KR100440375B1 - 대형 상을 제조하기 위한 홀로그래피 광학계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상호 수평 및 수직하는 그리드내에 위치하는 다수의 상 투사기로 구성된 물체의 대형 홀로그래피 상을 형성하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. 각각의 개별 투사기에는 조리개(2), 광학 액체 물질을 담기 위한 적어도 하나의 챔버(4), 광전자적으로 코팅된 휘어진 현상면(31) 및 적어도 하나의 렌즈면(1)이 위치하여 앞쪽에 위치하는 물체의 상이 결상면(3)상에 투사되도록 한다. 상술된 엘리먼트가 상응하여 위치할 때 및 노출 투사기과 재생 투사기가 적합하게 분리될 때, 각각의 결상면(3)은 컴퓨터-제어된 원근법으로 개별적으로 노출되고 렌즈계에 적용된다. 광전자적으로 코팅된 결상면(3)은 개구부를 통해 현상된다. 투사기는 평행광에 의해 후면으로부터 조사된다. 중간 공간이 광학 매체에 의해 충진 또는 진공화되고 추가의 렌즈면(5)이 위치하여 결상면(3)상의 상을 통해 조사하고 이를 실내에 투사하도록 후면으로부터 도달한 광을 다발로 합하거나 또는 퍼뜨린다.

Description

대형 상을 제조하기 위한 홀로그래피 광학계 {HOLOGRAPHIC SYSTEM FOR LARGE IMAGE PRODUCTION}
홀로그래피 상을 제조하는 방법은 공지되어 있다. 스테레오그래피에서, 두 개의 상은 상호 약간 오프셋(offset)하여 선택 또는 계측된다. 이들은 관찰자의 각각의 눈에 분리하여 전달되어야 한다. 관찰자는 상을 분리시키는 광학 소자 또는 안경을 통해 관찰해야하는데, 여기서 관찰각은 변화될 수 없다.
레이저 홀로그래피에서, 감광판은 물체에 의해 반사된 레이저 빔과 이전에 스플릿(split)된 기준빔에 노출된다. 하지만, 현상된 홀로그램은 매우 제한된 색 영역을 가지며, 대형 투사가 용이하지 않고 상으로부터 돌출하는 물체가 선명하지 않다는 문제점을 가진다. 이러한 방법은 상 해상도가 우수하지만, 작은 상에만 적합하다.
실린더-렌즈-판-홀로그래피에서, 상은 실린더 렌즈판에 의해 수직 스트립으로 스플릿된다. 따라서, 상은 물체로부터 여러 다른 각도로 일반적인 상 페이퍼(paper)에 전달되고 이러한 다른 여러 각도로 검출될 수 있다. 하지만, 단축 광각(wide-angle) 홀로그램만이 얻어진다. 이상에서와 같이, 물체의 돌출부, 광도 및 해상도가 문제시된다.
본 발명은 상호 수평 및 수직하는 그리드내에 위치하는 다수의 상 투사기로 구성되어 물체의 대형 홀로그래피 상을 제조하는 방법 및 이러한 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 투영 스크린 앞쪽에 3-차원 가상 물체가 존재하도록 하여 특정 안경의 도움없이도 여러 다른 각도에서 관찰할 수 있는 장치와 방법에 관한 것이다. 이는 광고와 오락물을 위한 대형 투사와 고광도 투사에 특히 적합하다.
도 1과 도 2는 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 프리즘의 그리드를 도시한다.
따라서, 본 발명의 목적은 고광출력을 가진 상면 앞쪽에 광각으로 대형 입체 물체내에 3-차원적이며 완전한 홀로그래피를 제공하는 방법과 관련된 장치를 제공하는 것이다. 이들은 다른 것들 중에서도 광고와 오락물을 위해 사용된다.
이러한 목적은 청구항에 설명된 특징에 의해 해결될 수 있다.
소위 통합 포토그래피의 주 원리는 금세기 초부터 공지되어 왔지만, 기술적인 문제가 완전하게 해결되지 않았기 때문에 잊혀지기 시작했다. 이러한 광학계의 예는 미국 특허 번호 제 4 732 453 A호 및 미국 특허 번호 제 3 706 486 A호에 개시되어 있다. 통합 포토그래피의 주 원리는 개별 상을 위해 상호 인접, 수평 및 수직하여 벽상에 배치된 다수의 카메라가 3-차원 모티브의 사진을 찍을 수 있고, 이들이 재생 동안 입체적으로 인식될 수 있다는 것이다. 이를 위해 카메라는 개별 위치로부터 가능한 한 정확하게 전체 상을 수신해야 하지만, 재생동안 작은 슬라이드 투사기와 같이 가능한 한 정확하게 보유하고 투사할 수 있도록 충분히 작아야만 한다. 만일 이러한 투사 상 벽을 주시한다면, 다수의 매우 작은 슬라이드 투사기를 보는 것이고, 이들은 관찰자를 위해 이들의 개별 2-D 상들을 3-D 상으로 융합한다.
