KR20160032296A - 서브-호겔 단위로 홀로그래픽 파면을 기록하는 홀로그래픽 프린터 - Google Patents

서브-호겔 단위로 홀로그래픽 파면을 기록하는 홀로그래픽 프린터 Download PDF

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Abstract

서브-호겔 단위로 홀로그래픽 파면을 기록하는 홀로그래픽 프린터가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린팅 방법은, 홀로그래픽 파면을 기록할 홀로그램 기록 매질을 다수의 호겔들로 분할하고, 다수의 호겔들 각각을 다수의 서브-호겔들로 분할하며, 서브-호겔들에 해당 컬러의 홀로그래픽 파면을 기록하는데, 하나의 호겔을 구성하는 다수의 서브-호겔들의 면적들은 서로 다를 수 있다. 이에 의해, 기록하는 홀로그래픽 컨텐츠의 화질이 기존 방법에 비해 향상될 수 있고, 홀로그래픽 컨텐츠 기록물의 밝기를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

Description

서브-호겔 단위로 홀로그래픽 파면을 기록하는 홀로그래픽 프린터{Holographic Printer for Holographic wave-front Recording by the Sub-Hogel}
본 발명은 홀로그래픽 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀로그램 기록 매질에 홀로그래픽 파면을 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터 및 홀로그래픽 파면 기록 방법에 관한 것이다.
- 기존의 홀로그래픽 프린터에서 컬러 구현 방법
기본적으로 홀로그래픽 프린터에서의 컬러 구현 방법은 Red, Green, Blue 광을 혼합 사용하는 것으로, LCD에서 사용하는 RGB 서브 픽셀 방식과는 유사하지만 큰 차이가 있다.
즉, LCD에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, RGB 3개의 서브 픽셀들이 1개의 픽셀을 이루지만, 홀로그래픽 프린터에서의 컬러 구현을 위해서는 도 1과 같이 SDE(Space Division Exposure) 방식에 따라, 하나의 호겔(Hologram Element : Hogel)에 한가지의 색만을 기록한다.
물론, 하나의 호겔에 3개의 컬러를 혼합하여 기록하는 multi-exposure(simultaneous exposure) 방식도 있긴 하지만, RGB 컬러들 간의 크로스토크(crosstalk)에 의한 영향으로 화질이 떨어지고, 광학 시스템 구현도 어렵기 때문에, SDE(Space Division Exposure) 방식이 우수하다고 할 수 있다.
한편, 컬러 홀로그램을 기록하기 위해서는, 각 RGB 컬러별 회절 효율을 일치시켜야 한다. 그래야만 홀로그램을 재생할 때 특정 색이 더 밝게 보이는 문제가 발생하지 않기 때문이다.
이는, 매질의 회절 효율이 각 RGB 파장에 따라 달라지기 때문인데, 이를 해결하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 파장별 회절 효율을 에너지별(energy or expose time)로 구한 후 RGB 회절 값이 모두 같아질 수 있는 최대 효율을 정하게 한다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, RGB의 최대 효율은 각각 E1~E3 이지만, 각 효율이 일치하는 최대 효율은 E1이므로, RGB 모두 E1의 에너지(expose time)를 가지고 기록하게 된다.
- 기존의 방법의 첫 번째 문제점(화질 문제)
기존 방법은 이러한 SDE 방식을 이용하여 컬러 홀로그램을 기록하는데, 호겔 사이즈가 매우 작고, 개수가 많으면 LCD 처럼 눈에 거의 띄지 않기 때문에 큰 문제가 없다. 하지만, 홀로그래픽 프린터의 광학적 특성상 호겔 사이즈는 LCD의 픽셀 보다 매우 크기 때문에, 컬러 화질에 문제가 발생한다.
보통의 경우, 도 1과 같이 하나의 호겔에 기록될 RGB 3개의 컬러 중 1개만을 선택적으로 기록하고 나머지 2개는 기록하지 못하기 때문에, 특정한 경우 컬러가 각 RGB 별로 약간은 분리되어 보일 수 있게 된다. 다시 말하면, 콘텐츠의 전체적인 색감에 따라 호겔에 일정 패턴이 기록되어 질 수도 있게 된다는 의미이다.
