KR20190081113A - 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램의 제공 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 삼각형 메쉬(triangular mesh) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH, computer generated hologram) 제공 방법은 N 개(N은 자연수)의 평면 반송파와 합성하여 N개의 홀로그램을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램을 시분할 다중 방식으로 순차적으로 제공하는 단계를 포함한다. 이때, 각 평면 반송파의 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계 거리 값 보다는 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램의 제공 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING TRIANGULAR MESH BASED COMPUTER GENERATED HOLOGRAM }

본 발명은 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램을 제공하는 장치 및 방법에 대한 것이다.

스펙클(speckle) 잡음은 코히어런트(coherent) 광을 사용하여 3차원 홀로그램 영상을 생성하는 과정에서 재구성 품질을 저하시키는 주요 원인으로 알려져 있다. 재구성된 3차원 영상의 표면에 있는 고공간 주파수(high spatial frequency)의 랜덤 위상 분포는 관찰자의 눈 망막 평면 또는 카메라의 센서 평면에 간섭을 일으켜 재구성된 영상에서 입자 모양의 노이즈를 발생시키게 된다.

이와 같은 스펙클 잡음을 감소시키기 위한 기술로서 스펙트럼 평균 방법(spectral averaging)이 알려져 있다. 이 방법에서는 단색 레이저 대신에 발광 다이오드(LED)와 같이 더 큰 대역 폭의 광원이 사용된다. LED의 각각의 단색 성분들은 다양한 스펙트럼 패턴을 가진 홀로그래피를 생성한다. 이러한 서로 다른 스펙트럼 패턴은 평균 산출 과정을 통해 스펙클 대조도를 감소시킨다. 그러나 LED조명의 각각의 단색 구성 요소는 다른 스펙클 패턴을 가진 홀로그래픽을 재구성할 뿐만 아니라, 서로 다른 확대 및 쉬프트를 유발하여, 영상이 선명하지 않게되는 문제가 발생한다.

스펙클 잡음을 감소시키기 위한 또 다른 방법으로 시간 평균 방법(temporal averaging)이 알려져 있다. 이 방법은 서로 다른 위상 분포를 가진 재구성 영상이 순차적으로 제공되어 서로 다른 스펙클 패턴이 잔상 효과에 의해 평균화되도록 한다. 그러나 스펙클 대조의 감소비가 낮은 것으로 알려져 있으며, 만족스러운 품질을 확보하기 위해서는 시간적 다중화를 위해 많은 크기의 프레임이 필요하다는 단점이 있다.

최근에는 포인트 클라우드(point cloud) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH, computer generated hologram) 방식에서 스펙클 잡음을 해소하기 위해 공간 인터리빙 방식(spatial interleaving)이 제안되었다. 일반적인 포인트 클라우드 기반 CGH 기법에서는 클라우드 상에서의 모든 점에서 구면파를 축적하여 단일 홀로그램을 합성하는데, 공간 인터리빙 방식에서는 다른 세트의 인터리빙 된 객체 점(object point)이 여러개의 홀로그램과 합성되어 관찰자에게 순차적으로 시분할하여 제공된다. 단일 홀로그램에서 객체 점들간의 공간적 인터벌이 관찰자에 혼동을 주는 원보다 크게 설정되어, 망막 평면 내에서 발생하는 간섭 현상을 방지한다. 이 방법은 시간 평균 방법과 같이 시간 다중화를 사용하지만, 필요한 시간 다중화 프레임은 훨씬 더 감소하는 것으로 알려져 있다.

본 발명에서는 삼각형 메쉬(triangular mesh) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH, computer generated hologram) 방식에서 스펙클 잡음을 해소하기 위한 구성을 제안한다. 삼각형 메쉬 기반 CGH를 사용하면 3D개체를 구성하는 각 삼각형 메쉬에서 파형을 누적하여 홀로그램을 생성한다. 3D개체의 삼각형 메쉬 표현 방식은 컴퓨터 그래픽 분야에서 널리 사용되기 때문에, 삼각형 메쉬 기반 CGH가 기존의 컴퓨터 그래픽 개체와 잘 호환된다. 각각의 삼각형 메쉬에 따라 홀로그램 합성이 이루어지기 때문에, 물체 표면의 개별 지점에서 개별적으로 포인트를 계산하는 포인트 클라우드 기반 CGH보다 훨씬 더 효율적이다.

