KR20210064006A

KR20210064006A - 홀로그램 광학 요소를 사용한 3차원 이미지 출력 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210064006A
Application number: KR1020190166448A
Authority: KR
Inventors: 최재관; 구정식
Original assignee: 재단법인 구미전자정보기술원
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-02
Also published as: KR102272083B1

Abstract

3차원 이미지를 출력하기 위해, 실제 오브젝트를 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성하고, 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성하며, 디스플레이를 통해 제2 요소 이미지를 출력함으로써 실제 오브젝트에 대한 3D 이미지를 출력한다.

Description

홀로그램 광학 요소를 사용한 3차원 이미지 출력 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OUPUTTING 3DIMENSION IMAGE USING HOLOGRAM OPTICAL ELEMENT}

아래의 실시예들은 3차원 이미지를 출력하는 기술에 관한 것으로, 구체적으로, 홀로그램 광학 요소를 사용하여 3차원 이미지를 출력하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 시차영상을 제공하여 3차원 영상을 구현하는 영상표시장치는 크게 안경방식(Stereoscopic display)과 무안경 방식(Auto-stereoscopic display)이 있다.

상기 안경방식의 3차원 영상표시장치는 오직 양안 각각에 해당하는 2시점 영상만을 제공하므로, 관찰자 위치이동에 따른 자연스러운 운동시차 등을 제공할 수는 없고, 편광안경 등 특수안경을 착용해야 하는 불편함이 있다. 하지만, 고정위치에 있는 다수의 관찰자가 여러 위치에서 선명한 3차원 영상을 관찰할 수 있으므로, 현재 TV와 극장에 상용화되어 있다.

반면에, 3차원 영상을 특수안경 없이 볼 수 있고, 일정범위 내(3D 시야각)에서 관찰자가 이동시에 운동시차를 제공하는 무안경식 3차원 영상표시장치(Auto-stereoscopic display)는 여러 가지 방식이 존재한다. 대표적으로, 평판디스플레이(FPD; Flat Panel Display)를 사용하는 방식과 투사광학계(Projection Optical System or Projection Optics)를 사용하는 방식으로 분류될 수 있다.

상기 평판디스플레이를 사용하는 3차원 영상표시장치는 주로 공간적 3차원 영상을 분리하기 위하여, 시차분리수단인 시차장벽(Parallax Barrier) 또는 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)를 평판디스플레이(FPD)의 앞면에 배치시키고, 적절한 시점영상을 평판디스플레이(FPD)의 화소들에 배치하여 3차원 영상을 볼 수 있게 한다.

투사광학계를 사용하는 방식은, 복수의 투사광학계와 스크린을 사용하여 3차원 영상을 표시하는데, 구현하는 방식에 따라 다시점 방식, 집적영상방식과 집적부양방식으로 분류될 수 있다.

일 실시예는 홀로그램 광학 요소를 사용하여 3차원 이미지를 출력하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

일 실시예는 홀로그램 광학 요소에 패턴을 기록하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

일 측면에 따른, 디스플레이 장치에 의해 수행되는, 3차원(dimension: D) 이미지 출력 방법은, 실제 오브젝트를 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성하는 단계, 상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성하는 단계, 및 상기 디스플레이를 통해 상기 제2 요소 이미지를 출력함으로써 상기 실제 오브젝트에 대한 3D 이미지를 출력하는 단계를 포함한다.

상기 제1 요소 이미지를 생성하는 단계는, 제1 패턴이 기록된 제1 홀로그램 광학 소자(hologram optical element: HOE)를 통과한 광을 카메라가 수신함으로써 상기 제1 요소 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 디스플레이를 통해 제2 요소 이미지를 출력함으로써 상기 실제 오브젝트에 대한 상기 3D 이미지를 출력하는 단계는, 상기 제2 요소 이미지를 제2 패턴이 기록된 제2 HOE에 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 HOE 및 제2 HOE는 필름일 수 있다.

