KR20130085553A - 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템 및 그 방법 - Google Patents

프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 홀로그램 데이터를 가시화하기 위하여 3차원 홀로그램 영상을 프로젝션 방식으로 홀로그램 디스플레이용 스크린에 부양화시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템은 프린지 패턴의 홀로그램 데이터를 제공받고, 상기 제공된 프린지 패턴을 배경 이미지 및 전경 이미지와 합성하여 홀로그램 어레이를 생성하는 홀로그램 합성부; 상기 홀로그램 합성부로부터 생성된 상기 홀로그램 어레이에 광원 소스를 인가하여 광각렌즈를 통해 홀로그램 영상을 투사하는 홀로그램 투사부; 및 상기 홀로그램 투사부에서 투사된 홀로그램 영상을 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 공간 부양화시키는 홀로그램 디스플레이부;를 포함한다. 본 발명을 활용하여 디지털 홀로그램 콘텐츠의 관리를 실시간에 수행하며, 디지털 홀로그램 콘텐츠의 원격지 전송 및 홀로그램 영상 미디어의 현장 적응형 디스플레이를 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템 및 그 방법{System of displaying a digital hologram based on a projection and the method thereof}
본 발명은 디지털 홀로그램에 관한 것으로서, 상세하게는 CGH(Computer Generated Hologram) 기반의 디지털 홀로그램 생성 결과를 가시화하기 위한 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
홀로그램은 물체의 표면에서 반사된 빛의 위상변화를 프린지 패턴(fringe pattern) 형태로 기록한 것이다.
종래의 아날로그 방식의 홀로그램은 레이저에서 나온 빛을 물체에 투사한 후 반사되어 홀로그램 저장 매체에 입사되는 물체파와 홀로그램 저장 매체에 직접 입사되는 기준파가 서로 간섭을 일으켜 프린지 패턴이 생성되며, 이것을 홀로그램 저장 매체에 기록하는 방법이다.
이와 같이 기록된 홀로그램 정보를 재생하기 위해서는 홀로그램 기록 과정에서 사용한 기준파를 동일한 방향으로 입사시켜 회절을 일으키게 하면 본래 물체가 있었던 위치에 물체와 동일한 홀로그램 영상이 재현된다.
이와 같은 아날로그 방식으로 생성된 홀로그램은 한번 생성하면 변경을 못하여 물체가 변경될 때마다 새롭게 홀로그램 기록 과정이 필요하게 되며, 광학적인 방식으로 재생되는 홀로그램 영상의 해상도와 관찰자의 가시 부피의 제약이 있게 된다. 따라서, 홀로그램 디스플레이가 기존 디스플레이 수준의 크기와 시야각을 제공하기 위해서는 대용량의 공간 대역폭이 요구된다.
한편, 디지털 홀로그램을 생성하는 경우에는 물체에 대한 물체파와 기준파의 간섭에 의한 홀로그램 프린지 패턴의 생성 원리를 컴퓨터 모델링을 통하여 계산식을 처리하게 된다.
상기 디지털 홀로그램 방식은 새로운 디지털 홀로그램 영상을 생성하기 위해 컴퓨터 계산을 통하여 재 생성할 수 있으며, 광학식 홀로그램 디스플레이 방식이 아닌 프로젝션 방식으로 디지털 홀로그램 데이터를 가시화함으로써 재생된 홀로그램 영상의 크기와 시야각을 개선할 수 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 디지털 홀로그램 데이터를 3차원 디스플레이 스크린 상에 공간 부양화하여 가시화할 수 있도록 하기 위하여, 광학적 방식의 홀로그램 디스플레이가 아닌 프로젝션 방식을 응용함으로써 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 배경영상과 전경영상을 제시하기 위한 컴포지트 홀로그램 어레이를 구성하고 프로젝션 방식을 사용하여 디지털 홀로그램 데이터에 대한 3차원 홀로그램 영상을 홀로그램 디스플레이 스크린에 공간 부양화 시키기 위한 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 또한 디지털 홀로그램 콘텐츠 생성을 위한 홀로그램 콘텐츠 제작 공정 관리 방법과 3차원 홀로그램 영상을 디스플레이 현장 적응형 지역 미디어 정보 제공 채널로 활용하기 위한 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 따른 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템은, 프린지 패턴의 홀로그램 데이터를 제공받고, 상기 제공된 프린지 패턴을 배경 이미지 및 전경 이미지와 합성하여 홀로그램 어레이를 생성하는 홀로그램 합성부; 상기 홀로그램 합성부로부터 생성된 상기 홀로그램 어레이에 광원 소스를 인가하여 광각렌즈를 통해 홀로그램 영상을 투사하는 홀로그램 투사부; 및 상기 홀로그램 투사부에서 투사된 홀로그램 영상을 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 공간 부양화시키는 홀로그램 디스플레이부;를 포함한다.
