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KR20200053320A - 홀로그래픽 디스플레이 장치 - Google Patents

홀로그래픽 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20200053320A
KR20200053320A KR1020180136804A KR20180136804A KR20200053320A KR 20200053320 A KR20200053320 A KR 20200053320A KR 1020180136804 A KR1020180136804 A KR 1020180136804A KR 20180136804 A KR20180136804 A KR 20180136804A KR 20200053320 A KR20200053320 A KR 20200053320A
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KR
South Korea
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light source
vcsels
light
holographic display
display device
Prior art date
Application number
KR1020180136804A
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English (en)
Inventor
서원택
이홍석
나병훈
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
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Abstract

홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다. 본 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함하는 광원, 광원으로부터의 광을 홀로그램 데이터 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조기 및 공간 광 변조기에서 형성된 영상을 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view)방식으로 소정 영역에 포커싱시키는 포커싱 광학계를 포함한다.

Description

홀로그래픽 디스플레이 장치{holographic display apparatus including the same}
개시된 실시예들은 홀로그래픽 장치에 관한 것으로, VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)를 포함한 홀로그래픽 장치에 관한 것이다.
홀로그래픽을 구현하는 방식으로서 안경 방식과 무안경 방식이 널리 상용화되어 사용되고 있다. 안경 방식에는 편광 안경 방식과 셔터 안경 방식이 있으며, 무안경 방식에는 렌티큘러 방식과 패럴랙스 배리어 방식이 있다. 이러한 방식들은 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점 수의 증가에 한계가 있을 뿐만 아니라, 뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하지 않아서 시청자로 하여금 피로감을 느끼게 한다.
뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차(full parallax)를 제공할 수 있는 홀로그래픽 디스플레이 방식으로서, 최근 홀로그래픽 디스플레이 방식이 점차 실용화되고 있다. 홀로그래픽 디스플레이 방식은, 원본 물체로부터 반사된 물체광과 참조광을 간섭시켜 얻은 간섭무늬를 기록한 홀로그램 패턴에 참조광을 조사하여 회절시키면, 원본 물체의 영상이 재생되는 원리를 이용하는 것이다. 현재 실용화되고 있는 홀로그래픽 디스플레이 방식은 원본 물체를 직접 노광하여 홀로그램 패턴을 얻기 보다는 컴퓨터로 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)을 전기적 신호로서 공간 광 변조기에 제공한다. 입력된 CGH 신호에 따라 공간 광 변조기가 홀로그램 패턴을 형성하여 참조광을 회절시킴으로써 홀로그래픽이 생성될 수 있다.
그런데, 완전한 홀로그래픽 디스플레이 방식을 구현하기 위해서는 매우 높은 해상도의 공간 광 변조기 및 매우 많은 데이터 처리량이 필요하다. 최근에는 데이터 처리량 및 해상도의 조건을 완화하기 위하여, 관찰자의 양안에 해당하는 시역에만 각각 홀로그램 영상을 제공하는 양안 홀로그램(binocular hologram) 방식이 제안되고 있다. 예를 들어, 관찰자의 좌안 시역에 해당하는 시점을 갖는 홀로그램 영상과 관찰자의 우안 시역에 해당하는 시점을 갖는 홀로그램 영상만을 생성하여 관찰자의 좌안과 우안에 각각 제공하는 것이다.
상기한 홀로그래픽 디스플레이 방식은 헤드 마운트 디스플레이로 구현될 수 있다. 헤드 마운트 디스플레이 장치는 소형의 광원이 적용될 수 있는데, 소형 광원은 스펙클 노이즈를 발생시킬 수 있다.
예시적인 실시예는 영상의 노이즈가 감소된 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.
일 측면(aspect)에 따르는 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함하는 광원; 상기 광원으로부터의 광을 홀로그램 데이터 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조기; 및 상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상을 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view)방식으로 소정 영역에 포커싱시키는 포커싱 광학계;를 포함한다.
그리고, 상기 광원은, 20mW이상의 파워를 출력할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 VCSEL 중 적어도 하나는, 5μW 이상 5mW이하의 파워를 출력할 수 있다.
그리고, 상기 광원은, 500㎛이하의 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 VCSEL 중 적어도 하나는, 5㎛ 이상 50㎛이하의 직경을 가질 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 VCSEL 중 적어도 일부는, 다각형, 타원형, 원형, 동심형 중 적어도 하나의 방식으로 배열될 수 있다.
또한, 복수 개의 VCSEL의 이웃하는 VCSEL들 중 적어도 두 개는 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다.
그리고, 상기 광원은, 제1 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제1 VCSEL; 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제2 VCSEL; 및 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장과 다른 제3 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제3 VCSEL;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장 각각은 적색 파장, 녹색 파장 및 청색 파장일 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 제1 VCSEL, 상기 복수 개의 제2 VCSEL 및 상기 복수 개의 제3 VCSEL은 화이트 밸런스가 되도록 배열될 수 있다.
또한, 상기 광원은, 상기 제1 VCSEL, 상기 제2 VCSEL 및 상기 제3 VCSEL가 일 방향으로 하나씩 순차적으로 배열된 영역을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 제1 VCSEL을 포함하는 제1 영역과 상기 복수 개의 제2 VCSEL을 포함하는 제2 영역은 일부 중첩되고, 상기 제1 영역과 상기 복수 개의 제3 VCSEL을 포함하는 제3 영역은 중첩되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 간의 중심간 거리는 상기 제1 파장과 상기 제2 파장간의 차에 비례할 수 있다.
