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KR20180032317A - 플로팅 홀로그램 장치 - Google Patents

플로팅 홀로그램 장치 Download PDF

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KR20180032317A
KR20180032317A KR1020160121350A KR20160121350A KR20180032317A KR 20180032317 A KR20180032317 A KR 20180032317A KR 1020160121350 A KR1020160121350 A KR 1020160121350A KR 20160121350 A KR20160121350 A KR 20160121350A KR 20180032317 A KR20180032317 A KR 20180032317A
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KR
South Korea
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hologram
housing
observable
display
angle
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020160121350A
Other languages
English (en)
Inventor
김승철
김종흠
양태길
한상훈
Original Assignee
주식회사 케이티
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
Application filed by 주식회사 케이티 filed Critical 주식회사 케이티
Priority to KR1020160121350A priority Critical patent/KR20180032317A/ko
Publication of KR20180032317A publication Critical patent/KR20180032317A/ko
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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Abstract

플로팅 홀로그램 장치는 상부 공간과 하부 공간을 가지는 하우징, 하부 공간에 설치되어 홀로그램 영상을 출력하는 디스플레이 및 하우징의 내부의 일부면에 형성되어, 홀로그램 영상을 상부 공간으로 반사시키는 반사 미러를 포함하고, 반사 미러에 의해 반사된 홀로그램 영상은 일부면과 대향하는 관찰자 측에서 관찰 가능하도록 상부 공간에 홀로그램을 형성할 수 있다.

Description

플로팅 홀로그램 장치{FLOATING HOLOGRAM APPARATUS}
본 발명은 플로팅 홀로그램 장치에 관한 것이다.
3차원 입체 영상 디스플레이 기술은 2차원 영상에 일정한 깊이 정보를 부가함으로써 3차원 영상을 재구성하는 기술이다.
이러한 3차원 입체 영상 디스플레이 기술은 사람의 양안 시차(binocular disparity) 원리를 이용하여 3차원 영상을 제공하고 있다. 양안 시차를 이용한 좌우 영상을 분리하는 방식에는 안경 방식과 무안경 방식이 있다. 안경 방식은 애너글리프(anaglyph) 방식, 편광 안경 방식, 셔터 안경 방식 등을 포함하고, 무안경 방식에는 렌티큘러(lenticular) 방식, 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 방식 및 광학판 방식 등을 포함할 수 있다. 여기서, 안경 방식 중 편광 안경 방식 및 셔터 안경 방식은 가장 오래된 3차원 디스플레이 방식으로 입체 영화, 3D TV 등에 널리 사용되고 있다. 하지만, 편광 안경 방식 및 셔터 안경 방식은 입체 영상용 특수 안경을 착용해야 하는 불편함과 눈의 피로감을 증대시키는 문제점을 갖고 있다. 무안경 방식 중 렌티큘러 방식 및 패럴랙스 배리어 방식은 낮은 휘도와 저해상도의 영상으로 시청자의 관찰 지점이 고정되어 있으며 시청자의 지속적인 관찰 시, 두통이나 어지러움을 유발하는 단점을 가지고 있다.
한편, 완전 입체 방식에는 홀로그램 및 체적형 3차원 디스플레이 방식이 있다. 이러한 완전 입체 방식은 고가의 레이저 및 정밀한 광학적 장치를 통해 정지 상태의 입체 영상만이 구현되며 실시간 고화질의 입체 영상은 제공하지 못하고 있다.
최근 들어, 하프 미러, 오목 거울, 프레넬 렌즈, 프리즘 어레이 등을 이용하여 저렴한 비용으로 실시간 입체 영상을 구현하는 방식들이 제안되고 있다. 하지만, 하프 미러를 이용한 방식은 영상이 허상으로 맺히고, 시스템에 부하가 많이 걸리는 문제점이 있고, 오목 거울, 프레넬 렌즈 및 프리즘 어레이를 이용한 방식은 제조 비용이 많이 들고, 시야각이 좁다는 문제점이 있다. 특히, 프리즘 어레이를 이용하여 입체 영상을 구현하는 경우, 화질의 저하 문제가 생기게 된다.
