비디오 홀로그램용 디스플레이 장치에 화상 내용을멀티모드로 표시하기 위한 방법 및 멀티모드 디스플레이장치 document_id A220623108138

오토스테레오스코픽 디스플레이 분야에서, 오토스테레오스코픽 표시로부터 2D 표시로의 전환은 예컨대 본 출원의 출원인의 WO 2005/027534의 "오토스테레오스코픽 멀티-유저 디스플레이"에 공지되어 있다. 상기 디스플레이는 바람직하게는 백색의, 가급적 균일한 광 분포를 관찰자의 눈에 포커싱하기 위한 포커싱 소자, 및 모노스코픽 또는 스테레오스코픽 화상 내용을 가진 화상 또는 화상 시퀀스의 시간 순차 표시를 위한 투과성 화상 매트릭스를 포함하고, 상기 화상 매트릭스는 색 및 강도가 자유로이 선택되도록 제어 가능하며 상기 포커싱 소자의 광에 의해 투과된다. 포커싱 소자는 광 전파 방향으로 볼 때 화상 매트릭스 앞에 놓인 스위트-스팟(sweet-spot) 유닛이며, 그 광은 비교적 큰 면으로 화상 매트릭스를 투과하고 개별적으로 미리 주어질 수 있는 크기로 스위트 스팟으로서, 관찰자의 눈에 상응하는 지점들에 포커싱될 수 있다. 시간 멀티플렉싱에 의해, 전체 디스플레이 또는 선택 가능한 그 부분만이 오토스테레오스코픽 표시로부터 2D로 전환될 수 있다. 또한, 다른 관찰자들에게 서로 다른 화상 내용이 제공될 수 있다. 본 출원의 출원인의 WO 2005/060270에 개시된 "오토스테레오스코픽 멀티-유저 디스플레이"는 공간적 멀티플렉싱을 특징으로 한다. 상기 디스플레이는 트래킹 및 화상 제어에 의해 방향 제어되는 스위트 스팟 유닛을 포함하며, 상기 스위트 스팟 유닛은 별도로 활성화 가능한 복수의 조명 소자를 가진 조명 매트릭스, 및 상이한 눈 위치에서 확장된 스위트 스팟에 방향성 빔 번들로서 교대 액티브 조명 소자를 이미징하기 위한 이미징 장치를 포함함으로써, 투과성 화상 매트릭스에서 스트레오스코픽 화상 시퀀스의 우측 및 좌측 화상들이 교대로 관찰자의 우측 또는 좌측 눈 위치에 표현될 수 있다. 오토스테레오스코픽 표시로부터 2D 표시로의 전환을 위해, 화상 매트릭스에서 상응하는 화상 내용의 인터리빙(interleaving)에 의해 공간적 멀티플렉싱이 보상된다. 후자의 디스플레이와 유사하게, 다른 관찰자에게 서로 다른 화상 내용이 제공될 수 있다. Philips에 의해 출원된 WO 2005/011291에는 스위칭 가능한 오토스테레오스코픽 디스플레이가 개시되어 있다. 디스플레이는 스위칭 가능한 렌티큘러를 포함하며, 상기 렌티큘러는 LC-액으로 채워지고 굴절률 003e# 1을 가진 다른 재료에 의해 둘러싸인다. LC-액의 굴절률은 전기장에 의해 변하고 주변 재료의 굴절률과 동일하거나 상이할 수 있다. 굴절률이 상이한 경우, 광은 경계면에서 굴절되고, 굴절률이 동일한 경우에는 광이 편향 없이 경계면을 통과한다. 따라서, 렌티큘러가 스위치 온 및 오프될 수 있다. 스위치 온 상태에서, 액티브 화상 분리 수단에 의해 오토스테레오스코픽 표시가 제공되고, 그렇지 않은 경우 2D 표시가 제공된다. Ocuity의 WO 2004/070451에는 스위칭 가능한 렌티큘러를 가진 스위칭 가능한 오토스테레오스코픽 디스플레이가 개시되어 있다. 렌티큘러는 2중 굴절 재료로 이루어지고 등방성 재료에 의해 둘러싸이며, 그 굴절률은 편광 전파 방향에 속하는 렌티큘러의 굴절률과 동일하다. 따라서, 하나의 편광 전파 방향의 광은 렌티큘러를 편향 없이 통과하는 한편, 직교 편광 전파 방향의 광에는 렌즈 작용이 가해진다. 렌티큘러 후에, 선택적으로 하나 또는 다른 편광 전파 방향의 광을 통과시키는 광 소자가 배치된다. 따라서, 관찰자가 렌즈 작용 없는 또는 렌즈 작용을 받은 광을, 그에 따라 2D 표시 또는 오토스테레오스코픽 표시를 볼 것인지의 여부가 선택될 수 있다. 