그리고, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역으로 일방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.
또한, 상기 포커싱 광학계는 제1렌즈와 제2렌즈; 및 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이에 배치된 공간 필터(spatial filter);를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광원은, 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함하는 제1 광원 및 상기 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함하는 제2 광원;을 포함하고, 아이 트래킹 센서; 및 상기 아이 트래킹 센서로부터의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 중 어느 하나를 선택적으로 구동시키는 프로세서;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포커싱 광학계는, 상기 제1 광원에서 방출된 광에 기초하여 형성된 제1 영상과 제2 광원에서 방출된 광에 기초한 형성된 제2 영상을 동일 초점면상의 다른 위치에 포커싱시킬 수 있다.
그리고, 상기 제1 영상이 포커싱된 지점과 상기 제2 영상이 포커싱된 지정간의 거리는 2mm이상 10mm이내일 수 있다.
또한, 상기 포커싱 광학계는, 상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상과 외부 환경을 포커싱시키는 광 경로 변경 부재;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 헤드 마운트 디스플레이(head mount display)일 수 있다.
개시된 실시예에 따른 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL를 포함하는 소형 광원이 제공됨으로써 영상의 노이즈를 감소시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 2는 도 1의 홀로그래픽 디스플레이 장치에 적용되는 광원을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 다른 실시예에 따른 VCSEL들의 배열을 도시한 도면이다.
도 4는 컬러별 서브 광원의 평균 중심점이 같을 때, 컬러별 회절 패턴이 생성된 위치의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 컬러별 VCSEL들의 배열 관계를 도시한 도면이다.
도 6은 복수 개의 광원을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
이하, 실시예들에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 “구성된다” 또는 “포함한다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위/아래/좌/우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위/아래/좌/우에 있는 것도 포함할 수 있다. 이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)의 광학적 배치를 보이는 도면이다. 도 1을 참조하면, 광을 제공하는 광원(11), 광원(11)으로부터의 광을 홀로그램 데이터 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조기(12) 및 공간 광 변조기(12)에서 생성된 영상을 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view)방식으로 포커싱시키는 포커싱 광학계(13)를 포함할 수 있다.
광원(11)은 가간섭성(coherent) 광을 제공할 수 있다. 광원(11)은 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함할 수 있다. 작은 개구(aperture)에 복수 개의 VCSEL을 배열시킬 수 있기 때문에 광원(11)에서 방출되는 광들은 시간 간섭성이 없다.
공간 광 변조기(12)는 프로세서(14)로부터 제공되는 홀로그램 데이터 신호에 따라 참조광을 회절시켜 변조하기 위한 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 공간 광 변조기(12)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. 비록 도 1에는 공간 광 변조기(12)가 투과형 공간 광 변조기인 것으로 도시되어 있지만 반사형 공간 광 변조기를 사용하는 것도 가능하다. 투과형인 경우, 공간 광 변조기(12)는 예를 들어 GaAs와 같은 화합물 반도체를 기반으로 한 반도체 변조기, 또는 LCD(liquid crystal device)를 사용할 수 있다. 반사형인 경우, 공간 광 변조기(12)는, 예컨대 DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), 또는 반도체 변조기를 사용할 수 있다.
포커싱 광학계(13)는 공간 광 변조기(12)에 의해 생성된 영상을 소정의 공간상에 포커싱한다. 포커싱 광학계(13)는 하나의 렌즈로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것이며, 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 포커싱 광학계(13)는 동공 내의 한 점에 영상 정보를 모은 후 이를 망막에 주사되게 하는, 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view) 광학계로 구성될 수도 있다.
이러한 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)의 동작은 다음과 같다. 먼저, 프로세서(14)는 홀로그램 데이터 신호를 생성하여 공간 광 변조기(12)에 제공한다. 홀로그램 데이터 신호는 목표한 홀로그램 영상이 공간 상에 재생되도록 계산된 CGH 신호일 수 있다. 프로세서(14)는 재생될 홀로그램 영상에 대응하는 홀로그램 데이터 신호를 생성할 수 있다. 공간 광 변조기(12)는 프로세서(14)로부터 제공된 홀로그램 데이터 신호에 따라 공간 광 변조기(12)의 표면 상에 홀로그램 패턴을 생성할 수 있다. 공간 광 변조기(12)가 홀로그램 패턴을 생성하는 원리는, 예를 들어, 디스플레이 패널이 영상을 표시하는 원리와 같을 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 패턴은 재생될 홀로그램 영상의 정보를 갖고 있는 간섭무늬의 형태로 공간 광 변조기(12)에서 표시될 수 있다.
이와 동시에, 광원(11)은 공간 광 변조기(12)에 참조광을 제공한다. 공간 광 변조기(12)에서 형성된 홀로그램 패턴에 의해 참조광이 회절 및 간섭되면서, 공간 광 변조기(12) 앞의 소정의 공간 상에 입체감이 있는 홀로그램 영상이 재생될 수 있다. 관찰자는 상기한 홀로그래핌 영상이 표시되는 위치에서 홀로그램 영상을 감상할 수 있다. 이 위치에서 관찰자의 동공을 포함하는 가상의 면이 동공 평면(pupil plane)이 라고 칭할 수 있다.
