KR20180063835A - 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 영상 재생 장치는, 가간섭성 평행광을 조사하는 디스플레이 백라이트부, 과소 샘플링된 홀로그램 데이터를 생성하고 상기 가간섭성 평행광에 대한 오차 전파를 수행하는 입력 광학부, 및 반복 축소 임계 알고리즘을 이용하여 상기 입력 광학부에서 전파된 신호를 변환하여 홀로그램에 기록하고 상기 신호에 대한 역전파를 수행하거나 상기 신호를 투과시키는 출력 광학부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 홀로그램 영상 재생 장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치에 관한 것이다.
3차원의 입체 영상을 재생하기 위해 홀로그래픽 디스플레이(holographic display)가 사용될 수 있다. 홀로그래픽 디스플레이에서, 입체 영상의 크기를 키우고 충분한 시야각(viewing-angle)을 확보하여 입체 영상을 재생(reconstruct)하는 것이 중요하다. 재생 영상의 크기와 시야각은 홀로그램 공간대역폭에 따라 결정될 수 있고, 홀로그램 공간대역폭은 홀로그램 표시 소자의 분해능에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 재생 영상의 크기와 시야각을 확보하기 위해, 마이크로미터 이하 크기의 픽셀들을 포함하는 공간 광변조기(spatial light modulator)가 필요하다. 다만, 현재 홀로그램 표시 소자로서 사용되는 LCD(liquid crystal display) 또는 DMD(digital micro-mirror device) 패널은 단지 1 내지 2도의 시야각만을 확보할 수 있다.
마이크로미터 이하 크기의 픽셀들을 갖는 공간 광변조기가 개발되더라도, 재생 영상 크기를 확보하기 위해 방대한 양의 홀로그램 데이터가 처리되어야 한다. 최근, 나이퀴스트(Nyquist) 샘플링 주파수보다 적은 신호 샘플링으로도 원 신호를 완벽하게 재생할 수 있는 압축 센싱(compressed sensing) 기술을 이용하여 홀로그램 영상을 수치적으로 복원하는 디지털 홀로그래피 기술이 연구되고 있다. 압축 센싱 알고리즘을 통해 보다 적은 샘플링(혹은 정보)로도 영상이 재생될 수 있다. 다만, 현재 압축 센싱 알고리즘을 이용하는 압축 홀로그래피(compressive holography) 기술은 수치적 복원 기술 연구에 머무르고 있는 상황으로, 광학적 재생 방법에 적용이 요구된다.
따라서, 홀로그래픽 디스플레이 상용화를 위해, 현재 데이터 처리 기술로도 홀로그램 영상 데이터를 효율적으로 처리할 수 있으면서, 홀로그램 재생 영상의 시야각을 증가시킬 수 있는 디스플레이 장치가 필요하다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 영상 재생 장치는, 가간섭성 평행광을 조사하는 디스플레이 백라이트부, 과소 샘플링된 홀로그램 데이터를 생성하고 상기 가간섭성 평행광에 대한 오차 전파를 수행하는 입력 광학부, 및 반복 축소 임계 알고리즘을 이용하여 상기 입력 광학부에서 전파된 신호를 변환하여 홀로그램에 기록하고 상기 신호에 대한 역전파를 수행하거나 상기 신호를 투과시키는 출력 광학부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 변형 광학 뉴럴 네트워크 시스템을 이용하여 압축 센싱 원리에 기반한 반복 축소 임계 알고리즘으로 홀로그램 영상을 재생하여, 과소 샘플링된 홀로그램 정보를 갖고도 홀로그램 입체영상을 재생하고 홀로그래픽 디스플레이 시야각을 확대할 수 있다.
도 1은 홀로그래픽 디스플레이의 패널 소자인 공간 광변조기의 픽셀 크기에 따른 홀로그램 재생 영상의 크기와 시야각을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 홀로그램 정보 샘플링 마스크를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 홀로그램 정보 샘플링 마스크를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 홀로그래픽 디스플레이의 패널 소자인 공간 광변조기의 픽셀 크기에 따른 홀로그램 재생 영상의 크기와 시야각을 예시적으로 보여주는 도면이다. 홀로그램 입체 영상은 홀로그램 간섭무늬(hologram fringe pattern)에 디스플레이 백라이트부(110)로부터 입사된 광의 회절 현상에 의해 발생할 수 있다. 여기서, 광은 가간섭성 평행광(coherent plane wave; CPW)일 수 있다. 도 1을 참조하면, 회절 현상에 의해 영상(190)이 생성될 수 있다. 디지털 소자를 이용하는 홀로그래픽 디스플레이(holographic display)는 공간 광변조기(120)의 단위 픽셀(PIX)의 회절각(diffraction angle)이 홀로그램 영상의 시야각(VW)이 될 수 있다. 수학식 1을 참조하면, 공간 광변조기(120)의 단위 픽셀(PIX)의 픽셀 크기(d)와 시야각(θ)의 곱은 빛의 파장의 정수배일 수 있다.
