KR20140111782A - 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20140111782A KR1020130026111A KR20130026111A KR20140111782A KR 20140111782 A KR20140111782 A KR 20140111782A KR 1020130026111 A KR1020130026111 A KR 1020130026111A KR 20130026111 A KR20130026111 A KR 20130026111A KR 20140111782 A KR20140111782 A KR 20140111782A
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권도우
문원석
박우제
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엘지전자 주식회사
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Abstract

물체점 획득부는 복수의 물체점의 3차원 정보를 획득한다. 홀로그램 패턴 생성부는 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 획득한다. 홀로그램 패턴 중첩부는 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 중첩하여 홀로그램 이미지 데이터를 생성한다. 백라이트 유닛은 백라이트를 조사한다. 공간 광 변조기는 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 광을 출력한다. 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 각각의 형상은 십자(cross) 형상일 수 있다.

Description

홀로그램 디스플레이 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DISPLAYING HOLOGRAM}
본 발명은 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer-generated hologram, CGH)을 디스플레이하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
홀로그램 이미지 데이터를 컴퓨터에 의해 생성하는 경우 처리할 데이터 양이 많아 중앙 처리 장치의 연산량 또한 대단히 크다. 이러한 처리할 데이터 양을 줄이기 위하여, 수평 시차 온리(horizontal parallax only, HPO) 기법과 수직 시차 온리(vertical parallax only, VPO) 기법이 개발되었다.
그러나, HPO 기법의해 형성되는 물체점의 형상은 원형이 아닌 수직 방향으로 긴 타원형이 될 수 있고, VPO 기법의해 형성되는 물체점의 형상은 원형이 아닌 수평 방향으로 긴 타원형이 될 수 있다.
물체점의 형상을 원형으로 복원하기 위하여 추가적인 광학 장치의 도입이 요구된다. 그러나 이는 제품 단가를 올리고, 출력하는 광량을 감소시키며, 제품 생산 공정을 복잡하게 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 홀로그램의 생성을 위해 처리할 데이터 양을 줄일 때, 추가적인 광학 장치의 도입 없이도 형성되는 물체점의 형상을 원형에 가깝게 유지할 수 있는 홀로그램 디스플레이 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 홀로그램 디스플레이 장치는 상기 복수의 물체점의 3차원 정보를 획득하는 물체점 획득부; 상기 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 획득하는 홀로그램 패턴 생성부; 상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 중첩하여 홀로그램 이미지 데이터를 생성하는 홀로그램 패턴 중첩부; 백라이트를 조사하는 백라이트 유닛; 및 상기 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 상기 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 광을 출력하는 공간 광 변조기를 포함한다.
상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 각각의 상측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 하측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합은 우측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 좌측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합과 동일할 수 있다.
상기 상측, 하측, 우측, 좌측 홀로그램 패턴 섹터들은 서로 동일한 데이터양을 가질 수 있다.
상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 각각의 형상은 십자(cross) 형상일 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 디스플레이 장치가 홀로그램을 디스플레이하는 방법은 상기 복수의 물체점의 3차원 정보를 획득하는 단계; 상기 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 획득하는 단계; 상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 중첩하여 홀로그램 이미지 데이터를 생성하는 단계; 백라이트를 조사하는 단계; 및 상기 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 상기 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 광을 출력하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 홀로그램의 생성을 위해 처리할 데이터 양을 줄일 때, 추가적인 광학 장치의 도입 없이도 형성되는 물체점의 형상을 원형에 가깝게 유지할 수 있다.
이로써, 제품 단가를 줄이고, 제품 생산 공정을 단순하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HPO 기반 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 VPO 기반 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 비-직사각형 형상의 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비-직사각형 서브 홀로그램의 생성 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 십자 서브 홀로그램 패턴 범위를 보여준다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 생성 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 13은 도 12의 생성 방법의 개념도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비-직사각형 서브 홀로그램의 생성 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 15은 도 14의 생성 방법의 개념도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 홀로그램 패턴의 중첩의 개념을 보여준다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 홀로그램을 보여준다.
이하, 실시예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치(100)는 물체점 획득부(110), 안구 위치 추적부(120), 시야창 결정부(125), 홀로그램 패턴 생성부(130), 홀로그램 패턴 저장부(135), 홀로그램 패턴 중첩부(140), 양자화부(150), 출력부(160), 공간 광 변조기(170), 백라이트 유닛(180), 및 광분리기(190)를 포함한다.
홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장한다. 여기서 거리는 물체점과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리를 의미한다. 이때, 홀로그램 패턴은 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴, HPO 기반 홀로그램 패턴, VPO 기반 홀로그램 패턴, 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴 중 어느 하나 일 수 있다. 또한, 홀로그램 패턴 룩업 테이블은 복수의 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴, 복수의 HPO 기반 홀로그램 패턴, 복수의 VPO 기반 홀로그램 패턴, 복수의 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴, 복수의 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴, 복수의 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
홀로그램 생성 장치(100)의 구성 요소들에 대해서는 이하의 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
물체점 획득부(110)는 복수의 물체점(11)의 3차원 정보를 획득한다(S111). 각 물체점(11)의 3차원 정보는 3차원 좌표값을 포함할 수 있다. 예컨데, 3차원 좌표값은 x축 상 위치 값, y축 상 위치 값, z축 상 위치 값을 포함할 수 있다.
