KR102456945B1 - 메시 기반 홀로그램 생성 방법 - Google Patents

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KR102456945B1
KR102456945B1 KR1020200042920A KR20200042920A KR102456945B1 KR 102456945 B1 KR102456945 B1 KR 102456945B1 KR 1020200042920 A KR1020200042920 A KR 1020200042920A KR 20200042920 A KR20200042920 A KR 20200042920A KR 102456945 B1 KR102456945 B1 KR 102456945B1
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법은, 폴리곤의 분포를 수신하고, 폴리곤의 분포를 기반으로 각 스펙트럼을 생성하는 단계, 폴리곤의 회전각이 공간 광 변조기의 최대 회절각을 기반으로 결정된 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계, 및 회전각이 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 각 스펙트럼을 기록하는 단계를 포함한다.

Description

메시 기반 홀로그램 생성 방법{METHOD FOR GENERATING HOLOGRAM BASED ON MESH}
본 발명은 홀로그램 생성 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 메시 기반 홀로그램 생성 방법에 관한 것이다.
3차원 입체 영상을 구현하는 기술들 중에는 양안의 시차를 이용한 3D(three-dimensional) TV, 거울을 이용한 유사 홀로그램, 라이트-필드(light-field) 기술, 및 홀로그래피 기술 등이 있다. 홀로그래피 기술을 이용하면 실제로 3차원 영상을 구현할 수 있다. 수십 나노 단위의 입자를 이용하여 정지 영상을 기록하는 아날로그 홀로그램은 컬러 구현 및 입체감이 우수하지만, 동영상이나 디지털 콘텐츠를 구현하기 어려운 단점이 있다.
최근의 멀티 미디어 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽으로 구현된 동영상이 실사(real image)와 합성된 형태, 또는 콘텐츠 전체가 컴퓨터 그래픽인 형태로 발전하고 있다. 컴퓨터 그래픽 기반의 콘텐츠를 홀로그램으로 구현하기 위해서는, 3차원 모델로부터 홀로그램을 생성하는 기술이 요구된다.
3차원 모델을 홀로그램으로 구현하는 방법으로는, 3차원 물체를 깊이 방향의 단면으로 나누는 RGB-D(RGB-Depth) 방법, 3차원 모델을 수많은 점들로 표현하고 합산하는 방법, 3차원 모델을 폴리곤(polygon)들로 표현하고 합산하는 메시 방법 등이 있다.
본 개시에 따르면, 폴리곤의 회전각에 따라 각 스펙트럼을 기록하거나 제거하는 홀로그램 생성 방법이 제공된다.
본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법은, 폴리곤의 분포를 수신하고, 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로 각 스펙트럼을 생성하는 단계, 상기 폴리곤의 회전각이 공간 광 변조기의 최대 회절각을 기반으로 결정된 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계, 및 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 구간은 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간이고, 상기 최대 회절각은 양의 값이다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼의 적어도 일부를 제거하는 것을 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 상기 출력 방향으로 진행하는 성분을 기록하는 것을 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에 포함되는지 판별하는 것, 그리고 상기 회전각이 상기 제2 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 상기 출력 방향의 상기 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거하고, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 상기 출력 방향으로 진행하는 성분을 기록하는 것을 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제2 구간은 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 구간 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 구간을 포함하고, 상기 최대 회절각은 양의 값이다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 제1 구간과 다른 제3 구간에 포함되는지 판별하는 것, 그리고 상기 회전각이 상기 제3 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼을 제거하는 것을 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제3 구간은 -180도 및 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 180도 사이의 구간을 포함하고, 상기 최대 회절각은 양의 값이다.
예시적인 실시 예에서, 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계는 상기 회전각이 특정 값인지 판별하는 단계, 상기 회전각이 특정 값이 아닌 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 특정 값이 되도록 상기 각 스펙트럼을 시프트하는 단계, 및 상기 시프트된 각 스펙트럼을 기록하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계는 상기 회전각이 특정 값인지 판별하는 단계, 및 상기 회전각이 특정 값으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 분포를 수신하고, 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로 상기 각 스펙트럼을 생성하는 단계는 상기 폴리곤의 상기 분포를 푸리에 변환하여 상기 각 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 분포를 푸리에 변환하여 상기 각 스펙트럼을 생성하는 단계는 상기 폴리곤의 상기 분포를 푸리에 변환하는 단계, 및 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로, 상기 폴리곤의 회전 정보를 나타내는 회전 행렬 및 회전된 주파수 성분에 적용될 가중치를 나타내는 시프트 벡터를 계산하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로, 상기 폴리곤의 상기 회전 정보를 나타내는 상기 회전 행렬 및 상기 회전된 주파수 성분에 적용될 상기 가중치를 나타내는 상기 시프트 벡터를 계산하는 단계는 상기 회전 행렬의 복수의 요소들 중 음의 값을 갖는 적어도 하나의 요소의 값을 0으로 대체하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법은 폴리곤의 분포를 수신하고, 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로 각 스펙트럼을 생성하는 단계, 상기 폴리곤의 회전각이 공간 광 변조기의 최대 회절각을 기반으로 결정된 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계, 및 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 제거하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼의 적어도 일부를 기록하는 것을 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 구간은 -180도 및 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 180도 사이의 구간을 포함하고, 상기 최대 회절각은 양의 값이다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에 포함되는지 판별하는 것, 그리고 상기 회전각이 상기 제2 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 상기 출력 방향의 상기 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거하고, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 상기 출력 방향으로 진행하는 성분을 기록하는 것을 포함하되, 상기 제2 구간은 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 구간 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 구간을 포함하고, 상기 최대 회절각은 양의 값이다.
예시적인 실시 예에서, 상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 제1 구간과 다른 제3 구간에 포함되는지 판별하는 것, 그리고 상기 회전각이 상기 제3 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 것을 포함하되, 상기 제3 구간은 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간이고, 상기 최대 회절각은 양의 값이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 공간 광 변조기의 최대 회절각 및 폴리곤의 회전각을 기반으로 폴리곤을 기록함으로써, 관측 위치의 변경에도 불구하고 실제 사물과 유사하게 관측되는 홀로그램을 구현하는 메시 기반 홀로그램 생성 방법이 제공된다.
