈가 서로 붙어있는 경우 초점거리는 2배 짧아지므로, 편광 선택성 렌즈(130)는 제 1 원편광 성분을 갖는 제 1 영상(L10)에 대해서 각각의 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)보다 초점거리가 2배 짧은 볼록 렌즈로 동작하게 된다.
또한, 편광 선택성 렌즈(130)에 제 2 원편광 성분을 갖는 제 2 영상(L20)이 입사하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 영상(L20)은 기하 위상 변조 렌즈(130a)를 통과함에 따라 오목 렌즈의 효과를 받게 되고 편광 상태가 제 1 원편광 성분으로 바뀌게 된다. 제 1 원편광 성분을 갖게 된 제 2 영상(L20)은 편광 변환판(130b)을 지나면서 제 1 원편광 성질을 그대로 유지하게 된다. 그러면, 제 2 영상(L20)은 기하 위상 변조 렌즈(130c)를 통과함에 따라 볼록 렌즈의 효과를 받게 된다. 결과적으로, 제 2 영상(L20)은 동일한 초점거리를 갖는 오목 렌즈와 볼록 렌즈를 각각 한 번씩 통과하기 때문에, 제 2 영상(L20)에는 아무런 광학적 효과가 작용하지 않은 것과 같게 된다. 따라서, 제 2 원편광 성분을 갖는 제 2 영상(L20)은 왜곡 없이 편광 선택성 렌즈(130)를 통과할 수 있다.
편광 선택성 렌즈(130)는 도 2 및 도 3에서 설명한 구성 외에도 다른 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 인위적으로 설계된 미세한 회절 패턴들을 갖는 기하 위상 렌즈, 메타 렌즈, 복굴절 렌즈, 회절 렌즈 등을 단독으로 사용하여 편광 선택성 렌즈(130)를 구성할 수도 있으며, 또는 미세한 회절 패턴들을 갖는 기하 위상 렌즈, 메타 렌즈, 복굴절 렌즈, 회절 렌즈 등을 2개 이상 조합하여 편광 선택성 렌즈(130)를 구성할 수도 있다.
상술한 편광 선택성 렌즈(130)를 사용하는 경우에, 광원(110)과 공간 광변조기(120)에 의해 재생되는 제 1 영상이 제 1 원편광 성분을 가지면, 편광 선택성 렌즈(130)는 제 1 영상을 포커싱하여 사용자의 눈(160)에 제공할 수 있다. 또한, 현실 세계의 영상인 제 2 영상이 제 2 원편광 성분을 가지면, 편광 선택성 렌즈(130)는 제 2 영상을 왜곡 없이 사용자의 눈에 그대로 제공할 수 있다. 그러면, 편광 선택성 렌즈(130)는 현실 세계의 제 2 영상을 그대로 투과시키고 광원(110)과 공간 광변조기(120)에 의해 재생되는 제 1 영상만을 확대함으로써 현실 세계의 영상을 왜곡시키지 않고 가상 영상에 대한 시야각만을 증가시킬 수 있다.
이를 위하여, 1/4 파장판(112), 빔스플리터(113), 및 원편광판(114)은 제 1 영상이 제 1 원편광 성분만을 갖게 하고, 제 1 영상과 상이한 경로로부터 오는 제 2 영상이 제 2 원편광 성분만을 갖게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 1/4 파장판(112)은 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이의 광경로에 배치되어, 광원(110)으로부터 오는 빛의 위상을 1/4 파장만큼 지연시킴으로써 선편광된 빛을 원편광된 빛으로 변환하거나 원편광된 빛을 선편광된 빛으로 변환할 수 있다. 도 1에는 콜리메이팅 렌즈(111)가 1/4 파장판(112)보다 앞에 배치되었지만, 콜리메이팅 렌즈(111)와 1/4 파장판(112)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다. 그리고, 광원(110)은 제 1 방향으로 선편광된 빛을 방출하는 편광 레이저일 수 있다.
원편광판(114)은 편광 선택성 렌즈(130)에 대향하여 사용자의 정면에 배치될 수 있다. 원편광판(114)은 제 1 원편광 성분의 빛을 차단하고 제 2 원편광 성분의 빛만을 투과시키도록 구성될 수 있다. 빔스플리터(113)는 원편광판(114)과 편광 선택성 렌즈(130) 사이의 광경로에 배치될 수 있다. 특히, 빔스플리터(113)는 제 1 영상의 광경로와 제 2 영상의 광경로가 교차하는 지점에 배치될 수 있다. 광원(110)과 공간 광변조기(120)는 빔스플리터(113)의 양쪽에 마주하여 배치될 수 있다. 다시 말해, 광원(110)과 공간 광변조기(120) 사이의 광경로에 빔스플리터(113)가 배치될 수 있다.
이러한 구성에서, 광원(110)으로부터 방출된 빛(L1)은 제 1 방향으로 선편광된 제 1 선편광 성분을 갖는다. 그리고, 제 1 선편광 성분을 갖는 빛(L1)은 1/4 파장판(112)을 통과하면서 제 2 원편광 성분을 갖게 된다. 그런 후, 빛(L1)은 빔스플리터(113)를 투과하여 공간 광변조기(120)의 표면에 수직으로 입사한다. 그리고, 빛(L1)은 공간 광변조기(120)에 의해 반사되어 진행 방향이 180도 바뀌게 된다. 공간 광변조기(120)에 의해 반사되어 반대 방향으로 진행하게 되는 빛(L1)은 편광 반향이 반대로 바뀌어 제 2 원편광 성분을 갖게 된다. 또한, 빛(L1)은 공간 광변조기(120)에 의해 변조되어 홀로그램 영상을 담게 된다. 그런 후, 빛(L1)은 다시 빔스플리터(113)에 경사지게 입사하고, 빔스플리터(113)에 의해 90도 방향으로 반사되면서 제 1 원편광 성분을 갖게 된 채 편광 선택성 렌즈(130)에 도달한다. 빔스플리터(113)는 단순히 입사광의 일부를 반사하고 입사광의 나머지 일부를 투과시키는 반투과 미러일 수 있다. 대신에, 빔스플리터(113)는 제 1 원편광 성분의 빛을 반사하고 제 2 원편광 성분의 빛을 투과시키는 편광 선택성 미러일 수도 있다.