안구 추적부(eye tracker)(120)는 관찰자의 안구(19)의 위치를 추적한다(S113). 특히, 안구 추척부(120)는 관찰자의 좌안의 위치와 우안의 위치를 추적할 수도 있다.
시야창 결정부(125)는 생성할 홀로그램을 위한 시야창을 결정한다(S114).
일 실시예에서, 시야창 결정부(125)는 안구(19)의 위치와 무관한 시야창을 결정할 수 있다. 이때, 시야창은 미리 정의되어 있을 수 있다. 시야창은 전체 시차 기반 시야창, HPO 기반 시야창, HPO 기반 시야창 중 어느 하나가 될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 시야창 결정부(125)는 안구(19)의 위치에 기초하여 시야창을 결정할 수 있다. 이때, 시야창 결정부(125)는 좌안의 위치에 기초하여 좌안을 위한 좌안 시야창을 결정하고, 우안의 위치에 기초하여 우안을 위한 우안 시야창을 결정할 수 있다. 시야창은 전체 시차 기반 시야창, HPO 기반 시야창, HPO 기반 시야창 중 어느 하나가 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 복수의 물체점(11)의 3차원 정보와 시야창(13)에 기반하여, 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 홀로그램 패턴(15)을 획득한다(S115).
이때, 각 홀로그램 패턴의 중심 점은 대응하는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치일 수 있다. 이하에서는 중심 점의 위치를 (CX, CY)로 표현한다.
홀로그램 패턴은 공간 광 변조기(170)의 복수의 픽셀에 각각 대응하는 복수의 복소값을 포함할 수 있다. 특히, 공간 광 변조기(170)는 출력 광의 위상(phase)을 조절하지는 못하고 진폭(amplitude)을 조절하는 타입의 공간 광 변조기, 출력 광의 진폭을 조절하지는 못하고 위상을 조절하는 타입의 공간 광 변조기, 및 출력 광의 진폭과 위상을 모두 조절하는 타입의 공간 광 변조기로 분류될 수 있다.
공간 광 변조기(170)가 출력 광의 진폭만을 조절하는 타입인 경우에, 홀로그램 패턴의 복수의 복소값은 모두 실수일 수 있다. 즉, 복수의 실수의 각각은 대응하는 픽셀에서 출력되는 광의 진폭을 나타낼 수 있다.
공간 광 변조기(170)가 출력 광의 위상 만을 조절하는 타입인 경우에, 홀로그램 패턴은 절대값의 크기가 동일한 복수의 복소값을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 복소수의 각각이 나타내는 위상은 대응하는 픽셀에서 출력되는 광의 위상을 나타낼 수 있다.
공간 광 변조기(170)가 출력 광의 진폭과 위상을 모두 조절하는 타입인 경우에, 복수의 복소수의 각각이 나타내는 절대값과 위상은 대응하는 픽셀에서 출력되는 광의 진폭과 위상을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 홀로그램 패턴을 획득할 수도 있다. 이 경우 메모리의 사이즈의 요구는 작을 수 있으나, 실시간 연산 능력의 요구는 커질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색하여 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다. 이때, 홀로그램 패턴은 고속 푸리에 변환을 통해 미리 계산된 것일 수 있다. 이 경우 실시간 연산 능력의 요구는 낮아질 수 있으나 메모리의 사이즈의 요구는 커질 수 있다.
고속 푸리에 변환을 통해 홀로그램 패턴의 복수의 복소값을 계산하는 방법을 설명한다.
홀로그램 패턴을 f(x,y)로 정의한다. 즉, 공간 광 변조기(170)의 픽셀의 위치(x,y)를 위한 홀로그램 패턴의 복소값이 f(x,y)로 정의된다. 또, 이 홀로그램 패턴으로부터 거리(z)만큼 떨리진 위치에서의 빛의 분포를 g(x,y,z)로 정의한다.
이 경우, 수학식 1과 같은 관계가 성립한다.
Figure pat00001
수학식 1에서, H(vx,vy,z)는 자유 공간의 전달 함수이다.
수학식 1을 이용하면, 특정 물체점(11)에서 빛의 강도가 최대가 되기 위한 홀로그램 패턴 f(x,y)가 구해질 수 있다.
복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 홀로그램 패턴은 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 좌안 홀로그램 패턴과 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 우안 홀로그램 패턴을 포함할 수 있다.
홀로그램 패턴(15)은 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴일 수도 있고, 수평 시차 온리(horizontal parallax only, HPO) 기반 홀로그램 패턴일 수도 있고, 수직 시차 온리(vertical parallax only, VPO) 기반 홀로그램 패턴일 수도 있고, 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴일 수도 있고, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴일 수도 있고, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴일 수도 있다.
다음은 도 3 내지 도 15를 참고하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 홀로그램 패턴을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴이 기록된 공간 광 변조기(170)는 시차가 제한되지도 않으면서 안구(19)의 위치와는 무관한 비교적 넓은 시야창(13)에서 관찰 가능한 물체점(11)을 생성한다. 그러나, 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴의 크기가 크므로, 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴의 데이터의 양도 커져, 큰 연산 능력이 요구될 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 획득할 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색하여 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
전체 시차 기반 홀로그램 패턴(15)은 수학식 1을 이용하여 미리 또는 실시간으로 계산될 수 있다. 이때, 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 범위는 수학식 2를 따를 수 있다.