수학식 1에서, n은 자연수이고, λ는 빛의 파장일 수 있다. 예를 들어, 30°의 시야각(VW)을 확보하기 위해서는 0.6um의 픽셀 크기를 갖는 픽셀 어레이 패널이 필요할 수 있다. 따라서, 보다 큰 시야각(VW)을 확보하기 위해서는 서브 마이크로미터의 픽셀 크기를 갖는 디스플레이가 필요할 수 있다.
다만, 고분해능, 즉, 작은 단위의 픽셀 크기를 갖는 패널 소자가 개발되더라도, 예를 들어, 10cm X 10 cm 크기의 홀로그램 영상을 30°의 시야각(VW)으로 재생하기 위해서는 28Gbit의 픽셀 정보를 갖는 공간 광변조기가 필요할 수 있다. 즉, 고분해능을 갖는 패널 소자가 개발되더라도, 홀로그램 영상 재생을 위해 매우 큰 데이터가 처리되어야 한다. 또한, 홀로그램 영상의 크기와 시야각(VW)은 서로 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있기 때문에, 이미징 광학부를 이용하여 홀로그램 영상의 크기를 확대하는데 한계가 있을 수 있다.
본 발명은 공간 광변조기의 픽셀 분해능 한계 및 고분해능 픽셀 소자로부터 발생되는 방대한 홀로그램 데이터 처리 문제를 해결하고자, 변형된 광학 뉴럴 네트워크 시스템을 이용하고 압축센싱 원리에 기반하는 홀로그램 영상 재생 장치를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 홀로그램 영상 재생 장치(200)는 디스플레이 백라이트부(210), 입력 광학부(220), 및 출력 광학부(230)를 포함할 수 있다.
디스플레이 백라이트부(210)는 가간섭성 평행광을 생성하고 조사할 수 있다. 디스플레이 백라이트부(210)는 적색, 녹색, 및 청색 레이저 장치 및 적색, 녹색, 및 청색 발광 다이오드 장치 중 적어도 하나를 이용하여 가간섭성 평행광을 생성하고 조사할 수 있다.
입력 광학부(220)는 과소 샘플링된(혹은 과소표집(undersampling)) 홀로그램 데이터를 생성하고 입력 광 정보에 대한 오차 전파를 수행할 수 있다. 이를 위해, 입력 광학부(220)는 공간 광변조기(221) 및 홀로그램 정보 샘플링 마스크(222)를 포함할 수 있다.
공간 광변조기(221)는 홀로그램 광 정보를 입력 받을 수 있다. 공간 광변조기(221)는 디스플레이 백라이트부(210)로부터 조사되는 평행광에 대해 복소 진폭 공간 광변조를 수행할 수 있다. 공간 광변조기(221)는 평행광에 대해 위상변조나 진폭변조를 수행하여 공간 광변조를 수행할 수도 있다.
홀로그램 정보 샘플링 마스크(222)는 서브 픽셀 구조로 구현될 수 있고, 입력 광에 대한 피드백 광의 오차 광을 순방향 전파(forward propagation)할 수 있다. 홀로그램 정보 샘플링 마스크(222)는 공간 광변조기(221)의 픽셀 어레이와 정합하도록 배치될 수 있다. 홀로그램 정보 샘플링 마스크(222)의 픽셀 크기는 공간 광변조기(221)의 픽셀 크기보다 작을 수 있고, 이를 통해 홀로그램 정보가 과소 샘플링될 수 있다.
출력 광학부(230)는 광 정보를 축소 임계 변환하여 홀로그램에 기록 및 개신하고 광 정보를 역전파하거나 투과시킬 수 있다. 출력 광학부(230)에서, 단위 소자들은 이격 없이 적절하게 배치될 수 있다. 출력 광학부(230)는 축소 임계 소자(231), 홀로그램 소자(232), 및 반투명 반사경 소자(233)를 포함할 수 있다.