외부로부터 오는 빛(L2)은 원편광판(114)을 통과하면서 제 2 원편광 성분만을 갖게 된다. 제 2 원편광 성분을 갖는 빛(L2)은 빔스플리터(113)를 투과하여 편광 선택성 렌즈(130)에 도달한다. 따라서, 광원(110)과 공간 광변조기(120)에 의해 재생되는 제 1 영상은 제 1 원편광 성분을 가진 채 편광 선택성 렌즈(130)에 도달하고, 현실 세계의 영상인 제 2 영상은 제 2 원편광 성분을 가진 채 편광 선택성 렌즈(130)에 도달한다. 그러면, 제 1 영상은 편광 선택성 렌즈(130)에 의해 포커싱되고 제 2 영상은 편광 선택성 렌즈(130)를 왜곡 없이 통과할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 편광 선택성 렌즈(130)가 사용자의 눈(160) 앞에 배치되어 제 1 영상만을 확대시키기 때문에, 제 1 영상에 대한 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 시야각을 증가시킬 수 있다. 또한, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 실제 외부 전경과 함께 입체감이 있는 홀로그래픽 영상을 제공하기 때문에 더욱 현실감 있는 증강 현실 경험을 제공할 수 있다.
한편, 근축 근사(paraxial approximation)가 적용되는 상황에서, 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)를 지나는 빛들의 파장과 초점 거리의 곱은 일정하다. 다시 말해, 파장이 가장 긴 적색광은 가장 짧은 곳에 초점을 맺고, 파장이 가장 짧은 청색광은 가장 먼 곳에 초점을 맺는다. 도 4는 입사광의 파장에 따른 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)의 초점 거리 변화를 예시적으로 보인다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)는 적색광(R)에 대해 f1의 초점 거리를 가지며, 녹색광(G)에 대해 f1보다 긴 f2의 초점 거리를 갖고, 청색광(B)에 대해 f2보다 긴 f3의 초점 거리를 갖는다. 예컨대, 적색광(R)에 대한 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)의 초점 거리가 약 37.417 mm이면, 녹색광(G)에 대한 초점 거리는 약 44.705 mm, 청색광(B)에 대한 초점 거리는 약 50.618 mm일 수 있다. 또는, 적색광(R)에 대한 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)의 초점 거리가 약 41.607 mm이면, 녹색광(G)에 대한 초점 거리는 약 49.705 mm, 청색광(B)에 대한 초점 거리는 약 56.275 mm일 수 있다.
외부 전경으로부터 오는 제 2 영상은 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)를 서로 다른 원편광 상태로 한 번씩 지나기 때문에, 오목렌즈의 효과와 볼록렌즈의 효과를 한 번씩 받게 된다. 따라서, 외부 전경으로부터 오는 제 2 영상은 2장의 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)를 통과하면서 색수차가 보정되어 사용자에게 전달된다. 반면, 홀로그래픽 영상인 제 1 영상은 2장의 기하 위상 변조 렌즈(130a, 130c)를 통과하면서 2번의 볼록렌즈의 효과를 받게 된다. 따라서, 제 1 영상은 색수차가 2배로 증가되어 사용자에게 전달될 수 있다. 결과적으로, 편광 선택성 렌즈(130)는 제 1 영상에 대해 큰 색수차를 갖고 제 2 영상에 대해 색수차를 갖지 않게 된다.
본 실시예에 따르면, 공간 광변조기(120)를 통해 재생되는 적색 홀로그래픽 영상, 녹색 홀로그래픽 영상, 및 청색 홀로그래픽 영상의 깊이를 미리 조절함으로써, 홀로그래픽 영상이 사용자에게 전달될 때 발생하는 색수차를 보상할 수 있다. 한 프레임의 컬러 홀로그래픽 영상은 깊이가 동일한 3개의 색상 성분, 즉 적색 홀로그래픽 영상, 녹색 홀로그래픽 영상, 및 청색 홀로그래픽 영상을 갖는다. 그런데, 제 1 영상에 대해 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리가 파장에 따라 달라지기 때문에, 색수차를 보상하지 않으면 사용자에게 전달된 적색 홀로그래픽 영상, 녹색 홀로그래픽 영상, 및 청색 홀로그래픽 영상은 그 깊이가 서로 달라질 수 있다. 따라서, 공간 광변조기(120)를 통해 적색 홀로그램 영상의 깊이, 녹색 홀로그램 영상의 깊이 및 청색 홀로그램 영상의 깊이를 미리 조절하여 편광 선택성 렌즈(130)의 색수차를 상쇄시킬 수 있다.