관찰자에게 홀로그램 영상에 대한 넓은 시야각을 제공하는 플로팅 홀로그램 장치를 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 플로팅 홀로그램 장치는 상부 공간과 하부 공간을 가지는 하우징, 상기 하부 공간에 설치되어 홀로그램 영상을 출력하는 디스플레이 및 상기 하우징의 내부의 일부면에 형성되어, 상기 홀로그램 영상을 상기 상부 공간으로 반사시키는 반사 미러를 포함하고, 상기 반사 미러에 의해 반사된 홀로그램 영상은 상기 일부면과 대향하는 관찰자 측에서 관찰 가능하도록 상기 상부 공간에 홀로그램을 형성할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 하우징의 내부의 일부면은 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 상부 공간을 향하여 소정 각도의 경사를 갖도록 구성될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 반사 미러의 전부 또는 일부는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 홀로그램 영상이 상기 반사 미러에 의해 반사되는 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 하우징은 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 일부면과 대향하는 면에 상기 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 광학 소자는 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 하우징은 원통 형태 또는 원통의 일부가 길이 방향을 따라 절단된 형태로 형성된 것일 수 있다.
일예에 있어서, 상기 디스플레이는 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier), 렌티큘러(Lenticular Lens) 및 프리즘 어레이(Prism Array)를 포함하는 3D 디스플레이 중 하나로 구성될 수 있다. 상기 디스플레이는 집적 영상 디스플레이 또는 체적 디스플레이로 구성될 수 있다. 상기 디스플레이는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 넓히고, 상기 형성된 홀로그램의 수평 크기가 작아지도록 상기 하부 공간의 중앙으로부터 상기 일부면과 멀어지는 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 상기 디스플레이는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 좁히고, 상기 홀로그램의 수평 크기가 커지도록 상기 하부 공간의 중앙으로부터 상기 일부면의 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 플로팅 홀로그램 장치는 하우징의 하부 공간에 설치되어 홀로그램 영상을 출력하는 홀로그램 영상 출력부; 상기 하우징의 내부의 일부면에 설치된 반사 미러에 의해 반사된 홀로그램 영상을 상기 일부면과 대향하는 관찰자 측에서 관찰 가능하도록 상기 하우징의 상부 공간에 홀로그램을 형성시키는 홀로그램 형성부; 및 상기 홀로그램 영상이 상기 반사 미러에 의해 반사되는 출사각 또는 상기 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 각도 변경부를 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 각도 변경부는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 홀로그램 영상이 상기 반사 미러에 반사되는 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 각도 변경부는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 일부면과 대향하는 면에 상기 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 광학 소자는 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 하우징의 내부의 일부면은 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 상부 공간을 향하여 소정 각도의 경사를 갖도록 구성될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 하우징은 원통 형태 또는 원통의 일부가 길이 방향을 따라 절단된 형태로 형성될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 홀로그램 영상 출력부는 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier), 렌티큘러(Lenticular Lens) 및 프리즘 어레이(Prism Array)를 포함하는 3D 디스플레이 중 하나로 구성될 수 있다. 상기 홀로그램 영상 출력부는 집적 영상 디스플레이 또는 체적 디스플레이로 구성될 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 관찰자에게 홀로그램 영상에 대한 넓은 시야각을 제공하는 플로팅 홀로그램 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플로팅 홀로그램 장치의 예시 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 플로팅 홀로그램 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플로팅 홀로그램 장치에서 홀로그램 영상을 제공하는 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 디스플레이의 위치에 따른 홀로그램이 형성되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 관찰 가능 영역을 조절하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 관찰 가능 영역을 조절하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 관찰 가능 영역을 조절하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 관찰 가능 영역을 조절하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 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.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플로팅 홀로그램 장치의 예시 도면이다.
도 1을 참조하면, 플로팅 홀로그램 장치(10)는 하우징(100), 디스플레이(110) 및 반사 미러(120)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 1의 플로팅 홀로그램 장치(10)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 도 1과 다르게 구성될 수도 있다.
