KR20160093482A - 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 사용자의 동공의 위치를 추적하고 시야창의 중심 위치를 계산하여 시야창의 위치를 추적하는 단계; 광원의 위치와 상기 시야창의 중심 위치를 고려하여 물체점과 상점을 결정하고 광선 추적을 이용하여 파면 수차를 생성하는 단계; 및 상기 생성한 파면 수차를 이용하여 수차 복소 광 필드를 계산하는 단계;를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이에서 홀로그램 재현 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

Description

홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CORRECTING DISTORTION ON HOLOGRAPHIC DISPLAY}
본 발명은, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.
기존의 시야창(viewing window) 기반 디지털 홀로그래픽 디스플레이는 공간 광 변조기(spatial light modulator)에서 출력되는 회절빔(diffraction beam)을 수렴 광학계를 통해 동공(pupil)으로 수렴시켜 이용자가 홀로그램 재현 영상을 관찰하게 한다.
이런 방식은, 시야창(viewing window) 기반 디지털 홀로그래픽 디스플레이를 구성하는 핵심 부품인 공간 광 변조기를 큰 픽셀피치(pixel pitch)로 인하여 회절각(diffraction angle)이 작지만 대화면이 가능한 상용 LCD(liquid crystal display) 패널(panel)로 구현을 가능하게 한다. 요컨대, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이는 고성능의 공간 광 변조기 대신 기존 상용 LCD 패널을 활용하여 이용자의 동공 위치에 따라 시야창을 이동시켜 이용자에게 광시야각 대화면 홀로그램 재현 영상을 제공할 수 있다.
하지만, 시야창을 생성하기 위하여 회절빔을 수렴시키는 디지털 홀로그래픽 디스플레이의 수렴 광학계는 광학 수차(optical aberration)가 존재할 수 밖에 없으므로 시야창을 통하여 관찰되는 홀로그램 재현 영상에 왜곡(distortion)이 발생되는 문제점이 있다.
왜곡된 홀로그램 재현 영상은 입체 재현영상의 화질을 급격히 저하시키기 때문에 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이를 상용 3D 입체 비디오 디스플레이로 활용하는 데 큰 장애물이 될 수 있다. 또한, 대화면 홀로그래픽 디스플레이를 구현하기 위하여 화면 크기가 큰 공간 광 변조기를 사용시, 공간 광 변조기의 화면 크기가 커질수록 수렴광학계의 구경(aperture)도 함께 증가한다. 이때, 수렴광학계를 구성시 구경이 큰 렌즈(lens)를 여러 개 사용해야 되므로 제작 비용이 많이 들고 부피도 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이에서 홀로그램 재현 영상의 화질을 향상시키는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이에서 추가 장치 없이 컴퓨터 계산만을 통하여 홀로그램 재현 영상의 왜곡을 보정하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
일실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법은, 사용자의 동공의 위치를 추적하고 시야창의 중심 위치를 계산하여 시야창의 위치를 추적하는 단계; 광원의 위치와 상기 시야창의 중심 위치를 고려하여 물체점과 상점을 결정하고 광선 추적을 이용하여 파면 수차를 생성하는 단계; 및 상기 생성한 파면 수차를 이용하여 수차 복소 광 필드를 계산하는 단계; 를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법은, 상기 계산한 복소 광 필드를 이용하여 왜곡을 보정한 CGH(Computer-generated hologram)를 생성하는 단계; 및 공간 광 변조기를 고려하여 상기 CGH를 인코딩하고 홀로그램을 재현하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 시야창의 위치를 추적하는 단계는, 영상 센서로부터 상기 사용자의 동공의 영상을 획득하고 영상처리하여 상기 동공의 위치를 추적하고 상기 시야창의 중심 위치를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 파면 수차를 생성하는 단계는, 상기 시야창의 중심 위치를 상점으로 결정하고, 광축의 점광원을 물체점으로 결정하여 상기 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 파면 수차를 생성하는 단계는, 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학계의 광선 추적을 이용하여 출사동에서 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 광학계는 수렴 광학계이고, 상기 출사동은 상기 수렴 광학계의 출사동이고, 상평면의 상점으로부터 상기 출사동까지의 거리인 제1 광경로와 상기 출사동의 기준 구면 파면으로부터 상기 시야창 중심 위치까지의 거리인 제2 광경로를 계산하여 상기 출사동의 좌표의 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로의 차를 계산하여 상기 출사동의 모든 좌표의 상기 수렴 광학계의 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 수차 복소 광 필드를 계산하는 단계는, 상기 파면 수차가 음수인 수차 광필드를 곱하여 상기 수차 복소 광 필드를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 디스플레이하는 물체가 입체일 경우, 연속적인 물체 평면으로 나누고, 각각의 수차 복소 광 필드를 계산하고 상기 계산한 각각의 수차 복소 광 필드를 합산하여, 상기 수차 복소 광 필드를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 CGH를 생성하는 단계는, 상기 공간 광 변조기의 평면에서 왜곡이 보정된 물체의 광필드 값을 계산하여 CGH를 생성하고, 상기 홀로그램을 재현하는 단계는, 상기 공간 광 변조기의 평면에서 상기 물체의 광필드 값을 상기 공간 광 변조기의 광변조 특성을 고려하여 변환하고, 광변조하여 공간상에 입체 영상이 맺히도록 홀로그램을 재현하는 것을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 사용자의 동공의 위치를 추적하고 시야창의 중심 위치를 계산하는 시야창 위치 추적부; 광원의 위치와 상기 시야창의 중심 위치를 고려하여 물체점과 상점을 결정하고 광선 추적을 이용하여 파면 수차를 생성하는 파면 수차 생성부; 및 상기 생성한 파면 수차를 이용하여 수차 복소 광 필드를 계산하는 수차 복소 광 필드 계산부;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 상기 계산한 복소 광 필드를 이용하여 왜곡을 보정한 CGH(Computer-generated hologram)를 생성하는 CGH 생성부; 및
