KR102110095B1 - 광변조 소자에서의 홀로그램의 암호화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광변조 소자(4, 20, 30)에서 하나 이상의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법에 관한 것이며, 홀로그램의 암호화는 픽셀별로 수행된다. 홀로그램은, 광변조 소자(4, 20, 30) 내의 상응하는 암호화 영역들에 할당되면서 홀로그램으로 재구성될 객체의 객체점에도 각각 할당되는 개별 서브 홀로그램들로 구성된다. 그 밖에도, 가상 뷰어 윈도우(10, 32)에 의해서, 정의된 가시 영역이 제공되며, 이 가시 영역을 통해서는 재구성 공간(40) 내에 재구성된 화면이 관찰자에 의해 관찰된다. 가상 뷰어 윈도우(10, 32)에서는, 각각의 개별 객체점에 대한 파면의 복소수 값이 계산된다. 그런 후에, 가상 뷰어 윈도우(10, 32) 내 파면의 복소수 값의 각각의 개별 진폭은, 광로에서 광변조 소자(4, 20, 30)의 하류에 배열된 하나 이상의 부피 격자(8, 9, 23, 24, 31)의 각도 선택 특성의 보정 수행에 이용되는 보정 값으로 곱해진다. 모든 객체점의 상기 유형으로 결정되는 보정된 복소수 값들은 합산되어 광변조 소자(4, 20, 30)의 홀로그램 평면으로 변환된다.

Description

광변조 소자에서의 홀로그램의 암호화 방법{METHOD FOR ENCODING A HOLOGRAM IN A LIGHT MODULATION DEVICE}
본 발명은, 광변조 소자에서 하나 이상의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법으로서, 홀로그램의 암호화는 픽셀별로 수행되고, 홀로그램은, 광변조 소자 내의 상응하는 암호화 영역들에 할당되면서 홀로그램으로 재구성될 객체의 객체점(object point)에도 각각 할당되는 개별 서브 홀로그램들로 구성되고, 가상 뷰어 윈도우(virtual viewer window)에 의해서, 정의된 가시 영역이 제공되고, 이 가시 영역을 통해서는 재구성 공간 내에 재구성된 화면이 관찰자에 의해 관찰되고, 가상 뷰어 윈도우 내에서 각각의 개별 객체점에 대한 파면(wave front)의 복소수 값이 계산되어 상기 복소수 값의 하나 이상의 값 부분이 보정 값으로 보정되며, 모든 객체점의 상기 유형으로 결정되는 보정된 복소수 값들은 합산되어, 홀로그램을 암호화하기 위해 광변조 소자의 홀로그램 평면으로 변환되는, 상기 홀로그램의 암호화 방법에 관한 것이다.
그 밖에도, 본 발명은, 광변조 소자에서 하나 이상의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법으로서, 홀로그램의 암호화는 픽셀별로 수행되고, 홀로그램은, 광변조 소자 내의 상응하는 암호화 영역들에 할당되면서 홀로그램으로 재구성될 객체의 객체점에도 각각 할당되는 개별 서브 홀로그램들로 구성되고, 가상 뷰어 윈도우에 의해서, 정의된 가시 영역이 제공되고, 이 가시 영역을 통해서는 재구성 공간 내에 재구성된 화면이 관찰자에 의해 관찰되고, 서브 홀로그램 내에서 재구성될 객체의 각각의 객체점은 홀로그램으로 암호화되며, 서브 홀로그램들의 진폭들은 보정 값으로 보정되고, 홀로그램 평면 내에서 상기 유형으로 보정된 서브 홀로그램들은 홀로그램을 암호화하기 위해 합산되는, 상기 홀로그램의 암호화 방법에도 관한 것이다.
본 출원인의 기존 특허 공보들로부터 공지된 것처럼, 표시할 3차원 화면의 3차원 객체 데이터는 재구성할 화면의 회절 패턴으로서 광변조 소자의 암호화 영역들에 기록된다. 이 경우, 파면의 계산은, 재구성 공간 내에 재구성된 화면을 관찰하는 관찰자를 위해 뷰어 평면 내의 가시 영역을 정의하는 작은 가상 뷰어 윈도우를 위해서만 수행된다. 이 경우, 가상 뷰어 윈도우는, 관찰자 눈의 동공의 지름과 같은 크기이거나, 또는 미세하게만 그 지름보다 더 크다. 그러나 이는, 가상 뷰어 윈도우가 예컨대 눈 동공의 지름보다 2배 또는 3배 더 클 수 있다는 점도 의미한다. 그러므로 재구성할 화면의 객체점들은 각각의 객체점에 의해 범위 한정되는, 광변조 소자의 작은 영역에서만 이른바 서브 홀로그램들로서 암호화될 수 있다. 서브 홀로그램 내에서 객체점을 암호화하기 위해, 가상 뷰어 윈도우를 포함하는 뷰어 평면 내에서 상기 객체점 또는 객체 절단 평면의 합성 광 분포(complex light distribution)가 계산된다.
이 경우, 이용되는 광변조 소자는 투과성 또는 반사성으로 형성될 수 있으며, 상기 광변조 소자는, 중간 공간들에 의해 상호 간에 분리되는 변조 요소들로서 픽셀들의 어레이를 포함한다. 광변조 소자 내 진폭 및/또는 위상에서 픽셀을 암호화하기 위해, 각각 전극들 사이에 유한 치수 및 일정한 진폭 및/또는 위상 투명도를 갖는 이른바 픽셀로서 기능하는 거의 장방형 형태인 자유 공간들이 형성되는 방식으로, 광변조 소자 내에 형성되어 배열되는 전극 어레이가 제공된다. 그 결과로, 픽셀들은 상호 간에 정의된 픽셀 간격을 갖는다.
그러나 픽셀들의 거의 장방형 형태인 형성은, 사전 정의된 가상 뷰어 윈도우 내의 복잡한 파면이 광변조 소자 내의 유한한 픽셀 치수의 작용과, 그로 인해 광변조 소자의 홀로그램 평면과 가상 뷰어 윈도우 사이의 재구성 공간 내에서 3차원 객체의 재구성에 의해 왜곡되는 점에서 바람직하지 못하다. 다시 말하면, 가상 뷰어 윈도우의 내부에는 예컨대 바람직하지 못한 세기 변동이 발생할 수 있다. 가상 뷰어 윈도우가 눈 동공보다 더 크다면, 상기 작용은 점차 강화된다. 예컨대 재구성된 3차원 화면은, 가상 뷰어 윈도우의 중상에서 관찰자의 눈 동공의 위치에서보다, 가상 뷰어 윈도우의 가장자리 영역 또는 그 가장자리에서 관찰자의 눈 동공의 위치에서 더 어둡게 보일 수 있다. 달리 말하면, 상기 유형의 장방형 픽셀 개구 및 픽셀 투명도는, 가상 뷰어 윈도우를 통해 관찰자에 의해 감지되는, 재구성된 3차원 화면의 세기가 바람직하지 못한 방식으로 가상 뷰어 윈도우의 중앙에서부터 그 가장자리 쪽으로 갈수록 감소할 수 있게 한다.
상기 문제의 해결 방법들은 본 출원인의 DE 10 2006 042 467 A1 및 DE 10 2008 000 589 A1로부터 공지되었다. 상기 독일 공보에는, 홀로그램 장치의 가상 뷰어 윈도우 내의 세기 분포에 대한 광변조 소자의 픽셀 투명도의 영향이 어떻게 보정될 수 있는지 그 방법이 기술되어 있다.
DE 10 2006 042 467 A1에서는, 홀로그램 계산을 위해 푸리에 변환이 적용될 경우, 가상 뷰어 윈도우 내 객체점들 또는 객체 절단 평면들의 복소수 값들이 픽셀 형태 및 픽셀 투명도의 변환의 역수와 곱해짐으로써 수정되며, 그런 후에 보정된 복소수 값들이 합산되어 광변조 소자의 홀로그램 평면으로 변환됨으로써, 보정이 수행된다.
DE 10 2008 000 589 A1은, 객체점들로 이루어진 서브 홀로그램들의 직접적인 계산을 위해, 픽셀 형태 및 픽셀 투명도의 보정은, 서브 홀로그램들의 진폭들이 픽셀 형태 및 픽셀 투명도의 변환의 역수들이면서 적합하게 비율 조절(scaling)된 상기 역수들로 곱해지는 방식으로 실행된다고 기술하고 있다. 그런 후에, 보정된 서브 홀로그램들은 하나의 홀로그램으로 합산된다.