수학식 2에서, PF_X와 PF_Y는 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 크기를 나타낸다. 즉, PF_X는 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 폭(width)를 나타내고, PF_Y는 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 높이(height)를 나타낸다. 구체적으로 PF_X는 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수를 나타내고, PF_y는 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수를 나타낼 수 있다. 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수는 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수와 동일할 수 있다. 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 데이터 양은 (전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수)*(전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수)에 해당하는 개수의 복소수일 수 있다.
일 실시예에서, "CX - {(PF _X - 1) / 2}"는 0과 같고, "CX + {(PF _X - 1) / 2}"는 (공간 광 변조기의 수평 픽셀의 개수)와 같고, "CY - {(PF _y - 1) / 2}"는 0과 같고, "CY + {(PF _Y - 1) / 2}" = (공간 광 변조기의 수직 픽셀의 개수)와 같을 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다. 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 높이를 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 폭은 공간 광 변조기의 수평 픽셀의 개수로 미리 정의되고, 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 높이는 공간 광 변조기의 수직 픽셀의 개수로 미리 정의될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 중심 점 및 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 홀로그램 패턴 범위를 결정한다. 홀로그램 패턴 생성부(130)는 수학식 2에서 보여지는 바와 같이 홀로그램 패턴 범위를 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 고속 푸리에 변환을 수행하여 전체 시차 기반 홀로그램 패턴(15)을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HPO 기반 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 4에 도시된 바와 같이, HPO 기반 홀로그램 패턴을 위한 시야창(13)은 높이에 비해 폭이 넓다. 또한, 이러한 사이즈를 가진 시야창(13)으로 인하여 생성되는 HPO 기반 홀로그램 패턴 또한 높이에 비해 폭이 길다. HPO 기반 홀로그램 패턴이 기록된 공간 광 변조기(170)는 수직 시차를 제한하고 수평 시차를 제공하면서 안구(19)의 위치와는 무관한 비교적 넓은 시야창(13)에서 관찰 가능한 물체점(11)을 생성한다. 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴에 비하여 HPO 기반 홀로그램 패턴은 비교적 적은 데이터 양을 가지므로, 비교적 낮은 연산 능력을 요구할 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 획득할 수도 있다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 획득한 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 상측부와 하측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 획득 없이 바로 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색한다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 검색한 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 상측부와 하측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 HPO 기반 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색하여 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
HPO 기반 홀로그램 패턴(15)은 수학식 1을 이용하여 미리 또는 실시간으로 계산될 수 있다. 이때, HPO 기반 홀로그램 패턴의 범위는 수학식 3을 따를 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3에서, PF_X와 PH는 HPO 기반 홀로그램 패턴의 크기를 나타낸다. 즉, PF_X는 HPO 기반 홀로그램 패턴의 폭을 나타내고, PH는 HPO 기반 홀로그램 패턴의 높이를 나타낸다. 구체적으로 PF_X는 HPO 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수를 나타내고, PH는 HPO 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수를 나타낼 수 있다. HPO 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수는 HPO 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수보다 많다. HPO 기반 홀로그램 패턴의 데이터 양은 (HPO 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수)*(HPO 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수)에 해당하는 개수의 복소수일 수 있다.
일 실시예에서, "CX - {(PF _X - 1) / 2}"는 0과 같고, "CX + {(PF _X - 1) / 2}"는 (공간 광 변조기의 수평 픽셀의 개수)와 같을 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다. 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 HPO 기반 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 홀로그램 패턴의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 홀로그램 패턴의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 홀로그램 패턴의 높이를 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, HPO 기반 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, HPO 기반 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, HPO 기반 홀로그램 패턴의 폭은 공간 광 변조기의 수평 픽셀의 개수로 미리 정의될 수 있다. HPO 기반 홀로그램 패턴의 높이는 1픽셀 또는 15 픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 HPO 기반 홀로그램 패턴의 중심 점 및 HPO 기반 홀로그램 패턴의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 홀로그램 패턴 범위를 결정한다. 홀로그램 패턴 생성부(130)는 수학식 3에서 보여지는 바와 같이 홀로그램 패턴 범위를 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 고속 푸리에 변환을 수행하여 HPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 생성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, HPO 기반 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 물체점(11)의 형상은 Y축 방향으로 긴 타원형이 될 수 있다. 이를 보정하기 위하여 추가적인 광학 장치가 요구되기도 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 VPO 기반 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 5에 도시된 바와 같이, VPO 기반 홀로그램 패턴을 위한 시야창(13)은 폭에 비해 높이가 길다. 또한, 이러한 사이즈를 가진 시야창(13)으로 인하여 생성되는 VPO 기반 홀로그램 패턴 또한 폭에 비해 높이가 길다. VPO 기반 홀로그램 패턴이 기록된 공간 광 변조기(170)는 수평 시차를 제한하고 수직 시차를 제공하면서 안구(19)의 위치와는 무관한 비교적 넓은 시야창(13)에서 관찰 가능한 물체점(11)을 생성한다. 전체 시차(full parallax) 기반 홀로그램 패턴에 비하여 VPO 기반 홀로그램 패턴은 비교적 적은 데이터 양을 가지므로, 비교적 낮은 연산 능력을 요구할 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 획득할 수도 있다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 획득한 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 좌측부와 우측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 획득 없이 바로 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색한다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 검색한 전체 시차 기반 홀로그램 패턴의 좌측부와 우측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 VPO 기반 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색하여 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
VPO 기반 홀로그램 패턴(15)은 수학식 1을 이용하여 미리 또는 실시간으로 계산될 수 있다. 이때, VPO 기반 홀로그램 패턴의 범위는 수학식 4를 따를 수 있다.