단일 상의 노출과 재생을 위한 카메라와 슬라이드 투사기의 조합은 특히 저비용으로 제조되어야만 한다. 최상의 경우, 수백 개의 이러한 투사기는 판내에 조합된다. 한편, 이러한 판에 의해 선택된 상은 궁극적으로 적합한 3-차원 상 해상도를 얻기 위해 특히 우수해야 한다. 투사를 위한 광원은 비교적 고가이고 수천개의 투사기에 의해 골고루 퍼져야 한다. 상 모듈은 여러 유리 프리즘과 렌즈 및 프리즘 프로파일(profile)을 갖는 유리판으로 구성된다. 이들은 반사층, 감광층 및 반사방지층을 가지며 여러 방식으로 코팅되고 상호 접착된다. 중공 공간은 투명 또는 검은 액체(black liquid)로 부분적으로 충진된다.
하나의 개별 소형 투사기의 동작이 이하에서 세 단계(노출, 현상 및 재생)로 설명될 것이다.
상 노출에 있어서, 상 모듈 또는 상 스크린 앞쪽에 위치하는 물체는 투사기내의 감광 결상 디쉬(dish)에 결상된다. 감광층 후면으로 진행하는 빔은 검은 액체에 의해 흡수되고, 이러한 블랙 액체는 노출 동안 후면 렌즈 디스크 사이를 충진한다.
조리개는 결상 모듈의 외부에서 개폐된다. 만일 모듈이 컴퓨터에 의해 자동 노출기 내부에서 노출되면, 모듈은 항상 광으로부터 안전한 챔버내에 존재한다. 노출기는 광이 노출될 개별 소형 투사기상에만 광을 조사한다.
만일 모듈이 실내의 실제 물체와 노출된다면, 이들은 광 없이도 벽상에 위치하고 더 큰 분리되는 벽을 개방함으로써 함께 노출된다.
감광층상에 최적의 결상을 얻기 위해서는 결상 디쉬의 형태뿐만 아니라 조리개의 크기와 위치, 전방 렌즈의 곡률 반경 및 귤절율이 상호 정확하게 조정되어 기하학적 개방 에러, 굴절과 비점수차로 인한 조리개 에러, 및 상면의 휨을 보상하도록 해야한다. 컴퓨터 노출에만 사용되는 모듈에 대해서, 결상 디쉬는 노출 스크린의 거리에 대해 조정되어야 한다.
모듈이 완전하게 노출되면, 광전자적으로 코팅된 결상 디쉬가 투명 양화 방법에 의해 중개 공간을 통해 현상된다. 그위에 광학용 액체가 배출되고 공급된다.
재생시 평행광이 소형 투사기를 통해 후면으로부터 조사된다. 이를 위해 레이저광이 가장 적합하다. 정확한 결상을 위해 평행이 중요하다. 광이 모든 투사기상에 동시에 수직으로 입사하도록 하기 위해, 강한 광빔이 채널을 통해 인도되고 이러한 채널에서 규칙적이고 부분적으로 반사하는 층이 빔의 일부를 그 측면에 정확히 수직으로 반사한다. 이로써 주빔은 각각의 시점에서 약간 약해진다.
수직으로 반사된 광은 투사기의 후면 비구면 렌즈상에 조사된다. 이는 후면으로부터 도달된 모든 평행 빔을 조리개 개구부상에 정확하게 포커싱한다. 이러한 과정에서, 빔은 결상 디쉬상에 조사되고, 여기서 투명 양화층이 통과될 색을 결정한다. 이러한 층의 방사 동안 각각의 빔은 광의 굴절에 의해 추체 내부로 부채꼴로 퍼진다. 레이저광이 사용될 때 이는 간섭을 야기할 수 있다. 하지만, 전방 렌즈로부터 방출되는 동안, 추체는 다시 평행하게 인도되어 이러한 간섭이 상쇄되도록 한다. 프리즘을 가진 전방 유리판이 개별 투사기의 시야를 우측 또는 좌측으로 20도 그리고 아래로 20도 정도 향하도록 조정하는 역할을 한다. 이로써 최적의 관찰 시야가 형성된다.