공간 광 변조기를 고려하여 상기 CGH를 인코딩하고 홀로그램을 재현하는 홀로그램 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 시야창 위치 추적부는, 영상 센서로부터 상기 사용자의 동공의 영상을 획득하고 영상처리하여 상기 동공의 위치를 추적하고 상기 시야창의 중심 위치를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 파면 수차 생성부는, 상기 시야창의 중심 위치를 상점으로 결정하고, 광축의 점광원을 물체점으로 결정하여 상기 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 파면 수차 생성부는, 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학계의 광선 추적을 이용하여 출사동에서 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 광학계는 수렴 광학계이고, 상기 출사동은 상기 수렴 광학계의 출사동이고, 상기 파면 수차 생성부는, 상평면의 상점으로부터 상기 출사동까지의 거리인 제1 광경로와 상기 출사동의 기준 구면 파면으로부터 상기 시야창 중심 위치까지의 거리인 제2 광경로를 계산하여 상기 출사동의 좌표의 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 파면 수차 생성부는, 상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로의 차를 계산하여 상기 출사동의 모든 좌표의 상기 수렴 광학계의 파면 수차를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 수차 복소 광 필드 계산부는, 상기 파면 수차가 음수인 수차 광필드를 곱하여 상기 수차 복소 광 필드를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 디스플레이하는 물체가 입체일 경우, 상기 수차 복소 광 필드 계산부는, 연속적인 물체 평면으로 나누고, 각각의 수차 복소 광 필드를 계산하고 상기 계산한 각각의 수차 복소 광 필드를 합산하여, 상기 수차 복소 광 필드를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 CGH 생성부는, 상기 공간 광 변조기의 평면에서 왜곡이 보정된 물체의 광필드 값을 계산하여 CGH를 생성하고, 상기 홀로그램 디스플레이부는, 상기 공간 광 변조기의 평면에서 상기 물체의 광필드 값을 상기 공간 광 변조기의 광변조 특성을 고려하여 변환하고, 광변조하여 공간상에 입체 영상이 맺히도록 홀로그램을 재현하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명은, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이에서 홀로그램 재현 영상의 화질을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이에서 추가 장치 없이 컴퓨터 계산만을 통하여 홀로그램 재현 영상의 왜곡을 보정할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은, 홀로그램 재현 영상의 왜곡 보정을 통하여 홀로그램 재현 영상의 화질을 향상시킬 수 있으므로, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이를 상용 3D 입체 비디오 디스플레이로 상용화할 수 있는 기회를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법으로서, 사용자의 동공을 고려한 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이 상의 광필드 값 계산 모델을 나타내는 것이다.
도 3a는 일실시예에 따른 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이로 복원시 왜곡이 발생된 홀로그램 재현 영상을 나타내는 것이다.
도 3b는 일실시예에 따른 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이로 복원시 왜곡이 보정된 홀로그램 재현 영상을 나타내는 것이다.
도 4는 일실시예에 따른 입체 물체의 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법을 나타내는 것이다.
도 5는 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법을 나타내는 것이다.
도 6은 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치로서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7은 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치를 나타내는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법을 나타내는 흐름도이다.
홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법은 하기와 같은 단계로 구성될 수 있다.
단계(S101)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 사용자의 동공의 위치를 추적하고 시야창의 중심 위치를 계산하여 시야창의 위치를 추적할 수 있다.
구체적으로, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 영상 센서로부터 사용자의 동공의 영상을 획득하고 영상처리하여 동공의 위치를 추적하고 시야창의 중심 위치를 계산할 수 있다.
단계(S102)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 광원의 위치와 시야창의 중심 위치를 고려하여 물체점과 상점을 결정하고 광선 추적을 이용하여 파면 수차를 생성할 수 있다.
구체적으로, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 시야창의 중심 위치를 상점으로 결정하고, 광축의 점광원을 물체점으로 결정하여 파면 수차를 생성할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학계의 광선 추적을 이용하여 출사동에서 파면 수차를 생성할 수 있다. 이때, 광학계는 수렴 광학계이고, 출사동은 수렴 광학계의 출사동일 수 있다.