Figure pat00004
수학식 4에서, PV와 PF_Y는 VPO 기반 홀로그램 패턴의 크기를 나타낸다. 즉, PV는 VPO 기반 홀로그램 패턴의 폭을 나타내고, PF_Y는 VPO 기반 홀로그램 패턴의 높이를 나타낸다. 구체적으로 PV는 VPO 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수를 나타내고, PF_Y는 VPO 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수를 나타낼 수 있다. VPO 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수는 VPO 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수보다 적다. VPO 기반 홀로그램 패턴의 데이터 양은 (VPO 기반 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수)*(VPO 기반 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수)에 해당하는 개수의 복소수일 수 있다.
일 실시예에서, "CY - {(PF _Y - 1) / 2}"는 0과 같고, "CY + {(PF _Y - 1) / 2}" = (공간 광 변조기의 수직 픽셀의 개수)와 같을 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다. 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 VPO 기반 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 홀로그램 패턴의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 홀로그램 패턴의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 홀로그램 패턴의 높이를 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, VPO 기반 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, VPO 기반 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, VPO 기반 홀로그램 패턴의 높이는 공간 광 변조기의 수직 픽셀의 개수로 미리 정의될 수 있다. VPO 기반 홀로그램 패턴의 폭은 1픽셀 또는 15 픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 VPO 기반 홀로그램 패턴의 중심 점 및 VPO 기반 홀로그램 패턴의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 홀로그램 패턴 범위를 결정한다. 홀로그램 패턴 생성부(130)는 수학식 4에서 보여지는 바와 같이 홀로그램 패턴 범위를 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 고속 푸리에 변환을 수행하여 VPO 기반 홀로그램 패턴(15)을 생성할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, VPO 기반 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 물체점(11)의 형상은 X축 방향으로 긴 타원형이 될 수 있다. 이를 보정하기 위하여 추가적인 광학 장치가 요구되기도 한다.
데이터의 양을 줄여 연산량을 감소시키기 위하여 안구(19)의 위치에 기반한 서브 홀로그램 패턴이 이용될 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 복수의 물체점의 3차원 정보와 안구(19)의 위치에 기반하여, 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 서브 홀로그램 패턴을 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴이 기록된 공간 광 변조기(170)는 시차가 제한되지도 않으면서 안구(19)의 위치와는 무관한 비교적 넓은 시야창(13)에서 관찰 가능한 물체점(11)을 생성한다. 그러나, 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기가 크므로, 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴의 데이터의 양도 커져, 큰 연산 능력이 요구될 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 획득할 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색하여 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴(15)은 수학식 1을 이용하여 미리 또는 실시간으로 계산될 수 있다. 이때, 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 범위는 수학식 5를 따를 수 있다.
Figure pat00005
수학식 5에서, PF_X와 PF_Y는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기를 나타낸다. 즉, PF_X는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭을 나타내고, PF_Y는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이를 나타낸다. 구체적으로 PF_X는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수를 나타내고, PF_y는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수를 나타낼 수 있다. 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수와 동일할 수 있다. 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 데이터 양은 (전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수)*(전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수)에 해당하는 개수의 복소수일 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다. 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이를 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이는 모두 31 픽셀로 미리 정의될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 및 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 홀로그램 패턴 범위를 결정한다. 홀로그램 패턴 생성부(130)는 수학식 5에서 보여지는 바와 같이 홀로그램 패턴 범위를 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 고속 푸리에 변환을 수행하여 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴(15)을 생성할 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 7에 도시된 바와 같이, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 위한 시야창(13)은 높이에 비해 폭이 넓다. 또한, 이러한 사이즈를 가진 시야창(13)으로 인하여 생성되는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴 또한 높이에 비해 폭이 길다. HPO 기반 서브 홀로그램 패턴이 기록된 공간 광 변조기(170)는 수직 시차를 제한하고 수평 시차를 제공하면서 안구(19)의 위치와는 무관한 비교적 넓은 시야창(13)에서 관찰 가능한 물체점(11)을 생성한다. 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴에 비하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴은 비교적 적은 데이터 양을 가지므로, 비교적 낮은 연산 능력을 요구할 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 획득할 수도 있다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 획득한 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 상측부와 하측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴 (15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 획득 없이 바로 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴 (15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색한다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 검색한 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 상측부와 하측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴 (15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색하여 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴 (15)을 획득할 수 있다.
HPO 기반 서브 홀로그램 패턴(15)은 수학식 1을 이용하여 미리 또는 실시간으로 계산될 수 있다. 이때, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 범위는 수학식 6을 따를 수 있다.
