KR20220077723A

KR20220077723A - 확장된 시야창을 제공하는 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20220077723A
Application number: KR1020200166939A
Authority: KR
Inventors: 서원택; 이홍석; 김선일; 문석일; 신봉수; 양대호; 이창건
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-06-09
Also published as: US11921288B2; US20220171186A1

Abstract

디스플레이 장치는 하나 이상이 선택적으로 구동되는 복수의 광원을 포함하는 광원 어레이; 상기 광원 어레이에서의 광을 변조하여 영상광을 형성하는 공간 광 변조기; 상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상광을 소정의 아이 박스(eye box) 내의 위치에 포커싱 하는 포커싱 광학계; 상기 포커싱 광학계가 형성하는 광경로 내에 배치되며, 광을 반사시키는 방향이 상기 아이 박스의 내부를 향하는 온(ON) 상태 또는 외부를 향하는 오프(OFF) 상태로 제어되는 복수의 미러 셀을 구비하는 마이크로 미러 어레이; 및 상기 광원 어레이, 상기 공간 광 변조기 및 상기 마이크로미러 어레이를 제어하는 프로세서;를 포함한다.
상기 복수의 광원은 사용자의 동공 근처에 복수 위치에 초점을 형성하도록 배치되어 영상을 관찰할 수 있는 시야 범위가 확대될 수 있다.

Description

확장된 시야창을 제공하는 디스플레이 장치 {Display apparatus providing expanded viewing window}

본 개시는 확장된 시야창을 제공하는 디스플레이 장치에 대한 것이다.

헤드 마운트 디스플레이(Head mount display; HMD)는 안경처럼 눈앞에 착용하여 영상을 보는 디스플레이로서 현재 상용화 단계에 이르러 엔터테인먼트 산업에 널리 적용되고 있는 추세이다. 이와 더불어 의료, 교육, 산업 분야에서 응용이 가능한 형태로 발전하고 있다.

헤드 마운트 디스플레이는 가상 현실(Virtual reality, VR), 증강 현실(augmented reality; AR) 등 제공하는 다양한 어플리케이션(application)에 적용된다.

한편, 헤드 마운트 디스플레이에서, 사용자가 영상을 관찰할 수 있는 영역(시야창, Eye Box)을 넓힐 수 있는 방안이 지속적으로 모색되고 잇다.

본 개시는 확장된 시야창을 제공하는 디스플레이 장치를 제공한다.

일 유형에 따르면, 하나 이상이 선택적으로 구동되는 복수의 광원을 포함하는 광원 어레이; 상기 광원 어레이에서의 광을 변조하여 영상광을 형성하는 공간 광 변조기; 상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상광을 소정의 아이 박스(eye box) 내의 위치에 포커싱 하는 포커싱 광학계; 상기 포커싱 광학계가 형성하는 광경로 내에 배치되며, 광을 반사시키는 방향이 상기 아이 박스의 내부를 향하는 온(ON) 상태 또는 외부를 향하는 오프(OFF) 상태로 제어되는 복수의 미러 셀을 구비하는 마이크로 미러 어레이; 및 상기 광원 어레이, 상기 공간 광 변조기 및 상기 마이크로미러 어레이를 제어하는 프로세서;를 포함하는, 디스플레이 장치가 제공된다.

상기 프로세서는 상기 복수의 미러 셀 중, 상기 복수의 광원 중 구동 광원에 대응하는 미러 셀을 온 상태로 제어할 수 있다.

상기 복수의 광원 각각에 의한 영상광이 상기 아이 박스 내에 포커싱되는 위치간의 간격은 동공 크기 이상일 수 있다.

상기 복수의 광원 각각에 의한 영상광이 상기 아이 박스 내에 포커싱되는 위치간의 간격은 2mm~10mm 사이일 수 있다.

상기 복수의 광원은 다른 위치에 배치되고 같은 파장 대역의 광을 제공하는 광원들을 포함할 수 있다.

상기 복수의 광원 각각에 의한 영상광이 상기 아이 박스 내에 포커싱되는 위치간의 간격은 동공 크기보다 작을 수 있다.

상기 프로세서는 상기 복수의 광원 중 두 개의 광원을 구동 광원으로 설정하고, 상기 두 개의 광원을 순차로 구동하며, 구동 광원에 동기하여 상기 공간 광변조기를 제어할 수 있다.

상기 포커싱 광학계는 상기 광원 어레이로부터 상기 아이 박스를 향하는 광경로를 따라 순서대로 배치된 제1렌즈와 제2렌즈를 포함하며, 상기 마이크로 미러 어레이는 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이에 배치될 수 있다.

상기 디스플레이 장치는 상기 광원 어레이와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함할 수 있다.

상기 마이크로 미러 어레이는 상기 제1렌즈의 초점면(focal plane) 위치에 배치될 수 있다.

상기 복수의 미러 셀 각각의 크기는 상기 영상광이 상기 제1렌즈에 의해 포커싱된 빔 스팟의 크기보다 작을 수 있다.

상기 프로세서는 상기 복수의 미러 셀 중 상기 빔 스팟이 도달한 영역에 위치하는 N(N은 1보다 큰 자연수)개의 미러 셀들 중 M(M은 N보다 작은 자연수)개의 미러 셀들을 온 상태로 제어할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 M개를 선택하는 서로 다른 복수 세트의 미러 셀 조합을 설정하고, 상기 복수 세트를 순차적으로 제어할 수 있다.

상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 아이 박스 내부의 서로 다른 위치를 향하는 복수의 ON 상태 및 상기 아이 박스 외부를 향하는 하나의 OFF 상태 중 어느 하나로 제어될 수 있다.