광변조 소자에서 홀로그램들의 계산 또는 홀로그램들의 암호화의 이해를 위해 예컨대 비디오 홀로그램들을 재구성하기 위한 장치가 기술되어 있는 WO 2004/044659 A2가 참조된다. 본 출원의 도 1에는, 상기 유형의 암호화가 개략적으로 도시되어 있으며, 3차원 객체(1)는 복수의 객체점으로 구성되고, 이들 객체점 중에서 여기서는 암호화의 설명을 위해 4개의 객체점(1a, 1b, 1c 및 1d)만이 도시되어 있다. 그 외에도, 가상 뷰어 윈도우(2)가 도시되어 있으며, 이 가상 뷰어 윈도우를 통해서는 (여기서는 도시된 눈을 통해 표현된) 관찰자가 재구성된 화면을 관찰할 수 있다. 정의된 가시 영역으로서의 가상 뷰어 윈도우(2) 및 4개의 선택된 객체점(1a, 1b, 1c 및 1d)에 의해, 각각 각뿔형 몸체가 상기 객체점들(1a, 1b, 1c 및 1d)을 통해서 연장되어, 여기서는 더 상세하게 도시되지 않은 광변조 소자의 변조면(3) 상에 투영된다. 이 경우, 변조면(3)에서 객체의 각각의 객체점들(1a, 1b, 1c 및 1d)에 할당되는 암호화 영역들이 광변조 소자 내에 생성되며, 상기 암호화 영역들에서 객체점들(1a, 1b, 1c 및 1d)은 서브 홀로그램(3a, 3b, 3c 및 3d)에 홀로그램으로 암호화된다. 따라서, 각각의 서브 홀로그램(3a, 3b, 3c 및 3d)은 광변조 소자의 변조면(3)의 한 영역에서만 기록되거나 암호화된다. 도 1로부터 알 수 있듯이, 이 경우, 개별 서브 홀로그램들(3a, 3b, 3c 및 3d)은 객체점들(1a, 1b, 1c 및 1d)의 각각의 위치에 따라서 완전하게 또는 부분적으로만(다시 말해 소정의 영역들에서만) 변조면(3) 상에서 중첩될 수 있다. 이런 방식으로, 변조면(3) 내에 재구성할 객체(1)에 대한 홀로그램을 암호화하거나, 또는 기록하기 위해, 객체(1)의 모든 객체점으로 앞서 기술한 것처럼 처리가 실행되어야 한다. 따라서, 홀로그램은 복수의 개별 서브 홀로그램(3a, 3b, 3c, 3d, ... 3n)으로 구성된다. 이 경우, 상기 방식으로 광변조 소자에서 컴퓨터로 생성된 홀로그램들은, 재구성을 위해, 광학계와 함께 여기에 도시되지 않은 조명 장치에 의해 조명된다.
홀로그램들을 재구성하기 위한 상기 유형의 장치를 위한 홀로그램들은 예컨대 DE 10 2004 063 838 A1에 기술된 방법으로 계산될 수 있다. DE 10 2004 063 838 A1은 본원에서 전체 범위에서 함께 수용되어야 한다. 그러나 홀로그램들을 계산할 경우, DE 10 2004 063 838 A1에 따르는 복소수 값 분포를 가상 뷰어 윈도우에서 계산하기 위해 가상 뷰어 윈도우로 객체 절단 평면들을 변환하는 것 대신, 가상 뷰어 윈도우에서 각각 객체의 각각의 개별 객체점에 대한 파면의 복소수 값이 계산될 수도 있다.
마찬가지로 본 출원인에 의해 기술되는, 홀로그램들을 계산하기 위한 대체되는 방법은, 렌즈 기능의 형태로 광변조 소자의 변조면에서 서브 홀로그램들의 분석 계산을 기초로 한다.
도 1에 따라서, 암호화 영역들에 의해 정의되는, 홀로그램의 섹션의 내부에서 개별 서브 홀로그램들(1a, 1b, 1c 및 1d)은, 그 값이 객체점들의 휘도 및 그 이격 간격에 따라서 결정된 실질적으로 일정한 진폭과, 렌즈 기능에 상응하는 위상을 포함하며, 렌즈의 초점 거리는 객체점의 깊이 좌표를 갖는 암호화 영역들의 크기와 똑같이 변동된다. 암호화 영역들에 의해 정의되는 섹션의 외부에서, 개별 서브 홀로그램의 진폭은 0의 값을 갖는다. 홀로그램은 모든 서브 홀로그램(1a, 1b, 1c 및 1d)의 복소수 값의 합을 통해 생성된다.
그러나 상기 대체되는 방법에 따르는 홀로그램의 계산의 경우, 가상 뷰어 윈도우 내의 파면의 복소수 값은 명확하게 계산으로 결정되지 않는다. 그러므로 상기 방법은 푸리에 또는 프리넬 변환을 이용하지 않는다. 따라서, 계산은 독일 공보 DE 10 2004 063 838 A1에 기술된 방법에 비해 계산 시간이 훨씬 더 짧다는 장점을 갖는다.
홀로그램 장치에서는, 광변조 소자의 상술한 픽셀 개구 외에도, 예컨대 재구성 공간 내에서 관찰자에게 보이는 3차원 화면의 세기의 변경을 야기할 수 있는 또 다른 광학 컴포넌트들이 제공될 수 있다. 상기 유형의 컴포넌트들은 예컨대 (부피 홀로그램들로서도 표현되는) 부피 격자들일 수 있다.
부피 격자들은, 흡수 계수들 또는 임의의 두께를 갖는 굴절률의 공간 주기적 변동이 이루어지는 회절 격자들이다. 다시 말하면, 통상적으로, 조명광의 파장에 비해 두꺼운 매질에 기록되는 3차원 격자 구조들이 부피 격자로서 표현된다. 매질로서는 예컨대 유리가 이용될 수 있지만, 또 다른 재료들도 이용될 수 있다. 이 경우, 부피 격자들은, 복수의 격자가 층별로 일반적인 매질 내에서 생성될 수 있다는 장점을 제공한다.
또한, 부피 격자들은 일반적으로 각도 선택 특성을 특징으로 하며, 이는, 부피 격자의 회절 효율이 충돌하는 광의 입사각과 더불어 변동된다는 점을 의미한다. 통상적으로, 상기 각도 선택 특성은 일반적으로 장점으로서 이용된다. 그러나 특정한 상황에서 부피 격자의 너무 좁은 각도 선택 특성은 3차원 화면을 재구성하기 위한 홀로그램 장치에 간섭 영향도 미칠 수 있다. 광변조 소자로 향하는 홀로그램 장치의 광로에 부피 격자를 배열할 경우, 예컨대 너무 좁은 각도 선택 특성은, 광변조 소자의 픽셀로부터 뷰어 평면 내 가상 뷰어 윈도우의 가장자리 상의 위치에까지 연장되는 광이 뷰어 평면 내 가상 뷰어 윈도우의 중앙 또는 중심에까지 연장되는 광보다 더 낮은 효율로 부피 격자를 통과하게 할 수 있다.
그러므로 본 발명의 과제는, 최초에 언급한 유형의 방법에 있어서, 전술한 문제들이 방지되는 방식으로 상기 방법을 개량하고, 특히 홀로그램 계산 동안 바람직하게는 홀로그램 장치의 광로에 제공되는 하나 이상의 부피 격자의 각도 선택 특성의 고려가 제공되는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따라서, 상기 과제는 특허 청구항 제 1항 및 제 2항의 특징들에 의해 해결된다. 상기 과제의 해결 방법은, 앞서 이미 더 상세하게 명시한 홀로그램 계산 방법들 중 각각 어느 방법이 적용되는가에 따라서, 2가지 대체 방식으로 실행될 수 있다.
제안되는 첫 번째 방식은, 광변조 소자에서 하나 이상의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법에 있어서, 재구성할 객체의 모든 객체점의 합산된 복소수 값을 홀로그램 평면으로 변환하기 전에, 가상 뷰어 윈도우 내 파면의 복소수 값의 각각의 진폭이, 광로에서 광변조 소자의 하류에 배열되는 하나 이상의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정 수행에 이용되는 보정 값으로 곱해지며, 보정 값은 하나 이상의 부피 격자의 관련된 각도에 따른 회절 효율의 역수 값의 근(root)으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 상기 방법을 목적으로 한다.
뷰어 평면에서 가상 뷰어 윈도우를 통해 홀로그램을 계산할 경우, 각각 가상 뷰어 윈도우 내 복소수 값인 홀로그램 값들의 진폭은 하나 이상의 부피 격자의 회절 효율의 역수 값의 근을 특징으로 하는 보정 값으로 곱해지며, 그에 반해 복소수 값인 홀로그램 값들의 위상 값은 변함없이 유지된다. 이런 방식으로, 광로에서 광변조 소자의 하류에 배열되는 부피 격자들의 각도 선택 특성에 의해 야기될 수 있는 오류들은, 보정되거나 거의 보정됨으로써, 홀로그램 계산 동안 함께 고려될 수 있다. 그 결과로, 가상 뷰어 윈도우 내에서 광의 효율은 모든 장소 또는 위치에서 적어도 거의 동일하다. 이는, 이용되는 광변조 소자의 하나의 픽셀에서부터 가상 뷰어 윈도우의 가장자리 상의 한 위치까지 연장되는 광이, 가상 뷰어 윈도우의 중심 또는 중심에까지 연장되는 광과 거의 동일한 효율로 하나 이상의 부피 격자를 통과한다는 것을 의미한다.
홀로그램, 또는 이 홀로그램의 서브 홀로그램이, 상술한 것처럼, 광변조 소자의 평면에서 직접 계산된다면, 홀로그램 계산은, 본 발명에 따라서 대체되는 방식으로, 각각의 서브 홀로그램의 각각의 개별 진폭이 광로에서 광변조 소자의 하류에 배열되는 하나 이상의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정 수행에 이용되는 보정 값으로 보정되고, 보정 값은 부피 격자의 각도에 따른 상대 회절 효율의 역수 값의 근으로부터 계산되는 것을 특징으로 하게 된다.
그러므로 광변조 소자 상에서 서브 홀로그램들을 지점별로 계산하는 경우, 보정 값은 뷰어 평면 내 가상 뷰어 윈도우의 치수에서 서브 홀로그램의 치수로 다시 비율 조절된다. 이 경우, 뷰어 평면에서 광변조 소자의 평면 내로 보정 값의 비율 재조절(rescaling) 또는 전달(transfer)을 위해, 기하학적 광학 근사법이 이용되는데, 다시 말하면, 실질적으로 한편으로 광선들은 서브 홀로그램의 가장자리들로부터 재구성할 객체의 한 객체점을 통해 가상 뷰어 윈도우의 가장자리까지 연장되고, 다른 한편으로 광선들은 홀로그램의 중앙에서부터 동일한 객체점을 통해 가상 뷰어 윈도우의 중앙까지 연장된다.
