KR20080094038A - 컴퓨터 형성 홀로그램을 부호화하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 위상 부호화를 이용하는 반복 방법의 도움으로 광 변조기 상에서 3차원 물체의 CGH 부호화의 품질을 개선하여, 재구성 품질을 높이는 것이다. 제공된 물체 데이터 세트에 기초하여, 변환 영역(1) 내에 위치하는 가상 관찰자 윈도우(2)에서 파동장의 N개의 복소값의 2차원 분포가 계산된다. 상기 분포는, 코드의 반복 계산에 대해 비교를 위한 기초로서의 역할을 하는 복소 설정점값의 분포를 형성한다. 이하의 프로세스 단계들이 수행된다: 상기 분포는 위상 부호화의 도움으로 표현되는 광 변조기(5)의 플레인으로 변환되고, 여기서 k개의 위상값은 반복 계산에 대한 초기값으로서 변환의 각각의 복소값을 나타내며, 두 플레인들(즉, 관찰자 플레인(7)과 광 변조기의 플레인(5)) 사이의 반복 계산은, 정의된 중단 기준에 도달할 때까지 반복 단계에서 계속된다. 상기 방법은 홀로그래픽 디스플레이 장치에 적용할 수 있다.

Description

컴퓨터 형성 홀로그램을 부호화하는 방법{METHOD FOR ENCODING A COMPUTER-GENERATED HOLOGRAM}

본 발명은 공간 광 변조기(SLM)상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법에 관한 것으로, 이 물체의 재구성은 관찰자 플레인에 위치하는 관찰자 윈도우를 통해 볼 수 있다. CGH는 위상 부호화로 표현되고, 이로인해 CGH의 제어값의 반복 계산을 위해 변환 알고리즘을 사용한다. 3차원 물체의 재구성은 위상 변조 SLM과 같은 광 변조기의 제어 가능한 픽셀들에서 충분한 간섭성 광의 회절을 통해 형성된다. 또한, 본 발명은 상기 부호화 방법을 실행하는 수단을 포함하는, 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것이다.

본 명세서에서, 'SLM'이라는 용어는 하나 또는 몇 개의 독립적인 광원에 의해 방사되는 광 빔을 변조하여 강도(진폭), 컬러 및/또는 파동장(wave field)의 위상을 제어하는데 사용되는 전자 매체를 나타낸다. SLM은 규칙적인 패턴으로 정렬되어 있고 CGH를 부호화하는 전기적으로 제어 가능한 다수의 픽셀들을 포함한다. 본 명세서에서, k개의 인접한 픽셀들이 결합되어 k개의 위상 성분을 갖는 위상 부호화를 위한 하나의 요소를 형성한다. 여기서, k개의 성분을 갖는 위상 부호화에 대해 2 위상 부호화가 예로서 기술될 것이다. 그러나, 본 발명의 설명은 보다 많은 갯수 의 성분을 갖는 위상 부호화에도 마찬가지로 적용된다. 본 명세서에서, '변환'이라는 용어는 광파의 전파를 달성하는데 적합한 임의의 변환을 포함한다. 예를 들어, 이것은 프레스넬(Fresnel) 변환 및 푸리에(Fourier) 변환을 포함한다.

홀로그래픽 디스플레이 장치에서 3차원 물체의 재구성은, 예컨대 다른 회절 차수의 광을 방해하는 것에 기인하는 재구성 에러에 의해 역으로 영향을 받거나 사용되는 디스플레이 성분에 따른 CGH 부호화 방법(예컨대, 진폭 또는 위상 변조 SLM)에 의해 역으로 영향을 받는다. 이와 같은 영향의 정정 또는 제거는 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 재구성의 품질을 개선한다.

CGH를 계산하는 방법 및 진폭 변조 SLM상에서 CGH를 부호화하는 대응하는 장치가 아직 발행되지 않은 독일 특허 출원 제10 2004 063 838호에 기술되어 있다. CGH는 적합한 방법을 이용하는 진폭 변조 SLM상에서 계산되고 부호화된다. 그런 구성을 이용하여 좋은 CGH 재구성 품질을 달성하는 것이 가능하다. 종래의 홀로그램과는 대조적으로, 부호화된 CGH는 2차원 물체 계층(즉, 3차원 물체의 평행 섹션)의 물체 데이터 세트로부터 홀로그램 데이터 세트의 계산 결과 및 예를 들어 컴퓨터의 전자 저장 매체내의 전자적 수단을 이용하는 이들의 저장 결과이다. 따라서, 물체 데이터 세트는 개별 물체 계층에 있는 다수의 물체점의 복소 위상 및 진폭값 및 3차원 물체의 전체 물체 정보를 포함한다. 물체 데이터 세트에 기초하여 계산되는 복소 홀로그램 데이터는, 간섭을 발생시킬 수 있는 광의 진폭 및/또는 위상에 전자적으로 영향을 끼치는 SLM을 부호화하는데 사용된다. 따라서, 3차원 물체는 이들 데이터로부터 완전히 재구성될 수 있고, 관찰자의 눈 가까이에 위치하는 관찰자 윈 도우에서 적절한 원근법으로 홀로그래픽 표현으로서 보일 수 있다. 3차원 물체는 고정 물체이거나 실제 장면 또는 가상 장면의 일련의 이동하는 이미지 중 하나일 수 있다. 본 발명이 상기 특허 출원에 접하는 한, 실시예들의 설명으로 이하에 보다 상사하게 기술될 것이다.

CGH를 부호화하는 또 다른 방법은, 위상 변조 SLM과 함께 위상 부호화의 방법을 적용하는 것으로, 여기에서는 2 위상 부호화 방법이 바람직하다. 여기에서, SLM 대신에 오직 광의 위상만이 직접적으로 변조된다. 2 위상 부호화의 원리는, 복소값이 일정한 진폭을 갖는 2개의 위상값에 의해 표현될 수 있다는 생각에 기초한다. 따라서, 0과 1사이의 범위에 이르는 진폭 및 위상 Ψ를 갖는 각각의 복소값은 절대값이 1이고 위상값이 Ψ±acos a를 갖는 2개의 복소수의 합으로서 표현된다. 그러나, 복소값 마다 2개 이상의 위상값으로 복소값 세트를 표현하는 다른 가능성이 또한 존재한다. 여기서, '2 위상 부호화'라는 용어 및 'k개의 성분을 갖는 위상 부호화'라는 용어는 일반적인 관점에서 구성되는 것이다.