삼각형 메쉬 기반 CGH에서의 기술적 어려움은 각 삼각형 메쉬의 파형이 삼각형의 모양, 크기 및 방향에 따라 서로 다른 형태를 가질 수 있다는 점이다. 완전 분석(fully analytic) 삼각형 메쉬 기반 방법은 임의로 주어진 삼각형과 기준 삼각형간의 기하학적 관계를 사용하는데, 각도 스펙트럼(angular spectrum)은 분석 공식(analytic formula)을 통해 획득할 수 있다. 또한, 홀로그램 평면에서의 샘플링 그리드를 위한 정확한 파형 산출을 보장할 수 있다. 이러한 장점 덕분에, 완전 분석 삼각형 메쉬 기반 CGH는 연구자들의 관심을 끌고 있다. 그러나 이러한 삼각형 메쉬 기반 CGH 기술에서는 스펙클 저감을 위한 기술이 연구되지 않은 상태이다.

대한민국 등록특허 제 10-1571114 호(발명의 명칭: 구성 품질이 개선된 홀로그래피 디스플레이)

본 발명의 일 실시예는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 각도 방향으로 인터리빙된 평면 반송파를 각각의 홀로그램과 합성하는 방법을 통해 스펙클을 제거할 수 있는 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램 제공 방법을 제공하고자 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 삼각형 메쉬(triangular mesh) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH, computer generated hologram) 제공 방법은 M 개(M은 자연수)의 평면 반송파와 합성하여 N개(N은 자연수)의 홀로그램을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램을 시분할 다중 방식으로 순차적으로 제공하는 단계를 포함한다. 이때, 각 평면 반송파의 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값 보다는 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램을 생성하는 장치는 홀로그램 생성 프로그램을 저장하는 메모리, 데이터 입출력을 수행하는 데이터 입출력 모듈 및 상기 메모리에 저장된 홀로그램 생성 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 이때, 홀로그램 생성 프로그램은 상기 프로세서에 의하여 실행됨에 따라, M 개(M은 자연수)의 평면 반송파와 합성하여 N개(N은 자연수)의 홀로그램을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램을 시분할 다중 방식으로 순차적으로 제공하는 동작을 수행하되, 각 평면 반송파의 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값 보다는 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램을 생성하는 과정에서 스펙클 잡음을 최소화 하면서도 낮은 DOF를 제공할 수 있는 홀로그램 영상을 생성할 수 있다. 특히, 각 홀로그램과 합성되는 평면 반송파의 측면 방향으로 이격된 각도 간격을 사용자의 눈동자 간격으로 유지함으로써, 시간적으로 분할된 홀로그램의 개수를 크게 증가시키지 않고서도, 스펙클 잡음 제거 및 낮은 DOF효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램을 제공하는 홀로그램 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 활용되는 단일 평면 반송파에 대응하는 각도 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법이 적용되는 홀로그램 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법에 따른 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법에 따른 실험 결과를 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 '모듈'이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램을 제공하는 홀로그램 장치를 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 홀로그램 장치(100)는 데이터 입출력모듈(110), 메모리(120), 프로세서(130)를 포함한다.

본 발명의 홀로그램 장치(100)는 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 홀로그램을 제공하는 것으로, 특히 각도를 기준으로 인터리빙된 평면 반송파들의 서로 상이한 집합들을 각각의 홀로그램에 합성하여 다중 홀로그램들을 생성한다. 각각의 홀로그램은 인터리빙된 평면 반송파들 사이의 각도 공간(angular spacing)을 설정함에 있어서, 관측자의 눈동자의 간격에 의하여 단일한 반송파만이 캡쳐될 수 있도록 각도 공간이 설정된다. 각각의 홀로그램은 캡쳐된 평면 반송파에 대응하는 삼각형 메쉬 표면상에서 선형 위상 분포를 가지기 때문에, 재구성된 전체 홀로그램 영상은 스펙클 잡음이 감소될 수 있다. 합성된 다중 홀로그램들은 시간 다중화(time multiplexing) 방식에 따라 순차적으로 제공되므로, 스펙클 잡음이 제거된 홀로그램 영상이 전체 시야각 범위내에서 관측될 수 있다. 종래의 시간적 평균 방법과 달리, 본 발명에서의 각 프레임에는 스펙클 잡음이 제거된다. 따라서, 본 발명의 경우 프레임의 개수는 대조비에 크게 영향을 주지 않는다.

