提供全息图像的多图像显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月19日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0019191号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开的示例实施例涉及诸如增强现实系统的多图像显示装置，更具体地，涉及提供全息图像的多图像显示装置。
背景技术
近来，随着能够实现虚拟现实(VR)的电子装置和显示装置的发展，对这种装置的兴趣增加。作为VR的下一步，已经研究了用于实现增强现实(AR)和混合现实(MR)的技术。
与基于完整虚拟世界的VR不同，AR是显示现实世界并在其上重叠(组合)虚拟对象或信息的显示技术，从而进一步增加现实的效果。虽然VR仅限于应用于诸如游戏或虚拟体验的领域，但AR的优点在于它可以应用于各种真实环境。特别地，AR作为适用于普遍存在的环境或物联网(IoT)环境的下一代显示技术而受到关注。AR可以是MR的示例，因为它显示了现实世界和附加信息(虚拟世界)的混合。
发明内容
一个或多个示例实施例提供了一种提供全息图像的多图像显示装置。
另外的方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践示例实施例来学习。
根据示例实施例的一方面，提供一种多图像显示装置，包括：光源，被配置为发射第一波长光、第二波长光和第三波长光；空间光调制器，被配置为调制第一波长光、第二波长光和第三波长光中的每一个，以形成包括第一彩色全息图像、第二彩色全息图像和第三彩色全息图像的第一图像；偏振选择透镜，被配置为聚焦仅具有第一偏振分量的第一图像并且透射仅具有第二偏振分量的第二图像而不折射，第二图像沿着与第一图像不同的路径提供给偏振选择透镜，其中，通过调整第一彩色全息图像的深度、第二彩色全息图像的深度和第三彩色全息图像的深度来偏移偏振选择透镜的色差。
所述光源可以包括：第一光源，被配置为发射第一波长光；第二光源，被配置为发射第二波长光；以及第三光源，被配置为发射第三波长光。
多图像显示装置可以还包括：控制器，被配置为在第一光源发射第一波长光时向空间光调制器提供第一全息图数据，在第二光源发射第二波长光时向空间光调制器提供第二全息图数据，并在第三光源发射第三波长光时向空间光调制器提供第三全息图数据。
偏振选择透镜可以相对于第一波长的光具有第一焦距，相对于第二波长光具有大于第一焦距的第二焦距，以及相对于第三波长光具有大于第二焦距的第三焦距，和控制器还被配置为分别基于第一焦距、第二焦距和第三焦距调整第一全息图数据、第二全息图数据和第三全息图数据的深度信息。
控制器还被配置为：调整第一全息图数据的深度信息，使得通过第二焦距与第一焦距之间的差值，第一彩色全息图像具有第一彩色全息图像比第二彩色全息图像更靠近偏振选择透镜的深度，和调整第三全息图数据的深度信息，使得通过第三焦距和第二焦距之间的差值，第三彩色全息图像具有第三彩色全息图像比第二彩色全息图像更远离偏振选择透镜的深度。
多图像显示装置可以还包括：控制器，被配置为在第一光源、第二光源和第三光源分别同时发射第一波长光、第二波长光和第三波长光时向空间光调制器提供全息数据。
偏振选择透镜可以相对于第一波长光具有第一焦距，相对于第二波长光具有大于第一焦距的第二焦距，以及相对于第三波长光具有大于第二焦距的第三焦距，和控制器还被配置为分别基于第一焦距、第二焦距和第三焦距来调整全息图数据的深度信息。
控制器可以还被配置为：调整全息图数据相对于第一彩色全息图像的深度信息，使得通过第二焦距与第一焦距之间的差值，第一彩色全息图像具有第一彩色全息图像比第二彩色全息图像更靠近偏振选择透镜的深度，和调整全息图数据相对于第三彩色全息图像的深度信息，使得通过第三焦距和第二焦距之间的差值，第三彩色全息图像具有第三彩色全息图像比第二彩色全息图像更远离偏振选择透镜的深度。
多图像显示装置可以还包括：第一偏振板，被配置为仅从第二图像透射第二偏振分量；设置在第一偏振板和偏振选择透镜之间的光路上的分束器；和设置在分束器和光源之间的1/4波长板。
分束器可以设置在光源和空间光调制器之间的光路上，并且，空间光调制器可以包括被配置为调制反射光的反射型光调制器。
所述光源可以包括激光光源，所述激光光源被配置为发射具有第一线性偏振分量的光，并且，第一偏振分量可以包括第一圆偏振分量，第二偏振分量可以包括第二圆偏振分量，第二圆偏振分量具有与第一圆偏振分量的旋转方向相反的旋转方向。
所述光源可以包括发光二极管，所述发光二极管被配置为发射非偏振光，多图像显示装置可以还包括第二偏振板，设置在光源和1/4波长板之间，并配置成仅透射第一线性偏振分量，和，第一偏振分量可以包括第一圆偏振分量，第二偏振分量可以包括第二圆偏振分量，第二圆偏振分量具有与第一圆偏振分量的旋转方向相反的旋转方向。
所述分束器可以包括半透镜，所述半透镜被配置成反射入射光的一部分并透射所述入射光的剩余部分。
分束器可以包括偏振选择镜，其被配置为反射具有第一圆偏振分量的光并透射具有第二圆偏振分量的光。