본 발명은 이하에서 도면을 참조로 하여 설명될 것이다.
도 1에서, 투사기 벽의 정면도가 도시되어 있다. 따라서, 정면과 측면이 도시되고, 도 2에서도 또한 동일하게 적용된다. 도면에서 사용된 참조 번호는 다음을 나타낸다:
1; 구면 렌즈
2; 다수의 조리개 개구부를 가진 조리개
3; 광전자적으로 코팅된 결상면
4; 결상면(3)과 조리개 사이의 중공 공간
5; 비구면 렌즈
6; 조리개 개구부(2)를 위한 폐쇄 메커니즘을 예시함
7; 도시되지 않은 전자석에 의해 외부에서 동작할 수 있는 조리개상의 자석
8; 비구면 렌즈(5) 또는 결상면(3)이 후면으로 조사될 수 있도록 광을 편향시키는 프리즘 시스템을 개략적으로 도시함
9; 광학 모듈
10; 렌즈판
11; 프리즘 시스템
12; 광 디스크
13; 편향 프리즘
14; 보호판
15; 렌즈면
16; 보호판과 렌즈면 사이의 중공 공간
17; 결상면
19; 결상면과 렌즈면(20) 사이의 중공 공간
20; 렌즈면
21; 스크린 또는 상을 도시함
18; 노출 투사기.
도 3은 그리드(30)를 가진 그리드 시스템(8)을 도시한다. 광원의 입력부(31)가 도시되어 있다. 부분 반사층을 가진 프리즘이 참조 번호 32와 33으로 표시되어 있다.

Claims (23)

  1. 상호 수평 및 수직하는 그리드내에 위치하는 다수의 상 투사기로 구성되어 물체의 대형 홀로그래피 상을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    조리개(2), 광학 액체 물질을 담기 위해 적어도 결상면(3)과 렌즈면(1)에 의해 형성된 중개 공간(4), 광전자적으로 코팅되고 휘어진 결상면(31) 및 상기 렌즈면(1)중 적어도 하나는 상기 투사기 앞쪽에 위치하는 상기 물체의 상이 결상면(3)상에 위치하도록 하거나 또는 컴퓨터-발생된 상으로 노출되도록 상기 각각의 투사기내에 배치되며, 상기 각각의 결상면은 이상에서 설명된 엘리먼트들이 상응하여 배치될 때와 노출 및 재생 투사기가 적합하게 분리될 때 컴퓨터-계측된 원근으로 상을 개별적으로 노출시키고 렌즈계에 적용되며, 광전자적으로 코팅된 상기 결상면(3)은 개구부를 통해 현상되며, 상기 투사기는 후면(8)으로부터 평행광에 의해 조사되고, 그리고 상기 중개 공간은 상기 결상면(3)상의 상기 상을 통해 조사되고 실내에 투사되도록 상기 후면으로부터 도달하는 광을 다발로 합하거나 또는 산란시키기 위해 광학 매체로 충진되거나 또는 비워지고 추가의 렌즈면(5)이 배치되는 것을 특징으로 하는 홀로그래피 상 형성 방법.