이때, 삼각형 메쉬 기반 CGH 기법에서 3차원 객체를 구성하는 각각의 삼각형 메쉬는 반송파에 의해 표현되는 삼각형 진폭 투명도(triangular shaped amplitude transparency)로서 모델링된다. 홀로그램 평면에서 각도 스펙트럼은 서로 다른 평면들과 서로 다른 두 삼각형들 사이의 기하학적 관계로부터 산출된다. 이때, 서로 다른 두 평면으로는 홀로그램 평면과 삼각형 메쉬를 포함하는 로컬 평면이 될 수 있고, 서로 다른 두 삼각형은 입력된 삼각형과 분석 함수에 의하여 각도 스펙트럼이 설정된 기준 삼각형이 될 수 있다.

단일 반송파의 경우 각각의 삼각형 메쉬 표면은 선형 위상 분포를 가지기 때문에, 사용자 눈의 혼동 원(circle of confusion) 내에서 합산된 결과물은 스펙클 잡음이나 랜덤 변동등이 없는 단일 강도를 나타낼 수 있게 된다. 그러나, 단일 평면 반송파를 이용한 홀로그램의 경우 시야각이 제한되기 때문에 3차원 영상으로서는 충분하지 못할 수 있어, 본 발명을 통해 개선할 수 있다.

데이터 입출력모듈(110)은 영상 데이터를 수신 또는 송신하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 통해, 홀로그램을 생성하기 위한 기본 영상 데이터를 수신하고, 생성한 홀로그램을 외부로 출력할 수 있다. 또한, 데이터 입출력 모듈(110)은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다.

메모리(120)에는 홀로그램 생성 프로그램이 저장된다. 해당 프로그램은 프로세서에 의하여 실행됨에 따라, M 개(M은 자연수)의 평면 반송파와 합성하여 N개(N은 자연수)의 홀로그램을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램을 시분할 다중 방식으로 순차적으로 제공하는 동작을 수행한다. 이때, 각 평면 반송파의 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값 보다는 크게 설정되도록 한다.

또한, 메모리(120)는 프로세서(130)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 여기서, 메모리(120)는 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치외에 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 홀로그램 생성 프로그램을 실행한다. 프로세서(130)는 일종의 중앙처리장치로서 삼각형 메쉬 기반 홀로그램 생성 과정을 제어한다. 프로세서(130)가 수행하는 각 단계에 대해서는 후술하기로 한다. 여기서, 프로세서(130)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 활용되는 단일 평면 반송파에 대응하는 각도 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.

공간 주파수(

)의 단일 평면 반송파에 대응하는 각도 스펙트럼(

)의 예를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 대부분의 신호 에너지가 반송파의 공간 주파수 (

) 주변으로 집중된다. 각도 스펙트럼의 크기는 홀로그램의 시야각과 같은 재구성 영상의 각도 범위를 정의하기 때문에, 단일 반송파를 이용한 홀로그램은 제한된 시야각을 갖게된다. 이러한 시야각 제한 문제를 해소하기 위해, 본 발명에서는 평면 반송파의 인터리빙과 스캐닝 방법을 사용한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬 기반 컴퓨터 생성 홀로그램 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서는 인터리빙된 평면 반송파들의 서로 다른 집합들을 다중 홀로그램들(

)과 합성한다. 이때, 홀로그램들의 개수(N)는 시간 다중화에서의 프레임 숫자를 의미합니다.

이때, 인터리빙된 평면 반송파들의 집합은 아래의 수학식으로 정의할 수 있다. 이러한 평면 반송파는 도면에서 삼각형과 화살표의 조합으로 도시되어 있고, 이는 M개가 포함될 수 있어, 홀로그램의 개수와 같거다 다를 수 있다.