축소 임계 소자(231)는 순방향으로 입력된 광 정보를 축소 임계 변환(shrinkage thresholding transformation)할 수 있다. 축소 임계 소자(231)는 liquid crystal light valve와 같이 광 세기를 축소 임계 변환하는 다양한 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
홀로그램 소자(232)는 Kerr 효과를 통해 광 정보를 기록하고 갱신할 수 있다. 홀로그램 소자(232)는 광 세기를 이용해 자체 위상 변조(self-phase modulation)을 일으켜서 광 정보를 기록할 수 있는 비선형 Kerr 효과를 나타내는 극성 액정과 같은 다양한 물질들로 제작될 수 있다.
반투명 반사경 소자(233)는 광 정보를 특정 세기(critical intensity)에서 반사시키거나 투과시키는 역할을 수행할 수 있다. 반투명 반사경 소자(233)는 적절한 거리에 홀로그램 영상(290)을 생성할 수 있다.
실시 예에 있어서, 홀로그램 영상 재생 장치(200)는 변형 광학 뉴럴 네트워크 시스템을 이용할 수 있다. 홀로그램 영상 재생 장치(200)에 의하면, 서브 픽셀 마이크로 과소 샘플링된 홀로그램 데이터로 홀로그램 영상(290)을 공간적으로 재현하는 방법에 반복 축소 임계 알고리즘(iterative shrinkage thresholding algorithm; ISTA)과 같은 압축 센싱 알고리즘이 적용될 수 있다. 홀로그램 영상(290)이 서브 픽셀의 회절각으로 재생되므로, 홀로그래픽 디스플레이 시야각이 확대될 수 있다.
디지털 홀로그램 신호는 영상 신호(g)와 공간 충격 반응 함수(spatial impulse response)와의 컨볼루션(convolution)으로 표현되는 프레넬 전파(Fresnel propagation)를 이용하여 생성된다. 여기서, 공간 충격 반응 함수는 영상 신호(g)에 대한 컨볼루션 커널의 역할을 수행할 수 있다. 프레넬 홀로그램(u)은 수학식 2와 같이 선형 행렬식으로 표현될 수 있다.
수학식 2에서, F는 프레넬 변환 행렬을 의미한다. 프레넬 변환 행렬(F)은 프레넬 전파를 이용하여 생성된 well-conditioned 행렬이므로 선형 행렬식을 이용하여 원 신호(original signal)가 복원될 수 있다. 예를 들어, 후술할 퓨리에 렌즈를 통해 재생되는 퓨리에 홀로그램 선행 행렬식은 퓨리에 변환 행렬이 이용될 수 있다.
선형 행렬식에서 디지털 홀로그램 픽셀 정보의 샘플링 수를 보다 적게 하면, 샘플링 행렬에서 열의 수보다 적은 임의의 행들이 선택되어 행렬이 만들어질 수 있다. 생성된 행렬은 과소 결정된 선형계(underdetermined linear system)가 될 수 있다. 프레넬 변환 행렬은 가우시안 랜덤 행렬 등과 같이 L1-norm 최적화 문제를 해결할 수 있는 RIP(restricted isometry property) 조건을 만족할 수 있다. 따라서, 과소 결정된 선형계는 충분히 성긴 신호 영상이나 웨이블릿 변환과 같은 성긴 영역으로 변환된 영역에서 영상 정보를 찾는 방식으로 원 신호를 복원할 수 있다. 충분히 성긴 영상 신호가 아닌 경우에도, 성긴 영역 변환 행렬(ψ)과 성긴 영역 영상 신호(x)를 정희하고, 행렬곱(Fψ)을 선형 행렬계의 시스템 행렬(system matrix, Ф)로 표현하면, 선형 행렬계는 min || b - Ф x || + || x ||, L1-norm의 최소화 문제가 될 수 있다. 선형 행렬계는 반복 축소 임계 알고리즘, xk +1 = Γ{xk + τ ФT (b - Фxk)}을 적용하여 L1-norm 최소화 문제를 효율적으로 해결할 수 있다. 여기서, Γ는 soft thresholding 함수를 나타낼 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치(200)는, 입력층(input layer, 혹은 입력 광학부(220))과 출력층(output layer, 혹은 출력 광학부(230))에 적절한 파브리-페롯 에탈론(Fabry-Perot etalon) 형태의 소자를 배치하여 입력 광 정보에 대해 압축 센싱 반복 축소 임계 알고리즘을 광학적으로 실행하여, 원 신호를 복원할 수 있다.