多图像显示装置可以还包括：第一线性偏振板，被配置为仅从第二图像透射第一线性偏振分量；第一线偏振板和偏振选择透镜之间的光路上的分束器；在分束器和空间光调制器之间的第一1/4波长板；和在分束器和偏振选择透镜之间的第二1/4波长板，其中第一偏振分量可以包括第一圆偏振分量，第二偏振分量可以包括第二圆偏振分量，第二圆偏振分量具有与第一圆偏振分量的旋转方向相反的旋转方向。
分束器可以设置在光源和空间光调制器之间的光路上，空间光调制器可以包括被配置为调制反射光的反射型光调制器。
所述光源可以包括激光光源，所述激光光源被配置为发射具有所述第一线性偏振分量的光。
所述光源可以包括发光二极管，所述发光二极管被配置为发射非偏振光，以及多图像显示装置可以还包括第二线性偏振板，其设置在光源和分束器之间，并且被配置为仅透射第一线性偏振分量。
分束器可以包括偏振选择镜，其被配置成透射具有第一线偏振分量的光并反射具有与第一线偏振分量正交的第二线偏振分量的光。
多图像显示装置可以还包括：线性偏振板，被配置为仅从第二图像透射第一线性偏振分量；设置在线性偏振板和偏振选择透镜之间的光路上的分束器；和设置在分束器和偏振选择透镜之间的1/4波长板，其中第一偏振分量可以包括第一圆偏振分量，第二偏振分量可以包括第二圆偏振分量，第二圆偏振分量具有与第一圆偏振分量的旋转方向相反的旋转方向。
所述空间光调制器可以设置在所述光源和所述分束器之间的光路上，并且所述空间光调制器可以包括被配置为调制透射光的透射型光调制器。
所述光源可以包括激光光源，所述激光光源被配置为发射具有与所述第一线性偏振分量正交的第二线性偏振分量的光。
多图像显示装置可以还包括：偏振板，被配置为仅从第二图像透射第二偏振分量；设置在偏振板和偏振选择透镜之间的光路上的分束器；和设置在空间光调制器和分束器之间的1/4波长板，其中，所述空间光调制器可以包括透射型光调制器，所述透射型光调制器设置在所述光源和所述分束器之间，并被配置为调制透射光，以及光源可以包括激光光源，该激光光源被配置为发射具有与第一线性偏振分量正交的第二线性偏振分量的光。
多图像显示装置可以还包括：设置在光源和空间光调制器之间的第一分束器；设置在第一分束器和光源之间的1/4波长板；偏振板，被配置为仅从第二图像透射第二偏振分量；和设置在偏振板和偏振选择透镜之间的光路上的第二分束器，其中，第二分束器被配置成从第一分束器反射具有第一偏振分量的光，并从偏振板透射具有第二偏振分量的光。
所述空间光调制器可以包括被配置为调制反射光的反射型光调制器。
所述光源可以包括激光光源，所述激光光源被配置为发射具有第一线性偏振分量的光，并且第一偏振分量可以包括第一圆偏振分量，第二偏振分量可以包括第二圆偏振分量，第二圆偏振分量具有与第一圆偏振分量的旋转方向相反的旋转方向。
根据示例实施例的另一方面，提供一种多图像显示装置，包括：光源，被配置为发射第一波长光、第二波长光和第三波长光；空间光调制器，被配置为调制第一波长光、第二波长光和第三波长光以形成包括第一彩色全息图像、第二彩色全息图像和第三彩色全息图像的第一图像；控制器，被配置为向空间光调制器提供与第一波长光对应的第一全息图数据，与第二波长光对应的第二全息图数据，以及与第三波长光对应的第三全息图数据；和偏振选择透镜，被配置为聚焦具有第一偏振分量的第一图像，并且发射具有第二偏振分量的第二图像而不折射；其中，控制器还被配置为通过调整第一全息图数据的深度、第二全息图数据的深度和第三全息图数据的深度来偏移偏振选择透镜的色差，使得第一彩色全息图像、第二彩色全息图像和第三彩色全息图像聚焦在相同的图像平面上。
偏振选择透镜可以相对于第一波长光具有第一焦距，相对于第二波长光具有大于第一焦距的第二焦距，以及相对于第三波长光具有大于第二焦距的第三焦距，和控制器可以还被配置为分别基于第一焦距、第二焦距和第三焦距来调整第一全息图像数据、第二全息图像数据和第三全息图像数据的深度信息。
偏振选择透镜可以包括两个几何相位透镜和设置在两个几何相位透镜之间的偏振转换板，其中，两个几何相位透镜中的每一个被配置为基于入射光的偏振分量作为凸透镜或凹透镜操作。。
附图说明
从以下结合附图对示例实施例的描述中，上述和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解，其中：
图1是表示根据示例实施例的多图像显示装置的配置的示意图；
图2和图3是示出图1中所示的多图像显示装置的偏振选择透镜的示例配置和操作的示意性截面图；
图4是示出根据入射光的波长的几何相位透镜的焦距变化的示例图；
图5A至图5C是示出图1中所示的多图像显示装置的操作的示意图；
图6是表示根据示例实施例的多图像显示装置的配置的示意图；
图7是表示根据示例实施例的多图像显示装置的配置的示意图；
图8是表示根据示例实施例的多图像显示装置的配置的示意图；
图9是表示根据示例实施例的多图像显示装置的配置的示意图；
图10是表示根据示例实施例的多图像显示装置的配置的示意图；
图11是表示根据示例实施例的多图像显示装置的配置的示意图；和