2 위상 부호화 방법은 위상값을 표현하기 위해서 위상 부호화 SLM과 함께 사용된다. 2개의 위상값을 한번에 그리고 SLM 상에서 동일한 위치에 부호화하는 것이 가능하다면, 부호화된 CGH는 3차원 물체를 에러 없이 재구성할 수 있다. 그러나, 실제로는, 위상값들은 단지 SLM의 행(또는 열)에서 2개의 서로 접한 제어 가능한 픽셀들에만 기록될 수 있으므로, 이들은 위치상으로 오프셋되어 있다. 부호화가 2개 이상의 위상값을 이용하여 행해지면, 상태는 위상값의 수에 비례하여 나타날 것이다. 이 오프셋은 CGH의 재구성에 에러를 발생시킨다.

그러나, 위상 부호화는 진폭 변조 SLM상에서 진폭 홀로그램을 부호화하는 것에 비해서 몇 개의 이점을 자랑으로 삼고 있다. 2 위상 부호화를 이용하면, 위상 부호화 SLM의 픽셀들이 최대 투과율을 갖기 때문에, 재구성에 대해 보다 큰 밝기를 달성하는 것이 가능하다. 물체가 사용되는 빛의 0차 회절 차수로 재구성된다는 사실 때문에, 이것은 2 위상 부호화 방법의 또 다른 장점으로 보다 호의적인 파장 의존성을 보이며, 컬러 홀로그램의 재구성을 용이하게 한다. 그러나, 이 부호화 방법은 예컨대 진폭 변조 SLM에 대해서 부르크하르트(Burckhardt) 부호화 방법과 비교하면, 홀로그래픽 재구성 품질이 매우 열악하다는 단점을 갖는다.

따라서, 재구성 품질을 개선하기 위한 대책은, 반드시 2 위상 부호화 방법의 긍정적인 측면을 이용할 수 있도록 취해져야 한다. 재구성 품질은 예를 들어 CGH를 부호화하는 경우에, 반복 알고리즘을 적용함으로써 개선될 수 있다. 몇 개의 일반적인 반복 방법이 상기 문헌에 공지되어 있다.

가장 일반적인 반복 방법은 GERCHBERG 및 SAXTON에 의해 개발된 반복 푸리에 변환 알고리즘으로, 이것은 다수의 출판물에 상세하게 설명되어 있다. 이것은 수많은 반복 방법에서 일반적인 기준으로 사용되고 있다. 이 알고리즘은 제공된 함수와 그 함수의 푸리에 변환 사이에서 반복적으로 변환 및 역-변환을 행한다. 두 함수의 설정점값들로부터의 편차는, 자유도를 이용함으로써 점차적으로 최소화된다. 변환은 예를 들어 광 변조기의 플레인과 2차원 물체의 재구성 플레인 사이에서 수행된다. 대개, 물체 플레인에서의 강도 분포는, 복소값의 위상이 자유롭게 선택될 수 있고 에러를 최소화하기 위해 조정되는 동안에 특정한 값을 갖고 있음을 의미한다. 그러나, 대부분의 경우 재구성 에러를 완전히 제거하는 것은 불가능하다.

위상 홀로그램으로 CGH를 재구성하는 또 다른 방법은 키노폼(kinoform)으로 불린다. 저서 "Spectrum leveling by an iterative algorithm with a dummy area for synthesizing the kinoform"에서, 히로시 아카호리(HIROSHI AKAHORI)는 키노폼을 계산하는데 사용되는 반복 방법을 설명한다. 위상 변조 SLM이 사용되는 경우, 키노폼 요소는 오직 복소값의 위상값으로만 채워질 수 있는 하나의 제어 가능한 픽셀로 구성된다. 복소수의 절대값은 실제값에 상관없이 1로 설정된다. 이 부호화 절차 때문에, 물체의 재구성이 잘못될 것이다. 이 에러를 정정하기 위해서, 계산적으로 물체 플레인에 도입된 윈도우에 기초하여 반복이 수행된다. 이 윈도우는 신호 영역 및 더미 영역을 포함한다. 신호 영역에서, 원래 물체의 강도 신호는 반복 방법을 이용하여 이 영역에 대해 복구될 것이다. 개별적인 반복 단계에서, 설정점값의 절대값은 교체되고, 위상값은 이전 계산으로부터 취해진다. 이 절차는 1차원 및 2차원 물체에만 적용될 수 있다.

반복 방법은 단일 플레인의 광 강도가 최적화되는 애플리케이션에서 가장 흔하게 사용된다. 이것은 2차원 물체의 재구성에 대응할 것이다. 다수의 재구성 플레인으로 이러한 방법의 애플리케이션들의 범위의 확장은 GAVIN SINCLAIR 등의 문서 "Interactive application in holographic optical tweezers of a multi-plane GERCHBERG-SAXTON algorithm for three-dimensional light shaping"에 기술되어 있다. 이 문서는 3차원 물체의 홀로그램에 대한 반복 방법을 설명한다. 물체는 다수의 물체 계층으로 분할된다. 복소 실제값을 갖는 부호화된 홀로그램은 차례로 개별 물체 계층 각각으로 변환된다. 이러한 플레인들 각각에서, 복소 실제값은 복소 설정점값과 비교되고, 실제값의 절대치 부분은 설정점값의 절대치 부분에 의해 교체된다. 홀로그램 플레인으로 역변환 후에, 개별 값들은 부호화를 위해 합계된다. 다수의 물체 플레인 및, 개별 물체 플레인과 홀로그램 플레인 사이에서의 수많은 변환으로 인해, 이 반복 방법은 상당한 계산적인 능력을 요구한다.

2 위상 부호화 방법을 이용하여 SLM은 오직 광의 위상만을 직접 변조하지만, 나머지 복소의 파동장의 진폭도 또한 SLM에 의한 변조에 따라 간섭에 의해 영향을 받는다. 이러한 상기의 이유로, 진폭은 종래의 방법에서 발견된 바와 같이 CGH의 코딩을 위한 반복 방법에서 반드시 무시되지 않아야 한다.

전술한 방법들은, 홀로그래픽 디스플레이와 함께 이들을 적용할 수 있기 위해서 많은 조건들이 충족되어야만 하는 추가 결점을 갖는다. 실제로, 이것은 요구되는 정확성에 있어서 항상 가능하지는 않다. 그러므로, 재구성 에러를 일으킬 수 있는 전술한 모든 영향 및 임의의 영향을 완전하게 제거하는 것은 매우 어렵다. 상당한 양의 에러가 항상 남아있을 것이므로, 홀로그래픽 디스플레이에서 고품질의 재구성은 정정 방법을 적용하지 않고서는 불가능하다. 게다가, 3차원 물체에 관한 공지된 반복 정정 방법은 상당한 계산적인 능력을 요구한다.