그런데, 위상 변조와 진폭 변조 중에서 어느 하나만을 수행하는 일반적인 공간 광 변조기(12)는 다수의 화소들의 어레이로 구성되어 있기 때문에, 다수의 화소들의 어레이가 격자로서 작용하게 된다. 따라서, 참조광은 공간 광 변조기(12)에서 형성된 홀로그램 패턴뿐만 아니라, 공간 광 변조기(12)의 화소들의 어레이로 구성된 화소 격자에 의해서도 회절 및 간섭하게 된다. 또한, 참조광 중에서 일부는 홀로그램 패턴에 의해 회절되지 않고 공간 광 변조기(12)를 그대로 투과하게 된다. 그 결과, 홀로그램 영상이 점으로 모아지는 관찰자의 동공 평면 상에는 다수의 격자점(lattice spot)들이 나타나게 된다. 이러한 다수의 격자점들은 홀로그램 영상의 화질을 저하시키고 홀로그램 영상(HI)의 감상을 불편하게 만드는 영상 노이즈로서 작용한다.
상기한 격자점은 광원(11)의 크기에 비례할 수 있다. 격자점에 의한 노이즈를 줄이기 위해서는 광원(11)의 크기는 작은 것이 바람직하다. 일 실시예에 따른 광원(11)은 약 500 um이하의 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치가 안경 방식의 장치인 경우, 광원(11)의 직경은 약 500 um이하 일 수 있으며, 홀로그래픽 디스플레이 장치가 무안경 방식의 장치인 경우, 광원(11)의 직경은 약 200 um이하 일 수 있다. 여기서 광원(11)의 단면은 원일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 광원(11)의 단면이 원이 아닌 경우, 광원(11) 단면의 최장 거리를 직경이라고 칭할 수 있다.
한편, 광원(11)이 출력 파워가 낮으면 영상의 휘도가 낮아진다. 그리하여 광원(11)은 출력 파워가 높은 것이 바람직하다. 일 실시예에 따른 광원(11)은 출력 파워가 약 20mW이상일 수 있다. 특히, 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치가 안경 방식의 장치인 경우 광원(11)의 출력 파워는 약 20mW 이상일 수 있으며, 홀로그래픽 디스플레이 장치가 무안 방식의 장치인 경우 광원(11)의 출력 파워는 1W 이상일 수 있다.
뿐만 아니라, 광원(11)은 스페클 현상이 적은 광을 방출할 수 있다. 시간 가간섭성이 높은 광은 스페클이 있는 영상을 생성할 수 있다. 그리하여, 시간 가간섭성을 줄이기 위해 광원(11)은 복수 개의 서브 광원(11)을 포함하는 것이 바람직하다. 한편, 광원(11)으로서 레이저 다이오드는 출력 파워는 강하나 스페클 노이즈(speckle noise)가 발생하는 단점이 있다. 광원(11)으로서 발광 다이오드는 스페클 노이즈가 적은 반면 출력 파워가 약한 단점이 있다.
일 실시예에 따른 광원(11)은 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함할 수 있다. 이격 배치되어 있다고 함은 이웃하는 VCSEL들이 중첩되지 않게 광을 방출하는 것을 의미할 수 있다. 각 VCSEL의 크기는 직경이 약 5㎛ 이상 50㎛이하일 수 있으며, 출력 파워는 약 3μW/unit 내지 5mW/unit일 수 있다. 출력 파워는 VCSEL이 출력하는 파장에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 적색 파장의 광을 출력하는 VCSEL은 약 2 내지 5mW/unit의 파워를 출력할 있고, 녹색 파장의 광을 출력하는 VCSEL은 약 3 내지 8 μW /unit의 파워를 출력할 있으며, 청색 파장의 광을 출력하는 VCSEL은 약 0.9 내지 1.5 mW/unit의 파워를 출력할 수 있다.
하나의 광원(11)에 상기한 VCSEL이 수십 내지 수백 개 배열될 수 있다. 그리하여, 하나의 VCSEL이 시간 간섭성의 광을 방출한다 하더라도 광원(11)에는 수십 내지 수백 개의 VCSEL이 광을 방출하기 때문에 광들이 서로 중첩되어 시간 간섭성이 없어지게 되고 관찰자의 눈에는 스페클이 보이지 않게 된다.
이러한 관점에서 서로 이격 배치되는 복수 개의 VCSEL을 포함하는 광원(11)이 적용된 홀로그래픽 디스플레이 장치는 노이즈가 감소된 영상을 재생할 수 있다.
도 2는 도 1의 홀로그래픽 디스플레이 장치에 적용되는 광원(100)을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(100)은 제1 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제1 VCSEL(110a), 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제2 VCSEL(110b) 및 제1 파장 및 상기 제2 파장과 다른 제3 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제3 VCSEL(110c)를 포함할 수 있다. 제1 파장, 제2 파장 및 제3 파장은 각각 적색, 녹색, 청색 파장일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 광원(100)은 전체적으로 화이트 광을 방출하는 서로 다른 파장 대역의 복수 개의 VCSEL을 포함할 수도 있다.
