KR20150073458A - 디지털 홀로그램 영상 재생 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법 - Google Patents

디지털 홀로그램 영상 재생 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 홀로그램 영상을 복원/재생하여 3차원 영상을 재생하는 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치는, 표시하고자 하는 영상 데이터에 상응하는 간섭 패턴과, 배경 데이터에 상응하는 프리즘 패턴을 구비하는 화면 패턴을 생성하는 패턴 생성기; 상기 패턴 생성기에서 출력하는 상기 화면 패턴을 전송받아 표시하는 공간 광 변조기; 그리고 상기 공간 광 변조기의 일측면에 배치되어 상기 공간 광 변조기로 참조광을 조사하는 광원을 포함한다.

Description

디지털 홀로그램 영상 재생 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법{DIGITAL HOLOGRAM IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING HOLORGRAM 3D IMAGE}
본 발명은 디지털 홀로그램 영상을 복원/재생하여 3차원 영상을 재생하는 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디지털 홀로그램 영상 복원 및 재생을 최적화하기 위해 0차 회절 성분(DC 성분; non-diffracted term)을 제거한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법에 관한 것이다.
최근 3차원 (3D: Three Dimension) 영상과 영상 재생 기술에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 3차원 영상 관련 미디어는 시각 정보의 수준을 한 차원 더 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 영상장치를 주도할 것으로 예상된다. 기존의 2차원 영상 시스템은 평면 영상을 제공하지만 3차원 영상 시스템은 물체가 가지고 있는 실제 이미지 정보를 관찰자에게 보여주는 관점에서 궁극적인 영상 구현 기술이라고 할 수 있다.
3차원 입체 영상을 재생하기 위한 방법으로는 크게, 스테레오스코피 (stereoscopy), 홀로그래피 (holography) 및 집적영상 (integral imaging) 등의 방법들이 연구 개발되고 있다. 이 중에서 홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 동일한 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서, 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 관측자가 피로감 없이 입체 영상을 느낄 수 있는 가장 이상적인 방식으로 알려져 있다.
홀로그래피 방식은 물체에서 반사된 빛(물체파)과 간섭성이 있는 빛(기준파)을 겹쳐서 얻어지는 간섭신호를 기록하고 이를 재생하는 원리를 이용하는 것이다. 가간섭성이 높은 레이저 광을 사용하여 물체에 부딪쳐 산란되는 물체파를 또 다른 방향에서 입사된 기준파와 만나게 하여 형성된 간섭 무늬를 산진 필름에 기록하는 것을 홀로그램이라고 한다. 물체파와 기준파가 만날 때, 간섭에 의한 간섭 무늬를 형성하는데, 이 간섭 무늬에 물체의 진폭과 위상 정보가 함께 기록된다. 이렇게 기록된 간섭 무늬에 참조광을 조사하여 홀로그램에 기록된 입체성을 3차원 영상으로 복원하는 것을 홀로그래피라고 한다.
홀로그램을 저장, 전송 및 영상처리를 위해 컴퓨터에 의해 생성하는 방법으로서, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH: Computer Generated Hologram)이 개발되었다. 이 컴퓨터 생성 홀로그램은 지금까지 다양한 방법으로 개발되고 있는데, 근래에는 디지털 산업의 발달에 의해 정지 영상의 컴퓨터 생성 홀로그램에 머무르지 않고 동영상의 컴퓨터 생성 홀로그램을 표시하기 위한 시스템이 개발되고 있다.
컴퓨터 생성 홀로그램은 컴퓨터를 이용하여 직접 홀로그램에 저장되는 간섭무늬를 만드는 것으로. 간섭 무늬 이미지를 컴퓨터로 계산하여 생성한 후, 액정 - 공간 광 변조기(LC-SLM: Liquid Crystal - Spatial Light Modulator)와 같은 공간 광 변조기에 전송하고, 이 SLM에 참조광을 조사하여 입체 영상을 복원/재생한다. 도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 컴퓨터(10)에서 구현하고자 하는 입체 영상에 해당하는 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 생성된 간섭 무늬는 SLM(20)으로 전송된다. SLM(20)은 투과형 액정표시패널로 형성하여 간섭 무늬를 표시할 수 있다. SLM(20)의 일측면에는 참조광으로 사용할 레이저 광원(30)이 위치해 있다. 레이저 광원(30)에서 조사되는 참조광(90)을 SLM(20)의 전면에 고르게 투사하기 위해서 확장기(40)와 렌즈(50)가 순차적으로 배치된다. 레이저 광원(30)에서 출사된 참조광(90)은, 확장기(40)와 렌즈(50)를 거쳐 SLM(20)의 일측면에 조사된다. SLM(20)이 투과형 액정표시 패널인 경우, SLM(20)의 타측면에는 SLM(20)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬에 의해 3차원 입체 영상(80)이 표시된다.
