[go: up one dir, main page]

KR100225790B1 - 광편향장치, 광주사장치, 정보판독장치 및 입체표시장치 - Google Patents

광편향장치, 광주사장치, 정보판독장치 및 입체표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100225790B1
KR100225790B1 KR1019950005480A KR19950005480A KR100225790B1 KR 100225790 B1 KR100225790 B1 KR 100225790B1 KR 1019950005480 A KR1019950005480 A KR 1019950005480A KR 19950005480 A KR19950005480 A KR 19950005480A KR 100225790 B1 KR100225790 B1 KR 100225790B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
light
deflecting device
voltage
image
Prior art date
Application number
KR1019950005480A
Other languages
English (en)
Other versions
KR950033935A (ko
Inventor
타까히로 마쓰다
신 에꾸찌
요시히로 미즈노
마시토 나까시미
마나부 이시모토
히로까즈 아리타께
노리꼬 사토
Original Assignee
아끼구사 나오유끼
후지쓰 가부시끼가이샤
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
Priority claimed from JP6049566A external-priority patent/JPH07261203A/ja
Priority claimed from JP6087124A external-priority patent/JPH07261205A/ja
Priority claimed from JP6059597A external-priority patent/JPH07281144A/ja
Application filed by 아끼구사 나오유끼, 후지쓰 가부시끼가이샤 filed Critical 아끼구사 나오유끼
Publication of KR950033935A publication Critical patent/KR950033935A/ko
Priority to KR1019990012432A priority Critical patent/KR100248130B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100225790B1 publication Critical patent/KR100225790B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10554—Moving beam scanning
    • G06K7/10594—Beam path
    • G06K7/10603—Basic scanning using moving elements
    • G06K7/10663—Basic scanning using moving elements using hologram
    • 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
    • G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1828—Diffraction gratings having means for producing variable diffraction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10554—Moving beam scanning
    • G06K7/10594—Beam path
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K2207/00—Other aspects
    • G06K2207/1015—Hologram

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

본 발명의 광 편향 장치는 (a)서로 대향하여 배치된 적어도 한 쌍의 투명 전극과, (b)상기 투명 전극사이에 전압을 인가하는 구동 회로 및 (c)상기 투명 전극사이에 삽입된 액정을 구비하며, 상기 액정에는 상기 투명 전극사이에 전압이 인가될 때 회절 격자로서 기능하는 평행 줄무늬가 생기며, 인가하는 전압의 크기에 따라 상기 평행 줄무늬의 피치가 변화하게 된다. 광 편향 장치에 의해 회절광이 주사광으로 변환되면 광을 주사할 수 있으며 전압 크기를 시간적으로 변하게 하여 투명 전극사이에 전압을 인가하게 된다. 정보 판독 장치에서는, 주사광이 바 코드에 반사되고 이 반사광은 광 검출 장치에 의해 검출된다. 본 발명의 입체 표시 장치에서는, 광 편향 장치가 화상 표시 수단의 화상을 구성하는 화소로부터의 광을 편향시키는 비임 편향 수단으로서 사용된다.