예를 들어, 도 5a 내지 도 5c는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)의 동작을 개략적으로 도시한다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치(100)는 적색 홀로그래픽 영상, 녹색 홀로그래픽 영상, 및 청색 홀로그래픽 영상을 서로 다른 시간에 순차적으로 재생할 수 있다. 제어기(140)는 적색 광원(110R)이 적색광을 방출하는 동안 공간 광변조기(120)에 적색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터를 제공하고, 녹색 광원(110G)이 녹색광을 방출하는 동안 녹색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터를 공간 광변조기(120)에 제공하고, 청색 광원(110B)이 청색광을 방출하는 동안 청색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터를 공간 광변조기(120)에 제공하도록 구성될 수 있다. 이 과정에서, 제어기(140)는 편광 선택성 렌즈(130)의 색수차를 상쇄하도록 적색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터의 깊이 정보, 녹색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터의 깊이 정보, 및 청색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 변경할 수 있다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 제 1 시간 동안, 제어기(140)는 적색 광원(110R)만을 턴온 시키고 나머지 녹색 광원(110G)과 청색 광원(110B)을 턴 오프시킨다. 그리고, 공간 광변조기(120)에는 적색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터를 제공한다. 공간 광변조기(120)는 제어기(140)로부터 제공된 홀로그램 데이터를 기초로 입사광을 회절시켜 변조하기 위한 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 그러면 적색광이 공간 광변조기(120)에 의해 반사 및 회절되면서 적색 홀로그래픽 영상(R)이 재생된다. 제어기(140)는 적색광에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f1)를 고려하여 적색 홀로그래픽 영상(R)이 재생되는 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어기(140)는 편광 선택성 렌즈(130)의 정면 방향으로 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f1)만큼 떨어진 위치에 적색 홀로그래픽 영상(R)이 재생되도록 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 변경할 수 있다. 그러면, 사용자는 사용자로부터 소정의 거리만큼 떨어진 상평면(image plane, IP)에 있는 적색 홀로그래픽 영상(R)의 확대된 허상을 볼 수 있다.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 제 1 시간 후에 제 2 시간 동안, 제어기(140)는 녹색 광원(110G)만을 턴온 시키고 나머지 적색 광원(110R)과 청색 광원(110B)을 턴 오프시킨다. 그리고, 공간 광변조기(120)에는 녹색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터를 제공한다. 그러면 녹색광이 공간 광변조기(120)에 의해 반사 및 회절되면서 녹색 홀로그래픽 영상(G)이 재생된다. 제어기(140)는 녹색광에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f2)를 고려하여 녹색 홀로그래픽 영상(G)이 재생되는 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어기(140)는 편광 선택성 렌즈(130)의 정면 방향으로 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f2)만큼 떨어진 위치에 녹색 홀로그래픽 영상(G)이 재생되도록 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 변경할 수 있다. 그러면, 사용자는 사용자로부터 소정의 거리만큼 떨어진 상평면(IP)에 있는 녹색 홀로그래픽 영상(G)의 확대된 허상을 볼 수 있다.
그런 후, 도 5c를 참조하면, 제 2 시간 후에 제 3 시간 동안, 제어기(140)는 청색 광원(110B)만을 턴온 시키고 나머지 적색 광원(110R)과 녹색 광원(110G)을 턴 오프시킨다. 그리고, 공간 광변조기(120)에는 청색 홀로그래픽 영상과 관련된 홀로그램 데이터를 제공한다. 그러면 청색광이 공간 광변조기(120)에 의해 반사 및 회절되면서 청색 홀로그래픽 영상(B)이 재생된다. 제어기(140)는 청색광에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f3)를 고려하여 청색 홀로그래픽 영상(B)이 재생되는 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어기(140)는 편광 선택성 렌즈(130)의 정면 방향으로 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f3)만큼 떨어진 위치에 청색 홀로그래픽 영상(B)이 재생되도록 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 변경할 수 있다. 그러면, 사용자는 사용자로부터 소정의 거리만큼 떨어진 상평면(IP)에 있는 청색 홀로그래픽 영상(B)의 확대된 허상을 볼 수 있다.
결과적으로, 사용자에게는 적색 홀로그래픽 영상(R)의 확대된 허상, 녹색 홀로그래픽 영상(G)의 확대된 허상, 및 청색 홀로그래픽 영상(B)의 확대된 허상이 동일한 상평면(IP)에 위치하는 것으로 보이게 된다. 따라서, 사용자는 편광 선택성 렌즈(130)의 색수차를 느끼지 않게 된다. 또한, 제 1 시간 내지 제 3 시간을 매우 짧게 선택하여 한 프레임의 홀로그램 영상을 빠르게 재생하면, 사용자는 완전한 컬러 홀로그래픽 영상을 감상할 수 있다.
위에서는 단지 편의상, 각 색상의 홀로그램 영상이 그 색상에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리만큼 떨어진 위치에 재생되는 것으로 설명하였다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 확대된 허상이 형성되는 깊이에 따라 각 색상의 홀로그램 영상이 재생되는 위치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 사용자와 상평면(IP) 사이의 거리가 달라지면 각 색상의 홀로그램 영상이 재생되는 위치도 달라질 수 있다. 이 경우, 제어기(140)는 녹색 홀로그래픽 영상(G)을 기준으로 하여 적색 홀로그래픽 영상(R)의 깊이 정보와 청색 홀로그래픽 영상(B)의 깊이 정보를 변경할 수 있다.