이때, SLM(20)에 구현된 홀로그램 패턴을 통과하는 참조광(90)이 모두 회절하지 않고, SLM(20)을 그대로 통과하는 성분이 발생한다. 이러한 성분을 DC 성분(non-diffracted term) 혹은 0차 회절 성분이라고 부른다. 회절이 일어나지 않고 SLM(20)을 그냥 통과한 0차 회절광은, 복원된 이미지와 겹쳐져서 복원 영상의 화질을 저하시키는 원인이 된다.
도 2는 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식에서 0차 회절 성분이 제거되지 않은 채 디지털 홀로그램 영상이 표현되는 경우를 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2와 같이 0차 회절 성분이 제거되지 않은 채 디지털 홀로그램 영상이 표현될 때, 영상의 품질을 나타내는 그래프이다.
도 2에 도시한 바와 같이, SLM(20)에서 홀로그램 간섭 무늬(8)를 표시하고, 참조광(90)이 조사되면, SLM(20)의 타측면에는 SLM(20)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬(8)에 상응하는 입체 영상(80)이 출력 영상 영역(IA)에 표시된다. 이때, SLM(20)의 표시 표면에는 홀로그램의 간섭 무늬(8)를 제외한 나머지 영역은 아무런 간섭 무늬가 없는 백 그라운드 영역(BA)이 된다.
참조광(90)은 SLM(20) 전체 표면에 조사된다. SLM(20)에 표시된 홀로그램의 간섭 무늬(8)에 조사된 참조광(90)은 회절되어 출력 영상 영역(IA)에 조사된다. 또한, 홀로그램의 간섭 무늬(8) 이외의 영역인 백 그라운드 영역(BA)에 조사된 참조광(90)은 회절이 일어나지 않은 채 출력 영상 영역(IA)에서 입체 영상(80)의 주변 부분인 DC 성분 영역(DA)에 조사된다.
이와 같이, 회절에 의한 입체 영상(80)과 DC 성분 영역(DA)이 출력 영상 영역(IA)에 모두 조사된다. DC 성분의 광량이 회절된 광량보다 더 크기 때문에, 도 3에 도시한 바와 같이, 입체 영상(80)이 정상적으로 인지되지 않는다. 도 3을 참조하면 중앙부분에 입체 영상(80)이 표시되고 있지만, DC 성분과 중첩되어 입체 영상(80)의 성분이 전혀 보이지 않는다. 따라서, 양질의 3차원 영상을 얻기 위해서는 반드시 0차 회절 성분을 제거하여야 한다. 지금까지 디지털 홀로그램에서 0차 회절광을 제거하는 것에 관련되어 많은 연구가 있었다.