Description

광 편향 장치, 광 주사 장치, 정보 판독 장치 및 입체 표시 장치
제1도는 본 발명의 광 편향 장치에 사용되는 액정의 구체적 일례의 화학식을 나타낸 도면.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 편향 장치의 기본 구조를 나타낸 도면.
제3도 및 제4도는 본 발명의 제1실시예에 따른 광편향 장치의 원리를 나타낸 도면.
제5도는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 주사 장치의 구조를 나타낸 도면으로, a도는 주사광이 광축을 경계로 한쪽면을 주사하는 것을 나타낸 도면이고, b도는 광축을 사이에 두고 양 측면을 주사하는 것을 나타낸 도면.
제6도는 본 발명의 광 편향 장치에 인가된 전압의 파형의 일례를 나타낸 도면으로, a도 및 c도는 AC전압의 경우를 나타낸 도면이고, b도는 DC 전압의 경우를 나타낸 도면.
제7도는 본 발명의 제3실시예에 따른 광 주사 장치의 구조를 나타낸 도면.
제8도는 본 발명의 제4실시예에 따른 광 주사 장치의 구조를 나타낸 도면으로, a도는 볼록 렌즈가 편향각을 확대하는 광학 소자로서 사용된 경우를 나타낸 도면이고, b도는 오목 렌즈가 편향각을 확대하는 광학 소자로서 사용된 경우를 나타낸 도면.
제9도는 본 발명의 제4실시예의 광 주사 장치의 관련 예의 구조를 나타낸 도면.
제10도는 본 발명의 제5실시예에 따른 광 주사 장치의 구조를 나타낸 도면.
제11도는 본 발명의 제6실시예에 따른 광 주사 장치의 구조를 나타낸 도면.
제12도는 본 발명의 정보 판독 장치로서의 바 코드판독기의 사시도.
제13도는 본 발명의 제7실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면으로 a도는 광이 주사될 때 광 경로를 나타낸 도면이고, b도는 광이 검출될 때 광 경로를 나타낸 도면.
제14도는 본 발명의 제8실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면.
제15도는 본 발명의 제9실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면.
제16도는 본 발명의 제10실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면.
제17도는 본 발명의 제11실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면.
제18도는 본 발명의 제12실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면.
제19도는 본 발명의 제13실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면.
제20도는 본 발명의 제14실시예에 따른 정보 판독장치의 구조를 나타낸 도면.
제21도는 본 발명의 제14실시예의 정보 판독 장치에서 세 개의 광 편향 장치를 배열하는 방법을 나타낸 도면.
제22도는 본 발명의 제14실시예의 정보 판독 장치에서 주사광의 주사 상태를 나타내는 도면.
제23도는 본 발명의 제15실시예에 따른 정보 판독장치의 외관을 나타낸 사시도.
제24도는 본 발명의 제16실시예에 따른 정보 판독장치 및 호스트 컴퓨터를 나타낸 사시도.
제25도는 본 발명의 제17실시예에 따른 정보 판독장치를 나타낸 사시도.
제26도는 본 발명의 제18실시예에 따른 정보 판독장치를 나타낸 사시도.
제27도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치의 구조를 나타낸 블록선도.
제28도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에서 카메라에 의해 포착된 원래의 화상이 시점수만큼의 라인으로 분할된 상태를 나타낸 도면.
제29도는 본 발명의 입체 표시장치에서 라인 화상이 분할 이후에 재배열된 상태를 나타낸 도면.
제30도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 따른 입체 표시 장치의 구조를 나타낸 평면도.
제31도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 있는 편향 시스템의 제어 시스템을 나타낸 블록선도.
제32도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 있는 광 편향용 VGM 장치를 나타낸 도면.
제33도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 있는 광 편향용 VGM 장치에 전압을 인가한 상태를 나타낸 도면.
제34도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 있는 광 편향용 VGM 장치에 전압이 인가될 때 위상 분포(간섭 줄무늬)의 상태를 나타낸 도면.
제35도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에서 광 편향용 VGM 장치에 사용되는 액정의 공간 주파수와 인가된 전압사이의 관계를 나타낸 그래프.
제36도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에서 수평 시차 에러만을 갖는 입체 표시 장치의 구조를 나타낸 도면.
제37도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 있는 광 편향 장치에서의 제1 편향 방법을 나타낸 도면.
제38도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 있는 편광판의 배치 구조를 나타낸 도면.
제39도는 편광판이 없는 경우 광 편향 장치의 투과광의 상태를 나타낸 도면.
제40도는 편광판에 의한 0차 광 절환의 상태를 나타낸 도면.
제41도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에서 광 편향 장치가 단일 화소인 경우 광 편향 방법을 나타낸 도면.
제42도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에서 화상 표시들중에서 화면을 소거하는 경우의 타이밍 챠트를 나타낸 도면.
제43도는 본 발명의 제19실시예의 입체 표시 장치에 있는 광 편향 장치에서 광을 편향시키는 제2방법의 일례를 나타낸 도면.
제44도는 본 발명의 제20실시예의 입체 표시 장치에서 수평 시차와 수직 시차를 갖는 경우의 구조를 나타낸 도면.
제45도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 2차원 화상에 대한 위상 분포의 산출 원리를 설명하는 도면.
제46도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 수평 시차와 수직 시차를 갖는 경우 광 편향 장치의 편향 기능을 설명하는 도면.
제47도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 제46도의 편향 기능을 갖는 위상 분포를 산출하는 방법을 설명하는 도면.
제48도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 수평 시차와 수직시차를 갖는 경우 위상 분포 저장 테이블을 설명하는 도면.
제49도는 본 발명의 제21실시예의 입체표시 장치에서 수평 시차와 수직 시차를 갖는 경우 2차원 화상저장 테이블을 설명하는 도면.
제50도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 수평 시차를 갖는 경우 광 편향 장치의 편향 기능를 설명하는 도면.
제51도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 제50도의 편향 기능을 실현하는 위상 분포를 산출하는 방법을 설명하는 도면.
제52도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 수평 시차만을 갖는 경우 위상 분포 저장 테이블을 설명하는 도면.
제53도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 수평 시차만을 갖는 경우 2차원 화상 저장 테이블을 설명하는 도면.
제54도는 본 발명의 제21 실시예의 입체 표시 장치에서 화상이 분할된 경우 광 편향 장치의 편향 기능을 설명하는 도면.
제55도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 제54도의 편향 기능을 실현하는 위상 분포를 산출하는 방법을 설명하는 도면.
제56도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 화상이 분할된 경우 위상 분포 저장 테이블을 설명하는 도면.
제57도는 본 발명의 제21실시예의 입체 표시 장치에서 수직 방향으로 광학적으로 확대되도록 렌티큘러렌즈를 제54도상에 장착한 경우 편향 상태를 설명하는 도면.
제58도는 본 발명의 제22실시예의 입체 표시 장치에 있는 입체 표시 녹화/재생 시스템의 개략도.
[발명의 배경]
최근에 POS(판매 시점 관리) 시스템에 의한 상품관리는 매우 활성화되어 실행되고 있다. 바 코드 판독기와 같은 광학적 정보 판독 장치가 POS 시스템에서 사용되어 오고 있다.
즉, 재고 관리들의 데이터 처리는 정보 매체로서의 바 코드로 상품에 관한 정보(상품의 종류 및 상품의 가격 등)를 표시하고, 바 코드 판독기로 바 코드를 판독하여 호스트 컴퓨터에서 그 정보를 처리함으로써 행해지고 있다.
최근에는 또한 실제의 유통 현장에서도 물류 등의 작업이 종종 상품 및 상자에 대한 정보 매체로서의 바 코드를 표시하고 이 바 코드를 바 코드 판독기로 판독함으로써 행해지고 있다.
바 코드 판독기와 같은 어떤 정보 판독 장치들에는 광 주사 장치가 설치되어 있다. 일반적으로, 다각형 거울 및 갈바노 거울(galvano mirror)을 기계적으로 회전시켜 광 주사를 하는 방법이 종래의 광 주사 장치에 채용되고 있다.
따라서, 기계적 가동부분을 구비한 광 주사 장치는 제어성능이 열화하고 응답 지연이 발생하는 등 문제점을 야기하고 있으며 광축이 기계적 진동에 의해 틀어지는 등 몇가지 결점을 가지고 있다.
반면에, 현재까지 입체 화상을 표시하는 표시장치에 대하여 여러 가지 방법들이 제안되고 있다. 한 예로 좌우의 눈에 서로 다른 화상을 보여 주어 양안 수렴(binocular convergence) 및 양안 시차(binocularparallax)에 의해 입체감을 얻는 스펙터클 방식(spectacle method)으로 대표되는 2안식(binocular method)이 있다. 그 외에도, 2안식의 연장으로서 다중-렌즈 방식으로 렌티큘러 방법(lenticular method)이 있다. 렌티큘러 방법에서 입체 시각의 원리는 2안식과 동일하다.
이와 같은 입체 표시 방법에서는 관찰자가 머리를 좌우로 움직여도 입체 화상에 차이(운동 시차)가 없기 때문에 부자연한 입체 화상밖에 볼 수 없다.
이와 같은 문제를 해결하는 방법으로서는 홀로그래픽 스테레오그램 (holographic stereogram)이 있다. 홀로그래픽 스테레오그램에서는 시차를 포함함 2차원 화상을 수직 방향으로 가느다란 슬릿 모양의 세그먼트 홀로그램에 기록하여 이 화상을 수평방향으로 다수 배치하기 때문에 관찰자가 머리를 좌우로 움직여도 자연스러운 입체감을 얻을 수 있다.
그중에서도, 수직 시차를 갖는 홀로그래픽 스테레오그램을 예로서 든다면 카메라 위치를 수직방향으로 이동시키면서 피사체를 촬영한다.
그 다음에, 피사체를 촬영한 필름에 레이저 광을 조사하여, 렌즈로 필름을 확산판(diffusion board)에 투영하여 피사체광이 나오고 투영 위치에 대응하는 홀로그램 건판(hologram dry plate)앞에 슬릿판(slit board)의 슬릿을 배치하여 참조광(reference light)과의 간섭에 의해 간섭 줄무늬를 노광 기록한다.
게다가, 이미지화된 홀로그램을 작성하는 방법도 있다. 즉, 상기한 바와 같이 작성된 홀로그램에 허상(virtual image)으로 표시된 재생 광원(replay light source)으로 광이 수렴하도록 레이저 광을 조사하여 홀로그램에 의해 파면 변환(wave-front conversion)된 피사체광에 따른 상의 표시 위치에 별도의 홀로그램 건판을 설치하여 이 건판을 참조광의 조사로 노광하여 이미지화한 홀로그래픽 스테레오그램(이미지 타입 홀로그래픽 스테레오그램)을 작성한다.
이 이미지 타입 홀로그래픽 스테레오그램은 그에 재생광을 조사함으로써 파면 변환시에 시각 영역으로부터 재생하는 입체 화상을 표시할 수 있다.
입체 표시를 행하는 경우, 관찰자의 눈의 피로를 줄이기 위해 입체 화상이 홀로그래프면(holograph surface)의 근방에 존재하는 것이 바람직하다. 상기한 홀로그래픽 스테레오그램에서는 홀로그램면상에 입체화상이 증첩되도록 재생하기 때문에 카메라가 촬영한 화상을 이미지화하는 것이 필요하다.
이와는 반대로, 이미지 타입 홀로그래픽 스테레오그램에서는 2차원 화상이 홀로그램상에 있기 때문에 화상의 변환을 행하지 않고도 홀로그램면과 입체 화상을 증첩시킬 수 있다. 그 외에도, 홀로그램을 참조하는 광의 파장이 변화하여도 화상면은 홀로그램면상에 있고 색수차가 발생하지 않는 등의 이점이 있다. 따라서, 이미지 타입 홀로그래픽 스테레오그램에 의한 입체 표시가 보기 쉽다고 말할 수 있다.
게다가, 또 다른 입체 화상 표시 장치로서 이산화텔루륨 결정으로 이루어진 음향 광학 편향 장치(Audio Optical Deflecting system)(AOD)를 사용하고, 또한 갈바노 거울, 스캐너, 다각형 거울 및 렌즈를 구비한 표시장치도 공지되어 있다. 이 장치에서는 홀로그램으로 표시하는 물체의 3차원 데이터로부터 홀로그램 건판상에 형성된 간섭 줄무늬를 컴퓨터로 산출한다. 간섭 줄무늬의 데이터는 컴퓨터의 프레임 버퍼에 기록되며 화상 신호와 동기 신호는 표시부에 전송된다.
표시부(display unit)에서는 화상 신호와 동기 신호를 컴퓨터의 CRT 디스플레이용 복합 화상 신호로부터 음향 광학 편향 장치를 구동하는 홀로그램 신호와 광학 주사 부분 동기 신호로 분리한다. 이때에 음향 광학 편향 장치의 구동에 필요한 주파수대역은 50㎒에서 100㎒이기 때문에 홀로그램 신호를 100㎒의 반송파에 혼합해야 한다. 이 전송 신호가 음향 광학 편향 장치(AOD)의 초음파 변환기에 의해 초음파로 변환된 후 음향 광학 편향 장치(AOD)내의 결정에 의해 초음파를 전송하는 경우, 탄성적으로 변조되는 굴절률 변화가 생긴다. 그곳에 레이저 광을 조사하게 되면 회절광을 얻을 수 있다. 이렇게 함으로써 음향 광학 편향 장치(AOD)내에 홀로그램이 형성되기는 하지만, 이 홀로그램은 음속(이산화 텔루륨 결정의 저속 전단파(slow shear wave), 초당 617)으로 움직이기 때문에 다각형 거울을 음속에 동기시켜 회전시킴으로써 홀로그램을 정지시킬 수 있다. 이 때 다각형 거울은 작은 요소 홀로그램을 동시에 수평 주사하는 데도 사용된다. 이와 같이 형성된 수평선 홀로그램을 갈바노 거울 스캐너에 의해 수직 방향으로 주사하여 3차원 화상을 재생한다. 따라서, 다각형 거울의 뒤에 설치된 외향 방사 렌즈 (outgoing radiation lens) 앞의 공간에 3차원 화상이 떠있는 것을 볼 수 있다.
그런데, 입체 표시 장치가 다각형 거울 및 갈바노거울 스캐너와 같은 기계적 가동 부분을 가지고 있는 경우, 고정밀 제어를 바랄 수 없고 기계적 제어 지연을 피할 수 없다. 게다가, 기계적 공진에 의한 노이즈의 발생으로 광축의 틀어짐 등의 문제점으로 인해 입체 화상의 품질이 나빠질 수 있다.
이 때문에, 홀로그램을 예를 들어 편향부로서 액정을 사용한 공간 광변조 소자를 이용하여 전자적으로 표시하는 것도 고려해 보았다. 그러나, 편향부로서 액정을 사용하는 경우, 충분한 편향각(약 30° 정도)을 얻기 위해서는 액정 디스플레이의 화소 피치를 1㎛ 정도로 해야 하는데 현실적으로 이것은 불가능하다. 게다가, 종래의 LCD(액정 디스플레이)에서는 화소 피치의 정수배만의 공간 주파수가 표현 가능하게 되지만 LCD를 사용한 무단계(non-stage)의 편향은 불가능하다.
그런데, 액정을 사용한 공간 광변조 소자를 사용하여 홀로그램을 전자적으로 표시하기 위해서는 일반적으로 표시하고자 하는 3차원 물체로부터 광의 위상 분포를 컴퓨터의 계산에 의해 구할 필요가 있고, 이미지 타입 홀로그래픽 스테레오그램에 대해서는 2차원 화상으로부터 위상 분포를 계산할 필요가 있다.
이 위상 분포의 계산은 홀로그램면을 미소 홀로그램 영역으로 나누어 부정확한 영역에 대한 위상 분포를 물체의 모든 샘플 지점의 위치 좌표와 휘도로부터 계산하여 이 계산을 모든 미소 홀로그램 영역에 대하여 행한다. 이 때문에, 2차원 화상을 대상으로 위상 계산을 행하는 이미지 타입 홀로그래픽 스테레오그램에서도 계산량이 상당히 증가된다.
또한, 표시하고자 하는 2차원 화상의 내용이 변하게 되면 그 때마다 위상 분포를 계산할 필요가 있으므로 컴퓨터에 의한 계산의 부하가 과중해져 이 점의 개선이 요망된다.
따라서, 이미지 타입 홀로그래픽 스테레오그램을 대상으로 2차원 화상이 변화하여도 위상 분포를 계산할 필요없이 입체 표시를 하는 것이 요망된다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 기계적 가동부분이 없이 무단계 편향을 행할 수 있고 제어를 용이하게 할 수 있는 광 편향 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 기계적 가동부분이 없이 광 주사를 계속적으로 행할 수 있고 제어를 용이하게 할 수 있으며 소형화가 가능한 광 주사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 제어성이 양호하게 신뢰성이 높은 정보 판독 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 기계적 가동 부분이 없는 비임편향 수단을 구비한 입체 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 화소를 미세하게 처리하지 않고 충분한 편향각을 가지면서 무단계 편향을 행할 수 있는 광 편향 장치를 구비한 입체 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 위상 분포의 계산없이 입체 표시를 행하는 입체 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적들중 적어도 하나를 달성하기 위하여 본 발명에서는 이하의 수단들을 채용하였다.
본 발명의 광 편향 장치는 서로 대향하여 배치된 적어도 한쌍의 투명 전극과; 투명 전극들 사이에 전압을 인가하는 구동 회로와; 투명 전극들 사이에 삽입되어 있으며 투명 전극들 사이에 전압이 인가될 때 그 인가된 전압에 따라 피치가 변하는 회절격자로서 기능하는 평행 줄무늬를 갖는 액정을 구비하고 있다.
본 발명의 광 편향 장치에서는 유전율의 이방성이 0보다 작은 액정이 이상적이다. 여기서, 유전율의 이방성(anisotropy of a permittivity)이라는 것은 액정에서 장축 방향의 유전율에서 단축 방향의 유전율을 뺀 값을 의미하며 유전율차(permittivity difference)라고도 한다.
또한, 인가된 전압이 커짐에 비례하여 액정에 생기는 평행 줄무늬의 피치는 더 좁아지며 회절각은 더 커진다. 본 발명의 광 편향 장치에서는 또한 전압값이 시간적으로 변하는 전압을 구동회로에 의해 투명 전극들 사이에 인가할 수 있다. 이와 같이 함으로써 회절각이 시간적으로 변할 수 있고 회절각을 전기적으로 제어할 수 있다.
DC 전압 및 AC 전압 모두를 인가 전압으로서 사용할 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치는 서로 대향하여 배치된 투명 전극 사이에 삽입된 액정을 가지며 투명 전극 사이에 전압이 인가될 때 인가된 전압에 따라 피치가 변하는 회절격자로서 기능하는 평행 줄무늬를 상기 액정에 갖는 광 편향 장치와; 전압값이 시간적으로 변하는 전압을 광 편향 장치의 투명 전극 사이에 인가하는 구동회로와; 광 편향 장치내로 입사될 광을 출사하는 광원을 구비하고 있다.
광 편향 장치의 인가 전압의 크기가 시간적으로 변하는 경우 회절각이 시간적으로 변하기 때문에 주사광으로서 광 편향 장치의 출사광인 회절된 광을 사용하여 이 광을 주사할 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치에서는 광 집속용 광학 소자를 광 편향 장치의 입사광 측면 또는 출사광 측면에 장착할 수 있다.