상기와 같이 본 발명은, 디지털 홀로그램 데이터를 프로젝션 방식으로 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린 상에 홀로그램 영상을 공간 부양화하여 가시화하게 함으로써 3차원 홀로그램 영상을 기존의 영상 디스플레이 수준으로 디스플레이하여 홀로그램 영상의 사실감을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
또한 디지털 홀로그램 콘텐츠 매니지먼트를 통하여 지역 상황 인지형 홀로그램 영상을 적시에 디스플레이 할 수 있도록 하여 지역 정보 미디어 디스플레이 채널로서 활용할 수 있게 하며, 디지털 홀로그램 콘텐츠의 제작 공정 관리를 통하여 디지털 홀로그램 콘텐츠의 대규모 제작 및 다양한 활용으로 홀로그램 콘텐츠 시장을 확장시켜 나갈 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 절차를 나타내는 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은, 홀로그램 투사부(Hologram Projection Unit)(101), 홀로그램 디스플레이부(Hologram Display Unit)(102) 및 홀로그램 합성부(Composite Hologram Unit)(103) 등으로 구성될 수 있다.
이때, 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템(Hologram content Management System)(110)에서 디지털 홀로그램 데이터를 상기 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템(100)의 홀로그램 합성부(103)에 인가하게 된다.
상기 홀로그램 합성부(103)에서는 홀로그램 투사부(101)를 통해 3차원 홀로그램 디스플레이부(102)를 구성하는 스크린 상에 공간 부양화(space buoyance)하게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 프로젝션 타입의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템을 제공한다.
도 1에 도시된 바와 같이 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템(100)은 크게 3개의 구성부(unit)로 구성될 수 있다.
먼저, 홀로그램 합성부(103)에서 변화되지 않는 배경영상(background image)과 실시간 변화되는 전경 영상(foreground image)을 생성하고 디지털카메라의 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)와 공간광변조기(Spatial Light Molulator; SLM)의 배열에 의해 홀로그램 영상의 크기를 크게 하기 위한 컴포지트 홀로그램 어레이(composite hologram array)(104)를 생성한다.
상기 컴포지트 홀로그램 어레이(104)는 홀로그램 투사부(101)에서 광원 소스(Point Light Source)(105)를 인가 받아 광각렌즈(106)를 통하여 홀로그램 영상으로 프로젝션(영사)된다. 홀로그램 디스플레이부(102)에서는 스피어리컬 미러 등을 이용하는 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린(107)에 홀로그램 투사부(101) 에서 영사되는 3차원 홀로그램 영상을 공간 부양화(space buoyance)시키게 된다.
홀로그램 콘텐츠 관리 시스템(110)에서는 네트워크 시스템을 통하여 분산 저장하는 홀로그램 스토리지 서버를 통하여 대규모 디지털 홀로그램 데이터를 관리한다.
또한, 디지털 홀로그램 미디어 서버(미도시)에서는 로컬지역 환경에 따라 홀로그램 영상 데이터를 차별화하게 된다. 즉, 디지털 홀로그램 콘텐츠를 로컬지역 환경에 적합한 홀로그램 영상 정보로 변환하여 전송 및 관리함으로써 지역 상황에 맞는 적응형 미디어 채널을 역할을 수행한다. 한편, 디지털 홀로그램 데이터의 제작 공정에 대한 관리를 위해서는 홀로그램 제작 파라미터를 생성하여 홀로그램 영상 제작관리를 수행하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 2의 처리 순서도에서는, 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템(100)에서 홀로그램 영상이 홀로그램 디스플레이 스크린에 가시화된 이후 다음 단계의 서버 관리 상태로 이동 할 수 있다. 한편 홀로그램 영상 데이터의 공간 부양화 상태에서 사용자의 상호작용에 대한 액션이 발생하는 경우 사용자 공간인식 및 인터랙션 관리를 통하여 사용자의 다중 공간 인식 및 공간 정합이 수행되며, 또한 사용자의 멀티모달 인터페이스 처리가 수행된다.
보다 구체적으로 설명하면, 먼저 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템(110)은 디지털 홀로그램 미디어 서버 관리(S201) 기능으로서, 로컬 지역에 위치한 미디어 서버를 관리하고, 컴퓨터 생성 홀로그램을 프로세싱한다. 또한, 디지털 홀로그램 스토리지 서버 관리(S202) 기능으로서, 홀로그램 데이터의 상황을 검색하고, 디지털 홀로그램 데이터를 전송하며, 대용량의 홀로그램 데이터를 분산 관리한다.
다음으로, 디지털 홀로그램 데이터 제작 공정 관리(S203)의 기능으로서 디지털 홀로그램의 제작 파라미터를 생성하고, 홀로그램 영상을 제작 및 관리한다.
다음으로, 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템(100)은 컴포지트 홀로그램 구성(S204) 기능으로서, 상술한 바와 같이 홀로그램 합성부(103)를 통해 배경 영상 및 전경 영상을 생성하고, SLM 및 CCD를 활용하여 홀로그램 어레이를 구성한다. 그런 다음, 디지털 홀로그램을 프로젝션(S205)하는 단계로서, 홀로그램 투사부(101)를 통해 홀로그램 어레이에 광원 소스를 인가하고 광각렌즈에 홀로그램 영상을 통과시킨다.