[수학식 1]

이때, n 번째 홀로그램를 위한 공간 주파수 옵셋(

)은 동일한 평면 반송파들 사이의 각도 간격(

)보다 작게 설정된다. 각각의 홀로그램에서 평면 반송파들 사이의 각도 간격이 사용자 눈동자 평면상에서의 측면 방향으로 분리된 정도가 사용자 눈동자의 간격보다 크도록 설정된다. 도시된 바와 같이 첫번째 홀로그램(G1)에서 눈동자 크기에 하나의 평면 반송파만이 위치하도록 각 평면 반송파의 각도 간격을 설정하고, 두번째 홀로그램(G2)에서도 눈동자 크기에 하나의 평면 반송파만이 위치하도록 평면 반송파의 각도 간격을 설정한다. 이와 같은 각 평면 반송파와 합성된 홀로그램이 누적 합산되어 눈동자에 의해 관측된다. 이때, 바람직하게는 각 홀로그램에 합성된 평면 반송파간의 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값의 간격내에 적어도 하나의 평면 반송파가 위치되도록 그 상한이 설정된다. 즉, 각 평면 반송파 간의 간격이 너무 이격되면, 미리 설정된 간격내에 시분할될 홀로그램의 반송파가 위치하지 않을 수 있게되며, 이러한 경우 누적합산되는 홀로그램이 감소하여 그 밝기가 어두워질 수 있으므로, 이러한 문제를 해소하기 위해 적어도 하나의 홀로그램의 반송파가 미리 설정된 간격내에 위치할 수 있도록 한다.

눈동자에 의하여 캡쳐된 파장은 단일 평면 반송파와만 연결되므로, 관측된 영상은 스펙클 잡음이 제거된 영상이 된다. 관측된 영상의 초점 깊이(DOF)는 눈동자 보다 작도록 제한된 각도 스펙트럼의 크기에 의하여 확대될 수 있다. 그러나, 눈동자 내에서의 평면 반송파 천이(

)가 일어나는 시간 다중화 다중 홀로그램들(

)에 의하여 초점 깊이가 얕아질 수 있다. 따라서, 본 발명의 스펙클 잡음이 제거된 홀로그램 영상은 시야각을 크게 유지하면서도 낮은 심도의 DOF를 유지할 수 있다.

본 발명에서의 시간 다중화의 개수 N은 하나의 눈동자내에 위치할 수 있는 평면 반송파의 개수를 결정할 수 있다. 만약 N이 증가하면, 좁은 공간에서 눈동자에 의하여 순차적으로 캡쳐되는 평면 반송파의 개수가 증가하게 되며, 재구성된 영상의 초점이 맞지 않으면 연속적인 블러(blur) 효과를 얻을 수 있다. 만약 N 이 작아지면, 초점이 맞지 않을 때 발생하는 블러 효과가 개별적으로 분리되지만, 전체 눈동자를 성기게(sparsely) 확장하여 동일한 양의 블러는 유지할 수 있다.

시간 평균법과는 달리, 시간 다중화 다중 홀로그램들(

)의 각 프레임이 스펙클 잡음이 제거된다. 따라서, 시간 다중화 개수 N 은 스펙클 대조도 뿐만 아니라 블러에 의한 부드러움 특성에 영향을 준다. 이러한 구성에 의하여, 본 발명의 방법은 종래의 시간 평균법과는 달리 감소된 시간 다중화 개수로도 스펙클 잡음이 최소화되고 낮은 심도의 영상을 제공할 수 있다. 실험 결과에 따르면 시간 다중화 개수는 5 까지 감소될 수 있는 것으로 측정되었다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법이 적용되는 홀로그램 생성 장치를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법에 따른 실험 결과를 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 3차원 홀로그램 영상은 SLM(Spatial Light Modulator)에 의하여 생성되고, 이는 푸리에 평면 조리개(aperture)와 3개의 렌즈를 포함하는 4-f 시스템을 통과하여 출력된다. 이때, 푸리에 평면 조리개는 원하는 각도 스펙트럼 범위의 영상만을 통과시킨다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 다른 두개의 평면 반송파(

,

)를 이용하여 하나의 홀로그램이 생성된다고 가정하면, 이때 이 홀로그램은 아래 수학식에 의하여 정의될 수 있다.

[수학식2]

본 발명에 따라 인터리빙된 평면 반송파들 사이의 차이는 눈동자의 크기 보다 크도록 설정된다.

(a)에 도시된 바와 같이, 2개의 평면 반송파가 모두 푸리에 평면 조리개를 통과하도록 하면, 수직 방향으로 강한 간섭 패턴이 관측되며, 이로 인해 스펙클 잡음이 관측된다. 그러나, (b)에 도시된 바와 같이, 단일한 평면 반송파가 푸리에 평면 조리개를 통과하도록 하면, 스펙클 잡음이 최소화되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 실험을 통해, 충분한 공간 차이를 갖도록 평면 반송파를 인터리빙하여 제공하고, 단일한 평면 반송파가 눈동자의 영역 내로 위치하게 되면 스펙클 잡음을 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법에 따른 실험 결과를 도시한 도면이다.

