KR102481579B1

KR102481579B1 - 홀로그램을 생성하기 위한 방법

Info

Publication number: KR102481579B1
Application number: KR1020187036572A
Authority: KR
Inventors: 노르베르트 라이스터; 랄프 호이슬러; 제럴드 푀테러
Original assignee: 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이.
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2022-12-26
Also published as: US20190121291A1; US11397406B2; WO2017198713A2; CN109564403A; WO2017198713A3; DE112017002514A5; KR20190008568A; JP2019522231A; JP7273514B2; CN109564403B

Abstract

본 발명은 2 차원 및/또는 3 차원 장면을 디스플레이하기 위한 홀로그래픽 디스플레이를 위한 공간 광 변조 장치에서 인코딩을 위한 홀로그램을 생성하기 위한 방법에 관한 것이다. 2 차원 및/또는 3 차원 장면은 오브젝트 포인트들로 분해되고, 공간 광 변조 장치에서 서브 홀로그램들로 분할되는 홀로그램으로 인코딩된다. 장면의 오브젝트 포인트들은 공간 광 변조 장치 상의 인코딩 영역에서 인코딩된다. 인코딩 영역의 크기 및/또는 형상은, 가상 가시 영역에서 보다 높은 회절 차수의 크로스토크를 감소시키는 방식으로 인코딩 영역과 관련된 서브 홀로그램의 크기 및/또는 형상과 비교하여 선택된다.

Description

홀로그램을 생성하기 위한 방법

본 발명은 2 차원 및/또는 3 차원 장면을 표현하기 위한 홀로그래픽 디스플레이를 위한 공간 광 변조 장치에서 인코딩을 위한 홀로그램을 생성하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 또한 홀로그램이 본 발명에 따른 방법에 따라 인코딩되는 광 변조 장치 및 디스플레이, 특히 홀로그래픽 디스플레이에 관한 것이다.

자동 입체 디스플레이 또는 디스플레이 장치와 비교하여, 홀로그래픽 디스플레이 또는 디스플레이 장치는, 홀로그래픽 디스플레이에 존재하고 홀로그램의 인코딩을 위해 사용되는 공간 광 변조 장치의 해상도 및 홀로그램의 계산 노력과 관련해서 실질적으로 더 큰 도전을 나타낸다.

예를 들어, WO 2006/066919 A1은 이들 요건이 어떻게 감소될 수 있는지를 설명한다. 여기에서는 예를 들어 가상 관측자 윈도우의 생성이 설명되며, 이 가상 관측자 윈도우는 공간 광 변조 장치에서 인코딩되는 홀로그램의 푸리에 스펙트럼의 회절 차수 내에 제공되며 이를 통해 관측자는 공간 광 변조 장치의 전방 및/또는 후방에서 연장될 수 있는 재구성 공간에서 재구성된 바람직하게는 3 차원 장면을 관측할 수 있다.

단일 오브젝트 포인트(object point)의 재구성과 관련하여, 이는 장면의 임의의 오브젝트 포인트에 대해 서브 홀로그램이 공간 광 변조 장치로 인코딩된다는 것을 의미한다. 공간 광 변조 장치 상의 서브 홀로그램의 범위 및 위치는 예를 들어 가상 관측자 윈도우 또는 가시 영역을 오브젝트 포인트를 통해 공간 광 변조 장치 상으로 투영함으로써 정의될 수 있다. 복수의 오브젝트 포인트들을 포함하는 바람직하게는 3 차원 장면의 전체 홀로그램은 이 경우 3 차원 장면의 모든 오브젝트 포인트들의 서브 홀로그램의 중첩으로서 표현된다. 개별 서브 홀로그램은 이 경우 서로 완전히 중첩되지 않고, 오히려 재구성될 오브젝트 포인트에 따라 서로에 대해 변위되어, 그 영역의 일부만이 하나 이상의 서브 홀로그램에 의해 중첩된다.

다른 말로 하면, 홀로그래픽 디스플레이에서 공간 픽셀의 생성은 서브 홀로그램에서 오브젝트 포인트를 인코딩함으로써 수행될 수 있다. 인코딩은 이 경우 외부 일반적인 컴퓨터 시스템 또는 홀로그래픽 디스플레이에 설치된 제어 유닛에서 수행될 수 있다. 이 경우 공간 광 변조 장치의 각 서브 홀로그램의 범위는, 예를 들어, 공간 광 변조 장치에 대한 오브젝트 포인트의 깊이 위치에만 의존하여 고정되거나 또는 요구 조건에 따라 가변적일 수 있는 것으로 지금까지 알려져 있다. 또한, 공간 광 변조 장치에 대한 서브 홀로그램의 기하학적 위치 및 예를 들어 공간 광 변조 장치에 대한 재구성된 장면의 관측자의 눈의 위치와 같은 기술적 요구 사항에 따른 그 범위 또는 표현될 장면 내의 복셀 또는 픽셀의 위치가 변경될 수 있는 것이 알려져 있다. 디스플레이 포인트의 인코딩 값의 계산은 일반적으로 많은 오브젝트 포인트의 인코딩 값으로 구성된다. 계산 유닛에서 이 경우 인코딩 값은 보통 실제 패널 비트 깊이보다 높은 해상도로 계산된다. 픽셀 값에 대한 정규화 및 매핑은 인코딩 값의 계산 후에만 이루어지며, 이 경우 예를 들어 감마 곡선의 비선형성 또는 다른 픽셀에 따른 보정 값이 고려될 수 있다.

또한, 공간 광 변조 장치의 복수의 상이한 또는 유사한 픽셀 또는 서브 픽셀은 종종 매크로 픽셀을 형성하도록 결합된다. 그러나, 이것이 아닌 경우의 공간 광 변조 장치가 존재할 수도 있다. 이러한 공간 광 변조 장치는 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

도 1에는 공간 광 변조 장치(SLM)에 대한 상이한 깊이의 복수의 오브젝트 포인트에 대한 서브 홀로그램의 생성이 공간 광 변조 장치(SLM) 상으로 각각의 오브젝트 포인트를 통한 가상 가시 영역(VW)의 투영으로서 수행되는 장치가 도시되어 있다.

공간 광 변조 장치 상의 서브 홀로그램의 위치는 관측자 윈도우라고도 지칭되는 가시 영역에 대한 오브젝트 포인트의 상대적 위치에 의존한다는 것을 명확하게 알 수 있다. 또한, 서브 홀로그램의 치수 또는 범위 또는 크기는 인코딩된 오브젝트 포인트의 z-위치에 의존하며, 여기서 z는 공간 광 변조 장치로부터 오브젝트 포인트의 거리이다. 이 경우 대부분 서브 홀로그램의 중첩이 발생된다.

관측자의 눈의 입사 동공으로부터 거리를 두고 멀리 떨어져 위치하는, 즉, 예를 들어 공간 광 변조 장치의 레벨 근처 또는 또한 헤드 장착 디스플레이(head-mounted display)(HMD) 또는 헤드업 디스플레이(Head-Up Display)(HUD)의 경우에는 공간 광 변조 장치의 가상 레벨 근처에 있는 오브젝트 포인트는 크기 또는 범위가 작은 서브 홀로그램을 포함한다. 예를 들어, 작은 서브 홀로그램은 홀로그램의 1 차원(1D) 인코딩에서 10 픽셀의 측 방향 범위를 포함하거나 또는 홀로그램의 2 차원(2D) 인코딩에서는 10 x 10 픽셀의 측 방향 범위를 가질 수 있다.

장면, 바람직하게는 3 차원 장면의 홀로그래픽 재구성을 위해, 서브 홀로그램은 관측자가 재구성된 장면을 관측할 수 있는 관측자 영역 또는 관측자 윈도우라고도 지칭되는 가상 가시 영역과 함께 사용된다.

이를 위해, 특히 홀로그램의 계산 및 생성을 위해 사용될 수 있는 두 가지 방법, 즉 도 1에 따른 투영법 또는 푸리에 변환 방법이 사용된다.

투영법에서, 관측자 레벨 내의 가상 가시 영역의 윤곽은 오브젝트 포인트를 통해 공간 광 변조 장치(이하, SLM이라 칭함) 상에 투영되고 SLM 상에 서브 홀로그램이 생성된다. 다른 말로 하면, 가상 가시 영역의 윤곽을 투영함으로써, 서브 홀로그램의 윤곽이 SLM 상에 형성되거나 또는 생성된다. 이 경우 서브 홀로그램에서, 위상 함수가 인코딩되고, 이 위상 함수는 오브젝트 포인트를 재구성하는 것이다. 서브 홀로그램에서의 진폭 함수 또는 단순히 진폭은 가장 간단한 실시예에서 서브 홀로그램의 모든 픽셀에 대해 동일한 값으로 설정되고, 서브 홀로그램이 미리 설정된 강도로 오브젝트 포인트를 재구성하도록 선택된다. 관측자 레벨의 가상 가시 영역은 그 크기가 생성되는 회절 이미지의 회절 차수로 제한된다. 이와 같이 가상 가시 영역을 회절 차수로 제한함으로써, 다른 회절 차수는 가상 가시 영역에서 보일 수 없다.

푸리에 변환 방법에서는, 바람직하게 3 차원(3D) 장면은 SLM의 영역에 평행한 레벨들로 분해된다. 개별 레벨에서의 강도 분포는 이 경우 푸리에 변환(FT)을 통해 위상 인자를 곱한 후 관측자 레벨로 전파된다. 여기서, 가상 가시 영역에서의 복소 진폭이 합산되고, 위상 인자로 새롭게 곱해진 후 푸리에 변환에 의해 SLM의 레벨로 다시 전파된다. 위상 인자는 이 경우 변환되는 레벨 간의 거리에 따라 달라진다.

두 가지 방법, 투영법뿐만 아니라 푸리에 변환 방법 모두 가상 가시 영역으로부터 가시어 2 차원 및/또는 3 차원 장면을 재구성하는 홀로그램을 생성한다.

헤드 장착 디스플레이(HMD), 헤드업 디스플레이(HUD) 또는 SLM의 실제 또는 가상 이미지를 갖는 투영 디스플레이와 관련하여 여기서 사용된 "SLM"이라는 용어는 가상 가시 영역으로부터 보여질 수 있는 SLM의 이미지와 관련된다.

투영법에서, 가장 단순한 실시예에서, 서브 홀로그램의 진폭은 서브 홀로그램의 범위에 걸쳐 일정하다. 그러나, 이 진폭이 서브 홀로그램의 범위에 걸쳐, 예를 들어 가상 가시 영역에서 보다 균일한 휘도 분포를 얻기 위해, 픽셀 전송의 푸리에 변환의 역수와의 곱셈에 의해 변경될 수 있는 실시예도 또한 존재한다.

푸리에 변환 방법은 파 전파를 기초로 하기 때문에, 투영법과 비교하여 재구성된 장면의 품질을 높인다. 각각의 오브젝트 포인트로부터 관측자 레벨로의 계산된 파 전파는 실제 오브젝트 포인트로부터 관측자 레벨로 수행되는 광 전파에 대응한다. 홀로그램 계산을 가상 가시 영역 내의 영역으로 제한함으로써, 이 관측자 레벨에서 선명하게 한정된 영역, 즉 장면의 재구성된 오브젝트 포인트가 보여질 수 있는 선명하게 한정된 가상 가시 영역 또는 또한 소위 관측자 윈도우가 생성될 수 있다.

가상 가시 영역으로부터 SLM 레벨로의 변환은 가상 가시 영역으로부터 SLM으로의 파 전파를 갖는 광 전파의 경로를 따른다.

홀로그램의 이러한 계산에서, SLM의 레벨에서는 장면의 개별 오브젝트 포인트들의 서브 홀로그램이 생성되지만, 이는 선명하게 한정되지 않고, 소프트하게 종료된다. "소프트하게 종료"된다는 표현은 여기서 이와 관련하여 서브 홀로그램의 진폭이 일 픽셀로부터 다음 한정되는 픽셀로 최대값으로부터 0의 값으로 갑자기 감소하는 것이 아니라, 예를 들어 복수의 픽셀을 통해 점차적으로 최대값으로부터 이 값의 50 %, 10 %, 2 %, 0.5 % 0.1 %, ...로 감소되는 것으로 이해된다. 주어진 백분율은 단지 설명을 위한 것이다. 이 경우 진폭은 또한 많은 픽셀을 통해 정확히 0의 값으로 감소하는 것이 아니라, 매우 작지만 0이 아닌 값을 갖는 경우가 존재한다. 투영법에서 서브 홀로그램 크기는 서브 홀로그램 진폭이 0이 아닌 범위에 의해 정의되지만, 푸리에 변환 방법에서는 서브 홀로그램 범위는 또한 진폭이 최대값의 특정 백분율보다 큰 범위로 설명될 수도 있다. 본 발명과 관련해서, "서브 홀로그램의 크기"라는 용어는 투영법으로부터 형성되는 것으로서 이해된다.

따라서, 이러한 효과는 가상 가시 영역으로부터 SLM으로 파 전파를 사용하여 역방향으로 계산할 때 선명하게 한정된 가상 가시 영역이 회절 개구처럼 작용한다는 사실에서 기인한다.

따라서, 가상 가시 영역으로부터 SLM으로의 역방향의 광경로가 파 전파를 사용하여 계산되기 때문에, 이에 따라, SLM이 적절하게 조명될 때, 역으로 서브 홀로그램으로부터 가상 가시 영역으로의 광 전파는 다시 선명하게 한정된 가상 가시 영역을 생성한다.

따라서, 푸리에 변환 방법은 매우 양호한 재구성 품질을 발생시킨다. 그러나 이 방법은 홀로그램의 실시간 홀로그램 계산을 위해 필요한 하드웨어 및 전력 소비 관련한 요구 사항을 증가시킨다. 에너지 소비는 예를 들어 HMD에서와 같은 예를 들어 모바일 장치에서 중요한 역할을 한다.

푸리에 변환 방법과 관련하여, 일반적으로 우선 바람직하게는 3 차원 장면을 SLM의 레벨에 대해 적어도 대략 평행한 깊이 레벨로 분해하는 것이 수행된다. 이 경우 계산에서는, SLM은 편평하게 형성되고 가상 가시 영역은 편평한 SLM에 대해 평행한 레벨에 있다고 가정된다.

그러나 일반적으로 SLM은 만곡된 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어 SLM이 만곡되어 형성되는 만곡된 TV 세트(Curved TV)가 이미 존재한다. 유사한 방식으로, 만곡된 디스플레이, 특히 만곡된 홀로그래픽 디스플레이의 구현이 가능할 것이다. 또한, HMD, HUD 또는 투영 디스플레이에서 편평한 SLM의 실제 또는 가상 이미지가 수차로 인해 만곡될 수 있는 것도 가능하다. 따라서 원칙적으로 SLM은 가상 가시 영역에 대해 틸팅될 수 있으므로, 장면의 관측자가 SLM을 비스듬하게 보게 된다.

이러한 경우 SLM의 레벨 또는 SLM의 적어도 일부가 더 이상 관측자 레벨과 평행하지 않게 된다. 바람직하게는 3 차원 장면은 계속해서 깊이 레벨로 분해될 수 있고, 이러한 깊이 레벨로부터 가상 가시 영역으로의 변환이 수행될 수 있다. 그러나, 가상 가시 영역으로부터 SLM의 만곡된 또는 가상 가시 영역에 대해 틸팅된 레벨로의 변환은 푸리에 변환 또는 프레넬 변환을 통해 간단한 방식으로 더 이상 실행될 수 없다.

푸리에 변환 방법은 SLM(또는 HMD, HUD 또는 SLM의 이미지의 투영 디스플레이의 경우)의 범위가 SLM과 가상 가시 영역 사이의 거리보다 상당히 작은 경우, SLM으로부터 가상 가시 영역으로의 광 전파를 잘 설명하는 근사 방법이다. SLM의 범위는 미리 설정된 거리에서 가상 가시 영역에 대해 절두체(절두 원추형 영역 또는 범위의 일 유형)을 정의하여, 관측자가 가상 가시 영역으로부터 2 차원 및/또는 3 차원 장명을 관찰할 수 있는 시야(Field of View)(FoV)를 결정한다.

예를 들어 홀로그래픽 HMD와 같은 특정 유형의 디스플레이의 경우, 한 가지 목표는 가능한 한 큰 시야를 확보하는 것이다. 예를 들어, 60°- 시야 또는 더 큰 시야를 갖는 디스플레이의 경우, SLM(이 경우, SLM의 이미지)의 범위는 SLM과 가상 가시 영역 사이의 거리와 유사하게 크거나 또는 이보다 더 크다. 60°- 시야에 대한 수치 예로서, SLM의 범위는 SLM과 가상 가시 영역 사이의 거리보다 인자 2tan(30°)(따라서 약 1,15) 배만큼 더 크다.