비디오 홀로그램을 재구성하기 위한 장치, 짧게 표현하면 홀로그래픽 디스플레이는 통상 제어 가능한 픽셀의 배치를 가진 SLM을 포함한다. 픽셀들은 조명된 광의 진폭 및/또는 위상의 전자적 영향에 의해 물체 점을 재구성한다. 이러한 장치는 공간 광변조기 SLM의 하나의 형태이다. SLM은 매트릭스 제어되는 연속 SLM 또는 음향 광학 변조기 AOM을 포함해서 연속적으로 매트릭스형일 수 있다. 광 패턴의 공간적 진폭 변조에 의해 비디오 홀로그램을 재구성하기 위한 적합한 디스플레이 장치는 예컨대 액정 디스플레이(LCD)이다. 그러나, 상기 원리는 광 파면을 변조하기 위해 코히어런트 광을 사용하는 다른 제어 가능한 장치에도 적용될 수 있다. 하나의 픽셀은 홀로그램 점의 이산 값에 의해 개별적으로 어드레싱되고 제어된다. 각각의 픽셀은 비디오 홀로그램의 홀로그램 점을 형성한다. 따라서, LCD에서 '픽셀'은 디스플레이의 개별적으로 어드레싱 가능한 화소에 대해 사용된다. DLP에서, '픽셀'은 개별 마이크로 거울 또는 마이크로 거울의 소그룹에 대해 사용된다. 연속 SLM에서, 픽셀은 복합 홀로그램 점을 나타내는 SLM에서의 전이 영역이다. 따라서, '픽셀'은 일반적으로 복합 홀로그램 점을 나타낼 수 있는 가장 작은 단위이다. 출원인은 WO 2004/044659에서 홀로그래픽 디스플레이의 분야에서, 비디오 홀로그램을 재구성하기 위한 장치를 개시한다. 디스플레이는 하나 이상의, 실제 또는 가상 점형 및/또는 선형의, 충분한 코히어런트 광원, 렌즈, 및 매트릭스형으로 또는 다른 방식으로 규칙적으로 배치된 셀로 구성된 비디오 홀로그램으로 이루어진 시스템을 포함한다. 상기 비디오 홀로그램은 셀 마다 각각 진폭 및/또는 위상이 제어 가능한 개구 및 광원 화상의 장소에 관찰자 평면을 갖는다. 상기 관찰자 평면에는 가상 관찰자 윈도우가 재구성의 주기성 간격으로 비디오 홀로그램의 푸리에 변환물로서 배치되며, 상기 윈도우를 통해 3차원 장면이 관찰 가능하다. 상기 관찰자 윈도우의 크기는 주기성 간격보다 크지 않다. 본 출원의 출원인의 WO 2006/027228에는 컴퓨터로 발생된 비디오 홀로그램의 코딩 및 재구성을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 디스플레이는 하나의 방향으로 충분한 코히어런트 방사 선형 광원 및 광학 포커싱 수단을 포함함으로써, 광원의 광의 변조 후에 관찰자 윈도우를 가진 절두 피라미드형 재구성 공간에서 매트릭스형으로 배치된, 제어 가능한 픽셀로 하나의 장면이 홀로그래픽으로 재구성된다. 디스플레이는 선형 광원이 수평으로 배치됨으로써, 그 광이 수직 방향으로 충분한 코히어런시를 가지며, 관찰자의 각각의 눈에 대해 각각 하나의 열(column) 그룹을 가진 픽셀 열 내부에서 제어 가능한 픽셀이 동일한 장면의 1차원의, 수직 코딩된 홀로그램으로 코딩되고, 2개의 열 그룹은 수평 방향으로 인터리빙되며, 픽셀 열에 대해 평형하게 배치된 분리 소자를 가진 화상 분리 수단이 존재하고, 상기 분리 수단은 관찰자의 상응하는 눈에 대해 각각의 열 그룹을 개방하고, 각각의 다른 눈에 대해 차단하는 것을 특징으로 한다. 2개의 홀로그래픽 디스플레이는, 관찰자가 볼 수 있는, 장면의 물체를 재구성하는 것이 아니라, 물체가 미리 주어진 장소에 실제로 존재하면, 장면의 물체가 방출하는 파면이 각각 관찰자의 동공을 커버하는 2개의 작은 관찰자 윈도우 내로 향하게 하는 것을 기초로 한다. 전자의 홀로그래픽 디스플레이는 시간적 멀티플렉싱을 특징으로 하고, 후자는 공간적 멀티플렉싱을 특징으로 한다. '관찰자 윈도우'는 제한된 가상 영역이며, 이 가상 영역을 통해 관찰자는 충분한 크기의 가시성으로 재구성된 전체 3D-장면을 볼 수 있다. 관찰자 윈도우는 관찰자의 눈에 또는 그 근방에 있다. 관찰자 윈도우는 X, Y, Z의 방향으로 움직일 수 있다. 