광원(100)에 포함된 VCSEL들(110a, 110b, 110c)은 화이트 밸런스가 되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 화이트 밸런스가 되도록 제1 파장이 광을 방출하는 제1 VCSEL(110a), 제2 파장의 광을 방출하는 제2 VCSEL(110b) 및 제3 파장의 광을 방출하는 제3 VCSEL(110c)이 일 방향(L)으로 하나씩 순차적으로 배열될 수 있다. 또는 화이트 밸런스가 되도록 이웃하는 VCSEL들(110a, 110b, 110c) 중 적어도 두 개는 서로 다른 파장의 광을 방출할 수도 있다. 도 2에서 어느 하나의 VCSEL(111)과 이웃하는 VCSEL들은 7개 있으며, 이웃하는 VCSEL들 중 6개의 VCSEL은 VCSEL(111)과 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 도 2에서는 VCSEL들이 마름모 형상으로 배열된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 3a 내지 도 3c는 다른 실시예에 따른 VCSEL들의 배열을 도시한 도면이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, VCSEL들(110)은 사각형 형상으로 배열될 수 있으며, 도 3b에 도시된 바와 같이, 동심원 형상으로 배열될 수 도 있다. 또는 도 3c에 도시된 바와 같이, VCSEL들(110)은 임의의 형상으로 배열될 수도 있다. VCSEL들의 개수 및 배열은 화이트 밸런스가 되도록 선택될 수 있음은 물론이다. 이외에도 VCSEL은 사각형 이외의 다각형, 원형, 타원형 등의 다양한 형상으로 배열될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 공간 광 변조기(12)는 화소 격자들로 인해 홀로그램 영상 이외에 다수의 격자점을 생성한다. 이러한 다수의 격자점들이 관찰자의 눈에 보이지 않도록 하기 위하여, 홀로그래픽 디스플레이 장치는 홀로그램 영상의 초점이 동공 평면에서 다수의 격자점들과 중첩되지 않게 홀로그램 영상을 재생할 수 있다. 다수의 격자점들은 공간 광 변조기(12)의 내부 구조에 의해 발생하는 것이고 홀로그램 패턴과는 무관하기 때문에, 다수의 격자점들의 위치는 언제나 고정되어 있다.
반면, 홀로그램 영상의 초점의 동공 평면 상에서 위치는 홀로그램 패턴에 의해 결정되므로, 격자점들이 관찰자에게 보이지 않도록, 다수의 격자점들이 없는 위치에 홀로그램 영상이 재생되도록 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 홀로그램 재생 방식을 축비킴(off-axis) 방식이라고 한다. 그러면, 관찰자가 홀로그램 영상의 초점 영역의 중심에 동공을 위치시켜 홀로그램 영상을 볼 때, 격자점에 의한 노이즈 영상이 보이지 않거나 적게 느끼게 된다.
홀로그램 영상의 초점 영역의 위치를 상술한 방식으로 조절하기 위하여, 공간 광 변조기(12)는 재생될 홀로그램 영상의 정보를 담고 있는 홀로그램 패턴과 함께 홀로그램 영상의 초점 영역의 위치를 조절하는 주기적인 회절 패턴을 더 형성할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(14)는 홀로그램 데이터 신호뿐만 아니라 회절 패턴 데이터 신호를 함께 생성하여 공간 광 변조기에 제공할 수 있다. 참조광은 공간 광 변조기(12)에서 표시되는 주기적인 회절 패턴에 의해 진행 방향이 꺾이게 되므로, 홀로그램 영상의 초점 영역의 위치가 격자점으로부터 벗어날 수 있다. 빛의 진행 방향을 꺾어주는 이러한 주기적인 회절 패턴은 일종의 프리즘 역할을 하므로, 주기적인 회절 패턴을 프리즘 격자(prism grating)라고 부를 수도 있다. 홀로그램 영상의 초점 영역의 위치가 이동하는 정도는 회절 패턴의 주기에 따라 결정될 수 있다.
상기한 회절 패턴(P)은 x-방향의 주기(Λx)와 y-방향의 주기(Λy)를 가질 수 있다. 여기서, x-방향의 주기(Λx)는 회절 패턴(P)을 구성하는 각각의 격자선 사이의 x-방향의 간격이고, y-방향의 주기(Λy)는 회절 패턴(P)을 구성하는 각각의 격자선 사이의 y-방향의 간격이다.
한편, 컬러 홀로그램 영상을 구현하기 위하여 광원(11)은 적색광, 녹색광, 및 청색광을 포함하는 백색 참조광을 제공할 수 있다. 그리고, 공간 광 변조기(12)에서 표시되는 홀로그램 패턴은 적색광을 회절시켜 적색 홀로그램 영상을 재생하기 위한 성분, 녹색광을 회절시켜 녹색 홀로그램 영상을 재생하기 위한 성분, 및 청색광을 회절시켜 청색 홀로그램 영상을 재생하기 위한 성분을 포함할 수 있다. 이러한 적색 홀로그램 영상, 녹색 홀로그램 영상, 및 청색 홀로그램 영상이 홀로그램 영상 평면 상의 동일한 위치에 일치하여 재생되면 컬러 홀로그램 영상이 구현될 수 있다.
또한, 회절 패턴의 주기(Λx, Λy)가 빛의 파장에 의존하므로, 컬러 홀로그램 영상을 구현할 경우에 회절 패턴은 주기가 서로 다른 3종류의 회절 패턴을 포함할 수 있다.