하우징(100)은 상부 공간(102)과 하부 공간(104)으로 분리되어 구성될 수 있다. 이 때, 하우징(100)의 상부 공간(102)은 홀로그램(130)이 형성되는 공간이고, 하우징(100)의 하부 공간(104)에는 홀로그램 영상을 출력시키는 디스플레이(110)가 설치되어 있다.
하우징(100)은 원통 형태 또는 원통의 일부가 길이 방향을 따라 절단된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(100)의 상부 공간(102)은 원통 형태의 투명 곡면 유리로 구성되지만, 하우징(100)의 하부 공간(104)은 원통 형태의 불투명한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(100)은 하부 공간(104)이 원통 형태로 구성되되, 상부 공간(102)은 원통 형태의 반투과 유리 또는 원통의 일부가 포물선 모양으로 절단된 형태이거나 외벽이 존재하지 않는 열린 공간으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(100)의 하부 공간(104)의 외부는 불투명하게 처리되어 있어서 내부 확인이 불가능할 수 있고, 하부 공간(104)의 내부는 디스플레이(110)에서 출력되는 홀로그램 영상의 반사율을 높이기 위하여 디스플레이(110)의 화면과 대향하는 하우징(100)의 일부면이 거울 코팅을 갖도록 구성될 수 있다.
반사 미러(120)는 원통형 곡면 거울 또는 원통형 반투과 거울로서, 하우징(100)의 일부면에 설치될 수 있다. 예를 들어, 반사 미러(120)는 하우징(100)의 옆면의 50%에 근사한 영역에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 홀로그램이 형성되기에 적합한 크기로 설치될 수 있다. 또한, 반사 미러(120)는 하우징(100)의 일부면에 해당하는 높이의 전부 또는 일부에 설치될 수 있다.
반사 미러(120)는 하우징(100)의 내부의 일부면에 형성되어, 디스플레이(110)로부터 출력된 홀로그램 영상을 상부 공간(102)으로 반사시킬 수 있다. 반사 미러(120)에 의해 반사된 홀로그램 영상은 하우징(100)의 일부면과 대향하는 관찰자(140) 측에서 관찰 가능하도록 상부 공간(102)에 홀로그램을 형성할 수 있다.
관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여, 하우징(100)은 하우징(100)의 내부의 일부면이 소정 각도로 경사를 갖도록 구성될 수 있다. 하우징(100)의 내부의 일부면은 하부 공간(104)으로부터 시작하여 상부 공간(102)을 향하여 소정 각도만큼 경사지도록 구성될 수 있다.
관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여, 하우징(100)은 하우징(100)의 일부면과 대향하는 면에 형성된 홀로그램(130)으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 광학 소자는 형성된 홀로그램(130)로부터 입사되는 광이 통과하는 경계면(광이 통과하는 하우징(100)의 내부 또는 외부의 일부면)에 설치될 수 있다. 이러한, 광학 소자는 예를 들면, 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여, 하우징(100)은 홀로그램 영상이 반사 미러(120)에 반사되는 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 광학 소자는 반사 미러(120)의 전부 또는 일부에 설치될 수 있다. 이러한, 광학 소자는 예를 들면, 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
디스플레이(110)는 하부 공간(104)에 설치되어 홀로그램 영상을 출력할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(110)는 2차원 영상을 출력할 수 있는 LCD(Liquid Crystal Display) 디스플레이, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이 등으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(110)는 3차원 영상을 출력할 수 있는 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier), 렌티큘러(Lenticular Lens) 및 프리즘 어레이(Prism Array)를 포함하는 3D 디스플레이 중 하나로 구성될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(110)는 3차원 체적 영상을 출력할 수 있는 집적 영상 디스플레이, 홀로그램 디스플레이, 회전 스크린 기반 체적 디스플레이, 다층 구조 기반의 체적 디스플레이 등으로 구성될 수 있다.