예를 들어, 적색광에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f1)와 녹색광에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f2)와의 차이만큼 적색 홀로그래픽 영상(R)이 녹색 홀로그래픽 영상(G)보다 편광 선택성 렌즈(130)에 더 가까운 깊이를 갖도록, 제어기(140)는 적색 홀로그래픽 영상(R)에 대한 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절할 수 있다. 또한, 청색광에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f3)와 녹색광에 대한 편광 선택성 렌즈(130)의 초점 거리(f2)와의 차이만큼 청색 홀로그래픽 영상(B)이 녹색 홀로그래픽 영상(G)보다 편광 선택성 렌즈(130)로부터 더 먼 깊이를 갖도록, 제어기(140)는 청색 홀로그래픽 영상(B)에 대한 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서는 설명의 편의상 적색 홀로그래픽 영상(R), 녹색 홀로그래픽 영상(G), 및 청색 홀로그래픽 영상(B)이 시간 순차적으로 재생되는 것으로 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어기(140)는 적색 광원(110R), 녹색 광원(110G), 및 청색 광원(110B)을 동시에 턴온시켜 적색광, 녹색광, 및 청색광을 동시에 방출시킬 수 있다. 그리고, 제어기(140)는 적색 홀로그래픽 영상(R)에 대한 홀로그램 데이터, 녹색 홀로그래픽 영상(G)에 대한 홀로그램 데이터, 및 청색 홀로그래픽 영상(B)에 대한 홀로그램 데이터를 결합한 홀로그래픽 데이터를 공간 광변조기(120)에 제공할 수 있다. 이 경우에도, 위에서 설명한 것과 동일한 원리로, 제어기(140)는 적색 홀로그래픽 영상(R)에 대한 홀로그램 데이터의 깊이 정보, 녹색 홀로그래픽 영상(G)에 대한 홀로그램 데이터의 깊이 정보, 및 청색 홀로그래픽 영상(B)에 대한 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100) 외에도 다양한 구성으로 홀로그래픽 영상을 제공할 수 있는 다중 영상 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 도 6은 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(200)는, 제 1 방향으로 마주하여 배치된 광원(110)과 공간 광변조기(120), 제 2 방향으로 마주하여 배치된 원편광판(114)과 편광 선택성 렌즈(130), 광원(110)과 공간 광변조기(120) 사이의 광경로와 원편광판(114)과 편광 선택성 렌즈(130) 사이의 광경로가 교차하는 지점에 배치된 빔스플리터(113), 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이에 배치된 1/4 파장판(112), 광원(110)과 1/4 파장판(112) 사이에 배치된 선편광판(115), 광원(110)과 선편광판(115) 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈(111), 및 광원(110)과 공간 광변조기(120)의 동작을 제어하는 제어기(140)를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(200)는 도 1에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(100)와 유사한 구조를 가지며, 광원(110)과 1/4 파장판(112) 사이에 배치된 선편광판(115)을 더 포함한다. 선편광판(115)은 제 1 선편광 성분을 갖는 빛만을 투과시키며 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 차단할 수 있다. 일 실시예에서, 광원(110)은 편광 레이저가 아닌 무편광 레이저일 수 있다. 광원(110)으로부터 방출된 빛은 편광되지 않은 빛이며, 선편광판(115)을 통과하면서 제 1 선편광 성분을 갖게 된다. 그 외에 다중 영상 디스플레이 장치(200)의 구성과 동작은 도 1에서 설명한 다중 영상 디스플레이 장치(100)와 동일할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서, 광원(110)은 발광 다이오드(light emitting diode; LED)일 수도 있다. 발광 다이오드는 레이저보다는 공간 간섭성(spatial coherence)이 낮지만, 빛이 어느 정도의 공간 간섭성만을 가지고 있다면 공간 광변조기(120)에 의해 충분히 회절 및 변조될 수 있다. 광원(110)이 발광 다이오드인 경우, 광원(110)으로부터 편광되지 않은 빛이 방출되므로 다중 영상 디스플레이 장치(200)는 선편광판(115)을 포함할 수 있다. 발광 다이오드 외에도 공간 간섭성을 갖는 광을 방출한다면 다른 어떤 광원(110)이라도 사용이 가능하다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 7을 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치(300)는, 제 1 방향으로 마주하여 배치된 광원(110)과 공간 광변조기(120), 제 2 방향으로 마주하여 배치된 선편광판(115)과 편광 선택성 렌즈(130), 광원(110)과 공간 광변조기(120) 사이의 광경로와 선편광판(115)과 편광 선택성 렌즈(130) 사이의 광경로가 교차하는 지점에 배치된 빔스플리터(113), 빔스플리터(113)와 공간 광변조기(120) 사이에 배치된 제 1 1/4 파장판(112a), 빔스플리터(113)와 편광 선택성 렌즈(130) 사이에 배치된 제 2 1/4 파장판(112b), 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈(111), 및 광원(110)과 공간 광변조기(120)의 동작을 제어하는 제어기(140)를 포함할 수 있다.
광원(110)은 편광 레이저일 수 있다. 예를 들어, 광원(110)으로부터 방출된 빛(L1)은 제 1 선편광 성분만을 가질 수 있다. 광원(110)으로부터 방출된 제 1 선편광 성분의 빛(L1)은 빔스플리터(113)를 투과한 후, 제 1 1/4 파장판(112a)을 투과하면서 제 2 원편광 성분의 빛(L1)으로 변환된다. 그리고, 빛(L1)은 공간 광변조기(120)에 수직으로 입사하게 된다. 공간 광변조기(120)에 수직으로 입사한 빛(L1)은 공간 광변조기(120)에 의해 반사되어 진행 방향이 반대로 바뀌게 된다. 이로 인해, 빛(L1)은 제 1 원편광 성분을 갖게 된다. 제 1 원편광 성분을 갖는 빛(L1)은 제 1 1/4 파장판(112a)을 다시 투과하면서 제 2 선편광 성분을 갖게 된다. 그런 후, 빛(L1)은 빔스플리터(113)에 의해 약 90도 각도로 반사된 후, 제 2 1/4 파장판(112b)를 통과하면서 제 1 원편광 성분을 갖게 된다. 최종적으로, 빛(L1)은 제 1 원편광 성분을 가진 채 편광 선택성 렌즈(130)에 입사하게 된다.
