KR102252949B1

KR102252949B1 - Hologram Transmission Apparatus and Method using Updatable Holographic Material

Info

Publication number: KR102252949B1
Application number: KR1020190120306A
Authority: KR
Inventors: 홍지수; 김영민; 강훈종; 홍성희
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-05-17
Also published as: WO2021066207A1; KR20210037862A

Abstract

Updatable holographic material을 이용하여 고해상도의 홀로그램을 실시간으로 획득 및 전송할 수 있는 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 전송 장치는 홀로그램이 재기록 가능한 제1 UHM(Updatable Holographic Material); 홀로그램이 재기록 가능한 제2 UHM; 및 제1 UHM에 기록된 후에 복원되는 홀로그램을 제2 UHM으로 전달시켜 기록되도록 하는 광학계;를 포함한다.
이에 의해, Updatable holographic materila을 이용하여, 대용량의 디지털 신호를 실시간으로 처리, 전송 및 디스플레이 하기 위한 부담없이, 고해상도의 홀로그램 영상을 실시간으로 획득 전송 및 디스플레이 할 수 있게 된다.An apparatus and method capable of acquiring and transmitting a high-resolution hologram in real time using an updatable holographic material are provided. A hologram transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first UHM (Updatable Holographic Material) in which a hologram can be rewritten; A second UHM in which the hologram is rewritable; And an optical system for transferring the hologram restored after being recorded in the first UHM to the second UHM to be recorded.
Accordingly, it is possible to acquire, transmit, and display high-resolution holographic images in real time without the burden of processing, transmitting, and displaying a large-capacity digital signal in real time using the Updatable holographic materila.

Description

Hologram Transmission Apparatus and Method using Updatable Holographic Material

본 발명은 홀로그래픽 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀로그램 동영상을 실시간으로 전송 및 재생할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic-related technology, and more particularly, to an apparatus and method capable of transmitting and reproducing a holographic video in real time.

기존의 아날로그 홀로그래피는 holographic material에 대상 광파면을 간섭을 통해 기록한 후 재현하는 방법이다. 이러한 아날로그 홀로그래피는 holographic material의 높은 해상도를 이용하여 높은 품질의 3차원 홀로그램 영상을 기록 및 재생할 수 있으나 보통 한번 기록된 holographic material은 재기록이 불가능하기 때문에 정지영상에 대해서만 적용이 가능한 단점이 있다.Conventional analog holography is a method of reproducing after recording a target light wave surface on a holographic material through interference. Such analog holography can record and reproduce high-quality 3D holographic images using the high resolution of the holographic material. However, since the holographic material recorded once cannot be re-recorded, it can be applied only to still images.

하지만 최근 재기록이 가능한 다양한 updatable holographic material이 개발되면서 holographic material의 높은 해상도의 이득을 얻으면서도 동영상을 재생할 수 있는 가능성이 보이고 있다.However, with the recent development of various updatable holographic materials that can be rewritable, there is a possibility that video can be played back while gaining the high resolution of the holographic material.

실시간으로 3차원 동영상 정보를 전송하기 위해서는 일반적으로 도 1과 같이 다양한 방법으로 3차원 정보의 디지털 정보를 획득, 처리를 하여 적절한 홀로그램 또는 light field 정보로 변환한 후 전송이 필요하다.In order to transmit 3D video information in real time, it is generally necessary to acquire and process digital information of 3D information in various ways as shown in FIG. 1, convert it into appropriate hologram or light field information, and then transmit it.

하지만 holographic material의 높은 해상도를 활용하기 위해서는 디지털 정보의 정보량이 굉장히 많게 되고, 이는 현재의 컴퓨팅 시스템 및 전송 시스템에서 감당할 수 없는 수준이다.However, in order to utilize the high resolution of the holographic material, the amount of information in digital information becomes very large, which is a level that cannot be handled by current computing systems and transmission systems.

또한, 전송된 디지털 정보를 holographic material에 기록하는 과정 역시 현재의 spatial light modulator (SLM)의 해상도가 상대적으로 매우 낮기 때문에 일반적으로 도 2와 같은 holographic printing의 방법으로 기록하게 되는데, 이는 하나의 SLM에 load된 영상 정보를 충분히 작게 광학적으로 축소(demagnification) 하여 holographic material 위에 hogel이라는 단위로 기록을 하게 되며, 이때 하나하나의 hogel을 기록을 하는 방식은 도 3과 같이 SLM으로부터의 영상 정보를 object beam으로 활용하여 기존의 아날로그 홀로그래피의 방식으로 기록하게 된다.In addition, the process of recording the transmitted digital information in a holographic material is also generally recorded by the holographic printing method as shown in FIG. 2 because the resolution of the current spatial light modulator (SLM) is relatively very low. The loaded image information is optically demagnified to a sufficiently small size and recorded on the holographic material in units called hogels. In this case, the method of recording each hogel is the image information from the SLM as an object beam as shown in FIG. 3. It is used to record in the conventional analog holography method.