예를 들면, Red 색감이 많은 콘텐츠를 기록할 경우, Green과 Blue의 호겔에서는 광량이 매우 약해 색이 없는, 검은 색의 상태가 연속적인 패턴이 되어 프린팅이 되므로, 이러한 문제점이 발생되는 것이다.
- 기존 방법의 두 번째 문제점(밝기 문제)
기존 컬러 구현 방법에 있어서 발생하는 또 다른 문제는, 도 3에 나타난 회절 효율 이용에 관한 것이다. RGB 컬러 중 최저 효율에 맞추어 기록을 하는 기존 방법의 경우, 도 3에서 R과 G의 최대 효율인 E2와 E3이 사용되지 않고 RGB 중 가장 낮은 효율인 E1으로 맞춰야 하기 때문에, 전반적으로 홀로그램의 컬러 밝기가 어두워지는 결과를 가져오게 된다.
즉, RGB 파장에 따른 최대 회절 효율을 각각 사용하지 않고, 최저 효율의 기준에 맞춰 효율을 정하기 때문에 해당 매질이 RGB 파장에 따른 최대 밝기를 사용하지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 홀로그래픽 파면을 홀로그램 기록 매질에 기록함에 있어 각기 다른 면적을 갖는 다수의 서브-호겔 단위로 기록하는 홀로그래픽 프린터 및 프린팅 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 홀로그래픽 프린팅 방법은, 홀로그래픽 파면을 기록할 홀로그램 기록 매질을 다수의 호겔들로 분할하는 제1 분할단계; 상기 다수의 호겔들 각각을 다수의 서브-호겔들로 분할하는 제2 분할단계; 및 상기 서브-호겔들에 해당 컬러의 홀로그래픽 파면을 기록하는 단계;를 포함하고, 하나의 호겔을 구성하는 다수의 서브-호겔들의 면적들은 서로 다를 수 있다.
그리고, 상기 하나의 호겔을 구성하는 상기 다수의 서브-호겔들은, 홀로그래픽 파면의, 제1 컬러 성분이 기록되는 제1 서브-호겔, 제2 컬러 성분이 기록되는 제2 서브-호겔 및 제3 컬러 성분이 기록되는 제3 서브-호겔를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 서브-호겔의 면적, 상기 제2 서브-호겔의 면적 및 상기 제3 서브-호겔의 면적은, 상기 홀로그램 기록 매질에 기록될 홀로그래픽 파면에 의해 생성되는 홀로그램을 상기 서브-호겔들로 구성되는 호겔에 투영한 경우, 투영된 홀로그램 영상의 제1 컬러 평균값, 제2 컬러 평균값 및 제2 컬러 평균값에 의해 결정될 수 있다.