더 작은 SLM 또는 SLM의 이미지를 시간적 또는 공간적으로 타일링(시퀀싱)함으로써 넓은 시야를 생성하는 경우, 여기서 SLM의 범위라는 용어는 타일로 구성된 SLM 또는 SLM의 이미지의 범위를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 경우 특정 상황에서 시야의 에지에 있는 바람직하게는 3 차원 장면의 오브젝트 포인트에 대해, 푸리에 변환 방법에 의한 계산은 오브젝트 포인트의 불충분한 재구성으로만 이어질 수 있는 서브 홀로그램을 생성한다.

푸리에 변환 방법과 달리, 투영법은 기하학적 광학을 기반으로 하므로 회절 효과를 무시한다. 이 투영법에 의해, 선명하게 한정되는 서브 홀로그램이 계산된다. 즉, 서브 홀로그램의 진폭 또는 진폭 프로파일은 일 픽셀에서 다음 인접 픽셀로 급격하게 0의 값으로 감소된다.

조명 장치에 의해 서브 홀로그램으로 방출된 입사광은 서브 홀로그램의 에지에서 회절된다. 그러나, 선명하게 한정된 서브 홀로그램의 에지에서의 이러한 회절은 그 에지가 선명하게 한정되지 않고 색이 바랜 또는 흐린 또는 심지어 뚜렷하지 않은 가상 가시 영역을 발생시킨다. 가상 가시 영역의 에지가 색이 바래거나 또는 뚜렷하지 않은 것과 같이, 오브젝트 포인트의 다중 재구성이 보여질 수 있는 더 높은 회절 차수는 더 이상 관측자 레벨에서 선명하게 한정되지 않고, 마찬가지로 색이 바래거나 또는 흐려진다. 따라서 특히 가상 가시 영역의 에지 영역에서 높은 회절 차수를 갖는 중첩이 발생할 수 있다. 이러한 중첩이 발생하는 가상 가시 영역의 영역에서, 이 경우 눈 동공이 이 영역에 위치하는 장면의 관측자에 대해, 오브젝트 포인트의 다중 회절 차수가 보여질 수 있다.

선명하게 한정된 서브 홀로그램의 에지에서의 회절 효과는 서브 홀로그램의 범위 또는 크기가 작을수록 더 중요하다. 범위가 작은 서브 홀로그램은 특히 SLM의 레벨에 가깝게 위치하거나 또는 이 레벨에 대한 가까운 거리를 갖는 바람직하게 3 차원 장면의 오브젝트 포인트들이 인코딩될 때 존재한다. 크기가 단지 몇 픽셀인 서브 홀로그램의 경우, 상황에 따라 더 높은 회절 차수의 크로스토크는 가상 가시 영역의 에지뿐만 아니라 가상 가시 영역의 전체 폭을 통해서도 연장된다.

푸리에 변환 방법과 달리, 투영법은 특히 SLM에 매우 가까운 깊이 영역의 오브젝트 포인트에 대해 약간 저하된 재구성 품질을 발생시킨다. 그러나, 서브 홀로그램이 매우 신속하고 효율적으로 계산될 수 있기 때문에, 투영법은 바람직하게는 실시간 계산을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 투영법은 푸리에 변환 방법보다 비용 효율적이고 시간이 덜 소요된다.

가상 가시 영역이 범위 또는 크기가 매우 작게 형성되면, 투영법을 사용한 경우 약간 저하된 재구성 품질은 역할을 수행할 수 있다. 따라서 가상 가시 영역은 적어도 관측자의 눈의 입사 동공의 크기를 가져야 한다. 가상 가시 영역의 에지에서 보다 높은 회절 차수의 크로스토크가 존재하는 경우, 이는 예를 들어 전형적으로 3 - 5 mm 크기의 눈의 눈 동공과 대략 동일한 크기인 대략 5 mm 크기의 가상 가시 영역에서는 예를 들어 대략 10 mm 크기의 가상 가시 영역의 경우보다 더 큰 영향을 미친다. 예를 들어 크기가 10 mm인 경우와 같이 범위가 큰 가상 가시 영역에서, 관측자 추적 장치에 의해, 관측자의 눈이 가상 시야 영역의 에지 영역이 아닌 중앙 영역에 위치하도록 제어될 수 있다. 따라서, 재구성된 바람직하게는 3 차원 장면을 볼 때 가상 가시 영역의 에지 영역에서의 교란은 거의 또는 전혀 볼 수 없을 것이다. 그러나, 가능한 한 크기가 작은 가상 가시 영역을 사용하면, 개수가 더 적은 픽셀과 더 많은 픽셀(또는 HMD 또는 투영 디스플레이의 더 큰 픽셀 이미지)을 갖는 SLM을 사용할 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.

또한, 가상 가시 영역의 윤곽을 오브젝트 포인트를 통해 SLM 상에 투영함으로써, SLM이 만곡된 표면을 갖거나 또는 가상 가시 영역에 대해 틸팅되는 경우, SLM 상의 서브 홀로그램의 위치를 결정할 수 있게 된다.

또한, 가상 가시 영역의 윤곽을 오브젝트 포인트를 통해 SLM 상으로 투영하면, 매우 큰 시야(FoV)가 존재하는 경우에도, 서브 홀로그램의 위치를 정확하게 결정하는 것이 허용된다.

이하에서는, SLM 상의 서브 홀로그램의 크기가 보다 상세하게 정의된다.

SLM의 경우 픽셀 피치는 인접하는 2 개의 픽셀의 중심의 거리로 결정될 수 있다. 일반적으로 SLM은 직사각형 또는 정사각형 픽셀 그리드를 포함한다. 이로부터 수평 및 수직 픽셀 피치가 생성된다.

특정 인코딩 방법에 대해 SLM에서 복수의 픽셀이 결합되어 매크로 픽셀을 형성하는 경우, 매크로 픽셀의 피치는 SLM의 픽셀 피치의 정수배를 나타낸다. 다음에서, 피치(p)는 매크로 픽셀의 피치를 나타낸다. 직시 디스플레이(direct sight display)가 아니라, 가상 가시 영역 또는 관측자 윈도우로부터 보여질 수 있는 SLM의 이미지를 갖는 디스플레이인 경우, p는 매크로 픽셀의 이미지 피치를 나타낸다.

파장(λ)을 갖는 광을 변조하는 디스플레이로부터의 관측 거리(D)에서, 매크로 픽셀의 회절 차수는 크기 B = Dλ/p를 갖는다.

이 경우 직사각형으로 형성된 픽셀 매트릭스의 경우, 수평 회절 차수는 일반적으로 수직 피치로부터 형성되고, 수직 회절 차수는 수평 피치로부터 형성된다.

관측자 거리(D)에서의 관측자 레벨 내의 가상 가시 영역(VW)의 크기는 가상 가시 영역이 최대한으로 회절 차수(B)만큼 크도록 선택된다. 일반적으로 가상 가시 영역(VW)은 공식 VW = Dλ/p에 따라 선택된다. 그러나, 가상 가시 영역은 크기 또는 범위가 회절 차수보다 더 작을 수 있다.

서브 홀로그램을 결정하기 위한 투영법에서, 기하학적 광선은 가상 가시 영역의 에지로부터 오브젝트 포인트(P)를 통해 SLM으로 드로잉 또는 설정된다.

가상 가시 영역이 SLM과 평행하고, 디스플레이(z) 및 가상 가시 영역에 대한 오브젝트 포인트(P)의 거리가 D-z인 경우, 서브 홀로그램의 크기에 대한 인터셉트 정리에 따라 다음이 생성되는데,

sh = | z/(D-z) | vw,

여기서 거리(z)는 오브젝트 포인트가 디스플레이 또는 SLM과 가상 가시 영역 사이에 위치하는 경우 양수가 되도록 선택되고, 관측자 레벨로부터 볼 때, 오브젝트 포인트가 디스플레이 후방에 위치하는 경우, 음수가 되도록 선택된다.

픽셀 단위의 서브 홀로그램의 크기는 sh/p가 계산되어 정수 값으로 반올림됨으로써 결정된다

Nsh = int(sh/p).

가상 가시 영역(VW)이 범위가 회절 차수와 동일한 크기로 선택되는 경우, 따라서 VW = Dλ/p 일 때, 다음과 같다

Nsh = int(Dz/(D-z) λ/p²).

관측자 거리(D)가 2 m이고 픽셀 피치(p)가 156 ㎛인 디스플레이에 대해, 예를 들어 λ = 470 nm의 파장에 대해, 6 mm의 범위를 갖는 회절 차수가 생성된다. 가상 가시 영역의 크기가 회절 차수의 크기 또는 범위와 동일하게 선택되는 경우, 디스플레이 전방에 50 cm의 오브젝트 포인트에 대해, 서브 홀로그램은 sh = 2 mm 크기이고 Nsh = 13 픽셀의 픽셀 개수를 갖는다.

직각으로 형성된 픽셀 그리드의 경우, Nsh_hor의 픽셀의 서브 홀로그램의 크기에 대한 수평 값 및 Nsh_vert의 픽셀의 서브 홀로그램의 크기에 대한 수직 값이 획득된다. 서브 홀로그램에서의 총 픽셀 개수는 이 경우 Nsh_hor * Nsh_vert 곱이다.

이하의 상세한 설명에서, 서브 홀로그램의 크기 또는 범위는 픽셀의 크기(Nsh)를 나타낸다.

특히, 직사각형으로 형성된 픽셀 그리드의 경우, 2 개의 값: Nsh_hor 또는 Nsh_vert 중 더 작은 것이 서브 홀로그램의 크기 분류를 위한 역할을 한다.

따라서, 서브 홀로그램은, 예를 들면 수평 방향으로 단지 5 픽셀 폭이지만 수직 방향으로는 50 픽셀 높이인 경우에도, 작은 것으로 간주될 수도 있다.

예외는 단일 시차 인코딩(single parallax encoding)이며, 여기서는 홀로그램이 작은지 여부를 분류하기 위해, 인코딩 방향으로의 픽셀 크기만이 사용된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 재구성된 장면, 바람직하게는 3 차원 장면의 충분히 높은 품질을 가능하게 하고, 가상 가시 영역의 에지 영역에서 보다 높은 회절 차수를 갖는 크로스토크가 회피되도록 하는 홀로그램을 생성 및 계산하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 또한, 계산 복잡성 측면에서 투영법에 근접하는 홀로그램의 실시간 계산이 달성되어야 한다.

또한, 본 발명의 목적은 가상 가시 영역에 대한 회절 효과의 교란 영향을 감소시키는 것이며, 이 경우 가상 가시 영역에 대해 제공되지 않은 다른 회절 차수가 가상 가시 영역 내에서 보여질 수 있고 이에 따라 재구성된 장면의 품질이 감소되거나 또는 저하되는 것이 회피되어야 한다. 또한, 가상 가시 영역 표면에 대해 만곡되거나 또는 틸팅된 표면을 갖는 공간 광 변조 장치에 대해서도 이러한 높은 재구성 품질을 달성할 수 있는 것이 가능해야 한다. 또한, 매우 큰 시야를 갖는 홀로그래픽 디스플레이에서도 충분히 높은 재구성 품질이 달성되어야 한다.

이러한 목적은 본 발명에 따르면 본원의 청구범위 제 1 항에 따른 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 방법은 2 차원 및/또는 3 차원 장면을 표현하기 위한 홀로그래픽 디스플레이를 위한 공간 광 변조 장치에서 인코딩을 위한 홀로그램을 생성하기 위해 사용된다. 재구성되는 장면은 오브젝트 포인트들로 분해되고, 공간 광 변조 장치에서 서브 홀로그램으로 분할되는 홀로그램으로 인코딩된다. 장면의 오브젝트 포인트들은 공간 광 변조 장치 상의 인코딩 영역에서 인코딩된다. 따라서, 장면의 각 오브젝트 포인트는 이하에서 SLM으로도 언급되는 공간 광 변조 장치 상의 대응하는 인코딩 영역에서 인코딩된다. SLM 상의 인코딩 영역의 크기 및/또는 형상은 이 경우 인코딩 영역에 할당된 서브 홀로그램의 크기 및/또는 형상과 비교하여, 가상 가시 영역에서 보다 높은 회절 차수의 크로스토크가 감소되는 방식으로 선택된다.

예를 들어, 이러한 목적을 위해, 유리하게는, 이것이 가상 가시 영역에서 보다 높은 회절 차수의 크로스토크를 감소시키는 경우, 인코딩 영역은 그 크기 및/또는 형상이 인코딩 영역에 할당되고 오브젝트 포인트에 의해 결정되는 서브 홀로그램의 크기 및/또는 형상과 상이할 수 있다. 그러나, 또한, 이것이 유리하게는 크로스토크를 방지하거나 또는 감소시키는 경우, 인코딩 영역은 그 크기 및/또는 형상이 서브 홀로그램의 크기 및/또는 형상에 대응하는 것이 가능할 수 있다.

본 발명에 따르면, 재구성될 장면의 각각의 개별 오브젝트 포인트에 대해, SLM에서의 인코딩을 위해 인코딩 영역이 SLM 상에 생성되고, 이는 정확히 그 크기, 범위 및 형상이 오브젝트 포인트에 의해 결정되는 고전적으로 정의된 서브 홀로그램에 대응할 수 있지만, 그러나 본 발명에 따르면, 또한 재구성될 오브젝트 포인트에 따라, 이러한 고전적인 서브 홀로그램과 또한 상이할 수 있는 방법이 제안된다. 상세하게 말하면, 이는 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역이 또한 서브 홀로그램보다 그 크기 또는 범위가 더 클 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 인코딩 영역이 그것에 할당된 서브 홀로그램의 범위 또는 크기보다 더 크게 형성될 수는 있는 것을 의미할 수 있지만, 그러나 인코딩 영역의 범위 또는 크기는 SLM의 전체 표면보다 작거나 또는 상당히 작다는 것을 또한 의미한다. 그러나, 인코딩 영역이 대응하는 서브 홀로그램보다 작게 형성되거나 또는 서브 홀로그램의 영역 내부에 위치할 수 있는 것도 가능하다. 또한, 인코딩 영역이 서브 홀로그램의 크기 또는 범위와 정확히 일치할 수 있는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 서브 홀로그램보다 더 크거나 또는 더 작거나 또는 또한 서브 홀로그램의 대략 크기를 가져야 하는 인코딩 영역이 서브 홀로그램과 상이한 형상 또는 윤곽을 가질 수 있는 것이 가능하다. 예를 들어, 서브 홀로그램이 직사각형으로 구현되는 경우, 인코딩 영역은 타원형, 원형, 육각형 또는 또한 각지게 구성될 수도 있다. 이것들은 인코딩 영역의 형상을 그것들로 제한하지 않는 단지 예일 뿐이다.

따라서, 본 발명에 따르면, SLM 상에 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역이 이제 생성되어 계산되며, 이는 서브 홀로그램의 이전까지의 정의로부터 벗어나거나 또는 특정 상황에서 벗어날 수 있다.

물론, 서브 홀로그램이 SLM 상의 오브젝트 포인트의 인코딩의 영역을 나타내는 것으로 알려져 있기 때문에, 본 발명의 설명을 위해 이와 같이 위에서 설명된 절차와는 달리, 그 범위가 확대 또는 축소된 서브 홀로그램에 대해서도 언급할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 서브 홀로그램은 그 범위가 이전에 공지된 방법에 의해 생성된 서브 홀로그램보다 크거나, 이와 동일하거나, 또는 이보다 더 작을 수 있다. 따라서, 이러한 서브 홀로그램은 이전에 공지된 통상적인 직사각형 서브 홀로그램과 다른 형상을 가질 수도 있다. 이미 위에서 설명한 바와 같이, 서브 홀로그램은 원형, 타원형, 직사각형, 육각형, 정사각형 또는 임의의 다른 형상을 취할 수도 있다.

다른 말로 하면, 고전적인 서브 홀로그램이 사용된다. 이제 서브 홀로그램의 크기는 단순한 방식으로 감소되거나 또는 그 범위를 통해 증가되어, 변화된 영역 부분을 통해 - 인접한 서브 홀로그램 및 이에 따라 관련된 인접한 재구성된 오브젝트 포인트와 비교하여 - 영역 부분의 최적화된 적응 및 이에 따라 재구성된 오브젝트 포인트들의 목표 강도 값을 달성할 수 있다. 따라서, 오브젝트 포인트의 인코딩 영역은 가상 가시 영역의 투영 영역 외부 또는 관측자의 눈의 입사 동공의 영역으로 SLM 상으로 확장될 수 있다. 예를 들어, 단일 오브젝트 포인트 또는 또한 복수의 오브젝트 포인트들을 인코딩하기 위해 사용되는 SLM의 복수의 픽셀들은, 표현된 오브젝트 포인트의 위치가 공간에서 변하지 않더라도 필요한 비트 심도에 따라 예를 들어 사용된, 즉 할당된 SLM의 픽셀의 개수가 강하게 변동될 수 있다.