또한, 관측 불가능한 각 스펙트럼을 계산에서 제외함으로써, 연산 속도가 향상되고, 실제 사물과 유사하게 관측되는 홀로그램을 구현하는 메시 기반 홀로그램 생성 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 폴리곤의 일부가 장애물에 의해 가려지는 경우를 설명하는 도면이다.
도 3은 관측 위치에 따라 폴리곤이 관측되지 않는 경우를 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 관측 위치로 진행하는 각 스펙트럼의 성분을 기반으로 은면을 처리하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 내지 제3 구간들을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6의 제1 구간에서의 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 8은 도 6의 제2 구간에서의 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 9는 도 6의 제3 구간에서의 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 10은 기록된 광 신호를 시프트하는 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 생성된 폴리곤을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 생성된 홀로그램을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 보여주는 순서도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 보여주는 순서도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 구체화한 순서도이다.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
이하에서 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향이 언급된다. 제1 방향은 홀로그램 생성 장치의 기준 광 생성기에서 출력되는 기준 광 신호의 진행 방향에 수직한 방향일 수 있다. 제2 방향은 제1 방향에 수직한 방향일 수 있다. 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 의해 정의된 평면에 수직하고, 폴리곤이 관측되는 방향일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 장치(100)를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 홀로그램 생성 장치(100)가 예시적으로 도시된다. 홀로그램 생성 장치(100)는 변조된 광 신호들(ML1~MLN)의 간섭을 기반으로 폴리곤(PG)을 생성하는 장치일 수 있다. 폴리곤(PG)은 홀로그램으로 구현될 사물의 적어도 일부를 나타내는 다각형(예를 들어, 삼각형, 사각형 등)일 수 있다.
홀로그램 생성 장치(100)는 기준 광 생성기(110) 및 공간 광 변조기(Spatial light modulator)(120)를 포함할 수 있다. 기준 광 생성기(110)은 기준 광 신호(RL)를 공간 광 변조기(120)로 출력할 수 있다. 기준 광 신호(RL)는 일정한 광도를 갖는 광 신호일 수 있다.
공간 광 변조기(120)는 기준 광 생성기(110)로부터 기준 광 신호(RL)를 수신할 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 기준 광 신호(RL)를 변조하여 복수의 변조된 광 신호들(ML1~MLN)을 출력할 수 있다. 복수의 변조된 광 신호들(ML1~MLN)의 간섭을 기반으로 폴리곤(PG)이 구현될 수 있다. 폴리곤(PG)은 제3 방향에서 관측될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 공간 광 변조기(120)는 홀로그램으로 표현될 사물을 기록하여 변조 정보를 생성할 수 있다. 변조 정보는 기준 광 신호(RL)의 진행 방향 및 광도를 제어하는 정보일 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 변조 정보를 기반으로 기준 광 신호(RL)를 변조하여 복수의 변조된 광 신호들(ML1~MLN)을 출력할 수 있다. 즉, 홀로그램 생성 장치(100)는 폴리곤(PG)을 생성하기 전, 홀로그램으로 표현될 사물을 기록하여 변조 정보를 생성하는 과정을 수행할 수 있다.
도 2는 폴리곤(PG)의 일부가 장애물(OS)에 의해 가려지는 경우를 설명하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에서의 가림(occlusion)이 설명된다. 가림은 특정 사물에서 출력되는 광의 일부가 다른 사물에 의해 차단되는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 공간 광 변조기(120)에 의해 폴리곤(PG)이 구현되고, 폴리곤(PG)의 제3 방향에 장애물(OS)이 위치한 경우, 홀로그램 생성 장치의 사용자는 관측 위치에서 장애물(OS)에 의해 일부가 가려진 폴리곤(PG)을 관측할 수 있다. 폴리곤(PG)이 가려지는 범위는 관측 위치에 따라 달라질 수 있다.
도 3은 관측 위치에 따라 폴리곤이 관측되지 않는 경우를 설명하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에서의 은면(back face)이 설명된다. 은면은 관측 위치에 따라 관측되지 않는 면을 의미할 수 있다. 은면은 관측 위치에서 사용자에 의해 관측되지 않는 점에서 가림과 유사하나, 사물의 배열 및 홀로그램 생성시 처리 방법에 대해서 가림과 차이가 있다.
공간 광 변조기(120)는 변조된 광 신호들을 기반으로 홀로그램(HG)을 생성할 수 있다. 홀로그램(HG)은 제1 방향으로 이격된 제1 폴리곤(PG1) 및 제2 폴리곤(PG2)을 포함할 수 있다. 제1 폴리곤(PG1)을 구성하는 광 신호들은 제1 방향으로 진행하는 성분을 포함할 수 있다. 제2 폴리곤(PG2)을 구성하는 광 신호들은 제1 방향의 반대 방향으로 진행하는 성분을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자는 제1 관측 위치에서 제1 폴리곤(PG1)을 관측할 수 있다. 이 때, 사용자는 제1 관측 위치에서 제2 폴리곤(PG2)을 관측하지 못할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자는 제2 관측 위치에서 제1 폴리곤(PG1) 및 제2 폴리곤(PG2) 모두를 관측하지 못할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자는 제3 관측 위치에서 제2 폴리곤(PG2)을 관측할 수 있다. 이 때, 사용자는 제3 관측 위치에서 제1 폴리곤(PG1)을 관측하지 못할 수 있다.
