KR20220081867A - 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치 및 그것의 분석 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치는, 홀로그램을 획득하는 획득부, 상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그램 이미지를 복원하는 복원부, 상기 복원된 홀로그램 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 이미지 센싱부, 그리고 상기 측정된 깊이감 정보 이미지에 기초하여, 상기 홀로그램 이미지에 대한 깊이감 품질을 분석하는 분석 표시부를 포함하되, 상기 이미지 센싱부는 무 렌즈방식의 광센서를 사용한다.

Description

홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치 및 그것의 분석 방법{APPARATUS FOR ANALYZING DEPTH OF HOLOGRAPHIC IMAGE AND ANALYING METHOD THEREOF}

본 발명은 홀로그램 이미지의 분석에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀로그램 이미지의 깊이감을 분석하는 장치 및 그것의 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법에 관한 것이다.

홀로그래픽 디스플레이 기술은 물체에 의한 파면을 빛의 회절과 간섭 원리를 이용하여 재생하여, 관찰자의 눈에 실제로 그 물체가 존재하는 것처럼 보이게 만든다. 특히, 홀로그래픽 디스플레이 기술은 기존의 스테레오 방식의 유사 홀로그램과 달리 조절-폭주(Accommodation-Convergence) 불일치가 없어서 어지럼증과 시점 이동에 따른 불쾌감이 없기 때문에 궁극의 홀로그램 재생 기술이라고 볼 수 있다.

현 산업계에서는 이상적인 홀로그래픽 디스플레이 구현을 위해서 디스플레이 소자 개발과 홀로그램 컨텐츠 제작 및 빠른 처리 속도에 초점이 맞추어져 있다. 하지만, 최종적으로 상용화를 위한 홀로그램 이미지의 품질 분석을 위한 연구에는 아직 갈 길이 먼 상황이다.

기존에 개발된 홀로그램 이미지의 깊이감 측정을 위해 렌즈 어레이와 이미지 센서로 3차원 영상을 획득하는 방법을 사용하고 있다. 이러한 방법은 렌즈 광학계를 사용하기 때문에 매우 깊은 깊이감을 측정하는 경우 물리적인 한계가 있으며 초점 거리의 자유로운 변경이 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 본 출원에서는 초점 거리를 용이하게 변경할 수 있는 3차원 디지털 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 장치를 제시하고자 한다.

본 발명의 목적은 초점 거리의 자유로운 변경이 가능한 홀로그램 디스플레이의 품질 분석을 위해 복원된 3차원 홀로그램 이미지의 깊이감을 측정하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치는, 홀로그램을 획득하는 획득부, 상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그램 이미지를 복원하는 복원부, 상기 복원된 홀로그램 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 이미지 센싱부, 그리고 상기 측정된 깊이감 정보 이미지에 기초하여, 상기 홀로그램 이미지에 대한 깊이감 품질을 분석하는 분석 표시부를 포함하되, 상기 이미지 센싱부는 무 렌즈방식의 광센서를 사용한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이미지 센싱부는, 상기 복원부에 의해서 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 광센서 패널, 그리고 상기 광센서 패널을 상기 홀로그램 이미지의 깊이 방향으로 이동시키는 전동식 레일을 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 홀로그램 이미지의 깊이 방향은, 상기 광센서 패널로부터 상기 복원부의 공간 광변조기 방향에 대응 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이미지 센싱부는, 상기 복원부에 의해서 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 복수의 투명평면 광센서들, 상기 복수의 투명평면 광센서들을 상기 홀로그램 이미지의 깊이 방향으로 이동시키는 적어도 하나의 전동식 레일을 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 투명평면 광센서는, 상기 복원된 홀로그램 이미지가 표시되는 홀로그램 공간의 제 1 영역의 깊이 방향으로 이동하는 제 1 투명평면 광센서, 및 상기 홀로그램 공간의 제 2 영역의 깊이 방향으로 이동하는 제 2 투명평면 광센서를 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 상호 중첩되지 않는다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이미지 센싱부에 의해서 센싱된 상기 깊이감 정보 이미지를 실시간으로 순차적으로 전송하는 이미지 전송부, 그리고 상기 전송된 깊이감 정보 이미지를 깊이축 방향으로 3차원 복원하는 이미지 생성부를 더 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 분석 표시부는, 상기 깊이감 정보 이미지를, 객체(object)와 연관된 원본 영상의 깊이 정보와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이감 재현 품질을 분석한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복원부는, 광원으로서, 레이저를 발생하는 레이저부, 상기 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력하는 콜리메이터(collimator), 상기 확대된 평면파가 입사되면, 상기 평면파가 변조된 빛을 공간으로 반사시키는 공간 광변조기, 그리고 상기 공간 광변조기에서 반사된 빛 중 적어도 일부의 방향을 변경하여 전파시키는 빔스플리터를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법은, 객체에 대한 RGB 밝기 정보와 3차원 입체 정보를 이용하여 홀로그램을 획득하는 단계, 상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그램 이미지를 복원하는 단계, 상기 복원된 홀로그램 이미지가 표시되는 홀로그램 공간에서 포지션별 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 단계, 상기 센싱된 포지션별 깊이감 정보 이미지를 사용하여 실시간으로 깊이축 방향을 포함하는 3차원 이미지로 복원하는 단계, 그리고 상기 복원된 깊이축 방향을 포함하는 3차원 이미지와, 상기 객체에 대응하는 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 깊이감 품질을 분석하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 포지션별 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 단계에서, 상기 홀로그램 공간에서 깊이축 방향으로 이동하면서 상기 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 광센서 패널이 사용된다.