이제, 본 발명의 목적은 반복 알고리즘의 도움을 이용하는 위상 부호화에 기초하여 광 변조기 상에서 3차원 물체의 CGH 부호화의 품질을 개선하여, 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 재구성 품질을 높이고, 더욱 큰 휘도를 달성하고, 재구성의 컬러 표현을 개선하는 것이다.

이 목적은 CGH를 부호화하는 광 변조기의 픽셀에 대한 제어값이 3차원 물체의 제공된 물체 데이터 세트에 기초하여 결정되는 방법에 의해 해결된다. 먼저, 복소의 파동장의 2차원 분포가 물체 데이터 세트로부터 계산된다. 본 발명에 따르면, 위상값은 변환 및 k개의 성분을 갖는 위상 부호화에 의해 위상 변조 SLM을 위해 제어값의 반복 계산에 대한 초기값으로 변환된다.

코드의 제어값은 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 컴퓨터의 도움으로 계산된다. 이 계산은 다음과 같은 단계들을 포함한다.

- 관찰자 윈도우에서 파동장의 N개의 복소값의 분포로부터 코드의 반복 계산에 사용될 비교를 위한 기초로서 복소 설정점값의 분포를 형성하는 단계, 상기 관찰자 윈도우는 정의된 변환 영역 내에 놓여 있음;

- 변환의 복소값마다 코드의 반복 계산에 대한 초기값으로서 k개의 위상값을 발견하도록 복소 설정점값의 분포를 광 변조기 플레인으로 변환하고, 위상 부호화의 도움으로 표현하는 단계, 여기서 k는 1보다 큰 수적 인자임;

- CGH를 마지막으로 계산된 위상값으로 부호화하기 위해서, 변환 영역을 포함하는 관찰자 플레인과 광 변조기 플레인 사이에서 되풀이되는 반복 단계의 반복 계산과, 정의된 중단 기준의 발생시에 중단 단계.

관찰자 윈도우에서 N개의 복소 설정점값들의 분포는 진폭값과 위상값 양자를 모두 포함하는데, 이들 값이 3차원 물체의 에러없는 재구성에 필요하기 때문이다. 복소 실제값을 관찰자 윈도우 내의 복소 설정점값으로 교체하는 경우에, 위상값 및 진폭값 양자 모두는 반드시 각 반복 단계에서 항상 교체되어야 한다.

관찰자 플레인에서, 정의된 변환 영역 및 선택적인 가시적 변환 영역은 이 변환 영역 내의 임의의 위치에 놓일 수 있는 관찰자 윈도우를 포함한다. 2 위상 부호화의 경우, 이것은 변환 영역의 중앙에 놓여 있는 것이 바람직하고, 변환 영역의 절반을 포함한다. 제1 단계에서, 모든 물체 데이터 세트는 관찰자 윈도우로 변환되고, 여기서 모든 N개의 복소값들은 합계된다. 복소 설정점값들에 따라서, 이들은 3차원 물체의 전체 광 정보의 설정점값 분포의 검색을 단일 2차원 복소값의 파동장으로 표현하고 반복 프로세스의 각각의 단계에서 값들의 비교를 위한 기초를 형성한다. 추가의 단계에서, 설정점값들은 광 변조기의 플레인으로 푸리에 변환되고, 그에 따라 이 정보는 위상 코드를 계산하기 위해 가변적 절대치 부분을 갖는 복소값의 형태로 제공된다. 위상 코드로부터 계산된 k·N개의 위상값들은 일정한 절대치 부분을 갖는 복소값으로 변환되는 것이 바람직하다. 이들은 코드의 제어값의 반복 계산을 위한 초기값으로서 사용되고, 관찰자 플레인으로 역변환된다. 여기서, 이들은 비교에 사용되는 복소 실제값을 표현하고, 관찰자 윈도우에서 복소 설정점값과 비교된다.

본 발명의 추가의 단계에 따르면, 초기값은 부가적인 산술 연산에 의해 더욱 개선될 수 있다. 이러한 산술 연산은 위상 부호화 후에 수행되지만 반복 계산 전에 수행된다.

관찰자 윈도우에서 개별 변환의 복소값을 합계하는 것은, 부호화 제어값의 반복 계산을 위한 후속 변환이 오직 두 플레인들(즉, 동시에 홀로그램 플레인에 있는 관찰자 플레인과 광 변조기의 플레인) 사이에서만 수행되어야 한다는 이점을 자랑으로 삼고 있다. 종래의 해결책과는 대조적으로, 수많은 물체 플레인과 홀로그램 플레인 사이에서 변환을 실행하는 것은 필요하지 않다. 공지된 반복 방법과는 대조적으로, 이 프로세스는 3차원 물체의 홀로그래픽 표현에 상당히 낮은 계산 부하를 일으킨다.

신규한 방법에 따르면, 이후의 루틴이 각각의 반복 단계에서 실행된다.

- 정의된 중단 기준에 관하여 광 변조기의 플레인으로부터 역변환되는 N개의 복소 실제값과, 관찰자 윈도우 내의 집합된 파동장의 N개의 복소 설정점값의 비교 단계;

- 변환 영역으로 변환되는 관찰자 윈도우 내의 k·N개의 복소 실제값을 N개의 복소 설정점값으로 교체하고, 반복 계산을 위해 변환 영역 내에 있지만 관찰자 윈도우 밖에 있는 (k-1)·N개의 복소 실제값의 불변 채택 단계;

- 절대치 부분을 일정한 값으로 설정하는 동안 k·N개의 위상 부분만을 이용하여, 광 변조기 플레인의 k·N개의 복소 실제값과 설정점값의 새로운 푸리에 변환 및 변환 영역으로 후속 역변환의 실행 단계.

반복 계산의 또 다른 실시예에 따르면, 각각의 계산된 위상값에서 광 변조기의 특성에 대응하는 절대값은 각각의 반복 단계에서 변환 영역으로의 역변환을 위해 k·N개의 위상값에 대해 일정한 절대값 대신에 사용될 수 있다.

진폭 및 위상값 양쪽 모두는 3차원 물체의 파동장을 재구성하는데 중요하다. 따라서, 각각의 반복 단계에서, 복소 실제값의 진폭 및 위상 모두는 관찰자 윈도우 내의 복소 설정점값으로 교체된다. 관찰자 윈도우 밖의 변환 영역에서 계산된 복소 실제값은 임의의 변경 없이 추가의 변환을 위해 채택된다. 정의된 중단 기준과의 값 비교는 각각의 반복 단계 후에, 또는 정해진 횟수의 반복 단계 후에 수행될 수 있다.