상술된 바와 같이, 동일한 장소에 위치한 폴리곤이라도, 관측 위치가 달라짐에 따라 폴리곤의 관측 여부가 달라질 수 있다. 이에 따라, 실제 사물과 유사하게 관측되는 홀로그램을 구현하기 위해서, 은면을 처리하는 방법이 적용된 홀로그램 생성 방법이 요구될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 관측 위치로 진행하는 각 스펙트럼의 성분을 기반으로 은면을 처리하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 4a를 참조하면, 제2 방향에서 바라볼 때 시계 방향으로 회전된 폴리곤(PG)이 도시된다. 폴리곤(PG)은 공간 광 변조기(120)에서 출력된 적어도 하나의 변조된 광 신호를 포함하는 폴리곤 광(PGLa)으로 구현될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 폴리곤(PG)은 폴리곤 광(PGLa)이 진행하는 방향에서 관측될 수 있다. 폴리곤(PG)은 평면상에 구현될 수 있으며, 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 관측되는 부분은 색칠되지 않은 영역으로 표시하고, 관측되지 않는 부분은 색칠된 영역으로 표시하였다. 예를 들어, 폴리곤 광(PGLa)이 진행하는 방향에서 폴리곤(PG)의 색칠되지 않은 영역을 바라볼 때, 폴리곤(PG)이 관측될 수 있다. 폴리곤 광(PGLa)이 진행하는 방향의 반대 방향에서 폴리곤(PG)의 색칠된 영역을 바라볼 때, 폴리곤(PG)이 관측되지 않을 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤 광(PGLa)을 제1 서브 폴리곤 광(PGLa1) 및 제2 서브 폴리곤 광(PGLa2)으로 나누어 처리할 수 있다. 제1 서브 폴리곤 광(PGLa1)은 제1 방향으로 진행하는 광 신호일 수 있다. 제2 서브 폴리곤 광(PGLa2)은 제3 방향으로 진행하는 광 신호일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 제2 서브 폴리곤 광(PGLa2)이 제3 방향으로 진행하면 폴리곤(PG)이 관측되도록 은면을 처리할 수 있다. 사용자는 제1 관측 위치에서 폴리곤(PG)을 관측할 수 있다. 제1 관측 위치는 폴리곤(PG)에 대응하는 사물이 관측되는 위치이다. 즉, 제1 관측 위치에서 폴리곤(PG)은 실제 사물과 유사하게 구현된다.
다만, 사용자는 제2 관측 위치에서 폴리곤(PG)을 관측할 수 있다. 제2 관측 위치는 폴리곤(PG)에 대응하는 사물이 관측되지 않는 위치이다. 즉, 제2 관측 위치에서 폴리곤(PG)은 실제 사물과 상이하게 구현된다.
도 4b를 참조하면, 제2 방향에서 바라볼 때 반시계 방향으로 회전된 폴리곤(PG)이 도시된다. 폴리곤(PG)은 공간 광 변조기(120)에서 출력된 적어도 하나의 변조된 광 신호를 포함하는 폴리곤 광(PGLb)으로 구현될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는, 도 4a와 유사하게, 폴리곤 광(PGLb)을 제1 방향으로 진행하는 제1 서브 폴리곤 광(PGLb1) 및 제3 방향의 반대 방향으로 진행하는 제2 서브 폴리곤 광(PGLb2)으로 나누어 처리할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 제2 서브 폴리곤 광(PGLb2)이 제3 방향의 반대 방향으로 진행하면 폴리곤(PG)이 관측되지 않도록 은면을 처리할 수 있다. 사용자는 제1 관측 위치에서 폴리곤(PG)을 관측하지 못할 수 있다. 제1 관측 위치는 폴리곤(PG)에 대응하는 사물이 관측되지 않는 위치이다. 즉, 제1 관측 위치에서 폴리곤(PG)은 실제 사물과 유사하게 구현된다.
다만, 사용자는 제2 관측 위치에서 폴리곤(PG)을 관측하지 못할 수 있다. 제2 관측 위치는 폴리곤(PG)에 대응하는 사물이 관측되는 위치이다. 즉, 제2 관측 위치에서 폴리곤(PG)은 실제 사물과 상이하게 구현된다.
상술된 바와 같이, 관측 위치로 진행하는 각 스펙트럼의 성분을 기반으로 은면을 처리하는 방법에 따르면, 일부 실시 예에서 폴리곤이 실제 사물과 상이하게 구현될 수 있다. 이에 따라, 실제 사물과 유사하게 관측되는 홀로그램을 구현하기 위해서, 도 4a 및 도 4b의 실시 예와 다른 은면 처리 기술이 적용된 홀로그램 생성 방법이 요구될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 설명하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 공간 광 변조기(120)가 폴리곤(PG)을 기록하는 방법이 설명된다. 공간 광 변조기(120)는 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 기록하여 변조 정보를 생성할 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 변조 정보를 기반으로 기준 광 신호를 변조하여 변조된 광 신호들을 생성할 수 있다. 변조된 광 신호들의 간섭에 의해서 폴리곤(PG)이 구현될 수 있다. 폴리곤(PG)은 관측 위치에서 관측될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 공간 광 변조기(120)는 유한한 회절 범위에서 기준 광 신호를 변조할 수 있다. 예를 들어, 공간 광 변조기(120)는 제3 방향으로 진행하는 기준 광 신호를 회절 범위(-θSLM ~ θSLM) 내에서 진행 방향이 변하도록 변조할 수 있다. 이 때, 최대 회절각(θSLM)은 공간 광 변조기(120)가 기준 광 신호의 진행 방향을 변화시킬 수 있는 최대 각도를 의미할 수 있다. 최대 회절각(θSLM)은 양의 값일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 공간 광 변조기(120)는 회전각(θR)만큼 기울어진 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 기록하여 변조 정보를 생성할 수 있다. 이 때, 회전각(θR)은 제2 방향에서 바라볼 때 폴리곤(PG)이 공간 광 변조기(120)와 평행한 기준 평면(REF)으로부터 시계 방향으로 회전된 각도를 의미할 수 있다. 폴리곤(PG)이 회전된 경우에 대한 실시 예들은 도 7 내지 도 9와 함께 후술될 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 공간 광 변조기(120)의 최대 회절각(θSLM) 및 폴리곤(PG)의 회전각(θR)을 기반으로 경우들을 나누고, 경우들 각각에 따라 폴리곤(PG)을 기록하는 방법을 달리함으로써, 실제 사물과 유사하게 관측되는 홀로그램을 구현하는 은면 처리 기술이 적용된 홀로그램 생성 방법이 제공될 수 있다. 경우들 각각에 따른 홀로그램 생성 방법은 도 6 내지 도 9와 함께 후술될 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 내지 제3 구간들(SEC1~SEC3)을 설명하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 공간 광 변조기(120)의 최대 회절각(θSLM)을 기반으로 결정된 제1 내지 제3 구간들(SEC1~SEC3)이 예시적으로 도시된다. 폴리곤(PG)의 회전각(θR)은 제1 내지 제3 구간들(SEC1~SEC3) 중 어느 하나에 포함될 수 있다. 폴리곤(PG)의 회전각(θR)이 포함된 구간에 따라, 폴리곤(PG)을 기록하는 방법이 달라질 수 있다.