부피 격자 또는 복수의 부피 격자의 상대 회절 효율의 역수 값의 근과 가상 뷰어 윈도우 내 객체점의 파면의 진폭의 곱셈에 상응하는 수학적으로 정확한 보정은, 광변조 소자의 평면에서 서브 홀로그램의 폭에 대해 그에 상응하게 비율 조절된 보정 값과 서브 홀로그램의 곱셈이 실행됨으로써, 광변조 소자의 평면에서의 계산 또는 그 매핑으로 거의 대체될 수 있다.
이 경우, 서브 홀로그램의 폭에 대한 비율 조절"이란 명칭은 다음과 같이 이해될 수 있다. 부피 격자의 상대 회절 효율의 역수 값의 근은 예컨대 가상 뷰어 윈도우의 중심에서 "1"의 절댓값을 보유하고 가상 뷰어 윈도우의 가장자리에서는 "1.3"의 절댓값을 보유할 수 있으며, 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정은, 결과적으로 서브 홀로그램의 진폭이 서브 홀로그램의 암호화 영역의 중앙에서 "1.0"의 보정 값으로 곱해지고 서브 홀로그램의 암호화 영역의 가장자리에서는 "1.3"의 보정 값으로 곱해지는 방식으로 실행된다. 암호화 영역의 가장자리와 그 중앙 사이에 위치하는 암호화 영역들에서, 각각의 진폭은, 그에 상응하게 할당된 1.0과 1.3 사이의 보정 값들로 곱해진다.
광변조 소자의 평면에서, 또는 홀로그램 평면에서 서브 홀로그램들의 직접적인 계산은 가상 뷰어 윈도우를 통한 서브 홀로그램들의 계산에 비해, 서브 홀로그램들이 더욱 간단하게, 그에 따라 더욱 신속하게 계산된다는 결정적인 장점을 갖는다. 그에 상응하게, 홀로그램 계산에 하나 이상의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정을 본 발명에 따라 포함시키는 점도 더욱 신속한 결과를 제공할 수 있다.
앞서 인용한 두 홀로그램 계산 방법의 경우, 바람직한 방식으로, 가상 뷰어 윈도우 내 파면의 복소수 값의 보정 전에, 또는 서브 홀로그램들의 진폭들의 보정 전에, 기하학적으로, 광변조 소자의 하나의 픽셀로부터 출발하여 하나 이상의 부피 격자를 통해 가상 뷰어 윈도우 내부의 여러 위치들까지에 이르는 광선 다발이 계산되고, 그에 따라 각각 부피 격자에 부딪치는 광선 다발의 하나의 광선의 입사각이 산출되고, 그에 따라 각각의 입사각에 대한 부피 격자의 회절 효율이 결정되는 것을 통해, 홀로그램 장치에서 이용할 부피 격자의 상대 회절 효율이 1회 산출된다.
부피 격자의 회절 효율은 예컨대 입사각에 따라서 정의된 입력 세기에 대해 회절된 광 세기의 측정에 의해 실험을 바탕으로 결정될 수 있거나, 또는 가장 간단한 경우에는 코겔닉(Kogelnik) 이론에 따라서도 계산으로 결정될 수 있다.
따라서, 각각의 부피 격자는, 예컨대 프로세서에 저장되어 홀로그램 또는 서브 홀로그램들의 계산을 위해 이용되는 자기 고유의 회절 효율을 보유한다.
광로에서 광변조 소자의 하류에 배열되는 복수의 부피 격자가 제공된다면, 바람직하게는 기하학적으로 광변조 소자의 하나의 픽셀로부터 출발하여 부피 격자들을 통해 가상 뷰어 윈도우 내부의 여러 위치들까지에 이르는 광선 다발이 계산될 수 있고, 그에 따라 각각, 픽셀로부터 출발하여 개별 부피 격자들에 부딪치는 광선 다발의 광선들의 입사각이 산출되고, 그에 따라 각각의 입사각에 대해 부피 격자의 회절 효율이 결정되며, 그에 따라 가상 뷰어 윈도우 내의 각각의 위치에 대해, 그리고 상기 광선에 대해, 개별 부피 격자들에 따른 상대 회절 효율을 확보하기 위해, 가상 뷰어 윈도우 내에서 각각 부피 격자들에 부딪치는 광선들의 각각의 위치에 대한 개별 부피 격자들의 회전 효율이 승산된다. 그 다음, 상기 상대 회절 효율은 보정 값의 결정을 위해 고려될 수 있다.
본 발명의 한 추가의 바람직한 구현예에서, 가상 뷰어 윈도우(10, 32)의 중심에서, 가상 뷰어 윈도우(10, 32)의 가장자리에서, 그리고 가상 뷰어 윈도우(10, 32)의 가장자리와 그 중심 사이의 위치들에 대해, 보정 값들은 약 1.0 내지 ±2.0의 값 범위 내의 절댓값을 보유할 수 있으며, 개별 보정 절댓값들은 서로 상이하다.
이는, 예컨대, 보정 값은, 가상 뷰어 윈도우의 중심 또는 중앙에서 약 1.02의 절댓값을 보유하고 가장 뷰어 윈도우의 가장자리에서는 약 1.06의 절댓값을 보유하며, 가상 뷰어 윈도우의 가장자리와 그 중심 또는 중앙 사이의 위치들에 대한 보정 값은 약 1.02와 ±1.06 사이의 절댓값을 보유한다는 것을 의미한다.
이 경우, 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정은 이제, 각각 가상 뷰어 윈도우 내 파면의 복소수 값의 결정된 진폭이 가상 뷰어 윈도우의 중심 또는 중앙에서 약 1.02의 절댓값으로 곱해지고 가상 뷰어 윈도우의 가장자리에서는 약 1.06의 절댓값으로 곱해지며, 그리고 파면들의 복소수 값들의 진폭들이면서 중심과 가장자리 사이에서 존재하면서 결정된 상기 진폭들은 각각 약 1.02와 1.06 사이의 할당된 절댓값으로 곱해지는 방식으로 실행될 수 있다.
이에 대체되는 방식으로, 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정은, 서브 홀로그램의 진폭이 서브 홀로그램의 중심 또는 중앙에서 약 1.02의 절댓값으로 곱해지고, 서브 홀로그램의 가장자리에서는 약 1.06의 절댓값으로 곱해지며, 그리고 중심과 가장자리 사이에 존재하는 서브 홀로그램의 진폭들은 약 1.02와 1.06 사이의 할당된 절댓값으로 곱해지는 방식으로도 실행될 수 있다.
또한, 본 발명의 한 추가 구현예에서, 광로에서, 다양한 영역들에서 서로 상이한 회절 효율들을 보유하는 하나 이상의 부피 격자(31)가 이용될 경우, 부피 격자(31)의 각도 선택 특성의 보정을 위해, 광변조 소자(30)와 가상 뷰어 윈도우(32) 사이에서 펼쳐져 형성된 절두체(40)는 2개 이상의 부분 절두체(40a, 40b)로 분할될 수 있으며, 그에 따라 각각의 부분 절두체에 위치하는 3d 화면의 모든 객체점에 대한 가상 뷰어 윈도우(32) 내 파면의 복소수 값들은 각각의 개별 부분 절두체(40a, 40b)에 대해 개별적으로 계산되고, 그에 따라 각각의 개별 부분 절두체에 대한 보정 값들도 개별적으로 결정되며, 그리고 그에 따라 개별 부분 절두체들의 뷰어 윈도우 내 파면의 보정된 복소수 값들이 합산되어, 홀로그램을 암호화하기 위해 광변조 소자의 홀로그램 평면으로 변환된다.
대형 면적의 부피 격자는 예컨대 제조할 때 공차로 인해 한 영역에서, 예컨대 그 인접한 영역에서보다 극미하게 또 다른 회절 효율을 보유할 수 있다. 예컨대 부피 격자는 좌측 상부의 표면 섹션에서 광의 특정한 입사각에 대해 95%의 회절 효율을 보유할 수도 있으며, 우측 하부의 또 다른 표면 섹션에서는 광의 동일한 입사각에 대해 90%의 회절 효율만을 보유할 수 있다. 다시 말하면, 제조 오류로 인해, 부피 격자는 복수의 회절 효율을 보유할 수 있으며, 그럼으로써 전체 부피 격자에 걸쳐 존재하는 단일의 회절 효율은 달성될 수 없다. 이런 이유에서, 바람직하게는, 자명한 사실로서 각도 선택 특성을 보정할 때에도, 부피 격자의 다양한 회절 효율들을 고려한다. 그러므로 이를 위해 부분 절두체들이 이용되며, 다시 말하면 부피 격자의 표면의 내부에서 회절 효율들의 각각의 변동 범위에 따라서 절두체는 그에 상응하게 많은 부분 절두체로 분할된다. 이 경우, 예컨대 부피 격자의 회절 효율은 위치들의 래스터에서 측정될 수 있고, 그 회절 효율이 사전 설정된 간격 이내에서 서로 일치하는 위치들은 모두 부분 절두체의 형성을 위해 이용된다. 좌측 상부의 95%에서 우측 하부의 90%로 향하는 사전 설정된 입사각에 대해 대형 면적의 부피 격자 상에서의 회절 효율의 변동을 이용하는 언급한 예시의 경우, 예컨대 회절 효율이 95%와 94% 사이에서 가변하는 위치들은 모두 부분 절두체의 형성을 위해 통합되고, 94%와 93% 사이의 위치들도 모두 추가의 부분 절두체로 통합되며, 그리고 이와 같은 방식으로 이후에도 계속 통합된다.
본 발명의 추가 바람직한 구현예들 및 개선예들은 나머지 종속 청구항들로부터 유추된다.
이제, 본 발명의 교시를 바람직한 방식으로 형성 및 개량할 수 있고, 그리고/또는 앞서 기술한 실시 형태들을 (가능한 점에 한해) 상호 간에 조합할 수 있는 다양한 가능성들이 제공된다. 이를 위해, 한편으로 특허 청구항 제 1항 및 특허 청구항 제 2항에 이어 기술되는 특허 청구항들과 다른 한편으로는 도면에 따르는 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기 설명이 참조된다. 도면에 따르는 본 발명의 바람직한 실시예들의 설명과 함께, 교시의 일반적으로 바람직한 구현예들 및 개선예들도 설명된다.