잠시 도 4a 내지 4e를 참조하여 디스플레이(110)의 위치에 따른 홀로그램(130)의 위치를 설명하기로 한다.
도 4a, 4b 및 4d는 플로팅 홀로그램 장치(10)를 상단에서 바라보았을 때의 플로팅 홀로그램 장치(10)의 내부를 나타낸 도면이고, 4c 및 4e는 플로팅 홀로그램 장치(10)의 측면을 나타낸 도면이다. 하우징(100)이 원통 형태의 좌우 대칭이기 때문에 도 4b 및 도 4d에서 디스플레이(110) 및 홀로그램(130) 각각에 대하여 일부만을 도시하여 설명하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 디스플레이(110)가 반사 미러(120)로부터 a만큼 떨어진 지점에 위치하고, 하우징(100)의 반지름이 R이고, 반사 미러(120)의 초점 거리가 f인 경우, 디스플레이(110)의 위치에 따라 형성되는 홀로그램(130)의 위치 및 홀로그램(130)의 배율은 수학식 1 및 수학식 2과 같은 관계를 갖게 된다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, a는 디스플레이(110)로부터 반사 미러(120)까지의 거리, b는 반사 미러(120)로부터 홀로그램(130)까지의 거리, f는 반사 미러(120)의 초점 거리이다.
[수식 2]
Figure pat00002
여기서, M은 홀로그램(130)의 수평 배율이고, a는 디스플레이(110)로부터 반사 미러(120)까지의 거리, b는 반사 미러(120)로부터 홀로그램(130)까지의 거리, f는 반사 미러(120)의 초점 거리이다. 여기서 수직 방향으로는 단순 반사 미러의 역할만을 하기 때문에 홀로그램의 수직 배율은 1이 된다.
도 4b를 참조하면, 디스플레이(110)가 하우징(100)의 하부 공간(104)에서 중앙에 위치하게 되면, 하우징(100)의 상부 공간(102)에 투영된 홀로그램(130)도 [수학식 1]에 의해서 하우징(100)의 상부 공간(102)의 중앙에 위치하게 된다.
도 4c를 참조하면, 디스플레이(110)가 하부 공간(104)의 중앙에 위치한 경우, 디스플레이(110)의 하단에서 소정 각도(409)로 출사된 광선(411)은 반사 미러(120)에 의해 상부 공간(102)으로 반사되어 관찰자(140)가 관찰 가능한 관찰 가능 영역으로 향하게 된다. 이 때, 소정 각도(409) 이하로 출사되는 광선은 반사 미러(120)에 의해 반사되지만 반사된 광선이 디스플레이(110)에 가려져 관찰자(140)가 볼 수 없다. 반면, 소정 각도(409) 이상으로 출력되는 광선에 대해서는 관찰자(140)가 볼 수 있다.
따라서, 관찰자(140)가 소정 각도(409) 이상의 각도에서 홀로그램(130)를 바라볼 때에만 홀로그램(130) 전체를 관찰할 수 있지만, 소정 각도(409) 이하의 각도로 홀로그램(130)를 바라보게 되면 홀로그램(130)의 일부분만을 관찰할 수 있게 된다.
도 4d를 참조하면, 디스플레이(110)가 하부 공간(104)의 중앙으로부터 소정 간격 떨어진 곳(하우징(100)의 일부면에서 멀어지는 위치)에 위치하게 되면, 상부 공간(102)에 투영된 홀로그램(130)은 [수학식 1]에 의해서 디스플레이(110)가 중앙으로부터 떨어진 거리보다 중앙과 근접한 거리에 위치하게 된다. 또한, 상부 공간(102)에 투영된 홀로그램(130)의 수평 크기는 [수학식 2]에 의하여 작아지게 된다.