그러나, 본 발명은 이하에서 설명된 절차에 의해서만 설명되는데, 즉 인코딩 영역이 서브 홀로그램보다 크거나, 이와 같거나 또는 이보다 작게 구현되거나 또는 생성될 수 있는 최초의 언급된 절차에 의해서만 설명될 것이다.

시야(field of view)는 중앙 위치로부터 디스플레이의 에지까지의 디스플레이로부터의 또는 SLM으로부터의 전형적인 관측자 거리 하에 걸쳐있고 또한 절두체의 개방 각도에도 대응하는 각도를 나타낸다. 예를 들어, 관측자에 대해 1 미터의 거리에 있는 300 mm 수평 x 200 mm 수직 크기의 스크린은 약 17 도 수평(2x arctan(150/1000)) 및 11.5 도 수직의 시야를 갖는다. 이러한 예는 여전히 중소 규모의 시야로 간주될 수 있다.

큰 디스플레이 및 이에 따라 크거나 또는 넓은 시야, 예를 들어 SF ≥ 30 도의 시야의 경우, 재구성된 장면의 관측자는 아마도 디스플레이의 중앙 또는 중앙 영역에 대해 수직으로 볼 것이다. 그러나 관측자가 디스플레이의 에지 또는 에지 영역에 있는 오브젝트를 관측하는 경우, 그는 눈 및/또는 머리를 회전시킬 가능성이 매우 크다. 따라서 디스플레이 또는 SLM의 중간 또는 중간 영역에 대해 디스플레이에 평행하게 형성되는 가상 가시 영역을 계산하는 것이 제안된다. 디스플레이의 에지 영역에 대해, 관측자가 전형적으로 디스플레이를 비스듬하게 보는 각도에 대응되게, 디스플레이 또는 SLM에 대해 특정 각도 하에 형성되거나 또는 기울어지는 가상 가시 영역을 계산하는 것이 제안된다.

홀로그램을 생성하고 계산하기 위한 이러한 방법에 의해, 재구성된 장면, 바람직하게는 3 차원 장면의 충분히 높은 또는 매우 높은 품질이 달성될 수 있다. 또한 이러한 방법에 의해, 홀로그램을 계산할 때 정확도를 잃지 않고 실시간으로 홀로그램을 간단하고 빠르게 계산할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 유리한 실시예 및 개선예는 종속항으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 수정된 투영법에 대한 바람직한 실시예에 기초한다. 이는 재구성될 장면의 홀로그램이 본질적으로 투영법을 사용하여 생성되고 계산된다는 것을 의미하지만, 이 경우 공간에서 오브젝트 포인트의 SLM에 대한 거리 및/또는 투영으로 인해 발생하는 서브 홀로그램 크기에 따라, 투영법 또는 푸리에 변환 방법 중 어느 것이 사용되는지가 결정된다. 따라서, 투영법은 푸리에 변환 방법과 조합되어, 인코딩 영역 및 서브 홀로그램을 포함하는 재구성될 장면의 전체 홀로그램을 계산할 수 있다. 이는 특정 경우에 SLM 상의 인코딩 영역은 투영법에 의해 계산되고 SLM 상의 다른 인코딩 영역은 푸리에 변환 방법에 의해 계산되며, 이 경우 모든 인코딩 영역은 함께 장면이 재구성되게 하는 홀로그램 또는 전체 홀로그램을 생성한다는 것을 의미한다. 다른 경우에, 다시 홀로그램의 모든 인코딩 영역이 투영법에 의해 생성되고 계산된다. 또 다른 경우에, 홀로그램의 모든 인코딩 영역은 단지 푸리에 변환 방법에 의해서만 생성되고 계산된다.

본 발명의 일 실시예에서, 관측자의 검출된 거리 또는 측 방향 위치 또는 디스플레이 또는 SLM 상의 관측자의 시각(angle of view)에 기초하여, 어떤 오브젝트 포인트에 대해 인코딩 영역 및 서브 홀로그램이 투영법에 따라 계산되고, 어떤 오브젝트 포인트에 대해 인코딩 영역 및 서브 홀로그램이 푸리에 변환 방법에 따라 계산되는지가 동적으로 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 수정된 투영법에서, 본 발명의 일 실시예에서, 오브젝트 포인트에 대한 서브 홀로그램은 도 1에 따른 방법에 따라 생성되고 계산된다. 즉, 가상 가시 영역은 오브젝트 포인트를 통해 SLM 상에 투영되고, 그에 의해 서브 홀로그램을 생성한다. 이 경우 오브젝트 포인트를 재구성하는 정의된 위상 함수가 서브 홀로그램에서 인코딩된다. 그러나, 서브 홀로그램의 진폭은 서브 홀로그램의 에지에서 최대값으로부터 0의 값으로의 급격한 변화를 받지 않고, 그 대신에 서브 홀로그램의 에지 영역을 향해 연속적으로 감소하는 진폭 프로파일을 받는다. 바람직하게는, 이에 따라, 인코딩 영역이 서브 홀로그램과 동일한 크기 및 형상을 갖는 경우가 존재할 때, 서브 홀로그램에서의 진폭의 값은 서브 홀로그램의 에지 영역으로 연속적으로 낮아진다. 다른 모든 경우에서, 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역에서의 진폭의 값은 인코딩 영역의 에지 영역으로 연속적으로 낮아질 수 있다.

유리한 실시예에서는 재구성될 오브젝트 포인트에 대한 서브 홀로그램에서의 이러한 진폭 프로파일은 다양한 방식으로 결정될 수 있다.

이 경우, 이미 간략하게 설명된 바와 같이, 선택적으로 본 발명의 일부 실시예에서, 서브 홀로그램은 투영법에 의해 결정되는 기하학적 크기와 비교하여 시각적으로 볼 때 "확대"되며, 이에 의해 원래 형성된 서브 홀로그램은 그 크기 또는 범위가 지속되지만, 서브 홀로그램보다 그 크기 또는 범위가 더 큰 인코딩 영역이 생성된다. 이 경우 오브젝트 포인트는 인코딩 영역으로 인코딩된다. 따라서, SLM 상의 인코딩 영역은 원래 투영법에 의해 생성된 서브 홀로그램 또는 SLM 상의 기하학적 투영에 의해 규정되는 가상 가시 영역과 상이한 크기 또는 범위를 가질 수 있다. 또한, SLM 상의 인코딩 영역의 형상은 서브 홀로그램 또는 가상 가시 영역의 형상에 대응할 필요는 없는데, 즉 직사각형 서브 홀로그램 또는 가상 가시 영역의 경우, 인코딩 영역은 예를 들어 또한 원형일 수도 있고 그 반대일 수도 있다. 여기에서 인코딩 영역의 정확한 형상은 SLM 상의 픽셀 그리드에 의해 제한된다. 원형 인코딩 영역 또는 서브 홀로그램은 예를 들어 SLM의 직사각형 픽셀을 선택함으로써 원형 형상으로 근사화된다는 의미에서 이해되어야 한다. 또는, 즉, 오브젝트 포인트를 재구성하는 함수는 SLM의 서브 홀로그램 영역에서만 인코딩 또는 기입되는 것이 아니라, 서브 홀로그램 외부에 있고 이에 인접하여 둘러싸는 픽셀에도 기입될 수 있으므로, SLM 상에 인코딩 영역이 생성되거나 작성된다. 이러한 실시예에서, 인코딩 영역은 서브 홀로그램보다 그 크기 또는 범위가 더 크거나 또는 서브 홀로그램과 상이한 형상을 가질 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 서브 홀로그램은 투영법에 의해 기하학적으로 결정된 크기와 비교하여 시각적으로 볼 때 "축소"되며, 이를 통해 원래 형성된 서브 홀로그램은 그 크기 또는 범위로 유지되지만, 그러나 서브 홀로그램보다 그 크기 또는 범위가 작은 인코딩 영역이 생성된다. 이 경우 이러한 인코딩 영역에서 오브젝트 포인트는 인코딩되거나 또는 기입된다. 따라서, SLM 상의 인코딩 영역은 원래 투영법에 의해 생성된 서브 홀로그램 또는 SLM 상으로의 기하학적 투영에 의해 규정된 가상 가시 영역과 상이한 크기 또는 범위를 가질 수 있다. 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역은 그 크기 또는 크기가 서브 홀로그램 또는 기하학적 투영에 의해 규정되는 가상 가시 영역보다 작다. 또한, 원래의 서브 홀로그램의 크기 또는 범위는 변하지 않고 유지되고, 이를 통해 서브 홀로그램의 크기 또는 범위에 대응하거나 또는 투영에 의해 규정된 가상 가시 영역의 크기 또는 범위에 대응하는 인코딩 영역이 제공되는 것이 가능하다.

본 발명의 단순화된 실시예에서, 예를 들어 유리하게는 인코딩 영역은 공간 광 변조 장치 상으로 가상 가시 영역의 기하학적 투영 후에

- 생성된 서브 홀로그램의 진폭은 서브 홀로그램의 모든 픽셀에 대해 일정한 값으로 설정되고,

- 서브 홀로그램의 에지 영역에 존재하는 픽셀에 대해 진폭에 대한 값은 각각 미리 정의된 값만큼 연속적으로 감소되고, 그리고

- 서브 홀로그램은 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역을 생성하기 위해 픽셀만큼 그 범위가 확장되고, 이 경우 이러한 픽셀의 진폭에 대한 값은 임계값까지 연속적으로 더 감소되는 방식으로 계산될 수 있다.

따라서 서브 홀로그램의 크기는 수정된 투영법에 의해 초기에 기하학적으로 결정된다. 이 방법은 또한 만곡된 또는 가상 가시 영역 표면에 대해 틸팅된 표면을 갖는 SLM에 적합하거나 또는 매우 넓은 시야를 갖는 홀로그래픽 디스플레이에도 적합하다.

가상 가시 영역으로부터 SLM으로의 변환, 여기서 프레넬 변환에 의한 서브 홀로그램의 계산에서, 푸리에 변환을 적용하기 전에 먼저 위상 인자가 계산된 값에 곱해진다. 이 위상 인자는 변환되는 양 레벨 사이의 거리에 의존하는데, 즉 이러한 경우에 가상 가시 영역과 SLM 사이의 거리에 의존한다. 그러나, 균일하게 일정한 거리 및 이로부터 계산을 위한 위상 인자는 양 레벨이 서로 평행하게 형성되는 경우에만 결정될 수 있다. 예를 들어 SLM이 가상 가시 영역에 대해 만곡되거나 또는 틸팅된 경우, SLM과 가상 가시 영역 사이의 균일한 거리가 결정될 수 없거나 또는 거리는 레벨 내부의 위치에 따라 변할 수 있다. 따라서 변환은 일반적인 방법으로 수행될 수 없다.

그러나, 서브 홀로그램 및/또는 인코딩 영역의 위치를 결정하기 위해, 가상 가시 영역의 에지로부터 오브젝트 포인트를 통해 SLM으로 광선이 드로잉되는 기하학적 투영은 가상 가시 영역에 대한 SLM의 형상 및 상대 배향에 관계없이 수행될 수 있다. 가상 가시 영역으로부터 오브젝트 포인트를 통과하는 광선이 SLM에 충돌하지 않거나 또는 부분적으로만 충돌하는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어 광선이 SLM에 충돌하지 않으면, 절두체의 외부에 존재하기 때문에, 장면의 오브젝트 포인트를 표현할 수 없다. 광선의 일부만이 SLM에 충돌하면, 특정 상황에서 오브젝트 포인트는 가상 가시 영역의 일부에서만 볼 수 있다. 그러나 두 경우 모두 변환에 의해 서브 홀로그램을 계산해도 실질적으로 더 나은 결과를 얻을 수는 없다.

투영에 의해 서브 홀로그램을 계산할 때, 서브 홀로그램에서의 위상 프로파일은 오브젝트 포인트로부터 SLM의 개별 픽셀, 더 정확하게는 픽셀의 중심점까지의 기하학적 거리에 기초하여 결정될 수 있다. 거리에 기초하여 결정된 위상 값으로부터, 경우에 따라 홀로그래픽 디스플레이에 존재하는 필드 렌즈의 위상 프로파일이 또한 감산되어야 한다.

가상 가시 영역에 평행한 평면 SLM의 경우, 여기서 구형 렌즈 함수는 일반적으로 서브 홀로그램에서 그리고 이에 따라 인코딩 영역에서 위상 프로파일로 나타난다. 이러한 렌즈 함수는, SLM에 대한 오브젝트 포인트의 거리를 상세하게 결정하지 않고도, 간단한 방식으로 초점 거리를 통해 직접 계산될 수 있다. 초점 거리는 예를 들어 홀로그래픽 디스플레이에 존재하는 필드 렌즈의 초점 거리를 고려하여 1/f_sub = 1/z - 1/f_feldlinse로 결정되며, 이 경우 f_sub는 서브 홀로그램의 초점 길이이고, f_feldlinse는 필드 렌즈의 초점 길이이며, z는 오브젝트 포인트와 SLM 간의 거리이다.

오브젝트 포인트로부터 SLM의 개개의 픽셀의 중심까지의 거리를 통한 위상의 결정은 다른 한편으로는 만곡된 그리고 틸팅된 SLM에 유리한데, 그 이유는 이 경우 위상 프로파일이 간단한 렌즈 함수에 의해 종종 설명될 수 없기 때문이다.

서브 홀로그램의 생성 후에 우선 서브 홀로그램에서의 진폭은 투영의 경우와 유사하게 모든 픽셀에 대해 일정한 값(A)으로 설정된다. 이 경우, 각각의 외부 픽셀, 예를 들어, 각각의 경우에 4 개의 외부 픽셀들에 대해, (좌측, 우측, 상부, 하부 에지 영역에서의) 기하학적 서브 홀로그램 내부에서, 진폭은 A의 미리 정의된 값으로 설정되는데, 예를 들어 A의 95 %, 85 %, 70 %, 50 %의 값으로 설정된다. 여기서 백분율 값은 벨 형상의 진폭 프로파일에 대한 예로서만 사용된다. 물론 다른 백분율 값을 사용할 수도 있다. 이 경우 서브 홀로그램은 각각의 경우 (우측, 좌측, 하부, 상부 에지 영역에서) 서브 홀로그램의 기하학적 계산된 크기 또는 범위에 대해, 특정 픽셀 개수만큼, 예를 들어 각각 3 픽셀만큼 확장된다. 이러한 특정 개수의 픽셀의 진폭은 이 경우 A의 미리 정의된 값으로, 예를 들어 A의 30 %, 15 %, 5 %의 임계값까지 설정될 수 있다. 또한 이들 백분율 값은 단지 예시적인 것으로 사용되며, 따라서 진폭 값은 이들 백분율 세트에 한정되지 않는다. 따라서, 서브 홀로그램의 기하학적으로 계산된 폭은 이제 인코딩 영역에서의 진폭이 50 %로 감소된 값에 대응한다. 따라서, 픽셀을 통해 최대값(A)으로부터 0(제로)의 값으로의 점프 대신에, 본 발명에 따르면 정의된 개수의 픽셀을 통해 임계값, 여기서는 이 예에서 7 픽셀을 통해 연속적인 감소가 발생한다. 예를 들어 임계값은 바람직하게는 인코딩 영역에서 최대 진폭의 1 %의 값으로 설정될 수 있는데, 즉 인코딩 영역에서 최대 진폭의 1 %의 임계값이 선택된다.

서브 홀로그램보다 더 작은 크기로 설계되는 인코딩 영역에 대해, 바람직하게는 공간 광 변조 장치 상으로의 가상 가시 영역의 기하학적 투영 후에

- 서브 홀로그램은 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역을 생성하기 위해 픽셀만큼 범위가 감소되고,

- 생성된 인코딩 영역의 진폭은 인코딩 영역의 모든 픽셀에 대해 일정한 값으로 설정되고, 그리고

- 인코딩 영역의 에지 영역에 존재하는 픽셀에 대해 진폭에 대한 값은 각각 임계값까지 연속적으로 미리 정의된 값만큼 감소되는 것이 제공될 수 있다.

예를 들어, 임계값은 바람직하게는 인코딩 영역에서 최대 진폭의 1 %의 값으로 설정될 수 있는데, 즉 인코딩 영역에서 최대 진폭의 1 %의 임계값이 선택된다.