제1 구간(SEC1)은 -90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 가산한 값 및 90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 감산한 값 사이의 구간일 수 있다. 이 때, 최대 회절각(θSLM)은 양의 값일 수 있다. 폴리곤(PG)의 회전각(θR)이 제1 구간(SEC1)에 포함되는 경우에서의 홀로그램 생성 방법은 도 7과 함께 후술될 것이다.
제2 구간(SEC2)은 -90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 감산한 값 및 -90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 가산한 값 사이의 구간을 포함할 수 있다. 또한, 제2 구간(SEC2)은 90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 감산한 값 및 90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 가산한 값 사이의 구간을 포함할 수 있다. 이 때, 최대 회절각(θSLM)은 양의 값일 수 있다. 폴리곤(PG)의 회전각(θR)이 제2 구간(SEC2)에 포함되는 경우에서의 홀로그램 생성 방법은 도 8과 함께 후술될 것이다.
제3 구간(SEC3)은 -180도 및 -90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 감산한 값 사이의 구간을 포함할 수 있다. 또한, 제3 구간(SEC3)은 90도에서 최대 회절각(θSLM)의 반을 가산한 값 및 180도 사이의 구간을 포함할 수 있다. 이 때, 최대 회절각(θSLM)은 양의 값일 수 있다. 폴리곤(PG)의 회전각(θR)이 제3 구간(SEC3)에 포함되는 경우에서의 홀로그램 생성 방법은 도 9와 함께 후술될 것이다.
도 7은 도 6의 제1 구간(SEC1)에서의 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 7을 참조하면, 공간 광 변조기(120)가 폴리곤(PG)을 기록하는 방법이 설명된다. 폴리곤(PG)을 포함하는 회전 평면(ROT)은 공간 광 변조기(120)와 평행한 기준 평면(REF)으로부터 제2 방향에서 바라볼 때 시계 방향으로 회전각(θR)만큼 회전될 수 있다. 이 때, 회전각(θR)은 제1 구간(SEC1)에 포함될 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 기록 영역(REC)을 통해서 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 기록할 수 있다. 기록 영역(REC)은 광 신호가 기록되는 영역일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 회전각(θR)이 제1 구간(SEC1)에 포함되는 경우, 폴리곤(PG)에 대응하는 모든 광 신호들이 공간 광 변조기(120)의 출력 방향(예를 들어, 제3 방향)으로 진행하는 성분을 포함함에 따라, 공간 광 변조기(120)는 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 모두 기록할 수 있다. 예를 들어, 공간 광 변조기(120)는 기록 영역(REC)으로 진행하는 광 신호들을 기록할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 공간 광 변조기(120)가 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 기록하는 과정이 소프트웨어적으로 구현될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 공간 광 변조기(120)를 포함하는 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 분포를 수신할 수 있다. 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 분포를 푸리에 변환하여 각 스펙트럼(angular spectrum)을 생성할 수 있다. 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼을 기록할 수 있다.
예를 들어, 회전각(θR)이 제1 구간(SEC1)에 포함되는 경우, 홀로그램 생성 장치는, 각 스펙트럼의 일부를 제거하는 과정 없이, 폴리곤(PG)의 분포를 푸리에 변환한 각 스펙트럼을 모두 기록할 수 있다.
도 8은 도 6의 제2 구간(SEC2)에서의 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 8을 참조하면, 공간 광 변조기(120)가 폴리곤(PG)을 기록하는 방법이 설명된다. 폴리곤(PG)의 회전각(θR)은 제2 구간(SEC2)에 포함될 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 기록 영역(REC)을 통해서 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들의 일부를 기록할 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 삭제 영역(DEL)을 통해서 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들의 다른 일부를 제거할 수 있다. 삭제 영역(DEL)은, 광 신호가 진행됨에도 불구하고, 광 신호를 기록하지 않는 영역일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 회전각(θR)이 제2 구간(SEC2)에 포함되는 경우, 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들 중 일부는 공간 광 변조기(120)의 출력 방향(예를 들어, 제3 방향)으로 진행하는 성분을 포함하고, 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들 중 다른 일부는 공간 광 변조기(120)의 출력 방향의 반대 방향(예를 들어, 제3 방향의 반대 방향)으로 진행하는 성분을 포함함에 따라, 공간 광 변조기(120)는 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들 중 일부를 기록하고 다른 일부를 제거할 수 있다.
예를 들어, 공간 광 변조기(120)는 기록 영역(REC)으로 진행하는 광 신호들을 기록할 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 삭제 영역(DEL)으로 진행하는 광 신호들을 기록하지 않을 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 공간 광 변조기(120)가 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 기록하는 과정이 소프트웨어적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 회전각(θR)이 제2 구간(SEC2)에 포함되는 경우, 공간 광 변조기(120)를 포함하는 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 분포를 푸리에 변환하여 각 스펙트럼을 생성할 수 있다. 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼 중 제3 방향으로 진행하는 성분을 기록할 수 있다. 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼 중 제3 방향의 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거할 수 있다.