또한, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 상평면의 상점으로부터 출사동까지의 거리인 제1 광경로와 출사동의 기준 구면 파면으로부터 시야창 중심 위치까지의 거리인 제2 광경로를 계산하여 출사동의 좌표의 파면 수차를 생성할 수 있다. 물론, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 제1 광경로와 제2 광경로의 차를 계산하여 출사동의 모든 좌표의 수렴 광학계의 파면 수차를 생성할 수도 있다.
단계(S103)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 생성한 파면 수차를 이용하여 수차 복소 광 필드를 계산할 수 있다.
이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 파면 수차가 음수인 수차 광필드를 곱하여 수차 복소 광 필드를 계산할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 디스플레이하는 물체가 입체일 경우, 연속적인 물체 평면으로 나누고, 각각의 수차 복소 광 필드를 계산하고 계산한 각각의 수차 복소 광 필드를 합산하여, 수차 복소 광 필드를 계산할 수도 있다.
단계(S104)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 계산한 복소 광 필드를 이용하여 왜곡을 보정한 CGH(Computer-generated hologram)를 생성할 수 있다.
이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 공간 광 변조기의 평면에서 왜곡이 보정된 물체의 광필드 값을 계산하여 CGH를 생성할 수도 있다.
단계(S105)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 공간 광 변조기를 고려하여 CGH를 인코딩하고 홀로그램을 재현할 수 있다.
구체적으로, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 공간 광 변조기의 평면에서 물체의 광필드 값을 공간 광 변조기의 광변조 특성을 고려하여 변환하고, 광변조하여 공간상에 입체 영상이 맺히도록 홀로그램을 재현할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법으로서, 사용자의 동공을 고려한 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이 상의 광필드 값 계산 모델을 나타내는 것이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 사용자의 동공을 고려한 시야창 기반의 홀로그래픽 디스플레이 상에서 물체의 거리에 따라 회절된 광필드 값을 계산할 수 있는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 프레즈넬 변환(Fresnel transform)과 프레즈넬 역변환(Inverse Fresnel transform)을 위한 회절 계산 모델이 될 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 의하여 생성된 CGH 패턴은 레이저 광원으로부터 조사된 평면파의 굴절 방향을 제어하여 자유 공간상에서 홀로그램을 광학적으로 복원하는 기능을 수행할 수 있다.
일실시예에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 홀로그래픽 디스플레이상에 올려질 CGH 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, z 축방향으로 동공 중심과 시야창 중심을 정렬시킬 수 있다. 또한, 사용자가 공간 광 변조기(SLM)를 바라보고 있을 경우, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 광원(220)으로부터 공간 광 변조기(SLM)의 입력면 (x 1 , y 1 )을 통과하여, 동공 (u,v)으로 전파된 광필드가 망막 출력면(x 2 ,y 2 )에서 물체상으로서 복원되도록 할 수 있다.
예를 들면, 프레즈넬 변환 수식은 하기의 수학식 1이 될 수 있다.
Figure pat00001
이때, G(x 1 , y 1 )는 공간 광 변조기 평면에서 물체의 광필드 분포이고, F(x 2 ,y 2 )는 망막 위에서 광필드 분포일 수 있다. 또한, 자유 공간상에서 물체의 광필드 G(x 1 , y 1 )가 전파되어 F(x 2 ,y 2 )의 광필드가 망막 위에 형성될 수 있다. 또한, 수식 파라미터 λ, d 1 , d 2 , d obj , f 는 각각 광원 파장, 시야창 거리, 동공과 망막간의 거리, SLM과 물체 간의 거리, 수정체의 초점 길이가 될 수 있다.
또한, 초점 길이 f는 가우스(Gauss) 식으로부터 {(d 1 - d obj )xd 2 }/{(d 1 - d obj )+d 2 }로 유도될 수 있다. 이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 의하여 초점 길이 f는 물체와 사용자 간의 거리에 따라서, 망막에서 물체의 초점을 맞추기 위하여 변화될 수도 있다.
circ((u 2 +v 2 )/r 2 )함수에서, 동공의 반경은 r로서, 디스플레이 패널의 격자 구조로부터 생성된 0차 회절 잡음 및 쌍둥이 영상(twin image)을 제거하기 위한 동공의 유한 크기일 수도 있다. 이때, 디스플레이 패널은 LCD 패널이 될 수도 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 3a는 일실시예에 따른 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이로 복원시 왜곡이 발생된 홀로그램 재현 영상을 나타내는 것이다.
또한, 도 3b는 일실시예에 따른 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이로 복원시 왜곡이 보정된 홀로그램 재현 영상을 나타내는 것이다.
하기 수학식 2는 상기 수학식 1로부터 유도된 프레즈넬 역변환 수식일 수 있다.