그리고, 상기 기록단계는, 하나의 호겔을 구성하는 서브-호겔들에 대한 기록을 마친 후에, 다른 호겔을 구성하는 서브-호겔들에 대한 기록을 위해, 광학계를 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 기록단계는, 상기 제1 서브-호겔에 상기 제1 컬러의 최대 효율로 기록하는 단계; 상기 제2 서브-호겔에 상기 제2 컬러의 최대 효율로 기록하는 단계; 및 상기 제3 서브-호겔에 상기 제3 컬러의 최대 효율로 기록하는 단계;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에는, 홀로그래픽 파면을 기록할 홀로그램 기록 매질을 다수의 호겔들로 분할하는 제1 분할단계; 상기 다수의 호겔들 각각을 다수의 서브-호겔들로 분할하는 제2 분할단계; 및 상기 서브-호겔들에 해당 컬러의 홀로그래픽 파면을 기록하는 단계;를 포함하고, 하나의 호겔을 구성하는 다수의 서브-호겔들의 면적들은 서로 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린팅 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 기록된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀로그래픽 파면을 홀로그램 기록 매질에 기록함에 있어 각기 다른 면적을 갖는 다수의 서브-호겔 단위로 기록할 수 있어 기록하는 홀로그래픽 컨텐츠의 화질이 기존 방법에 비해 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 서브-호겔들에 대해 컬러별로 최대 효율로 기록할 수 있어, 홀로그래픽 컨텐츠 기록물의 밝기를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 SDE 방식에 따라 호겔 단위로 홀로그래픽 파면을 기록하는 방식의 설명에 제공되는 도면,
도 2는 LCD의 서브 픽셀 개념을 나타낸 도면,
도 3은 매질의 회절 효율 측정결과를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 5는 하나의 호겔 만을 분리하여 도시한 도면,
도 6은 홀로그램 기록 매질에 홀로그래픽 파면을 기록하는 방법의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 7은 홀로그래픽 파면 기록을 위한 구동 방식을 나타낸 도면, 그리고,
도 8은 전술한 홀로그래픽 파면 기록을 수행할 수 있는 홀로그래픽 프린터를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 개념 설명에 제공되는 도면이다. 본 발명의 개념에 대한 이해를 돕기 위해, 도 4의 좌측에는 기존 방법을 나타내었고, 도 4의 우측에는 본 발명에서 제안하는 방법을 나타내었다.
도 4의 좌측에 나타난 바와 같이 기존 방법에서는 하나의 호겔에 오직 하나의 컬러만을 기록한다. 즉, 첫 번째 호겔에는 Red 광원을 홀로그래픽 프린지 패턴에 입사시켜 생성한 홀로그래픽 파면을 기록하고, 두 번째 호겔에는 Green 광원을 홀로그래픽 프린지 패턴에 입사시켜 생성한 홀로그래픽 파면을 기록하며, 세 번째 호겔에는 Blue 광원을 홀로그래픽 프린지 패턴에 입사시켜 생성한 홀로그래픽 파면을 기록한다.
이에 의해, 첫 번째 호겔에는 홀로그래픽 파면의 Red 성분만, 두 번째 호겔에는 홀로그래픽 파면의 Green 성분만, 세 번째 호겔에는 홀로그래픽 파면의 Blue 성분만이 기록된다.
도 4의 우측에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린팅 방법에서도, 기존 방법과 마찬가지로 호겔 단위로 기록이 이루어진다.
단, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린팅 방법에서는, 하나의 호겔 내에서도 모든 컬러들을 SDE(Space Division Exposure) 방식으로 기록한다는 점에서, 하나의 호겔에 하나의 컬러만 기록되는 기존 방법과 다르다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 홀로그래픽 프린팅 방법은, 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 생성되는 홀로그래픽 파면을 기록할 홀로그램 기록 매질을 다수의 호겔들로 분할한 후에, 호겔들 각각을 다시 다수의 서브-호겔들로 분할한다.
도 4에서는, 첫 번째 서브-호겔에 Red, 두 번째 서브-호겔에 Green, 세 번째 서브-호겔에 Blue를 각각 기록하는 상황을 상정하였다.
호겔을 구성하는 서브-호겔들의 면적들은 같을 수 있지만 다를 수도 있다. 서브-호겔들의 면적들은 홀로그래픽 파면에 참조 광을 조사하는 경우에 생성되는 홀로그램 컨텐츠에 의해 결정되는 바, 이하에서 상세히 설명한다.
도 5에는 하나의 호겔만을 분리하여 도시하였다. 도 5에 도시된 바와 같이, 서브-호겔의 세로 길이는 모두 같으므로, 서브-호겔의 면적은 가로에 의해 결정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, Red로 기록되는 서브-호겔의 면적, Green으로 기록되는 서브-호겔의 면적, Blue로 기록되는 서브-호겔의 면적의 비율은, LR:LG:LB 이다. 여기서, LR, LG, LB은 Red, Green, Blue 서브-호겔의 가로 길이의 비율이다.
이 비율은, 홀로그램 기록 매질에 기록될 홀로그래픽 파면에 의해 생성되는 홀로그램을 해당 서브-호겔들로 구성되는 호겔에 투영한 경우, 투영된 홀로그램 영상의 컬러 평균값을 기초로 결정한다.