변환을 계산하기 위해 변환 영역을 이용하는 것의 이점은, 상당히 적은 산술 연산(예컨대, 보다 적은 푸리에 변환)이 반드시 실행되어 정의된 중단 기준에 도달할 때까지 수행되는 반복 단계들이 보다 빠르게 완료된다는 것이다. 3차원 물체의 홀로그래픽 재구성에서, 신규한 방법의 도움으로 아주 근접할 수 있는 복소 설정점값은 변환된 물체 데이터를 표현하므로 코드에 대한 비교 기준을 형성한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 관찰자 윈도우 내의 변환된 N개의 복소 실제값은 각각의 반복 단계에서 또한 N개의 복소 설정점값으로 교체될 수 있으므로, 상수 c에 의해 가중되는 설정점값 및 실제값의 조합이 사용된다. 그러면, 새로운 설정점값은 다음 수학식에 따라 계산된다.

새로운 설정점값 = c·설정점값 + (1-c)·실제값, (여기서, 0 < c ≤ 2)

인자 c는 반복 속도에 영향을 끼친다. 만약 c = 2이면, 일반적으로 보다 적은 반복 단계들이 초기에 사용된 반복 방법(여기서, c = 1)과 비교하는데 충분할 것이므로, 결과는 보다 빠르게 달성된다. 이 경우는 과잉 보상을 설명하고, 매우 큰 실제값이 보다 작은값으로 교체될 것임을 의미한다. 매우 작은 실제값은 보다 큰 값으로 교체될 것이다.

이와 같은 교체는 V. V. KOTLYAR에 의해 "An iterative weight-based method for calculating kinoforms"에 기술되어 있고, 여기서 작가는 키노폼에 대한 적응형 반복 방법을 설명하는데, 이 방법은 복소값의 오직 절대치 부분만이 교체된다는 점에서 다른다.

본 발명에 따르는 방법은 광학 시스템을 부가하여 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 사용되고, 이 광학 시스템은 충분한 간섭성 광을 갖는 적어도 하나의 광원, 변환 렌즈 및 CGH를 부호화하는 광 변조기, 제어 신호를 제공하기 위한 프로세서 및 3차원 물체를 재구성하는 수단, 및 상기 방법을 실행하는 추가의 수단을 포함한다. 구체적으로, 이 수단들은 다음과 같다.

- 3차원 물체의 물체 데이터 세트를 제공하고, 반복 계산을 위한 변환 영역을 결정하고, 이 변환 영역에 물체 데이터 세트의 변환의 복소값을 부가하는 선택 수단;

- 물체 플레인과 관찰자 플레인 사이에서 그리고 광 변조기의 플레인과 관찰자 플레인 사이에서 변환을 수행하고, CGH 코드를 계산하는 변환 수단;

- 관찰자 윈도우에서 복소 설정점값과 실제값 사이의 편차를 결정하고, 정의된 중단 기준에 도달하는 경우, 반복의 중단을 시그널링하는 비교 수단; 및

- 부호화된 CGH를 재구성하는 재구성 수단이다.

광 변조기는 부호화될 CGH의 홀로그램 플레인과 일치하는 위상 변조 SLM인 것이 바람직하다. 3차원 물체에 대한 부호화된 정보는 광 변조기의 제어 가능한 픽셀에서 충분한 간섭성 광의 회절에 의해 홀로그래픽 방법으로 재구성된다. 이 재구성은 관찰자 플레인과 광 변조기 사이의 공간 내에서 또는 관찰자 플레인으로부터 보여지는 광 변조기 뒤 중 어느 한 곳에서 실현될 수 있다. 재구성은 광 변조기의 앞에서 부분적으로 그리고 광 변조기 뒤에서 부분적으로 동시에 보여질 수도 있다.

컬러 CGH가 부호화되는 경우, 반복 계산이 삼원색에 대해 개별적으로 수행된다.

신규한 방법은 홀로그래픽 디스플레이에서 방해 광(노이즈) 및 신호의 공간적 분리를 쉽게 실현하는 것을 가능하게 한다. 전술한 반복 계산은 CGH를 부호화하는 제어값들의 품질을 개선하고, 반복적으로 사용되는 위상 코드를 최적화한다. 본 발명에 따라서 계산되고 부호화되는 CGH는, 개선된 홀로그램 품질을 보여주므로, 3차원 물체의 제구성의 품질이 보다 높아진다.

CGH가 컬러 홀로그램이면, 개별 원색(빨간색, 녹색, 파란색)을 표현하는 서브홀로그램으로 구성될 수 있다. 광 변조기에서, 이것은 각각의 원색에 대한 서브 픽셀에 의해 또는 각각 원색을 표현하는 서브홀로그램을 순차적으로 디스플레이 함으로써 실현될 수 있다. 서브홀로그램은 3차원 물체의 단색 CGH이다. SLM의 픽셀에 대한 제어값으로서 사용되는 위상값의 반복 최적화는, 이 경우에 각각의 원색마다 개별적으로 수행된다. SLM의 각각의 픽셀이 삼원색에 대한 3개의 서브픽셀을 포함하는 것은 필요조건이다.

이제, 본 발명의 방법 및 이 방법을 실현하는 홀로그래픽 디스플레이 장치가 첨부 도면과 함께 상세하게 이하에 기술될 것이다.

도 1은 관찰자 플레인에서 변환 영역 내부에 배치된 관찰자 윈도우를 갖는 변환 영역을 도시한다.

도 2는 광 변조기와 홀로그래픽 장치의 관찰자 플레인 사이의 공간에서 재구성된 3차원 물체의 개략도이다(평면도).

도 3은 순환되는 반복 단계를 나타내는 관찰자 플레인과 홀로그램 플레인 사이의 푸리에 변환 알고리즘의 개략도이다.

도 4는 이상적인 위상 변조 SLM의 특성을 도시한다.

도 5는 실제 광 변조기의 특성을 도시한다.

본 발명의 방법은 다수의 평행한 2차원 물체 계층(도시되지 않음)으로 분할되는 3차원 물체(6)의 제공된 데이터 세트, 관찰자 플레인(7)에 있는 관찰자 윈도우(2), 및 광 변조기(5)에서 CGH를 부호화하는 위상 코드에 기초하고, 상기 위상 코드는 변환 알고리즘을 사용하여 반복적으로 최적화된다. 게다가, 이런 신규한 방법을 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 실행하는 기술적 수단이 명세서에 기입될 것이다. 2차원 물체 계층을 얻기 위해 물체(6)를 분할하는 방법 및 물체 데이터 세트 및 홀로그램 데이터 세트가 변환에서 사용되기 위해 생성되는 방법에 대한 상세한 설명은 본 발명의 범위에 포함되지 않는다. 이들은 단지 반복 계산을 이해하기 위해 필요로 하는한 기술될 것이다.