광원으로부터 출사된 광이 집속광인 때에는 광 집속용 광학 소자는 광 편향 장치가 광 집속용 광학 소자를 갖지 않은 경우에 비해서 광의 화상 형성점을 광 편향 장치에 더 가깝게 가져올 수 있다. 광원으로부터 나온 광이 발산광 또는 평행광인 경우에도, 광 집속용 광학 소자는 광원으로부터 나온 광을 집속하여 그것으로 화상을 형성하도록 할 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치에서는 광 편향 장치에 대한 입사광의 입사각을 주사광으로 사용되는 회절된 광의 브래그 각(Bragg angle)과 거의 같게 설정할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 회절 효율을 최대로 할 수 있으며 주사광으로 사용되는 회절된 광의 강도는 다른 회절된 광의 강도보다 더 클 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치에서는 주사광의 편향각을 실질적으로 증대시키는 광학 소자가 광 편향 장치의 출사광 측면에 장착될 수 있다. 주사광의 편향각을 증가시킬 수 있는 경우, 주사광의 주사폭은 확대될 수 있으므로 광 주사 장치는 소형화될 수 있다.
볼록 렌즈, 오목 렌즈, 볼록 거울 및 홀로그램 등은 주사광의 편향각을 실질적으로 증가시키는 광학 소자의 일례가 될 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치에서는 광원과 광 편향 장치 사이에 개구를 장착할 수 있다. 게다가, 비임 직경을 감소시킬 수 있으며 개구에 의해 요망하는 비임 형상을 설정할 수 있다.
특히, 개구를 구비한 광 주사 장치가 정보 판독 장치에 포함되어 있는 때는 정보 매체에 반사한 반사광의 반사광 강도 콘트라스트를 개선할 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치는 광원으로부터 광 집속용 광학 소자로의 광학축 방향을 따라 선명도를 가변시킬 수 있는 가변 메카니즘을 구비할 수 있다. 즉, 광원 또는 광 집속용 광학 소자가 고정되어 있기 때문에 다른 쪽이 가변 메카니즘에 의해 광축 방향을 따라 이동하게 된다. 광원 또는 광 집속용 광학 소자가 가변 메카니즘에 의해 이동될 수 있다. 이와 같이 함으로써 주사광의 이미지 형성점의 위치를 가변시킬 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치는 광을 집속시키기 위한 광학 소자의 출사광을 광 편향 장치로부터 멀어지는 방향으로 반사시키는 하프 미러(half mirror)와; 하프 미러로부터 나온 반사된 광을 집속하는 제2의 광 집속용 광학 소자와; 제2의 광 집속용 광학소자의 출사광을 반사시켜 이 반사된 광을 광 편향 장치로 입사시키기 위해 제2의 광 집속용 광학 소자와 하프 미러를 통과시키는 반사 부재와; 제2의 광 집속용 광학 소자로부터 반사 부재로의 광축 방향을 따라 선명도를 변하게 하는 가변 메카니즘을 구비하고 있다.
이와 같은 경우에, 제2의 광 집속용 광학 소자 또는 반사 부재가 고정되어 있기 때문에 다른 쪽은 광축방향을 따라 가변 메카니즘에 의해 이동하게 된다. 제2의 광 집속용 광학 소자 또는 반사 부재는 가변 메카니즘에 의해 이동될 수 있다.
본 발명의 광 주사 장치에서는 복수의 광 편향 장치를 층으로 배치할 수 있기 때문에 각 광 편향 장치에서 생기는 평행 줄무늬가 서로 교차하게 되며 구동 회로에 의해 각 광 편향 장치에 상호 전압을 인가할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 순서대로 주사 방향을 변경시켜 복수의 방향으로 주사광을 주사할 수 있다. 이때에, 광 편향 장치를 중첩시키기 위하여 광 편향 장치를 항상 서로 접촉하도록 할 필요는 없으며 광 편향 장치 사이에 틈이 존재할 수도 있다. 교차된 축의 각은 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 광 주사 장치에서는 광 편향 장치의 출사광 측면에 편광자(polarizer)를 장착할 수 있다. 편광자는 주사광을 제외하고는 불필요한 거의 모든 회절광을 차단한다. 그 결과, 광 주사 장치는 주사광을 제외한 어떤 회절광에 의해서도 거의 영향을 받지 않으며 광 주사 장치의 성능을 향상시킬 수 있고 장치를 간단하게 할 수 있으며 설계의 자유도를 확장할 수도 있다.
본 발명의 광 주사 장치에서는 편광자를 광 편향장치의 출사광 측면에 장착할 수 있으며 편광자의 편광방향이 광 편향 장치로의 입사광의 편광 방향에 대해 거의 수직이 되도록 편광자를 배치할 수 있다.
광원으로부터 나오는 광은 S편광 또는 P편광의 직선 편광의 레이저 광이 바람직하다. 편광자는 광원으로부터 나오는 광이 직선 편광이 아닌 때에는 단지 직선 편광 성분만이 광 편향 장치로 입사되도록 광원과 광 편향 장치 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 광 주사장치는 바 코드 판독기 및 레이저 프린터 등에 포함된 광 주사 장치로 사용될 수 있다.
본 발명의 정보 판독 장치는 서로 대향하여 배치된 투명 전극 사이에 삽입된 액정을 가지며 투명 전극 사이에 전압이 인가될 때 인가된 전압에 따라 피치가 변하는 회절격자로서 기능하는 평행 줄무늬를 상기 액정에 갖는 광 편향 장치와; 전압값이 시간적으로 변하는 전압을 광 편향 장치의 투명 전극 사이에 인가하는 구동회로와; 광 편향 장치내로 입사될 광을 방출하는 광원과; 광 편향 장치에 의해 회절된 주사광이 정보 매체에 반사되는 경우 반사된 광을 검출하는 검출 장치를 구비하고 있다.
광 주사 장치로부터 나오는 주사광은 정보 매체로 방사되어 정보 매체에서 반사되고, 그 다음에 반사된 광은 광 검출 장치로 입사된다. 광 검출 장치로 입력된 광 신호는 적당한 수단에 의해 전기신호로 변환되어 판독된다.
본 발명의 정보 판독 장치에서는 정보 매체 대신에 바 코드로 대체할 수 있다.
본 발명의 정보 판독 장치에서는 광 편향 장치의 0차 회절광을 차단하는 차폐 수단을 광 편향 장치의 출사광 측면에 장착할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 광 편향 장치의 전송된 광이 차폐 수단에 의해 차단되기 때문에 전송된 광의 반사광은 광 검출 장치로 입사될 수 없다. 따라서, 판독 정확성이 향상된다.
본 발명의 입체 표시 장치는 시각 방향(visual direction)이 다른 2차원 화상을 표시하는 2차원 화상표시 수단과; 화상 표시 수단의 화상을 구성하는 화소로부터 나오는 광을 편향시키기 위한 비임 편향수단을 구비하고 있다. 액정이 투명 전극 사이에 삽입되어 있고 투명 전극 사이에 전압이 인가될 때 인가된 전압에 따라 피치가 변하는 회절격자로서 기능하는 평행 줄무늬를 갖는 광 편향 장치는 비임 편향 장치로서 사용된다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 촬영된 화상을 복수의 시각 방향으로 입력한다. 입력된 복수의 시차 화상들은 2차원 화상 표시 수단에 표시된다. 그 다음에, 입력된 화상들은 대응하는 지정 시각 영역으로 각각 편향된다. 예를 들어, 제1의 시각 방향으로부터 입력된 화상은 제1의 가상 개구로 편향되며, 제2의 시각 방향으로부터 입력된 화상은 제2의 가상 개구로 편향되고 제n의 시각 방향으로부터 입력된 화상은 제n의 가상 개구로 편향된다. 이와 같이 함으로써, 화상이 입력될 때 피사체와 카메라 사이의 각 관계(angle relation)는 화상이 재생될 때 관찰자와 표시된 화상 사이의 각 관계와 동일하게 되므로 입체 화상을 재생할 수 있다.
시간 t = t1에서 시차 화상 각각은 애니메이션을 재생할 때(장면 1의 화상 표시),Δt(예를 들어 Δt = 1/30초) 동안에 순서대로 2차원 화상을 표시하기 위해 시계열(time series)로 재배치되어야 한다. t = t1 + Δt 의 시차 화상을 유사하게 시계열로 재배치하여 표시를 행하고 그후에 시점의 수에 따라 표시를 행한다(장면 2의 화상 표시). 이와 같은 일은 반복함으로써 애니메이션을 표시해야 한다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 액정이 삽입된 광 편향 장치가 비임 편향 장치로 사용되기 때문에 기계적 가동부분이 없는 입체 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치는 카메라가 촬영한 화상을 다수의 시점으로 분할하는 라인 분할 장치와; 라인 분할 장치에 의해 분할된 2차원 화상을 시계열로 재배치하는 시계열 재배치 장치와; 시계열 재배치 장치에 의해 시계열 순서로 재배치된 2차원 화상을 재생 및 제어하는 2차원 화상 표시 장치를 구비하고 있다. 비임 편향 수단은 2차원 화상 표시 수단에 의해 표시된 2차원 화상을 복수의 카메라의 카메라 시점에 대응하는 가상 개구로 편향시킬 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 화상을 비임 편향수단에 의해 수평 방향으로 편향시킬 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 화상을 비임 편향 수단에 의해 수직 방향으로 편향시킬 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치는 화상을 수평 방향으로 편향시키는 제1비임 편향 수단 및 화상을 수직 방향으로 편향시키는 제2비임 편향 수단을 구비할 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 2차원 화상 표시 수단이 화상을 표시하는 화소를 가지며 화상을 구성하는 화소마다 독립적으로 비임 편향 수단을 구비할 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 2차원 화상 표시 수단이 화상을 표시하기 위한 화소를 가지며 화상을 구성하는 복수의 화소에 걸쳐 있는 비임 편향수단을 구비할 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 비임 편향 장치가 단지 수평 방향으로만 편향을 행하며 광을 수직 방향으로 분산시키는 광 분산 수단을 구비할 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 비임 편향 수단이 편향 제어 장치에 의해 제어되며 편향 제어장치는 비임 편향 수단의 편향각을 결정하기 위하여 위상 분포 데이터가 저장되어 있는 위상 분포 테이블을 참조할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 화상이 바뀔 때마다 위상 분포를 계산할 필요가 없다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 비임 편향 수단 앞뒤에 배치되어 있고 편향 방향이 90˚ ± 10의 각도로 교차하고 있는 한 쌍의 편광판을구비 할 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는, 편향이 비임 편향 수단에 의해 한 가상 개구로부터 그 다음의 가상 개구로 이동하는 경우, 화면을 재기록하기 전에 비임 편향 수단을 제어하는 편향 제어 장치에서 표시 화면의 소거 시간을 준비할 수 있고 또한 편향을 이 소거시간 동안에 정지시킬 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치에서는 편향이 비임 편향수단에 의해 한 가상 개구로부터 그 다음의 가상 개구로 이동하는 경우, 화면을 재기록하기 이전에 비임 편향수단을 제어하는 편향 제어 장치에서 표시 화면의 소거시간을 준비할 수 있고 또한 이 소거시간 동안에 편향을 정지시킬 수 있고 2차원 화상 표시 수단에 의한 화상 표시 강도를 동시에 어둡게 할 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치는 촬영된 화상을 녹화 및 재생하는 녹화/재생 장치를 구비할 수 있다.
본 발명의 입체 화상 통신 시스템은 통신 네트워크를 통하여 시각 방향으로 변하는 복수의 2차원 화상을 전송하는 전송측과 전송된 2차원 화상을 수신하여 수신된 2차원 화상을 표시하는 2차원 화상 표시 수단에 의해 이들을 표시하고 비임 편향 수단의 다른 시각 방향에 대응하는 화상 표시 수단의 화상을 구성하는 화소로 부터 나온 광을 편향시킴으로써 원격지에 입체 화상을 표시하는 수신측을 구비하고 있다. 서로 대향하여 배치된 투명 전극 사이에 삽입된 액정을 가지며 투명 전극사이에 전압이 인가될 때 인가된 전압에 따라 피치가 변하는 회절격자로서 기능하는 평행 줄무늬를 상기 액정에 갖는 광 편향 장치는 비임 편향 수단으로 사용된다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
이하 본 발명의 양호한 구체적인 예를 도면을 참조하여 기술한다.
[V.G.M 현상]
우선 V.G.M 현상을 기술한다.
어떤 종류의 네마틱 액정 분자를 투명 전극 사이에 끼워 넣고 DC 전압 또는 AC 전압을 인가할 경우, 전압이 어느 일정한 임계값을 넘어서게 될 때 수 ㎛피치의 평행 줄무늬가 나타난다고 보고되어 있다(B. H. Soffer et, al. Opt. Eng 22, 6, 1983). 이 현상을 V.G.M(가 변격자 모드)(Variable Grating Mode)이라고 한다.
이 평행 줄무늬는 액정내의 2차 배향의 분포에 기인한 것으로 인가 전압의 크기에 의해 평행 줄무늬의 피치(즉, 공간 주파수)가 변한다.
게다가, V.G.M 현상이 생기는 액정은 유전율차가 종종 Δε0 이다. V.G.M 현상이 생기는 액정의 대표적인 예는 제1도에 도시되어 있다. 액정은 Merck사의 N-4로서 시판되고 있으며 입수가능하다.
평행 줄무늬는 회절 격자로서 기능하기 때문에 인가 전압을 변경함으로써 회절각을 변경할 수 있다. 게다가, 평행 줄무늬의 피치는 인가 전압의 증대에 비례하여 좁아지며 회절각이 크게 되는 것을 잘 알고 있다.
본 발명의 광 편향 장치는 V.G.M 현상을 이용하고 있다.
[광 편향 장치]
그 다음에 본 발명의 광 편향 장치의 양호한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
[제 1 실시예 : 광 편향 장치]
제2도는 본 발명의 광 편향 장치의 기본적은 구조를 나타낸 도면이다. 광 편향 장치(100)는 서로 대향하여 배치된 면에 투명 전극(102)과, 배향막(103)을 구비한 한쌍의 투명 유리판(104,104)과, V.G.M 현상이 생기고 유리판(104)과 유리판(104)사이에 삽입된 액정(예를 들어, Merck사가 제조한 상기한 N-4)을 구비하고 있다. 구동 회로(106)는 AC 전압 또는 DC 전압을 투명 전극 사이에 인가할 수 있도록 투명 전극(102,102)에 연결되어 있다.
광 편향 장치(100)에서는 전압이 투명 전극(102)과 투명 전극(102) 사이에 인가될 때 평행 줄무늬가 생기며 이 평행 줄무늬는 회절 격자로서 기능한다. 따라서, 제3도 및 제4도에 도시한 바와 같이, 광원(211)으로 부터 나온 광이 광 편향 장치(100)로 입사되는 경우 전송된 광(0차 광) 및 ±1차 및 ±2차 회절광이 출사광 측면에 나타난다. 게다가, 3차 광 이상의 고차 회절광은 그 강도가 매우 작기 때문에 도면에서 생략하였다.
편광 방향은 입사광이 직선 편광으로 변환된 경우에는 기수차 회절광, 0차 회절광 및 우수차 회절광에서 수직이 된다고 보고되었다.(B. H. Soffer et, al. Opt. Eng. 22, 6, 1983). 즉 입사광이 S편광인 경우에, 0차광 및 우수차 회절광은 S편광이고, 기수차 회절광은 P 편광이 된다.
회절광중의 하나를 출사광으로 사용하는 경우 광은 편향된다. 일반적으로, 회절광중에 가장 강도가 강한 회절광이 출사광으로 사용되며 이것은 종종 +1차 회절광이다. 게다가, 이후에 언급하는 바와 같이, 0차 광 및 2차 광은 필요에 따라 편광자를 사용하여 제거될 수 있다.
투명 전극(102)과 투명 전극(102) 사이에 인가된 전압 크기가 변하게 되면, 평행 줄무늬의 피치는 변하고 회절각도 변한다.
따라서, 회절각은 투명 전극(102)과 투명 전극(102)사이에 인가되는 전압의 크기가 일정한 경우에는 일정할 수 있고, 투명 전극(102)과 투명 전극(102) 사이에 인가되는 전압의 크기가 가변적인 경우에는 가변적일 수 있다. 특히, 회절각은 전압값이 계속하여 변하는 경우 계속하여 변할 수 있다.
게다가, 광 편향 장치는 통상의 액정과 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 처음에 한쌍의 투명 유리판(104)의 각 이면에 투명 전극 패턴(102)을 형성하고 또한 각 투명 유리판(104)의 이면에 배향막(103)을 도포하여 러빙(rubbing)을 행한다. 그 다음에, 투명 전극(102)을 내측으로 하여 투명 유리판(104,104)을 서로 대향하여 배치하고 그 사이에 도시하지 않은 구형의 스페이서를 산포하여 삽입하여 진공 봉입한다. 그 다음에, 광 편향 장치의 제조는 진공을 깨뜨려 투명 유리판(104,104) 사이에 액정을 충전하여 완성한다.
투명 전극(102,102) 패턴에 대해서는 액정 디스플레이와 동등한 것으로 할 필요가 없고, 투명 유리판(104)의 내면측의 면에 투명 전극(102,102)을 접합시키기만 하면 충분하다.
[광 주사 장치]
그 다음에, 본 발명의 광 주사 장치의 양호한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 광 주사장치는 광 편향 장치를 사용한다.
[제2실시예 : 광 주사 장치]
제5a도 및 제5b도는 본 발명의 광 주사 장치(200)의 실시예의 구조를 각각 나타내는 도면이다.
광 주사 장치는 광 편향 장치(100), 광 편향 장치(100)의 입사광 측면에 배치된 광원(211), 광 편향 장치(100)와 광원(211) 사이에 배치된 볼록 렌즈로 구성된 집광 렌즈(광 집속용 광학 소자)(212) 및 광 편향 장치(100)에 전압을 인가하는 구동 회로(213)를 구비하고 있다. 이 구동회로(213)는 크기가 주기적으로 변하는 전압을 광 편향 장치(100)에 인가할 수 있게 되어 있다.
광원(211) 및 광 편향 장치(100)는 집광 렌즈(212)의 광축상에 배치되어 있다. 광원(211)으로부터 S편광의 레이저 광이 나와서 집광 렌즈(212)에 의해 집속광선으로 변환된다. 광 편향 장치(100)는 집광 렌즈(212)에 의하여 결상점(image formation point)보다도 집광 렌즈(212)에 근접하여 배치되어 있다. 따라서 집광 렌즈(212)를 투과한 광은 결상점에 집광하기 전에 광 편향 장치(100)에 의해 편향된다.
제6도는 투명 전극(102)과 투명 전극(102) 사이에 인가하는 전압 파형의 일례를 나타낸 도면이다. 제6a도 및 제6c도는 AC 전압의 경우를 나타내고, 제6b도는 DC 전압의 경우를 나타낸다.
제6a도 및 제6c도에서는 AC 신호를 펄스로 주고 있지만, AC 신호는 이 AC 신호에 한정되지 않으며 예를 들어, 전압값이 계속적으로 증감하는 AC 신호로 대체할 수 있다.
이후에 논의하는 바와 같이, 투명 전극(102)과 투명전극(102) 사이에 인가된 전압의 크기가 시간적으로 변하는 경우에, 광 편향 장치(100)의 회절각은 시간적으로 변화하게 된다. 따라서, 이 광 편향 장치(100)에 광을 주입하게 된다면 회절광인 주사광은 직선적으로 주사된다. 게다가, 주사광의 주사 사이클은 전압의 사이클과 동기하게 된다.
여기에서, 전압이 제6a도 및 제6b도와 같이 정 또는 부의 어느 한 쪽의 영역에서 변화하는 경우에는 주사광은 제5a도에 도시한 바와 같이 집광 렌즈(212)의 광축을 경계로 한쪽 측면에 주사된다. 전압이 제6c도와 같이 정 또는 부의 양쪽 모두의 영역에서 변화하는 경우에는 주사광은 제5b도에 도시한 바와 같이 집광 렌즈(212)의 광축을 사이에 두고 양쪽 측면에 주사된다. 게다가, 주사광의 주사 속도는 광 편향 장치(100)에 인가되는 전압의 주파수에 의해 결정된다.
여기에서, 예를 들어 광원(211)으로부터 나온 광을 파장 670㎚의 반도체 레이저광으로 하고, 투명 전극(102)과 투명 전극(102) 사이에 인가되는 전압의 파형이 제6c도와 같이 되어 있고 광 편향 장치(100)에 생기는 평행 줄무늬의 공간 주파수가 0부터 1000/㎜의 범위로 변화한다고 하면, 편향각의 최대값은 ±21˚로 되고 제5b도에 도시한 주사 각도 θ는 42˚가 된다.
제5b도에서, 광원(211)으로부터 집광 렌즈(212)까지의 거리가 11.1㎜라고 하고, 집광 렌즈(212)의 초점 거리가 10㎜라고 한다면, 집광 렌즈(212)를 투과한 광은 집광 렌즈(212)로부터의 거리가 100㎜인 곳으로 집광하여 결상한다. 그 다음에, 집광 렌즈(211)로부터 광 편향장치(100)까지의 거리 c를 9㎜로 한다면, 주사광의 주사폭 L은 70㎜로 된다.
