KR20190096004A - 원 샷 노광 방식의 홀로그래픽 스테레오그램 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 피사체를 고정한 상태에서 일정 각도만큼 회전하며 촬영하여 복수 개의 제1멀티뷰 디지털이미지(D)를 준비하는 단계; 제1멀티뷰 디지털이미지(D) 각각을 동일한 폭을 가지는 복수 개로 분할하여 복수 개의 제2멀티뷰 디지털이미지(C)로 제작하는 단계; 제2멀티뷰 디지털이미지(C) 각각에 있어 동일한 순번을 가지는 각 분할 이미지를 취합하여 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)를 제작하는 단계; 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)를 취합하여 단일 디지털이미지로 편집한 다음 단말장치(30)에 저장하는 단계; 단일 디지털이미지에 대한 영상신호를 공간광변조기(40)에 인가하고, 광원(10)에서 생성된 광을 광분리기(20)에서 물체광 및 참조광으로 분리하여, 분리된 물체광은 공간광변조기(40)를 통해 변조된 상태로 제1렌즈(60)에 의해 집속되어 조리개(50)를 통과하여 제2렌즈(70)에 의해 평행광으로 변환된 다음 렌티큘러렌즈(80)에 의해 굴절되어 홀로그램 기록재료(1) 일면에 순차적으로 조사되고, 분리된 참조광은 홀로그램 기록재료(1)의 타면에 조사되어 참조광과 간섭을 일으키면서 홀로그램 기록재료(1)에 홀로그램 이미지를 기록하는 단계;를 포함하는 원 샷 노광 방식의 홀로그래픽 스테레오그램 제작방법을 제공한다.

Description

원 샷 노광 방식의 홀로그래픽 스테레오그램 제작방법{Manufacturing method of holographic stereogram using by one-shot exposure}

본 발명은 홀로그래픽 스테레오그램의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 일정 각도로 회전하면서 연속 촬영한 이미지 각각을 복수 개로 분할한 다음 이를 복수 개로 취합하고, 취합된 각각의 이미지를 합체한 다음 공간광변조기로서 한 번에 변조시켜 홀로그램 기록재료에 기록하는 원 샷 노광 방식의 홀로그래픽 스테레오그램 제작방법에 관한 것이다.

홀로그래픽 스테레오그램(Holographic Stereogram)이란 사진 기술과 홀로그래피를 조합한 것으로서 연속하는 일련의 복수 개 평면 이미지를 원본으로 하여 기록재료에 홀로그래피로 일체화한 것이다.

이 기술은 일종의 입체적인 파노라마그램으로서 사진 기술과 홀로그래피 각각의 장, 단점 모두를 지니고 있는데, 종래 광학 홀로그램(Optical Hologram)이 큰 대상을 기록할 수 없고 사진처럼 축소가 불가하여 바깥 풍경을 기록할 수 없는 등의 한계를 극복하려는 시도에서 출발하였다.

홀로그래픽 스테레오그램은 36mm 슬라이드 필름이나 영사기 등과 같이 종래 아날로그 기술을 이용할 수 있음은 물론, 근자 그 활용도에 상당히 주목을 받고 있는 디지털 기술이 접목된 공간광변조기(Spatial Light Modulator)를 사용하여 제작할 수 있다.

홀로그래픽 스테레오그램이 주목받고 있는 것은 원본 이미지를 제작할 때 레이저를 사용할 필요가 없기 때문에, 디지털 카메라를 이용하여 획득된 이미지 데이터는 물론 X선 영상 데이터, 나아가 실제 존재하지 않은 가상의 물체에 대하여 컴퓨터 그래픽으로 구현한 이미지 데이터도 원본 영상으로 사용이 가능한 장점이 있다.

일련의 원본 이미지들을 이용하여 기록재료에 최초 기록된 홀로그래픽 스테레오그램을 통상적으로 마스터 홀로그램(Master Hologram)이라 부르는데, 일련의 광학계를 이용하여 종래 홀로그래픽 스테레오그램으로서의 마스터 홀로그램을 제작하는 개략적인 일례가 도 6에 개시되어 있다.