Figure pat00002
홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 망막으로부터 공간 광 변조기 평면으로 역전파되게 함으로써, 디스플레이 패널에 올려질 CGH 패턴을 생성할 수 있다. 이때, 디스플레이 패널은 LCD 패널이 될 수도 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 의하여, 수정체의 초점 길이를 변화시킴으로써 물체가 망막으로 초점이 맺히게 되므로, F(x 2 , y 2 )는 물체에 대한 광필드일 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 상기 수학식 2로부터 계산된 광필드로부터 CGH를 생성할 수 있다. 또한, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이로 복원하여 망막면에 맺힌 홀로그램 재현 영상은 도 3a와 같이 왜곡이 발생할 수 있다. 이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 홀로그램 재현 영상의 왜곡을 보정하기 위하여 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이의 광학계의 광선추적(ray tracing)을 이용하여 출사동에서 파면 수차를 산출할 수 있다.
이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 반지름이 ρ이고 방위각(azimuthal)이 θ인 극좌표(polar coordinate)계로 표현된 파면수차 값을 W(ρ,θ)이라고 가정하여, 하기 수학식 3을 이용하여 파면 수차 값을 산출할 수 있다.
Figure pat00003
예를 들면, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 차수가 n이고 주파수가 m인 제르니케 계수(Zernike coefficient)인 W n , m 를 계산할 수가 있다.
또한, 경우에 따라서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 하기 수학식 4를 이용하여, 제르니케 다항식 Zn ,m(ρ,θ) 와 W n ,m 을 이용할 수도 있다.
Figure pat00004
이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 하기 수학식 5를 이용하여, 파면 수차 값으로, 광필드 값 P(ρ,θ)을 산출할 수 있다.
Figure pat00005
또한, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 상기 수학식 1과 상기 수학식 5를 이용하고, 하기 수학식 6을 이용하여, 파면 수차가 보정된 물체의 광필드 값 G’(x 1 , y 1 )를 산출할 수 있다.
Figure pat00006
이때, P’(ρ,θ)는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 의하여, 상기 수학식 5에 W(ρ,θ)의 음수 값이 입력되어 산출된 파면 수차의 광필드 값일 수 있다. 물론, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 파면 수차가 보정된 물체의 광필드 값 G’(x 1 , y 1 )로부터 CGH 를 생성할 수 있다.
또한, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이로 복원하여 망막면에 맺히도록 홀로그램 영상을 재현할 수 있다. 이때, 망막면에 맺힌 홀로그램 재현 영상은, 도 3b와 같이 왜곡이 보정되어 재현된 홀로그램 영상일 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 입체 물체의 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법을 나타내는 것이다.
일실시예에 따르면, 물체는 평면일 수도 있지만, 경우에 따라서, 물체가 입체로 구성되어 있다고 가정할 수도 있다. 이때, 경우에 따라서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 입체 물체를 연속적인 물체 평면으로 나누어 인식할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 입체 물체를 거리에 따라 N개로 나눈 물체 평면으로 나타낸 것을 알 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 의하여 산출된 입체 물체의 광필드는 1번째 물체 평면에서부터 N 번째 물체 평면까지 입력평면에서 계산된 광필드 G’(x 1 , y 1 ; z i )들을 합한 것일 수 있다.
예를 들어, 입력평면으로부터 i 번째 물체 평면까지의 거리를 zi 라고 가정한다면, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 공간 광 변조기 평면에서 입체 물체의 회절 광필드 G”(x 1 , y 1 )를 산출할 수 있다.
일실시예에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 입체 물체의 연속적인 물체 평면을 이산화(discrete)하여 불연속적인 물체 평면으로 나누어서 입체 물체에 대한 광필드를 산출할 수 있다. 이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 하기 수학식 7을 이용하여, 각 물체 평면에 대하여 각각 광필드를 계산하여 합할 수 있다.
Figure pat00007
도 5는 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법을 나타내는 것이다.
도 5를 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이상에서 홀로그램 재현 영상의 왜곡을 보정하는 방법을 알 수 있다.
먼저, 단계(S510)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 동공영상을 입력 받아 동공추적을 통하여 시야창 중 위치를 계산할 수 있다.
단계(S520)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 해당 시야창 위치에서 광선추적을 통하여 파면 수차와 파면 수차가 음수 값인 광필드값을 계산하도록 제어할 수 있다.
단계(S530)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 입체 물체를 N 개의 물체 평면으로 나누어 인식할 수 있다.
단계(S540, S550)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 각각의 물체 평면에서 공간 광 변조기 평면까지 회절된 광필드를 계산하기 위하여 상기 수학식 2를 이용하여 프레즈넬(Fresnel) 역변환하도록 제어할 수 있다.
단계(S560)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 왜곡 보정을 위하여 공간 광 변조기 평면에서 i 번째 물체 평면 광필드 값에 계산된 수차 광필드 값을 곱하여 i 번째 물체 평면 광필드값을 보정하도록 제어할 수 있다. 이때, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 상기 단계(S540 ~S560)를 i ~ N 번째 물체 평면에서 수행할 수도 있다.