도 4e를 참조하면, 하부 공간(104)의 중앙으로부터 소정 간격 떨어진 곳에 위치한 디스플레이(110)에서 소정 각도(413) 이상으로 출사된 광선(415)은 반사 미러(120)에 의해 상부 공간(102)으로 반사되어 관찰자(140)가 관찰 가능한 관찰 가능 영역으로 굴절된다. 이 때, 소정 각도(413) 이하로 출력되는 광선은 반사 미러(120)에 의해 반사되지만 반사된 광선이 디스플레이(110)에 가려져 관찰자(140)가 볼 수 없다.
이와 같이, 디스플레이(110)가 하부 공간(104)의 중앙으로부터 하우징(100)의 일부면과 멀어지는 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치할수록 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 홀로그램의 관찰 가능 영역은 넓혀지고, 형성된 홀로그램의 수평 크기가 작아지게 된다. 다른 실시 예로, 디스플레이(110)가 하부 공간(104)의 중앙으로부터 일부면의 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치할수록 홀로그램의 관찰 가능 영역은 좁혀지고, 홀로그램의 수평 크기는 커지게 된다.
한편, 도 4c 및 도 4e의 비교를 통해 디스플레이(110)의 위치에 따라 홀로그램의 관찰 가능 영역이 달라짐을 확인할 수 있다. 또한, 디스플레이(110)에서 출사된 광선(415)의 각도에 따라 상부 공간(102)에 형성되는 홀로그램의 높이가 달라지게 된다. 예를 들면, 광선(415)의 각도가 커질수록, 홀로그램의 높이는 높아지는데 반해 관찰자(140)가 관찰 가능한 최소 높이 또한 높아지므로 관찰자(140)가 홀로그램을 관찰 하는데 어려움이 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따르면, 홀로그램의 높이는 높게 유지하면서 관찰자(140)의 관찰 가능 영역을 넓혀 관찰자(140)가 관찰 가능한 최소 높이를 낮출 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 8을 참조하여 관찰 가능 영역을 조절하기 위한 방법을 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 하우징(100)의 수직 방향에 해당하는 하우징(100)의 내부의 일부면이 소정 각도의 경사를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(100)의 내부의 일부면이
Figure pat00003
각도로 경사져 있고, 디스플레이(110)의 하단에서
Figure pat00004
의 각도로 출사된 홀로그램 영상의 광선이 반사 미러(120)에 반사되어 관찰자(140) 측으로 향하게 되면, 관찰자(140) 측에서 관찰되는 광선(507)의 각도는
Figure pat00005
값이 되며, 관찰 가능한 관찰 가능 영역은 기존에 비해
Figure pat00006
만큼 넓어지게 된다.
도 6을 참조하면, 관찰자(140) 측에서 관찰 능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 반사 미러(120)의 전부 또는 일부에 홀로그램 영상이 반사 미러(120)에 의해 반사되는 출사각을 변경하는 광학 소자(601)를 포함시킬 수 있다. 이 때, 광학 소자는 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 미러 어레이의 경우, 경사면으로 이루어져 있기 때문에 마이크로 미러 어레이의 각도에 따라 입사각(603) 대비 출사각(605)을 조절할 수 있다.
도 7을 참조하면, 홀로그램(130)으로부터 입사되는 광이 통과되는 하우징(100)의 상부 공간(102)의 일부면(내부면 또는 외부면)에 출사각을 변경하는 광학 소자(701)를 포함시킴으로써 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절할 수 있다. 이 때, 광학 소자는 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 반사 미러(120)의 전부(또는 일부) 및 반사 미러(120)에 의해 반사되는 광이 통과되는 하우징(100)의 상부 공간(102)의 일부면 각각에 출사각을 변경하는 광학 소자(701)를 포함시킴으로써 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 플로팅 홀로그램 장치(10)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 플로팅 홀로그램 장치(10)는 홀로그램 영상 출력부(200), 홀로그램 형성부(210) 및 각도 변경부(220)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 플로팅 홀로그램 장치(10)는 본 발명의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 2에 도시된 구성요소들을 기초로 하여 여러 가지 변형이 가능하다.