图12至图14是示出可以实现根据示例实施例的多图像显示装置的示例电子装置的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述提供全息图像的多图像显示装置。在下文的附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且为了清楚和方便解释，可夸大附图中的每个部件的尺寸。另外，在下文中描述的示例实施例仅是示例，并且基于示例实施例可以进行各种修改。
此外，在下文描述的层结构中，诸如“上方”或“上方”的表达不仅可以表示元件通过与另一元件接触而直接在另一元件的上方/下方/左侧/右侧，而且还表示元件间接地在另一个元件的上方/下方/左侧/右侧而不与另一个元件接触。诸如“包括”和/或“包含”的术语可以被解释为表示组成元件，但是可以不被解释为排除添加另一组成元件的存在或可能性。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。诸如“至少一个”之类的表达式在元件列表之前时，修改整个元件列表而不修改列表的各个元件。例如，表达“a，b和c中的至少一个”应理解为仅包括a，仅b，仅c，a和b，a和c，b和c，或全部a，b和c。
图1是示出根据示例实施例的多图像显示装置100的配置的示意图。参考图1，根据示例实施例的多图像显示装置100可包括光源110、准直透镜111、1/4波长板112、分束器113、空间光调制器120、圆偏振板114、偏振选择透镜130和控制器140。
光源110、空间光调制器120和控制器140可以执行用于再现全息图像的全息显示装置的功能。而且，准直透镜111可以执行使从光源110发射的光成为平行光的功能。当从光源110直接发射平行光时，可以省略准直透镜111。为了提供彩色全息图像，光源110可以包括发射红色波段的光的红色光源110R、发射绿色波段的光的绿色光源110G、以及发射蓝色波段的光的蓝色光源110B。而且，光源110可以是发射相干光的相干光源。例如，为了提供具有相对高相干性的光，可以使用激光二极管(LD)作为光源110。具体地，光源110可以包括发射在特定方向上线性偏振的光的偏振激光器。
控制器140可以控制光源110和空间光调制器120的操作。此外，控制器140可以是图像信号处理设备，其被配置为提供包含关于要再现到空间调制器120的全息图像的信息的全息图数据。空间光调制器120可以形成全息图案，用于基于从控制器140提供的全息图数据衍射和调制入射光。空间光调制器120可以是被配置为仅执行相位调制的相位调制器中、被配置为仅执行幅度调制的幅度调制器、以及被配置为执行相位调制和幅度调制的复合调制器的任何一个。空间光调制器120可以是反射光调制器，其被配置为通过反射入射光来调制入射光。例如，空间光调制器120可以包括数字微镜器件(DMD)、硅上液晶(LCoS)或半导体调制器。
1/4波长板112，分束器113和圆偏振板114可以包括在光学系统中，该光学系统被配置为将作为由光源110和空间光调制器120再现的全息图像的第一图像以及作为包含现实世界的实际外部场景的外部图像的第二图像引导到偏振选择透镜130。然后，用户可以观看包含虚拟现实或虚拟信息的全息图像以及面向用户的现实世界的背景主题。因此，可以实现根据示例实施例的多图像显示装置100以实现增强现实(AR)或混合现实(MR)。在这种情况下，多图像显示装置可以是近眼AR显示装置。
偏振选择透镜130可以被配置为基于入射光的偏振状态聚焦入射光或透射入射光而不折射。例如，偏振选择透镜130可以聚焦具有第一旋转方向的第一圆偏振分量的光，并且可以完整地透射具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向的第二圆偏振分量的光，而没有任何变化。
可以以各种方式实现偏振选择透镜130。例如，图2和图3是示出图1中所示的多图像显示装置100的偏振选择透镜130的示例配置和操作的示意性截面图。参见图2和3，偏振选择透镜130可包括两个相同的几何相位透镜130a和130c以及两个相同的几何相位透镜130a和130c之间的偏振转换板130b。几何相位透镜130a和130c是基于入射光的偏振特性作为凸透镜或凹透镜操作的光学装置。例如，几何相位透镜130a和130c可以作为相对于具有第一圆偏振分量的光具有焦距f的凸透镜操作，并且可以作为相对于具有第二圆偏振分量的光具有焦距f的凹透镜操作。而且，几何相位透镜130a和130c可以将透射光的偏振方向改变为相反方向。偏振转换板130b可以操作以完整地透射具有第一圆偏振分量的光并将具有第二圆偏振分量的光转换为具有第一圆偏振分量的光。偏振转换板130b可以形成为非常薄，因此，偏振转换板130b可以结合在两个几何相位透镜130a和130c之间以形成偏振选择透镜130。
当具有第一圆偏振分量的第一图像L10入射在偏振选择透镜130上时，第一图像L10可以穿过作为凸透镜的几何相位透镜130a，并且第一图像L10的偏振状态可以改变为第二圆偏振分量，如图2所示。然后，第一图像L10可以通过转换具有第二圆偏振分量的光的偏振的偏振转换板130b再次具有第一圆偏振分量。然后，第一图像L10可以穿过作为凸透镜的几何相位透镜130c。由于偏振转换板130b非常薄，偏振选择透镜130的两个几何相位透镜130a和130c基本上被彼此粘附。当两个凸透镜彼此粘附时，焦距减小一半，因此，偏振选择透镜130可以作为凸透镜操作，该凸透镜的相对于具有第一圆偏振分量的第一图像L10的焦距是每个几何相位透镜130a和130c的相对于具有第一圆偏振分量的第一图像L10的焦距的一半。