인코딩 영역의 크기 또는 범위에 대한 본 발명에 따른 3 가지 가능성 모두에 대해, 인코딩 영역은 크기가 이에 할당된 서브 홀로그램의 크기보다 크거나, 이와 같거나 또는 이보다 작을 수 있으며, 바람직하게는 벨 형상의 진폭 프로파일이 인코딩 영역에서 생성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서, 아포디제이션 함수는 공간 광 변조 장치에서 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역으로 인코딩되거나 또는 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역의 계산된 값이 아포디제이션 함수에 의해 곱해지며, 이 경우 아포디제이션 함수는 인코딩 영역의 중간 영역에서 최대 진폭 값을 가지며, 인코딩 영역의 에지 영역을 향해 0의 값으로 감소된다.

본 발명에 따르면, 투영법에 따라 결정된 인코딩 영역에는 인코딩 영역의 진폭 및/또는 위상에 영향을 주는 아포디제이션 함수가 제공될 수 있다. 예를 들어, 아포디제이션 함수는 본 발명에 따라 연속적으로 감소하는 진폭 프로파일을 인코딩 영역에서 실현하는 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 아포디제이션 함수는 인코딩 영역의 중간에서 최대값을 취하고 SLM 상의 인코딩 영역의 에지 영역을 향해 0의 값으로 감소하는 코사인 스퀘어 함수로서 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 관측자 레벨에서 서브 홀로그램에서 직사각형 진폭 프로파일에서의 경우보다 보다 양호하게 한정된 가상 가시 영역이 발생한다. 이러한 보다 양호하게 한정된 가상 가시 영역을 통해, 관측자는 재구성된 장면을 관찰할 수 있으며, 가상 가시 영역에서 교란 회절 효과가 발생하지 않고 재구성된 장면의 품질에 영향을 주거나 또는 장면을 볼 때 관측자를 방해하지도 않는다.

"관측자 레벨"은 일반적으로 레벨로 설명되며, 가상 가시 영역은 이 레벨에서 편평하게 형성된다. 그러나 실제로는 관측자가 2 차원 및/또는 3 차원 장면을 보는 작은 볼륨이 존재한다. 따라서 관측자 레벨은 이 볼륨을 통한 가장 넓은 지점에서의 섹션일 뿐이다. 그러나, 서브 홀로그램의 계산은 유리하게는 볼륨을 고려하지 않고 이 레벨에 의해서만 수행된다.

바람직하게는, 인코딩 영역은 각각의 경우에 푸리에 변환에 의해 공간 광 변조 장치에 대한 결정된 깊이의 오브젝트 포인트에 대해 한 번 계산되고, 이 경우 계산된 인코딩 영역의 정확한 또는 선택적으로 또한 근사된 진폭 프로파일은 룩업 테이블(룩업 테이블)에 저장된다. 이러한 계산은 3 차원 장면의 가능한 전체 깊이 영역을 스캔하는 다양한 선택된 깊이의 오브젝트 포인트에 대해 반복된다. 이 경우 깊이 그리드의 각 깊이에 대한 룩업 테이블이 존재한다.

이미 설명한 바와 같이, 푸리에 변환 방법의 경우, 서브 홀로그램은 많은 개수의 픽셀을 통해 매우 작지만 그러나 0이 아닌 진폭을 갖는 경우가 발생할 수 있다. 매우 작은 진폭은 오브젝트 포인트의 재구성에 크게 기여하지는 않지만, 룩업 테이블을 위한 메모리 공간을 불리하게 증가시킬 것이다. 따라서, 유리하게는 진폭은 지정된 최소값 이상인 룩업 테이블에 저장된다. 예를 들어, 최소값은 서브 홀로그램의 최대 진폭의 1 %일 수 있다.

3 차원 장면의 홀로그램을 계산할 때, 장면의 각 오브젝트 포인트는 그리드의 가장 가까운 깊이 위치에 할당되고, 그 깊이 위치와 연관된 룩업 테이블은 각각 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역을 생성하는데 사용된다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서, 공간 광 변조 장치에 대해 상이한 깊이 및 상이한 측 방향 위치에 있는 오브젝트 포인트에 대해 한 번 인코딩 영역이 푸리에 변환과 상이한 파 전파 방법에 의해, 바람직하게는 호이겐스(Huygens) 요소파에 의해 계산되고, 이 경우 계산된 인코딩 영역의 진폭 프로파일은 룩업 테이블에 저장된다.

이러한 절차에서, 각각 상이한 깊이 및 SLM에 대한 상이한 측 방향 위치에 배치되는 단일 오브젝트 포인트로부터의 장면에 대해 각각, 푸리에 변환 이외의 파 전파 방법을 사용하여, 예를 들어 호이겐스 요소파를 사용할 때, 인코딩 영역의 계산이 수행된다. 그러나, 요소파에 의한 인코딩 영역의 계산은 계산상으로 비싸지만, 그러나 어떤 환경에서는, 특히 큰 시야에서, 푸리에 변환 방법을 사용하는 계산보다 더 나은 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식으로 결정된 인코딩 영역의 정확한 또는 선택적으로 또한 근사된 진폭 프로파일은 또한 이러한 경우에 룩업 테이블(룩업 테이블)에 저장될 수 있다.

가상 가시 영역으로부터 SLM으로의 파 전파의 경우에, 디스플레이에 제공되는 광학 시스템의 수차가 또한 유리하게는 보상될 수 있고, 인코딩 영역은 이들 수차 보정(들)을 동시에 포함하는 방식으로 계산될 수 있다.

이 경우 코딩 영역의 실시간 계산을 위해, SLM 상의 인코딩 영역의 위치 및 그 안의 인코딩된 위상 함수가 본 발명에 따른 수정된 투영법에 따라 계산된다. 그러나, 인코딩 영역의 진폭 프로파일은 동일하거나 또는 적어도 유사한 깊이의 오브젝트 포인트들에 대한 룩업 테이블의 값 및 필요한 경우 유사하거나 또는 적어도 유사한 측 방향 위치로부터 취해진다.

유리하게는, 룩업 테이블을 위한 메모리 공간을 절약하기 위해, 룩업 테이블의 진폭 프로파일은 기준 강도(A)를 갖는 오브젝트 포인트들에 대해서만 각각의 경우에 저장될 수 있다. 그러나, SLM에 대해 동일한 깊이의 오브젝트 포인트가 강도(B)로 계산되는 경우, 인코딩 영역의 개별 픽셀에 대한 진폭 프로파일은 룩업 테이블로부터 취해진다. 이 경우 각 픽셀의 진폭은 인자 (B/A)²에 의해 추가로 곱해지며, 여기서 인자의 제곱은 강도가 진폭의 제곱에 비례한다는 사실을 나타낸다. 즉, 기준 강도(A)를 갖는 오브젝트 포인트에 대해서만 각각 진폭 프로파일은 룩업 테이블에 저장되고, 이 경우 강도(A)를 갖는 오브젝트 포인트와 동일한 공간 광 변조 장치에 대한 깊이에 위치하는 강도(B)를 갖는 오브젝트 포인트에 대해, 관련 인코딩 영역의 개별 픽셀에 대한 진폭 프로파일이 룩업 테이블로부터 취해지고 각 픽셀에 대한 진폭은 인자 (B/A)²에 의해 곱해진다.

또한, 유리하게는, 예를 들어 바람직하게는 10 mm보다 큰 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 5 %보다 작은 또는 바람직하게는 5 mm와 10 mm 사이의 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 10 %보다 작은, 상기 공간 광 변조 장치에 대한 오브젝트 포인트의 작은 거리에서, 그리고/또는 예를 들어 20 도 또는 30 도보다 큰, 가상 가시 영역에 대한 오브젝트 포인트의 큰 각도에서, 인코딩 영역은 푸리에 변환 방법에 의해 그리고/또는 호이겐스 요소파를 사용하여 계산되는 서브 홀로그램으로부터 결정되는 것이 제공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 홀로그램 계산은 투영법 및 푸리에 변환 방법의 조합 및/또는 예를 들어 호이겐스 요소파와 같은 다른 파 전파 방법에 의한 계산일 수 있다. SLM에 대한 오브젝트 포인트의 작은 거리 및/또는 가상 가시 영역에 대한 큰 각도에서, 홀로그램은 유리하게는 푸리에 변환 방법 및/또는 파 전파 방법을 사용하여 계산된다. SLM에 대한 오브젝트 포인트의 큰 거리에서, 예를 들어 SLM에 대한 관측자 거리의 5 % 이상 및 필요한 경우 가상 가시 영역에 대한 제한된 각도 범위, 예를 들어 20 도 이하 또는 30 도 이하인 경우, 홀로그램은 계산 집약이 적은 변형된 투영법에 의해 계산되는 것이 유리하다. 따라서, 투영법은 틸팅된 SLM의 작은 각도에서 사용될 수 있는 반면, 호이겐스 요소파는 SLM의 큰 각도 또는 큰 틸팅 각도에서 인코딩 영역을 계산하는데 사용될 수 있다.

다른 말로 하면, 바람직하게는 10 mm보다 큰 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 5 %보다 큰/이와 동일한 또는 5 mm와 10 mm 사이의 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 10 %보다 큰/이와 동일한, 공간 광 변조 장치에 대한 오브젝트 포인트의 큰 거리에서, 그리고/또는 바람직하게는 가상 가시 영역에 대한 오브젝트 포인트의 작은 각도에서, 인코딩 영역은 투영법에 의해 계산되는 서브 홀로그램으로부터 결정되며, 상기 투영법에서는

- 가상 가시 영역은 오브젝트 포인트를 통해 공간 광 변조 장치 상에 투영되고, 서브 홀로그램이 생성되며,

- 공간 광 변조 장치 상의 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역을 생성하도록, 서브 홀로그램은 픽셀만큼 확장 또는 감소되며,

- 위상 함수가 인코딩 영역으로 인코딩되고,

- 오브젝트 포인트가 미리 설정된 강도로 재구성되도록, 진폭 함수가 인코딩 영역으로 인코딩된다.

대안적으로, 오브젝트 포인트들로부터 SLM까지의 작은 거리에 대해서만 룩업 테이블을 통해 인코딩 영역의 진폭을 계산하는 것도 가능하다. 이러한 오브젝트 포인트들은 인코딩 영역에서 비교적 적은 픽셀을 가지므로, 이 경우 유리하게는 필요한 룩업 테이블의 크기가 제한될 수 있다.

마찬가지로, 큰 시야를 갖는 디스플레이에 대해, 시야의 중앙 영역은 본 발명에 따른 수정된 투영법을 사용하여 직접 계산되는 반면, 시야의 에지 영역 내의 인코딩 영역은 룩업 테이블을 통해 계산될 수 있다.

유리하게는, 한계 서브 홀로그램 크기가 결정되고, 서브 홀로그램 크기가 이러한 한계 서브 홀로그램 크기보다 크거나 또는 이와 동일한 모든 오브젝트 포인트에 대해, 인코딩 영역은 투영법에 의해 서브 홀로그램으로부터 계산되고, 서브 홀로그램 크기가 이러한 한계 서브 홀로그램 크기보다 작은 모든 오브젝트 포인트에 대해서는, 인코딩 영역은 푸리에 변환 방법에 의해 또는 룩업 테이블을 사용하여 서브 홀로그램으로부터 계산되는 것이 제공될 수 있다.

이 경우, 유리하게는 한계 서브 홀로그램 크기에 대해 5 픽셀의 값이 선택될 수 있다. 물론, 한계 서브 홀로그램 크기에 대한 다른 값들이 가능하다.

관측자의 검출된 거리 또는 측 방향 위치 또는 공간 광 변조 장치 상으로의 관측자의 시각에 기초하여, 또한 본 발명의 특정 실시예에서는, 어떤 오브젝트 포인트에 대해 인코딩 영역 및 서브 홀로그램이 투영법에 따라 계산되고 어떤 오브젝트 포인트에 대해 인코딩 영역 및 서브 홀로그램이 파 전파 방법에 따라 계산되는지가 결정될 수 있다.

특정 경우에, 가상 가시 영역의 폭/크기 또는 범위가 회절 차수의 범위에 대응되는 것보다 작게 선택되거나 또는 회절 차수의 범위와 동일하게 선택되면, 이는 가상 가시 영역의 흐려진 에지에 의한 장면의 다중 재구성의 위험 및 더 높은 회절 차수의 색이 바랜 에지와의 중첩의 위험을 감소시키거나 또는 회피하기 위해 특히 유리할 수 있다.

범위가 회절 차수보다 작거나 또는 이와 동일한 가상 가시 영역을 통해, 가상 가시 영역의 에지와, 버퍼로 사용할 수 있는 더 높은 회절 차수 사이에 갭 영역이 형성된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 수정된 투영법으로 계산할 때 가상 가시 영역이 선명하게 한정되지 않고 소프트하게 종료된다면, 또한 더 높은 회절 차수는 선명하게 한정되지 않는다. 그러나, 가상 가시 영역과 더 높은 회절 차수 사이에 갭 영역이 제공된다면, 유리하게는 가상 가시 영역과 더 높은 회절 차수의 중첩이 방지된다.

따라서, 본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서는, 가상 가시 영역의 범위는 회절 차수의 범위보다 작거나 또는 이와 동일하도록 선택되고, 특히 장면의 컬러 재구성의 경우, 가상 가시 영역은 그 범위가 가장 작은 사용되는 파장에 대한 회절 차수의 범위에 매칭되는 것이 제공될 수 있다.

대부분의 경우 가상 가시 영역을 가능한 한 범위가 크게 확보하는 것이 바람직하다. 오히려 장면의 컬러 재구성을 위해 홀로그램을 계산할 때, 회절 차수의 크기는 사용된 파장에 따라 스케일링되도록 이루어진다. 따라서, 컬러 재구성을 위한 가상 가시 영역의 크기 또는 범위로서, 가장 작은 파장, 일반적으로 청색 광에 대한 파장에 대해 최대 하나의 회절 차수가 사용될 수 있다.

원칙적으로, 또한 녹색 및 적색 파장에 대해서도 인코딩 영역은 회절 차수의 전체 크기의 가상 가시 영역의 가정에 기초하여 계산될 수 있다.

그러나 유리하게는, 그 범위가 적색 및 녹색 파장의 광에 대한 회절 차수 미만인 가상 가시 영역의 사용에 의해 SLM 상에 인코딩 영역의 계산을 수행하는 것이 제안된다. 이는 인코딩 영역의 계산이 청색 파장의 광에 대한 가상 가시 영역에 적합하다는 것을 의미한다.

룩업 테이블을 통한 진폭의 계산을 수행하는 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 이는 유리하게는 인코딩 영역에 대한 진폭 프로파일의 계산 시, 오브젝트 레벨 내의 오브젝트 포인트로부터 관측자 레벨 내의 완전한 회절 차수로의 광 전파의 변환이 수행되고, 그 후 관측자 레벨 내의 회절 차수의 에지 섹션에서, 관측자 레벨에서 크기가 감소된 가상 가시 영역을 생성하도록, 진폭이 0의 값으로 설정되는 것을 의미한다. 따라서 이는 푸리에 변환 방법을 사용하여 룩업 테이블에 대한 진폭을 한 번 계산하는 경우 먼저 오브젝트 레벨로부터 관측자 레벨의 전체 회절 차수로의 변환이 수행되지만, 그 다음에 관측자 레벨에서의 회절 차수의 섹션 또는 에지 영역에서 진폭은 0의 값으로 설정되어, 가상 가시 영역의 크기를 트리밍한다는 것을 의미한다.

예를 들어 호이겐스 파 전파와 같은 다른 파 전파 방법을 사용할 때, 유리하게는 광 전파의 계산은 회절 차수의 섹션에서만 수행될 수 있는데, 왜냐하면 이는 이 방법에 대한 계산 비용을 감소시키기 때문이다.

푸리에 변환 방법에 따른 계산을 위해, 이 절차는 유리하게는 그 범위가 회절 차수보다 작은 구형 함수에 의해 회절 차수의 진폭에 대한 계산된 값을 곱하는 것에 대응한다.

구형 함수 대신에, 예를 들어 회절 차수로의 광 전파의 계산된 값은 또한 다른, 바람직하게는 예를 들어 가우시안 함수 또는 코사인 함수와 같은 평활 함수에 의해 곱해질 수 있다. 따라서, 유리하게는, 관측자 레벨 내의 회절 차수의 진폭에 대한 계산된 값은 그 범위가 회절 차수보다 작은 아포디제이션 함수, 바람직하게는 구형 함수, 가우스 함수 또는 코사인 함수에 의해 곱해지는 것이 제공될 수 있다.