홀로그램 영상 출력부(200)는 하우징(100)의 하부 공간(104)에 설치되어 홀로그램 영상을 출력할 수 있다. 예를 들면, 홀로그램 영상 출력부(200)는 3차원 영상을 출력할 수 있는 패럴렉스 배리어, 렌티큘러 및 프리즘 어레이를 포함하는 3D 디스플레이 중 하나로 구성될 수 있다. 예를 들면, 홀로그램 영상 출력부(200)는 3차원 체적 영상을 출력할 수 있는 집적 영상 디스플레이, 홀로그램 디스플레이, 회전 스크린 기반 체적 디스플레이, 다층 구조 기반의 체적 디스플레이 중 하나로 구성될 수 있다.
한편, 홀로그램 영상 출력부(200)의 위치에 따라 관찰 가능 영역과 홀로그램의 수평 크기는 달라지게 된다. 예를 들면, 홀로그램 영상 출력부(200)가 하우징(100)의 하부 공간(104)의 중앙으로부터 일부면과 멀어지는 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치하게 되면, 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역은 확장되고, 상부 공간(102)에 형성된 홀로그램의 수평 크기는 작아질 수 있다. 예를 들면, 홀로그램 영상 출력부(200)가 하우징(100)의 하부 공간(104)의 중앙으로부터 일부면의 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치하게 되면, 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역은 축소되고, 상부 공간(102)에 형성된 홀로그램의 수평 크기는 커질 수 있다.
홀로그램 형성부(210)는 하우징(100)의 내부의 일부면에 설치된 반사 미러(120)에 의해 반사된 홀로그램 영상을 일부면과 대향하는 관찰자(140) 측에서 관찰 가능하도록 하우징(100)의 상부 공간(102)에 홀로그램을 형성시킬 수 있다. 여기서, 하우징(100)은 예를 들면, 원통 형태 또는 원통의 일부가 길이 방향을 따라 절단된 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정하진 않는다.
한편, 하우징(100)의 내부의 일부면을 상부 공간(102)을 향하여 소정 각도의 경사를 갖도록 구성함으로써 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절할 수 있다. 예를 들면, 하우징(100)의 일부면의 기울기 각도가 커질수록 관찰 가능 영역은 넓어질 수 있다.
각도 변경부(220)는 홀로그램 영상이 반사 미러(120)에 의해 반사되는 출사각 또는 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경할 수 있다.
각도 변경부(220)는 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 홀로그램 영상이 반사 미러(120)에 반사되는 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 광학 소자는 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 각도 변경부(220)는 반사 미러(120)의 전부 또는 일부에 광학 소자를 설치하여 반사 미러(120)에 의해 반사된 홀로그램 영상의 출사각을 변경할 수 있다.
각도 변경부(220)는 관찰자(140) 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 일부면과 대향하는 면에 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 광학 소자는 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 각도 변경부(220)는 홀로그램으로부터 입사되는 광이 통과되는 하우징(100)의 상부 공간(102)의 일부면에 광학 소자(701)를 설치함으로써 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경할 수 있다.
한편, 당업자라면, 홀로그램 영상 출력부(200), 홀로그램 형성부(210) 및 각도 변경부(220) 각각이 분리되어 구현되거나, 이 중 하나 이상이 통합되어 구현될 수 있음을 충분히 이해할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플로팅 홀로그램 장치(10)에서 홀로그램 영상을 제공하는 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3에 도시된 실시예에 따른 홀로그램 영상 제공 방법은 도 1 내지 도 2에 도시된 실시예에 따른 플로팅 홀로그램 장치(10)에서 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 2의 플로팅 홀로그램 장치(10)에 관하여 기술된 내용은 도 3에 도시된 실시예에 따른 홀로그램 영상 제공 방법에도 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 단계 S301에서 플로팅 홀로그램 장치(10)는 하우징(100)의 하부 공간(104)에 설치된 디스플레이(110)를 통해 홀로그램 영상을 출력할 수 있다.
단계 S303에서 플로팅 홀로그램 장치(10)는 하우징(100)의 내부의 일부면에 설치된 반사 미러(120)에 의해 반사된 홀로그램 영상을 일부면과 대향하는 관찰자(140) 측에서 관찰 가능하도록 하우징(100)의 상부 공간(102)에 홀로그램을 형성시킬 수 있다.