단계(S570)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 각각 i ~ N 번째 보정된 물체 평면 광필드를 합하여 입체 물체에 대하여 공간 광 변조기(SLM) 평면에서의 광필드값을 계산하도록 제어할 수 있다.
단계(S580)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 계산된 입체 물체의 광필드를 공간 광 변조기의 변조방식에 맞게 부호화한 후 공간 광 변조기로 입력하여 홀로그램을 재현하도록 제어할 수 있다.
단계(S590)에서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 사용자의 동공의 움직임을 추적할 수 있도록 일정한 시간마다 동공 영상을 입력 받아 단계(S510)~단계(S590) 과정을 반복하여 수행하도록 제어할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치로서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치를 나타내는 블록도이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는 시야창 위치 추적부(610), 파면 수차 생성부(620), 수차 복소 광 필드 계산부(630), CGH 생성부(640), 홀로그램 디스플레이부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 시야창 위치 추적부(610), 파면 수차 생성부(620), 수차 복소 광 필드 계산부(630), CGH 생성부(640), 홀로그램 디스플레이부(650)는, 프로세서, 메모리, 데이터 송수신기 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 또한, 시야창 위치 추적부(610), 파면 수차 생성부(620), 수차 복소 광 필드 계산부(630), CGH 생성부(640), 홀로그램 디스플레이부(650)는, 센서, 전자 회로, 전기 회로, 집적 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
시야창 위치 추적부(610)는, 사용자의 동공의 위치를 추적하고 시야창의 중심 위치를 계산할 수 있다. 구체적으로, 시야창 위치 추적부(610)는, 영상 센서로부터 사용자의 동공의 영상을 획득하고 영상처리하여 동공의 위치를 추적하고 시야창의 중심 위치를 계산할 수 있다.
파면 수차 생성부(620)는, 광원의 위치와 시야창의 중심 위치를 고려하여 물체점과 상점을 결정하고 광선 추적을 이용하여 파면 수차를 생성할 수 있다.
구체적으로, 파면 수차 생성부(620)는, 시야창의 중심 위치를 상점으로 결정하고, 광축의 점광원을 물체점으로 결정하여 파면 수차를 생성할 수 있다. 또한, 파면 수차 생성부(620)는, 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학계의 광선 추적을 이용하여 출사동에서 파면 수차를 생성할 수 있다. 이때, 광학계는 수렴 광학계이고, 출사동은 수렴 광학계의 출사동일 수 있다.
또한, 파면 수차 생성부(620)는, 상평면의 상점으로부터 출사동까지의 거리인 제1 광경로와 출사동의 기준 구면 파면으로부터 시야창 중심 위치까지의 거리인 제2 광경로를 계산하여 출사동의 좌표의 파면 수차를 생성할 수 있다. 이때, 파면 수차 생성부(620)는, 제1 광경로와 제2 광경로의 차를 계산하여 출사동의 모든 좌표의 수렴 광학계의 파면 수차를 생성할 수도 있다.
수차 복소 광 필드 계산부(630)는, 생성한 파면 수차를 이용하여 수차 복소 광 필드를 계산할 수 있다.
경우에 따라서, 수차 복소 광 필드 계산부(630)는, 파면 수차가 음수인 수차 광필드를 곱하여 수차 복소 광 필드를 계산할 수 있다. 또한, 디스플레이하는 물체가 입체일 경우, 수차 복소 광 필드 계산부(630)는, 연속적인 물체 평면으로 나누고, 각각의 수차 복소 광 필드를 계산하고 계산한 각각의 수차 복소 광 필드를 합산하여, 수차 복소 광 필드를 계산할 수도 있다.
CGH 생성부(640)는, 계산한 복소 광 필드를 이용하여 왜곡을 보정한 CGH를 생성할 수 있다. 경우에 따라서, CGH 생성부(640)는, 공간 광 변조기의 평면에서 왜곡이 보정된 물체의 광필드 값을 계산하여 CGH를 생성할 수도 있다.
홀로그램 디스플레이부(650)는, 공간 광 변조기를 고려하여 CGH를 인코딩하고 홀로그램을 재현할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 디스플레이부(650)는, 공간 광 변조기의 평면에서 물체의 광필드 값을 공간 광 변조기의 광변조 특성을 고려하여 변환하고, 광변조하여 공간상에 입체 영상이 맺히도록 홀로그램을 재현할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치를 나타내는 것이다.
도 7을 참조하면, 홀로그램 재현 영상의 왜곡을 보정하는 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 알 수 있다.
일실시예에 따르면, 경우에 따라서, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 시야창 위치 추적부(710), 파면 수차 생성부(720), 수차 복소 광 필드 계산부(730), CGH 생성부(740), 홀로그램 디스플레이부(750), 시스템 제어부(760)를 포함하여 구성될 수 있다. 시야창 위치 추적부(710), 파면 수차 생성부(720), 수차 복소 광 필드 계산부(730), CGH 생성부(740), 홀로그램 디스플레이부(750), 시스템 제어부(760)는, 프로세서, 메모리, 데이터 송수신기 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 또한, 시야창 위치 추적부(710), 파면 수차 생성부(720), 수차 복소 광 필드 계산부(730), CGH 생성부(740), 홀로그램 디스플레이부(750), 시스템 제어부(760)는, 센서, 전자 회로, 전기 회로, 집적 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 일실시예에 따르면, 경우에 따라서, 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 파면 수차 생성부(720), 수차 복소 광 필드 계산부(730)가 CGH 생성부(740)에 포함되어 구성될 수도 있다.