광학 뉴럴 네트워크 시스템을 적절히 변형한 양방향 연상 메모리(bidirectional associative memory) 구조로서, 뉴럴 네트워크에 기록되어 있는 뉴런 연결 가중치(interconnection weights) 정보와 충분하지 않은 출력 뉴런 정보를 이용하여, 양방향 뉴럴 네트워크 에너지 최적화 원리에 따라 입력 뉴런 정보를 복원한다. 여기서 실제 영상 복원 광학 시스템에서 입출력 정보는 연상 메모리 네트워크 구조와 반대로 형성되는 데, 즉 출력 뉴런 정보, b는 영상 복원 시스템에서 디지털 홀로그램을 입력하는 입력 광학부에 해당되며, 입력 뉴런 정보, x는 출력 광학부에서 복원하고자 하는 영상 정보이다. 뉴런 연결 가중치, ψ는 프레넬 변환 행렬이나 퓨리에 변환 행렬에 해당되며, 뉴럴 네트워크에서 비선형 sigmoid 함수는 반복축소임계 알고리즘의 soft thresholding 함수 역할을 한다.
도 3은 도 2의 홀로그램 정보 샘플링 마스크를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 홀로그램 정보 샘플링 마스크(322)는 공간 광변조기(321)의 픽셀 크기보다 작은 서브 픽셀을 가질 수 있고, 서브 픽셀의 크기로 홀로그램 정보를 샘플링할 수 있다.
홀로그램 정보 샘플링 마스크(322)의 픽셀 어레이(323)는 공간 광변조기(321)의 픽셀 어레이(324)와 이격없이 정합하여 배치될 수 있다. 홀로그램 정보 샘플링 마스크(322)의 픽셀 어레이(323)의 단위 픽셀을 서브 픽셀들로 분할될 수 있다. 서브 픽셀들에 의해 고분해능 홀로그램 정보가 샘플링될 수 있다. 즉, 특정한 서브 픽셀(325)이 선택되면, 선택된 서브 픽셀(325)의 분해능으로 홀로그램 정보가 샘플링될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 홀로그램 영상 재생 장치(400)는 디스플레이 백라이트부(410), 입력 광학부(420), 출력 광학부(430), 및 퓨리에 변환 광학부(440)를 포함할 수 있다. 디스플레이 백라이트부(410), 입력 광학부(420), 및 출력 광학부(430)는 도 2의 디스플레이 백라이트부(210), 입력 광학부(220), 및 출력 광학부(230)와 실질적으로 동일할 수 있다.
퓨리에 변환 광학부(440)는 초점거리 f를 갖는 적어도 하나의 퓨리에 렌즈(441)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 광학부(420)는 퓨리에 렌즈(441)의 전방 초점 면에 위치할 수 있고, 출력 광학부(430)는 퓨리에 렌즈(441)의 후방 초점 면에 위치할 수 있다. 퓨리에 변환 광학부(440)는 하나의 퓨리에 렌즈(441)의 초점 면에서 진행되는 광 정보를 퓨리에 변환하여 다른 초점 면으로 전파시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 홀로그램 영상 재생 장치(500)는 디스플레이 백라이트부(510), 입력 광학부(520), 출력 광학부(530), 퓨리에 렌즈들(541, 542, 543), 역 웨이블릿 변환 필터(550)를 포함할 수 있다. 도 5에서, 디스플레이 백라이트부(510) 및 출력 광학부(530)는 도 2의 디스플레이 백라이트부(210) 및 출력 광학부(230)와 실질적으로 동일할 수 있다.
입력 광학부(520)는 도 2의 입력 광학부(220)와 유사할 수 있다. 입력 광학부(520)는 웨이블릿 변환 필터(523)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학적으로 재생하고자 하는 원 영상이 성긴 영상이 아닌 경우에, 웨이블릿 변환(wavelet transform)과 같은 성긴 변환 행렬로부터 제조한 웨이블릿 변환 필터(523)가 입력 광학부(520)의 공간 광변조기(521)와 홀로그램 정보 샘플링 마스크(522) 사이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 성긴 변환된 홀로그램 입체 영상이 재생될 수 있다. 퓨리에 렌즈(541)의 초점 면에 배치되는 웨이블릿 변환 필터(523)는 VanderLugt형 필터 제조 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 웨이블릿 변환 필터(523)는 다양한 유형의 광학 간섭계를 이용하여 제조될 수 있다.