이렇게 수많은 hogel을 순차적으로 빈틈없이 tiling하여 기록을 하게 되면 결국 큰 정보량의 디지털 영상 정보를 높은 해상도의 holographic material에 옮길 수 있으나, 이러한 방식은 전체 hogel 정보를 기록하는데 있어 매우 긴 기록시간을 요구하기 ?문에 실시간 동영상 재생에 적합하지 않은 문제가 있다.If a large number of hogels are sequentially tiling and recorded, eventually, a large amount of digital image information can be transferred to a high-resolution holographic material, but this method requires a very long recording time to record the entire hogel information? Therefore, there is a problem that is not suitable for real-time video playback.

따라서 기존의 디지털 홀로그램 정보를 획득, 처리 및 전송하는 방식으로는 updatable holographic material을 이용하더라도 높은 품질의 홀로그램 동영상을 실시간으로 전송 및 재생하는 것이 현 기술수준으로는 불가능하다 할 수 있다.Therefore, it can be said that it is impossible with the current technology level to transmit and reproduce high quality holographic video in real time even if updatable holographic material is used as a method of acquiring, processing, and transmitting digital hologram information.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, Updatable holographic material을 이용하여 고해상도의 홀로그램을 실시간으로 획득 및 전송할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention has been conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of acquiring and transmitting a high-resolution hologram in real time using an updatable holographic material.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 홀로그램 전송 장치는 홀로그램이 재기록 가능한 제1 UHM(Updatable Holographic Material); 홀로그램이 재기록 가능한 제2 UHM; 및 제1 UHM에 기록된 후에 복원되는 홀로그램을 제2 UHM으로 전달시켜 기록되도록 하는 광학계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a hologram transmission apparatus includes: a first UHM (Updatable Holographic Material) in which a hologram is rewritable; A second UHM in which the hologram is rewritable; And an optical system for transferring the hologram restored after being recorded in the first UHM to the second UHM to be recorded.

본 발명에 따른 홀로그램 전송 장치는 제1 UHM에 홀로그램이 기록될 때에는 제1 UHM에 제1 방향으로 레퍼런스 빔을 조사하고, 제1 UHM에서 홀로그램이 복원될 때에는 제2 UHM에 제2 방향으로 레퍼런스 빔을 조사하는 광원;을 더 포함할 수 있다. The hologram transmission apparatus according to the present invention irradiates a reference beam in a first direction to a first UHM when a hologram is recorded in a first UHM, and a reference beam in a second direction to a second UHM when the hologram is restored in the first UHM. A light source for irradiating; may further include.

제2 방향으로 조사되는 레퍼런스 빔은, 제1 방향으로 조사되는 레퍼런스 빔과 conjugate 관계에 있을 수 있다. The reference beam irradiated in the second direction may have a conjugate relationship with the reference beam irradiated in the first direction.

광학계는, 오브젝트 빔을 투과시켜 제1 UHM에 입사시키거나, 제1 UHM에서 복원되는 빔을 반사하여 제2 UHM 측으로 전달하는 제1 빔 스플리터;를 포함할 수 있다. The optical system may include a first beam splitter that transmits the object beam to the first UHM by transmitting it or reflects the beam restored from the first UHM and transmits it to the second UHM.

제1 빔 스플리터는, PBS(Polarizing Beam Splitter)이고, 오브젝트로 조사되는 빔과 제1 방향으로 조사되는 레퍼런스 빔의 편광 상태는, PBS의 투과 편광 상태로 맞추어져 있는 것일 수 있다. The first beam splitter may be a polarizing beam splitter (PBS), and a polarization state of a beam irradiated to an object and a reference beam irradiated in the first direction may be matched to a transmission polarization state of PBS.

제2 방향으로 조사되는 레퍼런스 빔의 편광 상태는, PBS의 반사 편광 상태로 맞추어져 있는 것일 수 있다. The polarization state of the reference beam irradiated in the second direction may be adjusted to the reflected polarization state of PBS.