이러한 광 주사 장치(200)에 따르면, 기계적 가동 부분을 갖고 있지 않기 때문에 진동이 발생하지 않고 재생 지연이 생기지 않는다. 게다가, 진동이 생기지 않기 때문에, 광축이 틀어지지도 않는다.
광 주사 장치(200)의 경우에, 주사광의 주사폭 및 주사 속도는 전기적으로 제어할 수 있으며 따라서 제어성은 매우 우수하다. 특히, 투명 전극(102)에 인가되는 전압값을 연속적으로 변화시킴으로써 주사광을 연속하여 주사할 수 있다.
게다가, 제2실시예와 같이 광 집속용 광학 소자로서 집광 렌즈(212)를 광 편향 장치(100)의 입사광 측면상에 장착한 경우에, 광원(211)으로부터 나온 광이 집속비임일 때에는 광의 결상점은 집광 렌즈가 장착되어 있지 않는 경우에 비하여 광 편향 장치(100)에 더 근접할 수 있으므로 장치를 소형화할 수 있다.
[제3실시예 : 광 주사 장치]
제7도는 본 발명의 광 주사 장치(200)의 다른 실시예의 구조를 나타내는 도면이다.
제3실시예의 광 주사 장치(200)는 광 편향 장치(100), 광원(211), 집광 렌즈(212) 및 구동 회로(213)를 구비하고 있기 때문에 제2실시예의 상기한 광 주사 장치(200)과 동일하다.
제3실시예의 광 주사 장치(200)와 제2실시예의 광 주사 장치(200) 사이의 차이점은 제3실시예의 광 편향 장치의 평행 줄무늬가 소정의 공간 주파수로 되는 때에, 즉 광 편향 장치(100)로 주입된 광의 입사각이 주사광으로서 사용되는 회절광의 회절각과 같게 되는 때에 브래그 조건을 만족하게 된다는 사실이다.
브래그 조건을 만족하게 되는 때에 회절 효율은 최대로 되고 주사광으로서 사용되는 회절광의 강도가 최대로 되어 다른 회절광의 강도를 충분히 작게 할 수 있다.
제3실시예에서, 예를 들어, 광원(211)으로부터 나온 광이 파장이 670㎚인 반도체 레이저 광으로서 투명전극(102)과 투명 전극(102) 사이에 인가된 전압의 파형이 제6a도 및 제6b도와 같이 되어 광 편향 장치(100)에 생기는 평행 줄무늬의 공간 주파수가 0부터 1000/㎜의 범위에서 변화한다고 하고 공간 주파수가 1000/㎜으로 브래그 조건을 만족하는 경우에, 입사각 a는 19.6˚이고 주사각θ은 39.2˚가 된다.
또한, 광원(211)으로부터 집광 렌즈(212)까지의 거리를 11.1㎜로 하고, 집광 렌즈(212)의 초점 거리를 10㎜로 한다면, 집광 렌즈(212)를 투과한 광은 집광 렌즈(12)로부터의 거리 b가 100㎜인 곳에 집광하여 결상한다. 집광 렌즈(211)로부터 광 편향 장치(100)까지의 거리 c를 2㎜로 한다면, 주사광의 주사폭 L을 제2실시예와 같이 70㎜로 할 수 있다.
[제4실시예 : 광 주사 장치]
제8a도 및 제8b도는 본 발명의 광 주사 장치의 다른 실시예의 구조를 나타내는 도면이다.
제4실시예의 광 주사 장치(200)는 상기한 제3실시예의 광 주사 장치(200)의 구성요소에 부가하여 광 편향 장치(100)의 출사광 측면상에 장착되어 있으며 집광렌즈(212)에 의한 결상점보다도 집광 렌즈(212)에 근접하여 볼록 렌즈(214) 또는 오목 렌즈(215)를 구비하고 있다. 이들 볼록 렌즈(214) 또는 오목 렌즈(215)는 편향각을 실질적으로 증대시키도록 기능한다.
우선, 비교예로서 상기 볼록 렌즈(214) 및 오목 렌즈(215)가 없는 경우를 생각한다. 이 경우에, 예를 들어, 광원(211)으로부터 나온 광을 파장 670㎚의 반도체레이저 광으로 하고, 투명 전극(102)과 투명 전극(102)사이에 인가되는 전압의 파형을 제6c도와 같이 하고, 광 편향 장치(100)에 생기는 평행 줄무늬의 공간 주파수를 0부터 500㎜의 범위에서 변화시키고 공간 주파수가 400/㎜로 브래그 조건을 만족하도록 한다고 하면, 이 때의 입사각 a는 7.7˚이고 주사각 θ는 15.4˚가 된다. 이 경우에, 주사광의 주사폭 L을 제2실시예의 경우와 마찬가지로 70㎜로 하기 위해서는 광 편향 장치(100)로부터 결상점까지의 거리 S를 259㎜로 해야 한다.
여기에서, 제8a도에 도시한 바와 같이, 광 편향장치(100)로부터 출사광측으로 15㎜ 떨어져 있는 위치에 초점 거리 5㎜의 볼록 렌즈(214)를 집광 렌즈(212)와 공통의 광축상에 설치하게 되면, 광 편향 장치(100)에 의해 편향된 광은 볼록 렌즈(214)에 입사된 후, 볼록 렌즈(214)로부터 출사광 측면에 약 7.5㎜ 떨어진 위치에서 광축과 교차하고 재차 확대되어 결상한다.
볼록 렌즈(214)에서의 광의 변위폭은 약 4㎜이기 때문에, 볼록 렌즈(214)로부터 약 138.5㎜ 떨어진 위치에서 주사광의 주사폭 L가 70㎜로 된다. 따라서, 광 편향 장치(100)로부터 주사광의 결상점까지의 거리 S는 약 153.3㎜가 되고, 볼록 렌즈(214)를 설치하지 않은 경우의 259㎜보다도 105.5㎜ 정도 짧게 할 수 있다.
또한 제8b도에 도시한 바와 같이, 광 편향 장치(100)로부터 출사광 측면에서 150㎜ 떨어진 위치에 초점거리 50㎜의 오목 렌즈(215)를 집광 렌즈(212)와 공통의 광축상에 설치한다면, 오목 렌즈(215)의 입사광 측면에서 75㎜ 떨어진 위치에 초점이 존재하는 것과 같이 발산하여 결상하게 된다. 오목 렌즈(215)에서의 광의 변위폭은 약 40㎜이기 때문에, 오목 렌즈(215)로부터 약 56㎜ 떨어진 위치에서 주사광의 주사폭 L이 70㎜로 된다. 따라서 광 편향 장치(100)로부터 주사광의 결상점까지의 거리 S는 206㎜로 되고, 오목 렌즈(215)를 설치하지 않은 경우의 259㎜보다도 53㎜ 정도 짧게 할 수 있다.
[제5실시예 : 광 주사 장치]
제10도는 본 발명의 광 주사 장치의 다른 실시예의 구조를 나타내는 도면이다.
제5실시예의 광 주사 장치에서는 제2실시예의 광 주사 장치의 구성요소에 부가하여 광 편향 장치(100)의 출사광 측면상에 편광자(216)가 장착되어 있다.
편광자(216)의 기능은 이후에 설명한다.
이후에 언급하는 바와 같이, 주사광으로 사용되는 회절광이 아닌 회절광도 광 편향 장치(100)의 출사광 측면상에 존재하게 된다. 이와 같은 회절광이 존재하는 경우에, 광 주사 장치의 구조에 제한을 가하게 되고 효율이 나쁜 영향을 받게 되는 경우가 가끔 있다.
예를 들어, 주사광인 +1차 광 이외의 광이 바 코드로 방사되면 그로부터 반사된 광이 광 검출 장치로 주입되어 지기 때문에, 회절광이 바 코드 판독기에서 사용되는 때에 각 회절광의 회절각에 어떤 차이도 없는 경우에는 판독 정확성이 나빠지게 된다. 반면에, 판독 정확성을 개선하려고 한다면, 각 회절광의 회절각에 각도 차이가 생기도록 홀로그램을 설계할 필요가 있게 된다.
반면에, 편광자(216)가 본 발명의 광 주사 장치(200)의 출사광 측면상에 장착되어 있다면, 주사광 이외의 잉여 회절광을 차단할 수 있다.
여기에서, 제10도에 도시한 바와 같이, S편광의 레이저 광이 광원(211)으로부터 나오고 입사광의 편광 방향과 편광자(216)의 편광 방향이 수직이 되도록 편광자(216)가 배치되어 있다고 가정한다.
그러면, 광 주사 장치(200)에서, 편광자(216)와 편광방향이 우수차 회절광에수직한 0차 광(투과광)은 편광자(216)에 의해 차단되고 단지 +1차 회절광과 -1차 회절광만이 편광자(216)를 투과하게 된다. -1차 회절광이 주사광으로 사용되는 때에 -1차 회절광이 필요없게 되더라도 +1차 회절광과 -1차 회절광 사이의 각도차가 크기 때문에 1차 회절광의 존재는 실제적으로 거의 문제가 되지는 않는다.
따라서, 광 주사 장치는 주사광 이외의 회절광에 의해서는 거의 영향을 받지 않고 광 주사 장치의 효율성을 향상시킬 수 있으며 장치를 간단하게 할 수 있고 설계의 자유도를 증대시킬 수 있다.
[제6실시예 : 광 주사 장치]
제11도는 본 발명의 광 주사 장치(200)의 다른 실시예의 구조를 나타낸 도면이다.
제6실시예의 광 주사 장치(200)에서는 상기한 제3실시예의 광 주사 장치(200)의 구성요소에 부가하여 광 편향 장치(100)의 출사광 측면상에 편광자 (216)가 장착되어 있다.
제6실시예에서는 광 편향 장치의 평행 줄무늬가 소정의 공간 주파수(예를 들어, 최대 공간 주파수)가 되는 때에 광 편향 장치에 대한 입사광의 입사각 θ가 +1차 회절광의 브래그 각이 되도록 광 주사 장치가 셋업되어 있다.
입사각 θ가 상기한 바와 같이 셋업되어 있는 경우에, +1차 회절광의 회절 효율이 최대화되며 +1차 회절광을 제외한 회절광의 강도를 충분히 최소화할 수 있다. 따라서, 편광자(216)를 투과할 수 있는 -1차 회절광의 강도는 극도로 최소화될 수 있으며 상기한 제5실시예의 경우보다도 효율을 더 개선할 수 있다.
[정보 판독 장치]
그 다음에 본 발명의 정보 판독 장치의 양호한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 정보 판독 장치는 광 주사 장치를 사용한다.
소위 바 코드 판독기는 정보 판독 장치의 일례이다. 정보 판독 장치는 바 코드를 한 예로 하여 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 바 코드 판독기는 광 편향 장치의 광원으로부터 나오는 광을 편향시키고 구동회로에서 광 편향 장치로 인가되는 전압을 제어함으로써 바 코드상에 광 비임을 주사한다.
제12도에 도시한 바와 같이, 바 코드 판독기(300)에는 3가지 타입이 있다. 제12a도는 펜-타입(pen-type) 바 코드 판독기이다. 이 타입에서는, 광이 스스로 주사하지 않고 바 코드 판독기(300)의 선단을 바 코드와 접촉시키면서 조작자가 바 코드 판독기(300)를 미끄러지듯 이동시킴으로써 광을 주사하여 정보를 판독하는 것이다.
제12b도는 터치-타입(touch-type) 바 코드 판독기(300)이다. 이 타입에서는, 조작자가 바 코드 판독기(300)를 조작하지 않아도 주사광이 스스로 주사하여 정보를 판독하도록 되어 있다. 즉, 거의 접촉하도록 조작자가 바 코드 판독기(300)의 프레임(301)의 선단(302)을 바 코드상에 위치시키면 주사광이 스스로 바 코드를 주사하게 된다.
제12c도는 건-타입(gun-type) 바 코드 판독기(300)이다. 이 타입에서, 바 코드 판독기(300)는 바 코드로부터 분리하여 조작하도록 되어 있다. 건-타입 바코드 판독기(300)는 바 코드에 접근시키는 것이 어려운 경우에 사용하기 적합하다. 건-타입 바 코드 판독기(300)에서는 상기한 바와 같이 주사광이 스스로 주사하는 타입과 그렇지 않은 타입 2가지가 있다.
본 발명의 정보 판독 장치는 주사광이 스스로 주사하지 않는 타입에 적용할 수도 있지만, 이 장치는 주사광이 스스로 주사하는 타입에 적용할 때 특히 효과적이다. 주사광이 스스로 주사하는 타입의 바 코드 판독기(300)의 상태는 이후의 실시예에서 설명한다.
[제7실시예 : 정보 판독 장치]
제13a도 및 제13b도는 본 발명의 바 코드 판독기(300)의 광학계의 구조를 나타낸 도면이다. 이 광학계는 바 코드 판독기(300)의 프레임(301)에 내장되어 있다.
이 바 코드 판독기(300)는 광 주사 장치(200), 광 주사 장치(200)의 광원(211)과 집광 렌즈(212) 사이에 배치된 하프 미러(321) 및 광 검출 장치(322)를 구비하고 있다.
제13a도에 도시한 바와 같이, 광원(211)으로부터의 광은 하프 미러(321)를 지나 집광 렌즈(212)로 입사되어 광 편향 장치(100)에 의해 편향된다. 여기서, 광 편향 장치의 줄무늬의 공간이 구동회로(213)로부터 전송된 구동신호에 의해 연속적으로 변화되기 때문에 광 비임은 바 코드(정보 매체)(400)를 주사하게 된다.
제13b도에 도시한 바와 같이, 바 코드(400)에 반사된 광의 일부분은 역진하여 광 편향 장치(100)를 통과하고 집광 렌즈(212)를 지나 하프 미러(321)에 반사되어 광 검출 장치(322)로 입사한다.
광원(211)으로부터 하프 미러(321)까지의 거리를 하프 미러(321)로부터 광 검출 장치(322)까지의 거리와 동등하게 하면 반사광은 광 검출 장치(322)에 화상을 형성할 수 있다.
[제8실시예 : 정보 판독 장치]
제14도는 바 코드 판독기(300)의 다른 실시예의 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.
제8실시예의 바 코드 판독기는 하프 미러(321)를 구비하고 있지 않지만 집광 렌즈(212)의 광축에 대해 주사광의 결상점에서 교차하는 광축을 갖는 집광 렌즈(323)를 구비하고 있고 이 집광 렌즈(323)의 후방(출사광 측면)에는 광 검출 장치(322)가 장착되어 있다.
광 주사 장치(200)로부터 출력된 광 비임은 바 코드(400)에 반사되어 산란된다. 따라서, 집광 렌즈(212)의 광축과 집광 렌즈(322)의 광축이 틀어져 있는 경우에도, 산라된 광의 일부분은 집광 렌즈(323)에 의해 집광되어 광 검출 장치(322)상에 결상될 수 있다.
[제9실시예 : 정보 판독 장치]
제15도는 바 코드 판독기(300)의 다른 실시예의 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.
제9실시예의 바 코드 판독기(300)의 기본 구조와 제8실시예의 바 코드 판독기(300)의 기본 구조가 동일하다고 해도, 제8실시예의 바 코드 판독기(300)와 제9실시예의 바 코드 판독기(300)사이의 차이점은 광 주사장치(200)의 광원(211)과 제9실시예의 바 코드 판독기(300)의 집광 렌즈(212) 사이에 구멍(hole)이 있다는 사실이다.
개구(329)를 설치하는 경우, 비임 직경을 감소시킬 수 있고 바 코드(400)를 분별할 수 있는 소정의 반사광 강도 콘트라스트를 채용할 수 있다.
게다가, 바 코드(400)에 조사되는 비임의 형상은 원형에 한정되지 않고, 타원형 같은 여러 가지 형상의 비임이 바 코드(400)에 조사될 수 있다. 상기 개구(329)를 설치하게 되면, 개구(329)에 설치된 구멍의 형상에 의해 비임의 형상을 적절히 설정할 수 있다.
[제10실시예 : 정보 판독 장치]
제16도는 바 코드 판독기(300)의 다른 실시예의 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.
바 코드 판독기(300)는 제7도에 대응하는 광 주사장치(200), 바 코드(400)에 반사된 광을 검출하는 광 검출 장치(322) 및 광 검출 장치(322)의 입사광 측면상에 장착된 집광 렌즈(323)를 구비하고 있다.
바 코드 판독기(300)는 주사광이 바 코드(400)에 조사되고 있는 때와 바 코드(400) 이외의 곳에 조사되고 있는 때에 광 검출 장치(322)의 검출 결과가 다른 것을 이용하여 광 비임이 바 코드(400)에 조사되고 있는 것을 확인한 다음에 광 비임을 주사하도록 한 것이다.
이 때문에, 이 바 코드 판독기(300)에서는 광을 주사하기 전에 광 편향 장치(100)에 인가하는 전압의 크기를 0의 상태로 설정하도록 되어 있다. 광 편향 장치(100)에 인가하는 전압의 크기가 0의 상태에서는 광은 편향하지 않고 광 편향 장치(100)를 투과한다. 이 투과광의 바 코드(400)에서의 반사광을 광 검출 장치(322)에서 검출하여 이 반사광의 강도가 소정의 레벨에 달한 경우에 광 비임이 바 코드상에 조사된 것으로 판단한다.
그 다음에, 광 검출 장치(322)에 의해 소정 강도의 반사광이 검출되면 반사광 검출 회로(324)에서 트리거가 발생하여 이 트리거 신호에 의해 광 편향 장치(100)에 전압을 인가하는 구동회로(325)가 ON으로 되어 주사광이 조사되도록 되어 있다.
반사광의 강도가 소정의 레벨에 달하지 않은 경우에는 광 비임이 바 코드에 조사되지 않았고 그 후에 광 비임의 주사가 행해지지 않은 것으로 판단한다.
게다가, 투과광이 바 코드(400)상에 위치한 것을 조작자가 눈으로 확인하고 나서 구동회로(325)를 수동으로 ON으로 할 수 있다.
[제11실시예 : 정보 판독 장치]
제17도는 바 코드 판독기(300)의 다른 실시예의 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.
바 코드 판독기(300)는 제7도에 대응하는 광 주사장치(200), 바 코드(400)에 반사된 광을 검출하는 광 검출 장치(323), 광 검출 장치의 입사광 측면상에 장착된 집광 렌즈(323) 및 차광판(차광수단)(326)을 구비하고 있다.
전술한 바와 같이, 광 편향 장치(100)의 출사광 측면에는 주사광으로 사용하는 회절광과 함께 투과광(0차광)이 나타난다. 0차 광이 바 코드(400) 또는 바 코드(400)이외의 물체에 반사되어 이 반사광이 광 검출 장치(322)로 입사되는 경우에는, 경우에 따라서 정보의 판독이 부정확하게 될 우려가 있다.
따라서 바 코드 판독기(300)에서는, 투과광의 광경로상에 차광판(326)을 배치하여 투과광이 바 코드 판독기(300)의 밖으로 유출되지 않도록 하고 광 검출 장치(322)에의 노이즈의 영향을 없앤다. 게다가, 차광판(326)은 예를 들면 무광택의 흑색 비산란체(frosted black non-scatterer)로 구성할 수 있다.
[제12실시예 : 정보 판독 장치]
일반적으로 바 코드 판독기에서는 판독해야 하는 바 코드가 주사광의 결상점 전후의 소정 범위내에 없을 경우, 반사광의 강도가 부족하고 광 비임의 직경이 바코드의 폭에 비해 너무 크기 때문에 정보를 정확하게 판독할 수 없다. 그리고, 바 코드를 판독할 수 있는 범위는 극히 좁다.
그러나, 주사광의 결상점을 가변할 수 있게 하면, 바 코드 판독가능 범위를 확장할 수 있고 사용편의성을 향상시킬 수 있다. 제12실시예에서는 주사광의 결상점을 가변할 수 있게 하고 있으며, 그 구조 및 작용을 이하에서 설명한다.
제18도는 제12실시예의 바 코드 판독기(300)의 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.
볼록 렌즈의 결상식(image formation formula)에서도 알 수 있는 바와 같이, 광원(211)의 광을 집광 렌즈(212)에서 결상시키는 경우에 집광 렌즈(212)로부터 결상점까지의 거리는 집광 렌즈(212)로부터 광원(211)까지의 거리에 따라 변한다. 따라서, 광원(211)과 집광 렌즈(212)와의 거리(집광 렌즈(212)의 광축을 따른 거리)를 변경할 수 있으면 광 편향 장치(100)로부터 결상점까지의 거리를 변경할 수 있다.
제12실시예의 바 코드 판독기(300)는 광원(211)을 직접 이동시키도록 한 것으로 제7도에 대응하는 광 주사 장치(200)와, 바 코드(400)에서 반사한 광을 검출하는 광 검출 장치(322)와, 광원(211)을 집광 렌즈(212)의 광축 방향을 따라 전후로 이동시키는 이동 장치(가변 메카니즘)(327)로 구성되어 있다. 이동 장치(327)는 역전압효과를 이용한 소위 피에조 소자(piezo element)로 구성되어도 좋고 이동 장치(327) 대신에 기계적 이동장치를 사용하여도 상관없다.
게다가, 주사광의 결상점의 위치를 전후로 이동시키는 타이밍으로서는 예를 들면 광 검출 장치(322)로 얻은 반사광의 신호를 복조한 결과로부터 정상적인 판독을 할 수 있는지의 여부를 판단하여 그 결과에 따라 결상점의 위치를 전후로 이동시키거나 또는 조작자의 키조작 등의 지시에 의해 결상점의 위치를 전후로 이동시키는 것 등을 생각해볼 수 있다.
[제13실시예 : 정보 판독 장치]
또한 제19도에 도시한 바 코드 판독기(300)도 광 편향 장치(100)로부터 결상점까지의 거리를 가변으로 하여 판독가능 범위를 확장시켜 사용편의성을 향상시키도록 한 것이다.
이 바 코드 판독기(300)는 광 주사 장치(200)와, 바 코드에서 반사한 광을 검출하는 광 검출 장치(322) 및 광 검출 장치(322)의 입사광 측면상에 장착된 집광 렌즈를 구비하고 있다.
광 주사 장치는 광 편향 장치(100), 광원(211), 볼록렌즈로 구성된 제1 집광 렌즈(집광용 광학 소자)(212), 구동 회로(213), 하프 미러(217), 볼록 렌즈로 구성된 제2집광 렌즈(집광용 제2 광학소자)(218) 및 반사 거울(219)을 구비하고 있다.
이 반사 거울(219)은 가변 메카니즘(330)상에 설치되어 있고 가변 메카니즘 (330)에 의해 제2집광 렌즈(218)의 광축을 따라 전후로 이동시킬 수 있다.
가변 메카니즘(330)은 요동체(reciprocation group)(331)와 변위 메카니즘 (displacement mechanism)(332)을 구비하고 있다. 요동체(331)는 그 한 단부를 중심으로하여 회전가능하게 지지되어 있고 요동체(331)의 다른쪽 단부에는 반사 거울(219)이 고정되어 있다.