상기 제1 HOE에는 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제1 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 상기 제1 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 상기 제1 패턴이 기록되고, 상기 제2 HOE에는 상기 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제2 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 상기 제2 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 상기 제2 패턴이 기록되고, 상기 제2 패턴은 상기 제1 패턴에 의해 생성된 상기 제2 요소 이미지의 픽셀들이 상기 3D 이미지를 나타내도록 생성될 수 있다.

상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성하는 단계는, 상기 3D 이미지를 출력하기 위해 사용되는 제2 HOE에 대응하도록 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열 함으로써 중간 요소 이미지를 생성하는 단계, 및 상기 중간 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 상기 제2 요소 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 중간 요소 이미지를 생성하는 단계는, 상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들에 기초하여 상기 중간 요소 이미지 내의 홀 픽셀들을 채우는 단계를 포함할 수 있다.

다른 일 측면에 따른, 디스플레이 장치는, 3차원(dimension: D) 이미지를 출력하는 프로그램이 기록된 메모리, 상기 프로그램을 수행하는 프로세서, 실제 오브젝트를 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성하는 카메라 모듈, 및 3D 이미지를 출력하는 디스플레이 모듈을 포함하고, 상기 프로그램은, 상기 카메라 모듈을 사용하여 상기 실제 오브젝트를 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성하는 단계, 상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열 함으로써 제2 요소 이미지를 생성하는 단계, 및 상기 디스플레이 모듈을 통해 상기 제2 요소 이미지를 출력함으로써 상기 실제 오브젝트에 대한 3D 이미지를 출력하는 단계를 포함한다.

상기 카메라 모듈은 제1 패턴이 기록된 제1 홀로그램 광학 소자(hologram optical element: HOE)를 포함하고, 상기 디스플레이 모듈은 제2 패턴이 기록된 제2 HOE를 포함할 수 있다.

상기 제1 HOE에 상기 제1 패턴을 기록하기 위해 사용된 제1 렌즈 또는 제1 렌즈 어레이는 상기 카메라 모듈에서 촬영하고자 하는 장면의 넓이 및 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 렌즈의 직경 및 초점 거리 중 적어도 하나가 변경될 수 있다.

상기 제2 HOE에 상기 제2 패턴을 기록하기 위해 사용된 제2 렌즈 또는 제2 렌즈 어레이는 상기 출력되는 상기 3D 이미지의 크기 및 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 렌즈의 직경 및 초점 거리 중 적어도 하나가 변경될 수 있다.

또 다른 일 측면에 따른, 광학 장치에 의해 수행되는, 패턴이 기록된 홀로그램 광학 소자(hologram optical element: HOE) 생성 방법은, 복수의 레이저들을 이용하여 타겟 광을 생성하는 단계, 빔 스플릿터를 사용하여 상기 타겟 광을 제1 부분 광 및 제2 부분 광으로 분리하는 단계, 상기 제1 부분 광을 타겟 렌즈 어레이에 통과시키는 단계, 상기 타겟 렌즈 어레이를 통과한 상기 제1 부분 광 및 상기 제2 부분 광을 간섭 시키는 단계, 및 상기 간섭에 의해 생성된 패턴을 HOE에 기록하는 단계를 포함한다.

또 다른 일 측면에 따른, HOE에 패턴을 기록하는 광학 장치는, 타겟 광을 생성하기 위한 레이저 합성부, 상기 타겟 광을 제1 부분 광 및 제2 부분 광으로 분리하는 빔 스플릿터, 및 상기 제1 부분 광을 타겟 렌즈 어레이에 통과 시키고, 상기 타겟 렌즈 어레이를 통과한 상기 제1 부분 광 및 상기 제2 부분 광을 간섭 시키기 위한 광학계를 포함하고, 상기 간섭에 의해 생성된 패턴이 HOE에 기록된다.

상기 HOE는 필름이고, 상기 필름의 재료가 상기 간섭에 의해 화학 작용을 함으로써 상기 패턴이 상기 HOE에 기록될 수 있다.