특히, 이 절차는 룩업 테이블에 대한 인코딩 영역의 진폭 값을 계산하는데 유리하게 사용될 수 있다. 이 경우, 코사인 함수 또는 가우스 함수는 가상 가시 윈도우의 에지 영역에 유지되는 관측자에 대해, 바람직하게는 3 차원 장면의 감지된 밝기가 관측자가 가상 가시 영역의 중앙의 영역 또는 중심에 유지되는 경우와 비교하여 그리고 또한 이러한 함수를 사용하지 않는 홀로그램 계산과 비교하여 감소되게 한다. 그러나, 동시에, 유리하게는 더 높은 회절 차수로부터 가상 가시 영역으로의 크로스토크가 감소될 것이다. 가상 가시 영역에서 회절 차수의 총 광 강도가 실질적으로 동일하게 유지되기 때문에, 가상 가시 영역의 에지 영역의 쉐이딩은 유리하게는 가상 가시 영역의 중심에서 더 밝아지는 것을 의미한다.

에지 영역을 향해 연속적으로 감소하는 가상 가시 영역에서의 강도 또는 진폭의 평활한 프로파일은 그러나 선명하게 한정되지 않으므로, 마찬가지로 인코딩 영역 계산 시 이러한 인코딩 영역에서 평활한 진폭 프로파일을 발생시켜, 이러한 인코딩 영역은 룩업 테이블에 유리하게 저장될 수 있는 방식으로 보다 적은 픽셀로 더 간단한 방식으로 근사화될 수 있다.

그러나, 이 경우 관측자 레벨에서의 강도 프로파일에서 또한 픽셀 개구 및 이 개구를 통한 전송 프로파일이 계산에 포함되어, 이를 통해 인코딩 영역의 진폭 프로파일 및 가상 가시 영역의 강도의 프로파일이 동일하지는 않고, 직사각형 픽셀 전송의 경우 예를 들어 사인 함수를 통해 서로 관련되어 있다는 것을 유의해야 한다. 그럼에도 불구하고, 가상 가시 영역의 에지 영역의 계산적 쉐이딩은 또한 인코딩 영역의 에지 영역에서의 진폭의 감소를 발생시키고 그 반대의 경우도 마찬가지로 적용된다.

대안적으로, 룩업 테이블을 사용하지 않고 수정된 투영법을 사용한 직접 홀로그램 계산에 있어서, 인코딩 영역의 계산된 값은 선택적으로 아포디제이션 함수에 의해 곱해질 수 있다. 아포디제이션 함수는 다양한 기능을 사용하여 활성화될 수 있다.

예를 들어, 아포디제이션 함수는 구형 함수를 통해 실현될 수 있다. 여기서 구형 함수는 -t₀ 내지 t₀의 폭 내에서 1의 값을 갖고, 이 폭 외에서는 0(제로)의 값을 갖는다. 구형 함수의 폭은 이 경우 다른 회절 차수가 관측자의 눈의 눈 동공에 도달하지 않도록 선택되어야 한다. 보다 높은 회절 차수가 가상 가시 영역의 에지 영역의 근처에서 가시적일 수 있는 것이 가능하다. 그러나, 가상 가시 영역은 관측자의 눈 동공에 의해 추적되어, 가상 가시 영역의 에지 영역은 제공되지 않거나 또는 관측자의 눈 동공의 근처에 제공되지 않는다. 따라서, 구형 함수는 인코딩 영역의 기하학적으로 결정된 폭보다 폭이 더 좁게 구성될 수 있다. 이 경우 인코딩 영역은 범위가 더 작다. 이 경우, 가상 가시 영역의 에지 영역에 있는 장면의 재구성된 오브젝트 포인트는 재구성 품질이 높지 않고, 따라서 오브젝트 포인트를 양호하게 인식할 수 없는 경우가 가능할 수 있다. 다른 한편으로, 이러한 방식으로 유리하게는 가상 가시 영역으로의 더 높은 회절 차수의 크로스토크가 회피될 수 있다.

또한, 가우시안 함수에 의해서도 아포디제이션 함수를 구현하는 것이 가능하다. 가우시안 함수는 이 경우 중심에서 1의 값을 가지며, 공식 exp(-(r/w)²)에 따라 에지를 향해 감소하며, 여기서 r은 함수의 중심까지의 거리이고, w는 e^-2 폭이다. 가우시안 함수의 푸리에 변환은 다시 가우시안 함수를 나타내므로, 가상 가시 영역도 또한 본질적으로 가우시안 함수로 아포디제이션화된다. 따라서 더 높은 회절 차수는 오직 약화된 상태에서만 가상 가시 영역에 도달한다. 따라서, 더 높은 회절 차수는 가우시안 함수의 폭(w)의 적절한 선택에 의해 그리고/또는 가상 가시 영역이 관측자 눈의 눈 동공이 적어도 대부분 가상 가시 영역의 중심에 있도록 관측자의 눈에 추적되는 경우 가상 가시 영역에서 보이지 않을 수 있다.

아포디제이션 함수는 또한 코사인 스퀘어 함수를 사용하여 구현될 수도 있다. 또한 이 함수의 경우 구형 함수 또는 가우스 함수에 대해 언급한 조건이 적용된다. 그러나, 본 발명은 언급된 함수에 한정되지 않아야 한다. 즉, 다른 적절한 함수들이 아포디제이션 함수로서 사용될 수 있다.

전체 시차(Full-Parallax)-홀로그램-인코딩의 경우, 일반적으로 푸리에 변환 방법에 따른 계산에서 정사각형 또는 직사각형 가상 가시 영역으로부터 또한 다시 정사각형 또는 직사각형 서브 홀로그램이 SLM에서 계산된다. 일반적으로 가상 가시 영역의 수평 범위는 SLM의 수평 픽셀 피치와 관련되어 있다. SLM의 픽셀 피치의 수직 범위는 이 경우 일반적으로 SLM의 수평 픽셀 피치와 관련되어 있다. 이를 통해, 이렇게 형성된 가상 가시 영역 내에 자신의 눈이 위치하는 관측자는 재구성된, 특히 3 차원 장면을 보거나 또는 관찰할 수 있다.

가상 가시 영역을 기하학적으로 SLM 상으로 투영함으로써 서브 홀로그램 또는 인코딩 영역을 계산할 때, 예를 들어 원형, 타원형, 육각형 또는 또한 다른 형상과 같은 임의의 형상의 가상 가시 영역으로부터, 각각 동일한 형상의 서브 홀로그램을 결정하거나 또는 생성하는 것이 가능하다. 투영 중, 가상 가시 영역으로부터의 광선은 오브젝트 포인트를 통해 SLM 상으로 투영된다. 이 경우 가상 가시 영역이 SLM에 평행하게 형성되거나 또는 이 경우 2 개의 평행 레벨이 존재하는 경우, SLM 상의 투영을 통해 가상 가시 영역의 형상과 동일한 형상의 서브 홀로그램이 생성된다. 그러나, 예를 들어 SLM이 가상 가시 영역과 관련하여 틸팅되거나 또는 만곡되어 형성될 수 있는 경우가 발생할 수도 있다. 이러한 경우에, 서브 홀로그램의 또 다른 형태가 생성되는데, 이는 서로에 대한 두 레벨의 상대적인 배향에 의존한다. 가상 가시 영역에 대해 틸팅된 SLM에서, 예를 들어 그 형상이 원형의 가상 가시 영역인 경우에는 타원형 서브 홀로그램이 생성되거나 또는 정사각형 가상 가시 영역의 경우에는 직사각형 서브 홀로그램이 생성될 것이다. SLM을 틸팅시킴으로써, 서브 홀로그램은 한 방향으로 압축된다. 따라서, 일반적으로 서브 홀로그램의 형상 및 가상 가시 영역이 일치할 필요는 없다.

그러나, 예를 들어, 푸리에 변환 방법 또는 호이겐 요소파와 같은 파 전파 방법과, 서브 홀로그램 또는 인코딩 영역의 기하학적 계산을 제공하는 투영법 사이의 서브 홀로그램의 계산 시의 편차는 정사각형 또는 직사각형 서브 홀로그램의 코너에 더 강하게 스탬핑된다. 서브 홀로그램의 코너에서 1의 값으로부터 0(제로)의 값으로의 진폭의 갑작스러운 감소는 또한 결과적으로 가상 가시 영역의 코너에서 보다 높은 회절 차수를 갖는 더 강한 크로스토크를 발생시킬 것이다. 따라서, 원형 또는 타원형 서브 홀로그램 및 원형 또는 타원형 가상 가시 영역을 사용하고 그리고/또는 SLM 상에 그 형상이 대략 원형 또는 타원형으로 형성된 각진 서브 홀로그램으로부터의 인코딩 영역을 생성하는 것이 바람직할 수 있다.

이미 설명된 바와 같은 회절 차수로의 파 전파 방법에 의한 광 전파의 계산 및 후속적으로 이와 같이 얻어진 값을 함수에 의해 곱하는 경우 가상 가시 영역의 형상은 또한 변경될 수도 있다. 예를 들어, 가상 가시 영역 내의 고정된 또는 미리 정의된 원형 영역 외부의 가상 가시 영역의 모든 값은 원형 가상 가시 영역을 제공하기 위해 0(제로)의 값으로 설정될 수 있다. 이러한 접근법을 통해, 이것이 적합하다면, 예를 들어 타원형 또는 육각형과 같은 가상 가시 영역의 또 다른 형태가 또한 생성될 수도 있다.

또한, 예를 들어 가우스 함수와 같은 연속적으로 감소하는 함수는 가상 가시 영역의 중심으로부터 반경을 갖는 진폭이 가상 가시 영역의 에지까지 감소하는 방식으로 가상 가시 영역에서 반경 방향으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 수평 및 수직 회절 차수의 코너에서, 중심에서 그들의 값에 비해 진폭의 특히 강한 약화를 초래할 것이다.

본 발명에 따른 목적은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있고 이러한 방법에 따라 홀로그램이 인코딩될 수 있는 광 변조 장치에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 목적은 2 차원 및/또는 3 차원 장면을 표현하기 위한 디스플레이 장치 또는 디스플레이, 특히 홀로그래픽 디스플레이에 의해 또한 달성된다. 디스플레이는 이를 위해 적어도 하나의 공간 광 변조 장치를 포함하며, 이 경우 공간 광 변조 장치는 재구성될 장면을 홀로그램으로 인코딩하기 위해 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 적합하다.

본 발명의 교시를 유리한 방식으로 설계하고 그리고/또는 위에서 설명한 예시적인 실시예 또는 구성예를 서로 조합하기 위한 다양한 가능성이 있다. 이를 위해, 한편으로는 독립 청구항의 종속 청구항 및 다른 한편으로는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 도면을 참조하여 참조하도록 하며, 도면에서는 일반적으로 본 교시의 바람직한 실시예가 설명된다. 본 발명은 여기서 설명된 실시예를 참조하여 원칙적으로 설명될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치 또는 디스플레이의 개략도를 사시도로 도시한다.
도 2는 공간 광 변조 장치의 레벨에 대한 오브젝트 포인트의 거리의 함수로서 서브 홀로그램의 크기의 그래픽 표현을 도시한다.
도 3은 투영법 및 푸리에 변환 방법에 의한 계산 후의 서브 홀로그램에서의 진폭의 그래픽 표현을 도시한다.
도 4는 도 3에 따른 서브 홀로그램에서의 진폭 프로파일의 그래픽 표현을 도시하는 도면으로서, 오브젝트 포인트는 광 변조 장치에 대한 시선 방향으로 볼 때 공간 광 변조 장치의 레벨 전방에 대략 17.5 cm에 위치한다.
도 5a 및 도 5b는 공간 광 변조 장치에 대한 시선 방향으로 볼 때 공간 광 변조 장치의 전방에 대략 10 cm에 위치하는 오브젝트 포인트에 대해 도 2에 따른 실선 오버슈트에 따른 공간 광 변조 장치에 대한 진폭 프로파일의 그래픽 표현이다.
도 6은 진폭의 급격한 변화를 갖는 투영법에 의한 계산에 따른 서브 홀로그램에서의 진폭 프로파일의 그래픽 표현 및 연속적인 변화를 갖는 본 발명에 따른 진폭 프로파일을 도시한다.
도 7은 공간 광 변조 장치 상의 강도 분포 또는 어드레싱된 픽셀의 개략도를 도시하는 도면으로서, 개별 표현 1) 내지 6)은 서브 홀로그램의 영역을 확장 또는 감소시키는 상이한 방법을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 원형의 인코딩 영역의 그래픽 표현을 도시한다.
도 9는 공간 광 변조 장치 상에서의 인코딩 영역의 계산을 위해 깊이 영역으로 재구성될 장면의 분할의 개략도를 도시한다.
도 10은 공간 광 변조 장치의 만곡된 표면 상에서의 인코딩 영역의 계산에 대한 개략도를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 각각 매우 넓은 시야를 갖는 디스플레이의 개략도를 도시한다.
도 12는 인코딩 영역에서의 아포디제이션화된 진폭 프로파일의 그래픽 표현을 도시한다.

동일한 요소들/부품들/구성 요소들은 또한 도면들에서 동일한 참조 번호를 갖는다는 것이 간략하게 언급되어야 한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이의 공간 광 변조 장치(SLM) 상의 서브 홀로그램에 기초한 인코딩 영역의 생성 및 계산이 보다 상세히 설명될 것이며, 여기서 관련된 오브젝트 포인트는 각각 SLM에 대해 작은 거리를 갖는다.

분석 계산에 의한 또는 SLM의 상이한 유형 및 크기에 대한 공지된 또는 고전적인 투영법에 의한 SLM 상의 서브 홀로그램의 크기와 관련해서는, 일반적으로 도 2를 참조하도록 하며, 도 2에서는 SLM 상의 서브 홀로그램의 크기가 SLM의 재구성될 장면의 오브젝트 포인트의 거리에 대해 픽셀로 도시된다. 실선 오버슈트는 대략 5 메가 픽셀의 해상도, 156 ㎛의 픽셀 피치 및 대략 2 m의 디스플레이 또는 SLM에 대한 관측자의 거리에서의 SLM에 대해 SLM에 대한 오브젝트 포인트 거리의 함수로서 서브 홀로그램 크기를 나타낸다. 다른 도시된 점선 오버슈트는 30 ㎛의 대략 픽셀 피치 및 70 ㎝의 디스플레이 또는 SLM에 대한 관측자의 대략적인 거리를 갖는 SLM에 대해 SLM에 대한 오브젝트 포인트 거리의 함수로서 서브 홀로그램 크기를 도시한다. 도 2에 도시된 오버슈트는 λ = 475 nm의 청색 파장의 광에 대해 계산되었다. 실선 오버슈트의 서브 홀로그램의 경우 약 6 mm 크기를 갖는 가상 가시 영역이 있다. 점선 오버슈트의 서브 홀로그램의 경우 약 11 mm의 크기를 갖는 가상 가시 영역이 있다.

도 2에 따른 그래픽 표현으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실선 오버슈트의 SLM에 있어서 서브 홀로그램의 크기는 SLM 또는 디스플레이의 전방에 약 18 cm에 존재하는 오브젝트 포인트들에 대해 4 픽셀로 감소하고, 또한 SLM 또는 디스플레이의 전반에 약 10 cm에 존재하는 오브젝트 포인트들에 대해서는 대략 2 픽셀로 감소한다. 그러나, SLM에서 크기 또는 범위가 매우 작은 이들 서브 홀로그램의 경우 더 이상 충분히 양호한 재구성이 달성되지 않는데, 왜냐하면 이들 서브 홀로그램에 대해서는 서브 홀로그램의 에지에서의 회절 효과가 크기 또는 범위가 큰 서브 홀로그램의 경우보다 더 강하게 두드러지기 때문이다. 또한, 더 높은 회절 차수의 크로스토크가 가상 가시 영역의 에지를 통해 이루어질 뿐만 아니라, 가상 가시 영역의 전체 폭 또는 범위를 통해서도 이루어지는 것이 가능할 수 있다. 18 cm 거리는 이 경우 관측자 거리의 9 %에 해당하고, 10 cm 거리는 관측자 거리의 5 %에 해당한다.

그러나, 특히 점선 오버슈트의 SLM에 대해 이미 약 1 cm의 SLM 또는 디스플레이에 대한 오브젝트 포인트의 거리에 대해 - 이 경우에는 단지 관측자 거리의 약 1.4 %임 - 5 픽셀의 서브 홀로그램의 크기가 형성된다. 관련 깊이 영역은 이 경우 매우 작다.