단계 S305에서 플로팅 홀로그램 장치(10)는 홀로그램 영상이 반사 미러(120)에 의해 반사되는 출사각(또는 형성된 홀로그램)으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경시킬 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S301 내지 S305는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 플로팅 홀로그램 장치
100: 하우징
110: 디스플레이
120: 반사 미러
200: 홀로그램 영상 출력부
210: 홀로그램 형성부
220: 각도 변경부

Claims (18)

  1. 플로팅 홀로그램 장치에 있어서,
    상부 공간과 하부 공간을 가지는 하우징;
    상기 하부 공간에 설치되어 홀로그램 영상을 출력하는 디스플레이; 및
    상기 하우징의 내부의 일부면에 형성되어, 상기 홀로그램 영상을 상기 상부 공간으로 반사시키는 반사 미러를 포함하고,
    상기 반사 미러에 의해 반사된 홀로그램 영상은 상기 일부면과 대향하는 관찰자 측에서 관찰 가능하도록 상기 상부 공간에 홀로그램을 형성하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 내부의 일부면은 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 상부 공간을 향하여 소정 각도의 경사를 갖도록 구성되는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 미러의 전부 또는 일부는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 홀로그램 영상이 상기 반사 미러에 의해 반사되는 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 일부면과 대향하는 면에 상기 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 광학 소자는 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함하는, 플로팅 홀로그램 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 원통 형태 또는 원통의 일부가 길이 방향을 따라 절단된 형태로 형성된 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier), 렌티큘러(Lenticular Lens) 및 프리즘 어레이(Prism Array)를 포함하는 3D 디스플레이 중 하나로 구성된 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 집적 영상 디스플레이 또는 체적 디스플레이로 구성된 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 넓히고, 상기 형성된 홀로그램의 수평 크기가 작아지도록 상기 하부 공간의 중앙으로부터 상기 일부면과 멀어지는 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 좁히고, 상기 홀로그램의 수평 크기가 커지도록 상기 하부 공간의 중앙으로부터 상기 일부면의 방향으로 소정 간격 떨어진 곳에 위치하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  11. 플로팅 홀로그램 장치에 있어서,
    하우징의 하부 공간에 설치되어 홀로그램 영상을 출력하는 홀로그램 영상 출력부;
    상기 하우징의 내부의 일부면에 설치된 반사 미러에 의해 반사된 홀로그램 영상을 상기 일부면과 대향하는 관찰자 측에서 관찰 가능하도록 상기 하우징의 상부 공간에 홀로그램을 형성시키는 홀로그램 형성부; 및
    상기 홀로그램 영상이 상기 반사 미러에 의해 반사되는 출사각 또는 상기 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 각도 변경부
    를 포함하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 각도 변경부는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 홀로그램 영상이 상기 반사 미러에 반사되는 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 각도 변경부는 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 일부면과 대향하는 면에 상기 형성된 홀로그램으로부터 입사되는 광의 출사각을 변경하는 광학 소자를 포함하는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 광학 소자는 마이크로 미러 어레이, 프리즘 어레이 및 회절 광학 소자 중 하나 이상을 포함하는, 플로팅 홀로그램 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 하우징의 내부의 일부면은 상기 관찰자 측에서 관찰 가능한 관찰 가능 영역을 조절하기 위하여 상기 상부 공간을 향하여 소정 각도의 경사를 갖도록 구성되는 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 하우징은 원통 형태 또는 원통의 일부가 길이 방향을 따라 절단된 형태로 형성된 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 홀로그램 영상 출력부는 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier), 렌티큘러(Lenticular Lens) 및 프리즘 어레이(Prism Array)를 포함하는 3D 디스플레이 중 하나로 구성된 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 홀로그램 영상 출력부는 집적 영상 디스플레이 또는 체적 디스플레이로 구성된 것인, 플로팅 홀로그램 장치.
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