Figure pat00006
수학식 6에서, PF_X와 PH는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기를 나타낸다. 즉, PF_X는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭을 나타내고, PH는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이를 나타낸다. 구체적으로 PF_X는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수를 나타내고, PH는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수를 나타낼 수 있다. HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수보다 많다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다. 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이를 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 특히, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이는 31 픽셀, 15 픽셀로 각각 미리 정의 될 수 있다. 또, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이는 1 픽셀로 미리 정의 될 수도 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 및 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 홀로그램 패턴 범위를 결정한다. 홀로그램 패턴 생성부(130)는 수학식 6에서 보여지는 바와 같이 홀로그램 패턴 범위를 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 고속 푸리에 변환을 수행하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴(15)을 생성할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 물체점(11)의 형상은 Y축 방향으로 긴 타원형이 될 수 있다. 이를 보정하기 위하여 추가적인 광학 장치가 요구되기도 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 8에 도시된 바와 같이, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 위한 시야창(13)은 폭에 비해 높이가 길다. 또한, 이러한 사이즈를 가진 시야창(13)으로 인하여 생성되는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴 또한 폭에 비해 높이가 길다. VPO 기반 서브 홀로그램 패턴이 기록된 공간 광 변조기(170)는 수평 시차를 제한하고 수직 시차를 제공하면서 안구(19)의 위치와는 무관한 비교적 넓은 시야창(13)에서 관찰 가능한 물체점(11)을 생성한다. 전체 시차(full parallax) 기반 서브 홀로그램 패턴에 비하여 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴은 비교적 적은 데이터 양을 가지므로, 비교적 낮은 연산 능력을 요구할 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 획득할 수도 있다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 획득한 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 좌측부와 우측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴 (15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 획득 없이 바로 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴 (15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색한다. 그리고, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 검색한 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 좌측부와 우측부를 잘라내어 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴 (15)을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 홀로그램 패턴 룩업 테이블 저장부(135)는 복수의 거리에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그램 패턴 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 각 물체점(11)과 대응하는 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 사이의 거리에 따른 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 홀로그램 패턴 룩업 테이블에서 검색하여 복수의 물체점(11)에 각각 대응하는 복수의 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴(15)을 획득할 수 있다.
VPO 기반 서브 홀로그램 패턴(15)은 수학식 1을 이용하여 미리 또는 실시간으로 계산될 수 있다. 이때, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 범위는 수학식 7를 따를 수 있다.
Figure pat00007
수학식 7에서, PV와 PF_Y는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기를 나타낸다. 즉, PV는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭을 나타내고, PF_Y는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이를 나타낸다. 구체적으로 PV는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수를 나타내고, PF_Y는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수를 나타낼 수 있다. VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수평 픽셀의 개수는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 수직 픽셀의 개수보다 적다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다. 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이를 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 특히, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이는 31 픽셀, 15 픽셀로 각각 미리 정의 될 수 있다. 또, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭은 1 픽셀로 미리 정의 될 수도 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중심 점 및 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 홀로그램 패턴 범위를 결정한다. 홀로그램 패턴 생성부(130)는 수학식 7에서 보여지는 바와 같이 홀로그램 패턴 범위를 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 고속 푸리에 변환을 수행하여 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴(15)을 생성할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, VPO 기반 서브 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 물체점(11)의 형상은 수평 방향으로 긴 타원형이 될 수 있다. 이를 보정하기 위하여 추가적인 광학 장치가 요구되기도 한다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 홀로그램 패턴의 모양에 따라 물체점(11)의 형상이 원형이 되지 않는 문제를 추가적인 광학 장치의 도입 없이 해결하기 위하여, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 비-직사각형 형상의 홀로그램 패턴을 생성할 수도 있다. 이때, 비-직사격형 형상의 홀로그램 패턴을 X자로 4등분하여 생성되는 4개의 홀로그램 패턴 섹터들을 상측, 하측, 우측, 좌측 홀로그램 패턴 섹터라고 각각 칭한다. 이때, 상측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 하측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합은 우측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 좌측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합과 동일할 수 있다. 특히, 상측, 하측, 우측, 좌측 홀로그램 패턴 섹터들은 서로 동일한 데이터양을 가질 수 있다. 특히, 이하에서 설명하겠지만, 비-직사격형 형상은 십자(cross) 형상일 수 있다.
이러한, 비-직사각형 형상의 홀로그램 패턴에 관하여 도 9를 참고하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 비-직사각형 형상의 서브 홀로그램 패턴의 개념도를 보여준다.
도 9에 도시된 바와 같이, 십자 형상의 서브 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 물체점(11)의 형상의 X축 방향 길이, Y축 방향 길이 및 Z축 방향 길이는 서로 거의 동일하게 된다. 이로써, 추가적인 광학 장치의 도입 없이도 처리해야할 데이터 양을 줄이고 원형의 물체점을 형성할 수 있다.
이때, 상측 십자 서브 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 하측 십자 서브 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합은 우측 십자 서브 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 좌측 십자 서브 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합과 동일할 수 있다. 특히, 상측, 하측, 우측, 좌측 십자 서브 홀로그램 패턴 섹터들은 서로 동일한 데이터양을 가질 수 있다.