(a)는 종래의 시간 평균 방법에 따라 홀로 그램 영상을 생성한 것으로, 각각의 홀로그램은 각도 스펙트럼 범위를 확대한다. 도시된 바와 같이, 시간 다중화에 따른 홀로그램의 개수(N)가 커짐에 따라 스펙클 잡음이 감소하는 것을 확인할 수 있지만, N=81 인 경우에도 스펙클 잡음을 확인할 수 있다. 또한, 상측 열은 2개의 대상체 중 좌측의 대상체에 초점이 맞춰진 것을 나타내고 있고, 하측 열은 2개의 대상체 중 우측의 대상체에 초점이 맞춰진 것을 나타내고 있다.

(b)는 본 발명에 따른 실험 결과를 나타내는 것으로, 도시된 바와 같이, 각 홀로그램의 각도 스펙트럼이 평면 반송파(

) 주변에 집중된다. 이러한 방법에 따라, 홀로그램의 개수가 1인 경우에도 스펙클 잡음이 거의 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이때, 홀로그램의 개수가 1인 경우 초점이 맞지 않은 대상체에 발생하는 블러 효과가 크지 않은데, 홀로그램의 개수가 5 이상만 되더라도 충분한 블러 효과를 가져올 수 있음을 확인할 수 있다. 이를 통해, 스펙클 잡음을 최소화 하면서도 낮은 DOF를 제공할 수 있는 홀로그램 영상을 생성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 제공 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 조사 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

또한, 본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수도 있다.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 홀로그램 장치 110: 데이터 입출력 모듈
120: 메모리 130: 프로세서

Claims (10)

1. 삼각형 메쉬(triangular mesh) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH, computer generated hologram) 제공 방법에 있어서,
   M 개(M은 자연수)의 평면 반송파와 합성하여 N개(N은 자연수)의 홀로그램을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램을 시분할 다중 방식으로 순차적으로 제공하는 단계를 포함하되,
   각 평면 반송파간에 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값 보다는 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제공 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 홀로그램에 합성된 평면 반송파간의 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값의 간격내에 적어도 하나의 평면 반송파가 위치되도록 그 상한이 설정되는 것인 홀로그램 제공 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 M개의 평면 반송파는 각도를 기준으로 인터리빙된 것인 홀로그램 제공 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 홀로그램의 공간 주파수 옵셋은 상기 각도 간격 보다 작게 설정되는 것인 홀로그램 제공 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 홀로그램이 순차적으로 제공됨에 따라 초점이 맞지 않은 대상체의 블러 효과가 발생하되, 상기 N이 증가함에 따라 블러 효과가 증가하는 것인 홀로그램 제공 방법.
6. 삼각형 메쉬(triangular mesh) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH, computer generated hologram) 을 생성하는 홀로그램 장치에 있어서,
   홀로그램 생성 프로그램을 저장하는 메모리,
   데이터 입출력을 수행하는 데이터 입출력 모듈 및
   상기 메모리에 저장된 홀로그램 생성 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되,
   상기 홀로그램 생성 프로그램은 상기 프로세서에 의하여 실행됨에 따라, M 개(M은 자연수)의 평면 반송파와 합성하여 N개(N은 자연수)의 홀로그램을 생성하고, 상기 생성된 홀로그램을 시분할 다중 방식으로 순차적으로 제공하는 동작을 수행하되,
   각 평면 반송파간에 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값 보다는 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제공 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 각 홀로그램에 합성된 평면 반송파간의 측면 방향으로 이격된 각도 간격은 사용자의 눈동자 간격을 기준으로 미리 설정된 임계값의 간격내에 적어도 하나의 평면 반송파가 위치되도록 그 상한이 설정되는 것인 홀로그램 제공 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 M개의 평면 반송파는 각도를 기준으로 인터리빙된 것인 홀로그램 제공 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 각 홀로그램의 공간 주파수 옵셋은 상기 각도 간격 보다 작게 설정되는 것인 홀로그램 제공 장치.
10. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 홀로그램이 순차적으로 제공됨에 따라 초점이 맞지 않은 대상체의 블러 효과가 발생하되, 상기 N이 증가함에 따라 블러 효과가 증가하는 것인 홀로그램 제공 장치.

Images