도 1은 일 예에 따른 디스플레이 장치를 사용하여 3D 오브젝트를 출력하는 방법의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 3D 오브젝트를 출력하는 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 3D 오브젝트를 출력하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 HOE에 패턴을 기록하는 광학 장치의 구성도이다.
도 5는 일 예에 따른 제1 HOE 및 제1 요소 이미지를 도시한다.
도 6은 일 예에 따른 제2 요소 이미지를 생성하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 일 예에 따른 제1 요소 이미지, 중간 이미지 및 제2 요소 이미지를 도시한다.
도 8은 일 예에 따른 제2 요소 이미지 및 제2 HOE를 통해 출력되는 3D 이미지를 도시한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일 예에 따른 디스플레이 장치를 사용하여 3D 오브젝트를 출력하는 방법의 개략도이다.

일 측면에 따르면, 실제 장면 또는 오브젝트를 촬영한 2차원(dimension: D) 이미지를 사용하여 사용자에게 3D 이미지를 제공하기 위해서는 새로운 가상 시점의 2D 이미지를 생성하여 각각 사용자의 좌안 및 우안에 출력하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 스테레오스코픽 이미지가 특정한 사용자에게만 3D 이미지로 관찰되며, 다른 사용자에게는 3D 이미지로 관찰되지 않는다.

다른 일 측면에 따르면, 광의 성질을 이용하여 디스플레이 및 사용자 사이에 홀로그래픽 이미지를 출력함으로써 사용자에게 3D 이미지를 제공하는 방법이 있다. 이러한 방법은 다수의 사용자에게 입체감 있는 3D 이미지를 제공할 수 있다.

예를 들어, 실제 오브젝트(object)(110)를 촬영한 이미지를 디스플레이 장치(120)가 처리함으로써 3D 오브젝트(130)의 기초가 되는 요소 이미지를 생성하고, 디스플레이 장치(120)가 요소 이미지를 출력함으로써 사용자에게 3D 오브젝트(130)가 제공될 수 있다.

일 측면에 따르면, 요소 이미지를 생성하기 위해 유리나 플라스틱 소재로 만들어진 제1 렌즈 어레이가 사용될 수 있는데, 이러한 소재로 만들어진 제1 렌즈 어레이는 소재의 특성상 렌즈의 다양화가 어렵다. 또한, 3D 이미지를 생성하기 위해 제2 렌즈 어레이가 사용될 수 있는데, 제2 렌즈 어레이는 제1 렌즈 어레이의 특성과 동일하므로, 이러한 특성에 의해 요소 이미지와 생성되는 3D 이미지 사이에서 상충관계가 발생할 수 있다.

이에 반하여, 홀로그램 광학 요소(hologram optical element: HOE)(예를 들어, 필름)를 사용하여 생성한 제1 렌즈 어레이는 제작이 용이하며, 또한, 제1 렌즈 어레이에 대응하여 생성되는 제2 렌즈 어레이는 제1 렌즈 어레이와 다른 특성을 갖도록 생성(비대칭)될 수 있으므로, 생성되는 3D 이미지의 크기 등이 비교적 자유롭게 조절될 수 있다.

아래에서 도 2 내지 도 8을 참조하여, HOE를 사용하여 3D 이미지를 출력하는 방법에 대해, 상세히 설명된다.

도 2는 일 실시예에 따른 3D 오브젝트를 출력하는 디스플레이 장치의 구성도이다.

디스플레이 장치(200)는 통신부(210), 프로세서(220), 메모리(230), 카메라(240) 및 디스플레이(250)를 포함한다. 예를 들어, 디스플레이 장치(200)는 도 1을 참조하여 전술된 디스플레이 장치(120)일 수 있다.

통신부(210)는 프로세서(220), 메모리(230), 카메라(240) 및 디스플레이(250)와 연결되어 데이터를 송수신한다. 통신부(210)는 외부의 다른 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 이하에서 "A"를 송수신한다라는 표현은 "A를 나타내는 정보(information) 또는 데이터"를 송수신하는 것을 나타낼 수 있다.