관찰자 윈도우 내에서, 파면이 중첩됨으로써, 재구성된 물체가 관찰자에게 가시될 수 있다. 상기 원리의 실시예에서, 장면은 관찰자 윈도우를 통해 관찰될 수 있고, 관찰자 윈도우의 에지와 SLM 사이에 형성된 절두 피라미드 내에서 재구성된다. 2개의 관찰자 윈도우, 즉 각각의 눈에 대해 하나의 관찰자 윈도우가 사용되는 것이 가능하다. 관찰자 윈도우의 복잡한 배치도 가능하다. 또한, 관찰자가 SLM 후에 보는 물체들 또는 전체 장면을 포함하는 비디오 홀로그램을 코딩하는 것이 가능하다. 가상 관찰자 윈도우들은 알려진 위치 검출 및 트래킹 장치에 의해 실제 관찰자 위치에 트래킹된다. 본 출원서에서는, 광원의 광이 충분한 분해능으로 적어도 1차원 홀로그래픽 재구성을 위해 적합한 간섭을 가질 정도로 공간적으로 코히어런시를 가지면, '광원'은 충분한 코히어런시를 갖는 것으로 볼 수 있다. 공간적 코히어런시는 광원의 측면 확장에 관련된다. 예컨대 LED 또는 형광 램프와 같은 광원은 그들의 광이 충분히 작은 개구를 통해 방사되는 경우 상기 조건을 충족시킬 수 있다. 레이저 소스의 광은 회전 한계 내에서 점 소스로부터 나온 것으로 관찰될 수 있다. 이는 물체의 예리한 재구성을 일으킨다. 즉, 각각의 물체 점은 회절 한계 내에서 점으로서 재구성된다. 공간적으로 코히어런트 소스의 광은 측면 확장을 가지며 물체의 예리하지 않은 그리고 희미한 재구성을 야기한다. 예리하지 않음 또는 희미함의 정도는 특정 위치에서 재구성되는 물체 점의 넓어진 크기로부터 주어진다. 공간적 인코히어런트 소스를 홀로그램의 재구성에 사용하기 위해, 개구의 폭이 조절됨으로써 재구성 품질과 명도 사이의 절충안이 찾아져야 한다. 작은 개구는 양호한 공간적 코히어런시를 야기함으로써 예리하지 않음 또는 희미함의 정도를 감소시킨다. 그러나, 작은 개구는 작은 명도를 야기한다. "부분적 공간적 코히어런시"는 이러한 광원을 나타내기 위해 사용된다. 시간적 코히어런시는 광원의 스펙트럼 대역에 관련된다. 시간적 코히어런시를 보장하기 위해, 광의 스펙트럼은 충분히 협대역이어야 한다. 고명도 LED의 스펙트럼 대역 폭은 홀로그래픽 재구성을 위한 시간적 코히어런시를 보장하기 위해 충분히 좁다. SLM에서 회절 각은 파장에 비례하므로, 단 하나의 단색 광원이 물체 점의 예리한 재구성을 가능하게 한다. 넓어진 스펙트럼은 물체 점을 넓히고 물체 재구성을 희미하게 하거나 예리하지 않게 한다. 광원의 스펙트럼은 단색으로서 볼 수 있다. LED의 스펙트럼 대역은 충분히 좁아서 양호한 재구성이 가능하다. 상기 홀로그래픽 디스플레이에서, 코딩된 홀로그램은 재구성될 3차원 장면의 변환물이다. "변환"은 변환과 동등한, 각각의 수학적 또는 컴퓨터 기술 또는 각각의 근사 방법을 포함하도록 설계된다. 수학적 의미에서 변환은 더 정확히 맥스웰 파 전파(wave propagation)로 표현되는 물리적 과정의 근사이다. 프레넬 변환과 같은 변환 또는 푸리에 변환으로 공지된 변환의 특별한 그룹은 2차 근사이다. 이것은 대수적이며 미분적이지 않기 때문에, 이것은 계산 기술로 효율적으로 처리될 수 있다. 또한, 이것은 광학 시스템에 의해 정확하게 실행될 수 있다. 홀로그래픽 디스플레이는 초기 개발 및 원형(prototype) 단계이기 때문에, 지금까지는 오토스테레오스코픽 표시로 및 2D 표시로 전환될 수 있는 홀로그래픽 디스플레이가 공지되어 있지 않다. 본 발명의 과제는 멀티모드 표시를 보장하고 홀로그래픽, 오토스테레오스코픽 및 2D 표시를 제공하는 홀로그래픽 디스플레이용 방법을 제공하는 것이다. 상기 표시 모드는 선택적으로 및 임의로 인터리빙 될 수 있어야 하고, 또한 임의로 많은 사용자에게 제공되어야 한다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이는 상기 방법을 실행할 수 있어야 한다.