예를 들어, 호겔에 투영된 홀로그램 영상의 Red 평균값, Green 평균값, Blue 평균값이 각각 200, 100, 50인 경우, LR:LG:LB = 200:100:50 = 4:2:1이 된다.
다른 관점에서, 위 비율은, 홀로그램 기록 매질에 기록될 홀로그래픽 파면에 의해 생성되는 홀로그램을, 해당 서브-호겔들로 구성되는 호겔에서 관찰하였을 때의 컬러 평균값들에 의해 결정된다고도 볼 수 있다.
이하에서는, 서브-호겔들에 해당 컬러의 홀로그래픽 파면을 기록하는 방법에 대해, 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 6은 홀로그램 기록 매질에 홀로그래픽 파면을 기록하는 방법의 개념 설명에 제공되는 도면이다.
도 6에는 하나의 호겔에 홀로그래픽 파면을 기록하는 방법이 나타나 있는데, 기록은 서브-호겔 단위로 수행됨을 확인할 수 있다. 구체적으로,
1) 첫 번째 서브-호겔에 기록할 홀로그래픽 파면을 생성하기 위한 홀로그래픽 프리지 패턴을 SLM(Spatial Light Modulator: 공간 광 변조기)에 재생한 후, Red 광원을 인가하여, 홀로그램 기록 매질의 첫 번째 서브-호겔에 홀로그래픽 파면의 Red 성분을 기록하고,
2) 두 번째 서브-호겔에 기록할 홀로그래픽 파면을 생성하기 위한 홀로그래픽 프리지 패턴을 SLM에 재생한 후, Green 광원을 인가하여, 홀로그램 기록 매질의 두 번째 서브-호겔에 홀로그래픽 파면의 Green 성분을 기록하며,
3) 세 번째 서브-호겔에 기록할 홀로그래픽 파면을 생성하기 위한 홀로그래픽 프리지 패턴을 SLM에 재생한 후, Blue 광원을 인가하여, 홀로그램 기록 매질의 세 번째 서브-호겔에 홀로그래픽 파면의 Blue 성분을 기록하게 된다.
위 방식에 따라 홀로그래픽 파면 기록을 위한 구동 방식을 도 7에 나타내었다. 도 7에 도시된 바에 따르면, 홀로그래픽 프린터의 광학계를 XY 구동시켜 해당 호겔에 홀로그래픽 파면이 입사되도록 조정한 다음, Red, Green, Blue에 대해 순차적으로 기록을 수행한다.
구체적으로, 1) SLM에 Red 성분에 해당하는 홀로그래픽 프린지 패턴을 재생하고, Red 광원을 구동시켜, 첫 번째 서브-호겔에 대한 기록을 수행하고, 2) SLM에 Green 성분에 해당하는 홀로그래픽 프린지 패턴을 재생하고, Green 광원을 구동시켜, 두 번째 서브-호겔에 대한 기록을 수행하며, 3) SLM에 Blue 성분에 해당하는 홀로그래픽 프린지 패턴을 재생하고, Blue 광원을 구동시켜, 세 번째 서브-호겔에 대한 기록을 수행한다.
이 과정에서, Red, Green, Blue 광원은 각각에 대한 최대 효율로 조사가 이루어지도록 하여, 밝기 감소 문제를 해소시킨다. 이후에는, 홀로그래픽 프린터의 광학계를 XY 구동시켜 다음 호겔에 홀로그래픽 파면이 입사되도록 조정한다.
도 8은 전술한 홀로그래픽 파면 기록을 수행할 수 있는 홀로그래픽 프린터를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터는, 컴퓨터(10)를 통해 인가되는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의해 생성되는 홀로그래픽 파면을 홀로그래픽 기록 매질(holographic emulsion)(20)에 기록하는 장치이다.