통신부(210)는 디스플레이 장치(200) 내의 회로망(circuitry)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신부(210)는 내부 버스(internal bus) 및 외부 버스(external bus)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 통신부(210)는 디스플레이 장치(200)와 외부의 장치를 연결하는 요소일 수 있다. 통신부(210)는 인터페이스(interface)일 수 있다. 통신부(210)는 외부의 장치로부터 데이터를 수신하여, 프로세서(220) 및 메모리(230)에 데이터를 전송할 수 있다.

프로세서(220)는 통신부(210)가 수신한 데이터 및 메모리(230)에 저장된 데이터를 처리한다. "프로세서"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.

프로세서(220)는 메모리(예를 들어, 메모리(230))에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(220)에 의해 유발된 인스트럭션들을 실행한다.

메모리(230)는 통신부(210)가 수신한 데이터 및 프로세서(220)가 처리한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리(230)는 프로그램(또는 어플리케이션, 소프트웨어)을 저장할 수 있다. 저장되는 프로그램은 3D 이미지를 출력할 수 있도록 코딩되어 프로세서(220)에 의해 실행 가능한 신텍스(syntax)들의 집합일 수 있다.

일 측면에 따르면, 메모리(230)는 하나 이상의 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브 및 광학 디스크 드라이브를 포함할 수 있다.

메모리(230)는 디스플레이 장치(200)를 동작 시키는 명령어 세트(예를 들어, 소프트웨어)를 저장한다. 디스플레이 장치(200)를 동작 시키는 명령어 세트는 프로세서(220)에 의해 실행된다.

카메라(240)는 카메라 모듈일 수 있고, 카메라 모듈은 카메라 및 제1 HOE를 포함할 수 있다.

디스플레이(250)는 디스플레이 모듈일 수 있고, 디스플레이 모듈은 디스플레이 및 제2 HOE를 포함할 수 있다.

통신부(210), 프로세서(220), 메모리(230), 카메라(240) 및 디스플레이(250)에 대해, 아래에서 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명된다.

도 3은 일 실시예에 따른 3D 오브젝트를 출력하는 방법의 흐름도이다.

아래의 단계들(310 내지 330)은 도 2를 참조하여 전술된 디스플레이 장치(200)에 의해 수행된다.

단계(310)에서, 디스플레이 장치(200)는 실제 오브젝트 또는 장면(scene)을 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성한다. 예를 들어, 생성된 제1 요소 이미지의 파일 포맷은 PNG(Portable Network Graphic) 수 있다.

구체적으로, 카메라(240)는 제1 패턴이 기록된 제1 HOE를 통과한 광을 수신함으로써 제1 요소 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 HOE는 필름일 수 있고, 필름 상에 제1 패턴이 기록될 수 있다. 제1 패턴은 렌즈 어레이에 대응할 수 있다.

제1 패턴이 기록된 제1 HOE를 생성하는 방법에 대해, 아래에서 도 4를 참조하여 상세히 설명되고, 제1 요소 이미지에 대해 아래에서 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.

단계(320)에서, 디스플레이 장치(200)는 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성한다. 제2 요소 이미지를 생성하는 방법에 대해, 아래에서 도 6 및 7을 참조하여 상세히 설명된다.

단계(330)에서, 디스플레이 장치(200)는 디스플레이(250)를 통해 제2 요소 이미지를 출력함으로써 실제 오브젝트에 대한 3D 이미지를 출력한다. 예를 들어, 제2 요소 이미지를 제2 패턴이 기록된 제2 HOE에 통과시킴으로써 3D 이미지를 출력할 수 있다. 3D 이미지를 출력하는 방법에 대해, 아래에서 도 8을 참조하여 상세히 설명된다.

도 4는 일 실시예에 따른 HOE에 패턴을 기록하는 광학 장치의 구성도이다.

일 측면에 따른, 광학 장치(400)는 HOE에 패턴을 기록함으로써 패턴이 기록된 HOE를 생성할 수 있다.