예를 들어, SLM에 오목 렌즈를 사용하여 0차 회절광을 분산시켜 제거하는 방법 (OpticsInfoBase '09, 7 "Experimental modules covering imaging, dffraction, Fourier optics and polarization based on a liquid-crystal cell SLM)이 있다. 그러나, 이 경우 복원되는 이미지의 크기가 작아지는 문제가 있다. 그리고, 편광판(polarizer)을 사용하여 0차 회절광을 약화 시키는 방법 (Otics Express '08, 9 "Hologram optimization for SLM-based reconstruction with regard to polarization effects")이 제안되기도 했다. 하지만, 이 경우에는 복원되는 이미지의 강도(intensity)가 낮아지는 문제가 발생한다. 또한, 기계적인 방법으로 0차 회절광을 제거할 수는 있으나, 복원 영상의 손실을 야기하거나, 크기가 큰 이미지에 대해서는 효과를 전혀 얻을 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 종래의 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 한계를 극복하기 위해 고안된 것으로, 0차 회절 성분을 제거하여 양질의 3차원 영상을 재생하는 디지털 홀로그램 영상 재생 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 별도의 광학적 장비 및 구성 요소를 포함하지 않고도 0차 회절 성분을 제거하여 양질의 3차원 영상을 재생하는 디지털 홀로그램 영상 재생 장치 및 그 장치에 의한 입체 영상 재생 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치는, 표시하고자 하는 영상 데이터에 상응하는 간섭 패턴과, 배경 데이터에 상응하는 프리즘 패턴을 구비하는 화면 패턴을 생성하는 패턴 생성기; 상기 패턴 생성기에서 출력하는 상기 화면 패턴을 전송받아 표시하는 공간 광 변조기; 그리고 상기 공간 광 변조기의 일측면에 배치되어 상기 공간 광 변조기로 참조광을 조사하는 광원을 포함한다.
상기 패턴 생성기는, 한 화면을 구성하는 화면 데이터에서, 상기 영상 데이터와 상기 배경 데이터를 분리하는 데이터 분석기; 상기 배경 데이터에 상기 프리즘 패턴을 적용하는 배경 조합기; 그리고 상기 간섭 패턴과 상기 프리즘 패턴을 조합한 화면 패턴을 상기 공간 광 변조기로 전송하는 출력기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 데이터에 상응하는 상기 간섭 패턴은, 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하며; 상기 배경 데이터는 상기 2차원 이미지 데이터 및 상기 원근 데이터 중 어느 하나도 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 공간 광 변조기에서 상기 간섭 패턴이 표시되는 영역으로 입사하는 상기 참조광은 관람자가 위치한 영상 영역에 상기 영상 데이터를 표시하고; 상기 공간 광 변조기에서 상기 프리즘 패턴이 표시되는 영역으로 입사하는 상기 참조광은 상기 영상 영역과 동떨어진 영역으로 굴절되는 것을 특징으로 한다.
상기 광원에서 출사된 상기 참조광을 상기 공간 광 변조기 전면에 조사하도록 상기 참조광의 단면을 조절하는 광학장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 입체 영상 재생 방법은, 한 화면을 구성하는 화면 데이터에서, 영상 데이터와 배경 데이터를 분리하는 단계; 상기 영상 데이터를 간섭 패턴으로 변환하고, 상기 배경 데이터를 프리즘 패턴으로 변환하는 단계; 그리고 상기 간섭 패턴과 상기 프리즘 패턴을 조합한 화면 패턴을 공간 광 변조기로 출력하는 단계를 포함한다.
상기 간섭 패턴은, 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화면 패턴이 표시된 상기 공간 광 변조기의 일측변에서 참조광을 조사하여, 상기 간섭 패턴을 통과한 상기 참조광은 입체 영상을 영상 영역에 조사하며, 상기 프리즘 패턴을 통과한 상기 참조광은 상기 영상 영역과 동떨어진 영역으로 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치는 0차 회절 성분을 선택적으로 영상 정보와 분리하여 제거할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치는 추가적인 광학적 장비나 구성 요소 없이 0차 회절 성분을 영상이 표시되는 영역과 동떨어진 위치로 분리 시킴으로써 원하는 3차원 영상만을 선택적으로 원하는 위치에 복원한다.
도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식에서 0차 회절 성분이 제거되지 않은 채 디지털 홀로그램 영상이 표현되는 경우를 나타내는 도면.
도 3은 도 2와 같이 0차 회절 성분이 제거되지 않은 채 디지털 홀로그램 영상이 표현될 때, 영상의 품질을 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식에서 0차 회절 성분을 제거하도록 공간 광 변조기 화면에 표현된 디지털 홀로그램 영상의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 의한 액정 공간 광 변조기에서 컴퓨터 생성 홀로그램을 나타내는 화면의 구성을 나타내는 평면도.
도 7은 본 발명에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 입체 영상 재생 방법을 나타내는 순서도.