도 1을 참조하면, 제어 가능한 선택 수단(도시되지 않음)은 초기에 정의된 변환을 실행하는 광학적인 가시적 변환 영역(1)을 정의한다. 여기에서 사용되는 푸리에 변환의 특별한 형태는 고속 푸리에 변환(FFT)이다. 가상의 관찰자 윈도우(2) 는 변환 영역(1) 내에서 생성된다. 이 방법과 함께 문서 WO2004/044659에 공지된 관찰자 윈도우(2)를 이용하는 것은, 변환 영역을 매우 작게 유지할 수 있다는 이점을 자랑으로 삼는다. 변환 영역(1)의 크기는 사용되는 디스플레이, 즉 그것의 픽셀 크기의 속성에 의해 정의된다. 푸리에 홀로그램에서, 재구성은 구간 크기가 광 변조기의 픽셀의 피치에 반비례하는 구간에서 주기적으로 계속되고, 여기서 피치는 한 픽셀의 중심에서 인접 픽셀의 중심으로의 거리이다. 변환 영역(1)은 이 구간에 위치되어 있다. 이것은 2N인 크기를 갖는다. 이 변환 영역의 M개의 행에서 2차원 변환이 계산될 수 있다. 2 위상 부호화에서, 관찰자 윈도우(2)는 상기 변환 영역(1)의 절반을 포함한다.

도 2를 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치에서, 간섭성 광을 방사하는 광원(3)이 변환 렌즈(4)와 광 변조기(5) 앞에 배치되어 있다. 이러한 요소들은 푸리에 변환의 도움으로 재구성 및 조명에 요구되는 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학 시스템을 형성한다. 3차원 물체(6)의 재구성을 관찰하는 관찰자 윈도우(2)가 놓여 있는 변환 영역(1)이 관찰자 플레인(7)에 위치한다. 화살표는 프레스넬 변환과 고속 푸리에 변환(FFT)의 방향을 표시한다.

도 3은 광 변조기(5) 상에서 CGH를 부호화하는 제어값을 개선하는 것을 목적으로하는 반복 계산의 프로세스를 개략적으로 도시한다. 개별 반복 단계를 갖는 푸리에 변환 알고리즘은 홀로그램 플레인(8)을 갖는 광 변조기(5)와 관찰자 윈도우(2)를 갖는 변환 영역(1) 사이에서 실행된다. 도면에서 점선으로 표현되는 제1 단계에서, 관찰자 윈도우(2)에서의 복소 설정점값들의 분포가 결정된다.

도 4는 위상 변조 SLM의 이상적인 특성을 도시하고, 도 5는 위상 변조 SML의 실제 특성을 도시한다. 특성(9)은 위상 변조 SLM의 전송 또는 반사에 대해서 위상과 진폭 사이의 관계를 나타낸다. 디스플레이 장치에서 사용되는 경우, 상기 SLM은 이상적인 위상 변조(또한, 진폭 변조)를 달성하지 못하여, 광에 대한 복소값의 파동장의 절대치 부분은 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 고려하기 위해서, 계산된 위상값에 대응하는 광 변조기(5)의 이상적인 특성(9)에 따라 절대값을 이용하는 위상 부호화 후에 반복 계산이 실행된다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 위상 부호화 후의 반복 계산은 일정한 절대값을 이용하여 수행된다.

이하의 위상 부호화의 설명은 주로 CGH의 2 위상 부호화에 관한 것이다.

오직 위상값만을 표현하도록 허용하는 위상 변조 SLM이 광 변조기로서 사용된다. 물체 데이터 세트로부터 계산된 푸리에 변환 복소값은 위상 부호화를 통해 위상값으로 변환된다. 일단, 복소값의 진폭은 0과 1사이의 범위로 맞추기 위해서 정규화된다. 0과 1 사이의 범위에 이르는 진폭과 위상 Ψ를 갖는 각각의 복소수는, 절대값 1 및 위상값 Ψ±acos a를 갖는 2개의 복소값의 합으로 표현된다. 특히, 위상 부호화와 관련하여 이것은 복소수가 일정한 진폭을 갖는 2개의 위상값으로 표현될 수 있음을 의미한다.

2개의 위상값을 한번에 부호화하고 위상 변조 SLM 상에서 동일한 위치에 부호화하는 것이 가능하다면, 부호화된 CGH는 3차원 물체(6)를 에러없이 재구성할 수 있다. 그러나, 실제로는, 2개의 위상값들은 위상 변조 SLM의 하나의 요소를 형성하기 위해 결합되는 2개의 서로 접한 제어 가능한 픽셀들에만 기록될 수 있으므로, 이들은 위치상으로 오프셋되어 있다. 이 오프셋은 CGH의 재구성에 에러를 발생시킨다. 본 발명의 부호화 방법은 상기 에러를 줄이거나 정정하기 위한 해결책 역할을 한다. 신규한 방법때문에, CGH 부호화를 위한 제어값은 재구성될 파동장이 가능한한 작은 에러값을 가지고 물체(6)의 이상적인 파동장에 근접하도록 개선된다.

반복 계산을 2개 보다 많은 위상값에 적용할 수 있게 하기 위해서, 수적 인자(k > 1)가 위상값에 의해 표현되는 복소수에 대한 위상값의 비를 설명하는 인자로서 도입된다. 2 위상 부호화의 경우, k는 2와 동일하다. 일반적으로, k는 또한 정수값이 아닐 수도 있다. 예컨대, k = 2.5이면, 2개의 복소값이 5개의 위상값에 의해 표현된다는 것을 의미한다. 보다 많은 k개의 위상값(예컨대, 하나의 복소값에 대해 4개의 위상값)을 이용하면, 위상값은 또한 2개의 인접한 열과 행으로 이루어진 하나의 픽셀에 2차원적으로 코딩될 수 있다.

수적 인자 k는 또한 관찰자 윈도우(2)의 치수에 영향을 끼친다. k가 크면 클 수록 관착자 윈도우(2)는 더욱 작아진다. 따라서, 관찰자 윈도우의 영역은 회절 차수의 1/k번째 부분일 것이다.