상기 디스플레이 장치는 상기 광원 어레이와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되어, 상기 광원 어레이로부터의 광을 상기 공간 광 변조기로 향하게 하고, 상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상광을 상기 마이크로 미러 어레이로 향하게 하는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.

상기 공간 광변조기는 반사형일 수 있다.

상기 디스플레이 장치는 상기 빔 스플리터와 상기 아이 박스 사이에 배치되어, 상기 공간 광변조기에서 형성한 영상광과 주변 환경(environment)으로부터의 광을 결합하여 상기 아이 박스를 향하게 하는 광결합기;를 더 포함할 수 있다.

상기 디스플레이 장치는 아이 트래킹 센서를 더 포함할 수 있고 상기 프로세서는 상기 아이 트래킹 센서에서의 검출 신호에 근거하여 상기 복수의 광원 중 구동 광원을 선택할 수 있다.

상기 프로세서는 사용자의 입력 신호에 따라 상기 복수의 광원 중 구동 광원을 선택할 수 있다.

상기 디스플레이 장치는 웨어러블(wearable) 장치일 수 있다.

상술한 디스플레이 장치에 따르면, 영상을 관찰할 수 있는 공간, 즉 시야창이 넓어지게 된다. 따라서, 사용자는 더 넓은 영역에서 영상을 관찰할 수 있다.

상술한 디스플레이 장치는 영상광을 담은 빔 스팟에 대응하는 미러 셀만이 선택적으로 구동하므로, 노이즈 제거를 위한 추가적인 필터 없이, 노이즈가 저감된 영상을 제공할 수 있다.

상술한 디스플레이 장치는 영상광을 담은 빔 스팟에 대응하는 미러 셀들 중 일부만을 구동할 수 있고, 이에 따라 스페클(speckle)이 감소한 영상을 제공할 수 있다.

상술한 디스플레이 장치는 웨어러블 장치로 적용될 수 있고, 증강 현실 장치등의 어플리케이션에 활용될 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 디스플레이 장치에 구비된 마이크로 미러 어레이를 이루는 미러셀의 온/오프 구동을 개념적으로 보인다.
도 3a 및 도 3b는 비교예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치로서 각각 사용자의 눈 위치가 다른 경우를 보인다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 디스플레이 장치에서 사용자의 눈 위치에 따라 구동 광원이 다르게 선택되는 것을 보인다.
도 5는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.
도 6은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 마이크로 미러 어레이에 도달하는 노이즈 스팟이 제거되는 것을 개념적으로 보인다.
도 7은 비교예에 따른 디스플레이 장치에서 노이즈 스팟을 제거하는 구성을 보인다.
도 8은 다른 실시예의 디스플레이 장치에 구비되는 마이크로 미러 어레이에서 복수의 미러 셀에 걸쳐 하나의 빔 스팟이 도달하는 것을 보인다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 실시예에서 스페클이 제거된 영상 형상을 위한 미러 셀 구동을 보인다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.
도 11a 내지 도 11d는 도 10의 디스플레이 장치에 구비된 마이크로 미러 어레이를 이루는 미러셀의 온/오프 구동을 개념적으로 보인다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.
도 14 내지 도 16은 상술한 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 채용한 다양한 전자기기를 보인다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 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.

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.

“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.

방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 디스플레이 장치에 구비된 마이크로 미러 어레이를 이루는 미러셀의 온/오프 구동을 개념적으로 보인다.

도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 광원 어레이(100), 광원 어레이(100)에서의 광을 변조하여 영상광을 형성하는 공간 광 변조기(130), 공간 광 변조기(130)에서 형성된 영상광을 소정의 아이 박스(eye box)(EB) 내의 위치에 포커싱 하는 포커싱 광학계(140), 포커싱 광학계(140)가 형성하는 광경로 내에 배치되며, 광을 반사시키는 방향을 제어하는 마이크로 미러 어레이(150)를 포함한다. 디스플레이 장치(100)는 또한, 광원 어레이(100), 공간 광 변조기(130), 마이크로 미러 어레이(150)를 제어하는 프로세서(170)를 포함한다.

광원 어레이(100)는 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3)을 포함한다. 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3)에서의 광은 아이 박스(EB)내의 다른 위치에 초점을 형성할 수 있으며, 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3) 중 어느 하나 이상이 선택적으로 구동될 수 있다. 이에 대해서는 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 후술할 것이다.

광원(110-1)(110-2)(110-3)으로 LED(light emitting diode), LD(laser diode), OLED(organic light emitting diode), VCSEL(vertical cavity surface emitting laser) 등이 사용될 수 있다. 디스플레이 장치(100)가 홀로그래픽 디스플레이 장치인 경우, 광원(110-1)(110-2)(110-3)으로 레이저와 같이 높은 가간섭성을 갖는 광이 사용될 수 있고, 또는 일정 수준 이상의 공간 간섭성(spatial coherence)을 가진 광을 공간 광 변조기(130)에 제공할 수 있는 다른 어떤 광원도 사용될 수 있다.

광원 어레이(100)는 아이 박스(EB) 내의 서로 다른 복수 위치에 초점을 형성할 수 있도록, 이에 따라 복수 위치에서 각각 동일한 영상이 인지될 수 있도록 공간적으로 이격된 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3)을 포함하고 있다. 이는 단순히 서로 다른 파장의 광을 제공하는 광원들을 구비한 것과는 개념상 다르다. 다시 말하면, 광원 어레이(100)는 다른 위치에서 같은 파장 대역의 광을 제공하는 광원을 포함할 수 있다. 광원(110-1)에서 제공하는 광의 파장 대역, 광원(110-2)에서 제공하는 광의 파장 대역, 광원(110-3)에서 제공하는 광의 파장 대역은 동일하도록 각 광원(110-1)(110-2)(110-3)이 구성될 수 있다. 도 1에는 각 광원(110-1)(110-2)(110-3)이 하나인 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 광원(110-1)(110-2)(110-3) 각각은 다수의 레이저 또는 발광 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있다.