십자 서브 홀로그램 패턴(15)은 수학식 1을 이용하여 미리 또는 실시간으로 계산될 수 있다. 이하에서는 도 10 내지 도 12를 참고하여 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴(15)의 생성에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비-직사각형 서브 홀로그램의 생성 방법을 보여주는 흐름도이다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 복수의 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴을 위한 복수의 중심 점을 각각 결정한다(S301). 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 복수의 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 크기를 각각 결정한다(S303). 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 폭(PF_X)을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 높이(PF_Y)를 결정할 수 있다. 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 폭(PF_X)은 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 높이(PF_Y)와 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 비-직사각형 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 모두는 31 픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
특히, 비-직사각형이 십자이면, 십자의 가로 막대의 폭과 높이, 십자의 세로 막대의 폭과 높이가 결정되어야 한다. 십자의 가로 막대의 폭은 비-직사각형 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 동일하므로 그 결정 방법에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 십자의 세로 막대의 높이는 비-직사각형 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 높이와 동일하므로 그 결정 방법에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 폭(PC_X)을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 가로 막대의 높이(PC_Y)를 결정할 수 있다. 십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 폭(PC_X)은 가로 막대의 높이(PC_Y)와 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 모두는 15 픽셀로 미리 정의될 수도 있고, 1픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 복수의 중심 점 및 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 홀로그램 패턴 범위를 각각 결정한다(S305).
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 십자 서브 홀로그램 패턴 범위를 보여준다.
비-직사각형 서브 홀로그램 패턴이 십자 서브 홀로그램 패턴이면, 도 11에 도시된 바와 같이 홀로그램 패턴 범위는 십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 상측 직사각형 범위, 가로 막대 범위, 세로 막대의 하측 직사각형 범위를 포함한다.
십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 상측 직사각형 범위는 수학식 8을 따를 수 있다.
Figure pat00008
십자 서브 홀로그램 패턴의 가로 막대 범위는 수학식 9를 따를 수 있다.
Figure pat00009
십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 하측 직사각형 범위는 수학식 10을 따를 수 있다.
Figure pat00010
다시 도 10을 설명한다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 복수의 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 홀로그램 패턴 생성 함수를 수행하여 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴(15)을 각각 생성한다(S307).
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 생성 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 13은 도 12의 생성 방법의 개념도이다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다(S501). 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 크기를 결정한다(S503). 구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭(PF_X), 즉 가로 막대의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 높이(PF_Y), 즉 세로 막대의 높이를 결정할 수 있다. 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭(PF_X)은 십자 서브 홀로그램 패턴의 높이(PF_Y)와 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 십자 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 모두는 31 픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 폭(PC_X)을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 가로 막대의 높이(PC_Y)를 결정할 수 있다. 십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 폭(PC_X)은 가로 막대의 높이(PC_Y)와 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 모두는 15 픽셀로 미리 정의될 수도 있고, 1픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점, 가로 막대의 폭 및 높이에 해당하는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 획득한다(S505). 이때, 앞서 설명한 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 다양한 획득 방법 중 하나가 이용될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점, 세로 막대의 폭 및 높이에 해당하는 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 획득한다(S507). 이때, 앞서 설명한 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 다양한 획득 방법 중 하나가 이용될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴과 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴을 합산하여 합산된 서브 홀로그램 패턴을 생성한다(S509).
홀로그램 패턴 생성부(130)는 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점, 십자 서브 홀로그램 패턴의 크기에 기초하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴과 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중첩 영역의 범위를 결정한다(S511). 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 십자 서브 홀로그램 패턴의 크기에 대한 정보 중에서 세로 막대의 폭 및 높이에 기초하여 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴과 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중첩 영역의 범위를 결정할 수 있다. 이때, HPO 기반 서브 홀로그램 패턴과 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중첩 영역의 범위는 아래의 수학식 11을 따를 수 있다.
Figure pat00011
홀로그램 패턴 생성부(130)는 HPO 기반 서브 홀로그램 패턴과 VPO 기반 서브 홀로그램 패턴의 중첩 영역을 합산된 서브 홀로그램 패턴으로부터 감산하여 복수의 십자 서브 홀로그램 패턴(15)을 생성한다(S513).
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비-직사각형 서브 홀로그램의 생성 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 15은 도 14의 생성 방법의 개념도이다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정한다(S701). 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)의 위치 및 시야창(13)의 중심점 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점을 결정할 수 있다. 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 물체점(11)과 시야창(17)의 중심 점의 연장 선이 공간 광 변조기(170)와 만나는 위치를 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점으로 결정할 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 크기를 결정한다(S703). 이때, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 크기(폭 및 높이)를 결정할 수 있다.
구체적으로, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭(PF_X), 즉 가로 막대의 폭을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 높이(PF_Y), 즉 세로 막대의 높이를 결정할 수 있다. 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭(PF_X)은 십자 서브 홀로그램 패턴의 높이(PF_Y)와 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 십자 기반 서브 홀로그램 패턴의 폭과 높이 모두는 31 픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 폭(PC_X)을 결정할 수 있다. 또, 홀로그램 패턴 생성부(130)는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 십자 서브 홀로그램 패턴의 가로 막대의 높이(PC_Y)를 결정할 수 있다. 십자 서브 홀로그램 패턴의 세로 막대의 폭(PC_X)은 가로 막대의 높이(PC_Y)와 동일할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 시야창(13)의 크기, 물체점(11)의 공간적 위치, 또는 시야창(13)과 공간 광 변조기(170) 사이의 거리와는 무관하게, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 중 적어도 하나는 일정할 수 있다. 예컨데, 십자 서브 홀로그램 패턴의 십자의 가로 막대의 높이와 십자의 세로 막대의 폭 모두는 15 픽셀로 미리 정의될 수도 있고, 1픽셀로 미리 정의 될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 중심 점, 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴의 폭 및 높이에 해당하는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 획득한다(S705). 홀로그램 패턴 생성부(130)는 십자 서브 홀로그램 패턴의 중심 점, 십자 서브 홀로그램 패턴의 폭 및 높이에 해당하는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴을 획득할 수 있다. 이때, 앞서 설명한 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴의 다양한 획득 방법 중 하나가 이용될 수 있다.