광학 장치(400)는 타겟 광을 생성하기 위한 레이저 합성부(400), 타겟 광을 제1 부분 광 및 제2 부분 광으로 분리하는 빔 스플릿터(430), 및 제1 부분 광을 타겟 렌즈 어레이(470)에 통과시키고, 타겟 렌즈 어레이(470)를 통과한 제1 부분 광 및 제2 부분 광을 간섭 시키기 위한 광학계(440, 450 및 470)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 레이저 합성부(400)는 적색, 녹색 및 청색의 레이저들의 광들을 병합시킴으로써 타겟 광을 생성하는 합성부(410) 및 타겟 광을 온/오프를 조절하는 광 조절기(420)를 포함한다. 레이저 합성부(400)는 서로 다른 파장을 갖는 레이저들이 같은 파워를 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 합성된 타겟 광은 투명한 색일 수 있다. 광 조절기(420)는 타겟 광이 조사되는 시간을 조절할 수 있다.

예를 들어, 빔 스플릿터(430)는 타겟 광을 동일한 파워를 갖는 제1 부분 광 및 제2 부분 광으로 분리할 수 있다.

HOE(460)의 한쪽으로 타겟 렌즈 어레이(470)를 통과한 제1 부분 광이 수신되고, 다른 한쪽으로 타겟 렌즈 어레이(470)를 통과하지 않은 제2 부분 광이 수신되는 경우, HOE(460) 상에서 제1 부분 광 및 제2 부분 광 간의 간섭이 발생하고, 상기의 간섭에 의해 HOE(460)에 화학 반응이 발생할 수 있다. HOE(460)에 기록된 패턴은 발생한 화학 반응에 의해 생성된 패턴일 수 있고, 렌즈 어레이(470)에 대응할 수 있다. 즉, 필름의 재료가 간섭에 의해 화학 작용을 함으로써 패턴이 HOE에 기록될 수 있다.

렌즈 어레이(470)를 달리하여 상이한 패턴을 갖는 제1 HOE 및 제2 HOE가 생성될 수 있다. 즉, 제1 HOE에는 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제1 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 제1 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 제1 패턴이 기록될 수 있고, 제2 HOE에는 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제2 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 제2 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 제2 패턴이 기록될 수 있다. 제2 패턴은 제1 패턴에 의해 생성된 제2 요소 이미지의 픽셀들이 3D 이미지를 나타내도록 생성될 수 있다.

제1 HOE에 제1 패턴을 기록하기 위해 사용된 제1 렌즈 또는 제1 렌즈 어레이는 카메라 모듈에서 촬영하고자 하는 장면의 넓이 및 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 렌즈의 직경 및 초점 거리 중 적어도 하나가 변경될 수 있다.

제2 HOE에 제2 패턴을 기록하기 위해 사용된 제2 렌즈 또는 제2 렌즈 어레이는 출력되는 상기 3D 이미지의 크기 및 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 렌즈의 직경 및 초점 거리 중 적어도 하나가 변경될 수 있다.

예를 들어, 제1 렌즈는 초점 거리가 긴 것이 사용될 수 있다. 제2 렌즈는 초점 거리 보다 직경이 작은 것일 수 있고, 초점 거리가 제1 렌즈의 초점 거리보다 짧을 수 있다.

도 5는 일 예에 따른 제1 HOE 및 제1 요소 이미지를 도시한다.

일 측면에 따르면, 카메라(240)는 오브젝트(510)에 의해 반사되고, 제1 HOE(520)를 통과한 광을 픽업(pick-up)함으로써 제1 요소 이미지(530)를 생성할 수 있다. 제1 HOE의 제1 패턴 또는 제1 렌즈 어레이에 대응하도록 제1 요소 이미지(530)가 생성될 수 있다. 제1 요소 이미지는 제1 렌즈 어레이에 따라 복수의 블록들로 나누어질 수 있다.