시야창 위치 추적부(710)는, 사용자의 동공 위치 추적을 통하여 이동할 시야창의 중심 위치를 계산할 수 있다.
구체적으로, 시야창 위치 추적부(710)는, CCD/CMOS 카메라, ToF(Time of Flight) 카메라 등과 같은 영상 센서로부터 이용자의 동공 영상을 입력 받아 영상처리를 통하여 동공위치를 정확히 계산한 후, 이동될 시야창의 중심좌표를 구할 수 있다.
파면 수차 생성부(720)는, 광원의 위치와 해당 시야창의 중심 위치를 물체점(object pointy)과 상점(image point)으로 놓고 광선추적을 통하여 수차 파면을 구할 수 있다.
구체적으로, 파면 수차 생성부(720)는, 시야창 위치 추적부(710)로부터 얻은 시야창의 중심위치를 상점(image point)으로 하고 광축에 놓여 있는 점광원을 물체점(object point)으로 인식할 수 있다. 또한, 파면 수차 생성부(720)는, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이의 수렴 광학계에서 광선 추적을 통하여 상평면(image plane)에서 맺힌 상점(image point)으로부터 수렴 광학계의 출사동(exit pupil)까지 광경로(optical path)를 구할 수 있다. 또한, 파면 수차 생성부(720)는, 출사동의 기준 구면 파면(reference spherical wavefront)으로부터 시야창 중심 위치까지 광경로를 구하여 두 광경로간의 광경로차(optical path difference)를 계산하여 출사동의 모든 좌표에서 수렴광학계의 수차 파면을 구할 수 있다.
수차 복소 광 필드 계산부(730)는, 파면 수차값을 통하여 수차 복소 광필드값을 계산할 수 있다.
구체적으로, 수차 복소 광 필드 계산부(730)는, 파면 수차 생성부(720)으로부터 계산된 수차 파면 값을 상기 수학식 5를 이용하여 광필드값으로 계산할 수 있다.
CGH 생성부(740)는, 수차 복소 광필드값을 이용하여 왜곡이 보정된 CGH 값을 계산할 수 있다.
구체적으로, CGH 생성부(740)는, 수차 복소 광 필드 계산부(730)으로부터 계산된 수차 광필드값으로부터 수학식 2, 수학식 6, 수학식 7을 이용하여 공간 광 변조기 평면에서 왜곡이 보정된 물체의 광필드 값을 계산할 수 있다.
홀로그램 디스플레이부(750)는, 해당 공간 광 변조기의 변조 방식에 적합하도록 보정된 CGH를 부호화(encoding)하여 입력한 후 재현할 수 있다.
구체적으로, 홀로그램 디스플레이부(750)는, CGH 생성부(400)로부터 계산된 공간 광 변조기 평면에서 물체의 광필드값을 위상변조(phase modulation), 크기변조(amplitude modulation), 복소변조(complex modulation)등의 공간 광 변조기의 광변조 특성에 따라 변환할 수 있다. 또한, 홀로그램 디스플레이부(750)는, 이를 입력받아 광변조시켜 공간상에 입체 영상이 맺히게 할 수도 있다.
시스템 제어부(760)는, 사용자의 동공위치에 따라 상기 구성 수단들의 제어할 수 있다.