홀로그램 영상 재생 장치(500)는 도 2의 홀로그램 영상 재생 장치(200)에 비해 역 웨이블릿 변환 필터(550)를 더 포함할 수 있다. 홀로그램 영상 재생 장치(500)는 역 웨이블릿 변환 필터(550)를 이용한 4f 이미징 광학부를 구성하여 원 신호를 복원할 수 있다.
4f 이미징 광학부에서, 두 개의 퓨리에 렌즈들(542, 543) 사이에 위치한 공통 초점 면에 역 웨이블릿 변환 필터(550)가 배치될 수 있다. 퓨리에 렌즈(542)의 전방 초점 면에 위치하는 성긴 변환된 영상은 다른 퓨리에 렌즈(543)의 후방 초점 특정 영역에 홀로그램 영상(290)으로 복원될 수 있다. 홀로그램 영상 복원 시스템은 RGB 광학 시스템을 통해 시간 다중화 재생 방법 및 공간 다중화 재생 방법을 적용하여 컬러 홀로그램 동영상을 생성할 수 있다. 시야각 확대 홀로그래픽 디스플레이 시스템에 있어서, 광학부는 전술한 구조가 아니더라도 전술한 효과를 낼 수 있는 적절한 광학부로 변형되어 사용될 수도 있다.
실시 예에 있어서, 홀로그래픽 디스플레이 시야각 확대 방법은 서브 픽셀 마스크로 과소 샘플링된 홀로그램 데이터를 이용하여 홀로그램 입체 영상을 서브 픽셀에 대한 회절각으로 재생하여 홀로그래픽 디스플레이 시야각을 확대할 수 있다.
실시 예에 있어서, 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생장치는 입력층과 출력층에 적절한 파브리-페롯 에탈론 형태의 소자를 배치하여 입력 광 정보에 대하여 압축 센싱 반복 축소 임계 알고리즘을 광학적으로 실행하여 원 신호를 복원할 수 있다.
실시 예에 있어서, 홀로그램 영상 광학적 복원 시스템은 원리적으로는 과소 샘플링된 과소 결정된 선형계의 문제로서, 압축 센싱 반복 축소 임계법으로 성긴 신호 영상에 대한 L1-norm 최소화 문제를 광학적으로 해결할 수 있다.
실시 예에 있어서, 홀로그램 영상 광학적 복원 시스템은 광학 뉴럴 네트워크 시스템을 적절히 변형한 양방향 연상 메모리 구조로 구현될 수 있고, 광 전파, 즉, 프레넬 변환 행렬이나 퓨리에 변환 행렬로 표현되는 주어진 연결 강도에서 광 정보에 대한 최적값을 찾는 방법으로 원 신호를 복원할 수 있다.
실시 예에 있어서, 홀로그램 영상 재생장치는, 가간섭성 평행광을 조사하는 디스플레이 백라이트부, 과소 샘플링된 홀로그램 데이터를 생성하고 가간섭성 평행광에 대한 오차 전파를 수행하는 입력 광학부, 및 입력 광학부에서 전파된 신호를 축소임계 변환하여 홀로그램에 기록하고 신호에 대한 역전파를 수행하거나 신호를 투과시키는 출력 광학부를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 디스플레이 백라이트부는 적색, 녹색 및 청색 레이저 장치 및 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드 장치 중에서 적어도 하나를 이용하여 가간섭성 평행광을 생성하여 조사할 수 있다.
실시 예에 있어서, 입력 광학부는, 퓨리에 렌즈의 전방 초점 면에 위치하여 홀로그램 광 정보를 입력하는 공간 광변조기와 서브 픽셀 구조를 갖는 홀로그램 정보 샘플링 마스크를 포함할 수 있고, 입력 광에 대한 피드백 광의 오차 광을 순방향 전파시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 공간 광변조기는 입사되는 평행광에 대해 복소진폭 공간 광변조를 수행할 수 있다. 공간 광변조기는 입사되는 평행광에 대해 위상변조나 진폭변조로 공간 광변조를 수행할 수 있다.