한편, 외부의 전경으로부터 오는 빛(L2)은 선편광판(115)을 통과한다. 선편광판(115)은 제 1 선편광 성분을 갖는 빛만을 투과시키며 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 차단할 수 있다. 따라서, 선편광판(115)을 통과한 빛(L2)은 제 1 선편광 성분을 갖는다. 그런 후, 빛(L2)은 빔스플리터(113)를 통과하여 제 2 1/4 파장판(112b)에 입사한다. 빛(L2)은 제 2 1/4 파장판(112b)를 통과하면서 제 2 원편광 성분을 갖게 된다. 최종적으로, 빛(L2)은 제 2 원편광 성분을 가진 채 편광 선택성 렌즈(130)에 입사하게 된다.
빔스플리터(113)는 단순히 입사광의 일부를 반사하고 입사광의 나머지 일부를 투과시키는 반투과 미러일 수 있다. 대신에, 빔스플리터(113)는 제 1 선편광 성분을 갖는 빛을 투과시키고 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 반사하는 편광 선택성 미러일 수도 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 8에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(400)는 제 1 방향으로 마주하여 배치된 광원(110)과 공간 광변조기(120), 제 2 방향으로 마주하여 배치된 제 1 선편광판(115a)과 편광 선택성 렌즈(130), 광원(110)과 공간 광변조기(120) 사이의 광경로와 제 1 선편광판(115a)과 편광 선택성 렌즈(130) 사이의 광경로가 교차하는 지점에 배치된 빔스플리터(113), 빔스플리터(113)와 공간 광변조기(120) 사이에 배치된 제 1 1/4 파장판(112a), 빔스플리터(113)와 편광 선택성 렌즈(130) 사이에 배치된 제 2 1/4 파장판(112b), 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈(111), 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이에 배치된 제 2 선편광판(115b), 및 광원(110)과 공간 광변조기(120)의 동작을 제어하는 제어기(140)을 포함할 수 있다. 도 8에는 콜리메이팅 렌즈(111)가 제 2 선편광판(115b)보다 앞에 배치되었지만, 콜리메이팅 렌즈(111)와 제 2 선편광판(115b)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다.
도 8에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(400)는 도 7에 도시된 다중 영상 디스플레이 장치(300)와 유사한 구조를 가지며, 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이에 배치된 제 2 선편광판(115b)을 더 포함한다. 제 2 선편광판(115b)은 제 1 선편광 성분을 갖는 빛만을 투과시키며 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분을 갖는 빛을 차단할 수 있다. 도 8에 도시된 실시예에서, 광원(110)은 편광 레이저가 아닌 무편광 레이저이거나 발광 다이오드일 수 있다. 광원(110)으로부터 방출된 빛은 편광되지 않은 빛이며, 제 2 선편광판(115b)을 통과하면서 제 1 선편광 성분을 갖게 된다. 그 외에 다중 영상 디스플레이 장치(400)의 구성과 동작은 도 7에서 설명한 다중 영상 디스플레이 장치(300)와 동일할 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(500)의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 9를 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치(500)는 제 1 방향으로 마주하여 배치된 광원(110)과 공간 광변조기(120), 광원(110)과 공간 광변조기(120) 사이의 광경로에 배치된 제 1 빔스플리터(113a), 제 1 빔스플리터(113a)와 광원(110) 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈(111), 제 1 빔스플리터(113a)와 광원(110) 사이에 배치된 1/4 파장판(112), 제 1 방향으로 마주하여 배치된 원편광판(114)과 편광 선택성 렌즈(130), 원편광판(114)과 편광 선택성 렌즈(130) 사이의 광경로에 배치된 제 2 빔스플리터(113b), 및 광원(110)과 공간 광변조기(120)의 동작을 제어하는 제어기(140)를 포함할 수 있다. 도 9에는 콜리메이팅 렌즈(111)가 1/4 파장판(112)보다 앞에 배치되었지만, 콜리메이팅 렌즈(111)와 1/4 파장판(112)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다. 제 2 빔스플리터(113b)는 제 1 빔스플리터(113a)와 마주하여 배치되며, 제 1 빔스플리터(113a)로부터 오는 빛(L1)을 반사하고 원편광판(114)으로부터 오는 빛(L2)을 투과시키도록 배치될 수 있다.
광원(110)은 제 1 방향으로 선편광된 빛(L1)을 방출하는 편광 레이저일 수 있다. 빛(L1)은 1/4 파장판(112)을 투과하면서 제 2 원편광 성분을 갖게 되고, 공간 광변조기(120)에 의해 반사되어 진행 방향이 반대로 바뀌면서 제 1 원편광 성분을 갖게 된다. 그런 후, 빛(L1)은 제 1 빔스플리터(113a)와 제 2 빔스플리터(113b)에 의해 차례로 90도 각도로 반사되면서 제 1 원편광 성분을 가진 채 편광 선택성 렌즈(130)에 입사하게 된다.
한편, 외부의 전경으로부터 오는 빛(L2)은 원편광판(114)을 투과하게 된다. 원편광판(114)은 제 1 원편광 성분의 빛을 차단하고 제 2 원편광 성분의 빛만을 투과시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 원편광판(114)을 투과한 빛(L2)은 제 2 원편광 성분을 가진 채 제 2 빔스플리터(113b)를 투과하여 편광 선택성 렌즈(130)에 입사하게 된다.
지금까지 공간 광변조기(120)가 반사형인 경우에 대해 설명하였지만, 공간 광변조기(120)는 투과형일 수도 있다. 투과형 공간 광변조기(120)는 예컨대 GaAs와 같은 화합물 반도체 기반의 반도체 변조기, 또는 LCD(liquid crystal device)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 10은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(600)의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 10을 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치(600)는, 제 1 방향으로 마주하여 배치된 선편광판(115)과 편광 선택성 렌즈(130), 선편광판(115)과 편광 선택성 렌즈(130) 사이의 광경로에 배치된 빔스플리터(113), 빔스플리터(113)와 편광 선택성 렌즈(130) 사이에 배치된 1/4 파장판(112), 빔스플리터(113)와 제 2 방향으로 마주하여 배치된 광원(110), 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이에 배치된 공간 광변조기(120), 광원(110)과 공간 광변조기(120) 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈(111), 및 광원(110)과 공간 광변조기(120)의 동작을 제어하는 제어기(140)를 포함할 수 있다.