또한, 오브젝트 포인트 또는 재구성될 장면은 디스플레이 상으로의 관측자의 시선 방향으로 볼 때 디스플레이의 전방, 디스플레이의 후방 또는 또한 디스플레이의 레벨 내에 생성되거나 또는 표현될 수 있다는 것을 언급해야 한다. 디스플레이의 레벨은 일반적으로 SLM의 레벨이다. SLM의 레벨에 있는 오브젝트 포인트가 합리적일 수 있으며, 분석 계산 또는 계산법에서 서브 홀로그램의 크기의 한계값이 투영법에 의해 0(제로)의 값이 되더라도, 간단한 계산을 위해 항상 1 픽셀 크기이다. 오히려, 하나의 픽셀의 서브 홀로그램의 크기 또는 범위는 SLM의 레벨 내의 오브젝트 포인트들이 2 차원(2D) SLM 상에서와 같이 표현된다는 사실에 대응한다.

도 3은 분석 계산(투영법에 의한 계산) 및 푸리에 변환 계산에 의한 서브 홀로그램의 계산에서의 차이와 관련하여, 서브 홀로그램의 진폭 프로파일을 도시한다. 실선 오버슈트는 투영법에 의한 기하학적 계산 후의 서브 홀로그램에서의 결정된 진폭을 나타내고, 점선으로 표시된 오버슈트는 도 2에 따른 실선 곡선 이후의 SLM에 대한 푸리에 변환 방법에 의한 보다 정확한 계산에 따른 결정된 진폭을 나타내며, 따라서 156 ㎛의 픽셀 피치를 갖는 SLM 및 2 m의 관측자 거리를 갖는 디스플레이에 대해 나타내며, 이 경우 이 서브 홀로그램에 할당된 오브젝트 포인트는 디스플레이 또는 SLM의 전방에 약 50 cm에 존재한다. 도 3에 따른 실선 곡선의 분석 계산에 의해 결정된 서브 홀로그램의 진폭은 이 경우 푸리에 변환 방법을 사용하여 결정되거나 또는 계산된 서브 홀로그램의 진폭의 평균 높이로 조정되어, 보다 단순한 비교를 가능하게 한다. 이러한 경우에 투영에 의한 서브 홀로그램의 기하학적 계산은 13 픽셀의 크기를 갖는 서브 홀로그램을 생성한다.

점선으로 도시된 곡선으로 표현된 푸리에 변환 방법으로 계산된 진폭은 곡선의 중간 영역에서 오버슈트를 갖는 보다 평활한 프로파일 및 곡선의 외부 또는 에지 영역으로의 연속적인 하강을 나타낸다.

이러한 진폭 프로파일의 차이는 보다 큰 가상 가시 영역과 함께 감소한다. 156 ㎛의 픽셀 피치를 갖는 SLM 및 2 m의 관측자 거리에 대해, 예를 들어 파장 λ = 470 nm의 청색 광의 경우, 가상 가시 영역은 약 6 mm 크기이다.

도 4는 도 3에 따른 진폭 프로파일을 도시하지만, 그러나 디스플레이의 전방에 약 17.5 cm에 존재하는 오브젝트 포인트에 대해 그리고 도 2에 따른 점선 곡선에 따른 SLM에 대해, 따라서 30 ㎛ 픽셀 피치를 갖는 SLM 및 70 cm의 관측자 거리를 갖는 디스플레이에 대해 도시된다. 이것은 도 2에 따른 점선 곡선에 따른 SLM 및 디스플레이 또는 SLM의 전방에 약 17.5 cm에 있는 오브젝트 포인트에 대해 도 4에 따르면 실선 곡선은 투영법에 의한 기하학적 계산에 따른 진폭 프로파일을 나타내고, 점선 곡선은 푸리에 변환 방법에 의한 계산에 따른 진폭 프로파일을 나타낸다는 것을 의미한다. 두 경우 모두, 도 3에 도시된 바와 같이 50 cm에서의 오브젝트 포인트 거리 및 2 m에서의 관측자 거리 또는 도 4에 도시된 바와 같이 17.5 cm에서의 오브젝트 포인트 거리 및 70 cm에서의 관측자 거리에서 SLM에 대한 오브젝트 포인트의 상대 거리는 관측자 거리의 25 %에 해당한다. 후자의 경우, 30 ㎛ 픽셀 피치 및 관측자 거리는 70 cm이지만, 파장 λ = 470 nm인 청색 광에 대한 가상 가시 영역은 대략 11 mm 크기이고, 따라서 도 3에서 선택된 예보다 대략 1,8배 크다.

도 3과 비교하여 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 점선 곡선의 진폭 프로파일의 오버슈트는 적어도 서브 홀로그램의 중간 영역에서 상당히 더 작아진다. 도 3과 도 4의 비교는 11 mm의 크기를 갖는 더 큰 가상 가시 영역과 SLM에 대한 상대 거리가 관측자 거리의 25 %인 경우, 투영법으로 계산된 서브 홀로그램과 푸리에 변환 방법을 사용하여 계산된 서브 홀로그램 사이의 차이가 6 mm 크기를 갖는 가상 가시 영역의 경우보다 훨씬 더 작다는 것을 나타낸다.

도 2에 따른 실선 곡선에 따른 SLM에 대해 - 6 mm 크기의 가상 가시 영역을 갖는 경우 - 도 5a는 관측자 거리의 5 % 또는 디스플레이 또는 SLM의 전방의 약 10 cm에 존재하는, 따라서 이전에 관측된 오브젝트 포인트보다 더 가까운 오브젝트 포인트를 통해 생성되어 계산되는 서브 홀로그램의 진폭 프로파일을 나타낸다. 투영법을 사용하는 서브 홀로그램의 기하학적 계산에 따르면, 이 경우 서브 홀로그램의 크기 또는 범위는 폭이 단지 2 픽셀이다. 단지 2 픽셀은 진폭 값이 0(제로)이 아니며, 이 두 진폭은 크기가 같다. 그러나, 푸리에 변환 방법을 사용하여 결정된 서브 홀로그램은 결정된 서브 홀로그램의 각각의 홀수 개수의 픽셀에 대해 대칭적인 프로파일을 나타낸다. 단지 하나의 중앙 픽셀은 높은 진폭을 가지므로, 이 픽셀의 좌측 및 우측 이웃은 훨씬 더 작은 진폭을 갖는다. 따라서 서브 홀로그램의 두 계산의 상대 편차는 두 곡선의 서로에 대한 변위에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이 여기서 특히 크다. 투영법에 의한 계산에서, 서브 홀로그램의 중심은 2 개의 픽셀 사이에 있을 것이다. 푸리에 변환 방법으로 계산할 때, 서브 홀로그램의 중심은 또한 픽셀의 중심에 대응한다.

따라서, 도 2 내지 도 5a로부터 추론되는 것은, 유리하게는 예를 들어 여기서 크기가 6 mm인 가상 가시 영역 및 관측자 거리의 10 %의 디스플레이 또는 SLM에 대한 오브젝트 포인트의 상대 거리와 같은, 크기 또는 범위가 매우 작은 서브 홀로그램에 대해, 투영법에 의한 서브 홀로그램의 분석 계산은, 서브 홀로그램의 개별 픽셀의 상이한 진폭이 허용되거나 또는 개별 픽셀이 상이한 진폭을 포함함으로써, 서브 홀로그램의 진폭 프로파일을 푸리에 변환 방법에 의해 결정된 서브 홀로그램의 진폭에 근사시키도록 변형된다는 것이다.

예를 들어, 도 5a에 따른 디스플레이 또는 SLM으로부터 오브젝트 포인트의 이러한 거리 및 유사한 거리에 대해, 이제 동일한 진폭의 2 픽셀 대신에, 서브 홀로그램은 그 범위가 3(5 또는 그 이상의) 픽셀로 확장될 수 있고, 따라서 SLM 상에 인코딩 영역이 생성될 수 있고, 이 인코딩 영역은 투영법에 의해 결정된 서브 홀로그램 및 그것에 인접한 추가적인 픽셀을 포함한다. 이 경우 예를 들어 이 인코딩 영역에 대한 진폭은 푸리에 변환 방법을 통해 얻은 계산 값으로부터 채용된다.

도 5b는 5 개의 픽셀을 갖는 서브 홀로그램을 도시하고, 이 경우 이들 5 개의 픽셀의 진폭 값은 푸리에 변환 방법을 사용하는 계산에 대응한다. 도 5a와 비교하여 도시된 바와 같이, 푸리에 변환 방법은 또한 추가의 픽셀에 대해 0과 다른 작은 진폭 값을 갖는다. 그러나, 도 5b의 5 개의 픽셀을 갖는 서브 홀로그램은 푸리에 변환 방법의 결과에 대한 이미 상당히 양호한 근사를 나타낸다.

여기서 추가적인 계산 노력에 따라, 오브젝트 포인트에서 디스플레이 또는 SLM으로의 그러한 작은 거리에 대한 진폭이 룩업 테이블이라고도 하는 룩업 테이블에 저장되는 것이 유리할 수 있다. 본 실시예의 진폭은 서브 홀로그램의 중앙과 대칭이기 때문에, 3 개의 진폭 값을 룩업 테이블에 저장하는 것으로 충분할 것이다.

그러나, 인코딩 영역은 푸리에 변환 방법으로부터의 값에 기초하여 정확하게 결정될 필요는 없다.

도 6은 진폭의 급격한 변화를 갖는 투영법에 의한 계산에 따른 서브 홀로그램에서의 진폭 프로파일 및 이에 대한 비교로서, 0의 값으로부터 1의 값으로의 진폭의 연속적인 변화를 갖는 인코딩 영역에서의 진폭 프로파일의 그래픽 표현을 나타낸다. 인코딩 영역에서의 진폭 프로파일은, 서브 홀로그램의 각각 4 개의 에지 픽셀마다 진폭을 예를 들어 0.95, 0.85, 0.7 및 0.5의 값으로 약간 감소시키고 그리고 서브 홀로그램의 범위 외부의 각각 3 개의 픽셀마다 진폭을 예를 들어 0.3, 0.15 및 0.05의 값으로 약간 증가시킴으로써, 서브 홀로그램으로부터 결정된다. 따라서, SLM 상에 생성된 인코딩 영역은 투영법에 의해 결정된 서브 홀로그램 및 그에 인접한 다른 픽셀을 포함한다. 그러나, 이 경우에는 푸리에 변환 방법을 사용하는 계산의 노력은 필요하지 않다.

SLM 상에 홀로그램을 계산하고 생성하기 위한 본 발명에 따른 방법이 아래에 보다 상세하게 설명될 것이다.

SLM 상의 오브젝트 포인트들의 인코딩 필드는 본 발명에 따르면 서브 홀로그램 외부 영역으로 확장될 수 있다. 여기서 우선 서브 홀로그램이 어떤 방법으로 생성되고 계산되는지는 중요하지 않다.

시뮬레이션에서, 사용된 SLM의 전송 코사인 형상의 아포디제이션화된 단일의 픽셀의 회절 이미지가 관측자의 눈의 입사 동공의 레벨에서 계산되었다. 이 경우 단일 픽셀의 회절 이미지의 영역 또는 픽셀의 원거리 필드에서의 강도 분포의 영역은, 즉 구체적으로 관측자의 눈의 입사 동공의 레벨에서, 제 1 측 방향 범위(y-방향)에서 I > 0.9x Imax의 강도 값으로 7 mm 이상의 값을 차지하고, 제 2 측 방향 범위(x-방향)에서 20 mm 이상의 큰 값을 포함하며, 이 경우 하나의 픽셀은 종횡비가 1:3이라는 것을 알 수 있다. 이는 서브 홀로그램이 y-방향으로 예를 들어 ± 3.5 mm만큼 그리고 x-방향으로 예를 들어 ± 10 mm만큼 크기가 확대되거나 또는 확장될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 오브젝트 포인트를 인코딩하기 위해 고전적인 서브 홀로그램 외부에 존재하는 이 영역만이 독점적으로 사용될 수 있다. 이는 또한 이 영역에서 인접한 픽셀의 회절 이미지, 즉 또한 이 영역에 있지만 고전적인 서브 홀로그램의 외부에 존재하는 픽셀의 회절 이미지가 관측자의 눈의 입사 동공에 도달하여, 이로써 기하학적 투영을 통해 결정되는 서브 홀로그램의 영역에 존재하지 않는 오브젝트 포인트가 눈의 망막에 표시된다는 것을 의미한다.

이러한 시뮬레이션에 기초하여, 눈의 입사 동공의 레벨에서 SLM의 단일 픽셀의 회절 이미지가 입사 동공 자체보다 현저히 더 확장되는 것으로 추론될 수 있다. 반대로 이는 또한 눈의 입사 동공의 기하학적 투영의 영역 또는 오브젝트 포인트를 통한 가상 가시 영역의 외부의 SLM의 픽셀도 SLM 상으로 사용될 수 있어, 원하는 오브젝트 포인트를 공간에 생성하고, 이를 눈의 입사 동공을 통해 검출할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 공간 내의 오브젝트 포인트를 인코딩하는데 사용된 SLM의 픽셀은 부분적으로 또는 또한 결정된 경우에는 완전히 눈의 입사 동공의 투영 영역 또는 가상 가시 영역의 투영 영역의 외부에서 SLM 상에 있을 수 있다. 또한, 서브 홀로그램의 영역이 가변적으로 씨닝(thinning)될 수도 있는데, 즉, 서브 홀로그램의 특정 픽셀만이 오브젝트 포인트를 인코딩하는데 사용될 수도 있다.

가변 씨닝의 경우에, 가능한 한 양호한 배경의 억제를 달성하기 위해, 나머지의, 즉 SLM의 어드레싱되어 마스킹되지 않은 픽셀에 대해 최적화가 수행될 수 있다.

고전적인 서브 홀로그램의 공간적 범위를 통해 픽셀을 어드레싱함으로써, 재구성을 위해 사용된 픽셀의 개수를 증가시키거나 또는 감소시킬 수도 있다. 또한, 픽셀의 어드레싱은 통계적으로 씨닝되어 수행될 수 있고, 충분한 많은 개수의 출력 픽셀의 경우 예를 들어 비교 가능한 고전적인 서브 홀로그램에서 어드레싱되거나 또는 하나 또는 복수의 오브젝트에 할당되는 초기 픽셀의 80 %, 60 %, 40 % 또는 심지어 20 %로 감소될 수 있다. 이는 개별적인 인코딩 경우에 따라 다르다.

서브 홀로그램의 고전적 구조화의 상쇄는 또한 개별적인 인접한 오브젝트 포인트들의 회절 이미지의 공간 주파수 성분이 그들의 가시적인 크로스토크의 형태로 존재하는 중첩이 감소되도록 서로 상이하게 할 수 있도록 목표한 대로 사용될 수 있다. 여기서 시작점은 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역을 달성하기 위해 진폭 아포디제이션 함수가 스탬핑되는 예를 들어 고전적인 서브 홀로그램일 수 있다. 이 진폭 아포디제이션 함수는 이는 인접한 오브젝트 포인트를 제 1 인코딩 포인트에 의해 인코딩된 제 1 오브젝트 포인트로 인코딩하는 인접한 서브 홀로그램 또는 인코딩 영역의 진폭 아포디제이션 함수와 다르다. 그러나 이를 발생시키는 픽셀의 어드레싱에 대한 통계적 분포가 있다고 가정할 수도 있다. 인코딩 영역이 중첩될 수도 있다. 그러나, 예를 들어, SLM 상의 픽셀의 개수가 충분히 높고 그리고/또는 픽셀의 통계적 씨닝이 충분하게 허용된다면, 통계적으로 씨닝되지만 그러나 중첩되지 않는 픽셀 세트를 사용하는 것, 즉 다른 오브젝트 포인트들에 대해 다른 픽셀 세트를 사용하는 것이 허용된다면, 인코딩 영역이 중첩되지 않아도 되는 것도 가능하며, 이 경우 이러한 픽셀 세트는 약간 중첩되지 않거나 또는 약간만 중첩된다. 이 경우, 상이한 오브젝트 포인트에 대해 사용되는 서브 홀로그램 또는 인코딩 영역의 상이한 진폭 아포디제이션 함수는 대칭적이지 않아야 한다. 이것은 서브 홀로그램이 통계적으로 씨닝되는지 여부에 의존하지 않는다.