도 1은, 종래 기술에 따라 컴퓨터로 생성된 홀로그램을 포함하는 3차원 객체를 재구성하기 위한 방법을 도시한 개략도이다.
도 2는, 광로에서 광변조 소자의 하류에서 2개의 부피 격자를 이용할 때 본 발명에 따른 방법을 도시한 원리에 따른 개략도이다.
도 3은, 부피 격자의 회절 효율의 곡선을 나타낸 개략적 그래프이다.
도 4는, 하나의 광변조 소자와 2개의 부피 격자를 포함한 홀로그램 장치의 가능한 구성을 도시한 원리에 따른 개략도이다.
도 5a는, 가상 뷰어 윈도우를 통한 회절 효율의 파형을 나타낸 개략적 그래프이다.
도 5b는, 도 5a에 따르는 회절 효율의 파형으로부터 산출된 보정 값들을 나타낸 개략적 그래프이다.
도 6a는, 광변조 소자의 평면에서 직접 계산되고 보정될 작은 서브 홀로그램에 대한 보정 값들을 나타낸 개략적 그래프이다.
도 6b는, 광변조 소자의 평면에서 직접적으로 계산되고 보정될, 도 6a에 비해 더욱 큰 서브 홀로그램에 대한 보정 값들을 나타낸 개략적 그래프이다.
도 7은, 재구성된 3차원 화면을 표시할 때 홀로그램 장치에 대해 상대적인 가상 뷰어 윈도우의 어레이와 홀로그램 장치를 도시한 원리에 따른 개략도이다.
도 2에는, 여기에 도시되지 않은 홀로그램 장치에 제공되면서 보정 방법을 원리에 따라 설명하기 위해 이용되는 어레이가 도시되어 있다. 상기 어레이는, 여기서, 개략적으로만 도시된 광변조 소자(4)를 포함하며, 이 광변조 소자의 변조면에는 픽셀들(4a ... 4n)의 형태로 변조 요소들이 제공된다. 그러나 여기서 명확성을 위해 상기 유형의 픽셀은 3개만(4g, 4h, 4i)만 도시되어 있으며, 하나의 픽셀, 요컨대 픽셀(4g)로부터만 광선 다발(5)이 방출된다. 광선 다발(5)은 다시 단순화를 위해 3개의 개별 광선(51, 52 및 53)만을 포함하며, 자명한 사실로서, 상기 유형의 광선 다발(5)은 주지하는 바와 같이 매우 많은 광선을 포함한다. 광변조 소자(4)는 미도시된 조명 장치에 의해 조명되며, 조명 장치는 바람직한 구현예에서 하나 이상의 레이저를 포함할 수 있고, 또 다른 가능한 구현예들에서는 광원으로서 복수의 LED(발광 다이오드) 또는 OLED(유기 발광 다이오드)와 자명한 사실로서 예컨대 광 조준기와 같은 또 다른 광학 요소들도 포함할 수 있다.
이 경우, 유념할 사항은, 일반적으로 부피 격자의 회절 효율은 이용되는 광의 파장과 더불어 변동된다는 점이다. 예컨대 수 나노미터의 스펙트럼 폭을 갖는 LED 광원이 이용된다면, LED의 스펙트럼의 평균 파장에 대한 보정은 다수의 파장에 걸쳐 평균화된 보정 값으로 수행되어야 한다.
광변조 소자(4)로 향하는 광 방향에서, 다시 말하면 광선 다발(5)의 광로에서, 평행하게 상호 간에 소정의 간격으로 이격되어 제공되는 부피 격자들, 여기서는 2개의 개수로, 요컨대 부피 격자(8)와 부피 격자(9)가 배열된다. 부피 격자들은 일반적으로 국부적으로 흡수 계수 또는 굴절률의 주기적인 변조가 이루어지는 재료들 또는 매질로 구성된다. 투과성 및 비투과성 영역들을 포함하는 전자의 부피 격자들은 예컨대 박층의 매질을 통해 실현되며, 이런 매질의 흡수 계수는 영과 매우 큰 값 사이에 위치하는 값을 보유한다. 굴절률의 국부적 변조를 나타내는 후자의 부피 격자들은 예컨대 광폴리머의 조사를 통해 제조될 수 있다. 주기적인 광 유입을 통해, 조사 동안, 굴절률의 국부적 변조가 발생한다. 부피 격자들의 층 두께는 격자 주기에 비해 큰 편이다. 광폴리머에서 부피 격자에 대한 표준 두께는 예컨대 10 내지 20마이크로미터의 범위에 속할 수 있다.
여기서 분명하게 주지할 사항은, 이 경우 본 발명에 따른 보정 방법이 특별한 유형의 부피 격자들로만 제한되는 것이 아니라, 일반적으로 적용될 수 있다는 점이다.
또한, 부피 격자들은 매우 폭이 좁은, 즉 약간만 서로 상이한 입사각을 위해서도 구성될 수 있다. 또한, 부피 격자들은 협폭의 파장 범위를 위해서도 최적화될 수 있다. 이 경우, 거의 98% 내지 100%의 높은 회절 효율이 달성된다. 이 경우, 부피 격자들은 각도 필터로서 기능하며, 이는 협폭 또는 좁은 폭의 각도 범위의 광만이 제공되는 방향으로 회절된다는 것을 의미한다. 또한, 부피 격자들은 파장 필터로서도 기능할 수 있으며, 그럼으로써 선택된 파장 범위의 광만이 이를 위해 제공되는 방향으로 회절된다. 그 다음, 또 다른 파장 또는 또 다른 입사각을 갖는 광은 회절하지 않으면서 부피 격자 또는 부피 격자들을 통과할 수 있다.
광이 부피 격자 또는 부피 격자들을 통과할 때 더욱 높은 회절 차수를 방지하기 위해, 브래그(bragg) 조건이 엄수되어야 하는데, 다시 말하면 최대한 하나의 회절 차수만이, 예컨대 1차 회절 차수, 또는 각각의 적용 사례에 따라서 그에 상응하게 목표하는 회절 차수만이 통과되어야 한다. 부피 격자가 더욱 두껍게 형성될수록, 부피 격자의 선택적 작용은 더욱더 커진다.
일반적으로, 부피 격자들에서의 회절 과정은 코겔닉(Kogelnik)이 연립 파동 이론(theory of coupled waves)을 이용하여 기술하였다. 이에 대해서는, Bell Syst. Techn. J. 48(1969) 2909-2947쪽에 기술된, H. Kogelnik의 "두꺼운 홀로그램 격자들에 대한 연립 파동 이론(Coupled Wave Theory for Thick Hologram Gratings)"이 참조된다. 두꺼운 홀로그램은 10보다 더 큰 하기 방정식에 따르는 Q 인자를 보유해야 하며,
Figure 112019076707506-pat00001
상기 방정식에서, d는 부피 격자의 두께이고, λ는 진공 내 작동 파장이고, Λ는 부피 격자의 격자 상수이며, n0은 평균 굴절력이다.
이제, 복수의 입사각 및/또는 복수의 파장에 대해 최적화된 부피 격자들이 존재한다. 또한, 다른 한편으로, 상기 유형의 부피 격자를 이용하는 것 대신, 하나의 장치에 적은 기능을 보유하는 복수의 부피 격자를 연이어 배열할 수도 있으며, 개별 부피 격자들은 각각 그 자체로 부딪치는 광을 제공되는 방향으로 편향시킨다.
부피 격자들은 제조될 때, 제조 후에 필드 렌즈로서 거동할 수 있는 방식으로 영향을 받을 수도 있다. 이는, 부피 격자들의 제조 동안 필드 렌즈 기능들이 부피 격자에 각인됨으로써 소정의 초점 거리를 갖는 필드 렌즈가 존재하게 된다는 것을 의미한다.
또한, 여전히 주지할 사항은, 예컨대 홀로그램 장치가 대부분 광로에 복수의 부피 격자, 보통은 4개의 부피 격자를 포함할 수 있다는 점이다. 그러나 실시예들의 설명을 위해, 여기서는 2개의 부피 격자를 기초로 하되, 이는 제한하는 것으로 간주해서는 안 된다.
본 발명의 설명을 위해, 여기서는 단순한 편향 부피 격자, 요컨대 2개의 부피 격자(8 및 9)가 기초가 되며, 이 부피 격자는, 광변조 소자(4)와 가상 뷰어 윈도우(10) 사이에서, 바람직하게는 3차원인 재구성된 화면을 관찰하는 관찰자의 눈을 포함하는 뷰어 평면(11)에 배열된다. 가상 뷰어 윈도우(10)와 광변조 소자(4), 특히 가상 뷰어 윈도우(10)의 가장자리들과 광변조 소자(4)의 가장자리들은 함께 절두체로서도 표현되는(이에 대해서는 도 7 참조) 원뿔대형 재구성 공간(40)을 펼쳐 형성하며, 이 재구성 공간 내에서 재구성된 화면이 관찰자에 의해 관찰될 수 있다.