도 8은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 0차 회절 성분이 제거된 디지털 홀로그램 영상의 품질을 나타내는 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
이하, 도 4 및 5를 참조하여 본 발명에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식에서 0차 회절 성분을 제거하도록 공간 광 변조기 화면에 표현된 디지털 홀로그램 영상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치는, 컴퓨터(100)에서 구현하고자 하는 입체 영상에 해당하는 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 생성된 간섭 무늬는 SLM(200)으로 전송된다. SLM(200)은 투과형 액정 표시패널로 형성하여 간섭 무늬를 표시할 수 있다. SLM(200)의 일측면에는 참조광(900)으로 사용할 광원(300)이 위치해 있다. 광원(300)에서는 레이저와 같은 가간섭성이 우수한 콜리메이티드(Collimated) 광을 제공한다. 필요한 경우, 광원(300)에서 조사되는 참조광(900)을 SLM(200)의 전체 면에 고르게 투사하기 위해서 확장기(400)와 렌즈(500)가 순차적으로 배치될 수 있다. 광원(300)에서 출사된 참조광(900)은, 확장기(400)와 렌즈(500)를 거쳐 SLM(200)의 일측면에 조사된다. SLM(200)이 투과형 액정 표시 패널인 경우, SLM(200)의 타측면에는 SLM(200)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬에 의해 3차원 입체 영상(800)이 표시된다.
도 4에 도시된 본 발명에 의한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치는 구성의 개념을 나타내기 위한 것이다. 따라서, 이러한 개념을 포함하되, 각 구성 요소들을 박형화하여, 초박형 필름형의 디지털 홀로그램 영상 재생 장치를 구현할 수도 있다. 본 발명에서는 공간 광 변조기에 표시되는 입체 영상 패턴의 구현 방법에 관한 것으로, 실질적인 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 의한 컴퓨터(100)는 DC 성분을 제거하는 간섭 무늬(패턴)를 생성하는 패턴 생성기(110)를 포함한다. 여기서, DC 성분을 제거하는 간섭 무늬는 SLM(200)의 표시 영역에 표시되는 화면 패턴을 의미한다. 화면 패턴은 표시하고자 하는 영상 데이터에 상응하는 간섭 패턴과, 배경 데이터에 상응하는 프리즘 패턴으로 구성된다.
간섭 무늬는 구체적인 입체 영상인 영상 데이터에 상응하는 홀로그램 패턴이다. 영상 데이터는, 2차원 이미지 데이터와 원근(Depth Map) 데이터를 포함한다. 경우에 따라서, 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터 모두를 포함할 수도 있고, 어느 한 데이터만 가지고 있을 수 있다.
반면에, 배경(BA)에 해당하는 배경 데이터는 이 두 데이터 모두가 없는, 즉, zero인 값을 갖는다. 즉, 종래 기술에 의한 화면 패턴의 배경 데이터에는 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터가 모두 zero인 것으로 간섭 패턴이 없다. 따라서, 종래 기술에서는 간섭 패턴이 없는 배경을 통과한 참조광(90)은 DC 성분으로 작용하였다, 하지만, 본 발명에서는 배경 데이터에 프리즘 패턴을 적용한다. 그 결과, 배경(BA)으로 입사한 참조광(900)은, DC 성분을 가지고 있지만, 프리즘 패턴에 의해 굴절되어 입체 영상(800)이 표시되는 영역과 동떨어진 영역으로 조사된다(Out of Range).
본 발명에 의한 패턴 생성기(110)는, SLM(200)의 한 화면을 구성하는 화면 데이터에서, 상기 영상 데이터와 상기 배경 데이터를 분리하는 데이터 분석기(101), 데이터 분석기(101)에서 분리된 배경 데이터에 프리즘 패턴을 적용하는 배경 조합기(103), 그리고 영상 데이터에 상응하는 간섭 패턴과 프리즘 패턴을 조합한 새로운 화면 패턴을 SLM(200)으로 전송하는 출력기(105)를 포함한다.
데이터 분석기(101)는, SLM(200)의 한 화면을 구성하는 화면 데이터를 분석하여, 영상 데이터와 배경 데이터를 분리한다. 즉, 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터가 모두 zero인 것을 배경 데이터로, 어느 한 데이터가 zero가 아닌 것을 영상 데이터로 규정하여 분리한다.