외부의 전경으로부터 오는 빛(L2)은 선편광판(115)을 투과하게 된다. 선편광판(115)은 제 2 선편광 성분의 빛을 차단하고 제 1 선편광 성분의 빛만을 투과시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 선편광판(115)을 투과한 빛(L2)은 제 1 선편광 성분을 갖는다. 빛(L2)은 빔스플리터(113)를 통과하여 1/4 파장판(112)에 입사한다. 그런 후, 제 1 선편광 성분을 갖는 빛(L2)은 1/4 파장판(112)을 통과하면서 제 2 원편광으로 변환되어 편광 선택성 렌즈(130)에 도달한다.
광원(110)은 제 2 방향으로 선편광된 빛을 방출하는 편광 레이저일 수 있다. 광원(110)으로부터 방출된 빛(L1)은 공간 광변조기(120)를 투과하면서 회절 및 변조된다. 그런 후, 빛(L1)은 빔스플리터(113)에 의해 약 90도 각도로 반사되어 1/4 파장판(112)에 입사한다. 제 2 선편광 성분을 갖는 빛(L1)은 1/4 파장판(112)을 통과하면서 제 1 원편광으로 변환되어 편광 선택성 렌즈(130)에 도달한다. 대신에, 광원(110)은 무편광 레이저이거나 발광 다이오드일 수도 있다. 이 경우, 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이의 광경로에는 제 1 선편광 성분의 빛을 차단하고 제 2 선편광 성분의 빛만을 투과시키는 선편광판이 더 배치될 수도 있다.
빔스플리터(113)는 단순히 입사광의 일부를 반사하고 입사광의 나머지 일부를 투과시키는 반투과 미러일 수 있다. 대신에, 빔스플리터(113)는 제 1 선편광 성분의 빛을 투과시키고 제 2 선편광 성분의 빛을 반사하는 편광 선택성 미러일 수도 있다.
또한, 도 11은 또 다른 실시예에 따른 다중 영상 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 11을 참조하면, 다중 영상 디스플레이 장치(700)는 제 1 방향으로 마주하여 배치된 원편광판(114)과 편광 선택성 렌즈(130), 원편광판(114)과 편광 선택성 렌즈(130) 사이의 광경로에 배치된 빔스플리터(113), 빔스플리터(113)와 제 2 방향으로 마주하여 배치된 광원(110), 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이에 배치된 공간 광변조기(120), 광원(110)과 공간 광변조기(120) 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈(111), 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이의 광경로에 배치된 1/4 파장판(112), 및 광원(110)과 공간 광변조기(120)의 동작을 제어하는 제어기(140)를 포함할 수 있다.
광원(110)은 제 2 방향으로 선편광된 빛을 방출하는 편광 레이저일 수 있다. 광원(110)으로부터 방출된 빛(L1)은 공간 광변조기(120)를 투과하면서 회절 및 변조된다. 그런 후, 제 2 선편광 성분을 갖는 빛(L1)은 1/4 파장판(112)을 통과하면서 제 1 원편광으로 변환된다. 도 11에는 1/4 파장판(112)이 공간 광변조기(120) 다음에 배치된 것으로 도시되었지만, 1/4 파장판(112)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 1/4 파장판(112)은 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이의 광경로 어디에도 배치될 수 있다. 제 1 원편광 성분을 갖는 빛(L1)은 빔스플리터(113)에 의해 약 90도의 각도로 반사된 후 편광 선택성 렌즈(130)에 도달한다.
대신에, 광원(110)은 무편광 레이저이거나 발광 다이오드일 수도 있다. 이 경우, 제 1 선편광 성분의 빛을 차단하고 제 2 선편광 성분의 빛만을 투과시키는 선편광판이 광원(110)과 1/4 파장판(112) 사이에 더 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 광원(110)이 무편광 레이저이거나 발광 다이오드이면, 1/4 파장판(112)을 제거하고, 그 대신에 제 2 원편광 성분의 빛을 차단하고 제 1 원편광 성분의 빛만을 투과시키는 원편광판이 광원(110)과 빔스플리터(113) 사이의 광경로에 배치될 수도 있다.
외부의 전경으로부터 오는 빛(L2)은 원편광판(114)을 투과하게 된다. 원편광판(114)은 제 1 원편광 성분의 빛을 차단하고 제 2 원편광 성분의 빛만을 투과시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 원편광판(114)을 투과한 빛(L2)은 제 2 원편광 성분을 갖는다. 빛(L2)은 빔스플리터(113)를 통과하여 제 2 원편광 성분을 가진 채 편광 선택성 렌즈(130)에 도달한다.
빔스플리터(113)는 단순히 입사광의 일부를 반사하고 입사광의 나머지 일부를 투과시키는 반투과 미러일 수 있다. 대신에, 빔스플리터(113)는 제 2 원편광 성분의 빛을 투과시키고 제 1 원편광 성분의 빛을 반사하는 편광 선택성 미러일 수도 있다.
도 12 내지 도 14는 상술한 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)를 적용할 수 있는 다양한 전자기기를 도시한다. 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예들에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)의 적어도 일부는 웨어러블(wearable) 장치를 구성할 수 있다. 다시 말해, 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)는 웨어러블 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)는 헤드 장착형 디스플레이(HMD; head mounted display)에 적용될 수 있다. 또한, 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)는 안경형 디스플레이(glasses-type display), 고글형 디스플레이(goggle-type display) 등에 적용될 수 있다. 도 12 내지 도 14에 도시된 웨어러블 전자기기들은 스마트폰(smart phone)과 연동되어 동작될 수도 있다.