이제, 홀로그램 계산 동안 어레이의 광로에 배열되는 부피 격자들(8 및 9)의 각도 선택 특성이 함께 영향을 받거나, 또는 그 각도 선택 특성을 함께 고려하기 위해, 맨 먼저, 제공되어 있는 부피 격자들(8 및 9)의 회절 효율이 결정된다. 이는 예컨대 부피 격자들에서의 적합한 측정을 통해, 또는 대체되는 방식으로는 코겔닉 이론에 따라 격자 주기 및 두께와 같은 매개변수들을 이용한 각도의 회절 효율의 계산에 따라서 수행될 수 있다. 상기 회절 효율은 예컨대 값 도표에 저장되어 존재할 수 있다. 그 다음, 기하학적으로, 광변조 소자(4)의 픽셀(4g)로부터 출발하여 두 부피 격자(8 및 9)를 통해 가상 뷰어 윈도우(10) 내부의 다양한 위치들에 이르기까지 광선 다발(5)의 광로가 계산된다. 이는, 광선 다발(5)이 기하학적으로 볼 때 가상 뷰어 윈도우(10)에 부딪치고, 그로부터 광선 다발(5)의 각각의 광선이 가상 뷰어 윈도우(10) 내 또 다른 위치에 부딪치는 것으로 추론된다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 각각의 부피 격자(8 및 9)에 대해서, 개별적으로 각각, 상기 부피 격자들(8 및 9)에 부딪치는 광선 다발(5)의 광선들의 입사각, 여기서는 광선들(51, 52 및 53)의 입사각이 산출되고, 이로부터 상기 입사각에 대한 회절 효율이 결정된다. 이런 점은, 도 2에, 3개의 광선(51, 52 및 53)에 의해 더 상세하게 도시되어 있으며, 광선(51)은 각도(α1)하에 부피 격자(8)에 부딪쳐 편향되고 각도(β1)하에 부피 격자(9)에 부딪친다. 광선(52)은 수직으로(α2) 제 1 부피 격자(8)에 부딪쳐, 이 부피 격자에 의해 편향되며, 각도(β2)하에 2 부피 격자(9)에 부딪친다. 또한, 광선(53)도 광선(51)과 동일하지만 다른 부호를 갖는 각도 하에 광변조 소자(4)의 픽셀(4g)로부터 출발하여, 각도(α3)하에 부피 격자(8)에 부딪쳐, 이 부피 격자에 의해 편향되며, 그 다음 각도(β3)하에 하류에 배열된 부피 격자(9)에 부딪친다. 그 결과, 각각의 광선, 여기서는 광선들(51, 52 및 53)에 대해 상기 유형으로 결정된 개별 입사각들에 대해, 상응하는 회절 효율이 결정되며, 그에 따라 가상 뷰어 윈도우 내에서 부피 격자들(8 및 9)에 각각 부딪치는 광선들의 각각의 위치에 대한 개별 부피 격자들(8 및 9)의 회절 효율들이 승산된다. 달리 말하면, 광선(51)에 대한 부피 격자(8)의 회절 효율은 동일한 광선(51)에 대한 부피 격자(9)의 회절 효율로 곱해지며, 그럼으로써 상기 광선(51)에 대한 두 부피 격자(8 및 9)의 상대 회절 효율과, 부피 격자들과 관계가 있는 상기 광선(51)의 충돌 위치가 가상 뷰어 윈도우(10)에서 제공된다. 상대 회절 효율을 결정하기 위한 앞서 기술한 접근법은 광선 다발(5)의 광선들(52 및 53)에 대해서도 실행되거나, 또는 광변조 소자(4)의 픽셀로부터 출발하는 광선 다발의 모든 광선에 대해 실행된다. 그 밖에도, 앞서 인용한 접근법은, 광변조 소자(4)에 제공되어 있는 추가 픽셀들(4h, 4i, ... 4n)에 대해서도 적용되며, 그럼으로써 광변조 소자(4)의 홀로그램 또는 서브 홀로그램의 각각의 픽셀로부터 출발하는 각각의 광선 다발, 및 광로 내에 배열되는 각각의 부피 격자에 대해 상대 회절 효율이 결정된다.
회절 효율의 값이란 세기이다. 홀로그램 계산 자체 동안, 일반적으로 진폭과 위상이 이용된다. 이 경우, 진폭은 세기의 근에 대해 비례한다. 따라서 진폭들을 그에 상응하게 보정하기 위해, 결정된 상대 투과도 또는 회절 효율의 역수 값의 근도 이용해야만 한다. 홀로그램 계산 동안 광로에 배열되는 하나 이상의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정은, 제 1 가능성에서, 요컨대 가상 뷰어 윈도우를 통한 홀로그램 계산에서, 이제는 가상 뷰어 윈도우(10) 내 파면의 산출된 복소수 값들의 개별 진폭들이 상대 회절 효율의 역수 값의 상응하는 근으로 곱해지는 방식으로 수행된다. 그러나 가상 뷰어 윈도우(10) 내 복소수 값들의 위상은 변함없이 유지된다.
제 2 가능성에서, 요컨대 홀로그램 평면에서 서브 홀로그램들의 직접적인 계산에서, 서브 홀로그램의 진폭들은, 보정 값이 가상 뷰어 윈도우(10)의 치수에서 상응하는 서브 홀로그램의 치수로 비율 조절되는 방식으로 보정된다. 이 경우에서도, 서브 홀로그램의 위상은 변함없이 유지된다.
각도 선택 특성의 보정은 예컨대, 광변조 소자(4)의 모든 픽셀에 대해 동일한 상대 회절 효율이 제공될 때 적용될 수 있다. 그러나 상기 보정은 마찬가지로, 적어도 서브 홀로그램의 최대 치수 이내의 광변조 소자(4)의 상기 유형의 픽셀에 대해, 가상 뷰어 윈도우(10) 내에 유사한 상대 회절 효율이 제공될 때에도 적용될 수 있다. 가상 뷰어 윈도우를 포함한 홀로그램 장치에 대해서는, 서브 홀로그램 크기는 화면 지점의 깊이 위치와 더불어 변동된다는 점이 적용된다. 그러나 디스플레이의 뒤쪽에서 임의의 폭으로, 그리고 장치 전방으로는 관찰자와의 이격 간격의 절반까지 연장될 수 있는 장치의 깊이 영역의 경우, 서브 홀로그램들은 각각 최대 가상 뷰어 윈도우 자체와 동일한 크기이다. 다시 말해 약 10㎜의 치수의 가상 뷰어 윈도우 및 3차원 화면의 전술한 깊이 영역에 대해, 예컨대 약 10㎜의 영역들에 걸쳐서 거의 동일한 회절 효율이 제공될 때 보정이 적용될 수도 있다.
모든 픽셀에 대해, 또는 하나의 서브 홀로그램의 모든 픽셀에 대해 상대 회절 효율이 동일하거나, 또는 거의 동일한 경우, 보정을 위해, 가상 뷰어 윈도우(10) 내 복소수 값들의 진폭들 또는 서브 홀로그램들의 진폭들은 상대 회절 효율의 역수 값들의 근으로 곱해진다.
광변조 소자의 여러 영역들에서 서로 상이하지만, 하나의 서브 홀로그램의 치수 이내의 픽셀들에 대해서는 적어도 유사한 상대 회절 효율의 경우, 바람직하게는 광변조 소자에서 직접 서브 홀로그램들을 계산하고, 상기 광변조 소자에서 산출된 보정 값들을 이용한 보정을 실행한다. 이런 경우에, 각각의 서브 홀로그램을 통한 픽셀들의 결정된 효율도 이용될 수 있다.
예컨대 단순한 편향 부피 격자 또는 다중 부피 격자는 대부분의 경우에 광변조 소자의 모든 픽셀에 대해 동일한 회절 효율의 조건을 충족할 수도 있다.
부피 격자가 필드 렌즈로서 형성된다면, 경우에 따라서, 상기 부피 격자는 국부적으로 서로 상이한 편향 각도를 보유할 수 있으며, 그럼으로써 각도 선택 특성은 경우에 따라 필드 렌즈로서 기능하는 부피 격자에 걸쳐 변동된다. 그러나 이는 대부분, 상기 영역들에 인접하는 광변조 소자의 픽셀들이 분명히 조금만 관련되도록 느리게 수행된다. 이런 이유에서, 더욱 합당하게는, 서브 홀로그램들을 직접 계산하고 각도 선택 특성을 위한 상응하는 보정 값을 함께 고려한다.
하나 이상의 부피 격자를 이용하여 광변조 소자를 일시적으로 인터리빙(다중성)하는 경우, 다양한 다중 구성에서 동일한 픽셀들에 대해 서로 상이한 상대 회절 효율들이 제공될 수 있다. 그 결과, 모든 구성에 대한 계산이 실행되어야 하고, 각각의 구성에 할당된 상대 회절 효율이 이용되어야 한다. 이는, 상응하는 보정 값의 계산이 1회만 실행되며, 각각의 개별 다중 구성의 경우 상기 구성에 할당된 보정 값은 함께 포함되어야만 한다는 것을 의미한다.
일반적으로, 명백히 보정 값 또는 보정의 절댓값은 1.0 내지 ±2.0의 범위에 위치하며, 상기 범위는 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 이는, 보정 값이 2.0을 상회하는 절댓값도 포함할 수 있다는 점을 의미한다.
하기에는, 도 3 내지 도 6b에 따라서, 보정 방법이 일 실시예에서 더욱 상세하게 기술된다. 이 경우, 도 3에 개략적으로 도시된 회절 효율의 곡선을 나타내는 부피 격자가 이용된다. 그래프는 예컨대 홀로그램 장치에서 이용될 수 있는 것과 같은 부피 격자의 회절 효율의 측정된 곡선을 도시하고 있다. 그래프에는, 부피 격자들에 대한 코겔닉 이론에 따라서 1차 회절 차수(검은색 곡선)에서의 편향 각도에 대해서뿐 아니라 0차 회절 차수(회백색 곡선)에서의 편향 각도에 대한 회절 효율이 표시되어 있다. 이 경우, 1차 회절 차수는 편향된 광을 나타내고, 0차 회절 차수는 편향되지 않은 광을 나타낸다.