요동체(331)는 그 도중에 연결된 변위 메카니즘(332)에 의해 요동되도록 되어 있다. 변위 메카니즘(332)은 피에조 소자로 구성되어도 좋고 변위 메카니즘대신 기계적 이동 장치를 사용하여도 괜찮다.
광원(211)으로부터 나온 광은 제1집광 렌즈(212)를 통과하여 하프 미러(217)에서 반사되고 그 반사광은 제2집광 렌즈(218)를 통과하여 반사 거울 (219)에 결상하게 되고 반사 거울(219)에 반사된 반사광은 역진하여 두번째로 제2집광 렌즈(218)를 통과하게 되고 이 반사광은 하프 미러를 투과하여 광 편향 장치(100)에서 편향되어 주사광으로 변환되어 이 주사광이 바 코드를 주사하게 된다.
바 코드 판독기(300)에서, 반사 거울은 요동체(331)가 요동할 때 거의 광축을 따라 전후로 이동되며 광 편향 장치로부터 결상점까지의 거리는 제2 집광 렌즈(218)에서 반사 거울(219)까지의 거리를 변경시킴으로써 변경할 수 있다.
또한, 요동체(331)를 설치하지 않고 반사 거울(219)을 직접적으로 변위 메카니즘(332)에 의해 전후로 이동 시키도록 할 수도 있지만, 상기한 바와 같이 요동체(331)를 설치하게 되면 레버의 원리에 의해 반사 거울(219)의 변위량을 크게할 수 있어 유리하다.
게다가, 주사광의 결상점의 위치를 전후로 이동시키는 타이밍에서는 상기한 제12실시예의 경우와 같이 여러가지 경우를 생각해볼 수 있다.
[제14실시예 : 정보 판독 장치]
제20도는 바 코드 판독기(300)의 다른 실시예의 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.
바 코드 판독기(300)는 광 주사 장치(200), 바 코드에 반사된 광을 검출하는 광 검출 장치(322) 및 광 검출장치(322)의 입사광 측면에 장착된 집광 렌즈(323)를 구비하고 있다.
광 주사 장치(200)는 광 편향 장치(100A,100B,100C), 광원(211), 볼록 렌즈로 구성된 집광 렌즈(212) 및 전압 제어 장치(구동 회로)(213)를 구비하고 있다.
제21도에 도시한 바와 같이, 3개의 광 편향 장치(100A,100B,100C)에는 전압 제어회로(213)에 의해 제어된 전압이 스위칭 회로를 통하여 순서대로 중복함이 없이 인가되도록 한 것이다.
따라서, 어느 한 개의 광 편향 장치에 전압이 인가되고 있는 때에는 광이 이 광 편향 장치에서는 편향되지만, 나머지 2개의 광 편향 장치에서는 편향되지 않고 단순히 투과할 뿐이다.
이 결과, 이 바 코드 판독기(300)에서 광 편향 장치(100A)에 전압이 인가되고 있는 때에는 주사광이 제21도 및 제22도에서 일점쇄선 A로 표시된 바와 같이 주사되고, 광 편향 장치(100B)에 전압이 인가되고 있는 때에는 일점쇄선 B로 표시된 바와 같이 주사되고, 광 편향장치(100C)에 전압이 인가되고 있는 때에는 일점쇄선 C로 표시된 바와 같이 주사된다.
즉, 이 바 코드 판독기(300)에 의하면, 주사광을 120˚씩 어긋나게 한 3방향으로 주사할 수 있고 바 코드(400)를 판독할 수 있는 바 코드 판독기(300)의 바 코드(400)에 대한 극성(polarity)이 확장되어 사용편의성이 향상된다.
[제15 실시예 : 정보 판독 장치]
본 발명의 정보 판독 장치에서는 광학계를 어느 정도 일직선상에 배열할 수 있기 때문에 바 코드 판독기(300)의 프레임(301)을 원통상 프레임, 타원상 프레임, 각형원통상 프레임 등의 원통상 프레임으로 변환할 수 있다.
제23도는 원통상의 프레임(301)의 바 코드 판독기(300)로서, 제23a도는 프레임(301)의 도중에 마킹용 노치 유닛(notch unit)(303)이 장착된 바 코드 판독기(300)이고, 제23b도는 프레임(301)의 선단부에 파지하기 용이한 형상의 오목부(304)가 설치된 것이다. 프레임(301)을 상기한 바와 같이 형성하게 되면, 조작자가 주사광의 주사 방향을 판단하기 쉽게 되어 사용편의성이 향상된다.
게다가, 제23c도에 도시한 바와 같이, 주사광의 출사광 측면에 있는 프레임 (301)의 선단부(302)가 주걱형상으로 확장되어 이 주걱 형상의 선단부(302)를 투명하게 하여 선단부(302)의 선단에 주사광이 결상하도록 하여 주걱 형상의 선단부(302)의 세로방향으로 주사광이 주사되도록 하면 바 코드 판독기(300)를 조작하기 쉽게 할 수 있고 정보의 판독율도 향상시켜 사용편의성이 향상된다.
[제16실시예 : 정보 판독 장치]
POS 시스템에서는 바 코드의 정보를 판독한 후에 디코더로 해독하여 컴퓨터 처리가 가능한 신호로 바꾸어 컴퓨터로 전송할 필요가 있다.
제24a도에 도시된 바 코드 판독기(300)는 디코더(311)과 함께 프레임(301)내에 광 주사 장치(200)로 구성되는 광학계(310)를 내장하고 있다.
제24b도에 도시한 바 코드 판독기(300)는 바 코드 판독기(300)를 컴퓨터 (500)에 내장하고 있다. 이와같은 경우, 바 코드 판독기(300)는 광학계(301)를 내장하고 있을 뿐이므로 바 코드 판독기(300)는 소형화될 수 있다.
게다가, 바 코드 판독기(300)과 컴퓨터(500) 사이에서 데이터를 전송/수신하는 방법은 무선 전송 또는 유선 전송일 수도 있다.
[제17실시예 : 정보 판독 장치]
바 코드 판독기(300)는 주사광을 자동으로 또는 수동으로 ON-OFF하는 기능을 구비하고 있을 수 있다.
이와 같은 경우, 주사광의 ON-OFF는 광원(211)을 ON-OFF하여 행할 수도 있고 또는 광원(211)은 ON상태로 유지하면서 동시에 광경로상에 설치한 셔터를 조작하여 광을 차단 또는 통과시킬 수도 있다.
제25도에 나타낸 바와 같이, 프레임에 스위치(305)를 설치하여 스위치(305)에 의해 트리거를 발생시켜 이 트리거 신호에 동기하여 주사광의 ON-OFF를 행한다.
주사광의 ON-OFF 조작은 수동으로 할 수 있지만 또한 자동으로 행할 수도 있다.
예를 들어, 주사광의 ON 조작을 자동으로 행하기 위해 스위치(305)를 터치 센서로 구성하여 조작자가 바코드 판독기(300)를 손으로 만지게 되면 스위치(305)가 ON으로 되도록 한다.
예를 들어, 주사광의 OFF 동작을 자동으로 행하기 위해서는 소정의 시간 동안에 디코더에 신호가 입력되지 않게 된 때에 트리거를 발생시켜 이 트리거 신호에 동기하여 주사광의 OFF 동작을 행하도록 하여도 괜찮다.
[제18실시예 : 정보 판독 장치]
바 코드 판독기(300)는 조작의 상태(예를 들어, 바 코드의 정보를 판독중, 판독 완료, 재조작 필요 등)를 조작자에게 알려주는 고지 수단(notification means)을 구비하고 있을 수 있다.
제26도는 바 코드 판독기(300)에 설치된 고지 수단의 구체적 일례를 도시하고 있다.
제26a도는 고지 수단으로서의 LED 등으로 된 표시등(306)을 프레임(301)에 설치한 것이고, 제26b도는 고지 수단으로서의 부저(307)를 프레임(301)내에 내장한 것이며, 제26c도는 고지 수단으로서의 액정 디스플레이(308)를 프레임(301)에 설치한 것이다.
게다가, 고지 수단은 바 코드 판독기(300)에 설치하지 않고 컴퓨터측에 설치하는 것도 가능하다.
[입체 표시 장치]
그 다음에, 본 발명의 입체 표시 장치의 양호한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 입체표시 장치는 상기한 구성과 같이 구성된 광 편향 장치를 광을 편향시키기 위한 비임 편향 수단으로서 사용한다.
[제19실시예 : 입체 표시 장치]
[제19실시예의 구성]
제19실시예에서의 입체 화상 기록 및 재생 시스템에 대하여 제27도를 참조하여 설명한다.
입체 화상 기록 및 재생 시스템은 피사체(10)를 2차원 화상으로 촬영하는 복수의 카메라(1)(O1-On), 이 카메라(1)로 촬영한 화상을 시점수로 분할하는 라인 분할부(2), 이 라인 분할부(2)에서 분할된 2차원 화상을 시계열로 재배열하는 시계열 재배열부(4), 이 시계열 재배열부에서 재배열된 2차원 화상을 시계열 순서로 재생 및 제어하는 2차원 화상 표시 제어부(5), 이 2차원 화상 표시 제어부(5)에서 제어된 2차원 화상을 시계열 순서로 재생하는 표시 장치(6), 이 표시 장치(6)에 표시된 2차원 화상을 상기 복수의 카메라의 촬상 시점에 대응하여 편향 제어하는 편향 제어부(7), 이 편향 제어부(7)의 제어 정보에 따라서 표시 장치(6)에 표시된 2차원 화상을 상기 복수의 카메라의 촬상 시점으로 편향하는 광 편향 장치(8), 촬상한 화상을 녹화 및 재생하는 녹화 및 재생 장치(3)를 구비하고 있다. 이하에서 각 구성을 상세히 설명한다.
카메라
카메라(1)는 예를 들면 2차원 화상을 촬상하는 컬러 TV 카메라 등으로 피사체에 대해 수평 방향 또는 수직 방향으로 적절한 간격을 두고 복수 배치된다. 수평 방향 또는 수직 방향으로 적절한 간격을 두고 카메라(1)를 복수 배치하는 이유는 적절한 시차를 두고 복수의 2차원 화상을 획득하기 위해서이다. 시차가 수평 방향으로 생기기 위해서는 카메라(1)를 수평 방향으로 복수 배열해야 한다. 시차가 수직 방향으로 생기기 위해서는 카메라(1)를 수직 방향으로 복수 배열해야 한다. 시차가 수평 방향 및 수직 방향의 양 방향으로 생기기 위해서는 카메라(1)를 수평 방향과 수직 방향의 양 방향으로 배열해야 한다.
제27도에서는 O1부터 On까지의 카메라가 수평 방향으로 복수 배치되어 있는 것으로 한다. 카메라(1)는 소정의 화소수를 갖는 촬상 소자를 구비하고, 이 화소수에 따른 분해능으로 피사체(10)를 촬상하여 화상을 복수의 화소로서 출력한다.
라인 분할부
라인 분할부(2)는 상기 카메라(1)에서 촬영한 화상을 시점수로 분할한다. 카메라(1)에서 촬영된 화상은 각각 시점수로 분할된다. 예를 들면, 카메라(O1)의 원화상은 이하의 테이블 1에 따라 제28도에 도시한 바와 같이 카메라의 수 n만큼의 라인 수로 분할된다.
[테이블 1]
O1 - O1L1, O1L2, O1L3 · · · · O1Ln
O2 - O2L1, O2L2, O2L3 · · · · O2Ln
O3 - O3L1, O3L2, O3L3 · · · · O3Ln
· · · · · ·
· · · · · ·
On - OnL1, OnL2, OnL3 · · · · OnLn
시계열 재배열부
시계열 재배열부(4)는 라인 분할부(2)에서 분할된 2차원 화상을 시계열로 재배열한다.
즉, 상기와 같이 분할된 원화상은 재배열되어 조합되고, 이하의 테이블 2에 따라 제29도에 도시한 바와 같이 화상 O'1 - O'n이 형성된다. 즉, 각 카메라(1)에서 포착한 서로 시차가 있는 각 원화상 O1 -On의 각각을 시점수의 라인으로 분할하여 분할한 각 화상 조각을 시점순서로 동시에 시계열에 따라 조합하여 본래의 시점수의 화상 O'1 -O'n을 형성하기 때문이다.
[테이블 2]
2차원 화상 표시 제어부
2차원 화상 표시 제어부(5)는 시계열 재배열부에서 재배열된 2차원 화상을 시계열 순서로 재생 제어한다.
즉, 상기 O'1, O'2, O'3 … O'n을 각각의 순서에 따라 재생한다.이 2차원 화상 제어부(5)는 통상 컴퓨터의 CPU에 의해 구성된다.
2차원 화상 표시 장치
2차원 화상 표시 장치(6)는 2차원 화상 표시 제어부(5)에 제어되어 2차원 화상을 시계열 순서로 표시한다. 이와 같은 2차원 화상 표시 장치(6)로서 LCD(액정 디스플레이)를 사용한다.
LCD는 충분한 화소수를 가지고 있어 입사한 광의 광량을 변화시킨다. 즉, LCD는 투과형 디스플레이로서 투과하는 광량을 화소마다 변화시켜 2차원 화상을 재생한다. 이 2차원 화상은 제30도에 도시하는 바와 같이 광원(L)으로부터의 참조광을 받아서 투사 광학계(12)를 통하여 광 편향 장치(8)로 투사된다. LCD는 편광 방향이 서로 수직인 편광판(21,22)을 광 편향 장치(8)의 전후에 배치함으로써 0차 광을 포함한 우수차 회절광을 차광한다. 즉, LCD는 제1의 편광판(21)에 의해 입사광을 직선 편광으로 변환하여 제2의 편광판(22)에 의해 광 편향 장치(8)를 투과한 0차 광 및 우수차 회절광을 차광한다.
편광판(22)를 투과한 회절광은 렌티큘러 렌즈(20)에 의해 수직 방향으로 산란된다.
편향 제어부
편향 제어부(7)는 2차원 화상 표시 장치(6)에 표시된 2차원 화상을 상기 복수의 카메라(1)의 촬상 시점에 대응하여 편향 제어한다. 편향 제어부(7)는 광 편향 장치(8)에 인가하는 전압을 변화시켜 위상 분포 즉 간섭 줄무늬의 피치를 변경한다.
제31도는 VGM 광 편향 장치의 구동 제어부를 나타낸 도면이다. 편향 제어부(7)는 표시하는 2차원 화면에 대응한 각도 정보에 의해 각 화소에 인가하는 전압을 결정한다. 즉, 2차원 화상 표시 장치(6)에서의 화상 표시에 동기한 타이밍 발생기(타이밍 제어기)로부터 전송된 동기 신호를 수신하고 표시된 화상에 대응한 각도 정보를 편향 제어부(7)가 수신하게 되면 편향 제어부(7)는 각도-전압 변환 테이블(14)을 참조하여 그 각도 정보에 대응한 전압을 도출해서 그 전압을 전압 발생기(15)에서 발생시켜 광 편향 장치의 각 전극(16)으로 인가한다.
광 편향 장치
광 편향 장치(8)는 상기 편향 제어부(7)의 제어 정보에 따라서 표시 장치(6)에 표시된 2차원 화상을 상기 복수의 카메라(1)의 촬상 시점에 대응한 가상 개구로 편향한다. 광 편향 장치(8)로는 VGM 광 편향 장치를 사용한다. VGM 광 편향 장치는 제32도 내지 제34도에 도시한 바와 같이, 유전율의 이방성(Δε)이 0보다 작은 액정(17)과 이 액정을 사이에 둔 2장의 유리 기판(18)과, 이 유리 기판의 내측에 배치되어 상기 액정 가운데 배치된 투명 전극판(16)을 구비한다.
이 광 편향 장치(8)는 상기한 바와 같이 가변 격자모드(VGM)라고 하는 현상을 이용한 것이다. V.G.M 현상이 생기는 액정은 유전율차가 Δε0 인 것이다.
V.G.M 현상이 생기는 액정의 대표적인 예는 제1도에 도시되어 있다. 이 액정은 Merck사의 N-4로서 시판되고 있으며 입수가능하다.
또한, 광 편향 장치(8)에는 투명 전극(16)이 시점수에 따라 복수개 장착되어 있다. 투명 전극에 전압이 인가되면 액정에 간섭 줄무늬가 생긴다. 제32도 내지 제34도에는 2쌍의 전극을 도시하고 있으며 한쪽 전극 사이에는 V1의 전압을, 다른 쪽 전극 사이에는 V2의 전압이 인가되어 V1V2의 관계로 된다. 제35도에 도시한 인가 전압-공간 주파수 특성도와 같이, 전극에 인가된 전압의 크기가 큰 때에는 간섭 줄무늬의 공간 주파수가 크게 되어 줄무늬의 간격이 작게 되고, 전극에 인가되는 전압의 크기가 작게 되는 때는 간섭 줄무늬의 공간 주파수가 작게 되어 줄무늬의 간격이 크게 된다. 따라서, 제34도에 도시한 바와 같이, V2의 인가 전압에 대응하는 부분의 간섭 줄무늬의 간격은 V1의 인가 전압에 대응하는 부분의 간섭 줄무늬의 간격보다 더 크다.
한쌍의 전극(16)에 각각 대응한 표시 장치(6)의 화소에 각각 분할된 화상의 각라인이 표시되기 때문에, 그 라인마다의 화상이 각각 다른 편향에 의해 가상 개구(9)로 투사된다. 화상 O'1이 표시 장치(6)에 표시되면, 그에 대응하는 편향 방향으로 향하도록 광 편향 장치가 타이밍 제어기(13)에 의한 동기 상태로 제어된다.
제19실시예에서는 단일의 단방향 광 편향 장치를 사용하여 수평 방향에서만 시차를 갖도록 되어 있다. VGM 광 편향 장치는 수직 화소를 가지며 수직 방향으로는 단일 화소를 갖는다. 수평 방향의 화소소 N과 2차원 화상 표시 장치의 수평 방향의 화소수 M은 제36a도에 도시한 바와 같이 N : M = 1 : 1, 또는 제36b도에 도시한 바와 같이 N : M = 1 : n (n ≥ 2)이다. 2차원 화상 표시 화소로부터의 광은 수평 방향으로만 편향되기 때문에 수직 방향의 화상을 모두 동시에 볼 수는 없다. 따라서, 제30도 및 제36도에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 렌즈(20)에 의해 수평방향으로 광을 확산시켜 이 문제를 해결하고 있다. 즉, 화소의 아래부분에 표시된 화상이 그대로 있다면, 화상은 화소의 아래 부분으로만 투사된다. 따라서, 상하 어느 쪽 부분에도 균일하게 확산시킴으로써 상하방향에서의 화상의 차를 제거한 것이다.
또한, 광 편향 장치(8)의 전후에 한쌍의 편광판(21,22)이 제30도에 도시된 바와 같이 배치되어 있다. 한쌍의 편광판(21,22)은 편광 방향이 90˚어긋나 있고 이에 따라 0차 광이 차광된다.
녹화 및 재생 장치
녹화 및 재생 장치(3)는 촬상한 화상을 녹화하고 재생한다. 녹화 장치로서는
① 라인 분할부에 입력된 각 카메라로부터의 각 화상을 각각 별개로 기록하는 경우,
② 라인 분할부에서 라인마다 분할된 상태의 화상을 기록하는 경우, 또는
③ 시계열 재배열부에서 재배열한 후의 화상을 기록하는 경우가 있다.
녹화 장치(3)에서 녹화된 화상을 재생하는 재생 장치(3)에서는 상기 ①의 화상을 재생하는 경우, 그 화상을 라인 분할부(2)에 입력한다. 또한, ②의 화상을 재생하는 경우, 재생 화상을 시계열 재배열부에 입력한다.
게다가, ③의 화상을 재생하는 경우, 재생 화상을 2차원 화상 표시 제어부(5)에 입력한다.
[제19실시예의 작용]
제19실시예의 장치에 의해 입체 표시를 하는 예를 설명한다.
제1의 표시예
우선, 피사체를 2차원 화상으로 복수의 카메라(1)(O1-On)에 의해 촬상한다. 그 다음에 그 화상을 라인 분할부(2)에 입력하여 각 화상을 카메라(1)의 수로 상기 테이블 1과 같이 라인 분할한다. 그 다음에, 테이블 2와 같이, 분할된 화상을 시계열로 조합해 장면 1로하여 O'1-O'n을 형성한다. 이들은 장면마다 형성되기 때문에 장면 1 다음에 장면 2, 3 … n으로 화상이 계속된다.
2차원 화상 O'1-O'n은 시계열 순서로 2차원 화상표시 제어부에 의해 재생 제어되어 표시 장치(6)에 표시된다. 이 표시 장치(6)에 표시된 2차원 화상을 상기 복수의 카메라(1)의 촬상 시점에 대응하여 편향 제어부(7)로 제어되는 광 편향 장치(8)에서 가상 개구 S1-Sn로 화상이 편향된다. 즉, LCD로부터 광학계에 의해 VGM 광 편향 장치로 투사된 2차원 화상은 광 편향 장치(8)에 생긴 굴절율 분포의 피치에 따라 소망의 가상 개구 위치로 편향된다.
제37a도-제37d도는 분할한 화상을 사용하여 입체 표시하는 경우의 광 주사 방법의 예이다. 제37도에서 편향 장치는 복수 화소를 가지며 각각의 화소에 대하여 설치된 전극으로 인가된 전압을 변화시킴으로써 각각의 화소에 다른 위상 분포를 주어 소망의 가상 개구에 대해 편향을 행하고 있다. 이 방식의 경우, 가상 개구 모두에 대하여 1라인씩 편향을 행한다. 이 경우, 편향 장치(8)는 복수의 화소를 가지며 편향 장치 화소 ML1,ML2,… MLn가상개구 S1,S2… Sn에 대하여 시간 t1으로부터 tn사이에 이하의 순서로 주사를 행한다.
(ML1-S1은 ML1의 화소가 가상 개구 S1에 대하여 편향을 행하는 것을 의미한다.
이 편향 방식의 경우, 편향은 라인마다의 기록에 동기하여 행해진다.
이 방식은 1개의 화상을 복수의 라인으로 분할하여 순차 표시한다. 그럼으로써, 관찰자로부터 볼 수 있는 화상은 전체 화상의 일부가 되지만 이와 같이 함으로써 항상 관찰자에 대하여 화상을 표시하기(표시 장치 전체가 어둡게 되지는 않음)때문에 전체의 화상을 보여주는 경우보다 관찰자의 눈의 피로를 덜어줄 수 있다.
시계열로 분할되어 시계열로 재배열된 화상은 O'1-O'n의 순서로 시계열로 재생되어 시계열로 가상개구 S1-Sn에 대응하는 시점 S1-Sn을 향해 투사되는 것이지만 사람의 눈에는 잔상이 남지 않기 때문에 O'1-O'n의 화상은 동시에 되어 입체 화상을 형성한다.
그런데 제39도에 도시한 바와 같이, 기수차 회절광과 우수차 회절광은 출사광 측면에서 생기고, VGM 광 편향 장치로 직선 편광을 입사하게 되면 기수차 회절광과 우수차 회절광으로 편향면이 직교한다. 제30도 및 제38도에 도시한 바와 같이, VGM 광 편향 장치(8)를 서로 직교하는 2장의 편향판(21,22) 사이에 둠으로써 우수차 회절광을 차광할 수 있게 된다. 즉, 제1의 편광판(21)에서 입사광을 직선 편광으로 변환하여 VGM 광 편향 장치를 통과한 후의 우수차 회절광을 제2의 편향판(22)에서 차광한다. 이 때문에, 제38도 및 제40도에 도시한 바와 같이, 투과광(0차 광)을 차광할 수 있다. 더우기, 2장의 편광판은 90˚±10의 각도로 교차하면 실질적으로 0차 광을 차광할 수 있다.
제2의 표시예
제41도는 편향 장치(8)가 단일의 화소를 갖는 경우를 나타낸다. 즉, 제41도는 편향 장치(8)에 한쌍의 전극만 배치하여 편향 장치 전체에 균일하게 일정 방향으로만 편향하는 경우를 나타낸다.