광학계는, 제1 빔 스플리터에서 반사된 빔을 반사하여 제2 UHM에 입사시키거나, 제2 UHM에서 복원되는 빔을 투과시켜 제3 UHM에 입사시키거는 제2 빔 스플리터;를 더 포함할 수 있다. The optical system may further include a second beam splitter that reflects the beam reflected from the first beam splitter and makes it incident on the second UHM, or transmits the beam restored from the second UHM and makes it incident on the third UHM. .

광학계는, 제1 UHM에 홀로그램이 기록될 때에만 오브젝트 측을 개방하는 제1 셔터; 제1 UHM에 홀로그램이 기록되거나 제1 UHM에 기록된 홀로그램이 복원될 때에만 제1 UHM 측을 개방하는 제2 셔터;를 더 포함할 수 있다. The optical system includes: a first shutter that opens the object side only when a hologram is recorded in the first UHM; It may further include a second shutter that opens the side of the first UHM only when the hologram is recorded in the first UHM or the hologram recorded in the first UHM is restored.

광학계는, 제1 UHM에 기록된 홀로그램이 복원될 때에만 개방하는, 제1 빔 스플리터와 제2 빔 스플리터 사이에 마련된 제3 셔터; 및 제2 UHM에 홀로그램이 기록되거나 제2 UHM에 기록된 홀로그램이 복원될 때에만 제2 UHM 측을 개방하는 제4 셔터;를 더 포함할 수 있다. The optical system includes: a third shutter provided between the first beam splitter and the second beam splitter that opens only when the hologram recorded in the first UHM is restored; And a fourth shutter that opens the second UHM side only when the hologram is recorded in the second UHM or the hologram recorded in the second UHM is restored.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 전송 방법은 홀로그램이 재기록 가능한 제1 UHM(Updatable Holographic Material)에 홀로그램을 기록하는 단계; 제1 UHM에 기록된 홀로그램을 복원하는 단계; 복원된 홀로그램을 홀로그램이 재기록 가능한 제2 UHM으로 전달하는 단계; 전달된 홀로그램을 제2 UHM에 기록하는 단계; 제2 UHM에 기록된 홀로그램을 복원하는 단계;를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a hologram transmission method includes: recording a hologram in a first UHM (Updatable Holographic Material) rewritable; Restoring the hologram recorded in the first UHM; Transferring the restored hologram to a second UHM in which the hologram is rewritable; Recording the transferred hologram in the second UHM; And restoring the hologram recorded in the second UHM.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 전송 장치는 홀로그램이 재기록 가능한 제1 UHM(Updatable Holographic Material); 제1 UHM에 기록된 후에 복원되는 홀로그램을, 홀로그램이 재기록 가능한 제2 UHM으로 전달시켜 기록되도록 하는 광학계;를 포함한다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a hologram transmission apparatus includes a first UHM (Updatable Holographic Material) in which a hologram is rewritable; And an optical system for transferring a hologram restored after being recorded in the first UHM to a second rewritable UHM for recording.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 전송 방법은 홀로그램이 재기록 가능한 제1 UHM(Updatable Holographic Material)에 홀로그램을 기록하는 단계; 제1 UHM에 기록된 홀로그램을 복원하는 단계; 복원된 홀로그램을 홀로그램이 재기록 가능한 제2 UHM으로 전달하는 단계;를 포함한다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a hologram transmission method includes: recording a hologram in a first UHM (Updatable Holographic Material) rewritable; Restoring the hologram recorded in the first UHM; And transmitting the restored hologram to a second UHM in which the hologram is rewritable.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, Updatable holographic materila을 이용하여, 대용량의 디지털 신호를 실시간으로 처리, 전송 및 디스플레이 하기 위한 부담없이, 고해상도의 홀로그램 영상을 실시간으로 획득 전송 및 디스플레이 할 수 있게 된다.As described above, according to embodiments of the present invention, a high-resolution holographic image can be acquired, transmitted and displayed in real time without the burden of processing, transmitting, and displaying a large-capacity digital signal in real time using an Updatable holographic materila. You will be able to.