광원(110-1)(110-2)(110-3)들 각각은 서로 다른 파장 대역의 광을 포함할 수 있다. 즉, 광원(110-1)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 파장 대역의 광을 제공하는 발광 요소들을 포함할 수 있고, 광원(110-2)도 광원(110-1)과 동일한 파장 대역의 광을 제공하도록, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 파장 대역의 광을 제공하는 발광 요소들을 포함할 수 있다. 광원(110-3)도 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 파장 대역의 광을 제공하는 발광 요소들을 포함할 수 있다.

복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3) 중의 선택적 구동은 프로세서(170)에 의해 제어된다.

공간 광 변조기(130)는 영상 신호에 따라 광원(100_a)(100_b)(100_c)에서의 광을 변조할 수 있다. 프로세서(170)는 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3) 중 하나 이상을 선택하여 구동할 때, 구동 광원에 동기하여 공간 광 변조기(130)에 인가되는 변조 신호를 제어한다.

광원 어레이(100)와 공간 광 변조기(130) 사이에는 광원 어레이(100)로부터의 광이 공간 광 변조기(130)를 향하도록 콜리메이팅 하는 콜리메이팅 렌즈(120)가 배치될 수 있다.

공간 광 변조기(130)는 홀로그램 데이터 신호에 따라 입사광을 회절시켜 변조하여 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 공간 광 변조기(130)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. 도 1에는 공간 광 변조기(130)가 투과형으로 도시되어 있지만 반사형 공간 광 변조기를 사용하는 것도 가능하다. 투과형인 경우, 공간 광 변조기(130)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(130)는, 예컨대 DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), 또는 반도체 변조기를 사용할 수 있다.

포커싱 광학계(140)는 공간 광 변조기(130)에 의해 형성된 영상을 소정의 공간상에 포커싱한다. 포커싱 광학계(140)는 제1렌즈(143), 제2렌즈(146)를 포함한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 포커싱 광학계(140)는 동공 내의 한 점에 영상 정보를 모은 후 이를 망막에 주사되게 하는, 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view) 광학계로 구성될 수도 있다.

마이크로 미러 어레이(150)는 제1렌즈(143)와 제2렌즈(146) 사이에 배치된다. 마이크로 미러 어레이(150)는 제1렌즈(143)의 초점면(focal plane) 위치에 배치될 수 있다. 마이크로 미러 어레이(150)는 각각이 회전 구동되는 복수의 미러 셀(150a)을 포함한다. 마이크로 미러 어레이(150)로 DMD(digital micromirror device)가 사용될 수 있다. 미러 셀(150a) 각각은 회전 구동되며 입사광을 아이 박스(EB) 내부를 향하는 온(ON) 상태 또는 아이 박스(EB) 외부, 즉 시야를 벗어나게 하는 오프(OFF) 상태로 제어된다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 온(ON) 상태로 구동되는 미러 셀(150a)은 입사광(Li)을 아이 박스(EB)를 향하는 방향으로 반사시킨다. 즉, 반사광(Lr)의 방향은 제2렌즈(146)를 경유하여 아이 박스(EB)내에 도달할 수 있는 방향이다.

도 2b를 참조하면, 오프(OFF) 상태인 미러 셀(150a)은 입사광(Li)을 반사시키는 방향이 아이 박스(EB)를 향하지 않도록 한다. 즉, 반사광(Lr)의 방향은 제2렌즈(146)에 입사되지 않거나, 제2렌즈(146)를 경유하여 아이 박스(EB)내에 도달하지 못하는 방향이다.

미러 셀(150a) 각각의 온/오프 제어는 광원 어레이(100)에서의 구동 광원과 연동된다. 복수의 미러 셀(150a) 중, 구동 광원에서의 광이 마이크로 미러 어레이(150)에 도달하는 위치에 대응하는 미러 셀(150a)이 온 상태로 구동되어 광을 아이 박스(EB) 내의 위치를 향하게 한다. 다른 위치의 미러 셀(150a)들은 오프 상태로 구동된다. 즉, 광원(110-1)이 구동 광원인 경우, 마이크로 미러 어레이(150) 상의 위치 p1에 대응하는 미러 셀(150a)이 온 상태로 제어되며 영상광을 아이 박스(EB)내의 초점 a에 포커싱한다. 광원(110-2)이 구동 광원인 경우, 마이크로 미러 어레이(150) 상의 위치 p2에 대응하는 미러 셀(150a)이 온 상태로 제어되며 영상광을 아이 박스(EB)내의 초점 b에 포커싱한다. 광원(110-3)이 구동 광원인 경우, 마이크로 미러 어레이(150) 상의 위치 p4에 대응하는 미러 셀(150a)이 온 상태로 제어되며 영상광을 아이 박스(EB)내의 초점 c에 포커싱한다.

아이 박스(EB)는 광원 어레이(100)에 구비된 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3) 각각에 의한 광이 초점을 형성하는 소정 범위로 정의된다. 아이 박스(EB)내에 도달한 광을 통해 사용자가 영상을 인지할 수 있다. 도 1에는 복수의 초점(a,b,c) 및 아이 박스(EB)가 사용자의 눈(E1, E2, E3)의 동공 밖에 위치하는 것으로 도시되어 있으나 이는 도시의 편의에 의한 것이다. 각 초점(110-1)(110-2)(110-3)들은 동공 내의 위치에 형성될 수 있다.