카메라(240)가 광을 픽업하는 위치가 제1 패턴에 따라 달라지므로, 제1 요소 이미지(530) 내의 오브젝트(510)의 형상들도 일률적이지 않고 상이할 수 있다. 제1 요소 이미지(530) 내의 형상들이 일률적이지 않으므로, 오브젝트(510)의 깊이감이 나타날 수 있다.

도 6은 일 예에 따른 제2 요소 이미지를 생성하는 방법의 흐름도이다.

일 측면에 따르면, 도 3을 참조하여 전술된 단계(320)는 아래의 단계들(610 및 620)을 포함할 수 있다.

단계(610)에서, 디스플레이 장치(610)는 3D 이미지를 출력하기 위해 사용되는 제2 HOE에 대응하도록 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 중간 요소 이미지를 생성한다.

예를 들어, 제1 요소 이미지 내의 각 블록의 동일한 좌표의 픽셀들의 정보가 중간 요소 이미지의 미리 설정된 블록으로 각각 재배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 요소 이미지 내의 각 블록의 최 좌측 상단 픽셀들이 중간 요소 이미지의 최 좌측 상단의 블록으로 이동함으로써 재배열될 수 있다.

일 측면에 따르면, 중간 요소 이미지의 해상도는 제1 요소 이미지의 해상도 보다 높을 수 있다. 이에 따라, 제1 요소 이미지의 픽셀에 대응하지 않는 중간 요소 이미지의 픽셀이 발생할 수 있다. 이러한 픽셀은 중간 요소 이미지의 홀 픽셀로 정의될 수 있다. 홀 픽셀의 값은 실제 값이 존재하는 주변의 픽셀들에 기초하여 채워질 수 있다. 즉, 홀 픽셀은 제1 요소 이미지 내의 픽셀들에 기초하여 채워질 수 있다. 상기의 홀 채움에 의해 출력되는 3D 이미지의 해상도가 증가할 수 있다.

단계(620)에서, 디스플레이 장치(610)는 중간 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성한다. 예를 들어, 제2 요소 이미지는 제1 요소 이미지에 대응하고, 제1 요소 이미지의 해상도가 증가한 이미지일 수 있다. 제1 요소 이미지의 해상도가 증가함으로써 발생할 수 있는 제2 요소 이미지의 홀 영역은 미리 중간 요소 이미지에서 홀 채움이 수행되었으므로 발생하지 않을 수 있다.

도 7은 일 예에 따른 제1 요소 이미지, 중간 이미지 및 제2 요소 이미지를 도시한다.

제1 요소 이미지(700)는 복수의 블록들(710 및 720)을 포함한다. 복수의 블록들(710 및 720) 내의 각 픽셀들은 중간 요소 이미지(730)의 미리 설정된 블록으로 재배열된다.

예를 들어, 블록들(710 및 720)의 최 좌측 상단 픽셀들(711 및 721)이 중간 요소 이미지(730)의 최 좌측 상단 블록(731) 내로 재배열될 수 있다. 블록(731) 내의 픽셀들(711 및 721)의 위치는 블록들(710 및 720) 간의 상대적 위치에 기초할 수 있다.

다른 예로, 블록들(710 및 720)의 최 좌측 하단 픽셀들(712 및 722)이 중간 요소 이미지(730)의 최 좌측 하단 블록(732) 내로 재배열될 수 있다. 블록(732) 내의 픽셀들(712 및 722)의 위치는 블록들(710 및 720) 간의 상대적 위치에 기초할 수 있다.

또 다른 예로, 블록들(710 및 720)의 최 우측 상단 픽셀들(713 및 723)이 중간 요소 이미지(730)의 최 우측 상단 블록(733) 내로 재배열될 수 있다. 블록(733) 내의 픽셀들(713 및 723)의 위치는 블록들(710 및 720) 간의 상대적 위치에 기초할 수 있다.

블록(731) 내에 픽셀들(711 및 721)이 재배열 된 경우에도, 해상도의 증가에 따라, 블록(731) 내에 홀 픽셀이 발생할 수 있다. 홀 픽셀의 값은 픽셀들(711 및 721)에 기초하여 추정될 수 있다.