도 4에는, 홀로그램 장치의 어레이, 예컨대 직시형 디스플레이(direct sight display)가 도시되어 있고, 본 발명을 위해 중요한 요소들만이 도시되어 있으며, 다시 말하면 홀로그램 장치는 자명한 사실로서 추가 광학 요소들을 포함할 수 있다. 도 2에서와 동일한 요소들은 도 4에서도 동일한 도면 부호들을 갖는다. 일반적으로, 홀로그램 장치는 예컨대 조명 장치, 예컨대 배경 조명 장치(백라이트)를 포함하거나, 또는 가상 뷰어 윈도우(10)의 방향으로 광변조 소자(20)의 모든 픽셀의 광을 집속하는 렌즈 또는 렌즈 어레이를 포함하거나, 또는 선택에 따라 제어 가능한 편향 소자들도 포함한다. 상기 유형의 추가 요소들은 서로 상이한 유형 및 방식으로 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 광변조 소자(20)는, 예를 들어 액정 기반 광변조 소자들의 경우처럼, 기판들(21 및 22), 예컨대 유리들 사이에 배열되는 광변조 층으로 구성된다. 광변조 소자(20)는 여기서 약 30㎛의 픽셀 피치를 보유한다. 이 경우, 광변조 소자(20)에 대해 약 70㎝의 이격 간격에서 가상 뷰어 윈도우(10)가 생성되며, 이 가상 뷰어 윈도우를 통해 관찰자는 여기서는 도시되지 않은 재구성 공간 내에서 재구성된 3차원 화면을 관찰할 수 있다. 이 경우, 가상 뷰어 윈도우(10)는 미도시된 조명 장치로부터 방출되는 녹색 광(λ = 532㎚)에 대해 약 12㎜의 크기를 보유해야 한다.
광변조 소자(20)로 향하는 광로에는 평행하게 상호 간에 연이어 배열되는 부피 격자들(23 및 24)이 제공되며, 이들 부피 격자는 본 실시예에서 캐리어 재료로서의 매질 또는 기판 상에 적층되는 폴리머 필름으로 구성된다. 캐리어 재료는 여기서는 유리이며, 자명한 사실로서 또 다른 캐리어 재료들도 이용될 수 있다. 여기에 도시된 상기 실시예에서, 그리고 본 발명의 더욱 단순한 설명을 위해 두 부피 격자(23 및 24)는 동일한 특성들, 다시 말해 동일한 회절 효율을 보유해야 한다.
본 사례에서, 부피 격자(23 또는 24)의 임무는, 여기서 약 1.5의 굴절률을 보유하는 부피 격자(23)의 캐리어 재료 내에서, 약 40도의 각도만큼, 광변조 소자(20)의 한 픽셀로부터 출발하여 부피 격자(23)에 부딪치는 광을 편향시키는 것에 있다. 부피 격자(23 또는 24)는 도 3에 따라서 제조 공차를 바탕으로, 편향 각도가 요구되는 40.0도 대신 약 40.1도일 경우 약 98%의 회절 효율의 최댓값을 보유하며, 그리고 예컨대 약 39.7도의 편향 각도 및 약 40.5도의 편향 각도일 경우에는 약 90%의 회절 효율을 보유한다.
광변조 소자(20) 및 가상 뷰어 윈도우(10)가 앞서 명시한 특성들을 보유한다면, 도 2에서 설명한 것처럼, 픽셀에서부터 가상 뷰어 윈도우(10)까지의 광로의 기하학적 계산 동안, 광변조 소자(20)의 픽셀에서부터 가상 뷰어 윈도우(10)의 가장자리들까지의 회절 각도는 공기 중에서는 약 ±0.5도이고, 1.5의 굴절률을 갖는 캐리어 재료(예: 유리)에서는 ±0.33도이다.
도 4에 따라서, 직선으로, 다시 말하면 0도의 각도 하에 광변조 소자(20)의 픽셀로부터 출발하는 광선의 편향은 제 1 부피 격자(23)에 의해 각도(α)만큼, 그리고 제 2 부피 격자(24)에 의해서는 각도(-α)만큼 수행된다. 그 다음, 기판(22), 여기서는 예컨대 마찬가지로 유리 내에서 각도(γ)하에 픽셀로부터 출발하는 광은, 부피 격자들(23, 24) 및 추가 기판(26) 이후의 공기 중에서는 각도(γL)하에 가상 뷰어 윈도우(10)의 방향으로 연장된다. 이는, 더욱 정확하게 말하면, 광변조 소자(20)에 의해 변조된 픽셀의 광이 제 1 부피 격자(23)에 부딪쳐, 이 제 1 부피 격자에 의해 약 40도로 편향되며, 그 다음 부피 격자(23)와 부피 격자(24) 사이에 배열된 스페이서(25)에 의해 측면 오프셋을 경험하며, 그 결과로 부피 격자(23)의 하류에 배열된 제 2 부피 격자(24)에 부딪쳐, 이 제2 부피 격자에 의해 다시 직선으로 편향된다는 것을 의미한다. 여기서 스페이서(25)는 마찬가지로 예컨대 유리처럼 1.5의 굴절률을 갖는 매질로 구성되어야 하며, 자명한 사실로서 또 다른 투명한 재료들도 이용될 수 있다. 이는, 도 4에 도시된 실시예의 경우, 동일하게 형성되는 두 부피 격자(23 및 24)의 제조 공차를 바탕으로, 0도의 각도(γ)하에 픽셀로부터 출발하는 광선은 부피 격자(23)에 의해 각도(α = 40.1도)만큼 편향되고 후속 부피 격자(24)에 의해서는 각도(-α = 40.1도)만큼 편향되며, 그 후에 0도의 각도 하에서 상기 부피 격자(24)에서 벗어난다는 것을 의미한다. 그 다음, 상기 광선은 가상 뷰어 윈도우(10)의 중앙 또는 중심에 부딪친다. 이 경우, 제 1 부피 격자(23) 및 그와 동시에 제 2 부피 격자(24)에서 결정되는 회절 효율은 각각 98%이다. 따라서 총 상대 회절 효율은 2개의 부피 격자(23 및 24) 후에는 상기 광선에 대해 96%(0.98% x 0.98%)이다.
하나의 픽셀로부터 가상 뷰어 윈도우(10)의 가장자리까지의 광선에 대해서는 예컨대 도 4와 관련된 하기 계산이 수행된다. 픽셀로부터 γ = 0.33도(유리 내)의 각도 하에 출발하는 광선은,
Figure 112019076707506-pat00002
γ는 입사각이고, λ는 이용되는 파장이고, δ는 격자 주기이며, α는 출사각인 조건의 상기 격자 방정식에 따라서, 제 1 부피 격자(23)에 의해 40.4도의 각도 하에 편향되고, 제 2 부피 격자(24)에 부딪친 후에는 이 제 2 부피 격자에 의해 -40.4도의 각도 하에 편향되며, 그런 후에 캐리어 재료로서의 유리 내에서 0.33도의 각도 하에 제 2 부피 격자(24)로부터 출사된다. 개략적으로 도시된 것처럼, 홀로그램 장치의 전면(27)에는 유리/공기 전환부가 위치되며, 그럼으로써 광선은 공기 중에서 0.5도의 각도 하에 홀로그램 장치로부터 출사되어 가상 뷰어 윈도우(10)의 가장자리로 편향된다. 그 결과, 40.4도의 각도 하에서 회절 효율은 94%이다. 그러므로 이 경우, 총 상대 회절 효율은 동일한 회절 효율을 갖는 2개의 부피 격자(23 및 24) 이후 88%(0.94% x 0.94%)이다. 이와 동일한 사항은, 기판(22)으로서 유리 내에서 -0.33도의 각도 하에, 또는 기판(22)으로서 공기 중에서 -0.5도의 각도 하에 픽셀로부터 출발하는 광선에도 적용된다.
이는, 하나의 픽셀로부터 출발하는 0도와 0.33도 사이의 또 다른 각도에 대해 96%와 88% 사이의 상대 회절 효율이 제공된다는 것을 의미한다.
따라서, 전체적으로 약 12㎜ 폭의 가상 뷰어 윈도우(10)의 경우, 도 5a에 가상 뷰어 윈도우(10)를 통한 회절 효율의 개략적 파형을 통해 도시되어 있는 것처럼, 중앙 또는 중심에서의 96%에서부터, 중앙으로부터 ±6㎜ 이격되어 보이는 가상 뷰어 윈도우(10)의 좌측 가장자리 및 그 우측 가장자리에서의 각각 88%에 이를 때까지 계속해서 감소하는 상대 투과도 곡선이 설정된다.
도 5b에는, 도 5a에 따르는 상대 투과도 곡선으로부터 계산된 보정 값들이 도시되어 있다. 가상 뷰어 윈도우(10)에서 홀로그램 계산을 위해 산출된 복소수 값인 홀로그램 값들의 진폭들은, 부피 격자들(23 및 24)의 각도 선택 특성을 보정하기 위해, 도 5b에 도시된 상응하는 보정 값들로 곱해진다. 이 경우, 복소수 값인 홀로그램 값들의 위상은 변함없이 유지된다. 다시 말하면, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 따르는 도시된 실시예에 따라서, 가상 뷰어 윈도우(10) 내의 진폭은 가상 뷰어 윈도우(10)의 중앙 또는 중심 내의 진폭의 보정을 위한
Figure 112019076707506-pat00003
로 곱해지며, 이로부터, 도 5b에서처럼, 중앙에 대해 약 1.02의 보정 값이 생성된다. 또한, 가상 뷰어 윈도우(10) 내의 진폭은 가상 뷰어 윈도우(10)의 좌측 또는 우측 가장자리에서의 진폭의 보정을 위한
Figure 112019076707506-pat00004
로 곱해지며, 이로부터 좌측 및 우측 가장자리에 대해 약 1.06의 보정 값이 각각 생성된다. 가상 뷰어 윈도우(10)의 가장자리들과 중앙 사이의 위치들에 대한 복소수 값인 홀로그램 값들의 계산된 진폭들은 도 5b에 따라서 여기서는 약 1.02 내지 1.06인 그에 상응하게 계산된 보정 값들로 곱해진다.