각 초점(a, b, c) 간의 이격 방향은 D1으로 표시되고 있으며, 이는 제2렌즈(146)의 광축 방향(D2)와 수직인 방향이다. 각 초점(a, b, c) 간의 이격 거리, d1은 동공 크기와 유사하거나 또는 이상이 되도록 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3)이 배치될 수 있다. 다만 이는 예시적이며, 다른 실시예에서, 복수의 초점(a, b, c)간의 이격 거리는 동공 크기보다 작을 수도 있다. 거리 d1은 대략 2mm 이상일 수 있다. 거리 d1은 대략 4mm 이상 10mm 이하일 수 있다.

디스플레이 장치(100)는 또한, 아이 트래킹 센서(180) 및/또는 사용자 인터페이스(190)를 더 구비할 수 있다. 프로세서(170)는 아이 트래킹 센서(180)에서의 검출 신호에 근거하여 복수의 광원(100-1)(100-2)(100-3) 중 구동 광원을 선택할 수 있다. 또는, 프로세서(170)는 사용자의 입력 신호에 따라 상기 복수의 광원 중 구동 광원을 선택할 수 있다.

디스플레이 장치(100)가 영상을 형성하는 동작을 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 디스플레이 장치(100)가 홀로그래픽 디스플레이 장치인 것으로 설명할 것이나 이는 예시적인 것이며 이에 한정되지는 않는다.

프로세서(170)에 의해 홀로그램 데이터 신호가 생성되고 공간 광 변조기(130)에 제공된다. 홀로그램 데이터 신호는 목표한 홀로그램 영상이 공간 상에 재생되도록 계산된 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram; CGH) 신호일 수 있다. 프로세서(170)는 재생될 홀로그램 영상에 따라 홀로그램 데이터 신호를 생성할 수 있다. 공간 광 변조기(130)는 프로세서(170)로부터 제공된 홀로그램 데이터 신호에 따라 공간 광 변조기(130)의 표면 상에 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 공간 광 변조기(130)가 홀로그램 패턴을 형성하는 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(130)에서 표시될 수 있다.

이와 동시에, 광원(110-1)(110-2)(110-3) 중에서 구동 광원으로 선택된 광원이 공간 광 변조기(130)에 광을 제공한다. 공간 광 변조기(130)에 입사한 광은 공간 광 변조기(130)에서 형성된 홀로그램 패턴에 의해 회절 및 간섭되며 영상광으로 변조된다. 영상광은 포커싱 광학계(140)와 마이크로 미러 어레이(150)를 지나 아이 박스(EB) 내의 소정 초점 위치에 포커싱되고, 이에 의해 사용자의 눈 앞의 소정의 공간 상에 입체감이 있는 홀로그램 영상이 재생될 수 있다. 재생되는 홀로그램 영상의 형상과 깊이는 공간 광 변조기(130)에서 형성되는 홀로그램 패턴에 따라 결정될 수 있다.

광원(110-1)(110-2)(110-3) 들은 다양한 위치에 있을 수 있는 사용자의 눈(EA, EB, EC)에 근접한 초점면 상의 다른 위치에 초점을 형성하도록 배열되므로, 눈의 위치에 따라 적절한 광원을 선택할 수 있고, 사용자가 영상을 관찰할 수 있는 범위, 즉, 시야창은 확대될 수 있다.

복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3)은 세 개로 도시되고 있으나 이는 예시적이며 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 더 많은 개수의 광원이 마련될 수 있고, 복수의 광원은 2차원 어레이로 배치될 수도 있다. 이 경우, 아이 박스(EB) 내의 복수의 초점들은 D1 방향 뿐 아니라, D3 방향을 따라 배열될 수 있고, 시야 범위는 2차원적으로 넓어질 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 비교예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치로서 각각 사용자의 눈 위치가 다른 경우를 보인다.

도 3a 및 도 3b에 도시한, 비교예에 따른 디스플레이 장치(10)는 광을 제공하는 광원(11), 광원(11)에서의 광을 영상 정보에 따라 변조하는 공간 광 변조기(12), 공간 광 변조기(12)에서 변조된 광을 소정 공간 상에 포커싱하는 포커싱 광학계(13)를 포함한다.

포커싱 광학계(13)는 맥스웰리안 뷰(Maxwellian view) 광학계로 구성될 수 있다. 이러한 광학계에 의해, 영상은 동공 내의 한 점에 모아진 후 망막에 주사되며, 사용자의 시력에 의존하지 않으며 휘도가 높은 영상이 제공될 수 있다.

그러나 한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 영상 정보를 담은 점이 사용자의 눈 위치에 따라 동공으로 들어오지 못하는 경우 사용자는 영상을 인지할 수 없다.

이외 달리, 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 영상 관찰이 가능한 영역을 넓히기 위해 동공 근처에 복수의 초점을 형성할 수 있는 광학계 구성을 채택하고 있다.

도 4a 내지 도 4c는 도 1의 디스플레이 장치에서 사용자의 눈 위치에 따라 구동 광원이 다르게 선택되는 것을 보인다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 광원(110-1)(110-2)(110-3)은 사용자의 눈(eye) 근처의 소정 아이 박스(EB) 내에 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(E1, E2, E3)과의 관계에서 가장 선명한 영상을 제공할 수 있는 초점을 형성하는 광원이 구동 광원으로 선택될 수 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 사용자의 눈(E1)과 가장 근접한 위치에 초점(a)을 형성하는 광원(110-11)이 구동 광원으로 선택된다. 즉, 광원(110-2)(110-3)은 오프(OFF) 상태로 되고, 광원(110-1)만이 온(ON) 상태가 되어, 광원(110-1)에서의 광을 사용하여 영상이 형성된다.