도 9는 도 6의 제3 구간(SEC3)에서의 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 9를 참조하면, 공간 광 변조기(120)가 폴리곤(PG)을 기록하는 방법이 설명된다. 폴리곤(PG)의 회전각(θR)은 제3 구간(SEC3)에 포함될 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 삭제 영역(DEL)을 통해서 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 제거할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 회전각(θR)이 제3 구간(SEC3)에 포함되는 경우, 폴리곤(PG)에 대응하는 모든 광 신호들이 공간 광 변조기(120)의 출력 방향의 반대 방향(예를 들어, 제3 방향의 반대 방향)으로 진행하는 성분을 포함함에 따라, 공간 광 변조기(120)는 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 모두 제거할 수 있다. 예를 들어, 공간 광 변조기(120)는 삭제 영역(DEL)으로 진행하는 광 신호들을 기록하지 않을 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 공간 광 변조기(120)가 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 기록하는 과정이 소프트웨어적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 회전각(θR)이 제3 구간(SEC3)에 포함되는 경우, 공간 광 변조기(120)를 포함하는 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 분포를 푸리에 변환한 각 스펙트럼을 모두 제거할 수 있다.
도 10은 기록된 광 신호를 시프트하는 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 10을 참조하면, 기록된 광 신호를 시프트하는 홀로그램 생성 방법이 예시적으로 도시된다. 공간 광 변조기(120)는 유효 변조 영역(121)을 포함할 수 있다. 유효 변조 영역(121)은 공간 광 변조기(120)가 변조된 광 신호를 물리적으로 출력 가능한 영역일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 유효 변조 영역(121)을 벗어난 광 신호를 유효 변조 영역(121) 내로 시프트하는 홀로그램 생성 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들이 진행하는 기록 영역(REC)은 유효 변조 영역(121)을 벗어날 수 있다. 공간 광 변조기(120)는, 기록 영역(REC)에서 광 신호들을 기록하더라도, 유효 변조 영역(121)을 벗어난 기록 영역(REC)에서 변조된 광 신호를 출력할 수 없으므로, 폴리곤(PG)의 구현이 불가능할 수 있다.
이 경우, 공간 광 변조기(120)는 기록 영역(REC)에 기록될 광 신호들을 시프트 기록 영역(SREC)으로 시프트할 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 시프트 기록 영역(SREC)으로 시프트된 광 신호들을 기록하여 변조 정보를 생성할 수 있다. 공간 광 변조기(120)는 변조 정보를 기반으로 유효 변조 영역(121)을 통해 변조된 광 신호를 출력하여 폴리곤(PG)을 구현할 수 있다.
이 때, 기록 영역(REC)을 진행하는 광 신호들을 기반으로 구현된 폴리곤(PG) 및 시프트 기록 영역(SREC)을 진행하는 광 신호들을 기반으로 구현된 폴리곤(PG)은 관측 위치에서 바라볼 때 서로 유사할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)이 공간 광 변조기(120)와 평행하도록 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 시프트할 수 있다. 예를 들어, 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들이 유효 변조 영역(121)을 벗어나는지 여부와 무관하게, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 회전각이 특정 값(예를 들어, 0도)이 되도록 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 시프트할 수 있다. 즉, 본 발명에서의 시프트 연산이 수행되는 경우는 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들이 유효 변조 영역(121)을 벗어나는 경우로 한정되지 않는다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 회전각이 특정 값인 경우 시프트 연산을 생략할 수 있다. 예를 들어, 폴리곤(PG)의 회전각이 '0'도인 경우, 홀로그램 생성 장치는 시프트 연산을 생략하고 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호를 기록할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 11을 참조하면, 홀로그램 생성 장치가 홀로그램을 이루는 폴리곤(PG)을 기록하고 생성하는 방법이 예시적으로 설명된다. 도 11의 방법은 소프트웨어를 기반으로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합을 기반으로 구현될 수 있다.
홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 분포를 수신할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 폴리곤(PG)의 분포는 제4 방향 및 제5 방향으로 정의된 로컬 평면(LP)에 대응하는 로컬 좌표에서 표현된 데이터일 수 있다. 제4 방향은 폴리곤(PG)이 구현되는 평면에 포함되는 방향일 수 있다. 제5 방향은 제4 방향에 수직한 방향일 수 있다.
홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 분포를 푸리에 변환하여 각 스펙트럼을 생성할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 각 스펙트럼에 대응하는 광 신호들은 공간 광 변조기(120)와 평행하지 않은 폴리곤(PG)을 구성하는 광 신호들일 수 있다. 이에 따라, 폴리곤(PG)이 공간 광 변조기(120)와 평행하도록 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호들을 시프트하는 연산이 요구될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤(PG)의 분포를 기반으로, 폴리곤(PG)의 회전 정보를 나타내는 회전 행렬 및 회전된 주파수 성분에 적용될 가중치를 나타내는 시프트 벡터를 계산할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 회전 행렬은 공간 광 변조기(120)에 대응하는 평면 대비 로컬 평면(LP)이 회전된 정도를 나타내는 행렬일 수 있다. 시프트 벡터는 회전 행렬을 기반으로 회전된 제1 내지 제3 방향의 주파수들에 각각 곱해지는 가중치들을 포함하는 행렬일 수 있다. 홀로그램 생성 장치는 회전 행렬 및 시프트 벡터를 기반으로 각 스펙트럼을 시프트하는 연산을 수행할 수 있다.
Figure 112020036650084-pat00001
수학식 1은 각 스펙트럼(H) 및 유효 변조 영역으로 시프트된 각 스펙트럼(G)의 관계를 나타내는 수식이다. H는 로컬 좌표에서 표현된 폴리곤(PG)의 분포를 푸리에 변환한 값이다. G는 H를 유효 변조 영역으로 시프트한 값이다. ps는 H의 제4 방향의 값이다. qs는 H의 제5 방향의 값이다. fx, fy, 및 fz는 각각 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호의 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향으로의 주파수이다. p, q, 및 r은 각각 회전 행렬을 이용하여 fx, fy, 및 fz를 회전한 값이다. c1, c2, 및 c3는 각각 시프트 벡터의 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향의 성분이다.
Figure 112020036650084-pat00002
수학식 2는 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호의 제3 방향의 주파수를 계산하는 수식이다. fx, fy, 및 fz는 각각 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호의 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향으로의 주파수이다. λ는 광 신호의 파장에 대응하는 값이다. 예를 들어, λ는 홀로그램 생성 장치 내에서 광 신호가 진행하는 매질을 고려한 파장 값일 수 있다. 수학식 2를 적용하여, 수학식 1에 사용되는 fz를 도출할 수 있다.