다른 말로 하면, 보다 양호한 이해를 위해, 개별 픽셀의 회절 이미지가 에어리(Airy) 분포와 유사하게 상상될 수 있다. 회절 이미지에서의 2 차 최대값의 높이 및 위치는 사용된 서브 홀로그램의 진폭 아포디제이션 함수에 의존한다. 따라서, 2 차 최대값은 일반적으로 1 차 최대값에서 더 높은 개구 수에 의해 사용될 수 있고, 더 작은 개구 수를 통해 그것으로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 서브 홀로그램에서 멀티 애퍼처 렌즈 또는 일반적으로 통계적으로 씨닝되거나 또는 통계적으로 아포디제이션화된 렌즈 함수를 사용하는 방법을 통해, 회절 이미지의 배경에서 2 차 최대값을 변위시키거나 또는 인접한 회절 이미지에 대한 그들의 위치 및 형상을 변경하여, 인접한 오브젝트 포인트들의 크로스토크가 최소가 되도록 하는 것이 가능하다. 여기에 사용된 평가 기준은 망막에서 형성되는 이미지이다. 이는 관측자의 눈의 입사 동공을 통과하는 광의 평면파 스펙트럼을 좁히는 것을 고려해야 한다는 것을 의미한다.

서브 홀로그램의 진폭 아포디제이션 함수의 세트는 상호 크로스토크의 상호 실현된 값에 의해 룩업 테이블에 저장되고 기억될 수 있다. 단순 값은 컨볼루션(convolution)에 기인하며, 이 경우 따라서 컨볼루션 중심은 연관된 오브젝트 포인트의 상호 거리에 의해 결정된다는 점에 유의해야 한다. 즉, 여기서 표현되는 재구성 품질 및 관측자에 의해 인식되는 오브젝트 포인트에 대한 최적화 접근법이 형성된다.

도 7에는 SLM 상의 픽셀의 어드레싱에 대한 상이한 방식이 도시되어 있다. 이러한 유형의 어드레싱은 특정 개수의 픽셀에 의해 2 차원 및/또는 3 차원 장면의 오브젝트 포인트를 재구성하는데 사용될 수 있으며, 이 경우 재구성은 장면을 관측하는 관측자의 눈의 입사 동공에 의해 검출될 수 있다. 일반적으로, 서브 홀로그램 또는 인코딩 영역의 통계적 선택 또는 통계적 씨닝은 복소수 값에 의해 이루어지는데, 즉 픽셀의 진폭 투명도 및 위상 투명도와 관련하여 복소수 값에 의해 이루어진다. 도 6의 표현은 복소수 값 픽셀의 어드레스 그리드를 일반적으로 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 간단하게는 예를 들어 2 진수일 수도 있고 0과 1 사이의 값을 취할 수도 있는 강도 값의 그리드 또는 강도 그리드일 수도 있다. 어드레싱의 바이너리 그리드 또는 단순히 강도 분포의 사용은 표현을 단순화하는데 기능한다. 가중치 지정 - 어드레싱의 그리드 및 또한 강도의 그리드도 연속적으로 실행될 수 있다.

도 7에서, 표현 1)은 서브 홀로그램(SH)의 강도 분포 또는 어드레싱된 픽셀을 도시하고, 여기서 각각의 표현 1) 내지 6)에서의 서브 홀로그램(SH)은 동일한 크기 또는 범위를 갖는다. 서브 홀로그램(SH)의 영역은 점선 또는 윤곽선으로 도시된다.

표현 2)은 서브 홀로그램(SH)의 외부에 있는 픽셀에 대한 어드레싱된 픽셀 또는 서브 홀로그램(SH)의 통계적 확장을 도시한다. 다시 말해, 서브 홀로그램은 SLM의 오브젝트 포인트를 인코딩하는데 기여하는 이들 외부에 존재하는 픽셀을 제공함으로써 그 크기 또는 범위가 인코딩 영역으로 확장된다. 이렇게 생성된 인코딩 영역은 따라서 서브 홀로그램(SH) 또는 서브 홀로그램(SH)의 모든 픽셀을 포함하며, 또한 SLM의 서브 홀로그램(SH)의 외부에 위치하는 픽셀도 포함하는데, 여기서 백색으로 표현된다. 여기서, 표현 2)에서는 서브 홀로그램(SH)의 에지 영역에 개별화되어 위치되는 픽셀만이 표현되고, 이는 서브 홀로그램(SH) 외에 인코딩 영역의 생성에 기여한다. 물론, 서브 홀로그램(SH)이 인코딩 영역을 생성하기 위해 크기 또는 범위가 확장 가능하므로, 서브 홀로그램(SH)의 에지 영역 주위에 위치되는 모든 픽셀이 오브젝트 포인트를 인코딩하는데 사용될 수 있다는 것도 가능하고, 따라서 서브 홀로그램의 외부에 위치하는 픽셀 확장의 통계적인 씨닝은 제공되지 않는다. 예를 들어, 서브 홀로그램(SH)은 상부, 하부, 좌측 및 우측 영역에서 3 또는 5 픽셀만큼 확장될 수 있고, 이 경우 이들 픽셀 및 서브 홀로그램의 내부 에지 영역에서의 픽셀의 진폭은 그에 대응하게 진폭 값이 할당되어 얻어지므로, 인코딩 영역의 에지 영역에 대해 연속적으로 감소하는 진폭 프로파일이 제공된다.

표현 3)에서는 서브 홀로그램(SH) 내부의 픽셀의 어드레싱을 통계적으로 마스킹하는 것이 표현된다. 알 수 있는 바와 같이, 여기서 흑색으로 표현된 개별 픽셀은 SLM에서 오브젝트 포인트의 인코딩에 기여하지 않는다.

도 6의 표현 4)에는 서브 홀로그램(SH)의 내부 및 외부의 픽셀의 통계적 어드레싱이 도시되어 있다. 이 표현은 서브 홀로그램의 픽셀이 감소될 수 있을 뿐만 아니라 동시에 서브 홀로그램이 이들 외부의 픽셀을 통해 확장될 수 있다는 것을 보여준다. 따라서, 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역은 픽셀에 의해 씨닝된 서브 홀로그램 및 서브 홀로그램의 외부에 위치한 여기서 백색으로 표현된 픽셀을 포함한다.

표현 5)에서, 통계적으로 씨닝되지 않은 완전히 서브 홀로그램(SH) 외부의 픽셀의 어드레싱이 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 서브 홀로그램(SH) 내에는 SLM에서 오브젝트 포인트를 인코딩하는 픽셀이 없다. SLM에서 오브젝트 포인트를 인코딩하는 픽셀은 이 실시예에서 완전히 서브 홀로그램(SH)의 영역 외부에 위치된다.

표현 5)와 달리, 표현 6)은 마찬가지로 완전히 서브 홀로그램의 외부에 있는 픽셀의 어드레싱을 도시하지만, 여기에는 서브 홀로그램(SH) 외부의 픽셀의 통계적으로 씨닝된 어드레싱이 존재한다. 또한, 이 실시예에서도, 표현 5)에 대한 실시예에서와 같이, 서브 홀로그램(SH) 내부에는 SLM에서 오브젝트 포인트를 인코딩하는 픽셀이 존재하지 않는다. SLM에서 오브젝트 포인트를 인코딩하는 픽셀은 본 실시예에서 완전히 서브 홀로그램(SH)의 영역 외부에 위치하며, 여기서 단지 통계적으로 결정된 특정 픽셀만이 오브젝트 포인트를 인코딩하기 위해 제공된다.

도 8에는 표현 a) 내지 d)에서 인코딩 영역(KB)에 할당된 직사각형 또는 정사각형 서브 홀로그램(SH)와 관련하여 둥근 인코딩 영역(KB)이 도시되어 있다.

도 8의 표현 a)는 투영법에 의한 계산의 결과인 서브 홀로그램(SH)보다 작은 인코딩 영역(KB)의 예를 나타내고 있다. 이 예에서 정사각형 픽셀을 갖는 SLM이 개략적으로 도시되어 있는데, 이는 서브 홀로그램(SH) 내의 회색 선들로 표현될 것이다. 실선으로 나타낸 오브젝트 포인트에 대한 투영법에 의해 계산된 서브 홀로그램은 마찬가지로 이 예에서는 정사각형이고 크기는 20 × 20 픽셀이다.

서브 홀로그램을 통한 단면에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 서브 홀로그램의 에지 영역에서 보다 큰 서브 홀로그램의 경우에도, 푸리에 변환 방법을 사용한 계산과 투영법을 사용한 계산 간의 차이가 존재한다 - 특히 도 4의 그래픽 표현에 나타나는데, 여기서 푸리에 변환 방법(흑색 곡선)의 진폭 프로파일은 오버슈트를 갖지만, 투영법을 사용하여 계산된 서브 홀로그램의 진폭 프로파일은 일정한 진폭을 갖는다.

2 차원에서, 직사각형 또는 정사각형으로 형성된 서브 홀로그램에서 투영법에 의해 계산된 서브 홀로그램과 푸리에 변환 방법을 사용하여 계산된 서브 홀로그램 간의 이러한 차이는 서브 홀로그램의 코너 영역에서 특히 큰데, 왜냐하면 여기서 수평 및 수직 진폭 프로파일의 오버슈트가 합산되기 때문이다. 투영법으로 서브 홀로그램을 더 간단히 계산하면 더 높은 회절 차수로 인해 코너에 크로스토크가 생성될 수 있다. 그러나, 이러한 교란 크로스토크는 투영법에 의해 계산된 서브 홀로그램의 표면의 영역보다 작은 크기의 인코딩 영역이 선택되면 유리하게 감소될 수 있다.

특히, 서브 홀로그램의 대략 둥근 형태를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 도 8에 도시된 예에서, 인코딩 영역(KB)은 여기에 점선으로 도시된 정사각형 서브 홀로그램(SH)의 에지 길이에 대응하는 직경을 갖는 원이 결정되도록 선택된다.

픽셀 그리드 내에서 이 경우 픽셀은 여기서 점선으로 표현되는 이러한 원형 형성에 근사하도록 인코딩 영역에 속하는 것으로 선택된다.

도 8의 표현 b)에 따르면, 직사각형 서브 홀로그램(SH)은, 장축 및 단축이 서브 홀로그램(SH)의 직사각형의 긴 에지 길이 및 짧은 에지 길이에 대응하는 타원을 계산함으로써, 유사한 방식으로 대략 타원형인 인코딩 영역(KB)으로 대체될 수 있다.

그러나 본 발명은 이러한 경우에 한정되지 않는다. 일반적으로, 인코딩 영역에 대한 원의 직경 또는 타원의 축은 또한 서브 홀로그램의 에지 길이와 다를 수 있다.

따라서, 인코딩 영역에 대한 원형 직경 또는 타원의 축은 또한 도 8의 표현 c)에 따르면 서브 홀로그램보다 더 작을 수 있거나 또는 도 8의 표현 d)에 따르면 서브 홀로그램보다 약간 더 클 수 있다. 도 8의 표현 d)에 의해 도시된 바와 같이, 따라서, 예를 들어 서브 홀로그램(SH)보다 수평 방향 및 수직 방향에서 약간 더 크지만 대각선 방향에서는 더 작은 인코딩 영역(KB)이 형성되거나 또는 생성될 수 있다.

투영법에 의한 서브 홀로그램(SH)으로부터의 인코딩 영역(KB)의 계산을 위한 깊이 영역(TB_G) 및 푸리에 변환 방법에 의한 서브 홀로그램(SH)으로부터의 인코딩 영역(KB)의 계산을 위한 다른 깊이 영역(TB_K)으로 재구성될 3 차원 장면(S)을 분할하는 것이 원리적으로 도 9에 도시되어 있다.

도 9는 여기서 SLM 및 가상 가시 영역(VW)을 갖는 디스플레이(D)를 개략적으로 도시하며, 이 가상 가시 영역은 여기서 관측자 눈으로 표현되는 관측자가 재구성된 장면(S)을 관측할 수 있는 가상 관측자 윈도우로도 언급될 수 있다. 재구성될 3 차원 장면(S)은 가상 가시 영역(VW)에 의해 SLM에 대해 걸쳐지는 소위 관측자 영역인 절두체(F)로 표현될 수 있으며, 여기에서 절두체(F)는 도시된 바와 같이 SLM을 통해 후방으로 더 연장될 수 있다. 3 차원 장면(S)은 오브젝트 포인트(Pn)로 분해된다. 여기서 예로서 3 차원 장면(S)의 오브젝트 포인트(P1 내지 P4)가 도시되어 있다. 관측자 레벨(BE)에서 볼 때, 오브젝트 포인트(P1, P3)는 SLM 후방에 위치한다. 따라서 오브젝트 포인트(P2, P4)는 SLM 전방에 위치한다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 오브젝트 포인트(P1 및 P2)는 오브젝트 포인트(P3 및 P4)보다 SLM에 대해 더 큰 거리를 갖는다.

이에 따라, 3 차원 장면(S)은 예를 들어 오브젝트 포인트(P1, P2)가 존재하는 SLM의 전방뿐만 아니라 후방에 SLM으로부터 더 큰 거리를 갖는 깊이 영역(TB_G)과, SLM에 가까운 깊이 영역(TB_K)으로 분할된다. 이것은 분할 레벨을 나타내는 2 개의 수직한 두꺼운 선에 의해 도 9에 표시된다. 예를 들어, SLM에 가까운 깊이 영역(TB_K)에는 오브젝트 포인트(P3, P4)가 위치한다. 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, "SLM에 가까운"이라는 표현은 일반적으로 SLM 후방과는 다른 SLM 전방의 절대 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영역은 서브 홀로그램의 최소 크기에 의해 픽셀 단위로 결정될 수 있다. SLM에 가까운 깊이 영역(TB_K)은 예를 들어 이 깊이 영역(TB_K)이 5 픽셀보다 작은 수평 또는 수직 범위를 갖는 서브 홀로그램(SH)을 포함하도록 결정될 수 있다. 5 픽셀의 서브 홀로그램의 범위는 일반적으로 관측자 레벨(BE)로부터 볼 때 SLM 전방보다는 SLM 후방에서 더 큰 거리로 달성된다.

오브젝트 포인트(P3 및 P4)보다 SLM으로부터 더 멀리 있고 깊이 영역(TB_G)에 위치하는 오브젝트 포인트(P1 및 P2)에 대해, 본 실시예에서 투영법에 따라 서브 홀로그램(SH₁ 및 SH₂)이 계산된다. SLM에 대한 거리가 작고 깊이 영역(TB_K)에 위치하는 오브젝트 포인트(P3, P4)에 대해서는, 서브 홀로그램(SH)이 푸리에 변환 방법에 따라 계산된다. 이들 서브 홀로그램(SH, SH_N)으로부터 이 경우 각각의 오브젝트 포인트(P_N)에 대해 SLM 상의 인코딩 영역이 결정되어 생성된다.

대안적인 실시예에서, 오브젝트 포인트(P3 및 P4)의 인코딩 영역에 대해 사전 계산된 값이 룩업 테이블로부터 취해질 수도 있다.

도 10에는 SLM의 만곡된 또는 벤딩된 표면 상의 인코딩 영역이 어떻게 계산될 수 있는지가 개략적으로 도시되어 있다. 여기서 다시 관측자 레벨(BE)로부터 볼 때, SLM의 전방 또는 후방에 존재하는 오브젝트 포인트(P1 내지 P4)가 도시된다. SLM의 만곡된 표면은 그 자체가 벤딩된 형상을 갖는 디스플레이일 수 있다. 그러나, 선택적으로, 이 설명의 의미에서 또한, 물리적인 SLM 자체는 편평하게 형성되지만, 예를 들어 이미지 영역 곡률로 인해, 그 안에 제공되는 이미징 시스템의 수차를 통해 벤딩된 형상을 가정하는 예를 들어 헤드 업 디스플레이에서의 SLM의 이미지일 수도 있다.

투영법에 의한 계산을 위해, 광선이 가상 가시 영역(VW)으로부터 오브젝트 포인트(P_N)를 통해 SLM으로 드로잉됨으로써, 편평한 SLM과 유사한 방식으로 만곡된 SLM 상의 서브 홀로그램의 위치 및 크기가 결정될 수 있다. 이것은 오브젝트 포인트(P1 내지 P4) 및 연관된 서브 홀로그램(SH₁ 내지 SH₄)에 대해 도 10에 개략적으로 도시된다. 이 경우, 서브 홀로그램(SH₁ 내지 SH₄)으로부터, 연관된 인코딩 영역이 계산되어, 여기서 오브젝트 포인트(P1 내지 P4)가 SLM 상에 인코딩된다. 오브젝트 포인트에 대한 인코딩 영역이 연관된 서브 홀로그램과 동일한 크기 또는 범위 및 동일한 형상을 갖는 경우라면, 이 경우 도 10 및 또한 도 9, 도 11a 및 도 11b에서, 도시된 서브 홀로그램은 동시에 인코딩 영역을 나타낸다.