홀로그램 패턴 생성부(130)는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴으로부터 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴을 얻기 위한 복수의 제거 패턴의 범위를 결정한다(S709). 홀로그램 패턴 생성부(130)는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴으로부터 십자 서브 홀로그램 패턴을 얻기 위한 복수의 제거 패턴의 범위를 결정할 수 있다. 특히, 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴으로부터 십자 서브 홀로그램 패턴이 획득되므로, 복수의 제거 패턴 범위는 좌상측 제거 패턴 범위(41), 우상측 제거 패턴 범위(43), 좌하측 제거 패턴 범위(45), 우하측 제거 패턴 범위(47)를 포함할 수 있다. 좌상측 제거 패턴 범위(41), 우상측 제거 패턴 범위(43), 좌하측 제거 패턴 범위(45), 우하측 제거 패턴 범위(47)는 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수있다.
좌상측 제거 패턴 범위(41)는 다음의 수학식 12를 따를 수 있다.
Figure pat00012
우상측 제거 패턴 범위(43)는 다음의 수학식 13을 따를 수 있다.
Figure pat00013
좌하측 제거 패턴 범위(45)는 다음의 수학식 14를 따를 수 있다.
Figure pat00014
우하측 제거 패턴 범위(47)는 다음의 수학식 15를 따를 수 있다.
Figure pat00015
홀로그램 패턴 생성부(130)는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴으로부터 복수의 제거 패턴을 제거하여 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴(15)을 생성한다(S711). 홀로그램 패턴 생성부(130)는 전체 시차 기반 서브 홀로그램 패턴으로부터 복수의 제거 패턴을 제거하여 십자 서브 홀로그램 패턴(15)을 생성할 수 있다.
다시 도 2를 설명한다.
홀로그램 패턴 중첩부(140)는 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 홀로그램 패턴을 중첩하여 홀로그램 이미지 데이터를 생성한다(S117).
홀로그램 이미지 데이터는 좌안 홀로그램 이미지 데이터와 우안 홀로그램 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 홀로그램 패턴 중첩부(140)는 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 좌안 홀로그램 패턴을 중첩하여 좌안 홀로그램 이미지 데이터를 생성하고, 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 우안 홀로그램 패턴을 중첩하여 우안 홀로그램 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 홀로그램 패턴의 중첩의 개념을 보여준다.
도 16에 도시된 바와 같이, 복수의 홀로그램 패턴의 각각은 중심점과 크기를 가지므로, 다른 홀로그램 패턴과의 중첩 영역을 가진다.
양자화부(150)는 홀로그램 이미지 데이터를 양자화하여 양자화된 홀로그램 이미지 데이터를 생성한다(S119). 양자화부(150)는 홀로그램 이미지 데이터를 공간 광 변조기(170)가 표현할 수 있는 계조 범위 내로 양자화하여 양자화된 홀로그램 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 특히, 양자화부(150)는 홀로그램 이미지 데이터 내의 최대 값과 최소 값을 이용하여 홀로그램 이미지 데이터를 공간 광 변조기(170)가 표현할 수 있는 계조 범위 내로 양자화할 수 있다.
양자화된 홀로그램 이미지 데이터는 양자화된 좌안 홀로그램 이미지 데이터와 양자화된 우안 홀로그램 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 양자화부(150)는 좌안 홀로그램 이미지 데이터를 양자화하여 양자화된 좌안 홀로그램 이미지 데이터를 생성하고, 우안 홀로그램 이미지 데이터를 양자화하여 양자화된 우안 홀로그램 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
출력부(160)는 양자화된 홀로그램 이미지 데이터를 공간 광 변조기(170)에 출력한다(S121). 출력부(160)는 인터페이스로서 디지털 비주얼 인터페이스(digital visual interface, DVI)를 이용하여 양자화된 홀로그램 이미지 데이터를 공간 광 변조기(170)에 출력할 수 있다.
백라이트 유닛(180)은 공간 광 변조기(170)에 백라이트(1)를 조사한다(S123).
공간 광 변조기(170)는 양자화된 홀로그램 이미지 데이터를 공간 광 변조기(170)의 픽셀들에 기록한다(S125).
공간 광 변조기(170)는 기록된 양자화된 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 백라이트(1)를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 광(3)을 출력한다(S127).
공간 광 변조기(170)는 기록된 양자화된 좌안 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 좌안 광을 출력하고, 기록된 양자화된 우안 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 우안 광을 출력할 수 있다.
광분리기(190)는 공간적으로 변조된 광을 좌안 광(5)과 우안 광(7)으로 분리하여(S129). 관찰자의 좌안이 우안 광(5)을 인식할 수 없고 좌안 광(7)을 인식할 수 있도록 하고, 관찰자의 우안이 좌안 광(7)을 인식할 수 없고 우안 광(5)을 인식할 수 있도록 한다.