此外，当具有第二圆偏振分量的第二图像L20入射在偏振选择透镜130上时，第二图像L20可以穿过作为凹透镜的几何相位透镜130a，并且第二图像L20的偏振状态可以改变为第一圆偏振分量。可以具有第一圆偏振分量的第二图像L20可以通过穿过完整透射具有第一圆偏振分量的光的偏振转换板130b来保持第一圆偏振分量。然后，第二图像L20可以穿过作为凸透镜的几何相位透镜130c。因此，由于第二图像L20一次通过凹透镜和凸透镜中的每一个，因此具有相同焦距的凹透镜和凸透镜不会对第二图像L20施加光学效果。因此，具有第二圆偏振分量的第二图像L20可以没有失真地穿过偏振选择透镜130。
偏振选择透镜130可以具有除图2和图3中描述的配置之外的其他配置。例如，偏振选择透镜130可以通过单独使用几何相位透镜，元透镜，双折射透镜，衍射透镜等来配置或者可以是通过组合其中的至少两个来配置，其中，几何相位透镜，元透镜，双折射透镜，衍射透镜等具有人工设计的微小衍射图案。
当使用图2和3中所述的偏振选择透镜130时，并且当由光源110和空间光调制器120再现的第一图像具有第一圆偏振分量时，通过聚焦第一图像，偏振选择透镜130可以提供第一图像L10至用户的眼睛160，如图1所示。此外，当作为现实世界的图像的第二图像L20具有第二圆偏振分量时，偏振选择透镜130可以完整地将第二图像L20提供给用户的眼睛160而没有失真。然后，偏振选择透镜130可以完整地透射作为现实世界的图像的第二图像，并且可以仅放大由光源110和空间光调制器120再现的第一图像L10，从而仅增加虚拟图像的视角而不会使现实世界的图像失真。
为此，1/4波长板112，分束器113和圆偏振板114可以被配置为允许第一图像L10仅具有第一圆偏振分量并允许来自与第一图像L10不同的路径的第二图像L20仅具有第二圆偏振分量。例如，1/4波长板112可以设置在光源110和分束器113之间的光路上，并且可以将来自光源110的光的相位延迟1/4波长，以便将线性偏振光转换成圆偏振光或将圆偏振光转换成线性偏振光。图1示出了准直透镜111设置在1/4波长板112的前面并更接近光源110。然而，准直透镜111和1/4波长板112的位置可以相反。而且，光源110可以包括发射沿第一方向线性偏振的光的偏振激光器。
圆偏振板114可以设置在用户面前以面对偏振选择透镜130。圆偏振板114可以被配置为阻挡具有第一圆偏振分量的光并且仅透射具有第二圆偏振分量的光。分束器113可以设置在圆偏振板114和偏振选择透镜130之间的光路上。具体地，分束器113可以设置在第一图像L10的光路和第二图像L20的路径彼此交叉的点处。光源110和空间光调制器120可以设置在分束器113的两侧以彼此面对。换句话说，分束器113可以设置在光源110和空间光调制器120之间的光路上。
在该配置中，从光源110发射的光L1可以具有在第一方向上线性偏振的第一线性偏振分量。而且，具有第一线性偏振分量的光L1可以通过穿过1/4波长板112而具有第二圆偏振分量。此后，光L1可以穿过分束器113并且可以正常地入射在空间光调制器120的表面上。然后，光L1可以被空间光调制器120反射，并且可以具有改变180度的行进方向。由空间光调制器120反射以沿相反方向行进的光L1可以具有改变为相反方向的偏振方向，从而具有第二圆偏振分量。而且，光L1可以由空间光调制器120调制以包含全息图像。此后，光L1可以再次以一角度入射在分束器113上并且被分束器113在90度方向上反射，并且可以在具有第一圆偏振分量的同时到达偏振选择透镜130。分束器113可包括半透镜，其简单地反射入射光的一部分并透射入射光的另一部分。分束器113可包括偏振选择镜，其反射具有第一圆偏振分量的光并透射具有第二圆偏振分量的光。
来自外部的光L2可以穿过圆偏振板114并且可以仅具有第二圆偏振分量。具有第二圆偏振分量的光L2可以穿过分束器113并到达偏振选择透镜130。因此，由光源110和空间光调制器120再现的第一图像L10可以到达偏振选择透镜130，同时具有第一圆偏振分量，并且作为现实世界的图像的第二图像L20可以到达偏振选择透镜130，同时具有第二圆偏振分量。然后，第一图像L10可以被偏振选择透镜130聚焦，并且第二图像L20可以没有失真地穿过偏振选择透镜130。
根据示例实施例，偏振选择透镜130可以设置在用户眼睛160的前面，并且可以仅放大第一图像L10，并且多图像显示装置100相对于第一图像L10的视角可能会增加。此外，多图像显示装置100可以提供具有三维效果的全息图像以及实际的外部场景，因此，可以提供更真实的AR体验。