도 1은 실시간 3차원 동영상 정보의 획득 및 처리 과정을 나타낸 도면,
도 2와 도 3은, 홀로그래픽 프린팅 방식을 나타낸 도면들,
도 4는 아날로그 홀로그램의 기록을 나타낸 도면,
도 5는 아날로그 홀로그램의 재생을 나타낸 도면,
도 6은 Conjugate reference beam을 이용한 아날로그 홀로그램의 재생을 나타낸 도면,
도 7 내지 도 9는, Updatable holographic materia에 기록된 물체광을 다른 updatable holographic material에 실시간으로 전송하기 위한 구조 및 동작 방법을 나타낸 도면들,
도 10은 Updatable holographic materia에 기록된 홀로그램을 연속적으로 relay하여 전달하기 위한 기본 module을 도시한 도면,
도 11 내지 도 13은, Updatable holographic material에 기록된 홀로그램을 연속적으로 relay하여 전달하기 위한 기본 module의 동작 방법을 나타낸 도면들,
도 14는 Updatable holographic materia들의 기록, 재생 및 erasing에 대한 time scheduling을 나타낸 도면,
도 15는 Target object로부터의 광파를 임의의 거리에 떨어진 관찰자에게 relay하여 전달하기 위한 구조를 나타낸 도면,
도 16은 m번째 기본 module의 조명 광학계 구조를 도시한 도면,
도 17과 도 18은, 도 16의 조명 광학계를 side view와 frontal view로 투사하여 도시한 도면들,
도 19 내지 도 21은, 조명 광학계의 top, middle, bottom layer를 top view로 투사하여 도시한 도면들이다.1 is a diagram showing a process of acquiring and processing real-time 3D video information;
2 and 3 are diagrams showing a holographic printing method,
4 is a diagram showing recording of an analog hologram;
5 is a diagram showing reproduction of an analog hologram;
6 is a diagram showing reproduction of an analog hologram using a conjugate reference beam;
7 to 9 are diagrams showing a structure and an operating method for transmitting object light recorded on an updatable holographic materia to another updatable holographic material in real time;
10 is a diagram showing a basic module for continuously relaying and transmitting holograms recorded on an Updatable holographic materia;
11 to 13 are diagrams showing an operation method of a basic module for continuously relaying and transmitting a hologram recorded in an Updatable holographic material,
14 is a diagram showing time scheduling for recording, reproducing, and erasing of updatable holographic materias;
15 is a diagram showing a structure for relaying and transmitting light waves from a target object to an observer distant from a certain distance;
16 is a diagram showing the structure of an illumination optical system of an m-th basic module,
17 and 18 are views showing the illumination optical system of FIG. 16 projected in side view and frontal view;
19 to 21 are diagrams illustrating projections of top, middle, and bottom layers of an illumination optical system in a top view.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 4 내지 도 6은 아날로그 홀로그램을 기록 및 재생하는 방법에 대해 보여준다. 대상 물체에 대한 아날로그 홀로그램을 기록할 때에는 도 4와 같이 collimation된 레이저빔을 두 개로 나누어 하나는 대상 물체에 대한 조명(illumination)으로 사용하고, 하나는 홀로그램을 기록하고자 하는 홀로그램 기록 물질(holographic material)에 기준광(reference beam)으로써 입사시켜준다.4 to 6 show a method of recording and reproducing an analog hologram. When recording an analog hologram of a target object, as shown in FIG. 4, the collimated laser beam is divided into two, and one is used as illumination for the target object, and one is a holographic material for recording the hologram. It is incident on as a reference beam.

이때 조명이 대상물체로부터 산란되어 물체광(object beam)으로 작용하여 holographic material에서 reference beam과 간섭을 일으키고 이 간섭무늬가 holographic material에 기록되게 된다.At this time, the illumination is scattered from the object and acts as an object beam, causing interference with the reference beam in the holographic material, and this interference pattern is recorded in the holographic material.

홀로그램 재생시에는 도 5와 같이 홀로그램이 기록된 holographic material에 홀로그램 기록시 사용되었던 reference beam을 조사시켜주게 되면 object beam과 동일한 파면이 재현되게 되고, 이 재현된 파면(reconstructed wavefront)을 관찰할 시 기록된 대상 물체의 image를 볼 수 있게 된다.When the hologram is reproduced, as shown in FIG. 5, if the reference beam used for hologram recording is irradiated to the holographic material recorded with the hologram, the same wavefront as the object beam is reproduced, and recorded when observing the reconstructed wavefront. You can see the image of the target object.

반면 도 6과 같이 홀로그램이 기록된 holographic material에 홀로그램 기록시 사용되었던 reference beam의 conjugate 관계인 beam을 조사할 경우, 재현되는 파면은 도 5의 파면이 역으로 진행하는 파면이 재현되게 된다.On the other hand, as shown in FIG. 6, when a beam, which is a conjugate relationship of a reference beam used for hologram recording, is irradiated on a holographic material recorded with a hologram as shown in FIG. 6, a wavefront in which the wavefront of FIG.