부가적으로, 다양한 실시예들에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)들은 스마트폰 내에 구비시킬 수 있고, 이러한 스마트폰 자체를 다중 영상 디스플레이 장치로 사용할 수도 있다. 다시 말해, 도 12 내지 도 14와 같은 웨어러블 기기가 아닌 소형 전자기기(모바일 전자기기) 내에 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)를 적용할 수도 있다. 그 밖에도 다양한 실시예들에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)들의 적용 분야는 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에 따른 다중 영상 디스플레이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)들은 증강 현실(AR) 또는 혼합 현실(MR)을 구현하는데 적용할 수 있을 뿐 아니라, 그 밖에 다른 분야에도 적용할 수 있다. 다시 말해, 증강 현실(AR)이나 혼합 현실(MR)이 아니더라도, 복수의 영상을 동시에 볼 수 있는 디스플레이에 상술한 다양한 실시예들의 사상들이 적용될 수 있다.
상술한 홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 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. 권리범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 권리범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700.....다중 영상 디스플레이 장치
110.....광원
111.....콜리메이팅 렌즈
112, 112a, 112b.....1/4 파장판
113, 113a, 113b.....빔스플리터
114.....원편광판
115, 115a, 115b.....선편광판
120.....공간 광변조기
130.....편광 선택성 렌즈
140.....제어기
130a, 130c.....기하 위상 렌즈
130b.....편광 변환판
IP.....상평면

Claims (26)

  1. 제 1 파장의 빛을 방출하는 제 1 광원, 제 2 파장의 빛을 방출하는 제 2 광원, 및 제 3 파장의 빛을 방출하는 제 3 광원을 포함하는 광원;
    제 1 파장의 빛, 제 2 파장의 빛, 및 제 3 파장의 빛을 각각 변조하여, 제 1 색상 홀로그래픽 영상, 제 2 색상 홀로그래픽 영상 및 제 3 색상 홀로그래픽 영상을 갖는 제 1 영상을 형성하는 공간 광변조기;
    재생될 홀로그래픽 영상의 정보를 담은 홀로그램 데이터를 상기 공간 광변조기에 제공하는 영상 신호 처리 장치인 제어기;
    제 1 영상이 제 1 편광 성분만을 갖게 하고, 제 1 영상과 상이한 경로로부터 오는 제 2 영상이 제 2 편광 성분만을 갖게 하도록 구성된 광학계; 및
    제 1 편광 성분을 갖는 제 1 영상을 포커싱하고 제 2 편광 성분을 갖는 제 2 영상을 굴절 없이 투과시키는 편광 선택성 렌즈;를 포함하며,
    상기 편광 선택성 렌즈는 상기 제 1 파장의 빛에 대해 제 1 초점 거리를 갖고, 상기 제 2 파장의 빛에 대해 제 1 초점 거리보다 긴 제 2 초점 거리를 갖고, 상기 제 3 파장의 빛에 대해 제 2 초점 거리보다 긴 제 3 초점 거리를 갖고,
    상기 제어기는 상기 제 1 광원이 제 1 파장의 빛을 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 제 1 홀로그램 데이터를 제공하고, 상기 제 2 광원이 제 2 파장의 빛을 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 제 2 홀로그램 데이터를 제공하고, 상기 제 3 광원이 제 3 파장의 빛을 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 제 3 홀로그램 데이터를 제공하도록 구성되고,
    상기 제어기는:
    상기 제 1 색상 홀로그래픽 영상이 제 2 초점 거리와 제 1 초점 거리와의 차이만큼 상기 제 2 색상 홀로그래픽 영상보다 상기 편광 선택성 렌즈에 더 가까운 깊이를 갖도록 상기 제 1 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절하고,
    상기 제 3 색상 홀로그래픽 영상이 제 3 초점 거리와 제 2 초점 거리와의 차이만큼 상기 제 2 색상 홀로그래픽 영상보다 상기 편광 선택성 렌즈로부터 더 먼 깊이를 갖도록 상기 제 3 홀로그램 데이터의 깊이 정보를 조절하도록 구성된, 다중 영상 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 파장의 빛을 방출하는 제 1 광원, 제 2 파장의 빛을 방출하는 제 2 광원, 및 제 3 파장의 빛을 방출하는 제 3 광원을 포함하는 광원;
    제 1 파장의 빛, 제 2 파장의 빛, 및 제 3 파장의 빛을 각각 변조하여, 제 1 색상 홀로그래픽 영상, 제 2 색상 홀로그래픽 영상 및 제 3 색상 홀로그래픽 영상을 갖는 제 1 영상을 형성하는 공간 광변조기;
    재생될 홀로그래픽 영상의 정보를 담은 홀로그램 데이터를 상기 공간 광변조기에 제공하는 영상 신호 처리 장치인 제어기;
    제 1 영상이 제 1 편광 성분만을 갖게 하고, 제 1 영상과 상이한 경로로부터 오는 제 2 영상이 제 2 편광 성분만을 갖게 하도록 구성된 광학계; 및
    제 1 편광 성분을 갖는 제 1 영상을 포커싱하고 제 2 편광 성분을 갖는 제 2 영상을 굴절 없이 투과시키는 편광 선택성 렌즈;를 포함하며,
    상기 편광 선택성 렌즈는 상기 제 1 파장의 빛에 대해 제 1 초점 거리를 갖고, 상기 제 2 파장의 빛에 대해 제 1 초점 거리보다 긴 제 2 초점 거리를 갖고, 상기 제 3 파장의 빛에 대해 제 2 초점 거리보다 긴 제 3 초점 거리를 갖고,
    상기 제어기는 상기 제 1 광원 내지 제 3 광원이 제 1 내지 제 3 파장의 빛을 동시에 방출하는 동안 상기 공간 광변조기에 홀로그램 데이터를 제공하도록 구성되고,
    상기 제어기는:
    상기 제 1 색상 홀로그래픽 영상이 제 2 초점 거리와 제 1 초점 거리와의 차이만큼 상기 제 2 색상 홀로그래픽 영상보다 상기 편광 선택성 렌즈에 더 가까운 깊이를 갖도록 상기 홀로그램 데이터의 상기 제 1 색상 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 정보를 조절하고,
    상기 제 3 색상 홀로그래픽 영상이 제 3 초점 거리와 제 2 초점 거리와의 차이만큼 상기 제 2 색상 홀로그래픽 영상보다 상기 편광 선택성 렌즈로부터 더 먼 깊이를 갖도록 상기 홀로그램 데이터의 상기 제 3 색상 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 정보를 조절하도록 구성된, 다중 영상 디스플레이 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는:
    상기 제 2 영상 중에서 제 2 편광 성분만을 투과시키는 제 1 편광판;
    상기 제 1 편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터; 및