同时，在应用近轴近似的情况下，通过几何相位透镜130a和130c的光的波长和焦距的倍增可以是恒定的。换句话说，具有最长波长的红光在最短距离处聚焦，并且具有最短波长的蓝光在最长距离处聚焦。图4是示出基于入射光的波长的几何相位透镜130a和130c的焦距变化的示例图。如图4所示，几何相位透镜130a和130c可以相对于红光R具有焦距f1，相对于绿光G具有大于焦距f1的焦距f2，以及相对于蓝光B具有大于焦距f2的焦距f3。例如，当几何相位透镜130a和130c相对于红光R的焦距约为37.417mm时，相对于绿光的焦距可以是约44.705mm，并且相对于蓝光B的焦距可以是约50.618mm。例如，当几何相位透镜130a和130c相对于红光R的焦距约为41.607mm时，相对于绿光G的焦距可以是约49.705mm并且相对于蓝光B的焦距可约为56.275毫米。
来自实际外部场景的第二图像可以以不同的圆偏振状态通过每个几何相位透镜130a和130c，因此，可以获得凹透镜和凸透镜中的每一个的效果。因此，来自实际外部场景的第二图像可以通过穿过两个几何相位透镜130a和130c而以具有被校正的色差传递给用户。然而，作为全息图像的第一图像可以通过穿过两个几何相位透镜130a和130c而获得两倍于凸透镜的效果。因此，第一图像可以在色差增加两倍的情况下传递给用户。因此，偏振选择透镜130可以相对于第一图像具有大的色差，并且可以不具有相对于第二图像的色差。
根据示例本实施例，可以预先调整由空间光调制器120再现的红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像的深度，从而当全息图像被传递给用户时产生的色差可以得到补偿。一帧的彩色全息图像可以具有三个具有相同深度的颜色分量，即，红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像。然而，由于偏振选择透镜130相对于第一图像的焦距基于波长而变化，所以当不补偿色差时，被传送到用户的红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像可能具有不同的深度。因此，通过使用空间光调制器120预先调整红色全息图像的深度、绿色全息图像的深度和蓝色全息图像的深度，可以抵消偏振选择透镜130的色差。
例如，图5A至图5C是示出图1中所示的多图像显示装置100的操作的示意图。参见图5A至5C，多图像显示装置100可以以彼此不同的时间来顺序地再现红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像。控制器140可以被配置为在红色光源110R发射红光时向空间光调制器120提供与红色全息图像有关的全息图数据，在绿色光源110G发射绿光时向空间光调制器120提供与绿色全息图像有关的全息图数据，并在蓝色光源110B发射蓝光时，向空间光调制器120提供与蓝色全息图像有关的全息图数据。在该处理中，控制器140可以改变与红色全息图像有关的全息图数据的深度信息，与绿色全息图像有关的全息图数据的深度信息，以及与蓝色全息图像有关的全息图数据的深度信息，以便抵消偏振选择透镜130的色差。
首先，参考图5A，对于第一时段，控制器140可以仅接通红色光源110R并且关闭剩余的绿色光源110G和蓝色光源110B。而且，控制器140可以将与红色全息图像有关的全息图数据提供给空间光调制器120。空间光调制器120可以形成全息图案，用于基于从控制器140提供的全息图数据来衍射和调制入射光。然后，红光可以被空间光调制器120反射和衍射，从而可以再现红色全息图像R。控制器140可以通过考虑偏振选择透镜130相对于红光的焦距f1来调整再现红色全息图像R的深度。例如，控制器140可以改变全息图数据的深度信息，使得红色全息图像R在偏振选择透镜130的正面方向上以比偏振选择透镜130的焦距f1远的位置处被再现。然后，用户可以在从用户起的一定距离的图像平面IP上观看红色全息图像R的放大虚像。
接下来，参考图5B，对于第二时段，在第一时段之后，控制器140可以仅接通绿色光源110G并且关闭剩余的红色光源110R和蓝色光源110B。而且，控制器140可以将与绿色全息图像有关的全息图数据提供给空间光调制器120。然后，绿色光可以被空间光调制器120反射和衍射，从而可以再现绿色全息图像G。控制器140可以通过考虑偏振选择透镜130相对于绿光的焦距f2来调整再现绿色全息图像G的深度。例如，控制器140可以改变全息图数据的深度信息，使得绿色全息图像G在偏振选择透镜130的正面方向上以比偏振选择透镜130的焦距f2远的位置处再现。然后，用户可以在距用户一定距离的图像平面IP上观看绿色全息图像G的放大虚像。
接下来，参考图5C，对于第三时段，在第二时段之后，控制器140可以仅打开蓝光源110B并关闭剩余的红光源110R和绿光源110G。而且，控制器140可以将与蓝色全息图像有关的全息图数据提供给空间光调制器120。然后，蓝光可以被空间光调制器120反射和衍射，从而可以再现蓝色全息图像B。控制器140可以通过考虑偏振选择透镜130相对于蓝光的焦距f3来调整再现蓝色全息图像B的深度。例如，控制器140可以改变全息图数据的深度信息，使得蓝色全息图像B在偏振选择透镜130的正面方向上以比偏振选择透镜130的焦距f3远的位置被再现。然后，用户可以在距用户一定距离的图像平面IP上观看蓝色全息图像B的放大虚像。