도 4는 컬러별 서브 광원의 평균 중심점이 같을 때, 컬러별 회절 패턴이 생성된 위치의 예를 도시한 도면이다. 광원(11)에서 컬러별 서브 광원의 평균 중심점이 같은 경우, 컬러별 회절 패턴의 주기는 파장에 의존하는 바, 컬러별 격자점의 위치가 달라진다.
예를 들어, 동공 위치에서 적색 격자점과 녹색의 격자점간의 변위는 하기 수학식 1과 같고, 녹색 격자점과 청색 격자점간의 변위는 하기 수학식 2와 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, Λx, Λy 는 공간 광 변조기(12)에서 생성한 프리즘 그레이팅(prism grating)의 주기(각각 x, y 방향)를 의미하고, D는 포커싱 광학계(13)와 동공 평면간의 거리를 의미할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기한 회절 패턴의 색 분산은 영상의 노이즈로 작용할 수 있다. 회절 패턴의 색분산을 방지하기 위해, 컬러별 VCSEL의 중심점을 중첩되지 않게 배열시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 컬러별 VCSEL들의 배열 관계를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광원(11)은 제1 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제1 VCSEL(110R)을 포함하는 제1 영역(120), 제2 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제2 VCSEL(110G)을 포함하는 제2 영역(130) 및 제3 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제3 VCSEL(110B)을 포함하는 제3 영역(140)을 포함할 수 있다. 제1 파장, 제2 파장 및 제3 파장은 각각 적색, 녹색, 청색 파장일 수 있다. 제1 VCSEL(110R), 제2 VCSEL(110G) 및 제3 VCSEL(110B) 각각은 적색, 녹색, 청색 파장 이외에 화이트 밸런스를 유지하는 다른 컬러의 파장을 방출할 수 있다. 제1 영역(120), 제2 영역(130) 및 제3 영역(140)은 일 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다. 제1 영역(120), 제2 영역(130) 및 제3 영역(140)간의 변위는 컬러별 회절 패턴의 반대 방향일 수 있다. 제1 영역(120)과 제2 영역(130)은 일부 영역이 중첩되고, 제2 영역(130)과 제3 영역(140)은 일부 영역이 중첩될 수 있다. 그리고, 제1 영역(120)과 제3 영역(140)은 중첩되지 않을 수 있다.
제1 영역(120) 내지 제2 영역(130)간이 중심간 변위는 하기 수학식 3과 같이, 제2 영역(130)과 제3 영역(140)간의 중심간 변위는 하기 수학식 4와 같이 배열될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
[수학식 4]
Figure pat00004
여기서, S는 광원(11)에서 포커싱 광학계(13)까지의 거리를 의미한다.
한편, 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 관찰자가 영상을 관찰할 수 있는 범위, 즉, 시야창이 확대될 수 있도록 복수 개의 광원을 포함할 수 있다. 도 6은 복수 개의 광원(11a)(11b)(11c)을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 소정 초점면(FP) 상의 다른 위치에 각각 초점(a, b, c)을 형성하도록 배치되는 복수의 광원(11a)(11b)(11c), 광원(11a)(11b)(11c)에서의 광을 홀로그램 데이터 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조기(12), 공간 광 변조기(12)에서 형성된 영상을 공간상에 포커싱하는 포커싱 광학계(13) 및 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 중 하나 이상을 선택하여 구동하고, 공간 광 변조기(12)에 인가되는 변조 신호를 제어하는 프로세서(14)를 포함한다.
복수의 초점(a, b, c)은 초점면(FP) 상에 이격 형성될 수 있고, 도시된 바와 같이, 광축 방향(Z 방향)에 수직인 방향(X 방향)을 따라 형성될 수 있다. 복수의 초점(a, b, c) 간의 거리는 동공 크기와 유사하거나 또는 이상이 되도록 복수의 광원(11a)(11b)(11c)이 배치될 수 있다. 이와 같이 복수의 광원(11a)(11b)(11c)을 배치함으로서, 눈의 위치에 따라 적절한 광원(11)을 선택할 수 있으므로, 시야 범위가 넓어질 수 있다.
복수의 광원(11a)(11b)(11c)은 X 방향을 따라 배열된 세 개로 도시되고 있으며, 이하에서는 이러한 도면으로 설명할 것이나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 더 많은 개수의 광원(11)이 마련될 수 있다. 복수의 광원(11)은 2차원 어레이로 배치될 수도 있다. 즉, 광축 방향(Z 방향)에 수직인 평면(X-Y) 평면에서 X 방향 및 Y 방향을 따라 이격되게 복수의 광원(11)이 배치될 수도 있다. 이 경우, 초점면(FP)에도 X 방향 및 Y 방향으로 이격된 복수의 초점이 형성될 수 있고 시야 범위는 2차원적으로 넓어질 수 있다.
복수 개의 광원(11a)(11b)(11c) 각각은 이격 배치된 복수 개의 VCSEL을 포함할 수 있다. 각 광원(11a)(11b)(11c)은 화이트 밸런스가 되도록 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있는 VCSEL을 포함할 수 있다. 광원(11a)(11b)(11c) 각각의 크기, 출력 파워, VCSEL들의 크기, 출력 파워 및 배열들은 앞서 설명하였는 바 설명을 생략한다.