2차원 화상 입력부로부터 화상이 입력되면, 2차원 화상 표시 장치(6)에 화상이 표시된다. 타이밍 제어기(13)에 의해 2차원 화상 표시 장치(8)에서의 화상 표시에 동기하여 광 편향 장치(8)의 전압이 제어되어 편향정도(degree of deflecting)가 제어된다.
이 경우에, 2차원 화상 표시 장치(6)의 DL1-DLN에 대한 각 편향각이 단일 화소를 갖는 광 편향 장치(8)에서는 동일하기 때문에, 편향된 화상은 평행 광선으로 변환되어 이 조건에서는 수렴될 수 없다. 따라서, 편향장치 앞면에 있는 렌즈(19)를 사용하여 편향한 화상을 소망의 가상 개구에 대해 수렴하게 된다.
표시의 소거 제어
상기한 제1, 제2의 표시예에 의한 편향방법의 경우, 2차원 화상 전체의 기록에 동기하여 편향이 행해진다. 그러나, 어떤 가상 개구 Sk로부터 다음 가상 개구 SK+1로 편향이 이동할 때, SK로 편향한 화상의 잔상이 SK+1의 위치에서 볼 수 없도록 하기 위하여 편향 제어부(7)에서 화면을 재기록하기 전에 표시 화면의 소거 시간을 두어 이 시간 동안은 편향을 중지한다. 이 경우, 2차원 화상 표시 제어부(5)에서는 표시 장치(6)의 휘도를 극도로 어둡게 하여 관찰자가 잔상을 감지하지 않게 한다.
한 화면 소거후 재차 화면의 기록 및 편향을 재개한다. 제42도는 편향 방식의 타이밍 차트를 나타낸다.
우선, S101의 화상을 가상 개구 S1에 표시한 후에 화면 소거를 행하고, 그 후에 S102의 화상을 가상 개구 S2에 표시하고, S10n의 화상을 가상 개구 Sn에 표시하여 장면 1의 화상 표시를 완료한다. 그 다음에 장면 2의 화상 S201 … S20n을 표시한다.
제3의 표시예
상기한 구조의 입체 표시 장치를 사용하여 화상을 분할하지 않고도 입체 표시를 행할 수도 있다.
그러나, 이 경우 라인 분할부(2) 및 시계열 재배열부(4)는 필요없으며 단지 입력 화상을 시계열로 입력하는 2차원 화상 입력부(30)만을 가지고 있는 것에 불과하다.
이 예를 제43a도 내지 제43c도에 도시하고 있다. 제43a도 내지 제43c도에서 광 편향 장치(8)는 복수 화소를 가지고 있으며 각각의 화소에 대하여 설치된 전극으로 인가된 전압을 변화시킴으로써 각각의 화소에 다른 위상 분포를 주어 소망의 가상 개구에 대한 편향을 행하고 있다.
제43a도 내지 제43c도는 광 편향 장치(8)의 편향 방식의 실시예중 하나를 나타낸다.
이 방식에서는 어떤 시간 t = tn에서 단지 한 개의 가상 개구에 대해 편향이 행해지고 t = tn+1부터 t = tn+k에 이르기까지는 가상 개구 S1에서 Sn의 순서로, 즉 제43a도에서 제43c도로의 순서로 편향하여 간다. 이경우 편향 위치에 대응한 화상(O'1, O'2, O'3 … O'n중의 하나)이 2차원 화상 표시장치에 표시된다. 즉, 카메라로부터 입력한 2차원 화상은 그대로 시계열로 배열되어 2차원 화상 표시 장치(6)에 표시되어 그대로 가상 개구로 편향된다.
[제19실시예의 효과
이와 같이, 제19실시예에서는 VGM 광 편향 장치를 사용하고 있기 때문에 입체 화상의 표시에 기계적가동부를 필요로 하지 않는다. 또한 VGM 광 편향 장치에 의한 편향 각도는 충분하고 충분한 입체 표시가 가능하게 된다.
입체 표시 장치의 시각 영역으로는 30˚ 정도가 바람직하다. 피치 d의 회절 격차로 파장 λ의 광을 입사하는 때에 회절각 θ와는
dㆍsin θ = n ㆍ λ
의 관계가 있고 일차광 회절각 30˚를 얻기 위해서는 λ =633nm로 하면 d=1.26㎛로 된다. 결국, 통상의 LCD에서 편향각 30˚의 편향 장치를 얻기위해서는 피치 1㎛(공간 주파수 1000/mm)정도의 화소가 필요하게 된다. 이에 비해, 본 발명에 관한 VGM 광 편향 장치에서는 공간 주파수는 인가 전압으로 결정되며 화소 피치에 의해 결정되지 않는다. 따라서, 바람직한 시계의 입체 표시 장치를 용이하게 얻는 것이 가능하다.
[제20실시예 : 입체 표시 장치]
제44도는 복수의 일방향 광 편향 장치를 사용한 경우의 실시예이다. 2차원 화상 표시 장치(6)로부터 투사된 2차원 화상은 가로로 긴 방향의 화소를 갖는 수직방향용의 VGM 광 편향 장치(8-1)에 의해 수직 방향으로 편향되고, 또한 세로로 긴 화소를 갖는 수평 방향용 VGM 광 편향 장치(8-2)에 의해 수평 방향으로 편향된다. 이와 같이 함으로써 상하 양방향으로 시차를 갖는 입체 화상을 표시할 수 있다.
[제21실시예 : 입체 표시 장치]
제19 및 제20 실시예의 광 편향 장치의 제어에 있어서 편향의 각도 정보에 의해 위상 분포를 변화시킬 필요가 있다. 즉, 각도 정보에 따라서 위상 분포를 계산하여 광 편향 장치의 제어를 하는 것도 가능하지만 이하에 나타내는 바와 같이 위상 분포의 계산을 계산하지 않고 입체 표시를 하는 것이 바람직하다.
위상 분포 저장 테이블 작성
제48도 및 제52도에 나타낸 위상 분포 저장 테이블에는 시각 방향이 다른 화상마다 결정되는 광 편향을 초래하는 위상 분포(간섭 줄무늬)가 미리 테이블 데이터로서 저장되어 있고 편향 제어부(7)는 이 위상 분포 저장 테이블에 저장한 데이터를 참조하여 광 편향 장치의 위상 분포를 제어한다.
게다가 Φ11,11, Φ11,12 … Φ11,mn은 제48도에 있는 각 간섭 줄무늬의 위상에 해당한다. 마찬가지로, Φ11,1, Φ11,2 … Φ11,n은 제52도에 있는 각 간섭 줄무늬의 위상에 해당한다.
이 위상 분포 저장 테이블에 저장하는 데이터의 작성을 설명하자면 다음과 같다.
(A) 위상 분포의 계산
우선 홀로그램의 원리를 설명한다면, 홀로그램은 1개의 레이저 광을 2개로 분할하여, 한쪽의 레이저 광을 피사체에 조사하여 피사체로부터 산란된 레이저 광(피사체광)과 다른 한쪽의 레이저 광(참조광)의 2 광속 간섭(luminous interference)에 의해 얻어진다. 여기에서 참조광의 파면을 R·exp(jΦr)이라고 하고, 피사체광의 파면을 O·exp(jΦn)라고 한다면 홀로그램의 노광 강도 IH는
IH= R2+ O2+ 2·R·O·cos(Φo -Φr) … (1)
으로 된다. 홀로그램을 현상하는 경우에는 (1)식의 노광 강도 IH에 비례한 진폭 및 위상의 변화가 홀로그램에서 일어난다. 전기적으로 홀로그램을 작성하기 위해서는, 광의 진폭 및 위상을 변화시킬 수 있는 액정 장치등의 공간 광 변조 소자를 사용하면 된다.
이와 같이 하여 작성된 홀로그램에 참조광과 동일한 파면을 입사함으로써 홀로그램을 재생할 수 있다. (1)식의 노광 강도 IH중에서 물체광의 재생에 기여하는 것은 우변 제3항 뿐이기 때문에 이 우변 제3항에 대해서 생각해 보면 홀로그램으로부터의 투과광 T는
T = IH·R·exp(jΦ)
∞ 2·O·cos(Φo-Φr)·exp(Φr)
= O·exp(jΦo)+O·exp{-j(Φo-2·Φr)} … (2)
으로 된다. 여기에서, (2)식의 우면 제1항은 피사체로부터의 파면이 재생된 것을 나타내며 우변 제2항은 피사체광의 공액파(conjugated wave)를 나타내고 있다.
이상의 원리 설명으로부터 홀로그램의 위상 분포의 계산은 (1)식의 우변 제3항만을 계산하면 된다는 것을 알 수 있다.
제45도는 홀로그래픽 스테레오그램에서의 위상 분포의 계산 원리를 나타낸 것으로 참조광을 평면파로 생각할 때, 평면파는 장소에 따른 강도 변화가 없기 때문에 광 강도 R을 무시할 수 있고 또한 위상 Φr = O로서 취급될 수 있다. 또한 2차원 화상의 Z축 방향의 좌표값은 Zi로 일정하게 된다.
2차원 화상내의 좌표 (Xi, Yi)를 갖는 어떤 샘플링점 P의 휘도(산란도)를 Ii로 할 때, 홀로그래픽 스테레오그램상의 좌표 (Xhi, Yhi)로 되는 Q점의 노광 강도 IH는
단, k는 레이저 광의 파수(wave number)이다.
2차원 화상의 각 화소로부터의 광은 홀로그램 전체에 도달하기 때문에, (3) 및 (4)식의 계산을 홀로그래픽스테레오그램의 영역 전체에 걸쳐 행할 필요가 있다.
(B) 수평 및 수직 방향으로 시차를 갖는 이미지 홀로그램의 위상 계산
제46도는 수평 및 수직 방향으로 시차를 갖는 입체표시용의 광 편향 장치의 편향 기능을 나타낸 설명도이다. 광 편향 장치(8)는 2차원 화상의 1화소에 대응하는 1화소분 위상 표시부를 수직방향으로 M개, 수평방향으로 N개의 합계 M × N개를 배열하고 있다. 여기에서, 수평 방향을 j, 수직 방향을 i로 나타낸다면, 임의의 1화소분 위상 표시부에 대응하는 화소는 Pij로 나타내어진다.
광 편향 장치(8)에 대하여 가시 영역으로 되는 위치에는 가상 개구가 배치되어 있다. 이 가상 개구는 수평 방향으로 n개, 수직 방향으로 m개의 합계 n × m개를 배열하고 있다. 여기에서 수평 방향을 L, 수직 방향을 K로 나타내면 임의의 가상 개구 영역은 SKL로 나타내어진다.
여기에서 광 편향 장치(8)의 우측위 모서리의 1화소분 위상 표시부에 주목한다면, 대응 화소 PIN으로부터의 표시광의 편향 상태를 나타내고 있고, 대응 화소 PIN으로부터의 광은 모든 가상 개구의 영역 SII-Smn에 대해 편향되어진다.
제47도는 이상의 편향 기능을 실현하는 위상 분포의 계산 방법을 나타낸 것으로 대응 화소 Pij의 1화소분 위상 표시부에서의 위상 분포 계산 방법을 1개의 가상 개구(48)의 영역 SKL과의 관계를 예로 하여 나타내고 있다.
우선, 제47도에서 가상 개구(48)에 가상 점광원(50)을 수평 및 수직 방향으로 복수개 배열한다. 동시에 가상 참조광(52)을 설정한다. 이 상태로 1화소분 위상 표시부(46)를 구성하고 있는 위상 표시용 화소(54)마다 모든 가상 점광원(50)중에서 상기 (3) 및 (4)식에 의해 위상 분포를 계산한다.
여기에서, 2차원 화상 데이터로서는 제49도에 도시한 바와 같이 가상 개구 영역 SII-Smn을 시점으로 하여본 복수의 2차원화상 데이터 GII-Gmn가 준비되고, 이 데이터를 순차 분할하여 표시한다. 이 때문에 제46도에 도시한 가상 개구(48)는 2차원 화상 데이터 GII-Gmn의 절환에 수반하여 시간적으로 수평 및 수직 방향으로 변화한다. 여기에서 제47도의 위상 분포의 계산은 2차원 화상 GII-Gmn에 수반하여 시간적으로 위치가 변화하는 가상 개구 영역에 대하여 계산한다.
따라서, 임의의 대응 화소 Pij에 대해서는 시분할에 의한 2차원 화상표시에 대응하여 달라지는 SII-Smn의 가상 개구(48)로 화소로부터의 광을 편향시키기 위하여 위상 분포 Φij,II- Φij,mn을 계산하게 된다.
이 때문에, 본 발명의 위상 분포 저장 테이블에는 제48도에 도시한 바와 같이 대응 화소마다 시분할 표시에 의해 사용되는 위상 분포 데이타가 저장되게 된다.
(C) 수평 방향으로 시차를 갖는 이미지 홀로그램의 위상 계산
제50도는 수평 방향으로 시차를 갖는 입체 표시에 사용되는 본 발명의 광 편향 장치(8)의 편향 기능을 나타낸 설명도이다. 제50도에서 광편향 장치(8)는 수직방향으로 긴 화소를 배열하고 있고 반면에 가상 개구(48)는 수직 방향으로 긴 스트라이프(stripe)영역으로서 수평 방향으로 n개를 배열하고 있다. 여기에서 수평 방향을 1로 나타내면 임의의 가상 개구 영역은 S1로 표시된다.
여기에서 광 편향 장치(8)의 우측위 모서리의 1화소분 위상 표시부(46)에 주목한다면, 대응 화소 PIN로 부터의 표시광의 편향 상태를 나타내고 있고 대응 화소 PIN으로부터의 광은 제50도에 나타낸 바와 같이 모든 가상 개구(48)의 영역 S1-Sn에 대해 편향되어진다.
제51도는 제50도에 나타낸 편향 기능을 실현하는 위상 분포의 계산 방법을 나타낸 것으로 대응 화소 Pij의 1화소분 위상 표시부(46)에서의 위상 분포 계산 방법을 1개의 가상 개구(48)의 영역 S1과의 관계를 예로서 나타내고 있다.
우선 제50도의 경우에서도 가상 개구(48)에 가상 점광원(50)을 수평 및 수직 방향으로 복수개 배열한다. 동시에 가상 참조광(52)을 설정한다. 이 상태로 1화소분 위상 표시부(46)을 구성하고 있는 위상 표시용 화소(54)마다 모든 가상 점광원(50)중에서 상기 (3) 및 (4)식에 의해 위상 분포를 계산한다.
여기에서 제53도에 도시한 바와 같이 2차원 화상데이타로서는 가상 개구 영역 S1-Sn을 시점으로 하여 본 복수의 2차원 화상 데이타 G1-Gn이 준비되고 이것을 시분할로 표시한다. 이 때문에 제50도에 도시한 가상 개구(48)는 2차원 화상 데이타 G1-Gn의 절환에 수반하여 시간적으로 수평 방향으로 변화한다. 따라서 제47도의 위상 분포의 계산은 2차원 화상 G1-Gn의 절환에 수반하여 시간적으로 위치가 변화하는 가상 개구 영역에 대해서 계산한다.
따라서, 임의의 대응 화소 Pij에 대해서는 시분할에 의한 2차원 화상 표시에 대응하여 달라지는 영역 S1-Sn의 가상 개구(48)에 화소로부터의 광을 편향하기 때문에 위상 분포 Φij- Φij,mn을 계산하게 된다.
이 때문에 수평 방향으로 시차를 갖는 경우의 위상 분포 저장 테이블에서는 제52도에 도시한 바와 같이 대응 화소마다 시분할 표시에 의해 사용되는 위상분포 데이타가 저장되어진다.
(D) 화상을 분할하는 경우의 이미지 홀로그램의 위상 계산
제54도는 분할한 화상을 사용하여 수평 방향으로 시차를 갖는 입체 표시를 행하는 본 발명의 광 편향 장치(8)의 편향 기능을 나타낸 설명도이다.
제54도에서 광 편향 장치(8)는 수직 방향으로 긴 화소를 배열하고, 반면에 가상 개구(48)는 수직 방향으로 긴 스트라이프 영역으로서 수평 방향으로 n개를 배열하고 있다. 여기에서 수평 방향을 1로 나타낸다면 임의의 가상 개구 영역은 S1로 표시된다.
여기에서 2차원 화상은 수직 방향으로 분할되어 수평 방향의 스트라이프 화상으로 되어 있고 이 때문에 광 편향 장치(8)의 우측위 모서리의 1화소분 위상 표시부(46)에 주목한다면, 대응 화소 PIN으로부터의 광은 화상 분할에 근거하여 가상 개구의 가장 위에 있는 라인의 영역 S11-S1n으로 편향한다. 마찬가지로, 광 편향 장치(8)의 2번째 라인에 대해서도 가상 개구(48)의 2번째 라인의 영역으로 편향한다. 이 결과, 광 편향 장치(8)에서 수직 방향으로 배열된 1화소분 위상 표시부(46)는 모두 같은 방향으로 편향하게 되고 같은 위상 분포를 갖는다.
따라서, 광 편향 장치(8)의 수직 방향으로 배열된 복수의 1화소분 위상 표시부 (46)의 위상분포는 1개로 취급할 수 있기 때문에 대응 화소를 수직 방향으로 1개로 모아서 P1-PN으로 표시하게 된다.
제55도는 제54도에 도시한 편향 기능을 실현하는 위상 분포의 계산 방법을 나타낸 것으로, 대응 화소 Pj의 화소분 위상 표시부(46)에서의 위상 분포 계산 방법을 1개의 가상 개구(48)의 영역 S1과의 관계를 예로 하여 나타내고 있다.
제55도의 경우에, 1화소분 위상 표시부(46)와 가상개구(48)에 수직인 수평면(56)을 설정하고 수평면(56)을 따라 가상 개구(48)상에 가상 점광원(50)을 수평방향으로 복수개 배열한다. 동시에 가상 참조광(52)을 설정한다. 이 상태로 1화소분 위상 표시부(46)를 구성하고 있는 위상 표시용 화소(54)마다 모든 가상 점광원(50)중에서 상기 (3) 및 (4)식에 의해 위상 분포를 계산한다.
여기에서, 2차원 화상 데이타는 제54도와 동일하며 가상 개구 영역 S1-Sn을 시점으로 하여 본 복수의 2차원 화상 데이타 G1-Gn가 준비되고 이것을 시분할로 표시한다. 이 때문에 제54도에 도시한 가상 개구(48)는 2차원 화상 데이타 G1-Gn의 절환에 수반하여 시간적으로 수평 방향으로 변화한다. 따라서, 제47도의 위상 분포의 계산은 2차원 화상 G1-Gn의 절환에 수반하여 시간적으로 위치가 변화하는 가상 개구 영역에 대하여 계산한다
따라서, 임의의 대응 화소 Pij에 대해서는 시분할에 의한 2차원 화상 표시에 대응하여 달라지는 영역 S1-Sn의 가상 개구(48)에 화소로부터의 광을 편향하기 때문에 위상 분포 Φj,i-Φi,n을 계산하게 된다.
이 때문에 수평 방향으로 시차를 갖는 경우의 위상 분포 저장 테이블에는 제56도에 도시한 바와 같이 대응 화소마다 시분할 표시에 의해 사용되는 위상 분포 데이타가 저장되어진다.
이 분할 2차원 증가의 위상 분포를 사용한 본 발명의 입체 표시에서는 시각 방향이 달라지는 2차원 화상을 절환하여도 제54도에 도시한 바와 같이 수직 방향의 편향 방향은 완전히 동일하게 되고 수평 방향의 편향방향이 2차원 화상마다 달라지게 된다. 이 때문에 수직 방향으로의 광은 확산하지 않고 입체 화상의 재생시에는 더욱 수직 방향으로의 광학적인 확대가 필요해진다.
따라서, 제57도에 도시한 바와 같이, 광 편향 장치(8)에 계속하여 수직 방향의 가시 영역 확대 기능을 갖는 광학 소자로서 예를 들어 렌티큘러 렌즈(112)를 설치하여 수직 방향으로 확산하여 가시 영역(45)을 만들어낸다. 이 과정은 이전에 언급하였다.
[제22 실시예 : 입체 표시 장치]
제58도는 본 발명을 실현하기 위한 기록 및 재생시스템의 개략도이다. 복수의 카메라에 의해 촬영한 2차원 화상은 카메라의 위치에 의한 각도 정보와 함께 데이타 압축부(601)에서 압축되어 기록 장치(602)에서 기록되거나 또는 전송 장치에서 전송된다. 이 2차원 화상은 기록되는 경우 자기 테이프 등의 기록 매체에 기록된다. 전송하는 경우는 통신 네트워크 등의 통신 매체를 거쳐 전송된다.
재생되거나 또는 전송된 데이타는 각도 정보와 함께 데이타 신장부(603)에서 신장되어 계산기에 입력된다. 계산기의 보간 화상 생성부(604)내에서 각 화상의 각도 정보에 근거하여 표시해야 할 수의 시차 화상이 보간 계산되어 필요에 따라 확대, 축소, 라인의 교체 등의 조작을 편집부(605)에서 부가하여 각도 정보에 대응한 번호를 갖는 프레임 버퍼에 기록되어진다. 편향 제어부(7)는 전압 제어 장치(607)에 의해 소망의 편향이 되도록 광 편향 장치(8)를 제어한다. 판독 회로(606)는 프레임 버퍼로부터 편향각에 대응하는 2차원 화상 데이타를 판독하여 표시 장치에 출력한다.
상기한 바와 같이, 각각 소정의 시야내의 각도에 대응한 2차원 화상을 표시함으로써 입체 표시를 행한다.
[본 발명의 입체 표시 장치의 효과]
본 발명에서는 비임 편향 수단으로서 마주보는 한쌍의 전극 사이에 유전율의 이방성(Δε)이 0보다 작은 액정을 사이에 둔 광 편향 장치를 사용하기 때문에 기계적 가동부분을 갖지 않는 입체 표시 장치로 할 수 있고 기계적 진동 등의 영향을 받지 않아 입체 표시의 정밀도를 향상시키고 또한 유지보존도 용이하게 된다.
또한 카메라로 촬영한 화상을 시점수로 분할하는 라인 분할부, 이 라인 분할부에서 분할된 2차원 화상을 시계열로 재배열하는 시계열 재배열부, 이 시계열 재배열부에서 재배열된 2차원 화상을 시계열 순서로 재생 제어하는 2차원 화상 표시 제어부를 구비하고 있으며, 비임 편향 수단은 상기 2차원 화상 표시 수단에 표시된 2차원 화상을 상기 복수의 카메라의 촬영 시점에 대응하여 가상 개구로 편향함으로써 부분적인 화상을 표시하기 때문에 관찰자의 눈의 피로를 덜어줄 수 있다.
비임 편향 수단은 화상을 수평 방향으로 편향하거나 또는 화상을 수직 방향으로 편향하는 것으로 수평방향 및 수직 방향의 입체 화상을 얻을 수 있다.
상기 비임 편향 수단이 수평 방향으로만 편향을 하는 경우, 수직 방향으로의 광 확산 수단을 구비함으로써 수직 방향의 화상을 균일하게 볼 수 있다.
또한, 상기 비임 편향 수단을 제어하는 편향 제어부가 위상 분포 데이타를 저장한 위상 분포 테이블을 참조하여 비임 편향 수단에 의한 편향 각도를 결정하도록 한 경우, 위상 분포 계산을 하는 시간을 생략할 수 있어 고속의 입체 표시를 할 수 있다.
상기 비임 편향 수단을 사이에 두고 전후로 90˚±10의 각도로 교차하는 1쌍의 편광판을 배치함으로써 0차 광을 차광할 수 있다.
비임 편향 수단에 의해 어떤 가상 개구로부터 다음 가상 개구로 편향이 이동해 갈 때 편향 제어부에서 화면 재기록의 전에 이전에 표시화면의 소거 시간을 두어 이 시간 중에는 편향을 중단하도록 함으로써 이전의 표시의 잔상을 제거하여 선명한 입체 표시를 할 수 있다.
그 때에 2차원 화상 표시 수단에 의한 화상 표시의 휘도를 어둡게 함으로써 입체 표시는 보다 선명하게 된다.
따라서, 시각 방향이 다른 복수의 2차원 화상을 통신 네트워크를 통하여 전송하는 송신측과, 전송된 상기 2차원 화상을 수신하는 수신측을 구비하여 수신한 2차원 화상을 표시하는 2차원 화상 표시 수단에서 표시하고, 상기 화상 표시 수단의 화상을 구성하는 화소로부터의 광을 상기 다른 시각 방향에 대응하여 비임 편향수단으로 편향시킴으로써 원격지에서 입체 화상을 표시하는 입체 화상 통신 시스템을 실현할 수 있다.