도 4b를 참조하면, 사용자의 눈(E2)과 가장 근접한 위치에 초점을 형성하는 광원(110-2)가 구동 광원으로 선택된다. 즉, 광원(110-1)(110-3)은 오프(OFF) 상태로 되고, 광원(110-2)만이 온(ON) 상태가 되어, 광원(110-2)에서의 광을 사용하여 영상이 형성된다.

도 4c를 참조하면, 사용자의 눈(E3)과 가장 근접한 위치에 초점을 형성하는 광원(110-3)가 구동 광원으로 선택된다. 즉, 광원(110-1)(110-2)은 오프(OFF) 상태로 되고, 광원(110-3)만이 온(ON) 상태가 되어, 광원(110-3)에서의 광을 사용하여 영상이 형성된다.

도 5는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.

디스플레이 장치(101)에서, 복수의 초점(a, b, c) 간 거리(d2)는 동공 크기보다 작을 수 있다. 거리 d2은 대략 6mm 이하일 수 있다. 거리 d2는 대략 2mm 이상 10mm 이하일 수 있다. 이러한 경우, 하나의 동공에 두 초점이 대응할 수 있으며 이 경우 사용자에게 이중상이 인지될 수 있기 때문에, 이를 방지할 수 있는 구동이 필요하다. 또한, 도 1과 같이, 복수의 초점(a, b, c) 간 거리, d1을 일반적인 동공 크기보다 크게 설정하여도, 개인차에 따라 본 디스플레이 장치(101)와 같은 구동이 필요할 수 있다.

하나의 동공에 두 초점이 대응하게 될 때, 아이 트래킹 센서(180)에서의 검출 신호에 따라 프로세서(170)는 광원(100-1)(100-2)(100-3) 중 두 개를 구동광원으로 선택할 수 있다. 또는, 두 초점이 형성되는 순간의 영상은 모두 선명하게 인지될 수 있으므로, 사용자의 선택에 따라 프로세서(170)는 광원(100-1)(100-2)(100-3) 중 두 개를 구동광원으로 선택할 수 있다. 하지만 선택된 두 개의 광원이 동시에 동작하는 경우 사용자에게는 이중상이 인지된다. 따라서, 프로세서(171)는 선택된 두 개의 구동 광원을 순차적으로 구동하며, 각 광원이 켜진 순간에 해당 초점 위치에 알맞은 시차(parallax) 영상이 제공되도록 공간 광 변조기(130)를 제어할 수 있다. 선택된 두 개의 구동 광원이 순차 구동되는 동작은 사용자에게 깜박거림이 인지되지 않도록 약 40Hz 이상으로 동작할 수 있다.

도시된 바와 같이, 사용자의 눈(E2)의 동공에 두 초점(a, b)가 모두 대응하는 경우, 사용자의 선택에 따라, 또는 아이 트래킹 센서(160)에서의 검출 신호에 따라, 광원(110-1)(110-2)가 구동 광원으로 선택될 수 있다. 이 경우, 광원(110-3)는 오프(OFF) 상태를 유지하고, 광원(110-1)(110-2)가 순차적으로 점멸되며 이로부터의 광이 공간 광 변조기(130)에서 변조될 수 있다.

소정 순간에 광원(110-1)이 켜지고, 이에 동기하여 공간 광 변조기(130)가 광원(110-1)에서의 광을 변조하고, 초점 a를 형성한다. 다음 순간에 광원(110-1)는 꺼지고 광원(110-2)가 켜지며, 이에 동기하여 공간 광 변조기(130)가 광원(110-2)에서의 광을 변조하고, 초점 b를 형성한다. 즉, 도면에 표시된 초점 a, b의 형성은 시순차적으로 일어난다. 이러한 동작 주기를 약 40Hz 이상으로 할 때, 사용자는 두 광원(110-1)(110-2)의 깜박거림을 인지하지 못하며, 또한, 두 초점 위치에 알맞은 서로 다른 시차 영상이 제공되므로 사용자는 이중상이 아닌, 선명한 영상을 인지할 수 있다. 도 10에서는 광원(110-1)(110-2)가 구동 광원으로 선택된 것을 도시하였으나 이는 예시적인 것이고, 이에 한정되지 않는다. 사용자의 동공 위치에 따라 다른 복수의 광원이 구동 광원으로 선택될 수 있다.

실시예에 따른 디스플레이 장치(100)(101)들은 또한, 노이즈가 적은 영상을 제공할 수 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 6은 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 마이크로 미러 어레이에 도달하는 노이즈 스팟이 제거되는 것을 개념적으로 보인다. 도 7은 비교예에 따른 디스플레이 장치에서 노이즈 스팟을 제거하는 구성을 보인다.

도 6을 참조하면, 마이크로 미러 어레이(150)에는 다수의 스팟들이 도달한다. 이들 중 하나의 빔 스팟(BS)을 제외한 나머지는 노이즈 스팟(NS)이다. 이러한 노이즈 스팟(NS)은 공간 광 변조기(130)에서 광이 변조될 때 발생하는 노이즈이다. 공간 광 변조기(130)는 다수의 화소들의 어레이로 구성되어 있기 때문에, 다수의 화소들의 어레이가 격자로서 작용하게 된다. 따라서, 예를 들어, 공간 광 변조기(130)가 홀로그램 영상 형성을 위한 홀로그램 패턴을 구비하는 경우, 입사광은 홀로그램 패턴뿐만 아니라, 공간 광 변조기(130)의 화소들의 어레이로 구성된 화소 격자에 의해서도 회절 및 간섭하게 된다. 또한, 입사광 중에서 일부는 홀로그램 패턴에 의해 회절되지 않고 공간 광 변조기(130)를 그대로 투과하게 된다. 그 결과, 홀로그램 영상이 제1렌즈(143)에 의해 마이크로 미러 어레이(150) 상에 포커싱될 때, 다수의 격자점(lattice spot)들이 노이즈 스팟(NS)으로 나타나게 된다. 이러한 다수의 격자점들이 아이 박스(EB)에 도달하는 경우 영상 화질을 저하시키는 영상 노이즈로 작용할 수 있다.