방법의 시작점은 다수의 2차원 평행 물체 계층으로 분할되는 전술한 3차원 물체(6)에 있다. 임의의 갯수의 물체 계층이 사용될 수 있다. 물체 계층이 많이 사용될 수록 보다 정확하게 재구성 된다. 분할된 물체(6)는 N개의 복소값을 갖는 행 양식(row-wise) 물체 데이터 세트로 선택 수단에 의해 제공된다. 수많은 물체 데이터 세트가 있는 만큼 물체 계층이 존재한다. 물체 데이터 세트의 대응하는 행의 N개의 복소값은, 관찰자 플레인(7)에 있는 미리 정의된 변환 영역(1)의 관찰자 윈도 우(2)로 프레스넬 변환되고, 그곳에서 합계된다. 이것은 관찰자 플레인(7)에서 파동장이 각각의 물체 계층마다 계산되고 개별 파동장의 모든 값들은 물체(6)의 모든 변환된 물체 계층의 정보를 포함하는 집합된 파동장을 형성하도록 합계됨을 의미한다. 이러한 가산 연산에 의하여, 행 마다 N개의 복소 설정점값들의 분포가 계산을 통해 제공되고, 이 계산은 CGH의 반복 계산에 대한 비교를 위해 기초를 형성한다.

반복 계산은 전체 시차를 이용하는 CGH와 수평 전용 및 수직 전용 시차를 이용하는 CGH 양쪽 모두에 적용될 수 있다. 가장 일반적인 경우를 나타내는 첫번째 경우, 물체 계층에 변환을 위한 M 행과 N 열이 존재한다(즉, 2차원 푸리에 변환을 계산하기 위한 M·N개의 복소값). 2 위상 부호화 후에, 위상 변조 SLM에는 각각 2·N개의 위상값을 갖는 M개의 행이 존재한다(즉, 2·M·N개의 값). 그러나, 이와 동시에 이 모든 행을 이용하는 전체 CGH는 반복적으로 최적화될 수 있다. 관찰자 윈도우(2)에서 모든 M개의 행의 복소값 및 열에서 N개의 복소값(도 1 참조)이 변환에 이용된다.

수평 전용 시차의 경우에, 프로세스는 행 양식으로 수행된다. 즉, 변환 수단에서 변환 및 역변환될 복소값(실제값, 설정점값 및 위상값)은 일반적으로 특정 행에 관한 것이다. 수직 전용 시차의 경우, 하나의 열에서 다른 픽셀 위에 있는 픽셀들은 반드시 부호화되어야 한다. 즉, 2·M개의 복소값이 반복 계산 방법을 이용하여 열 양식으로 반드시 최적화되어야 한다. 그러면, 관찰자 윈도우(2)는 변환 영역(1)의 수직 길이의 절반인 길이를 갖는다.

변환 영역(1)은 하나의 주기성 구간 내에 위치한다. 이것은 변환 영역(1)이 CGH의 재구성에서 주기적으로 지속됨을 의미한다.

도 3의 개략도를 참조하면, 반복 계산의 프로세스가 이제 기술될 것이다. M개의 행에 포함되어 있는 관찰자 윈도우(2)내의 N개의 복소 설정점값이, 고속 푸리에 변환(FFT)을 겪으면, 이들은 광 변조기(5)의 플레인으로 변환된다. 이 변환된 복소값들은 2 위상 코드를 계산하고, 위상 변조 SLM상에서 물체(6)의 CGH를 부호화하는데 사용된다. 각각의 복소값이 2 위상값으로 표현되기 때문에, 전술한 바와 같이, 부호화는 일정한 절대값(예컨대, 절대값 1)을 갖는 2·N개의 위상값이 된다. 따라서, 절대값 1을 갖는 2·N개의 복소값이 반복에서 초기값으로서 제공된다.

반복 계산은 결정된 초기값을 가지고 시작한다. 먼저, 2·N개의 복소값이 변환 영역(1)으로 역변환된다. 역변환은 재구성될 물체(6)의 파동장에 대한 실제값이 된다. 변환 영역(1)의 관찰자 윈도우(2) 내에서, N개의 복소 실제값은 N개의 복소 설정점값과 비교된다. 이 비교 후에, 변환 영역(1)의 관찰자 윈도우(2)로 변환된 N개의 복소 실제값은 N개의 복소 설정점값으로 교체된다. 관찰자 윈도우(2)의 N개의 복소 실제값은 다음 변환에서 임의의 변경없이 사용된다. 복소 실제값 및 복소 설정점값은 광 변조기(5)의 플레인으로 변환된다. 이 변환은 가변적 절대치 부분을 갖는 2·N개의 복소값이 된다. 변환 영역(1)으로의 후속적인 역변환(FFT)에서, 오직 2·N개의 위상값이 사용되고, 진폭값은 일정한 값으로 설정된다. 이제, 다음 반복 단계가 새로운 값으로 시작한다. 기술된 프로세스는 정의된 중단 기준에 도달할 때까지 반복된다. 각각의 반복 단계는 관찰자 윈도우(2)에서 복소 실제값과 복소 설정점값 사이의 편차를 최소화하고, 광 변조기의 플레인에서 복소값과 일정한 값 사이의 편차를 최소화한다. 따라서, CGH를 부호화하기 위한 제어값은 지속적으로 개선된다. 이 값들은 프로세서에서 제어 신호로 변환되고, 홀로그램 데이터 세트에 대응하는 마지막으로 계산된 위상값에 따라서 CGH를 부호화한다.

3차원 물체(6)의 정확한 홀로그래픽 재구성은, 위상 변조 SLM상에서 부호화된 홀로그램 데이터 세트와 함께, 적절히 제어된 조명파를 포함하는 재구성 수단을 이용하여 발생될 수 있다. 관찰자는 공지된 위치 검출 시스템의 도움으로 검출되는 눈 위치에서 관찰자 윈도우(2)를 통해 3차원 물체(6)의 홀로그래픽 제구성을 볼 수 있다(도 2 참조).

중단 기준은 근사치가 설정점값 분포의 정의된 정확도에 도달하고 합리적인 범위에서 계산 부하가 유지되도록 비교 수단에서 정의된다. 여러가지 파라미터들이 중단 기준의 역할을 할 수 있다.

- 관찰자 윈도우(2) 내의 모든 스캔점에서 설정점값으로부터 실제값의 제곱 편차의 합; 또는

- 설정점값의 제곱의 합/편차의 제곱의 합과 동일한 상기 합에 기인하는 신호대 잡음비; 또는

- 관찰자 윈도우(2) 내의 스캔점에서의 최대 편차; 또는

- 설정점값으로부터 실제값의 최대 편차 및 평균의 가중된 조합.