광원(11a)(11b)(11c)은 사용자의 눈(eye) 근처의 소정 초점면(FP) 상에 서로 이격된 서로 다른 초점(a, b, c)을 형성하도록 배열된다. 이러한 다른 위치의 초점(a, b, c) 중 서로 다른 위치에 존재할 수 있는 사용자의 눈(EA, EB, EC)과의 관계에서 가장 선명한 영상을 제공할 수 있는 초점을 형성하는 광원(11)이 구동 광원으로 선택될 수 있다. 다양한 위치의 사용자의 눈(EA, EB, EC)의 한 동공에 초점(a, b, c) 중 어느 하나가 대응될 수 있도록, 인접하는 초점(a, b, c)들간 거리, d1은 동공 크기와 유사하거나 이 이상이 되도록 광원(11a)(11b)(11c)들이 배열될 수 있다. 동공 하나에 초점 하나가 대응하는 것이 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 중 하나를 구동 광원으로 선택하여 홀로그램 영상을 형성할 수 있는 점에서 용이할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 거리 d1은 대략 2mm 이상일 수 있다. 거리 d1은 대략 4mm 이상 10mm 이하일 수 있다.
도 6에는 초점면(FP)이 사용자의 눈(EA, EB, EC)의 동공 밖에 위치하는 것으로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것이며, 초점면(FP)은 동공 근처에 형성될 수 있다. 예를 들어 동공 내의 위치에 초점면(FP)이 형성될 수도 있다. 즉 초점면이 동공 평면일 수 있다.
광원(11a)(11b)(11c)들 중, 다양한 위치의 사용자의 눈(EA, EB, EC)과 근접한 위치에 초점을 형성하는 광원(11)이 홀로그래픽 형성을 위한 구동 광원으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 눈(EA)과 가장 근접한 위치에 초점을 형성하는 광원(11a)이 구동 광원으로 선택된다. 즉, 광원(11b)(11c)은 오프(OFF) 상태로 되고, 광원(11a)만이 온(ON) 상태가 되어, 광원(11a)에서의 광을 사용하여 홀로그래픽이 형성된다.
프로세서(14)는 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(14)는 사용자의 눈(EA, EB, EC) 위치에 따라 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 중 어느 하나 이상을 선택하고 이를 사용하여 홀로그래픽 영상을 형성하도록, 복수의 광원(11a)(11b)(11c), 공간 광 변조기(12)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(14)는 복수의 광원(11a)(11b)(11c)을 순차적으로 점멸하며 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 각각에서의 광을 공간 광 변조기(12)에 의해 변조하여 초점면(FP) 상에 복수의 초점(a, b, c)을 형성하도록 복수의 광원(11a)(11b)(11c)과 공간 광 변조기(12)를 제어할 수 있다. 또한, 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 중, 사용자의 동공 위치에 초점을 형성하는 광원을 구동 광원으로 선택할 수 있다.
프로세서(14)는 구동 광원이 선택되면, 선택되지 않은 광원은 오프(OFF) 상태로 하고, 선택된 구동 광원만이 온(ON) 상태가 될 수 있게 하여, 구동 광원에서의 광을 사용하여 홀로그래픽을 형성하도록 공간 광 변조기(12)를 제어한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
홀로그래픽 디스플레이 장치(10b)는 도 6의 홀로그래픽 디스플레이 장치(10a) 에 아이 트래킹 센서(15) 및/또는 사용자 인터페이스(16)를 더 구비할 수 있다.
아이 트래킹 센서(15)는 복수의 광원(11a)(11b)(11c)이 순차적으로 점멸되며 복수의 초점(a, b, c)을 형성할 때, 각 순간마다 반사량을 센싱할 수 있다. 프로세서(14)는 아이 트래킹 센서(15)에서의 검출 신호에 근거하여 구동 광원을 선택할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(14)는 아이 트래킹 센서(15)에서 센싱한 신호로부터 정면 반사량이 가장 많은 순간에 동작한 광원을 구동광원으로 선택할 수 있다.
프로세서(14)는 또한, 사용자 인터페이스(16)를 통해 입력된 사용자의 입력 신호에 따라 구동 광원을 선택할 수 있다. 사용자는 복수의 광원(11a)(11b)(11c)이 순차적으로 점멸되며 복수의 초점(a, b, c)을 형성할 때, 가장 선명한 영상이 제공되는 시점을 선택할 수 있다. 프로세서(14)는 사용자가 선택한 시점에 동작한 광원을 구동 광원으로 선택할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
본 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(10c)는 빔 스티어링 소자(17)를 더 포함하는 점에서 도 7의 홀로그래픽 디스플레이 장치(10b)와 차이가 있다.
관찰자의 눈(EA) 위치에서, 초점 a, b, c 중 어느 것도 동공에 들어오지 않을 때, 초점 위치를 미세 조절하기 위해 빔 스티어링 소자(17)가 사용될 수 있다. 빔 스티어링 소자(17)는 도시된 바와 같이, 초점 b가 초점 b'으로 이동되도록 빔의 방향을 조절할 수 있다. 빔 스티어링 소자(17)는 포커싱 광학계(13)와 초점면(FP) 사이에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 빔 스티어링 소자(17)는 예를 들어, 광원(11a)(11b)(11c)과 공간 광 변조기(12) 사이에 배치될 수도 있다.