해상도의 증가에 따라, 중간 요소 이미지(730)의 블록들 중 제1 요소 이미지(700)의 블록에 대응하지 않는 블록이 존재하는 경우, 해당 블록은 홀 블록이고, 홀 블록 내의 픽셀은 홀 픽셀일 수 있다. 홀 픽셀은 실제 값이 존재하는 픽셀들에 의해 추정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 블록 내 좌표를 갖는 픽셀들에 기초하여 홀 픽셀의 값이 추정될 수 있다.

일 측면에 따르면, 블록(731)에 특정 필터를 적용함으로써 블록(731) 내의 픽셀들의 값을 조정할 수 있다. 예를 들어, 필터를 사용하여 노이즈 값이 평탄화 될 수 있다.

중간 요소 이미지(730) 내의 픽셀들이 재배열됨으로써 제2 요소 이미지(760)가 생성된다. 예를 들어, 블록(731) 내의 픽셀들은 제2 요소 이미지(760)의 각 블록의 최 좌측 상단 픽셀(771)들로 재배열될 수 있다. 다른 예로, 블록(732) 내의 픽셀들은 제2 요소 이미지(760)의 각 블록의 최 좌측 하단 픽셀(772)들로 재배열될 수 있다. 또 다른 예로, 블록(733) 내의 픽셀들은 제2 요소 이미지(760)의 각 블록의 최 우측 상단 픽셀(773)들로 재배열될 수 있다. 상기와 유사한 방식으로 중간 요소 이미지(730) 내의 픽셀들이 제2 요소 이미지(760) 내로 재배열될 수 있다.

도 8은 일 예에 따른 제2 요소 이미지 및 제2 HOE를 통해 출력되는 3D 이미지를 도시한다.

제2 요소 이미지(760)를 제2 패턴이 기록된 제2 HOE(810)에 통과시키는 경우, 사용자에게 3D 이미지(820)가 관찰될 수 있다. 제2 HOE(810)의 제2 패턴 또는 제2 렌즈 어레이는 제2 요소 이미지(760)의 블록들에 대응할 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.

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.