먼저, 광원부(100), 공간광변조기(300), 슬릿이 마련되는 노출조절판(400) 등이 구비되는 광학계를 준비한 다음, 슬릿의 위치를 순차적으로 이동시키면서 이와 연동하여 임의의 디지털 이미지정보와 관련된 영상신호를 공간광변조기(300)에 순차적으로 인가하면, 홀로그램 기록재료(1)에는 일련의 원본 이미지가 순차적으로 노광되어 요소 홀로그램이 기록되고, 이에 따라 홀로그램 기록재료(1)는 홀로그래픽 스테레오그램으로서의 마스터 홀로그램이 되는 것이다.

그런데, 이러한 방식의 홀로그래픽 스테레오그램 제작방법은 홀로그램 기록재료에 기록하고자 하는 이미지 개수만큼 동일한 작업을 수행해야 한다는 점에서 장시간 동안 동일한 작업을 연속으로 반복해야 하는 번거로움이 있었음은 물론, 일련의 작업 중에서 특정 기록이 잘못되면 작업을 처음부터 다시 진행해야 하는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제1423163호 대한민국 등록특허 제1429493호

본 발명은 상기와 같은 문제점은 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 일정 각도로 회전하면서 연속 촬영한 복수 개의 디지털이미지 정보를 편집하여 단일의 노광 작업에 의해 홀로그래픽 스테레오그램을 제작할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 광원(10), 광원(10)에서 생성되는 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분리기(20), 저장부 및 제어부가 구비되는 단말장치(30), 단말장치(30)에 의해 제어되며 광분리기(20)에서 분리되어 입사하는 물체광을 변조한 다음 출사시키는 공간광변조기(40), 공간광변조기(40)에서 출사되는 광을 집속하는 제1렌즈(60), 제1렌즈(60)에서 집속되는 광 중에서 특정 광만을 통과시키는 조리개(50), 조리개(50)를 통과한 광을 평행광으로 변환시키는 제2렌즈(70), 반원통 구조로 이루어지는 복수 개의 굴절렌즈(82)가 일면에 형성되어 제2렌즈(70)에 의해 변환된 광을 복수 개로 굴절시키는 렌티큘러렌즈(80)가 구비되는 광학계를 준비하는 단계; 피사체를 고정한 상태에서 일정 각도만큼 회전하며 촬영하여 복수 개의 제1멀티뷰 디지털이미지(D)를 준비하는 단계; 제1멀티뷰 디지털이미지(D) 각각을 동일한 폭을 가지는 복수 개로 분할하여 복수 개의 제2멀티뷰 디지털이미지(C)로 제작하는 단계; 제2멀티뷰 디지털이미지(C) 각각에 있어 동일한 순번을 가지는 각 분할 이미지를 취합하여 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)를 제작하는 단계; 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)를 취합하여 단일 디지털이미지로 편집한 다음 단말장치(30)에 저장하는 단계; 렌티큘러렌즈(80)와 일정 간격 이격된 지점에 홀로그램 기록재료(1)를 위치시키는 단계; 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)가 취합되어 단말장치(30)에 저장된 단일 디지털이미지에 대한 영상신호를 공간광변조기(40)에 인가하고, 광원(10)에서 생성된 광을 광분리기(20)에서 물체광 및 참조광으로 분리하여, 분리된 물체광은 공간광변조기(40)를 통해 변조된 상태로 제1렌즈(60)에 의해 집속되어 조리개(50)를 통과하여 제2렌즈(70)에 의해 평행광으로 변환된 다음 렌티큘러렌즈(80)에 의해 굴절되어 홀로그램 기록재료(1) 일면에 순차적으로 조사되고, 분리된 참조광은 홀로그램 기록재료(1)의 타면에 조사되어 참조광과 간섭을 일으키면서 홀로그램 기록재료(1)에 홀로그램 이미지를 기록하는 단계;를 포함하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 디지털 이미지를 임의 영역으로 구획한 다음 각 영역마다의 이미지 정보를 순차적으로 반복하여 기록하지 않고, 복수 개의 디지털 이미지 정보가 편집된 이미지 자체를 한 번에 기록하는 방법을 채택함으로써 작업 소요 시간을 현저히 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 많은 이미지 편집 작업이 필요한 3D 홀로그램 동영상과 같은 매체도 제작이 가능하다는 점에서 종래 홀로그래픽 스테레오그램 기술이 안고 있는 한계를 극복할 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 광학계의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따라 멀티뷰 디지털 이미지를 획득하는 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따라 획득된 멀티뷰 디지털 이미지의 개략적인 편집 구성도.
도 4는 본 발명에 따라 제작된 홀로그래픽 스테레오그램의 개략적인 일 구성도.
도 5는 본 발명에 따라 제작된 홀로그래픽 스테레오그램의 작동 구성도.
도 6은 종래 홀로그래픽 스테레오그램 제작을 위한 광학계의 일 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 광학계를 준비하는 단계, 피사체에 대한 제1멀티뷰 디지털이미지를 준비하는 단계, 제1멀티뷰 디지털이미지를 이용하여 제2멀티뷰 디지털이미지를 준비하는 단계, 제2멀티뷰 디지털이미지를 이용하여 제3멀티뷰 디지털이미지를 제작하는 단계, 제3멀티뷰 디지털이미지를 취합하여 단일의 디지털이미지로 저장한 다음 이를 기록하는 단계를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 단계를 구체적으로 살펴본다.