빔 스티어링 소자(17)는 광축 방향(Z방향)에 수직인 X 방향으로 빔을 스티어링 하는 것으로 예시되고 있으나 이에 한정되지 않는다. 빔 스티어링 소자(17)는 X 방향 및 Y 방향으로 빔을 스티어링 할 수 있고, 2차원 적으로 초점 위치를 미세 조절할 수 있다.
광원(11a)(11b)(11c)을 순차 점멸하며 복수의 초점(a, b, c)를 형성하는 초기 동작에서, 어느 초점 위치에서도 선명한 영상이 인지되지 않을 때, 관찰자 인터페이스(170)를 사용한 관찰자의 입력 신호에 따라, 또는 아이 트래킹 센서(15)로부터의 검출 신호에 따라, 프로세서(14)는 빔 스티어링 소자(17)를 구동하여 초점(a, b, c)의 위치를 미세 조절할 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다. 본 실시예의 홀로그래픽 디스플레이 장치(105)는 포커싱 광학계(13)의 구성에서 전술한 실시예들과 차이가 있다.
포커싱 광학계(13)는 공간 필터(spatial filter)(13c)를 더 포함할 수 있다. 공간 필터(13c)는 공간 광 변조기(12)에서 광이 변조할 때 발생하는 원하지 않는 노이즈를 제거하기 위한 것이다.
공간 광 변조기(12)에서 광이 변조될 때, 원하지 않는 노이즈가 발생할 수 있다. 일반적인 공간 광 변조기(12)는 다수의 화소들의 어레이로 구성되어 있기 때문에, 다수의 화소들의 어레이가 격자로서 작용하게 된다. 따라서, 예를 들어, 공간 광 변조기(12)가 홀로그램 영상 형성을 위한 홀로그램 패턴을 구비하는 경우, 입사광은 홀로그램 패턴뿐만 아니라, 공간 광 변조기(12)의 화소들의 어레이로 구성된 화소 격자에 의해서도 회절 및 간섭하게 된다. 또한, 입사광 중에서 일부는 홀로그램 패턴에 의해 회절되지 않고 공간 광 변조기(12)를 그대로 투과하게 된다. 그 결과, 홀로그램 영상이 점으로 모아지는 포커싱 광학계(13)의 초점면(FP) 상에는 다수의 격자점(lattice spot)들이 나타나게 된다. 이러한 다수의 격자점들은 홀로그램 영상의 화질을 저하시키고 홀로그램 영상의 감상을 불편하게 만드는 영상 노이즈로서 작용할 수 있다.
이러한 노이즈를 차단하기 위해, 상기 격자점이 관찰자에게 보이지 않도록 격자점을 피해 홀로그램 영상을 형성할 수 있다. 공간 광 변조기(12)는 재생될 홀로그램 영상의 정보를 담고 있는 홀로그램 패턴과 함께 홀로그램 영상의 스폿 위치를 조절하는 주기적인 회절 패턴을 더 형성할 수 있다. 입사광은 공간 광 변조기(12)에서 표시되는 주기적인 회절 패턴에 의해 진행 방향이 꺾이게 되므로, 홀로그램 영상의 초점 위치가 격자점으로부터 벗어날 수 있다. 한편, 이러한 방식으로 홀로그램 영상의 초점 위치를 이동시킬 때, 격자점을 중심으로 홀로그램 영상의 대칭적인 위치에 복소 켤레 영상(complex conjugate image)이 나타날 수도 있으며, 이러한 영상도 노이즈로 작용할 수 있다.
공간 필터(13c)는 격자점과 복소 켤레 영상을 차단하고 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 관찰자는 격자점과 복소 켤레 영상에 의한 노이즈 영상이 보이지 않거나 적게 느끼게 된다. 공간 필터(13c)는 다수의 홀로그램 영상을 통과시키기 위한 다수의 개구를 포함할 수 있다. 도면에는 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 개수와 같은 개수의 개구가 형성된 것으로 도시되었으나 이는 예시적인 것이며 이에 한정되지 않는다. 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 각각에 의한 광이 공간 광 변조기(12)에서 변조될 때 발생하는 노이즈를 제거할 수 있도록, 복수의 광원(11a)(11b)(11c) 각각과 대응하는 다수의 개구가 공간 필터(13c)에 형성될 수 있고, 다시 말하면, 다수의 광원 개수 보다 많은 수의 개구가 공간 필터(13c)에 형성될 수 있다.
포커싱 광학계(13)는 광을 초점면(FP) 상에 포커싱 하기 위한 제1 렌즈(13a) 및 제2 렌즈(13b)를 포함하며, 공간 필터(13c)는 제1 렌즈(13a)와 제2 렌즈(13b)사이에 배치될 수 있다. 공간 필터(13c)는 제1 렌즈(13a)의 초점면 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 공간 필터(13c)의 다수의 개구의 위치는 다수의 홀로그램 영상의 스폿 위치와 일치할 수 있다. 도시된 렌즈 개수는 예시적인 것이며, 이에 한정되지 않는다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 도면이다. 도 9와 도 10을 비교하면, 도 10의 홀로그래픽 디스플레이 장치는 홀로그램 영상과 현실 환경을 초점면(FP) 상에 포커싱시키는 영상 수렴 부재(18)를 더 포함할 수 있다.