Claims (16)

  1. 광 편향 장치에 있어서, 서로 대향하여 배치된 적어도 한 쌍의 투명 전극과, 상기 투명 전극 사이에 전압을 인가하는 구동 회로와 상기 투명 전극 사이에 삽입된 액정을 구비하며, 상기 액정에는 상기 투명 전극 사이에 전압이 인가될 때 회절 격자로서 기능하는 평행 줄무늬가 생기고, 인가한 전압의 크기에 따라 상기 평행 줄무늬의 피치가 변화하는 것을 특징으로 하는 광 편향 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정의 유전율의 이방성이 0보다 작은 것을 특징으로 하는 광 편향 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로는 크기가 시간적으로 변하는 전압을 상기 투명 전극 사이에 인가하는 것을 특징으로 하는 광 편향 장치.
  4. 광 주사 장치에 있어서, 서로 대향하여 배치된 투명 전극 사이에 액정이 삽입되어 있고, 상기 투명 전극 사이에 전압을 인가할 때 회절 격자로서 기능하는 평행 줄무늬가 상기 액정에 생기고, 인가한 전압의 크기에 따라 상기 평행 줄무늬의 피치가 변화하는 광 편향 장치와 상기 광 편향 장치의 투명 전극 사이에 크기가 시간적으로 변하는 전압을 인가하는 구동회로와 상기 광 편향 장치로 입사되는 광을 방출하는 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광 편향 장치의 입사광 측면상에 또는 출사광 측면상에 설치된 광 집속용 광학 소자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광 편향 장치에 대한 입사광의 입사각이 주사광으로 사용되는 회절광의 브래그 각과 거의 같도록 설정된 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 광 편향 장치의 출사광 측면상에 설치되어 주사광의 편향각을 실질적으로 확대시키는 광학 소자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 광원과 상기 광 편향 장치 사이에 설치된 개구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 광원으로부터 상기 광 집속용 광학 소자로의 광축 방향을 따른 이격 거리를 변화시키는 가변 메카니즘을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 광 집속용 광학 소자의 출사광을 상기 광 편향 장치로부터 멀어지는 방향으로 반사시키는 하프 미러와 상기 하프 미러로부터 방출된 반사광을 집속하는 제2의 광 집속용 광학 소자와 상기 제2의 광 집속용 광학 소자의 출사광을 반사시키고 이 반사광을 상기 제2의 광 집속용 광학 소자와 상기 하프 미러를 투과하게 하여 상기 광 편향 장치로 입사시키는 반사 부재와 상기 제2의 광 집속용 광학 소자로부터 상기 반사부재로의 광축 방향을 따른 이격 거리를 변화시키는 가변 메카니즘을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  11. 제4항에 있어서, 복수의 광 편향 장치를 포함하며, 상기 광 편향 장치들은 광 편향 장치 각각에 생기는 상기 평행 줄무늬가 서로 교차되도록 층을 이루어 배치되어 있으며, 상기 구동회로는 광 편향 장치 각각에 상호 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 광 편향 장치의 출사광 측면에 설치된 편광자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  13. 제4항에 있어서, 편광 방향이 상기 광 편향 장치의 입사광의 편광방향에 대하여 거의 수직이 되도록 배치되며, 상기 광 편향 장치의 출사광 측면에 설치된 편광자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
  14. 정보 판독 장치에 있어서, 서로 대향하여 배치된 투명 전극 사이에 액정이 삽입되어 있고, 상기 투명 전극 사이에 전압을 인가할 때 회절 격자로서 기능하는 평행 줄무늬가 상기 액정에 생기고, 인가한 전압의 크기에 따라 상기 평행 줄무늬의 피치가 변화하는 광 편향 장치와 상기 광 편향장치의 투명 전극 사이에 크기가 시간적으로 변하는 전압을 인가하는 구동 회로와 상기 광 편향 장치로 입사되는 광을 방출하는 광원과 상기 광 편향 장치에 의해 회절된 주사광이 정보매체에서 반사될 때 이 반사광을 검출하는 광 검출 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 정보 판독 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 정보 매체가 바 코드인 것을 특징으로 하는 정보 판독 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 광 편향 장치의 출사광 측면상에 설치되어, 상기 광 편향 장치의 0차 회절광을 차단하는 차광 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 정보 판독 장치.
KR1019950005480A 1994-03-18 1995-03-16 광편향장치, 광주사장치, 정보판독장치 및 입체표시장치 KR100225790B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990012432A KR100248130B1 (en) 1994-03-29 1999-04-09 Apparatus for deflecting light, device for scanning light, device for reading information and device for stereoscopic display