배경 조합기(103)는, 데이터 분석기(101)에서 배경 데이터로 결정된 데이터를 프리즘 패턴으로 치환한다. 프리즘 패턴은 다수의 프리즘이 가로 방향으로 배열되도록 할 수도 있고, 다수의 프리즘이 세로 방향으로 배열되도록 할 수도 있다. 프리즘 패턴은 SLM(200)을 구성하는 액정층의 배열을 바꾸어 프리즘과 동일한 광학적 효과를 갖도록 한다.
출력기(105)는, 간섭 패턴과 상기 프리즘 패턴을 조합하여 생성한 새로운 화면 패턴을 SLM(200)으로 전송한다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 공간 광 변조기, 즉 SLM(200)의 표시 영역에는, 간섭 패턴(808)과 배경(BA)가 표시된다. 간섭 패턴(808)은 패턴 생성기(110)에서 생성하는 영상 데이터에 상응하는 홀로그램 패턴이다. 배경(BA)은 패턴 생성기(110)에서 배경 데이터에 적용한 프리즘 패턴이다.
그 결과, 간섭 패턴(808)이 표시된 SLM(200)의 영역으로 조사된 참조광(900)은, 간섭 패턴(808)에 의해 회절된 광(910)으로 되어 영상 영역으로 조사된다. 반면에, 프리즘 패턴이 표시된 SLM(200)의 영역으로 조사된 참조광(900)은, 굴절된 참조광(900)으로 경로가 변하여, 간섭 무늬(808)에 의해 회절된 참조광(910)이 조사되는 영상 영역과 동떨어진 전혀 다른 영역으로 조사된다.
도 6은 본 발명에 의한 액정 공간 광 변조기에서 컴퓨터 생성 홀로그램을 나타내는 화면의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 6을 참조하면, SLM(200)을 구성하는 화면은, 배경(BA)과 간섭 무늬(808)로 구성된다. 특히, 본 발명에서는, 배경(BA)에는 프리즘 패턴이 적용되어 있다. 도 6에서는 세로 방향으로 프리즘이 형성되어 있는 경우를 도시하였다. 하지만, 필요에 따라서는 가로 방향으로 프리즘이 형성되도록 할 수도 있다. 프리즘 패턴의 일례로, 일정 폭은 0π의 위상차를 발생하고, 그 이웃하는 일정 폭은 1π의 위상차를 발생하도록 프리즘 패턴을 반복적으로 형성할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명에 의한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치에 의해 DC 성분이 제거된 입체 영상 재생 방법을 설명한다. 도 7은 본 발명에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 입체 영상 재생 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 영역에 표시할 입체 영상의 한 화면을 구성하는 화면 데이터를 입력한다. 여기서, 화면 데이터란, 궁극적으로 관람자에게 제공할 입체 영상의 화면 데이터일 수 있다. (S1)
화면 데이터를 분석하여, 영상 데이터와 배경 데이터를 분리한다. 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터 중 적어도 어느 하나가 zero가 아닌 데이터는 영상 데이터로 규정한다. 반면에, 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터 모두가 zero인 것을 배경 데이터 규정한다. (S2)
영상 데이터는 이에 상응하는 간섭 패턴으로 변환한다. 배경 데이터로 결정된 데이터에 프리즘 패턴을 적용한다. 즉, 아무런 데이터가 없는 영역은 프리즘 패턴으로 변환한다. (S3)
새로이 생성된 간섭 패턴과 프리즘 패턴을 조합하여 화면 패턴을 생성하고, 이를 공간 광 변조기인 SLM(200)으로 출력한다. (S4)
화면 패턴이 표시된 공간 광 변조기 즉, SLM(200)의 일측변에서 참조광(900)을 조사하여, 간섭 패턴(808)을 통과한 참조광(900)은 입체 영상(800)을 영상 영역(IA)에 조사하며, 프리즘 패턴을 통과한 참조광(900)은 영상 영역과 동떨어진 DC 영역(DA)으로 조사한다. (S5)
이와 같은 방법으로, DC 성분이 제거되지 않은 간섭 무늬 이미지에서 DC 성분이 존재하는 배경 데이터에 프리즘 패턴을 결합한 새로운 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 본 발명에 의하면, DC 성분이 제거되지 않은 배경(BA)을 투과한 참조광(900)은 관람자가 시청하는 영상 영역(IA)과 전혀 동떨어진, DC 영역(DA)으로 굴절된다. 즉, DC 성분을 완전히 제거하지는 않지만, DC 성분을 간섭 무늬가 조사되는 영상 영역(IA)과 멀리 떨어진 비 관람 영역인 DC 영역(DA)로 우회시켜 DC 성분이 입체 영상에 잡음으로 작용하지 않도록 한다. 여기서, DC 영역(DA)은, 관람 영역인 영상 영역(IA)을 기준으로 상부, 하부 및 측면 방향 어디나 가능하다.