  2. 상호 수평 및 수직하는 그리드내에 위치하는 다수의 상 투사기로 구성되어 물체의 대형 홀로그래피 상을 형성하기 위한 장치에 있어서,
    조리개(2), 광학 액체 물질을 담기 위해 적어도 결상면(3)과 렌즈면(1)에 의해 형성된 중개 공간(4), 광전자적으로 코팅되고 휘어진 결상면(31) 및 상기 렌즈면(1)중 적어도 하나는 상기 투사기 앞쪽의 상기 물체의 상을 결상면(3)상에 형성하거나 또는 컴퓨터-발생된 상을 형성하도록 상기 각각의 투사기내에 배치되며, 상기 각각의 결상면은 이상에서 설명된 엘리먼트들이 상응하여 배치될 때와 노출 및 재생 투사기가 적합하게 분리될 때 컴퓨터-계측된 원근으로 상을 개별적으로 수신하고 렌즈계에 적용되며, 광전자적 결상면(3)을 위해 개구부가 제공되며, 후면으로부터 평행광이 상기 투사기에 조사되고, 그리고 상기 중개 공간이 광학 매체로 충진되거나 또는 비워지고, 상기 결상면(3)상의 상기 상을 통해 조사되고 실내에 투사시키기 위해 상기 후면으로부터 도달하는 평행광을 다발로 합하거나 또는 산란시키도록 추가의 렌즈면(5)이 배치되는 것을 특징으로 하는 홀로그래피 상 형성 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 투사기내의 감광면이 소형 LCD에 의해 대체되며, 상기 소형 LCD는 모듈상의 소형 컴퓨터에 의해 설정되고 필요에 따라 상기 설정을 독립적으로 유지하고 및 정확한 원근을 가진 상이 컴퓨터에 의해 계측되고 상기 컴퓨터는 인접한 상기 모듈의 상기 컴퓨터와 동작적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 각각의 개별 투사기는 전면(1)에 구면 렌즈면을 포함하며, 조리개가 상기 렌즈의 후면(2)에 배치되며, 상기 렌즈 후면에 광학계의 이상적인 결상 디쉬에 상응하는 휘어진 결상면이 유리층으로 구성되고 광전자적으로 코팅되며, 중공 공간(4)이 상기 조리개와 상기 결상면 사이에 위치하여 액체로 충진될 수 있고, 그리고 상기 결상면 후면에 비구면 렌즈면(5)이 위치하여 상기 후면으로부터 도달한 광을 상기 조리개 개구부(2)상에 포커싱하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조리개(2) 앞쪽의 조리개판(6)이 수평으로 이동하여 상기 조리개 모두를 함께 개방 또는 폐쇄하며, 상기 조리개판은 스프링에 의해 상기 조리개상에 및 측면에 가압되고, 그리고 상기 조리개판은 상기 조리개판의 일측면에 부착된 자석(7)에 의해 외부로부터 전자석을 통해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 투사기는 전면에 보호판(14)을 가지고 상기 보호판 후면에 전방 구면 렌즈면(15)이 위치하며, 중공 공간(16)이 디스크와 상기 렌즈 사이에 위치하고 노출만을 위한 액체 광학 물질로 충진되며, 노출 투사기(18)와 상기 전방 렌즈면의 광학적 특성에 상응하는 휘어진 결상면(17)이 유리층으로 구성되고 광전자적으로 코팅되며, 상기 렌즈와 상기 결상면 사이의 중공 공간(19)이 액체로 충진될 수 있으며, 상기 결상면 후면에 비구면 렌즈면(20)이 위치하여 후면으로부터 일 포인트에 도달한 광을 다발로 합하여 앞쪽으로 투사하며, 노출 투사기(18)가 노출을 위해 컴퓨터에 의해 정밀하게 제어되고 상기 결상면(17)은 상기 원근으로 계측된 상(21)으로 노출되어 상기 렌즈계에 적용되고, 그리고 결상이 더 큰 곡률을 가지도록 상기 노출 투사기내의 스크린(21)이 휘어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 소형 투사기 각각은 상기 후면으로부터 평행하게 조사되는 광에 의해 프리즘으로 구성된 그리드계를 통해 투과되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 낮은 굴절율을 가진 광학 매체를 구비한 사방정 프리즘을 접착시키고, 전체 반사층 또는 부분 반사층을 배치시킴으로써 접착된 각각의 절단면에서 90°로 광빔의 일부를 반사시켜 강한 광소스(31)의 광이 모든 그리드 정사각형상에 비교적 균일하게 분포되고, 그리고 상기 광이 마지막 셀(32)에 도달하게 되면 상기 광 스트림이 반대 방향으로 상기 광학계를 통해 두번째로 통과하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 프리즘을 대각선 방향으로 두 번 자르고 이들 네 조각을 함께 접착시키고 및 네 개의 절단면과 외부면에 상기 전체 반사층 및 부분 반사층을 배치시킴으로써, 상기 프리즘 그리드(8)의 에지부에서 상기 프리즘 셀(32, 33)은 제 1 평면내에서 주광 스트림을 90° 편향시키고 동시에 상기 제 1 평면과는 다른 평면내에서 분리된 약한 광 스트림을 수직으로 90° 편향시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 소형 투사기는 예를 들면, 10×20㎝의 사각형 모듈(9)내에 조합되고, 상기 렌즈는 상기 렌즈 사이의 스트랩을 유지하도록 접착되는 렌즈판(10)내에 조합되고, 그리고 폐쇄 가능 개구부(25)가 포토그래피 현상용 화학제 또는 광학 물질로 충진될 수 있도록 내부 중간 