그러나, 실시예에서 채용하는 마이크로 미러 어레이(150)는 영상광을 담은 빔 스팟(BS) 위치의 미러 셀(150a)이 온 상태로 제어되고, 노이즈 스팟(NS)이 도달하는 위치를 포함한 나머지 위치의 미러 셀(150a)은 오프 상태로 제어된다. 빔 스팟(BS)이 마이크로 미러 어레이(150)에 도달하는 위치는 광원 어레이(100)에서 선택되는 구동 광원과 연계하여 정해지므로, 노이즈 스팟(NS)은 아이 박스(EB)에 도달하지 않는다.

한편, 도 7과 같은 비교예의 구성을 참조하면, 이러한 노이즈를 차단하기 위해 공간 필터(27)가 사용된다. 공간 광 변조기(130)에서 형성된 격자점이 사용자 시야에 도달하지 않도록, 제1렌즈(25), 제2렌즈(29), 및 두 렌즈 사이에 배치된 공간 필터(27)의 구성을 채용한다.

공간 필터(27)는 격자점과 복소 켤레 영상을 차단하고 홀로그램 영상만을 통과시키기 위한 것이며, 다수의 홀로그램 영상을 통과시키기 위한 다수의 개구(27a)를 포함할 수 있다. 개구(27a)의 수는 광원 개수 보다 많은 수가 필요하며, 또한, 광원 선택에 따라 각각의 개구의 개폐 구동이 요구된다.

이와 달리, 실시예의 경우, 영상을 담은 빔 스팟(BS)을 아이 박스(EB)를 향하도록 제어하는 마이크로 미러 어레이(150)에서 기본적으로 노이즈 스팟(NS)은 아이 박스(EB)를 향하지 않도록 제어한다. 실시예의 경우 비교예의 경우보다 단순하고 효과적인 노이즈 제거가 가능하다.

도 8은 다른 실시예의 디스플레이 장치에 구비되는 마이크로 미러 어레이에서 복수의 미러 셀에 걸쳐 하나의 빔 스팟이 도달하는 것을 보인다. 도 9a 및 도 9b는 도 8의 실시예에서 스페클이 제거된 영상 형상을 위한 미러 셀 구동을 보인다.

도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로 미러 어레이(151)에 구비되는 복수의 미러 셀(151a) 각각의 크기는 영상광이 포커싱된 빔 스팟(BS)이 크기보다 작을 수 있다. 빔 스팟(BS)이 도달한 미러 셀(151a)들의 영역을 A로 표시하고 있으며, A는 16개의 미러 셀(151a)을 포함하고 있다. 다만, 이 개수는 예시적인 것이다.

이러한 빔 스팟(BS)을 아이 박스(EB) 내의 위치에 전달하기 위해, A에 해당하는 미러 셀(151a)들이 온(ON) 상태로 구동된다. 이 때, 빔 스팟(BS)의 크기가 미러 셀(151a) 하나의 크기 보다 큰 경우, 빔 스팟(BS)에 포함된 스펙클(speckle)을 줄이는 구동이 가능하다. 스펙클(speckle)은 광원의 성질에 따라 발생하는 밝고 어두운 반점 무늬로서, 예를 들어, 레이저 구동시 서로 다른 모드의 중첩 등의 이유로 발생할 수 있다.

스펙클을 감소시키기 위해, A에 해당하는 미러 셀(151a)들을 모두 온(ON) 상태로 제어하지 않고, 일부는 오프(OFF) 상태로 제어할 수 있다. 복수의 미러 셀(151a) 중 빔 스팟(BS)이 도달한 영역에 위치하는 N(N은 1보다 큰 자연수)개의 미러 셀들 중 M(M은 N보다 작은 자연수)개의 미러 셀들을 온 상태로 제어한다. 이 때, M개를 선택하는 서로 다른 복수 세트의 미러 셀 조합을 설정할 수 있고, 설정된 복수 세트가 순차적으로 제어될 수 있다.

도 9a와 도 9b는 A에 해당하는 미러 셀(151a)들 중 두 개가 오프된 경우로서, 각각 다른 위치의 미러 셀(151a)이 오프된 경우를 보이고 있다. 도 9a의 구동과 도 9b의 구동은 순차적으로 일어나며, 이러한 구동의 조합으로 형성되는 빔 스팟은 스펙클을 거의 포함하지 않는다.

스펙클을 제거하기 위해, 오프되는 미러셀 개수를 2개로 설명한 것은 예시적이며, 다르게 변경될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 다른 개수가 될 수 있고, A에 해당하는 미러 셀(151a)들 중 약 반에 이르는 미러 셀이 오프될 수 있다. 또한, 도 9a, 도 9b와 같은 조합의 개수는 두 개만을 예시적으로 보인 것이며, 이 이상의 복수개일 수 있다. 또한, 각 조합에서 오프 되는 미러 셀의 개수가 서로 다를 수도 있다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다. 도 11a 내지 도 11d는 도 10의 디스플레이 장치에 구비된 마이크로 미러 어레이를 이루는 미러셀의 온/오프 구동을 개념적으로 보인다.