Figure 112020036650084-pat00003
수학식 3은 회전 행렬을 이용하여 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호의 주파수를 변환하는 수식이다. fx, fy, 및 fz는 각각 폴리곤(PG)에 대응하는 광 신호의 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향으로의 주파수이다. R은 공간 광 변조기(120)의 출력 방향 대비 폴리곤(PG)의 분포에 대응하는 광 신호가 회전된 정도를 나타내는 행렬일 수 있다. R은 방향별 가중치에 대응하는 복수의 요소들(r11~r33)을 포함할 수 있다. 수학식 3을 적용하여, 수학식 1에 사용되는 p, q, 및 r을 도출할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 회전 행렬(R)의 복수의 요소들(r11~r33) 중 음의 값을 갖는 요소의 값을 '0'으로 대체함으로써, 공간 광 변조기의 출력 방향의 반대 방향(예를 들어, 제3 방향의 반대 방향)으로 진행하는 성분을 제거할 수 있다. 이 때, 회전 행렬(R)의 복수의 요소들(r11~r33) 중 양의 값을 갖는 요소들은 그대로 유지될 수 있다.
Figure 112020036650084-pat00004
수학식 4는 수학식 1의 각 스펙트럼(H)의 제4 방향의 값을 구하는 수식이다. p는 수학식 3에 따라 도출된 값이다. r13은 수학식 3의 행렬(R)의 제1 행 및 제3 열의 요소이다. λ는 광 신호의 파장에 대응하는 값이다. 수학식 4를 적용하여, 수학식 1에 사용되는 ps를 도출할 수 있다.
Figure 112020036650084-pat00005
수학식 5는 수학식 1의 각 스펙트럼(H)의 제5 방향의 값을 구하는 수식이다. q는 수학식 3에 따라 도출된 값이다. r23은 수학식 3의 행렬(R)의 제2 행 및 제3 열의 요소이다. λ는 광 신호의 파장에 대응하는 값이다. 수학식 4를 적용하여, 수학식 1에 사용되는 qs를 도출할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 폴리곤(PG)의 분포를 수신하고, 폴리곤(PG)의 분포를 푸리에 변환하고, 폴리곤(PG)의 분포를 기반으로 회전 행렬 및 시프트 벡터를 계산하고, 그리고 회전 행렬, 시프트 벡터, 및 푸리에 변환된 분포를 기반으로 공간 광 변조기(120)에서 처리 가능한 각 스펙트럼의 정보를 생성하는 방법이 제공될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 생성된 폴리곤을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 생성된 제1 폴리곤(PG1) 및 제2 폴리곤(PG2)이 예시적으로 도시된다. 제1 폴리곤(PG1)은 제1 방향의 반대 방향으로 진행하는 폴리곤 광(PGL1)을 기반으로 구현될 수 있다. 제2 폴리곤(PG2)은 제1 방향으로 진행하는 폴리곤 광(PGL2)을 기반으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 구현된 제1 및 제2 폴리곤들(PG1, PG2)은 실제 사물과 유사하게 구현된 폴리곤들일 수 있다. 예를 들어, 제1 관측 위치에서 제1 폴리곤(PG1)이 관측되지 않을 수 있다. 제1 관측 위치에서 제2 폴리곤(PG2)이 관측될 수 있다. 예를 들어, 제2 관측 위치에서 제1 폴리곤(PG1)이 관측될 수 있다. 제2 관측 위치에서 제2 폴리곤(PG2)이 관측되지 않을 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 4a 및 도 4b에서 설명된 경우와 달리, 관측 위치의 변경에도 불구하고, 실제 사물과 유사하게 구현되는 폴리곤을 생성하는 방법이 제공될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 생성된 홀로그램(HG)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 구현된 홀로그램(HG)의 관측 결과가 예시적으로 도시된다. 홀로그램(HG)은 제1 내지 제4 폴리곤들(PG1~PG4)을 포함할 수 있다. 관측 위치에 따라 제1 내지 제4 폴리곤들(PG1~PG4) 각각의 관측 가능 여부가 달라질 수 있다.
제1 관측 위치에서 홀로그램(HG)을 관측하는 경우, 홀로그램(HG)의 일부 폴리곤들(PG1, PG2, PG3)이 관측될 수 있다. 제1 관측 위치에서의 관측 결과는 실제 사물의 관측 결과와 유사할 수 있다.
일반적인 방법(예를 들어, 관측 위치로 진행하는 각 스펙트럼의 성분을 기반으로 은면을 처리하는 방법)으로 홀로그램을 생성하는 경우, 제2 관측 위치에서 관측된 홀로그램(HG)은 실제 사물과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 관측 위치에서 관측되지 않아야 하는 제2 폴리곤(PG2)이 관측될 수 있다. 제2 관측 위치에서 관측되야 하는 제4 폴리곤(PG4)이 관측되지 않을 수 있다.
본 발명의 방법으로 홀로그램을 생성하는 경우, 제2 관측 위치에서 관측된 홀로그램(HG)은 실제 사물과 유사할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 방법으로 홀로그램을 생성한 경우와 달리, 제2 관측 위치에서 제2 폴리곤(PG2)이 관측되지 않을 수 있다. 또한, 제2 관측 위치에서 제4 폴리곤(PG4)이 관측될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 실제 사물과 유사하게 구현되는 홀로그램(HG)을 생성하는 방법이 제공될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 보여주는 순서도이다. 도 14를 참조하면, 홀로그램 생성 방법이 예시적으로 도시된다. S110 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 분포를 수신할 수 있다. 폴리곤의 분포는 기록되어야 할 폴리곤의 광 신호에 대응하는 정보를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는, S110 단계에서, 폴리곤의 분포를 푸리에 변환하여 각 스펙트럼을 생성할 수 있다. 또한, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 분포를 기반으로, 폴리곤의 회전 정보를 나타내는 회전 행렬 및 회전된 주파수 성분에 적용될 가중치를 나타내는 시프트 벡터를 계산할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는, S110 단계에서, 폴리곤의 회전 정보를 나타내는 회전 행렬을 계산하고, 회전 행렬의 복수의 요소들 중 음의 값을 갖는 적어도 하나의 요소의 값을 0으로 대체하는 연산을 수행할 수 있다.