공간으로의 접근을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 노출 동안 간섭성 반사를 방지하기 위해 상기 비구면 렌즈면(20)과 프리즘계(11) 사이의 중공 공간이 현상 이전에 불투명 어두운 액체로 충진되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 광학 디스크(12)가 상기 각각의 렌즈 앞쪽에 편향 프리즘(13)을 갖는 상기 모듈의 전면에 위치하며, 상기 프리즘 편향을 우측으로, 좌측으로 및 아래로 변화시켜 광학적 시야를 조절하고, 그리고 상기 프리즘은 약간의 뒤틀림을 보상하기 위해 일측면이 약간 휘어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 적색, 녹색 및 청색은 색필터를 통해 분리된 소형 투사기에 항상 선택적으로 공급되고, 그리고 상기 결상면, 상기 렌즈 및 광전자 코팅은 개별 파장 길이에 대해 최적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 소형 투사기는 전체 색 스펙트럼을 수신하고, 그리고 상기 결상면, 상기 렌즈 및 광전자 코팅이 모든 파장에 대해 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 포인트 해상도를 증가시키기 위해 수 개의 렌즈를 가진 상기 렌즈판이 상기 개별 투사기 앞쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 상호 수평 수직하는 그리드내의 필터벽에 배치된 다수의 개별 편향체를 포함하는 물체의 원근이 반전된 (슈우도스코픽) 상을 형성하기 위한 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 따른 장치에 있어서, 상기 편향체는 상호 수직으로 절단된 두 개의 거울면이 삽입된 유리몸체로 구성되고, 상기 면들은 상기 필터벽을 향하여 수직으로 서있으며 교차 포인트에 조리개 개구부가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 노출시 해상도를 증가시키기 위해 상기 필터벽 디스크는 윤활제를 가진 두 디스크 사이의 에지부를 따라 매달려서 쉽게 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 결상면은 감광층이 배치된 거울이고, 재생시 거울면상의 상을 실내에 투사시키기 위해 강한 광원이 전면으로부터 거울에 비스듬하게 조사되고, 그리고 단일 포인트 노출에 의한 노출동안 컴퓨터가 재생 광원의 위치에 대한 상을 계측하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 10 항에 있어서, 자동 노출기로서 상 모듈이 저장기로부터 자동적으로 선택되며, 상기 상 모듈은 트랙상에 정확하게 놓이고 컴퓨터에 의해 대형 노출 스크린의 대물렌즈 앞쪽으로 자동적으로 인도되고, 그리고 상기 컴퓨터는 상기 상을 계측하며 상기 투사기 조리개를 개폐하고 다음의 소형 투사기에 대해서도 계속되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 10 항에 있어서, 자동 현상기로서 현상되지 않은 상 모듈이 저장기로부터 자동적으로 선택되어 광없이 현상되고, 그리고 이로써 상기 모듈내의 액체 물질이 상응하여 비워지고 충진되며, 다음으로 현상용 화학제와 행굼액이 유입되며, 모듈이 밀봉되어 현상된 것으로 표시되어 저장기안으로 밀어 넣어지고 다음 모듈에 대해서도 계속되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 입사 물체빔을 다발로 합하기 위한 전방 렌즈면과 후면으로부터 도달하는 투사광을 다발로 합하기 위한 후방 비구면 렌즈면이 둘 이상의 렌즈를 구성하는 형상과 굴절률을 가지며, 이들은 색 오차, 개방 오차 및 추가의 결상 오차를 전체적으로 수정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 상기 개별 결상면상의 수 개의 상의 메모리를 위한 및 전체 상 스크린의 단주기 이동 시퀀스의 재생을 위한 제 1 항에 따른 방법에 있어서, 상기 결상면은 다수의 다른 감광층으로 코팅되며, 각각의 개별 상을 위한 삼색층(RBG)이 다른 층을 노출하거나 또는 판독함없이 노출동안 노출되고 재생동안 판독되고, 그리고 상기 개별 층은 광 또는 다른 신호의 특성에 의해 증감화(sensitization) 또는 판독되는 것을 특징으로 하는 홀로그래피 상 형성 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 많은 감광층의 각각은 고분해능으로 각각 다른 파장의 좁은 스펙트럼에만 감광적으로 반응하며, 개별 상의 삼색 RBG-분리 노출시 상기 파장만이 개별적으로 사용되어 상기 상과 관련된 층이 반응하고, 포토그래피 현상동안 특정 파장에 반응하는 감광층은 착색되고 또한 상기 파장을 고분해능으로 흡수하고, 그리고 벽은 재생동안 자신들의 파장이 조사될 개별 상에 상응하는 RBG-성분으로 투과되는 것을 특징으로 하는 홀로그래피 상 형성 방법.
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