서브 홀로그램의 위상 프로파일은 오브젝트 포인트로부터 서브 홀로그램 내의 상이한 픽셀의 중심까지의 광선의 경로차로부터 결정될 수 있다. 이로부터, 인코딩 영역의 내부의 진폭 프로파일이 일정하고 인코딩 영역의 에지 영역을 향해 연속적으로 감소하도록 선택되는 인코딩 영역이 결정되는 것이 가능하다.

대안적으로, 오브젝트 포인트로부터 SLM으로의 호이겐스 파 전파는 SLM 상의 픽셀당 하나의 값을 각각 스캐닝함으로써 수행될 수 있다. 위상 프로파일은 이 경우 본질적으로 이전 절차에 대응된다. 진폭 프로파일은 또한 파 전파로부터 계산된다.

대안적으로 오브젝트 포인트로부터 가상 가시 영역으로의 호이겐스 파 전파 및 가상 가시 영역으로부터 SLM으로의 추가의 호이겐스 파 전파가 가능하다.

또한, 도 11a 및 도 11b는 각각 매우 큰 시야를 갖는 디스플레이 또는 SLM을 도시한다. 이 예에서 시야는 약 100 도이며, 점선으로 된 외부 선에 의해 표현된다.

도 11a에서, 관측자의 눈이 중앙 영역에서 또는 중앙에서 SLM 전방에 위치하고, 또한 SLM에 대해 수직하고 또한 오브젝트 포인트(PL)에 수직인 가상 가시 영역(VW)을 통해 바라본다. 이 오브젝트 포인트(P1)에 대해, 서브 홀로그램(SH₁) 및 이로부터 인코딩 영역은 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이, 작은 시야를 갖는 SLM의 경우와 동일한 방식으로 계산된다. 특히, 가상 가시 영역(VW)은 SLM에 평행한 레벨, 관측자 레벨(BE)에 위치된다.

도 11b에서, 동일한 SLM 또는 디스플레이가 도 11a와 동일한 관측자의 위치로 도시되어 있지만, 그러나, 관측자의 눈의 눈 동공 또는 머리가 움직이거나 또는 회전하여 시야의 외측 영역 또는 에지 영역 내의 오브젝트 포인트(P2)를 보는 경우에 대해 도시된다. 관측자의 눈의 눈 동공의 회전은 예를 들어 카메라로 검출될 수 있고, 이에 의해 시선 추적(gaze tracking)이 수행될 수 있다.

그러나, 대안적으로, 재구성될 장면 또는 오브젝트의 홀로그램의 계산은 시야 방향에 독립적으로 발생할 수 있으며, SLM에 대한 눈의 측 방향 위치 및 거리만을 고려할 수 있으므로, 따라서 관측자는 이 위치로부터 오직 회전된 머리 또는 눈으로만 목표한 대로 SLM 또는 디스플레이의 에지를 관측할 수 있다. 이러한 경우에, 도 11b에 도시된 바와 같이, 오브젝트 포인트(P2)에 대한 인코딩 영역은 SLM에 대해 기울어진 가상 가시 영역(VW_neu)이 존재하는 것처럼 계산될 수 있고, 이에 따라 가상 가시 영역(VW_neu)은 중심으로부터 P2를 통해 SLM으로의 연결 라인 상에 수직으로 위치하게 된다. 이를 통해 SLM에 평행하게 위치하는 가상 가시 영역(VW_standard)으로부터의 서브 홀로그램 또는 인코딩 영역의 계산의 경우와는 다른 서브 홀로그램(SH₂) 또는 이로부터 생성된 인코딩 영역의 크기가 SLM 상에 형성된다. 서브 홀로그램 및 이로부터 생성된 인코딩 영역의 이러한 크기 및 위치가 변경됨에 따라, 관측자의 눈에 대한 오브젝트 포인트(P2)의 개선된 가시적인 재구성이 구현된다.

또한, 이 예시적인 실시예의 확장된 실시예에서도, SLM 상의 인코딩 영역의 계산은 시야 또는 뷰잉 영역에 걸친 가상 가시 영역의 연속적인 회전에 의해 수행되는 것이 가능할 수 있다.

대안적으로, 도 11b에 따른 실시예의 다른 실시예에서, 가상 가시 영역(VW)의 회전에 대해 또한 시야의 큰 각도, 예를 들어 30 도보다 큰 각도만이 고려될 수도 있다. 또는 시야를 각도 섹션으로 나눌 수 있고, 이 경우 이러한 각도 섹션에 대해 각각 각도 섹션 내에서 고정된, 그러나 경우에 따라서는 틸팅된 가상 가시 영역에 의해 계산이 수행된다.

도 12는 표현 a)에서 직사각형 진폭 프로파일을 갖는 서브 홀로그램을 나타낸다. 이것은 진폭 프로파일이 서브 홀로그램 내에서 일정한 값을 가지며 서브 홀로그램 외부에서는 0의 값을 갖는다는 것을 의미한다.

이와 비교하여, 마찬가지로 표현 a)에서 사인 스퀘어 형상의 아포디제이션화된 진폭 프로파일을 갖는 인코딩 영역이 도시된다. 또한, 이 인코딩 영역은 여기서 서브 홀로그램의 크기보다 약간 더 크게 선택된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이것은 도 7 및 도 8에서 이미 설명된 바와 같이 인코딩 영역이 서브 홀로그램과 동일한 크기이거나 또는 더 작을 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 사인 스퀘어 형상의 진폭 프로파일 대신에, 예를 들어 가우시안 함수와 같은 다른 함수를 사용하기 위해 아포디제이션화된 진폭 프로파일을 생성하는 것도 가능하다.

도 12는 표현 b)에서 서브 홀로그램과 관련하여 인코딩 영역에서 아포디제이션화된 진폭 프로파일을 나타낸다. 아포디제이션화된 진폭 프로파일의 사용은 또한 도 8에 예시적으로 도시된 바와 같이 서브 홀로그램과 비교하여 인코딩 영역의 형태의 변화와 결합될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 둥근 또는 원형 인코딩 영역에 대해, 유리하게는 반경 방향 진폭 프로파일이 사용될 수 있는데, 즉 인코딩 영역의 중심까지의 거리가 에지에 대해 모든 방향으로 반경 방향으로 감소되는 진폭이 사용된다.

도 12의 표현 b)는 설명을 위해 점선으로 도시된 정사각형 서브 홀로그램(SH)을 개략적으로 도시하고, 이에 대한 비교로서 그 중심으로부터 연속적으로 반경 방향으로 감소하는 진폭을 갖는 둥근 인코딩 영역(KB)을 도시한다.

유사한 방식으로, 직사각형으로 형성된 서브 홀로그램에 대해, 에지 영역으로 타원형으로 감소되는 진폭을 갖는 인코딩 영역이 또한 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 서브 홀로그램을 계산하고 생성하기 위한 푸리에 변환 방법 및 직접 서브 홀로그램 계산을 위한 투영법의 장점이 조합될 수 있고, 이러한 조합이 재구성될 장면 또는 오브젝트에 대해 SLM 상에서 홀로그램을 계산하고 생성하기 위해 유리한 경우에 그러하다.

본 발명은 여기에 예시된 예시적인 실시예들에 제한되지 않는다. 마지막으로, 위에서 설명한 실시예는 단지 청구된 교시를 설명하는 역할을 하지만, 그러나 이는 실시예에 한정되지 않는다는 점이 특히 지적되어야 한다.

Claims

2 차원 장면 및 3 차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 홀로그래픽 디스플레이를 위한 공간 광 변조 장치에서 인코딩을 위한 홀로그램을 생성하기 위한 방법에 있어서,
상기 장면은 오브젝트 포인트(object point)들로 분해되고, 상기 공간 광 변조 장치에서 서브 홀로그램으로 분할되는 홀로그램으로 인코딩되며, 오브젝트 포인트들은 상기 공간 광 변조 장치 상의 인코딩 영역으로 인코딩되고, 상기 인코딩 영역의 크기 및 형상 중 적어도 하나는, 가상 가시 영역에서 보다 높은 회절 차수의 크로스토크(crosstalk)가 감소되는 방식으로, 상기 인코딩 영역에 할당된 서브 홀로그램의 크기 및 형상 중 적어도 하나와 비교하여 선택되는 것인, 2 차원 장면 및 3 차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 홀로그래픽 디스플레이를 위한 공간 광 변조 장치에서 인코딩을 위한 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 오브젝트 포인트에 대한 상기 인코딩 영역 내의 진폭의 값은 상기 인코딩 영역의 에지 영역을 향해 연속적으로 감소되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치의 중간 영역에 대해 SF ≥ 30 도의 시야에서, 상기 공간 광 변조 장치에 대해 평행하게 형성되는 가상 가시 영역이 계산되고, 상기 공간 광 변조 장치의 에지 영역에 대해 가상 가시 영역이 계산되고, 상기 가상 가시 영역은 관측자가 상기 공간 광 변조 장치를 보는 각도에 대응하는 상기 공간 광 변조 장치에 대한 각도로 형성되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치 상으로 오브젝트 포인트를 통해 관측자 레벨 내의 가상 가시 영역의 기하학적 투영에 의해 서브 홀로그램이 생성되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치 상으로 상기 가상 가시 영역의 상기 기하학적 투영 후에,
- 상기 생성된 서브 홀로그램의 진폭은 상기 서브 홀로그램의 모든 픽셀에 대해 일정한 값으로 설정되고,
- 상기 서브 홀로그램의 에지 영역에 존재하는 픽셀에 대해 상기 진폭에 대한 값은 각각 미리 정의된 값만큼 연속적으로 감소되고,
- 상기 서브 홀로그램은 상기 오브젝트 포인트에 대한 상기 인코딩 영역을 생성하도록 픽셀만큼 범위가 확장되고, 상기 픽셀의 상기 진폭에 대한 값은 임계값까지 연속적으로 더 감소되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치 상으로 상기 가상 가시 영역의 상기 기하학적 투영 후에,
- 상기 서브 홀로그램은 상기 오브젝트 포인트에 대한 상기 인코딩 영역을 생성하도록 픽셀만큼 범위가 감소되고,
- 상기 생성된 인코딩 영역의 진폭은 상기 인코딩 영역의 모든 픽셀에 대해 일정한 값으로 설정되고,
- 상기 인코딩 영역의 에지 영역에 존재하는 픽셀에 대해, 상기 진폭에 대한 값은 각각 임계값까지 미리 정의된 값만큼 연속적으로 감소되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 임계값에 대해 상기 인코딩 영역에서 최대 진폭의 1 %의 값이 선택되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 인코딩 영역에 벨 형상의 진폭 프로파일이 생성되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에서 상기 오브젝트 포인트에 대한 상기 인코딩 영역으로 아포디제이션 함수가 인코딩되거나, 또는 상기 오브젝트 포인트에 대한 상기 인코딩 영역의 계산된 값이 아포디제이션 함수에 의해 곱해지며, 상기 아포디제이션 함수는 상기 인코딩 영역의 중간 영역에서 최대 진폭 값을 갖고, 상기 인코딩 영역의 에지 영역을 향해 0의 값으로 감소되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에 대해 특정 깊이에 있는 오브젝트 포인트에 대해 각각 한 번 인코딩 영역이 푸리에 변환에 의해 계산되고, 상기 계산된 서브 홀로그램의 진폭 프로파일은 룩업 테이블에 저장되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에 대해 상이한 깊이 및 상이한 측 방향 위치에 있는 오브젝트 포인트에 대해 한 번 인코딩 영역이 푸리에 변환과 상이한 파 전파 방법에 의해 계산되고, 상기 계산된 인코딩 영역의 진폭 프로파일은 룩업 테이블에 저장되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
기준 강도(A)를 갖는 오브젝트 포인트에 대해서만 각각 진폭 프로파일이 룩업 테이블에 저장되고, 상기 공간 광 변조 장치에 대해 강도(A)를 갖는 오브젝트 포인트와 동일한 깊이에 위치하는 강도(B)를 갖는 오브젝트 포인트에 대해, 관련 인코딩 영역의 개별 픽셀에 대한 상기 진폭 프로파일은 상기 룩업 테이블로부터 추출되고, 각 픽셀에 대한 상기 진폭은 인자 (B/A)²에 의해 곱해지는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에 대한 상기 오브젝트 포인트의 작은 거리의 경우 및 상기 가상 가시 영역에 대한 상기 오브젝트 포인트의 큰 각도의 경우 중 적어도 하나의 경우, 상기 인코딩 영역은 푸리에 변환 방법에 의해, 또는 호이겐스 요소파를 사용하여, 또는 푸리에 변환 방법에 의해 그리고 호이겐스 요소파를 사용하여 계산되는 서브 홀로그램으로부터 결정되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에 대한 상기 오브젝트 포인트의 큰 거리의 경우 및 상기 가상 가시 영역에 대한 상기 오브젝트 포인트의 작은 각도의 경우 중 적어도 하나의 경우, 상기 인코딩 영역은 투영법에 의해 계산되는 서브 홀로그램으로부터 결정되며, 상기 투영법에서,
- 상기 가상 가시 영역은 상기 오브젝트 포인트를 통해 상기 공간 광 변조 장치 상에 투영되고, 서브 홀로그램이 생성되고,
- 상기 서브 홀로그램은 상기 공간 광 변조 장치 상의 상기 오브젝트 포인트에 대한 상기 인코딩 영역을 생성하도록 픽셀만큼 확장되거나 또는 감소되며,
- 위상 함수가 상기 인코딩 영역으로 인코딩되고,
- 상기 오브젝트 포인트가 미리 설정된 강도로 재구성되도록, 진폭 함수가 상기 인코딩 영역으로 인코딩되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
한계 서브 홀로그램 크기가 결정되고, 서브 홀로그램 크기가 상기 한계 서브 홀로그램 크기보다 크거나 또는 이와 동일한 모든 오브젝트 포인트에 대해, 인코딩 영역은 투영법에 의해 서브 홀로그램으로부터 계산되고, 서브 홀로그램 크기가 상기 한계 서브 홀로그램 크기보다 작은 모든 오브젝트 포인트에 대해서는, 인코딩 영역은 푸리에 변환 방법에 의해 또는 룩업 테이블을 사용하여 서브 홀로그램으로부터 계산되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 한계 서브 홀로그램 크기에 대해 5 픽셀의 값이 선택되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에 대한 관측자의 검출된 거리 또는 측 방향 위치 또는 상기 관측자의 시각에 의해, 어떤 오브젝트 포인트에 대해 인코딩 영역 및 서브 홀로그램이 투영법에 따라 계산되고 어떤 오브젝트 포인트에 대해 인코딩 영역 및 서브 홀로그램이 파 전파 방법에 따라 계산되는지가 결정되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가상 가시 영역의 범위는 회절 차수의 범위보다 작거나 또는 이와 동일하도록 선택되고, 상기 장면의 컬러 재구성의 경우, 상기 가상 가시 영역의 범위는 사용되는 가장 작은 파장에 대한 회절 차수의 범위에 매칭되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 인코딩 영역에 대한 진폭 프로파일의 계산 시, 오브젝트 레벨의 오브젝트 포인트로부터 관측자 레벨의 완전한 회절 차수로의 광 전파의 변환이 수행되고, 그 후 상기 관측자 레벨의 상기 회절 차수의 에지 섹션에서 진폭은, 상기 관측자 레벨에서 크기가 감소된 가상 가시 영역을 생성하도록 0의 값으로 설정되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 관측자 레벨에서의 상기 회절 차수의 상기 진폭에 대한 상기 계산된 값은 범위가 회절 차수보다 작은 아포디제이션 함수로 곱해지는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 20 항에 있어서,
아포디제이션 함수로서 구형 함수, 가우스 함수, 또는 코사인 함수가 사용되는 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 따른 방법에 따라 홀로그램이 인코딩되는, 광 변조 장치.
제 1 항에 따른 방법에 따라 홀로그램이 인코딩되는 적어도 하나의 공간 광 변조 장치를 포함하는, 2 차원 장면 및 3 차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 디스플레이.
제 13 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에 대한 상기 오브젝트 포인트의 거리는, 10 mm보다 큰 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 상기 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 5 %보다 작거나, 또는 5 mm 내지 10 mm 의 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 상기 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 10 %보다 작은 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 공간 광 변조 장치에 대한 상기 오브젝트 포인트의 거리는, 10 mm보다 큰 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 상기 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 5 %보다 크거나 이와 동일하고, 또는 5 mm 내지 10 mm 의 가상 가시 영역의 크기를 갖는 디스플레이에 대해 상기 공간 광 변조 장치에 대한 관측자 거리의 10 %보다 크거나 이와 동일한 것인, 홀로그램을 생성하기 위한 방법.