结果，用户可以在相同图像平面IP观看到红色全息图像R的放大虚像、绿色全息图像G的放大虚像和蓝色全息图像B的放大虚像。因此，用户可能不会经历偏振选择透镜130的色差。而且，当通过允许第一到第三时段非常有限地快速再现一帧的全息图像时，用户可以观看完整的彩色全息图像。
如上所述，相对于每个对应颜色可以在以比偏振选择透镜130的焦距远的位置处再现每个颜色的全息图像。然而，示例实施例不限于此，并且再现每种颜色的全息图像的位置可以基于形成每个放大的虚像的深度而变化。例如，当用户与图像平面IP之间的距离改变时，可以改变再现每种颜色的全息图像的位置。在这种情况下，控制器140可以根据用户和图像平面IP之间的距离的变化、基于绿色全息图像G改变红色全息图像R的深度信息和蓝色全息图像B的深度信息。
例如，控制器140可以调整与红色全息图像R相关的全息图数据的深度信息，使得红色全息图像R具有其中红色全息图像R的深度比绿色全息图像G的深度以偏振选择透镜130相对于红光的焦距f1和偏振选择透镜130相对于绿光的焦距f2之间的差值更接近偏振选择透镜130。此外，控制器140可以调整与蓝色全息图像B相关的全息图数据的深度信息，使得蓝色全息图像B具有其中蓝色全息图像B的深度比绿色全息图像G的深度以偏振选择透镜130相对于蓝光的焦距f3和偏振选择透镜130相对于绿光的焦距f2之间的差值更远离偏振选择透镜130。
参考图5A至图5C，红色全息图像R、绿色全息图像G和蓝色全息图像B按时间顺序再现，但示例实施例不限于此。例如，控制器140可以同时打开红色光源110R、绿色光源110G和蓝色光源110B，以同时发射红光、绿光和蓝光。此外，控制器140可以提供全息数据，其中与红色全息图像R有关的全息图数据，与绿色全息图像G有关的全息图数据和与蓝色全息图像B有关的全息图数据被组合到空间光调制器120。同样在这种情况下，在与上述相同的原理下，控制器140可以调整与红色全息图像R有关的全息图数据的深度信息、与绿色全息图像G有关的全息图数据的深度信息以及与蓝色全息图像B相关的全息图数据的深度信息。
同时，除了图1所示的多图像显示装置100之外，还可以实现用于基于各种配置提供全息图像的多图像显示装置。图6是示出根据示例实施例的多图像显示装置200的配置的示意图。参考图6，根据示例实施例的多图像显示装置200可包括设置成在第一方向上彼此面对的光源110和空间光调制器120；设置成在第二方向上彼此面对的圆偏振板114和偏振选择透镜130；设置在光源110和空间光调制器120之间的光路与圆偏振板114和偏振选择透镜130之间的光路交叉的点处的分束器113；光源110和分束器113之间的1/4波长板112；光源110和1/4波长板112之间的线性偏振板115；光源110和线性偏振板115之间的准直透镜111；和被配置为控制光源110和空间光调制器120的操作的控制器140。
图6所示的多图像显示装置100可具有与图1所示的多图像显示装置100基本相同的结构，并且图6中示出的多图像显示装置200可进一步包括设置在光源110和1/4波长板112之间的线性偏振板115。线性偏振板115可以仅透射具有第一线性偏振分量的光并且可以阻挡具有与第一线性偏振分量正交的第二线性偏振分量的光。根据示例实施例，光源110可以包括非偏振激光器，而不是偏振激光器。从光源110发射的光可以是非偏振光，并且可以通过穿过线性偏振板115而具有第一线性偏振分量。多图像显示装置200的其他配置和操作可以与参考图1描述的多图像显示装置100的那些相同。
此外，根据示例实施例，光源110可以是发光二极管(LED)。LED可以具有比激光更小的空间相干性。然而，当光具有至少一定程度的空间相干性时，光可以被空间光调制器120充分地衍射和调制。当光源110是LED时，从光源110发射非偏振光，并且因此，多图像显示装置200可以包括线性偏振板115。除了LED之外，可以使用发射具有空间相干性的光的任何光源110。
图7是示出根据示例实施例的多图像显示装置300的配置的示意图。参考图7，根据示例实施例的多图像显示装置300可包括：设置成在第一方向上彼此面对的光源110和空间光调制器120；设置成在第二方向上彼此面对的线性偏振板115和偏振选择透镜130；设置在光源110和空间光调制器120之间的光路与线性偏振板115和偏振选择透镜130之间的光路交叉的点处的分束器113；在分束器113和空间光调制器120之间的第一1/4波长板112a；在分束器113和偏振选择透镜130之间的第二1/4波长板112b；在光源110和分束器113之间的准直透镜111以及被配置为控制光源110和空间光调制器120的操作的控制器140。
光源110可包括偏振激光器。例如，从光源110发射的光L1可以仅具有第一线性偏振分量。具有从光源110发射的第一线性偏振分量的L1可以穿过分束器113，然后穿过第一1/4波长板112a，以便变为具有第二圆偏振分量的光L1。然后，光L1可以正常入射在空间光调制器120上。正常入射在空间光调制器120上的光L1可以被空间光调制器120反射，以具有通过180度改变到相反方向的行进方向。由于行进方向中的改变，光L1可以具有第一圆偏振分量。具有第一圆偏振分量的光L1可以再次穿过第一1/4波长板112a以具有第二线性偏振分量。此后，光L1可以被分束器113以大约90度的角度反射，并且可以穿过第二1/4波长板112b以具有第一圆偏振分量。最后，光L1可以在光L1具有第一圆偏振分量的状态下入射在偏振选择透镜130上。