S120 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되는지 여부를 판별할 수 있다. 폴리곤의 회전각은 홀로그램 생성 장치의 공간 광 변조기에 대응하는 평면 대비 폴리곤의 분포를 포함하는 평면이 회전된 정도를 나타내는 각도일 수 있다. 제1 구간은 홀로그램 생성 장치의 공간 광 변조기의 최대 회절각을 기반으로 결정된 구간일 수 있다. 예를 들어, 제1 구간은 -90도에서 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 90도에서 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간일 수 있다. 이 때, 최대 회절각은 양의 값일 수 있다.
S120 단계에서 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼의 적어도 일부를 제거하는 단계(S121)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 생성 장치는 공간 광 변조기의 출력 방향의 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 회전 행렬의 요소들 중 음의 값을 갖는 요소의 값을 '0'으로 대체할 수 있다.
S130 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼을 기록할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는, S120 단계에서 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 폴리곤의 분포를 푸리에 변환한 각 스펙트럼을 기록할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 홀로그램 생성 장치는 S121 단계에서 제거된 성분을 제외한 나머지에 대응하는 각 스펙트럼을 기록할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 보여주는 순서도이다. 도 15를 참조하면, 홀로그램 생성 방법이 예시적으로 도시된다. S210 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 분포를 수신할 수 있다. S222 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 회전각이 제3 구간에 포함되는지 여부를 판별할 수 있다. 제3 구간은 홀로그램 생성 장치의 공간 광 변조기의 최대 회절각을 기반으로 결정된 구간일 수 있다. 예를 들어, 제3 구간은 -180도 및 -90도에서 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간을 포함할 수 있다. 또한, 제3 구간은 90도에서 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 180도 사이의 구간을 포함할 수 있다.
S222 단계에서 폴리곤의 회전각이 제3 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 분포에 대응하는 각 스펙트럼을 제거하는 단계(S223)를 수행할 수 있다. 즉, 제3 구간에 포함되는 회전각을 갖는 폴리곤은 관측될 수 없으므로, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 정보를 제거할 수 있다.
S222 단계에서 폴리곤의 회전각이 제3 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼의 적어도 일부를 기록하는 단계(S230)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 생성 장치는 공간 광 변조기의 출력 방향으로 진행하는 성분을 기록할 수 있다. 즉, 제3 구간에 포함되지 않는 회전각을 갖는 폴리곤의 분포에 대응하는 각 스펙트럼은 공간 광 변조기의 출력 방향으로 진행하는 성분을 포함할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 생성 방법을 예시적으로 구체화한 순서도이다. 도 16을 참조하면, 홀로그램 생성 방법이 예시적으로 도시된다. S310 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 분포를 수신할 수 있다. S320 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되는지 여부를 판별할 수 있다. S320 단계에서 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 회전각이 제3 구간에 포함되는지 여부를 판별하는 단계(S322)를 수행할 수 있다. 즉, 홀로그램 생성 장치는 S320 및 S322를 통해서 폴리곤의 회전각이 제1 내지 제3 구간들 중 어느 구간에 속하는지를 판별할 수 있다.
S322 단계에서 폴리곤의 회전각이 제3 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 분포에 대응하는 각 스펙트럼을 제거하는 단계(S323)를 수행할 수 있다.
S322 단계에서 폴리곤의 회전각이 제3 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면(즉, 폴리곤의 회전각이 제2 구간에 포함되는 것으로 판별되면), 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 분포를 푸리에 변환한 각 스펙트럼 중 공간 광 변조기의 출력 방향의 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거하는 단계(S321)를 수행할 수 있다. 이 때, S321 단계에 따라 일부 성분이 제거된 각 스펙트럼은 공간 광 변조기의 출력 방향으로 진행하는 성분을 포함할 수 있다.
S330 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 회전각이 특정 값인지 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 회전각이 '0'도인지 여부(즉, 폴리곤이 홀로그램 생성 장치의 공간 광 변조기와 평행한지 여부)를 판별할 수 있다. S330 단계는 S320 단계에서 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되는 것으로 판별된 경우 또는 S321 단계를 수행한 이후에 수행될 수 있다.
S330 단계에서 폴리곤의 회전각이 특정 값이 아닌 것으로 판별되면, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤의 회전각이 특정 값이 되도록(즉, 폴리곤이 홀로그램 생성 장치의 공간 광 변조기와 평행해지도록) 상기 각 스펙트럼을 시프트하는 단계(S331)를 수행할 수 있다. 각 스펙트럼을 시프트하는 연산은 상술된 수학식 1 내지 수학식 5를 참조하여 수행될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 폴리곤의 회전각이 특정 값으로 판별되는 경우, 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼을 시프트하는 단계(S331)를 생략할 수 있다. 예를 들어, S330 단계에서 폴리곤의 회전각이 특정 값으로 판별되면, 홀로그램 생성 장치는 시프트 연산을 수행하지 않고 각 스펙트럼을 기록(S332)할 수 있다.