도 7 내지 도 9는 이러한 아날로그 홀로그램의 기록 및 재생의 관계를 이용하여 하나의 updatable holographic material(이하 U1)에 기록된 홀로그램 영상을 또 다른 updatable holographic material(이하 U2)에 디지털 신호로의 전환이 없이 아날로그 파면 그 자체로 전달하는 방법을 보여준다.7 to 9 show a holographic image recorded on one updatable holographic material (hereinafter U1) using this relationship between recording and reproducing analog holograms without conversion to a digital signal in another updatable holographic material (hereinafter U2). It shows how to transmit the analog wavefront by itself.

도 7은 U1에 기록하고자 하는 대상 물체의 아날로그 홀로그램을 기록하는 것을 보여준다. 이 때 U1과 U2, 셔터들과 PBS(Polarizing beam splitter)는 도 7에 보여지는 것과 같이 구성되어 있다.7 shows recording the analog hologram of the target object to be recorded in U1. At this time, U1 and U2, shutters and a polarizing beam splitter (PBS) are configured as shown in FIG. 7.

대상물체와 U1의 사이의 셔터들은 open되어 있고, U2와 U1 사이의 셔터들은 close되어 있어 대상 물체로부터 회절된 파면이 U1에는 전달되나 U2에는 전달될 수 없다. U1에 홀로그램을 기록하는 것은 기존의 아날로그 홀로그램 기록 방식을 그대로 따르며, illumination beam 및 reference beam의 편광 상태는 PBS 투과 및 U1에 기록시 효율을 최대한 높이기 위해 PBS의 투과 편광 상태로 맞추어져 있다.The shutters between the object and U1 are open, and the shutters between U2 and U1 are closed, so the wavefront diffracted from the object is transmitted to U1 but cannot be transmitted to U2. Recording the hologram in U1 follows the conventional analog hologram recording method, and the polarization states of the illumination beam and the reference beam are set to the transmission polarization state of PBS to maximize the efficiency of transmission of the PBS and recording in U1.

도 8에서는 U1에 기록된 홀로그램을 U2에 전달하기 위한 단계를 보여준다. 이 때 셔터들의 열림과 닫힘 상태는 도 8에 보여지는 바와 같으며, collimated laser beam을 두 개로 나누어 한 개는 U1에 conjugate reference beam의 방향에서 조사하고, U2에는 새로운 홀로그램 기록을 위한 reference beam으로써 조사를 하게 된다.8 shows the steps for transferring the hologram recorded in U1 to U2. At this time, the open and closed states of the shutters are as shown in Fig.8, the collimated laser beam is divided into two and one is irradiated in the direction of the conjugate reference beam at U1, and at U2 is irradiated as a reference beam for recording a new hologram. Will do.

이 때, U1와 U2 사이 두 개의 PBS에서 최대 효율의 반사를 얻기 위해 collimated laser beam의 편광 상태는 PBS의 반사 편광 상태로 맞추어져 있다. 이렇게 함으로써 U1에 기록되었던 홀로그램은 conjugate reference beam에 의해 기록된 object beam이 역으로 진행하는 파면을 재생하게 되며, 이 파면은 PBS에 의한 반사를 통해 U2에 물체광으로써 전달되게 된다. 이 때 U2에는 이 물체광과 U2에 대한 reference beam이 간섭을 일으켜 홀로그램을 기록하게 된다.At this time, the polarization state of the collimated laser beam is set to the reflective polarization state of the PBS in order to obtain the maximum efficiency reflection in the two PBSs between U1 and U2. By doing this, the hologram recorded in U1 reproduces the wavefront in which the object beam recorded by the conjugate reference beam proceeds in reverse, and this wavefront is transmitted as object light to U2 through reflection by PBS. At this time, the object light and the reference beam to U2 interfere with U2 and record the hologram.

도 9에서는 U2에서 기록된 홀로그램을 재생하는 것을 보여준다. U2에 홀로그램 기록시 사용된 reference beam과 conjugate 관계에 있는 reference beam을 조사해줄 경우, U2에 물체광으로써 기록된 파면이 다시 역으로 진행하는 형태로 재생되게 된다.9 shows the reproduction of the hologram recorded in U2. When U2 is irradiated with a reference beam that has a conjugate relationship with a reference beam used when recording a hologram, the wavefront recorded as an object light in U2 is reproduced in a reverse manner.