컴퓨터(10)는 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 장치이다. 컴퓨터(10)는 컴퓨터 그래픽 모델에 의해 생성된 3차원 가상 물체 또는 실제 물체에 대한 3차원 모델링 정보에 대한 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터는, 광원(110), SLM(Spatial Light Modulator: 공간 광 변조기)(120), 렌즈-1(L1)(130), BPF(band pass filter)(140), 렌즈-2(L2)(150)을 포함한다.
광원(110)은 Red, Green , Blue 광을 도 7에 도시된 구동 방식에 따라 순차적으로 하나씩 SLM(120)에 입사시킨다.
SLM(120)은 광 변조 소자로, 컴퓨터(10)를 통해 인가받은 홀로그래픽 프린지 패턴을 재생하고, 렌즈-1(130)은 SLM(120)에서 출사되는 회절된 홀로그래픽 파면을 BPF(140)에 집중시킨다.
BPF(140)는 렌즈-1(130)을 통해 SLM(120)로부터 입사되는 회절된 홀로그래픽 파면 중 DC 성분을 분리시키는 광 필터 소자이다. 렌즈-2(150)는 BPF(140)를 투과한 회절된 홀로그래픽 파면을 정렬하여 홀로그래픽 기록 매질(150)에 입사시킨다.
이에 의해, 홀로그래픽 기록 매질(150)에 홀로그픽 파면이 기록되며, 레퍼런스 광을 인가하여 기록된 홀로그램을 복원할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 컴퓨터
20 : 홀로그래픽 기록 매질(holographic emulsion)
110 : 광원
120 : SLM(Spatial Light Modulator)
130, 150 : 렌즈
140 : BPF(band pass filter)

Claims (6)

  1. 홀로그래픽 파면을 기록할 홀로그램 기록 매질을 다수의 호겔들로 분할하는 제1 분할단계;
    상기 다수의 호겔들 각각을 다수의 서브-호겔들로 분할하는 제2 분할단계; 및
    상기 서브-호겔들에 해당 컬러의 홀로그래픽 파면을 기록하는 단계;를 포함하고,
    하나의 호겔을 구성하는 다수의 서브-호겔들의 면적들은 서로 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하나의 호겔을 구성하는 상기 다수의 서브-호겔들은,
    홀로그래픽 파면의, 제1 컬러 성분이 기록되는 제1 서브-호겔, 제2 컬러 성분이 기록되는 제2 서브-호겔 및 제3 컬러 성분이 기록되는 제3 서브-호겔를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린팅 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 서브-호겔의 면적, 상기 제2 서브-호겔의 면적 및 상기 제3 서브-호겔의 면적은,
    상기 홀로그램 기록 매질에 기록될 홀로그래픽 파면에 의해 생성되는 홀로그램을 상기 서브-호겔들로 구성되는 호겔에 투영한 경우, 투영된 홀로그램 영상의 제1 컬러 평균값, 제2 컬러 평균값 및 제2 컬러 평균값에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린팅 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기록단계는,
    하나의 호겔을 구성하는 서브-호겔들에 대한 기록을 마친 후에, 다른 호겔을 구성하는 서브-호겔들에 대한 기록을 위해, 광학계를 이동시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린팅 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 기록단계는,
    상기 제1 서브-호겔에 상기 제1 컬러의 최대 효율로 기록하는 단계;
    상기 제2 서브-호겔에 상기 제2 컬러의 최대 효율로 기록하는 단계; 및
    상기 제3 서브-호겔에 상기 제3 컬러의 최대 효율로 기록하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린팅 방법.
  6. 홀로그래픽 파면을 기록할 홀로그램 기록 매질을 다수의 호겔들로 분할하는 제1 분할단계;
    상기 다수의 호겔들 각각을 다수의 서브-호겔들로 분할하는 제2 분할단계; 및
    상기 서브-호겔들에 해당 컬러의 홀로그래픽 파면을 기록하는 단계;를 포함하고,
    하나의 호겔을 구성하는 다수의 서브-호겔들의 면적들은 서로 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린팅 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020140121731A 2014-09-15 2014-09-15 서브-호겔 단위로 홀로그래픽 파면을 기록하는 홀로그래픽 프린터 KR101981344B1 (ko)

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