반복 계산의 시작시에, 또는 제1 변환 전에, 관찰자 플레인(7)에 대한 각각의 물체 데이터 세트의 거리를 변경하는 것은, 3차원 물체(6)의 전체 재구성으로 되는 것이 바람직하고, 이들의 일부는 홀로그램 플레인(8)의 앞, 뒤 양쪽 모두에서 볼 수 있다. 관잘자의 눈 앞의 공간에서 자연 깊이 위치로의 재구성 및 CGH의 깊이 효과의 신중한 확대 또는 축소 방법 모두는 소프트웨어 세팅을 통해서 실현될 수 있다.

관찰자 윈도우(2)에서 3차원 물체(6)의 재구성은 한쪽 눈에 대해서만 기술되었다. 실제 3차원 방식으로 홀로그래픽 재구성을 감지할 수 있게 하기 위해서, 마치 물체가 실제로 보이는 것처첨 하기 위해서, 2개의 개별적인 가상 관찰자 윈도우(2)에 2개의 CGH의 재구성(즉, 각각의 관찰자 눈마다 하나씩)이 요구된다. 양쪽 재구성 모두는 동일한 방법을 사용하여 계산되지만, (3차원 물체(6)에 대해서 왼쪽 관찰자 눈과 오른쪽 관찰자 눈의 상이한 위치 때문에) 상이한 물체 데이터 세트를 사용하여 계산된다. CGH는 동시에 실행되는 변환 루틴를 갖는 장착된 멀티채널 디지털 프로세서에 따라서 서로 완전히 독립적으로 그리고 동시에 계산될 수 있다.

일반적으로, 전술한 방법은 변환 영역(1)이 관찰자의 두 눈을 모두 커버하는 차원을 갖는 2개의 관찰자 윈도우(2)를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 적용될 수도 있다. 이것은 두 눈 모두에 에러 없는 홀로그래픽 재구성을 동시에 나타내는 것을 허용한다.

반복 계산 방법의 추가의 실시예에 따르면, N개의 변환된 복소 실제값은 다음과 같이 관찰자 윈도우(2) 내에서 상수 c를 이용하여 N개의 복소 설정점값과 실제값의 가중된 조합으로 교체될 수 있다.

새로운 설정점값 = c·설정점값 + (1-c)·실제값, (여기서 0 < c < 2).

c = 1인 경우는 전술한 반복 프로세스에 대응한다. c = 2인 경우는 과잉 보 상을 설명한다. 마지막 반복 단계가 설정점값보다 큰 실제값을 산출하는 광 변조기(5) 플레인의 스캔 포인트에서, 이 값들은 보다 작은 값으로 교체되고 그 반대의 경우도 가능하다. 상수값 c는 중단 기준에 도달할 때까지 요구되는 반복 단계의 수에 영향을 미친다. 보통, c = 2이면 보다 적은 반복 단계들이 요구되고, 남은 에러는 보다 빠르게 최소화된다.

본 발명의 역시 또 다른 실시예에 따르면, 반복 계산에 대한 초기값은 부가적인 산술 연산을 실시함으로써 더욱 개선될 수 있다. 이것은 후속하는 반복 계산에서 중단 기준에 보다 빠르게 도달할 수 있다는 이점을 자랑으로 삼는다. 이것은 2 위상 부호화로부터 도출된 값이 초기값으로서 사용된다는 것을 의미한다.

프로세서에 의해 검출된 제어 신호는 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 사용하기 위해서 선택 수단, 변환 수단, 비교 수단 및 제어 수단에 제공된다. 변환 및 CGH 부호화는 전용 변환 수단에 의해서 수행된다(예컨대, 변환은 광학 시스템 즉 변환 렌즈(4)에 의해서 수행된다).

홀로그래픽 디스플레이 장치 내로 통합된 신규한 반복 계산 방법은, 푸리에 변환의 오차항(error term)이 위상 부호화와 함께 균일하게 줄어들 수 있다는 이점을 자랑으로 삼는다. 따라서, 관잘차 눈이 위치하는 디스플레이의 앞쪽 영역에서, 재구성은 에러 없이 표현된다.

또 다른 이점은, 관찰자 윈도우(2)를 넘어서 확대하기 위해 변환 영역(1)의 크기를 정의함으로써, 변환 영역(1)에서의 부호화를 위해 제어값의 품질을 개선하도록 자유도가 획득된다는 사실로부터 생긴다. 따라서, 관찰자 플레인(7)에서 파동 장의 일부, 즉, 관찰자 윈도우(2) 밖의 부분은 자유롭게 선택될 수 있는 반면, 관찰자 윈도우(2) 내부의 다른 부분들은 고정된다.

종래의 해결책과는 대조적으로, 발견된 실제값을 관찰자 윈도우(2) 내에서 물체(6)에 의해 정의된 설정점값으로의 의도적인 교체는, 각각의 개별적인 물체 계층을 고려하지 않고 개별적인 반복 단계를 통해 높은 품질의 재구성에 이르게 된다. 각각의 반복 단계에서 변환은 오직 관찰자 플레인과 홀로그램 플레인 사이에서만 일어난다.

또 다른 이점은, 광 변조기(5) 요소들의 픽셀에 대한 제어 가능한 값이 CGH의 원래 복소값으로부터 획득된다는 것이다.

Claims (16)

1. 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법으로서, 상기 광 변조기는 규칙적인 패턴으로 정렬되어 있는 전기적으로 제어 가능한 픽셀들로 구성되고, 프로세서에 의해 CGH 부호화에 대한 제어 신호가 제공되며, 여기서, 파동장의 N개의 복소값의 2차원 분포는 3차원 물체의 제공된 물체 데이터 세트를 관찰자 플레인의 가상 관찰자 윈도우 내로 변환함으로써 계산되며,

   - 상기 관찰자 윈도우(2)에서 파동장의 N개의 복소값의 분포는, 코드에 대한 제어값의 반복 계산에 사용될 비교를 위한 기초로서 복소 설정점값의 분포를 형성하고, 상기 관찰자 윈도우는 정의된 변환 영역(1) 내에 놓여 있는 것임;

   - 변환의 복소값마다 상기 코드에 대한 제어값의 반복 계산에 대한 초기값으로서 k개의 위상값을 발견하도록 복소 설정점값의 분포를 광 변조기(5)의 플레인으로 변환하고, 위상 부호화의 도움으로 표현하고, 여기서 k는 1보다 큰 수적 인자임;