다음은 도 17을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 십자 형상의 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 홀로그램을 전체 시차 기반 홀로그램 패턴과 HPO 기반 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 홀로그램과 비교한다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 홀로그램을 보여준다.
도 17에 도시된 바와 같이, 전체 시차 기반 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 호로그램의 퀄리티가 HPO 기반 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 홀로그램의 퀄리티보다 좋다. 그러나, 전체 시차 기반 홀로그램 패턴은 많은 연산량을 요구한다.
또한, 도 17을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 십자 형상의 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 홀로그램의 퀄리티는 HPO 기반 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 홀로그램의 퀄리티보다 좋으면서도, 전체 시차 기반 홀로그램 패턴에 의해 형성되는 호로그램의 퀄리티와 거의 유사함을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기 설명된 실시예들의 구성과 방법은 독립적으로만 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합될 수도 있다.

Claims (14)

  1. 상기 복수의 물체점의 3차원 정보를 획득하는 물체점 획득부;
    상기 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 획득하는 홀로그램 패턴 생성부;
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 중첩하여 홀로그램 이미지 데이터를 생성하는 홀로그램 패턴 중첩부;
    백라이트를 조사하는 백라이트 유닛; 및
    상기 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 상기 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 광을 출력하는 공간 광 변조기를 포함하는
    홀로그램 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 각각의 상측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 하측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합은 우측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 좌측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합과 동일하고,
    상기 상측, 하측, 우측, 좌측 홀로그램 패턴 섹터는 상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 X자로 4등분하여 생성되는 것인
    홀로그램 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상측, 하측, 우측, 좌측 홀로그램 패턴 섹터들은 서로 동일한 데이터양을 가지는
    홀로그램 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 각각의 형상은 십자(cross) 형상인
    홀로그램 디스플레이 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀로그램 패턴 생성부는
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 크기를 결정하고,
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 크기에 기초하여 상기 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴을 위한 복수의 홀로그램 패턴 범위를 각각 결정하고,
    상기 복수의 결정된 홀로그램 패턴 범위 내에서 홀로그램 패턴 생성 함수를 수행하여 상기 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴을 생성하는
    홀로그램 디스플레이 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀로그램 패턴 생성부는
    수직 시차 온리(HPO) 기반 홀로그램 패턴을 획득하고,
    수직 시차 온리(VPO) 기반 홀로그램 패턴을 획득하고,
    상기 HPO 기반 홀로그램 패턴과 상기 VPO 기반 홀로그램 패턴을 합산하여 합산된 홀로그램 패턴을 생성하고,
    상기 HPO 기반 홀로그램 패턴과 상기 VPO 기반 홀로그램 패턴의 중첩 영역을 상기 합산된 홀로그램 패턴으로부터 감산하여 상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 생성하는
    홀로그램 디스플레이 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀로그램 패턴 생성부는
    전체 시차 기반 홀로그램 패턴을 획득하고,
    상기 전체 시차 기반 홀로그램 패턴으로부터 복수의 제거 패턴을 제거하여 상기 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴을 생성하는
    홀로그램 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제거 패턴은 좌상측 제거 패턴, 우상측 제거 패턴, 좌하측 제거 패턴, 우하측 제거 패턴을 포함하고,
    상기 좌상측 제거 패턴, 우상측 제거 패턴, 좌하측 제거 패턴, 우하측 제거 패턴은 정사각형 형상인
    홀로그램 디스플레이 장치.
  9. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    관찰자의 안구의 위치를 추적하는 안구 추적부를 더 포함하고,
    상기 홀로그램 패턴 생성부는 상기 안구의 위치에 기초하여 상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 획득하고,
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴은 복수의 비-직사각형 서브 홀로그램 패턴인
    홀로그램 디스플레이 장치.
  10. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    상기 홀로그램 이미지 데이터를 양자화하여 양자화된 홀로그램 이미지 데이터를 생성하는 양자화부를 더 포함하고,
    상기 공간 광 변조기는 상기 양자화된 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 상기 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 광을 출력하는
    홀로그램 디스플레이 장치.
  11. 홀로그램 디스플레이 장치가 홀로그램을 디스플레이하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 물체점의 3차원 정보를 획득하는 단계;
    상기 복수의 물체점에 각각 대응하는 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 획득하는 단계;
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 중첩하여 홀로그램 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    백라이트를 조사하는 단계; 및
    상기 홀로그램 이미지 데이터에 기초하여 상기 백라이트를 공간적으로 변조하여 공간적으로 변조된 광을 출력하는 단계를 포함하는
    홀로그램 디스플레이 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 각각의 상측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 하측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합은 우측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양과 좌측 홀로그램 패턴 섹터의 데이터 양의 합과 동일하고,
    상기 상측, 하측, 우측, 좌측 홀로그램 패턴 섹터는 상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴을 X자로 4등분하여 생성되는 것인
    홀로그램 디스플레이 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상측, 하측, 우측, 좌측 홀로그램 패턴 섹터들은 서로 동일한 데이터양을 가지는
    홀로그램 디스플레이 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 비-직사각형 홀로그램 패턴의 각각의 형상은 십자(cross) 형상인
    홀로그램 디스플레이 방법.
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