同时，来自实际外部场景的光L2可以穿过线性偏振板115。线性偏振板115可以仅透射具有第一线性偏振分量的光并且可以阻挡具有与第一线性偏振分量正交的第二线性偏振分量的光。因此，穿过线性偏振板115的光L2可以具有第一线性偏振分量。此后，光L2可以通过分束器113入射在第二1/4波长板112b上。光L2可以通过第二1/4波长板112b而具有第二圆偏振分量。最后，光L2可以在光L2具有第二圆偏振分量的状态下入射在偏振选择透镜130上。
分束器113可包括半透明镜，其反射入射光的一部分并透射入射光的另一部分。分束器113可包括偏振选择镜，其透射具有第一线偏振分量的光并反射具有第二线偏振分量的光。
图8是示出根据示例实施例的多图像显示装置400的配置的示意图。参考图8，根据示例实施例的多图像显示装置400可包括：设置成在第一方向上彼此面对的光源110和空间光调制器120；设置成在第二方向上彼此面对的线性偏振板115a和偏振选择透镜130；设置在光源110和空间光调制器120之间的光路与线性偏振板115a和偏振选择透镜130之间的光路交叉的点处的分束器113；在分束器113和空间光调制器120之间的第一1/4波长板112a；在分束器113和偏振选择透镜130之间的第二1/4波长板112b；在光源110和分束器113之间的准直透镜111、光源110和分束器113之间的第二线性偏振板115b，以及被配置为控制光源110和空间光调制器120的操作的控制器140。图8示出准直透镜111布置在第二线性偏振板115b的前面并更靠近光源110。然而，准直透镜111和第二线性偏振板115b的位置可以相反。
图8中示出的多图像显示装置400可具有与图7所示的多图像显示装置300基本相同的结构，可以进一步包括设置在光源110和分束器113之间的第二线性偏振板115b。第二线性偏振板115b可以仅透射具有第一线性偏振分量的光并且可以阻挡具有与第一线性偏振分量正交的第二线性偏振分量的光。在图8所示的示例实施例中，光源110可以包括非偏振激光而不是偏振激光，或LED。从光源110发射的光可以是非偏振光，并且可以通过穿过第二线性偏振板115b而具有第一线性偏振分量。多图像显示装置400的其他配置和操作可以与参考图7描述的多图像显示装置300的配置和操作相同。
图9是示出根据示例实施例的多图像显示装置500的配置的示意图。参考图9，多图像显示装置500可包括：设置成在第一方向上彼此面对的光源110和空间光调制器120；设置在光源110和空间光调制器120之间的光路上的第一分束器113a；设置在第一分束器113a和光源110之间的准直透镜111；设置在第一分束器113a和光源110之间的1/4波长板112；设置成在第一方向上彼此面对的圆偏振板114和偏振选择透镜130；设置在圆偏振板114和偏振选择透镜130之间的光路上的第二分束器113b；控制器140配置成控制光源110和空间光的操作调制器120，以及被配置为控制光源110和空间光调制器120的操作的控制器140。图9示出准直透镜111设置在1/4波长板112的前面并更靠近光源110。然而，准直透镜111和1/4波长板112的位置可以相反。第二分束器113b可以设置为面对第一分束器113a，并且可以设置为反射来自第一分束器113a的光L1并透射来自圆偏振板114的光L2。
光源110可以包括发射在第一方向上线性偏振的光L1的偏振激光器。光L1可以穿过1/4波长板112以具有第二圆偏振分量，并且可以被空间光调制器120反射以具有改变到相反方向的行进方向，以具有第一圆偏振分量。此后，光L1可以由第一分束器113a和第二分束器113b以90度的角度顺序地反射，并且可以在光L1具有第一圆偏振分量的状态下入射在偏振选择透镜130上。
同时，来自实际外部场景的光L2可以穿过圆偏振板114。圆偏振板114可以被配置为阻挡具有第一圆偏振分量的光并且仅透射具有第二圆偏振分量的光。因此，穿过圆偏振板114的光L2可以穿过第二分束器113b，并且可以在光L2具有第二圆偏振分量的状态下入射在偏振选择透镜130上。
到目前为止，描述了空间光调制器120是反射型光调制器的示例实施例。然而，空间光调制器120可以是透射型光调制器。透射型光调制器可以包括例如基于化合物半导体的半导体调制器，例如砷化镓(GaAs)或液晶器件(LCD)。例如，图10是示出根据示例实施例的多图像显示装置600的配置的示意图。参考图10，多图像显示装置600可包括设置为在第一方向上彼此面对的线性偏振板115和偏振选择透镜130；设置在线性偏振板115与偏振选择透镜130之间的光路上的分束器113；分束器113和偏振选择透镜130之间的1/4波长板112；设置成在第二方向上面对分束器113的光源110；设置在光源110和分束器113之间的空间光调制器120；设置在光源110和空间光调制器120之间的准直透镜111，以及被配置成控制光源110和空间光调制器120的操作的控制器140。