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP94-87124 1994-03-18
JP6049566A JPH07261203A (ja) 1994-03-18 1994-03-18 光偏向器と光走査装置と情報読み取り装置
JP6087124A JPH07261205A (ja) 1994-03-18 1994-03-18 光走査装置
JP94-49566 1994-03-18
JP94-59597 1994-03-29
JP6059597A JPH07281144A (ja) 1994-03-29 1994-03-29 立体表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR950033935A KR950033935A (ko) 1995-12-26
KR100225790B1 true KR100225790B1 (ko) 1999-10-15

Family

ID=27293677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950005480A KR100225790B1 (ko) 1994-03-18 1995-03-16 광편향장치, 광주사장치, 정보판독장치 및 입체표시장치

Country Status (3)

Country Link
US (4) US5815222A (ko)
EP (2) EP0672936A3 (ko)
KR (1) KR100225790B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020094308A (ko) * 2001-06-08 2002-12-18 삼성테크윈 주식회사 부품 검사 장치 및, 방법

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1935397A (en) 1996-03-15 1997-10-10 Retinal Display Cayman Limited Method of and apparatus for viewing an image
GB2313450A (en) * 1996-05-18 1997-11-26 Motorola Israel Ltd Apparatus for providing a movable beam of light
FR2755272B1 (fr) * 1996-10-31 1998-11-27 Thomson Multimedia Sa Dispositif d'affichage d'images 3d
HUP9700348A1 (hu) * 1997-02-04 1998-12-28 Holografika E.C. Eljárás és berendezés háromdimenziós kép megjelenítésére
JP3560805B2 (ja) * 1998-03-20 2004-09-02 パイオニア株式会社 光ピックアップ
US6715686B1 (en) * 1998-04-30 2004-04-06 C Technologies Ab Device for recording information in different modes
AU5460899A (en) 1998-07-29 2000-02-21 Digilens Inc. In-line infinity display system employing one or more switchable holographic optical elements
US6115152A (en) * 1998-09-14 2000-09-05 Digilens, Inc. Holographic illumination system
US6421109B1 (en) * 1998-10-16 2002-07-16 Digilens, Inc. Method and system for display resolution multiplication
AU1209100A (en) 1998-10-16 2000-05-08 Digilens Inc. Holographic technique for illumination of image displays using ambient illumination
CN1338184A (zh) * 1999-01-06 2002-02-27 堀米秀嘉 三维图像摄影装置及方法、三维图像显示装置及方法、以及三维图像显示位置变换装置及方法
US6678078B1 (en) 1999-01-07 2004-01-13 Digilens, Inc. Optical filter employing holographic optical elements and image generating system incorporating the optical filter
WO2000045608A1 (en) * 1999-01-29 2000-08-03 Digilens Inc. Optical sensor
US6504629B1 (en) 1999-03-23 2003-01-07 Digilens, Inc. Method and apparatus for illuminating a display
KR20010090432A (ko) 1999-03-23 2001-10-18 추후 보정 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템
JP2001042253A (ja) * 1999-08-04 2001-02-16 Minolta Co Ltd レーザー照射光学系
US6473209B1 (en) 1999-08-04 2002-10-29 Digilens, Inc. Apparatus for producing a three-dimensional image
US7502003B2 (en) * 2000-01-20 2009-03-10 Real D Method for eliminating pi-cell artifacts
JP3980242B2 (ja) * 2000-03-10 2007-09-26 パイオニア株式会社 立体的２次元画像表示装置及び画像表示方法
US6912076B2 (en) * 2000-03-17 2005-06-28 Accu-Sort Systems, Inc. Coplanar camera scanning system
US6424437B1 (en) 2000-10-10 2002-07-23 Digilens, Inc. Projection display employing switchable holographic optical elements
US20020050519A1 (en) 2000-10-26 2002-05-02 Oliva Guido M. Laser module for reading optical codes
JP4442061B2 (ja) * 2001-07-30 2010-03-31 日本電気株式会社 回折光学素子
US6646942B2 (en) * 2001-10-09 2003-11-11 Micron Technology, Inc. Method and circuit for adjusting a self-refresh rate to maintain dynamic data at low supply voltages
JP3580299B2 (ja) * 2002-04-04 2004-10-20 アイシン・エンジニアリング株式会社 コード読取装置
JP2004005327A (ja) * 2002-05-30 2004-01-08 Aisin Engineering Kk コード読取装置
JP2004185134A (ja) * 2002-11-29 2004-07-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 記憶装置
US7210632B2 (en) * 2003-06-02 2007-05-01 Symbol Technologies, Inc. On-axis control over scanning beam spot size and shape in electro-optical readers
WO2005010623A2 (en) * 2003-07-24 2005-02-03 Zebra Imaging, Inc. Enhanced environment visualization using holographic stereograms
WO2005086075A1 (en) * 2004-03-01 2005-09-15 International Barcode Corporation Diffractive optical variable image including barcode
US20050273434A1 (en) * 2004-04-18 2005-12-08 Allen Lubow System and method for managing security in a supply chain
KR100813960B1 (ko) * 2005-05-27 2008-03-14 삼성전자주식회사 주사 광학장치 및 이를 채용한 화상형성장치
US20080170293A1 (en) * 2006-03-15 2008-07-17 Lucente Mark E Dynamic autostereoscopic displays
US9843790B2 (en) 2006-03-15 2017-12-12 Fovi 3D, Inc. Dynamic autostereoscopic displays
US20080144174A1 (en) * 2006-03-15 2008-06-19 Zebra Imaging, Inc. Dynamic autostereoscopic displays
JP4404081B2 (ja) * 2006-09-12 2010-01-27 セイコーエプソン株式会社 電気光学素子及び走査型光学装置
CN101304540B (zh) * 2008-06-19 2010-06-02 浙江大学 基于柱镜光栅lcd自由立体显示设备的通用立体图像合成方法
CN102208176B (zh) * 2011-05-18 2015-08-12 中兴通讯股份有限公司 一种三维光栅控制装置及系统
JP2013101308A (ja) * 2011-10-17 2013-05-23 Panasonic Corp 表示装置及びその制御方法
US10048647B2 (en) 2014-03-27 2018-08-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical waveguide including spatially-varying volume hologram
US10210844B2 (en) 2015-06-29 2019-02-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic near-eye display
EP3329616B1 (en) * 2015-07-27 2019-03-27 Signify Holding B.V. Light emitting device for generating light with embedded information
US10310335B2 (en) 2016-02-29 2019-06-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Reducing orders of diffraction patterns
US10254542B2 (en) 2016-11-01 2019-04-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic projector for a waveguide display
US11022939B2 (en) 2017-01-03 2021-06-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Reduced bandwidth holographic near-eye display
US10712567B2 (en) 2017-06-15 2020-07-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic display system
JP7015380B2 (ja) * 2018-03-29 2022-02-02 富士フイルム株式会社 光偏向装置および光学装置
CN109284648B (zh) * 2018-10-15 2023-09-01 深圳市民德电子科技股份有限公司 图像识读设备及其照明用聚光镜片

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3843231A (en) * 1971-04-22 1974-10-22 Commissariat Energie Atomique Liquid crystal diffraction grating
US3758195A (en) * 1972-04-10 1973-09-11 Scm Corp Voltage-controlled spectral separation of light with liquid crystals
US3813145A (en) * 1972-04-10 1974-05-28 Scm Corp Voltage-controlled liquid crystal x{14 y display device
JPS63187462A (ja) * 1987-01-29 1988-08-03 Fujitsu Ltd 磁気ディスク装置の回転同期制御方式
JPH07101259B2 (ja) * 1988-05-10 1995-11-01 シャープ株式会社 立体映像表示装置
JPH02266332A (ja) * 1989-04-07 1990-10-31 Citizen Watch Co Ltd 走査装置
US4945407A (en) * 1989-05-12 1990-07-31 Winnek Douglas Fredwill High definition, three-dimensional television
JP2838801B2 (ja) * 1989-12-19 1998-12-16 富士通株式会社 バーコード読み取り装置
US5111289A (en) * 1990-04-27 1992-05-05 Lucas Gary L Vehicular mounted surveillance and recording system
EP0459790B1 (en) * 1990-05-31 1996-04-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical record and reproduction apparatus
US5258833A (en) * 1991-04-08 1993-11-02 Schenk Alan G Sterescopic television/video system
US5285268A (en) * 1991-12-10 1994-02-08 Victor Company Of Japan, Ltd. Projection type display device having a mask for cutting off unnecessary light parts of displayed picture
JP2746790B2 (ja) * 1992-03-02 1998-05-06 富士写真フイルム株式会社 立体画像記録方法および立体画像記録装置
JPH05299749A (ja) * 1992-04-24 1993-11-12 Sharp Corp 光装置
GB2267579A (en) * 1992-05-15 1993-12-08 Sharp Kk Optical device comprising facing lenticular or parallax screens of different pitch
JPH0635392A (ja) * 1992-07-20 1994-02-10 Fujitsu Ltd 立体表示装置
JPH06110374A (ja) * 1992-09-30 1994-04-22 Fujitsu Ltd 立体表示装置
US5497419A (en) * 1994-04-19 1996-03-05 Prima Facie, Inc. Method and apparatus for recording sensor data
WO1997020433A1 (en) * 1995-12-01 1997-06-05 Southwest Research Institute Methods and apparatus for traffic incident detection
JPH09289655A (ja) * 1996-04-22 1997-11-04 Fujitsu Ltd 立体画像表示方法及び多視画像入力方法及び多視画像処理方法及び立体画像表示装置及び多視画像入力装置及び多視画像処理装置
US6259475B1 (en) * 1996-10-07 2001-07-10 H. V. Technology, Inc. Video and audio transmission apparatus for vehicle surveillance system
JP3189778B2 (ja) 1998-03-11 2001-07-16 日本電気株式会社 配線の温度上昇シミュレーション方法
AU5218999A (en) * 1998-07-20 2000-02-07 Allied-Signal Inc. System and method for monitoring a vehicle battery
US6476858B1 (en) * 1999-08-12 2002-11-05 Innovation Institute Video monitoring and security system
US6377179B1 (en) * 2000-08-17 2002-04-23 John G. Fulton Personal recovery system
US6515581B1 (en) * 2001-08-10 2003-02-04 Photic Electronics Co., Ltd. Wireless vehicle reversal monitoring device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020094308A (ko) * 2001-06-08 2002-12-18 삼성테크윈 주식회사 부품 검사 장치 및, 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US5815222A (en) 1998-09-29
US6339445B1 (en) 2002-01-15
EP1233296A2 (en) 2002-08-21
US20020060659A1 (en) 2002-05-23
KR950033935A (ko) 1995-12-26
US6154260A (en) 2000-11-28
EP0672936A2 (en) 1995-09-20
EP1233296A3 (en) 2002-10-16
EP0672936A3 (en) 1997-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100225790B1 (ko) 광편향장치, 광주사장치, 정보판독장치 및 입체표시장치
CA2106244C (en) Stereoscopic display apparatus
US9354604B2 (en) Optically addressable spatial light modulator divided into plurality of segments, and holographic three-dimensional image display apparatus and method using the light modulator
KR100560529B1 (ko) 자동입체 디스플레이 장치
US9507158B2 (en) Stereoscopic image display apparatus and stereoscopic image display method
JP5975438B2 (ja) 電子ホログラフィ表示装置
JP3878758B2 (ja) 空間光変調装置
CN101176043A (zh) 用于场景全息再现的投射装置和方法
KR20100038101A (ko) 광의 진폭 및 위상 변조 장치
KR102093341B1 (ko) 광학적 어드레싱 공간 광변조기 기반 홀로그래픽 디스플레이
US10900900B2 (en) Structured illumination microscope, observation method, and storage medium
Smalley et al. Holographic video display based on guided-wave acousto-optic devices
US9857593B2 (en) Optics display system with dynamic zone plate capability
JP2856612B2 (ja) ホログラフィック・ステレオグラム記録用投影装置
JP2001272636A (ja) レーザ加工装置
JPH1039255A (ja) 三次元像投写装置
KR20050022373A (ko) 입체 화상 표시 장치 및 입체 화상 표시 시스템
JP4331873B2 (ja) ホログラムディスプレイ
JP4551363B2 (ja) 空間光変調装置
KR100311910B1 (ko) 체적홀로그래픽메모리를이용한스테레오동영상기록/재생장치
JPH07281144A (ja) 立体表示装置
JP2809912B2 (ja) ホログラム表示装置
JP3583611B2 (ja) ３次元動画像表示装置およびそのための光変調パターンデータの作成方法
JPH05323123A (ja) 光学装置
CN118377155A (zh) 一种显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 19950316

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 19950509

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 19950316

Comment text: Patent Application

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 19981229

Patent event code: PE09021S01D

A107 Divisional application of patent
PA0107 Divisional application

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 19990409

Patent event code: PA01071R01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 19990524

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 19990722

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 19990722

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20020709

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20030708

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20030708

Start annual number: 5

End annual number: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20050409