   - 상기 CGH를 제어값으로서 마지막으로 계산된 위상값으로 부호화하기 위해서, 반복 계산은 변환 영역(1)을 포함하는 관찰자 플레인(7)과 광 변조기(5) 플레인 사이에서 되풀이되는 반복 계산과, 정의된 중단 기준의 발생시에 중단을 실행하는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 복소 설정점값의 분포를 계산하는 경우, N개의 복소 설정점값의 분포를 형성하기 위해서 변환될 물체 데이터 세트의 모든 복소값은 관찰자 윈도우(2)에서 합계고, 푸리에 변환(FT)의 도움으로 가변적 절대값을 갖는 복소값으로서 광 변조기(5)의 플레인으로 변환되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 위상 부호화의 코드는 광 변조기(5)의 플레인의 변환된 복소값에 기초하여 계산되고, 여기서 상기 계산으로 인한 k·N개의 위상값은 대응하는 계산된 위상값에서 광 변조기(5)의 특성에 따라서 절대값을 갖는 관찰자 플레인(7)으로 역변환되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 각각의 반복 단계는,

   - 정의된 중단 기준에 관하여 광 변조기(5)의 플레인으로부터 역변환되는 N개의 복소 실제값과, 관찰자 윈도우(2) 내의 집합된 파동장의 N개의 복소 설정점값의 비교 단계;

   - 변환 영역(1)으로 변환되는 관찰자 윈도우(2) 내의 k·N개의 복소 실제값을 N개의 복소 설정점값으로 교체하고, 반복 계산을 위해 변환 영역(1) 내에 있지만 관찰자 윈도우(2) 밖에 있는 (k-1)·N개의 복소 실제값의 불변 채택 단계;

   - 절대치 부분을 일정한 값으로 설정하는 동안 k·N개의 위상 부분만을 이용하여, 광 변조기(5) 플레인의 k·N개의 복소 실제값과 설정점값의 새로운 푸리에 변환 및 변환 영역(1)으로 후속 역변환의 실행 단계

   를 포함하는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 k·N개의 위상값의 절대값은 각각의 계산된 위상값에서 광 변조기(5)의 특성에 대응하는 값인 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 위상 부호화는 2 위상 부호화인 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
7. 제4항에 있어서, 각각의 반복 단계에서, 상기 복소 실제값은 관찰자 윈도우(2) 내의 복소 설정점값으로 교체되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 관찰자 윈도우(2) 내에서, 정의된 중단 기준과의 값 비교는 각각의 반복 단계 후에, 또는 정해진 횟수의 반복 단계 후에 수행되는 것 인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 3차원 물체(6)는 관찰자 윈도우(2)와 광 변조기(5) 사이의 공간 내에서 및/또는 광 변조기(5) 뒤에서 홀로그래픽 방법으로 재구성되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 수평 전용 시차를 갖는 CGH가 이용되는 경우에, 상기 위상값은 광 변조기(5) 상에서 행 양식으로 부호화되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 수직 전용 시차를 갖는 CGH가 이용되는 경우에, 상기 위상값은 광 변조기(5) 상에서 행 양식으로 부호화되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 각각의 반복 단계는,

    - 정의된 중단 기준에 관하여 광 변조기(5)의 플레인으로부터 역변환되는 N개의 복소 실제값과, 관찰자 윈도우(2) 내의 집합된 파동장의 N개의 복소 설정점값의 비교 단계;

    - 변환 영역(1)으로 변환되는 관찰자 윈도우(2) 내의 N개의 복소 실제값을 다음 수학식에 따라 상수 c에 의해 가중된 설정점값과 실제값의 조합으로 교체하고,

    새로운 설정점값 = c·설정점값 + (1-c)·실제값, (여기서, 0 < c ≤ 2)

    변환 영역(1) 내에 있지만 관찰자 윈도우(2) 밖에 있는 계산된 N개의 복소 실제값의 불변 채택 단계;

    - 절대치 부분을 일정한 값으로 설정하는 동안 k·N개의 위상 부분만을 이용하거나, 절대치 부분을 각각의 계산된 위상값에서 광 변조기(5)의 특성에 대응하는 값으로 설정하는 동안 k·N개의 위상 부분만을 이용하여, 광 변조기(5)의 플레인으로의 변환 영역(1)의 k·N개의 복소 실제값과 설정점값의 새로운 푸리에 변환 및 관찰자 플레인(7)으로의 후속 역변환의 실행 단계

    를 포함하는 것인, 홀로그래픽 디스플레이의 광 변조기상에서 3차원 물체의 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 부호화하는 방법.
13. 충분한 간섭성 광을 갖는 적어도 하나의 광원, 변환 렌즈 및 CGH를 부호화하는 광 변조기, CGH 부호화하는 제어 신호를 제공하기 위한 프로세서 및 3차원 물체를 재구성하는 수단을 포함하는 광학 시스템을 이용하여, 제1항 내지 제12항에 따르는 방법을 실행하는 홀로그래픽 디스플레이 장치로서, 상기 재구성은 관찰자 플레인에 있는 가상 관찰자 윈도우를 통해 볼 수 있고, 상기 부호화하는 제어 신호는 반복 계산의 도음으로 발견되며,

    - 3차원 물체(6)의 물체 데이터 세트를 제공하고, 반복 계산을 위한 변환 영역(1)을 결정하고, 상기 변환 영역(1)에 상기 물체 데이터 세트의 변환의 복소값을 부가하는 선택 수단;

    - 물체 플레인과 관찰자 플레인(7) 사이에서 그리고 광 변조기(5)의 플레인과 관찰자 플레인(7) 사이에서 변환을 수행하고, 상기 CGH 코드를 계산하는 변환 수단;

    - 관찰자 윈도우(2)에서 복소 설정점값과 실제값 사이의 편차를 결정하고, 정의된 중단 기준에 도달하는 경우, 반복의 중단을 시그널링하는 비교 수단; 및

    - 상기 부호화된 CGH를 홀로그래픽 방법으로 재구성하는 재구성 수단을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 광 변조기(5)는 위상 변조 SLM이고, 상기 부호화된 CGH를 포함하는 것인, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 3차원 물체(6)의 재구성은 광 변조기(5)의 제어 가능한 픽셀들에서 상기 광원(3)에 의해 방사되는 충분한 간섭성 광의 회절을 통해 실현되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
16. 제13항에 있어서, 컬러 CGH가 부호화되는 경우, 상기 위상값의 반복 계산이 삼원색에 대해 개별적으로 실행되는 것인, 홀로그래픽 디스플레이 장치.

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