대체되는 홀로그램 계산의 경우, 다시 말하면 광변조 소자(20) 내에서 서브 홀로그램들을 직접 계산하는 경우, 상응하는 진폭에 대해 결정된 보정 값은 가상 뷰어 윈도우(10)의 치수에서 할당된 서브 홀로그램의 치수로 비율 조절된다. 그로부터, 도 5b에 따른 상기 실시예에 따라서, 서브 홀로그램의 중앙 또는 중심 내 서브 홀로그램의 진폭은 가상 뷰어 윈도우(10)의 중앙의 보정 값으로, 여기서는 약 1.02로 곱해지고, 서브 홀로그램의 가장자리에서 진폭은 각각 가상 뷰어 윈도우(10)의 가장자리의 보정 값들로, 여기서는 약 1.06으로 곱해진다.
도 6a 및 도 6b에는, 서브 홀로그램의 진폭들의 상기 유형의 보정이 개략적으로 도시되어 있으며, 여기서는 그 치수와 관련하여 크기가 서로 상이한 2개의 서브 홀로그램에 대해 계산된 보정 값들이 도시되어 있다. 도 6a에는, 그 치수가 작은 서브 홀로그램에 대한 보정 값 곡선이 도시되어 있으며, 도 6b에는, 그 치수가 큰 서브 홀로그램에 대한 보정 값 곡선이 도시되어 있다. 광변조 소자의 변조면에서 서브 홀로그램들의 크기 또는 그 치수는 주지하는 바와 같이, 도 1로부터 알 수 있듯이, 광변조 소자 및 가상 뷰어 윈도우에 대한 재구성할 객체의 객체점들의 이격 간격으로부터 제공된다. 이는, 광변조 소자에서 객체점이 더욱 근접할수록, 상응하는 서브 홀로그램은 더욱더 작아지며, 그리고 객체점이 광변조 소자로부터 더욱 멀리 이격될수록, 상응하는 서브 홀로그램은 더욱더 커진다. 서브 홀로그램들의 각각의 크기 또는 치수에 따라서, 도 6a 및 도 6b에서 알 수 있는 것처럼, 보정 값들은 서로 상이하게 압축되거나 신장된다.
하기에는, 앞서 설명한 실시예에서처럼 보정 값이 전체 홀로그램 장치에 걸쳐 동일하지 않은 실시예가 기술된다. 도 7에는, 홀로그램 장치가 원리에 따라 도시되어 있고, 광변조 소자(30)와, 부피 격자(31)와, 가상 뷰어 윈도우(32), 3차원 화면(33) 및 절두체(40)의 어레이가 도시되어 있다. 자명한 사실로서, 상기 홀로그램 장치는, 조명 장치, 렌즈 등과 같은 추가 요소들도 포함한다. 또한, 여기서는, 3차원 화면(33)이 홀로그램 계산을 위해, 가상 뷰어 윈도우(32) 내의 복소수 홀로그램 값들의 계산을 위한, 또는 광변조 소자(30)의 평면 내의 서브 홀로그램들의 직접적인 계산을 위한 기초를 각각 형성하는 개별 객체점들로 분해되는 점이 개략적으로만 지시되어 있다. 절두체(40) 또는 더 일반적으로는 뷰어 평면(34)에 제공되는 관찰자의 시야, 요컨대 관찰자의 눈을 위해 가상 뷰어 윈도우(32)에 의해 재구성된 3차원 화면이 보일 수 있는 부피는, 상기 실시예에서 원뿔대 형태로 가상 뷰어 윈도우(32)에서부터 광변조 소자(30)의 가장자리들까지, 그리고 특히 광변조 소자(30) 뒤쪽의 객체점들의 경우는 상가 가장자리들을 통과하여 연장된다.
부피 격자(31)는 예컨대 기지(known)의 회절 효율을 갖는 영역(31a)과, 상기 기지의 회절 효율과 다른 회절 효율을 갖는 영역(31b)을 포함한다. 홀로그램 장치 내에서 이용되는 부피 격자는 대부분 대형 면적으로 형성되어야 하지만, 그럼으로써 그 제조 동안 오류가 발생할 수 있다. 그 결과로, 예컨대 부피 격자의 일측 영역에서는 동일한 부피 격자의 타측 영역에서와 극미하게 또 다른 회절 효율이 발생할 수 있다. 홀로그램 계산 동안 상기 사항을 함께 고려할 수 있도록 하기 위해, 절두체(40)는 부분 절두체(40a)와 부분 절두체(40b)로 분할된다. 이는, 동일한 부피 격자에서 회절 효율의 변동 정도가 부분 절두체의 개수를 통해 결정된다는 것을 의미한다. 일반적으로, 부피 격자 내에서 회절 효율은 갑자기 변동되지 않으며, 대개 예컨대 일측 영역(31a)은, 부피 격자(31)의 회절 효율이 상기 영역에서 충분히 작은 공차 간격의 이내에서만, 예컨대 목표 값인 95%를 중심으로 한 94.5%와 95.5% 사이에서만 가변하게 하는 것을 통해 결정할 수 있다. 그 다음, 영역(31b)은, 이 영역에서 회절 효율이 공차 간격 이상만큼 31a에서의 평균값과 상이하게 하는 것으로 제공된다. 그러나 31b의 영역의 내부에서 회절 효율의 변동은 마찬가지로 사전 설정된 공차 간격보다 더 작다. 예컨대 여기서 회절 효율은 93.5%와 94.5% 사이에서 변동할 수 있다. 본 실시예에서, 부피 격자(31)는, 앞서 명시한 것처럼, 2가지 회절 효율을 보유하며, 그에 따라 절두체(40)는 2개의 부분 절두체(40a 및 40b)로 분할된다. 따라서 가상 뷰어 윈도우(32) 내에서 홀로그램 값들의 계산은 각각의 부분 절두체 또는 섹션에 대해 개별적으로 수행된다. 이는, 홀로그램의 계산이 제 1 부분 단계에서, 부분 절두체(40a) 내에 위치하는 3차원 화면(33)의 모든 객체점으로 실행되며, 보정 값을 이용한 보정은 부피 격자 영역(31a)의 회절 효율에 따라 수행된다는 것을 의미한다. 이와 별도로, 후속하는 부분 단계에서, 홀로그램은, 변함없이, 이제는 부분 절두체(40b) 내에 위치하는 3차원 화면(33)의 모든 객체점으로 계산되며, 그리고 보정 값을 이용한 보정은 부피 격자 영역(31b)의 회절 효율에 따라서 실행된다. 물론, 맨 먼저, 상응하는 보정 값으로 부분 절두체(40b)의 값들을 보정하고 그 후에 부분 절두체(40a)의 값들을 보정할 수도 있다.
복수의 회절 효율을 갖는 부피 격자를 이용할 때 광변조 소자의 평면에서 서브 홀로그램의 직접적인 계산을 위해, 여기서도 다시 보정 값들은 가상 뷰어 윈도우(32)의 치수에서 서브 홀로그램의 치수로 비율 조절되어야만 한다.
각각 그 자체로 볼 때 서로 상이한 회절 효율들을 보유하는 복수의 부피 격자가 하나의 홀로그램 장치에서 이용된다면, 바람직하게는 도 4와 도 7에 따르는 실시예들의 조합에 상응하게 홀로그램 계산이 수행되어야 한다.
도 3 내지 도 6b에 따르는 실시예에 따른 보정 값들은 여전히 비교적 작은 편이다. 그러나 홀로그램 장치는 2개보다 많은 부피 격자도 포함할 수 있으며, 그럼으로써 일반적으로 더욱 많은 보정이 불가피할 수밖에 없을 수도 있다. 비록, 예컨대 LCoS(실리콘상 액정)을 이용하는 경우처럼, 광변조 소자가 상대적으로 더 큰 회절 각도를 보유하는 더욱 작은 픽셀을 포함한다고 하더라도, 동일한 특성을 갖는 부피 격자들을 이용할 경우, 훨씬 더 많은 보정이 실행되어야만 한다.
홀로그램 계산 동안에는, 이용되는 부피 격자들의 각도 선택 특성의 보정 외에도, 예컨대 이용되는 광변조 소자의 픽셀 투명도의 보정과 같은 추가의 보정들도 필요할 수밖에 없거나, 당연히 필요하거나, 또는 필요할 수 있다.
마지막으로, 매우 특별히 주지할 사항은, 앞서 논의한 실시예들은 청구되는 교시의 설명을 위해서만 이용될 뿐이며, 실시예들로 상기 교시를 제한하는 것은 아니라는 점이다. 특히 앞서 기술한 실시예들은 (가능한 점에 한해서) 상호 간에 조합될 수 있다.

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 홀로그램이 암호화되는 적어도 하나의 광변조 소자를 포함하는, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치에 있어서, 상기 홀로그램은 상기 광변조 소자 내의 상응하는 암호화 영역들에 할당되고 각각 홀로그램으로 재구성될 객체의 객체점에 할당되는 개별 서브 홀로그램들로부터 구성되고, 각각 개별 객체점에 대한 파면의 복소수 값이 계산되고 상기 복소수 값의 적어도 하나의 값 부분은 상기 광변조 소자의 빔 경로의 하류(downstream)에 배열되는 적어도 하나의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정이 수행되는 보정 값으로 보정되며, 상기 보정 값은 적어도 하나의 부피 격자의 관련된 각도에 따른 회절 효율의 역수 값의 근(root)으로부터 계산되는 것인, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 회절 효율의 변동은 상기 적어도 하나의 부피 격자의 영역 상에서 제공되는 것인, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 2개의 부피 격자가 제공되며, 보정이 수행되는 적어도 하나의 부피 격자는 필드 렌즈로서 설계되는 것인, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 부피 격자에 걸쳐 상기 각도 선택 특성이 변경되도록 보정이 수행되는 상기 적어도 하나의 부피 격자는 국부적으로 상이한 편향 각도를 보유하는 것인, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서, 보정 값의 1회 결정이 개별적으로(particularly) 제공될 수 있는 것에 의해, 각각의 부피 격자는 자기 고유의 회절 효율을 보유하는 것인, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보정 값은 프로세서에 저장가능한 것인, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서, 가상 관찰자 윈도우에 의해서, 관찰자에 의해 관찰되는 재구성 공간 내의 재구성된 화면을 통해, 정의된 가시(viewing) 영역이 제공되는 것인, 2차원 및/또는 3차원 객체 화면의 홀로그램의 표시를 위한 장치.