본 실시예의 디스플레이 장치(102)는 마이크로 미러 어레이(152)의 구동 상태가 온/오프 두 가지가 아니라, 이보다 많은 복수개의 상태로 구동되는 점에서 전술한 디스플레이 장치(101)(102)와 차이가 있다.

마이크로 미러 어레이(152)의 각 미러 셀(152a)은 도 11a 내지 도 11c에 도시한 바와 같이, 반사광(Lr)이 아이 박스 내부의 서로 다른 위치를 향하는 복수의 ON 상태(도 11 및 도 11d와 같이, 아이 박스 외부를 향하는 하나의 OFF 상태 중 어느 하나로 제어될 수 있다.

도 11a 내지 도 11c에서 도시한 바와 같이, 미러 셀(152a)은 회전 각도가 다른 세 가지 ON 상태를 형성할 수 있다. 도 11a 내지 도 11c에서 도시한 반사광(Lr)의 방향은 소정의 아이 박스 내에서 서로 다른 위치의 초점을 향하도록 제어될 수 있다.

구동 광원으로 선택된 광원(110-2)이에서의 광은 공간 광 변조기(130)에서 변조된 후 마이크로 미러 어레이(152)의 위치 p2에 빔 스팟을 형성하며, p2 위치의 미러셀(152a)의 회전 각도에 따라, 아이 박스(EB)내의 복수 위치(b1, b2, b3)에 초점을 형성할 수 있다.

도 10은 하나의 광원(110-2)에서 미러 셀(152a)의 회전 각도에 따라 아이 박스 내의 서로 다른 초점 위치(b1, b2, b3)에 영상광이 포커싱 되는 것을 보이고 있으며, 복수의 광원(110-1)(110-2)(110-3) 중에서 다른 광원이 선택적으로 구동될 수 있으므로, 아이 박스(EB)는 보다 넓어지게 된다.

도 11a 내지 도 11d는 미러 셀(152a)이 복수개의 회전 각도로 제어됨을 도시하였으나, 이는 예시적이며, 회전 각도는 연속적인 값으로 변하도록 제어될 수도 있다.

도 12는 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.

디스플레이 장치(200)는 광원 어레이(210), 공간 광 변조기(230), 포커싱 렌즈(240), 마이크로 미러 어레이(250)를 포함하며, 또한, 광원 어레이(210)로부터의 광을 공간 광 변조기(230)로 향하게 하고, 공간 광 변조기에서 형성된 영상광을 마이크로 미러 어레이(250)로 향하게 하는 빔 스플리터(260)를 포함한다.

빔 스플리터(260)는 컴팩트한 광학계 구성을 갖도록 구비되고 있으며, 입사광을 반은 투과, 반은 반사시키는 하프 미러(half mirror)이거나, 또는 입사광의 편광에 따라 일 편광의 광은 반사, 다른 편광의 광은 투과시키는 편광 빔 스플리터일 수 있다. 빔 스플리터(260)가 편광 빔 스플리터인 경우, 빔 스플리터(260)와 마이크로 미러 어레이(250) 사이에 1/4파장판이 더 배치될 수 있다.

광원 어레이(210)에서의 광은 빔 스플리터(260)에서 반사되어 공간 광변조기(230)에 입사되고, 공간 광 변조기(230)에서 변조된다. 공간 광 변조기(230)는 반사형일 수 있다. 공간 광 변조기(230)에서 형성된 영상광은 빔 스플리터(260)를 투과한 후 마이크로 미러 어레이(250)에서 반사되고 다시 빔 스플리터에서 반사되어 소정의 아이 박스(EB)를 향하게 된다. 광원 어레이(210)가 복수의 광원을 포함하며, 이들 중, 사용자의 동공 위치에 알맞은 광원이 구동됨으로써 확장된 시야창을 형성하는 점은 전술한 실시예들에서 설명한 바와 같다.

도 13은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보이는 구성도이다.

본 실시예의 디스플레이 장치(300)는 도 12의 디스플레이 장치(200) 구성에 추가적으로 광 결합기(optical combiner)(310)를 더 포함한다. 광 결합기(310)는 광원 어레이(210), 공간 광 변조기(230), 빔 스플리터(260)를 경유하여 진행하는 영상광(L1)과 주변 환경(environment)에서의 광(L2)을 결합하여 아이 박스(EB)를 향하게 한다. 광 결합기(310)로는 서로 다른 방향에서의 광(L1, L2)이 모두 아이 박스(EB)를 향하게 것으로, 영상광(L1)은 굴절, 반사하여 경로 변환하고, 전방에서 입사하는 주변 환경의 광(L2)은 그대로 투과시킬 수 있는 다양한 광학 소자가 사용될 수 있다. 이러한 디스플레이 장치는 주변 환경 정보와 결합한 추가 정보를 영상으로 제공할 수 있으며 증강 현실 장치로 활용될 수 있다.

도 13의 디스플레이 장치는 도 12의 디스플레이 장치에 광 결합기가 더 구비된 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 도 1, 도 5의 디스플레이 장치에 광 결합기가 더 구비된 형태로 변형될 수도 있다.

상술한 디스플레이 장치들은 웨어러블(wearable) 형태로 구성될 수 있다. 디스플레이 장치들의 구성요소의 전부나 또는 일부가 웨어러블(wearable) 형태로 구성될 수 있다.