영상 수렴 부재(18)는 홀로그래픽 영상의 광 경로와 현실 환경의 광 경로 중 적어도 하나를 변경시켜 홀로그래픽 영상과 현실 환경을 하나의 영역에 수렴시킬 수 있다. 영상 수렴 부재(18)는 복수의 광경로에 따른 복수의 광을 관찰자의 동공으로 전달할 수 있다.
예를 들어, 홀로그래픽 영상에 대응하는 광은 영상 수렴 부재(18)에 의해 반사되고 현광 환경에 대응하는 광은 영상 수렴 부재(18)를 투과할 수 있다. 영상 수렴 부재(18)는 광투과 및 광반사 특성을 모두 갖는 반투과(transflective) 부재일 수 있다. 구체적인 예로, 영상 수렴 부재(18)는 빔스플리터(beam splitter) 또는 반투과막(transflective film)을 포함할 수 있다. 도 10에는 영상 수렴 부재(18)가 빔스플리터(beam splitter)인 경우가 도시되어 있지만, 그 구성은 다양하게 변화될 수 있다.
상술한 홀로그래픽 디스플레이 장치들은 웨어러블(wearable) 형태로 구성될 수 있다. 홀로그래픽 디스플레이 장치들의 구성요소의 전부나 또는 일부가 웨어러블(wearable) 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 홀로그래픽 디스플레이 장치들은 헤드 장착형 디스플레이(head mounted display)(HMD)의 형태로 적용될 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않으며, 안경형 디스플레이(glasses-type display) 또는 고글형 디스플레이(goggle-type display)로 적용될 수 있다.
상술한 홀로그래픽 디스플레이 장치들은 스마트폰(smart phone)등, 다른 전자 기기에 연동 또는 연결되어 동작할 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 디스플레이 장치의 프로세서가 스마트폰(smart phone)에 구비될 수 있다. 뿐만 아니라, 스마트폰에 상술한 홀로그래픽 디스플레이 장치가 구비되게 하여 스마트폰 자체를 홀로그래픽 디스플레이 장치로 사용할 수도 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 공간 광 변조기(12)에 포함된 화소 피치가 작은 경우, VCSEL을 포함한 광원은 무안경의 홀로그래픽 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f: 홀로그래픽 디스플레이 장치
11, 11a, 11b, 11c, 100, 100a, 100b, 100c, 100d: 광원
12: 공간 광 변조기
13: 포커싱 광학계
14: 프로세서
15: 아이 트래킹 센서
16: 사용자 인터페이스
17: 빔 스티어링 소자
18: 공간 필터
19: 경로 변경 부재

Claims (20)

  1. 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함하는 광원;
    상기 광원으로부터의 광을 홀로그램 데이터 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조기; 및
    상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상을 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view)방식으로 소정 영역에 포커싱시키는 포커싱 광학계;를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    20mW이상의 파워를 출력하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 VCSEL 중 적어도 하나는,
    5μW 이상 5mW이하의 파워를 출력하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    500㎛이하의 직경을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 VCSEL 중 적어도 하나는,
    5㎛ 이상 50㎛이하의 직경을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 VCSEL 중 적어도 일부는,
    다각형, 타원형, 원형, 동심형 중 적어도 하나의 방식으로 배열되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    복수 개의 VCSEL의 이웃하는 VCSEL들 중 적어도 두 개는 서로 다른 파장의 광을 방출하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    제1 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제1 VCSEL;
    상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제2 VCSEL; 및
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장과 다른 제3 파장의 광을 방출하는 복수 개의 제3 VCSEL;를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장 각각은 적색 파장, 녹색 파장 및 청색 파장인 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 VCSEL, 상기 복수 개의 제2 VCSEL 및 상기 복수 개의 제3 VCSEL은 화이트 밸런스가 되도록 배열된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 광원은,
    상기 제1 VCSEL, 상기 제2 VCSEL 및 상기 제3 VCSEL가 일 방향으로 하나씩 순차적으로 배열된 영역을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 VCSEL을 포함하는 제1 영역과 상기 복수 개의 제2 VCSEL을 포함하는 제2 영역은 일부 중첩되고,
    상기 제1 영역과 상기 복수 개의 제3 VCSEL을 포함하는 제3 영역은 중첩되지 않는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 간의 중심간 거리는 상기 제1 파장과 상기 제2 파장간의 차에 비례하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역으로 일방향으로 순차적으로 배열되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 포커싱 광학계는
    제1렌즈와 제2렌즈;
    상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이에 배치된 공간 필터(spatial filter);를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함하는 제1 광원 및 상기 서로 이격 배치된 복수 개의 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)을 포함하는 제2 광원;을 포함하고,
    아이 트래킹 센서; 및
    상기 아이 트래킹 센서로부터의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 중 어느 하나를 선택적으로 구동시키는 프로세서;를 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 포커싱 광학계는,
    상기 제1 광원에서 방출된 광에 기초하여 형성된 제1 영상과 제2 광원에서 방출된 광에 기초한 형성된 제2 영상을 동일 초점면상의 다른 위치에 포커싱시키는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 영상이 포커싱된 지점과 상기 제2 영상이 포커싱된 지정간의 거리는 2mm이상 10mm이내 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 포커싱 광학계는,
    상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상과 외부 환경을 포커싱시키는 광 경로 변경 부재;를 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 디스플레이 장치는,
    헤드 마운트 디스플레이(head mount display)인 홀로그래픽 디스플레이 장치.
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