200: 디스플레이 장치
210: 통신부
220: 프로세서
230: 메모리
240: 카메라
250: 디스플레이

Claims

디스플레이 장치에 의해 수행되는, 3차원(dimension: D) 이미지 출력 방법은,
실제 오브젝트를 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성하는 단계;
상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 디스플레이를 통해 상기 제2 요소 이미지를 출력함으로써 상기 실제 오브젝트에 대한 3D 이미지를 출력하는 단계
를 포함하는,
3D 이미지 출력 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 요소 이미지를 생성하는 단계는,
제1 패턴이 기록된 제1 홀로그램 광학 소자(hologram optical element: HOE)를 통과한 광을 카메라가 수신함으로써 상기 제1 요소 이미지를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 디스플레이를 통해 제2 요소 이미지를 출력함으로써 상기 실제 오브젝트에 대한 상기 3D 이미지를 출력하는 단계는,
상기 제2 요소 이미지를 제2 패턴이 기록된 제2 HOE에 통과시키는 단계
를 포함하는
3D 이미지 출력 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 HOE 및 제2 HOE는 필름인,
3D 이미지 출력 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 HOE에는 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제1 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 상기 제1 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 상기 제1 패턴이 기록되고,
상기 제2 HOE에는 상기 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제2 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 상기 제2 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 상기 제2 패턴이 기록되고,
상기 제2 패턴은 상기 제1 패턴에 의해 생성된 상기 제2 요소 이미지의 픽셀들이 상기 3D 이미지를 나타내도록 생성되는,
3D 이미지 출력 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성하는 단계는,
상기 3D 이미지를 출력하기 위해 사용되는 제2 HOE에 대응하도록 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 중간 요소 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 중간 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 상기 제2 요소 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는,
3D 이미지 출력 방법.
제5항에 있어서,
상기 중간 요소 이미지를 생성하는 단계는,
상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들에 기초하여 상기 중간 요소 이미지 내의 홀 픽셀들을 채우는 단계
를 포함하는,
3D 이미지 출력 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
디스플레이 장치는,
3차원(dimension: D) 이미지를 출력하는 프로그램이 기록된 메모리;
상기 프로그램을 수행하는 프로세서;
실제 오브젝트를 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성하는 카메라 모듈; 및
3D 이미지를 출력하는 디스플레이 모듈
을 포함하고,
상기 프로그램은,
상기 카메라 모듈을 사용하여 상기 실제 오브젝트를 촬영함으로써 제1 요소 이미지를 생성하는 단계;
상기 제1 요소 이미지 내의 픽셀들을 재배열함으로써 제2 요소 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 디스플레이 모듈을 통해 상기 제2 요소 이미지를 출력함으로써 상기 실제 오브젝트에 대한 3D 이미지를 출력하는 단계
를 포함하는,
디스플레이 장치.
제8항에 있어서,
상기 카메라 모듈은 제1 패턴이 기록된 제1 홀로그램 광학 소자(hologram optical element: HOE)를 포함하고,
상기 디스플레이 모듈은 제2 패턴이 기록된 제2 HOE를 포함하는,
디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 HOE에는 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제1 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 상기 제1 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 상기 제1 패턴이 기록되고,
상기 제2 HOE에는 상기 복수의 레이저들을 이용하여 합성한 광을 미리 설정된 제2 렌즈 어레이를 통과시킨 제1 부분 광과, 상기 제2 렌즈 어레이를 통과시키지 않은 제2 부분 광 간의 간섭에 기초하여 생성된 상기 제2 패턴이 기록되고,
상기 제2 패턴은 상기 제1 패턴에 의해 생성된 상기 제2 요소 이미지의 픽셀들이 상기 3D 이미지를 나타내도록 생성되는,
디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 HOE에 상기 제1 패턴을 기록하기 위해 사용된 제1 렌즈 또는 제1 렌즈 어레이는 상기 카메라 모듈에서 촬영하고자 하는 장면의 넓이 및 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 렌즈의 직경 및 초점 거리 중 적어도 하나가 변경되는,
디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2 HOE에 상기 제2 패턴을 기록하기 위해 사용된 제2 렌즈 또는 제2 렌즈 어레이는 상기 출력되는 상기 3D 이미지의 크기 및 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 렌즈의 직경 및 초점 거리 중 적어도 하나가 변경되는,
디스플레이 장치.
광학 장치에 의해 수행되는, 패턴이 기록된 홀로그램 광학 소자(hologram optical element: HOE) 생성 방법은,
복수의 레이저들을 이용하여 타겟 광을 생성하는 단계;
빔 스플릿터를 사용하여 상기 타겟 광을 제1 부분 광 및 제2 부분 광으로 분리하는 단계;
상기 제1 부분 광을 타겟 렌즈 어레이에 통과시키는 단계;
상기 타겟 렌즈 어레이를 통과한 상기 제1 부분 광 및 상기 제2 부분 광을 간섭 시키는 단계; 및
상기 간섭에 의해 생성된 패턴을 HOE에 기록하는 단계
를 포함하는,
패턴이 기록된 HOE 생성 방법.
HOE에 패턴을 기록하는 광학 장치는,
타겟 광을 생성하기 위한 레이저 합성부;
상기 타겟 광을 제1 부분 광 및 제2 부분 광으로 분리하는 빔 스플릿터; 및
상기 제1 부분 광을 타겟 렌즈 어레이에 통과시키고, 상기 타겟 렌즈 어레이를 통과한 상기 제1 부분 광 및 상기 제2 부분 광을 간섭 시키기 위한 광학계
를 포함하고,
상기 간섭에 의해 생성된 패턴이 HOE에 기록되는,
광학 장치.
제14항에 있어서,
상기 HOE는 필름이고,
상기 필름의 재료가 상기 간섭에 의해 화학 작용을 함으로써 상기 패턴이 상기 HOE에 기록되는,
광학 장치.