마지막으로, 홀로그램 디스플레이부(102)를 통해 홀로그램 영상을 홀로그램 디스플레이 스크린에 가시화(S206)시킨다. 즉, 홀로그램 영상을 공간 부양화하고, 관찰자의 시야각을 확보하며, 관찰자의 공간 인식 및 홀로그램 인터렉션 기능을 수행한다.
이후, 서버 관리가 계속 되는 경우(S207) 다시 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템(110) 내에서의 S201 내지 S203 단계가 수행되고 이어서 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템(100) 내에서의 S204 내지 S206 단계가 반복적으로 수행된다.
만약, 사용자 인터렉션이 있는 경우(S208), 사용자 공간 인식 및 인터렉션 관리(S209) 기능을 수행한다. 즉, 다중 공간을 인식하여 공간 정합을 수행하고, 멀티모달 사용자 입력 처리를 수행한 후 S204 단계로 들어간다. 사용자 인터랙션이 없는 경우에는 S205 단계의 디지털 홀로그램 프로젝션이 계속된다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100: 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템
101: 홀로그램 투사부 102: 홀로그램 디스플레이부
103: 홀로그램 합성부 104: 프린지 패턴
105: 광원 소스 106: 광각 렌즈
107: 스크린 110: 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템

Claims (12)

  1. 프린지 패턴의 홀로그램 데이터를 제공받고, 상기 제공된 프린지 패턴을 배경 이미지 및 전경 이미지와 합성하여 홀로그램 어레이를 생성하는 홀로그램 합성부;
    상기 홀로그램 합성부로부터 생성된 상기 홀로그램 어레이에 광원 소스를 인가하여 광각렌즈를 통해 홀로그램 영상을 투사하는 홀로그램 투사부; 및
    상기 홀로그램 투사부에서 투사된 홀로그램 영상을 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 공간 부양화시키는 홀로그램 디스플레이부;를 포함하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램 합성부는,
    상기 배경 이미지 및 전경 이미지를 생성하고 디지털카메라의 전하결합소자 및 공간광변조기의 배열에 의해 홀로그램 어레이를 생성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램 디스플레이부는,
    스피어리컬 미러를 이용하여 상기 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 홀로그램 영상을 공간 부양화시키는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램 디스플레이부는,
    상기 홀로그램 영상이 상기 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 공간 부양화된 상태에서 사용자의 멀티모달 인터페이스를 처리하고, 사용자의 다중공간을 인식하여 공간정합 및 사용자 인터랙션을 수행하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템은,
    홀로그램 데이터 제작 공정 관리, 지역 정보 관리 및 홀로그램 데이터 분산 저장 관리 중 적어도 하나의 기능을 수행하며, 대규모 홀로그램 데이터를 관리하는 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템과 연동하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템은,
    로컬지역 상황에 적합한 정보를 고려하여 홀로그램 데이터를 변환하고, 변환된 홀로그램 데이터를 로컬지역에 특화된 홀로그램 데이터로서 제공하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 시스템.
  7. 홀로그램 합성부에서 프린지 패턴의 홀로그램 데이터를 제공받고, 상기 제공된 프린지 패턴을 배경 이미지 및 전경 이미지와 합성하여 홀로그램 어레이를 생성하는 단계;
    홀로그램 투사부에서 상기 홀로그램 합성부로부터 생성된 상기 홀로그램 어레이에 광원 소스를 인가하여 광각렌즈를 통해 홀로그램 영상을 투사하는 단계; 및
    홀로그램 디스플레이부에서 상기 홀로그램 투사부에서 투사된 홀로그램 영상을 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 공간 부양화시키는 단계;를 포함하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 홀로그램 어레이를 생성하는 단계는,
    상기 배경 이미지 및 전경 이미지를 생성하고 디지털카메라의 전하결합소자 및 공간광변조기의 배열에 의해 홀로그램 어레이를 생성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 공간 부양화시키는 단계는,
    스피어리컬 미러를 이용하여 상기 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 홀로그램 영상을 공간 부양화시키는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 홀로그램 디스플레이부에서, 상기 홀로그램 영상이 상기 3차원 홀로그램 디스플레이 스크린에 공간 부양화된 상태에서 사용자의 멀티모달 인터페이스를 처리하고, 사용자의 다중공간을 인식하여 공간정합 및 사용자 인터랙션을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 공간 부양화시키는 단계 이후에,
    대규모 홀로그램 데이터를 관리하는 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템에서, 홀로그램 데이터 제작 공정 관리. 지역 정보 관리 및 홀로그램 데이터 분산 저장 관리 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 홀로그램 콘텐츠 관리 시스템에서, 로컬지역 상황에 적합한 정보를 고려하여 홀로그램 데이터를 변환하고, 변환된 홀로그램 데이터를 로컬지역에 특화된 홀로그램 데이터로서 제공하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 기반의 디지털 홀로그램 디스플레이 방법.
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