하지만 U2에 물체광으로써 전달된 파면은 U1에 물체광으로 전달된 파면의 역진하는 파면이므로, 다시 이에 대한 역진하는 파면은 원래 U1에 전달된 물체광과 동일한 파면이 되게 된다. 즉, 이 단계에서 U2에 의해 재생되는 물체광은 최초 대상 물체에서 회절된 파면과 동일한 파면이므로 U1에 기록된 물체광이 디지털 신호로의 전환 없이 U2에 전달되어 재생될 수 있음을 보여준다.However, since the wavefront transmitted to U2 as object light is a reverse wavefront of the wavefront transmitted to U1 as object light, the wavefront that travels back to U2 becomes the same wavefront as the original object light transmitted to U1. That is, since the object light reproduced by U2 in this step is the same wavefront as the wavefront diffracted from the original target object, it shows that the object light recorded in U1 can be transmitted to U2 and reproduced without conversion to a digital signal.

이 때 conjugate reference beam의 편광은 다시 PBS 투과시 최대 효율을 얻기 위해 PBS의 투과 편광 상태로 맞추어준다. 또한 이 상태에서 닫힌 셔터들에 의해 U1은 외부광이 차단된 상태이며, U1의 물질의 특성에 맞는 방법으로 U1에 기록된 홀로그램을 지우는 erasing phase를 거치게 된다.At this time, the polarization of the conjugate reference beam is adjusted to the transmission polarization state of the PBS in order to obtain maximum efficiency when transmitting the PBS again. Also, in this state, U1 is in a state where external light is blocked by the closed shutters, and it goes through the erasing phase of erasing the hologram recorded in U1 in a method suitable for the characteristics of the material of U1.

이후 도 7의 상태로 돌아가게 되고, 최초의 기록 이후에는 도 7의 상태에서 U2는 기록된 홀로그램을 지우는 erasing phase에 들어가게 된다. 이렇게 도 7 부터 도 9까지의 과정을 순차적으로 반복함으로써 U1에 홀로그램을 기록하고 그 홀로그램이 U2로 전달되어 재생되는 것이 실시간으로 이루어지게 된다.Thereafter, it returns to the state of FIG. 7, and after the first recording, U2 enters the erasing phase of erasing the recorded hologram in the state of FIG. 7. In this way, by sequentially repeating the processes of FIGS. 7 to 9, a hologram is recorded in U1, and the hologram is transmitted to U2 and reproduced in real time.

도 10에는 updatable holographic material에 기록된 홀로그램을 연속적으로 relay하여 전달하기 위한 기본 module을 보여준다.10 shows a basic module for continuously relaying and transmitting holograms recorded on an updatable holographic material.

도 10의 구조가 연속적으로 위아래로 이어져 있다고 할 때, 도 11 내지 도 13에 보여지는 것과 같이 이전 module의 (n-1)번째 updatable holographic material인 U(n-1)에서 재생되는 광파를 도 7 내지 도 9와 유사한 방법으로 n번째 updatable holographic material U(n), (n+1)번째 updatable holographic material U(n+1)로 순차적으로 전달할 수 있다.When the structure of FIG. 10 is continuously connected up and down, as shown in FIGS. 11 to 13, the light wave reproduced from U(n-1), which is the (n-1)th updatable holographic material of the previous module, is shown in FIG. 7 Through a method similar to FIG. 9, the n-th updatable holographic material U(n) and the (n+1)-th updatable holographic material U(n+1) may be sequentially delivered.

이 때 실시간으로 기록된 hologram을 relay하기 위한 각각의 updatable holographic material들의 프레임별 기록, 재생 및 erasing에 대한 time scheduling은 도 14와 같으며, k번째 프레임이 다음 updatable holographic material로 전달되는데는 홀로그램을 recording하는데 걸리는 시간만큼의 delay가 발생하게 된다.At this time, time scheduling for recording, playback and erasing of each updatable holographic material for each frame for relaying the hologram recorded in real time is as shown in Fig. 14. When the kth frame is transferred to the next updatable holographic material, the hologram is recorded. There is a delay as much as the time it takes.

따라서 도 15와 같이 target object의 앞에 도 7 내지 도 9에 보여진 구조를 배치하고 그 아래로는 도 10에 보여진 구조를 연속적으로 배치한 후, 도 7 내지 도 9 및 도 11 내지 도 13에 보여진 방법으로 target object로부터의 광파를 순차적으로 relay하여 전달함으로써 target object로부터의 광파를 임의의 거리에 떨어진 관찰자에 일정 delay후에 실시간으로 전달할 수 있다.Therefore, after arranging the structure shown in Figs. 7 to 9 in front of the target object as shown in Fig. 15 and continuously placing the structure shown in Fig. 10 below the target object, the method shown in Figs. 7 to 9 and Figs. 11 to 13 By relaying and transmitting the light waves from the target object sequentially, the light waves from the target object can be delivered in real time after a certain delay to an observer distant from the target object.