도 8은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 0차 회절 성분이 제거된 디지털 홀로그램 영상의 품질을 나타내는 그래프이다. 도 6에서와 같이, DC 성분 즉, 0차 회절 성분이 모두 관람자의 시청 영역 외부로 굴절되었고, 원하는 3차원 입체 영상(800)만 관람자의 시청 영역으로 조사된다. 따라서, 관람자의 시청 영역에서 보면, 도 8에서와 같이, DC 성분이 전혀 없이 입체 영상이 우수한 품질로 관측되는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10: 컴퓨터 20, 200: SLM(공간 광 변조기)
30: 레이저 광원 40: 확장기
50: 렌즈 80, 800: 입체 영상
90: 참조광 8, 808: 간섭 무늬
BA: 백 그라운드 영역
IA: (출력) 영상 영역 DA: DC 영역
110: 패턴 생성기 101: 데이터 분석기
103: 배경 조합기 105: 출력기

Claims (8)

  1. 표시하고자 하는 영상 데이터에 상응하는 간섭 패턴과, 배경 데이터에 상응하는 프리즘 패턴을 구비하는 화면 패턴을 생성하는 패턴 생성기;
    상기 패턴 생성기에서 출력하는 상기 화면 패턴을 전송받아 표시하는 공간 광 변조기; 그리고
    상기 공간 광 변조기의 일측면에 배치되어 상기 공간 광 변조기로 참조광을 조사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 영상 재생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 생성기는,
    한 화면을 구성하는 화면 데이터에서, 상기 영상 데이터와 상기 배경 데이터를 분리하는 데이터 분석기;
    상기 배경 데이터에 상기 프리즘 패턴을 적용하는 배경 조합기; 그리고
    상기 간섭 패턴과 상기 프리즘 패턴을 조합한 화면 패턴을 상기 공간 광 변조기로 전송하는 출력기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 영상 재생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 데이터에 상응하는 상기 간섭 패턴은, 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하며;
    상기 배경 데이터는 상기 2차원 이미지 데이터 및 상기 원근 데이터 중 어느 하나도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 영상 재생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기에서 상기 간섭 패턴이 표시되는 영역으로 입사하는 상기 참조광은 관람자가 위치한 영상 영역에 상기 영상 데이터를 표시하고;
    상기 공간 광 변조기에서 상기 프리즘 패턴이 표시되는 영역으로 입사하는 상기 참조광은 상기 영상 영역과 동떨어진 영역으로 굴절되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 영상 재생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원에서 출사된 상기 참조광을 상기 공간 광 변조기 전면에 조사하도록 상기 참조광의 단면을 조절하는 광학장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그램 영상 재생 장치.
  6. 한 화면을 구성하는 화면 데이터에서, 영상 데이터와 배경 데이터를 분리하는 단계;
    상기 영상 데이터를 간섭 패턴으로 변환하고, 상기 배경 데이터를 프리즘 패턴으로 변환하는 단계;
    상기 간섭 패턴과 상기 프리즘 패턴을 조합한 화면 패턴을 공간 광 변조기로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 재생 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 간섭 패턴은, 2차원 이미지 데이터와 원근 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 재생 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화면 패턴이 표시된 상기 공간 광 변조기의 일측변에서 참조광을 조사하여, 상기 간섭 패턴을 통과한 상기 참조광은 입체 영상을 영상 영역에 조사하며, 상기 프리즘 패턴을 통과한 상기 참조광은 상기 영상 영역과 동떨어진 영역으로 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 재생 방법.
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