구체적으로, 시스템 제어부(760)는, 일정한 시간마다 시야창 위치 추적부(710)가 사용자의 동공영상을 획득하여 시야창 중심 위치정보를 구하게 함으로써, 광원의 위치를 이동함으로써 시야창을 이동시킬 수 있다. 또한, 시스템 제어부(760)는, 이동된 시야창에서 변경된 파면 수차를 새로 계산하여 보정된 CGH를 생성할 수 있도록 파면 수차 생성부(720), 수차 복소 광 필드 계산부(730), CGH 생성부(740)를 제어할 수도 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 시야창 기반 대화면 홀로그래픽 디스플레이상에서 홀로그램을 재현하기 위하여 공간 광 변조기의 입력 데이터로서 CGH(Computer Generated Hologram)를 생성할 수 있다. 또한, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 물체의 광필드와 기준파의 광필드가 간섭된 광필드를 회절이론에 따라 수식적으로 계산된 복소(complex) CGH와 광선 추적을 통하여(ray tracing) 계산된 파면 수차의 복소 광필드 값을 이용할 수 있다. 따라서, 시야창 기반 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치는, 추가적인 왜곡 측정 및 보정 장비 없이 단순히 컴퓨터에 의한 수학적인 계산을 통해서 파면 수차 왜곡을 보상할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치가 수행하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법에 있어서,
    사용자의 동공 위치에 따라 시야창의 중심 위치를 계산하여 상기 시야창의 위치를 추적하는 단계;
    광원의 위치와 상기 시야창의 중심 위치를 고려하여 물체점과 상점을 결정하고 광선 추적을 이용하여 파면 수차를 생성하는 단계; 및
    상기 생성한 파면 수차를 이용하여 홀로그래픽 디스플레이의 왜곡을 보정하는 단계;
    를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산한 복소 광 필드를 이용하여 왜곡을 보정한 CGH(Computer-generated hologram)를 생성하는 단계; 및
    공간 광 변조기를 고려하여 상기 CGH를 인코딩하고 홀로그램을 재현하는 단계
    를 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시야창의 위치를 추적하는 단계는,
    영상 센서로부터 획득한 상기 사용자의 동공의 영상을 이용하여 상기 동공의 위치를 추적하여 상기 시야창의 중심 위치를 계산하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파면 수차를 생성하는 단계는,
    상기 시야창의 중심 위치를 상점으로 결정하고, 광축의 점광원을 물체점으로 결정하여 상기 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파면 수차를 생성하는 단계는,
    상기 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학계의 광선 추적을 이용하여 출사동에서 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광학계는 수렴 광학계이고, 상기 출사동은 상기 수렴 광학계의 출사동이고,
    상기 파면 수차를 생성하는 단계는,
    상평면의 상점으로부터 상기 출사동까지의 거리인 제1 광경로와 상기 출사동의 기준 구면 파면으로부터 상기 시야창 중심 위치까지의 거리인 제2 광경로를 계산하여 상기 출사동의 좌표의 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파면 수차를 생성하는 단계는,
    상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로의 차를 계산하여 상기 출사동의 모든 좌표의 상기 수렴 광학계의 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 왜곡을 보정하는 단계는,
    상기 파면 수차가 음수인 수차 광필드를 적용하여 상기 수차 복소 광 필드를 계산하여 홀로그래픽 디스플레이의 왜곡을 보정하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 왜곡을 보정하는 단계는,
    디스플레이하는 물체가 입체일 경우, 연속적인 물체 평면으로 나누어서 계산한 각각의 수차 복소 광 필드를 합산하여, 상기 수차 복소 광 필드를 계산하여 홀로그래픽 디스플레이의 왜곡을 보정하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 CGH를 생성하는 단계는,
    상기 공간 광 변조기의 평면에서 왜곡이 보정된 물체의 광필드 값을 계산하여 CGH를 생성하고,
    상기 홀로그램을 재현하는 단계는,
    상기 공간 광 변조기의 평면에서 상기 물체의 광필드 값을 상기 공간 광 변조기의 광변조 특성을 고려하여 변환하고, 광변조하여 공간상에 입체 영상이 맺히도록 홀로그램을 재현하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 방법.
  11. 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치에 있어서,
    사용자의 동공 위치에 따라 시야창의 중심 위치를 계산하여 상기 시야창의 위치를 추적하는 시야창 위치 추적부;
    광원의 위치와 상기 시야창의 중심 위치를 고려하여 물체점과 상점을 결정하고 광선 추적을 이용하여 파면 수차를 생성하는 파면 수차 생성부; 및
    상기 생성한 파면 수차를 이용하여 수차 복소 광 필드를 계산하여 홀로그래픽 디스플레이의 왜곡을 보정하는 수차 복소 광 필드 계산부;
    를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 계산한 복소 광 필드를 이용하여 왜곡을 보정한 CGH(Computer-generated hologram)를 생성하는 CGH 생성부; 및
    공간 광 변조기를 고려하여 상기 CGH를 인코딩하고 홀로그램을 재현하는 홀로그램 디스플레이부
    를 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 시야창 위치 추적부는,
    영상 센서로부터 획득한 상기 사용자의 동공의 영상을 이용하여 상기 동공의 위치를 추적하여 상기 시야창의 중심 위치를 계산하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 파면 수차 생성부는,
    상기 시야창의 중심 위치를 상점으로 결정하고, 광축의 점광원을 물체점으로 결정하여 상기 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 파면 수차 생성부는,
    상기 홀로그래픽 디스플레이 장치의 광학계의 광선 추적을 이용하여 출사동에서 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광학계는 수렴 광학계이고, 상기 출사동은 상기 수렴 광학계의 출사동이고,
    상기 파면 수차 생성부는, 상평면의 상점으로부터 상기 출사동까지의 거리인 제1 광경로와 상기 출사동의 기준 구면 파면으로부터 상기 시야창 중심 위치까지의 거리인 제2 광경로를 계산하여 상기 출사동의 좌표의 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 파면 수차 생성부는, 상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로의 차를 계산하여 상기 출사동의 모든 좌표의 상기 수렴 광학계의 파면 수차를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 수차 복소 광 필드 계산부는,