이 때 도 10에 제시된 module에 reference beam 및 conjugate reference beam을 조사하는데 있어 relay 구조를 구성하는데 용이한 조명 광학계 구조를 도 16에 보여주고 있다.In this case, FIG. 16 shows an illumination optical system structure that is easy to construct a relay structure when irradiating a reference beam and a conjugate reference beam to the module shown in FIG. 10.

도 16과 같이 조명 광학계 구조는 인접한 module들과 겹치지 않기 위해서 updatable holographic material이 포함된 module 구조의 위와 아래에 위치하여 전체적으로 top, middle, bottom layer의 3층 구조를 이루게 된다.As shown in FIG. 16, in order not to overlap adjacent modules, the illumination optical system structure is positioned above and below the module structure including the updatable holographic material to form a three-layer structure of top, middle, and bottom layers as a whole.

Top layer에서는 하나의 laser source로부터의 광원을 두 개로 나누어 U(2m+1)에 conjugate reference beam, U(2m+2)에 reference beam으로써 각각 조사하게 되며, 주변 module과의 겹침이 없도록 하기 위해 fiber coupling을 통해 collimating lens까지 전달한 다음, off-axis illumination을 위해 기울어진 각도에서 updatable holographic material들에 조사하게 된다.In the top layer, the light source from one laser source is divided into two and irradiated as a conjugate reference beam to U(2m+1) and a reference beam to U(2m+2) respectively. To prevent overlapping with surrounding modules, fiber The coupling is delivered to the collimating lens and then irradiated onto updatable holographic materials at an inclined angle for off-axis illumination.

Bottom layer에서는 역시 하나의 laser source로부터의 광원을 두 개로 나누어 U(2m+2)에 conjugate reference beam, U(2m+3)에 reference beam으로써 조사하기 위해 collimated laser beam을 half wave plate (HWP)를 이용하여 편광 상태를 조정한 후 PBS로 나누고, 다시 HWP를 통해 편광 상태를 조정하여 두 개로 나눠진 beam이 동일한 편광 상태를 가지도록 한 후 updatable holographic material들에 조사하게 된다.In the bottom layer, the light source from one laser source is divided into two, and a collimated laser beam is applied to the half wave plate (HWP) to irradiate it as a conjugate reference beam to U(2m+2) and a reference beam to U(2m+3). After adjusting the polarization state by using, it is divided into PBS, and the polarization state is adjusted again through HWP so that the divided beams have the same polarization state, and then irradiated to updatable holographic materials.

도 17은 도 16의 조명 광학계를 side view로 투사하여 도시한 도면이고, 도 18은 조명 광학계를 frontal view로 투사하여 도시한 도면이다. 그리고 도 19는 조명 광학계의 top layer를 top view로 투사하여 도시한 도면이고, 도 20은 조명 광학계의 middle layer를 top view로 투사하여 도시한 도면이며, 도 21은 조명 광학계의 bottom layer를 top view로 투사하여 도시한 도면이다.17 is a view showing the illumination optical system of FIG. 16 projected in a side view, and FIG. 18 is a view showing the illumination optical system projected in a frontal view. And FIG. 19 is a view showing by projecting the top layer of the illumination optical system to the top view, FIG. 20 is a diagram showing the projection of the middle layer of the illumination optical system to the top view, and FIG. 21 is a top view of the bottom layer of the illumination optical system. It is a diagram projected by.

지금까지, Updatable holographic material을 이용한 홀로그램 전송 장치 및 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.So far, a hologram transmission apparatus and method using an Updatable holographic material has been described in detail with reference to a preferred embodiment.

본 발명의 실시예에서는, Updatable holographic material을 이용하여, 획득된 홀로그램 영상을 디지털 신호로 변환, 처리, 전송 및 디스플레이를 하지 않고 획득된 파면을 디지털 신호로 변환없이 아날로그 파면 그 자체로 relay하여 최종 디스플레이단에서 재생함으로써, 대용량의 디지털 신호를 실시간으로 처리, 전송 및 디스플레이 하기 위한 부담없이 고해상도의 홀로그램 영상을 실시간으로 획득 전송 및 디스플레이 할 수 있는 방법을 제시하였다.In an embodiment of the present invention, the acquired holographic image is not converted, processed, transmitted, and displayed into a digital signal using an Updatable holographic material, and the acquired wavefront is relayed to the analog wavefront itself without converting it to a digital signal, and the final display is performed. By playing in the stage, a method for acquiring, transmitting, and displaying high-resolution holographic images in real time without the burden of processing, transmitting, and displaying large-capacity digital signals in real time is proposed.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical spirit or prospect of the present invention.