  8. 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법에 있어서, 상기 암호화는 픽셀별로 수행되고, 상기 홀로그램은 광변조 소자 내의 상응하는 암호화 영역들에 할당되고 홀로그램으로 재구성될 객체의 객체점에 각각 할당되는 개별 서브 홀로그램들로부터 구성되고, 각각의 개별 객체점에 대한 파면의 복소수 값이 계산되고 상기 복소수 값의 적어도 하나의 값 부분은 상기 광변조 소자의 빔 경로의 하류(downstream)에 배열되는 적어도 하나의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정이 수행되는 보정 값으로 보정되며, 상기 보정 값은 상기 적어도 하나의 부피 격자의 관련된 각도에 따른 회절 효율의 역수 값의 근(root)으로부터 계산되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 재구성 공간 내에 재구성된 화면이 관찰자에 의해 관찰되는 가상 관찰자 윈도우 내에서 각각의 개별 객체점의 파면의 복소수 값이 계산되고, 상기 복소수 값의 적어도 하나의 값 부분이 보정 값으로 보정되고, 모든 객체점에 대해 이 방식으로 결정되는 보정된 복소수 값들은 합산되어 홀로그램을 암호화하기 위해 상기 광변조 소자의 홀로그램 평면으로 변환되며, 상기 홀로그램 평면으로 재구성될 객체의 모든 객체점의 합산된 복소수 값을 변환하기 전에, 상기 가상 관찰자 윈도우 내 파면의 복소수 값의 각각의 개별 진폭은, 적어도 하나의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정이 수행되는 보정 값으로 곱해지는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  10. 제8항에 있어서, 재구성될 객체의 각각의 객체점은 서브 홀로그램 내에서 홀로그램으로 암호화되며, 상기 서브 홀로그램들의 진폭들은 보정 값으로 보정되고 상기 광변조 소자의 홀로그램 평면 내에서 이 방식으로 보정된 서브 홀로그램들은 홀로그램을 암호화하기 위해 합산되고, 각각의 서브 홀로그램의 각각의 개별 진폭은, 상기 적어도 하나의 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정이 수행되는 보정 값으로 보정되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 가상 관찰자 윈도우 내 파면의 복소수 값의 보정 전에, 상기 광변조 소자의 픽셀로부터 출발하여 상기 적어도 하나의 부피 격자를 통해 상기 가상 관찰자 윈도우 내부의 다양한 위치들에까지 이르는 광선 다발이 기하학적으로 계산되고, 그에 따라 상기 적어도 하나의 부피 격자로의 상기 광선 다발의 광선의 입사각이 각각 산출되며, 그에 따라 상기 각각의 입사각에 대해 상기 적어도 하나의 부피 격자의 회절 효율이 결정되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 서브 홀로그램들의 진폭의 보정 전에, 상기 광변조 소자의 픽셀로부터 출발하여 상기 적어도 하나의 부피 격자를 통해 화면이 관찰될 수 있는 가상 관찰자 윈도우 내부의 다양한 위치들에까지 이르는 광선 다발이 기하학적으로 계산되고, 그에 따라 상기 적어도 하나의 부피 격자로의 상기 광선 다발의 광선의 입사각이 각각 산출되며, 그에 따라 상기 각각의 입사각에 대해 상기 적어도 하나의 부피 격자의 회절 효율이 결정되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  13. 제9항에 있어서, 광로에서 상기 광변조 소자의 하류에 배열되는 복수의 부피 격자들이 제공되는 경우, 상기 가상 관찰자 윈도우 내 파면의 복소수 값의 보정 전에, 상기 광변조 소자의 픽셀로부터 출발하여 상기 부피 격자들을 통해 상기 가상 관찰자 윈도우 내부의 다양한 위치들에까지 이르는 광선 다발이 기하학적으로 계산되고, 그에 따라 상기 픽셀로부터 출발하여 상기 개별 부피 격자들 각각으로의 상기 광선 다발의 광선들의 입사각들이 각각 산출되고, 그에 따라 각각의 입사각들에 대해 상기 부피 격자들의 회절 효율들이 결정되며, 그에 따라 상기 가상 관찰자 윈도우 내에서 상기 부피 격자들에 각각 입사되는 상기 광선들의 각각의 위치에 대한 상기 개별 부피 격자들 각각의 회절 효율들이 승산되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  14. 제10항에 있어서, 광로에서 상기 광변조 소자의 하류에 배열되는 복수의 부피 격자들이 제공되는 경우, 상기 서브 홀로그램들의 진폭들의 보정 전에, 상기 광변조 소자의 픽셀로부터 출발하여 상기 부피 격자들을 통해 화면이 관찰될 수 있는 가상 관찰자 윈도우 내부의 다양한 위치들에까지 이르는 광선 다발이 기하학적으로 계산되고, 그에 따라 상기 픽셀로부터 출발하여 상기 개별 부피 격자들로의 상기 광선 다발의 광선들의 입사각들이 각각 산출되고, 그에 따라 각각의 입사각들에 대해 상기 부피 격자들의 회절 효율들이 결정되며, 그에 따라 상기 가상 관찰자 윈도우 내에서 상기 부피 격자들에 각각 입사되는 상기 광선들의 각각의 위치에 대한 상기 개별 부피 격자들 각각의 회절 효율들이 승산되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 하나의 부피 격자의 개별 회절 효율로부터, 또는 개별 부피 격자들의 회절 효율들의 승산으로부터, 광로에서 광선에 대해, 상기 보정 값을 결정하기 위해 사용되는 상대 회절 효율이 획득되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  16. 제8항에 있어서, 부피 격자의 회절 효율은 입사각의 함수로서 정의된 입력 세기에 대해 회절된 광 세기의 측정에 의해 결정되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  17. 제9항에 있어서, 상기 가상 관찰자 윈도우의 중심에서, 상기 가상 관찰자 윈도우의 가장자리에서, 그리고 상기 가상 관찰자 윈도우의 가장자리와 그 중심 사이의 위치들에 대해, 상기 보정 값들은 1.0 내지 ±2.0의 값 범위 내의 크기(magnitude)를 가지며, 개별 보정 크기들은 서로 상이한 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  18. 제10항에 있어서, 화면이 관찰될 수 있는 가상 관찰자 윈도우의 중심에서, 상기 가상 관찰자 윈도우의 가장자리에서, 그리고 상기 가상 관찰자 윈도우의 가장자리와 그 중심 사이의 위치들에 대해, 상기 보정 값들은 1.0 내지 ±2.0의 값 범위 내의 크기를 가지며, 개별 보정 크기들은 서로 상이한 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  19. 제9항에 있어서, 광로에서, 상이한 영역들에서 상이한 회절 효율들을 갖는 적어도 하나의 부피 격자가 이용될 경우, 상기 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정을 위해, 상기 광변조 소자와 상기 가상 관찰자 윈도우 사이에 걸친 절두체(frustum)는 적어도 2개의 부분 절두체(subfrustum)로 분할되고, 그에 따라 상기 가상 관찰자 윈도우 내 파면의 복소수 값들은 각각의 개별 부분 절두체에 대해 각각의 부분 절두체 내에 위치하는 3D 화면의 모든 객체점에 대해 개별적으로 계산되며, 그에 따라 각각의 개별 부분 절두체에 대한 보정 값들이 개별적으로 결정되며, 그리고 그에 따라 상기 개별 부분 절두체들의 관찰자 윈도우 내 파면의 보정된 복소수 값들이 합산되어, 홀로그램을 암호화하기 위해 상기 광변조 소자의 홀로그램 평면으로 변환되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  20. 제10항에 있어서, 광로에서, 상이한 영역들에서 상이한 회절 효율들을 갖는 적어도 하나의 부피 격자가 이용될 경우, 상기 부피 격자의 각도 선택 특성의 보정을 위해, 상기 광변조 소자와 화면이 관찰될 수 있는 가상 관찰자 윈도우 사이에 걸친 절두체(frustum)는 적어도 2개의 부분 절두체(subfrustum)로 분할되고, 그에 따라 상기 가상 관찰자 윈도우 내 파면의 복소수 값들은 각각의 개별 부분 절두체에 대해 각각의 부분 절두체 내에 위치하는 3D 화면의 모든 객체점에 대해 개별적으로 계산되며, 그에 따라 각각의 개별 부분 절두체에 대한 보정 값들이 개별적으로 결정되며, 그리고 그에 따라 상기 개별 부분 절두체들의 관찰자 윈도우 내 파면의 보정된 복소수 값들이 합산되어, 홀로그램을 암호화하기 위해 상기 광변조 소자의 홀로그램 평면으로 변환되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  21. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 부피 격자의 상이한 상대 회절 효율은 광변조 소자의 상이한 다중 구성에서 동일한 픽셀들에 대해 결정되고, 상이한 상대 회절 효율은 보정 값의 산출에 사용되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
  22. 제8항에 있어서, 보정 값의 산출은 한 번만 수행되어 프로세서 내에 저장되는 것인, 광변조 소자 내의 적어도 하나의 홀로그램을 암호화하기 위한 방법.
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