도 14 내지 도 16은 상술한 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 채용한 다양한 전자기기를 보인다. 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는 웨어러블 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 헤드 장착형 디스플레이(HMD; head mounted display)에 적용될 수 있다. 또한, 디스플레이 장치는 안경형 디스플레이(glasses-type display), 고글형 디스플레이(goggle-type display) 등에 적용될 수 있다. 도 14 내지 도 16에 도시된 웨어러블 전자기기들은 스마트폰(smart phone)과 연동되어 동작될 수도 있다. 이러한 디스플레이 장치는 가상의 현실을 제공하거나 또는 가상의 영상과 외부의 실제 영상을 함께 제공할 수 있는 헤드 마운트형, 안경형 또는 고글형 가상 현실(VR) 디스플레이 장치, 증강 현실(AR) 디스플레이 장치, 또는 혼합 현실(MR) 디스플레이 장치일 수 있다.

또한, 디스플레이 장치는 스마트폰 내에 구비될 수 있고, 이러한 스마트폰 자체를 디스플레이 장치로 사용할 수도 있다. 다시 말해, 도 14 내지 도 16과 같은 웨어러블 기기가 아닌 소형 전자기기(모바일 전자기기) 내에 디스플레이 장치를 적용할 수도 있다. 그 밖에도 디스플레이 장치의 적용 분야는 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 장치는 가상 현실(VR), 증강 현실(AR) 또는 혼합 현실(MR)을 구현하는데 적용할 수 있을 뿐 아니라, 그 밖에 다른 분야에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 착용할 수 있는 소형 텔레비전이나 소형 모니터 등에도 적용할 수도 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.

100, 101, 102, 200, 300 - 디스플레이 장치
110, 210 - 광원 어레이
110-1, 110-2, 110-3 - 광원
120 - 콜리메이팅 렌즈
130, 230 - 공간 광 변조기
140 - 포커싱 광학계
143 - 제1렌즈
146 - 제2렌즈
150, 151, 152 - 마이크로 미러 어레이
240 - 포커싱 렌즈
260 - 빔 스플리터
310 - 광 결합기

Claims

하나 이상이 선택적으로 구동되는 복수의 광원을 포함하는 광원 어레이;
상기 광원 어레이에서의 광을 변조하여 영상광을 형성하는 공간 광 변조기;
상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상광을 소정의 아이 박스(eye box) 내의 위치에 포커싱 하는 포커싱 광학계;
상기 포커싱 광학계가 형성하는 광경로 내에 배치되며, 광을 반사시키는 방향이 상기 아이 박스의 내부를 향하는 온(ON) 상태 또는 외부를 향하는 오프(OFF) 상태로 제어되는 복수의 미러 셀을 구비하는 마이크로 미러 어레이; 및
상기 광원 어레이, 상기 공간 광 변조기 및 상기 마이크로미러 어레이를 제어하는 프로세서;를 포함하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 복수의 미러 셀 중, 상기 복수의 광원 중 구동 광원에 대응하는 미러 셀을 온 상태로 제어하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원 각각에 의한 영상광이 상기 아이 박스 내에 포커싱되는 위치간의 간격은 동공 크기 이상인, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원 각각에 의한 영상광이 상기 아이 박스 내에 포커싱되는 위치간의 간격은 2mm~10mm 사이인, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원은
다른 위치에 배치되고 같은 파장 대역의 광을 제공하는 광원들을 포함하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 광원 각각에 의한 영상광이 상기 아이 박스 내에 포커싱되는 위치간의 간격은 동공 크기보다 작은, 디스플레이 장치.
제8항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 복수의 광원 중 두 개의 광원을 구동 광원으로 설정하고,
상기 두 개의 광원을 순차로 구동하며, 구동 광원에 동기하여 상기 공간 광변조기를 제어하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 포커싱 광학계는
상기 광원 어레이로부터 상기 아이 박스를 향하는 광경로를 따라 순서대로 배치된 제1렌즈와 제2렌즈를 포함하며,
상기 마이크로 미러 어레이는 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이에 배치되는, 디스플레이 장치.
제8항에 있어서,
상기 광원 어레이와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
제8항에 있어서,
상기 마이크로 미러 어레이는 상기 제1렌즈의 초점면(focal plane) 위치에 배치되는, 디스플레이 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 미러 셀 각각의 크기는 상기 영상광이 상기 제1렌즈에 의해 포커싱된 빔 스팟의 크기보다 작은, 디스플레이 장치.
제11항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 복수의 미러 셀 중 상기 빔 스팟이 도달한 영역에 위치하는 N(N은 1보다 큰 자연수)개의 미러 셀들 중 M(M은 N보다 작은 자연수)개의 미러 셀들을 온 상태로 제어하는, 디스플레이 장치.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 M개를 선택하는 서로 다른 복수 세트의 미러 셀 조합을 설정하고,
상기 복수 세트를 순차적으로 제어하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이는
상기 아이 박스 내부의 서로 다른 위치를 향하는 복수의 ON 상태 및 상기 아이 박스 외부를 향하는 하나의 OFF 상태 중 어느 하나로 제어되는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원 어레이와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되어, 상기 광원 어레이로부터의 광을 상기 공간 광 변조기로 향하게 하고, 상기 공간 광 변조기에서 형성된 영상광을 상기 마이크로 미러 어레이로 향하게 하는 빔 스플리터를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
제15항에 있어서,
상기 공간 광변조기는 반사형인, 디스플레이 장치.
제15항에 있어서,
상기 빔 스플리터와 상기 아이 박스 사이에 배치되어, 상기 공간 광변조기에서 형성한 영상광과 주변 환경(environment)으로부터의 광을 결합하여 상기 아이 박스를 향하게 하는 광결합기;를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
아이 트래킹 센서를 더 포함하며,
상기 프로세서는 상기 아이 트래킹 센서에서의 검출 신호에 근거하여 상기 복수의 광원 중 구동 광원을 선택하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
사용자의 입력 신호에 따라 상기 복수의 광원 중 구동 광원을 선택하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 웨어러블(wearable) 장치인, 디스플레이 장치.