来自实际外部场景的光L2可以穿过线性偏振板115。线性偏振板115可以被配置为阻挡具有第二线性偏振分量的光并且仅透射具有第一线性偏振分量的光。因此，穿过线性偏振板115的光L2可以具有第一线性偏振分量。光L2可以穿过分束器113并且可以入射在1/4波长板112上。此后，具有第一线性偏振分量的光L2可以穿过1/4波长板112以转换成第二圆偏振光，并可以到达偏振选择透镜130。
光源110可以包括偏振激光器，该偏振激光器被配置为发射在第二方向上线性偏振的光。从光源110发射的光L1可以通过穿过空间光调制器120而被衍射和调制。此后，光L1可以被分束器113以大约90度的角度反射并且可以入射在1/4波长板112。具有第二线性偏振分量的光L1可以通过穿过1/4波长板112而转换成第一圆偏振光，并且可以到达偏振选择透镜130。或者，光源110可以包括：非偏振激光器或LED。在这种情况下，线性偏振板可以进一步设置在光源110和分束器113之间的光路上，线性偏振板被配置为阻挡具有第一线性偏振分量的光并且仅透射具有第二线性偏振分量的光。
分束器113可包括半透镜，其简单地反射入射光的一部分并透射入射光的另一部分。分束器113可包括偏振选择镜，其透射具有第一线偏振分量的光并反射具有第二线偏振分量的光。
此外，图11是示出根据示例实施例的多图像显示装置700的配置的示意图。参考图11，多图像显示装置700可包括设置为在第一方向上彼此面对的圆偏振板114和偏振选择透镜130；设置在圆偏振板114与偏振选择透镜130之间的光路上的分束器113；设置成在第二方向上面对分束器113的光源110；设置在光源110和分束器113之间的空间光调制器120；在光源110和空间光调制器120之间的准直透镜111；在光源110和分束器113之间的光路上的1/4波长板112，以及被配置为控制光源110和空间光调制器120的操作的控制器140。
光源110可以包括偏振激光器，其被配置为发射在第二方向上线性偏振的光。从光源110发射的光L1可以通过穿过空间光调制器120而被衍射和调制。此后，具有第二线性偏振分量的光L1可以通过穿过1/4波长板而被转换成第一圆偏振光。图11示出了1/4波长板112设置在空间光调制器120和分束器113之间。然而，1/4波长板112的位置不限于此。1/4波长板112可以设置在光源110和分束器113之间的光路的任何位置。具有第一圆偏振分量的光L1可以被分束器113以大约90度的角度反射，然后可以到达偏振选择透镜130。
光源110可包括非偏振激光器或LED。在这种情况下，被配置为阻挡具有第一线性偏振分量的光并且仅透射具有第二线性偏振分量的光的线性偏振板可以进一步设置在光源110和1/4波长板112之间。根据示例实施例。当光源110包括非偏振激光器或LED时，可以去除1/4波长板112，并且替代地，被配置为阻挡具有第二圆偏振分量的光并且仅透射具有第一圆偏振分量的光的圆偏振板114可以设置在光源110和分束器113之间的光路上。
来自实际外部场景的光L2可以穿过圆偏振板114。圆偏振板114可以被配置为阻挡具有第一圆偏振分量的光并且仅透射具有第二圆偏振分量的光。因此，穿过圆偏振板114的光L2可以具有第二圆偏振分量。光L2可以通过穿过分束器113在光L2具有第二圆偏振分量的状态下到达偏振选择透镜130。
分束器113可包括半透镜，其简单地反射入射光的一部分并透射入射光的另一部分。分束器113可包括偏振选择镜，其透射具有第二圆偏振分量的光并反射具有第一圆偏振分量的光。
图12至图14示出了可以实现上述多图像显示装置100至700的示例电子装置。如图12至图14所示，根据示例实施例的多图像显示装置100至700中的至少一个或多个可以包括在可穿戴设备中。换句话说，多图像显示装置100至700可以在可穿戴设备中实现。例如，多图像显示装置100至700可以在头戴式显示器(HMD)中实现。此外，多图像显示装置100至700可以在眼镜型显示器、护目镜型显示器等中实现。图12至14中示出的可穿戴电子设备可以与智能电话互连进行操作。
另外，根据示例实施例的多图像显示装置100至700可以包括在智能手机中，或者智能手机可以用作多图像显示装置。换句话说，多图像显示装置100至700可以在小型电子设备中实现，诸如移动电子设备。另外，可以改变根据示例实施例的多图像显示装置100至700的实现的领域。例如，根据示例实施例的多图像显示装置100至700可以被实现为不仅实现AR而且还实现MR，并且还可以在其他领域中实现。换句话说，除了AR或MR之外，基于上述示例实施例的公开可以应用于能够同时观看多个图像的显示器。
参考附图中所示的示例实施例描述提供全息图像的上述多图像显示装置。然而，本领域普通技术人员可以理解，它们仅是示例，并且基于多图像显示装置可以进行各种修改和等同实施例。
应该理解的是，这里描述的示例实施例应该仅被认为是描述性意义而不是为了限制的目的。
通常应当认为每个实施例中的特征或方面的描述可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。
虽然已经参考附图描述了示例实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