먼저, 광학계를 구성한다. 광학계는 도 1에 개시된 것과 같이, 광원(10), 광분리기(20), 단말장치(30), 공간광변조기(40), 조리개(50), 제1렌즈(60), 제2렌즈(70), 렌티큘러렌즈(80)로 이루어질 수 있다.

광원(10)은 간섭무늬 생성을 위한 광을 발생시키는 수단으로 레이저로 이루어질 수 있다. 광원(10)에는 단말장치(30)에 의해 제어되는 미도시된 셔터가 더 포함될 수 있다.

광분리기(20)는 광원(10)에서 투사되는 광을 참조광(reference beam)과 물체광(object beam)으로 분리하는 수단이다. 광분리기(20) 일측에는 광분리기(20)에서 분리된 물체광을 일정 입체각만큼 확대시켜 주는 조준렌즈(Collimating Lense)가 마련될 수도 있다. 단말장치(30)에는 편집된 디지털 이미지 정보가 저장된다. 단말장치(30)는 CPU가 내장된 통상적인 제어장치로 이루어질 수 있다.

도면부호 22, 24 각각은 제1, 2반사경으로, 제1반사경(22)은 물체광을 공간광변조기(40)로 반사시키는 수단이고, 제2반사경(24)은 참조광을 홀로그램 기록재료(1)로 반사시키는 수단이다.

공간광변조기(spatial light modulator, 40)는 단말장치(30)에서 인가되는 신호에 따라 입사하는 물체광을 변조하여 출사하는 수단이다. 즉, 단말장치(10)에 특정 영상신호가 입력되면, 공간광변조기(40)는 입사하는 광을 특정 패턴으로 변조하여(회절시켜) 출사한다.

제1렌즈(60)는 공간광변조기(40)에서 변조된(회절된) 복수 개의 광(회절광) 중에서 가장 밝은(강한) 광을 집속시키는 수단이다. 조리개(50)는 제1렌즈(60)에 의해 집속된 광 중에서 가장 밝은(강한) 광만을 선택적으로 통과시키는 수단이다. 제2렌즈(70)는 조리개(50)를 통과한 광을 평행광으로 변환시키는 수단이다.

렌티큘러렌즈(80)는 일정 길이를 가지는 반원통 구조의 굴절렌즈(lenticular, 82)들이 일면에 연속하여 배열된 렌즈로서, 광이 각 굴절렌즈를 통과하면 각 굴전렌즈의 좌우 각각이 별도로 굴절되어 서로 다른 영상을 보여준다. 굴절렌즈들이 마련되는 렌티큘러렌즈(80) 일측으로 일정 간격 이격되어 홀로그램 기록재료(1)가 위치한다.

광학계가 준비되면, 홀로그램 기록재료(1)에 이미지로서 기록할 피사체의 제1멀티뷰 디지털이미지를 복수 개 준비한다. 피사체에 대한 제1멀티뷰 디지털이미지는 도 2와 같이, 특정 피사체(P)를 위치시킨 다음, 일정 각도만큼 순차적으로 회전하면서 피사체(P)를 연속 촬영하는 방식으로 준비될 수 있다. 제1멀티뷰 디지털이미지의 개수에는 제한이 없다. 도 2a에는 이러한 연속 촬영을 통해 16개의 제1멀티뷰 디지털이미지(D)가 준비되는 경우가 개시되어 있다.