    상기 빔스플리터와 상기 광원 사이에 배치된 1/4 파장판;을 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 빔스플리터는 상기 광원과 상기 공간 광변조기 사이의 광 경로에 배치되어 있으며, 상기 공간 광변조기는 반사광을 변조시키는 반사형 광변조기인 다중 영상 디스플레이 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원은 제 1 선편광 성분의 빛을 방출하는 레이저 광원이며,
    상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고, 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분인 다중 영상 디스플레이 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원은 편광되지 않은 빛을 방출하는 발광 다이오드이고,
    상기 광학계는 상기 광원과 상기 1/4 파장판 사이에 배치되어 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 제 2 편광판을 더 포함하며,
    상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고, 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분인 다중 영상 디스플레이 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 빔스플리터는 입사광의 일부를 반사하고 입사광의 나머지 일부를 투과시키는 반투과 미러인 다중 영상 디스플레이 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 빔스플리터는 제 1 원편광 성분의 빛을 반사하고 제 2 원편광 성분의 빛을 투과시키는 편광 선택성 미러인 다중 영상 디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는:
    상기 제 2 영상 중에서 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 제 1 선편광판;
    상기 제 1 선편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터;
    상기 빔스플리터와 상기 공간 광변조기 사이에 배치된 제 1 1/4 파장판; 및
    상기 빔스플리터와 상기 편광 선택성 렌즈 사이에 배치된 제 2 1/4 파장판;을 포함하며,
    상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분인 다중 영상 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 빔스플리터는 상기 광원과 상기 공간 광변조기 사이의 광 경로에 배치되어 있고, 상기 공간 광변조기는 반사광을 변조시키는 반사형 광변조기인 다중 영상 디스플레이 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 광원은 제 1 선편광 성분의 빛을 방출하는 레이저 광원인 다중 영상 디스플레이 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 광원은 편광되지 않은 빛을 방출하는 발광 다이오드이고,
    상기 광학계는 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 배치되어 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 제 2 선편광판을 더 포함하는 다중 영상 디스플레이 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 빔스플리터는 제 1 선편광 성분의 투과시키고 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분의 빛을 투과시키는 편광 선택성 미러인 다중 영상 디스플레이 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는:
    상기 제 2 영상 중에서 제 1 선편광 성분만을 투과시키는 선편광판;
    상기 선편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터; 및
    상기 빔스플리터와 상기 편광 선택성 렌즈 사이에 배치된 1/4 파장판;을 포함하며,
    상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고, 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분인 다중 영상 디스플레이 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이의 광 경로에 배치되어 있고, 상기 공간 광변조기는 투과광을 변조시키는 투과형 광변조기인 다중 영상 디스플레이 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 광원은 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분의 빛을 방출하는 레이저 광원인 다중 영상 디스플레이 장치.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는:
    상기 제 2 영상 중에서 제 2 편광 성분만을 투과시키는 편광판;
    상기 편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 빔스플리터; 및
    상기 공간 광변조기와 상기 빔스플리터 사이에 배치된 1/4 파장판;을 포함하며,
    상기 공간 광변조기는 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이의 광 경로에 배치되어 투과광을 변조시키는 투과형 광변조기이고,
    상기 광원은 제 1 선편광 성분에 직교하는 제 2 선편광 성분의 빛을 방출하는 레이저 광원인 다중 영상 디스플레이 장치.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는:
    상기 광원과 상기 공간 광변조기 사이에 배치된 제 1 빔스플리터;
    상기 제 1 빔스플리터와 상기 광원 사이에 배치된 1/4 파장판;
    상기 제 2 영상 중에서 제 2 편광 성분만을 투과시키는 편광판; 및
    상기 편광판과 상기 편광 선택성 렌즈 사이의 광 경로에 배치된 제 2 빔스플리터;를 포함하고,
    상기 제 2 빔스플리터는 상기 제 1 빔스플리터로부터 오는 제 1 편광 성분의 빛을 반사하고 상기 편광판으로부터 오는 제 2 편광 성분의 빛을 투과시키도록 배치된 다중 영상 디스플레이 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 반사광을 변조시키는 반사형 광변조기인 다중 영상 디스플레이 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 광원은 제 1 선편광 성분의 빛을 방출하는 레이저 광원이며,
    상기 제 1 편광 성분은 제 1 원편광 성분이고, 상기 제 2 편광 성분은 제 1 원편광 성분과 반대의 회전 방향을 갖는 제 2 원편광 성분인 다중 영상 디스플레이 장치.
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