    상기 파면 수차가 음수인 수차 광필드를 적용하여 상기 수차 복소 광 필드를 계산하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    디스플레이하는 물체가 입체일 경우, 상기 수차 복소 광 필드 계산부는, 연속적인 물체 평면으로 나누고, 각각의 수차 복소 광 필드를 계산하고 상기 계산한 각각의 수차 복소 광 필드를 합산하여, 상기 수차 복소 광 필드를 계산하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 CGH 생성부는,
    상기 공간 광 변조기의 평면에서 왜곡이 보정된 물체의 광필드 값을 계산하여 CGH를 생성하고,
    상기 홀로그램 디스플레이부는,
    상기 공간 광 변조기의 평면에서 상기 물체의 광필드 값을 상기 공간 광 변조기의 광변조 특성을 고려하여 변환하고, 광변조하여 공간상에 입체 영상이 맺히도록 홀로그램을 재현하는 홀로그래픽 디스플레이 왜곡 보정 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021118319A1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-17 서울대학교산학협력단 시력보정 홀로그래픽 디스플레이 시스템
KR20210085342A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 한국전자통신연구원 화질 평가 장치 및 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102664383B1 (ko) * 2016-11-30 2024-05-08 삼성전자주식회사 영상 데이터 처리 방법 및 장치
CN107340704B (zh) * 2017-01-04 2020-02-07 京东方科技集团股份有限公司 一种全息显示装置
KR101811448B1 (ko) 2017-03-16 2017-12-21 한국전자통신연구원 초점면 스캔 방식을 이용하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 방법
JP6975003B2 (ja) * 2017-09-29 2021-12-01 株式会社デンソー 周辺監視装置およびその校正方法
EP3740735A4 (en) 2018-01-16 2021-11-24 Pacific Light&Hologram, Inc. THREE DIMENSIONAL DISPLAYS USING ELECTROMAGNETIC FIELDS CALCULATIONS
US11182872B2 (en) 2018-11-02 2021-11-23 Electronics And Telecommunications Research Institute Plenoptic data storage system and operating method thereof
KR102664402B1 (ko) 2019-03-14 2024-05-08 삼성전자주식회사 표시장치에 포함된 광학요소에 의한 노이즈를 보정하기 위한 보정패턴 획득장치와 이를 이용한 노이즈 보정패턴 획득방법
KR20220045166A (ko) * 2019-08-09 2022-04-12 라이트 필드 랩 인코포레이티드 라이트필드 디스플레이 시스템 기반 디지털 사이니지 시스템
US11360429B2 (en) 2020-09-17 2022-06-14 Pacific Light & Hologram, Inc. Reconstructing objects with display zero order light suppression
KR20220131741A (ko) * 2021-03-22 2022-09-29 삼성전자주식회사 홀로그래픽 디스플레이 장치의 수차를 보상하여 홀로그램을 생성하기 위한 방법 및 홀로그래픽 디스플레이 시스템
WO2022170287A2 (en) 2021-06-07 2022-08-11 Panamorph, Inc. Near-eye display system
US11900842B1 (en) 2023-05-12 2024-02-13 Pacific Light & Hologram, Inc. Irregular devices

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101349889B (zh) 2002-11-13 2012-04-25 希瑞尔技术有限公司 视频全息图和用于重构大物体的视频全息图的装置
KR101277370B1 (ko) * 2005-05-13 2013-06-20 씨리얼 테크놀로지스 게엠베하 장면의 홀로그래픽 재생을 위한 투사 장치 및 투사 방법
DE102007024237B4 (de) * 2007-05-21 2009-01-29 Seereal Technologies S.A. Holographisches Rekonstruktionssystem mit einer optischen Wellennachführung
DE102007005823A1 (de) * 2007-01-31 2008-08-07 Seereal Technologies S.A. Optische Wellenfrontkorrektur für ein holographisches Projektionssystem
DE102007025069B4 (de) 2007-05-21 2018-05-24 Seereal Technologies S.A. Holographisches Rekonstruktionssystem
DE102008000116A1 (de) * 2008-01-21 2009-07-30 Seereal Technologies S.A. Beleuchtungseinheit für ein holographisches Rekonstruktionssystem
JP5852956B2 (ja) * 2009-06-23 2016-02-03 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニムＳｅｅｒｅａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｓ．Ａ． ２次元及び３次元の少なくともいずれかの画像コンテンツ提示用ディスプレイに用いられる光変調デバイス
WO2012153499A1 (ja) * 2011-05-10 2012-11-15 パナソニック株式会社 表示装置、表示方法、集積回路、プログラム
US9436158B2 (en) * 2011-10-21 2016-09-06 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Volume holographic imaging system (VHIS) endoscope
KR20140090838A (ko) 2013-01-10 2014-07-18 한국전자통신연구원 홀로그램 영상 표시 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021118319A1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-17 서울대학교산학협력단 시력보정 홀로그래픽 디스플레이 시스템
KR20210085342A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 한국전자통신연구원 화질 평가 장치 및 방법

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