피사체에 대한 복수 개의 제1멀티뷰 디지털이미지가 준비되면, 복수 개의 제1멀티뷰 디지털이미지 각각을 복수 개의 동일한 폭으로 분할하여 이루어지는 복수 개의 제2멀티뷰 디지털이미지(C)를 제작한다.

이때, 제1멀티뷰 디지털이미지 각각의 분할 정도는 준비되는 광학계의 렌티큘러렌즈(80)에 마련되는 개별 굴절렌즈(82)의 개수 및 공간광변조기(40)의 픽셀 크기에 따라 달라질 수 있다. 도 2b에는 각각이 n개로 분할된 제2멀티뷰 디지털이미지(C)의 예가 개시되어 있다.

다음으로, 제2멀티뷰 디지털이미지를 이용하여 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지를 제작한다. 이는, 복수 개로 분할된 각 제2멀티뷰 디지털이미지 중에서 동일한 순번을 가지는 이미지들을 취합하는 방식으로 이루어질 수 있다. 도 2c에는 각각이 n개로 분할된 각 제2멀티뷰 디지털이미지(C)에서 동일한 순번을 가지는 분할 이미지를 취합하여 n개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)를 제작하는 경우가 개시되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 제3멀티뷰 디지털이미지를 관련 업계에서는 호겔(hogel)이라고 한다. 본 발명에 있어 제2멀티뷰 디지털이미지에 의해 제작되는 제3멀티뷰 디지털이미지의 개수(호겔의 개수)는 준비되는 광학계에 있어 공간광변조기의 영상신호로 입력될 수 있는 범위내로 이루어질 필요가 있다.

즉, 제작되는 호겔의 개수 및 각 호겔의 해상도 곱은 공간광변조기의 수평해상도와 같아야 한다. 이는, 단일의 영상신호를 공간광변조기에 입력한 상태에서 단일 노광(one shot)에 의해 홀로그램을 기록하기 위함이다.

제3멀티뷰 디지털이미지가 제작되면, 이를 1개의 단일 디지털이미지로 편집한 다음 이를 단말장치(30)에 저장한다. 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지를 편집하여 단일의 디지털이미지로 제작하는 것은 관련 업계에서 별 어려움 없이 수행할 수 있다.

복수 개의 호겔이 편집된 다음 단말장치(30)에 저장되면, 광학계를 이용하여 이를 홀로그램 기록재료에 기록한다. 광학계를 이용한 편집된 단일 디지털이미지의 기록은 개략적으로 다음과 같이 이루어질 수 있다.

먼저, 단말장치(30)는 저장되어 있는 단일 디지털이미지의 영상정보에 따른 제어신호를 공간광변조기(40)에 인가한 다음, 광원(10)을 작동시킨다. 광원(10)이 작동되면, 광원(10)에서 출사된 광은(①) 광분리기(20)에서 물체광 및 참조광으로 분리되며, 이 중에서 물체광은 공간광변조기(30)로 입사하고(②), 참조광은 반사체(22)를 통해 홀로그램 기록재료(1)에 조사된다(②′).

공간광변조기(30)로 입사한 물체광은 디지털이미지의 영상정보에 따라 인가된 제어신호에 따라 공간광변조기(30)에서 변조된 다음 출사된다. 공간광변조기(30)에서 변조되어 출사된 광은 복수 개의 회절광을 이루게 되며(③), 이러한 복수 개의 회절광 중 가장 밝은(강한) 광 부분이 제1렌즈(60)에 의해 집속되고(④), 집속된 회절광은 조리개(50)를 거치면서 가장 밝은(강한) 회절광이 다시 선택되어(필터링) 제2렌즈(60)로 입사한다(⑤).

제1렌즈(60)에 의해 집속된 다음 조리개(50)에 의해 선택된 회절광은 제2렌즈(70)를 거치면서 평행광으로 다시 변환된 상태로 렌티큘러렌즈(80)로 입사한다(⑥). 평행광으로 변환되어 렌티큘러렌즈(80)로 입사한 회절광은 렌티큘러렌즈(80)의 개별 굴절렌즈(82)에 의해 굴절된 다음 홀로그램 기록재료(1)의 일면에 투사된다(⑦).