S332 단계에서, 홀로그램 생성 장치는 각 스펙트럼을 기록할 수 있다. S332 단계는 S330 단계에서 각 스펙트럼이 공간 광 변조기의 회절 범위에 포함되는 것으로 판별된 경우 또는 S331 단계를 수행한 이후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 폴리곤의 회전각이 특정 값이 아닌 경우, 홀로그램 생성 장치는 S331 단계에서 시프트된 각 스펙트럼을 기록할 수 있다. 예를 들어, 폴리곤의 회전각이 특정 값인 경우, 홀로그램 생성 장치는 S310 단계에서 수신된 폴리곤 분포를 기록할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 폴리곤의 회전각이 제2 구간에 포함되는 경우, 도 16에서 도시된 것과 다르게, 홀로그램 생성 장치는 폴리곤에 대응하는 각 스펙트럼을 시프트하는 단계들(S330, S331)을 수행한 후, 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거하는 단계(S321)를 수행한 후, 각 스펙트럼을 기록하는 단계(S332)를 수행할 수 있다. 이 때, S330 단계에서의 특정 값은 제1 구간에 포함된 값일 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 공간 광 변조기의 최대 회절각 및 폴리곤의 회전각을 기반으로 경우들을 나누어, 폴리곤의 분포에 대응하는 각 스펙트럼을 기록하는 방법을 다르게 적용함으로써, 실제 사물과 유사하게 관측되는 홀로그램을 생성하는 방법이 제공될 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 홀로그램 생성 장치
110: 기준 광 생성기
120: 공간 광 변조기

Claims (18)

  1. 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그램 생성 장치의 홀로그램 생성 방법에 있어서:
    폴리곤의 분포를 수신하고, 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로 각 스펙트럼을 생성하는 단계;
    상기 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계; 및
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계를 포함하고,
    최대 회절각은 상기 폴리곤에 대응하는 광 신호의 제1 진행 방향 및 상기 공간 광 변조기에 의해 최대로 변조된 상기 광 신호의 제2 진행 방향 사이의 각도를 가리키고, 그리고
    상기 제1 구간은 제1 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 제2 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간인 홀로그램 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기준 각도는 -90도이고 그리고 상기 제2 기준 각도는 90도이고,
    상기 최대 회절각은 양의 값인 홀로그램 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는:
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼의 적어도 일부를 제거하는 것을 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는:
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 출력 방향으로 진행하는 성분을 기록하는 것을 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는:
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 제2 구간에 포함되는지 판별하는 것; 그리고
    상기 회전각이 상기 제2 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 출력 방향의 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거하고, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 상기 출력 방향으로 진행하는 성분을 기록하는 것을 포함하고,
    상기 제2 구간은:
    제1 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 상기 제1 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 제1 하위 구간; 그리고
    제2 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 상기 제2 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 제2 하위 구간을 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 기준 각도는 -90도이고 그리고 상기 제2 기준 각도는 90도이고,
    상기 최대 회절각은 양의 값인 홀로그램 생성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는:
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 제3 구간에 포함되는지 판별하는 것; 그리고
    상기 회전각이 상기 제3 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼을 제거하는 것을 포함하고, 그리고
    상기 제3 구간은:
    제3 기준 각도, 및 제1 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 제3 하위 구간; 및
    제2 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값, 및 제4 기준 각도 사이의 제4 하위 구간을 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 기준 각도는 -90도이고, 상기 제2 기준 각도는 90도이고, 상기 제3 기준 각도는 -180도이고, 그리고 제4 기준 각도는 180도이고,
    상기 최대 회절각은 양의 값인 홀로그램 생성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계는:
    상기 회전각이 특정 값인지 판별하는 단계;
    상기 회전각이 특정 값이 아닌 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 특정 값이 되도록 상기 각 스펙트럼을 시프트하는 단계; 및
    상기 시프트된 각 스펙트럼을 기록하는 단계를 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계는:
    상기 회전각이 특정 값인지 판별하는 단계; 및
    상기 회전각이 특정 값으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 단계를 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 분포를 수신하고, 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로 상기 각 스펙트럼을 생성하는 단계는:
    상기 폴리곤의 상기 분포를 푸리에 변환하여 상기 각 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 분포를 푸리에 변환하여 상기 각 스펙트럼을 생성하는 단계는:
    상기 폴리곤의 상기 분포를 푸리에 변환하는 단계; 및
    상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로, 상기 폴리곤의 회전 정보를 나타내는 회전 행렬 및 회전된 주파수 성분에 적용될 가중치를 나타내는 시프트 벡터를 계산하는 단계를 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로, 상기 폴리곤의 상기 회전 정보를 나타내는 상기 회전 행렬 및 상기 회전된 주파수 성분에 적용될 상기 가중치를 나타내는 상기 시프트 벡터를 계산하는 단계는:
    상기 회전 행렬의 복수의 요소들 중 음의 값을 갖는 적어도 하나의 요소의 값을 0으로 대체하는 단계를 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  14. 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그램 생성 장치의 홀로그램 생성 방법에 있어서:
    폴리곤의 분포를 수신하고, 상기 폴리곤의 상기 분포를 기반으로 각 스펙트럼을 생성하는 단계;
    상기 폴리곤의 회전각이 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계; 및
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼을 제거하는 단계를 포함하고,
    최대 회절각은 상기 폴리곤에 대응하는 광 신호의 제1 진행 방향 및 상기 공간 광 변조기에 의해 최대로 변조된 상기 광 신호의 제2 진행 방향 사이의 각도를 가리키고, 그리고
    상기 제1 구간은:
    제1 기준 각도, 및 제2 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 제1 하위 구간; 및
    제3 기준 각도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값, 및 제4 기준 각도 사이의 제2 하위 구간을 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는:
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 각 스펙트럼의 적어도 일부를 기록하는 것을 포함하는 홀로그램 생성 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 기준 각도는 -180도이고, 상기 제2 기준 각도는 -90도이고, 상기 제3 기준 각도는 90도이고, 그리고 상기 제4 기준 각도는 180도이고,
    상기 최대 회절각은 양의 값인 홀로그램 생성 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는:
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에 포함되는지 판별하는 것; 그리고
    상기 회전각이 상기 제2 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 출력 방향의 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거하고, 상기 각 스펙트럼 중 상기 공간 광 변조기의 상기 출력 방향으로 진행하는 성분을 기록하는 것을 포함하되,
    상기 제2 구간은 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 구간 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 사이의 구간을 포함하고,
    상기 최대 회절각은 양의 값인 홀로그램 생성 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리곤의 상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되는지 판별하는 단계는:
    상기 회전각이 상기 제1 구간에 포함되지 않는 것으로 판별되면, 상기 회전각이 상기 제1 구간과 다른 제3 구간에 포함되는지 판별하는 것; 그리고
    상기 회전각이 상기 제3 구간에 포함되면, 상기 각 스펙트럼을 기록하는 것을 포함하되,
    상기 제3 구간은 -90도에서 상기 최대 회절각의 반을 가산한 값 및 90도에서 상기 최대 회절각의 반을 감산한 값 사이의 구간이고,
    상기 최대 회절각은 양의 값인 홀로그램 생성 방법.
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