U1, U2 : Updatable holographic material
PBS : Polarizing beam splitter
Shutter
Illumination
Object beam
Reference beam
Conjugate of reference beamU1, U2: Updatable holographic material
PBS: Polarizing beam splitter
Shutter
Illumination
Object beam
Reference beam
Conjugate of reference beam

Claims

A first UHM (Updatable Holographic Material) in which the hologram is rewritable;
A second UHM in which the hologram is rewritable;
A light source for irradiating the reference beam to the first UHM in a first direction when the hologram is recorded in the first UHM, and irradiating the reference beam to the second UHM in a second direction when the hologram is restored by the first UHM; And
Including; an optical system for recording by transferring the hologram restored after being recorded in the first UHM to the second UHM,
The optical system,
A first beam splitter that transmits the object beam to enter the first UHM or reflects the beam restored from the first UHM and transmits the reflected beam to the second UHM; And
And a second beam splitter that reflects the beam reflected from the first beam splitter and makes it incident on the second UHM, or transmits the beam restored from the second UHM and makes the hologram incident on the third UHM rewritable. Hologram transmission device.

delete

The method according to claim 1,
The reference beam irradiated in the second direction,
A hologram transmission device, characterized in that in a conjugate relationship with the reference beam irradiated in the first direction.

delete

The method according to claim 1,
The first beam splitter,
PBS (Polarizing Beam Splitter),
The polarization states of the beam irradiated to the object and the reference beam irradiated in the first direction are,
A hologram transmission device, characterized in that it is adjusted to a transmission polarization state of PBS.

The method of claim 5,
The polarization state of the reference beam irradiated in the second direction is,
A hologram transmission device, characterized in that it is adjusted to a reflective polarization state of PBS.

delete

The method according to claim 1,
The optical system,
A first shutter that opens the object side only when a hologram is recorded in the first UHM;
And a second shutter that opens the side of the first UHM only when the hologram is recorded in the first UHM or the hologram recorded in the first UHM is restored.

The method of claim 8,
The optical system,
A third shutter provided between the first beam splitter and the second beam splitter that opens only when the hologram recorded in the first UHM is restored; And
And a fourth shutter that opens the second UHM side only when the hologram is recorded in the second UHM or the hologram recorded in the second UHM is restored.

Irradiating a reference beam in a first direction to a first UHM (Updatable Holographic Material) in which a hologram is rewritable;
Transmitting the object beam to be incident on the first UHM;
Recording a hologram in the first UHM;
Restoring the hologram recorded in the first UHM;
Irradiating a reference beam in a second direction to a second UHM in which the hologram is rewritable;
Reflecting the hologram restored in the first UHM;
Reflecting the restored hologram from the reflected first UHM and making it incident on the second UHM;
Recording the incident hologram in the second UHM;
Restoring the hologram recorded in the second UHM;
And allowing the hologram to be incident on a rewritable third UHM by transmitting the hologram restored in the second UHM.

A first UHM (Updatable Holographic Material) in which the hologram is rewritable;
A light source for irradiating the reference beam to the first UHM in a first direction when the hologram is recorded in the first UHM, and irradiating the reference beam to the second UHM in a second direction when the hologram is restored by the first UHM;
Including; an optical system that transmits the hologram restored after being recorded in the first UHM to a second rewritable UHM for recording,
The optical system,
A first beam splitter that transmits the object beam to enter the first UHM or reflects the beam restored from the first UHM and transmits the reflected beam to the second UHM; And
And a second beam splitter that reflects the beam reflected from the first beam splitter and makes it incident on the second UHM, or transmits the beam restored from the second UHM and makes the hologram incident on the third UHM rewritable. Hologram transmission device.

Irradiating a reference beam in a first direction to a first UHM (Updatable Holographic Material) in which a hologram is rewritable;
Transmitting the object beam to be incident on the first UHM;
Recording a hologram in the first UHM;
Restoring the hologram recorded in the first UHM;
Irradiating a reference beam in a second direction to a second UHM in which the hologram is rewritable;
Reflecting the hologram restored in the first UHM;
Reflecting the restored hologram from the reflected first UHM and making it incident on the second UHM;
Including; recording the incident hologram in the second UHM,
The hologram recorded on the 2nd UHM,
A hologram transmission method, characterized in that the restored hologram is incident on a rewritable third UHM.