실시 예에 있어서, 홀로그램 정보 샘플링 마스크의 픽셀 어레이는 공간 광변조기 픽셀 어레이와 정합하여 배치될 수 있다. 홀로그램 정보 샘플링 마스크의 픽셀 어레이의 단위 픽셀은 서브 픽셀로 분할될 수 있다. 공간 광변조기 픽셀 크기보다 작은 서브 픽셀 크기로 홀로그램 정보가 과소 샘플링될 수 있다.
실시 예에 있어서, 퓨리에 변환 광학부는 적어도 하나의 퓨리에 렌즈를 포함할 수 있고, 퓨리에 렌즈의 하나의 초점 면에서 진행되는 광 정보를 퓨리에 변환하고 또 다른 초점 면에 전파시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 출력 광학부는 퓨리에 렌즈 후방 초점 면에 위치할 수 있고, 퓨리에 변환되어 순방향으로 전송된 광 정보를 축소 임계 변환하는 축소임계소자, Kerr 효과를 이용하여 광 정보를 기록하고 갱신하는 홀로그램 소자, 및 광 정보를 특정 세기에서 반사시키거나 투과시키는 반투명 반사경 소자를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 축소 임계 소자는 liquid crystal light valve와 같은 광 세기를 축소 임계 변환하는 다양한 소자들 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
실시 예에 있어서, 홀로그램 소자는 광 세기로 자체 위상 변조를 일으켜 광 정보를 기록할 수 있는 비선형 Kerr 효과를 나타내는 극성 액정과 같은 다양한 물질을 이용하여 구현될 수 있다.
실시 예에 있어서, 반투명 반사경 소자는 특정 광 세기 이하에서는 입사 광을 반사시키나, 그 이상에서는 투과시켜 적절한 거리에 홀로그램 영상을 생성할 수 있다.
실시 예에 있어서, 단위 소자들은 이격없이 적절히 배치될 수 있다.
실시 예에 있어서, 변형 광학 뉴럴 네트워크를 이용하는 홀로그램 영상 재생장치는, 광 정보의 프레넬 전파를 이용하여 퓨리에 변환 광학부가 없는 구조로 형성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 프레넬 전파를 이용하는 홀로그램 영상 재생장치는, 입력 광학부와 출력 광학부가 퓨리에 렌즈 초점 면에 위치하여야 하는 제약이 없기 때문에 보다 더 간결하게 영상 복원 시스템이 구성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 광학적으로 재생하고자 하는 원 신호가 성긴 영상이 아닌 경우, 웨이블릿 변환과 같은 성긴 변환 행렬로부터 제조된 웨이블릿 변환 필터를 입력 광학부의 공간 광변조기와 홀로그램 정보 샘플링 마스크 사이에 배치하여 성긴 변환된 홀로그램 입체 영상을 재생할 수 있고, 역 웨이블릿 변환 필터를 이용한 4f 이미징 광학부가 구성되어 원 신호가 복원될 수 있다.
실시 예에 있어서, 역 웨이블릿 변환 필터를 이용한 4f 이미징 광학부에서, 두 개의 퓨리에 렌즈 사이에 위치한 공통 초점 면에 역 웨이블릿 변환 필터가 배치될 수 있고, 하나의 퓨리에 렌즈 전방 초점 면에 위치하는 성긴 변환된 영상이 또 다른 퓨리에 렌즈 후방 초점 특정 영역에 원 신호로 복원될 수 있다.
실시 예에 있어서, 퓨리에 렌즈 초점 면에 배치되는 웨이블릿 변환 필터는 VanderLugt 형 필터 제조 방법으로 제조될 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
200: 홀로그램 영상 재생 장치;
210: 디스플레이 백라이트부;
220: 입력 광학부;
230: 출력 광학부;
210: 디스플레이 백라이트부;
220: 입력 광학부;
230: 출력 광학부;
Claims (1)
- 가간섭성 평행광을 조사하는 디스플레이 백라이트부;
과소 샘플링된 홀로그램 데이터를 생성하고 상기 가간섭성 평행광에 대한 오차 전파를 수행하는 입력 광학부; 및
반복 축소 임계 알고리즘(iterative shrinkage thresholding algorithms; ISTA)을 이용하여 상기 입력 광학부에서 전파된 신호를 변환하여 홀로그램에 기록하고 상기 신호에 대한 역전파를 수행하거나 상기 신호를 투과시키는 출력 광학부를 포함하는 홀로그램 영상 재생 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20160163887 | 2016-12-02 | ||
| KR1020160163887 | 2016-12-02 |
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| KR20180063835A true KR20180063835A (ko) | 2018-06-12 |
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