렌티큘러렌즈(80)의 개별 굴절렌즈(82)에 의해 홀로그램 기록재료(1)의 일면에 투사되는 물체광은 광분리기(20)에서 분리되어 홀로그램 기록재료(1)의 타면을 통해 투사되는 참조광과 간섭을 일으키면서, 단말장치(30)에 저장된 단일 디지털이미지의 영상정보가 홀로그램 기록재료(1)에 홀로그램 이미지로 기록된다.

즉, 본 발명은 종래와 같이 복수 개의 개별 디지털이미지에 대한 영상신호를 순차적으로 공간광변조기에 인가하여 참조광을 개별적으로 변조시켜 장시간에 거쳐 홀로그램을 반복 기록하지 않고, 단일 디지털이미지로 편집된 영상정보를 공간광변조기에 인가한 상태에서 참조광을 단 한 번만 변조하는 방식으로 홀로그램을 기록하는 것이 가능하다.

도 4에는 이러한 단계를 거쳐 만들어진 홀로그래픽 스테레오그램의 일례가 개시되어 있으며, 이러한 홀로그래픽 스테레오그램을 도 5와 같이 별도의 렌즈를 매개시켜 레이저광 또는 일반적인 엘이디등과 같은 재생광을 조사하면, 피사체에 대한 홀로그램 이미지가 입체 영상으로 시각화되어 관람자에게 제공된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 광원 20 : 광분리기
30 : 단말장치 40 : 공간광변조기
50 : 조리개 60 : 제1렌즈
70 : 제2렌즈 80 : 렌티큘러렌즈

Claims (1)

1. 광원(10), 광원(10)에서 생성되는 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분리기(20), 저장부 및 제어부가 구비되는 단말장치(30), 단말장치(30)에 의해 제어되며 광분리기(20)에서 분리되어 입사하는 물체광을 변조한 다음 출사시키는 공간광변조기(40), 공간광변조기(40)에서 출사되는 광을 집속하는 제1렌즈(60), 제1렌즈(60)에서 집속되는 광 중에서 특정 광만을 통과시키는 조리개(50), 조리개(50)를 통과한 광을 평행광으로 변환시키는 제2렌즈(70), 반원통 구조로 이루어지는 복수 개의 굴절렌즈(82)가 일면에 형성되어 제2렌즈(70)에 의해 변환된 광을 복수 개로 굴절시키는 렌티큘러렌즈(80)가 구비되는 광학계를 준비하는 단계;
   피사체를 고정한 상태에서 일정 각도만큼 회전하며 촬영하여 복수 개의 제1멀티뷰 디지털이미지(D)를 준비하는 단계;
   제1멀티뷰 디지털이미지(D) 각각을 동일한 폭을 가지는 복수 개로 분할하여 복수 개의 제2멀티뷰 디지털이미지(C)로 제작하는 단계;
   제2멀티뷰 디지털이미지(C) 각각에 있어 동일한 순번을 가지는 각 분할 이미지를 취합하여 복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)를 제작하는 단계;
   복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)를 취합하여 단일 디지털이미지로 편집한 다음 단말장치(30)에 저장하는 단계;
   렌티큘러렌즈(80)와 일정 간격 이격된 지점에 홀로그램 기록재료(1)를 위치시키는 단계;
   복수 개의 제3멀티뷰 디지털이미지(H)가 취합되어 단말장치(30)에 저장된 단일 디지털이미지에 대한 영상신호를 공간광변조기(40)에 인가하고, 광원(10)에서 생성된 광을 광분리기(20)에서 물체광 및 참조광으로 분리하여, 분리된 물체광은 공간광변조기(40)를 통해 변조된 상태로 제1렌즈(60)에 의해 집속되어 조리개(50)를 통과하여 제2렌즈(70)에 의해 평행광으로 변환된 다음 렌티큘러렌즈(80)에 의해 굴절되어 홀로그램 기록재료(1) 일면에 순차적으로 조사되고, 분리된 참조광은 홀로그램 기록재료(1)의 타면에 조사되어 참조광과 간섭을 일으키면서 홀로그램 기록재료(1)에 홀로그램 이미지를 기록하는 단계;를
   포함하는 원 샷 노광 방식의 홀로그래픽 스테레오그램 제작방법.

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