일 실시 예에 있어서, 상기 포지션별 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 단계에서, 상기 홀로그램 공간에서 깊이축 방향으로 이동하면서 상기 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 복수의 투명평면 광센서들이 사용된다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 투명평면 광센서들 각각은 지정된 영역 내에서 깊이축 방향으로 이동한다.

본 발명에 따른 3차원 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 장치에 따르면, 무렌즈 방식으로 3차원 홀로그램 이미지를 깊이감을 측정할 수 있다. 렌즈를 사용하는 방식에서는 렌즈의 초점을 변환하는 방식으로 홀로그래픽 디스플레이의 깊이감을 평가하였다. 이러한 방식은 광학 렌즈를 사용하기 때문에 렌즈 주변부 왜곡, 디스플레이와 카메라와의 거리에 따른 추가 광학계의 구성이 불가피하기 때문에 홀로그래픽 디스플레이의 정확하고 빠른 품질 확인은 어렵다. 하지만, 본 발명에서 제시한 무렌즈방식의 광센서패널과 투명광센서패널을 분석 장치로 적용하면, 홀로그램 공간을 실시간으로 스캐닝할 수 있고 더욱 명확하고 쉽게 깊이감을 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 장치를 간략히 보여주는 블록도들이다.
도 2는 도 1의 획득부의 입출력 관계를 간략히 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 복원부를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 공간 광변조기를 통해 복원된 3차원 홀로그램 이미지를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 이미지 센서부를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 이미지 센서부에서 광센서 패널의 특정 포지션에서의 센싱 동작을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 이미지 센서부에서 광센서 패널의 특정 포지션에서의 센싱 동작을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 이미지 센서부에서 광센서 패널의 특정 포지션에서의 센싱 동작을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 센서부를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법을 간략히 보여주는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법을 도식적으로 보여주는 도면이다.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다. 이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 장치를 간략히 보여주는 블록도들이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 장치(100)는 획득부(110), 복원부(120), 이미지 센서부(130), 이미지 전송부(140), 이미지 생성부(150) 및 분석 표시부(160)를 포함할 수 있다.

획득부(110)는 홀로그램을, 컴퓨터 계산을 통해서 획득하거나, 또는 광학적인 방법을 통해 직접적으로 획득할 수 있다. 여기서, 획득부(110)는 객체(물체)에 대한 RGB(Red, Green, Blue) 밝기정보와 3차원 입체정보를 입력받고, 입력된 정보에 기초하여 컴퓨터 계산을 통해 홀로그램을 획득하거나, 또는 광학적인 방법을 통해 직접적으로 홀로그램을 획득할 수 있다. 예컨대, 획득부(110)는 후술하는 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 정보로서, 3차원 객체의 RGB 밝기정보와, 깊이 맵(Depth map) 또는 포인트 클라우드(Point cloud) 데이터 또는 3차원 메쉬(Mesh) 모델 기반의 데이터 등 다양한 형태의 3차원 입체정보)를 입력받을 수 있다. 획득부(110)는 입력된 입체 정보를 이용하여, 컴퓨터 계산을 수행함으로써, 디지털 홀로그램을 생성할 수 있다.

복원부(120)는 획득된 홀로그램에 레이저, LED(Light Emitting Diode), 또는 백색광 등의 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그램 이미지(즉, 홀로그램의 재현 영상)를 광학적으로 복원할 수 있다. 복원부(120)는 디지털 홀로그램의 광학적 복원을 위해 예컨대, 레이저 또는 LED 등의 광원을 발생하는 광원부, 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator) 및 렌즈, 미러 등의 광학계를 포함할 수 있다.

이미지 센서부(130)는 공간상에 복원된 홀로그램 영역을 측정하는 광센서 패널과 공간 사이에 광센서 패널을 정교하게 이동시키는 전동식 레일을 포함한다. 광센서 패널은 무렌즈 방식의 근초점 센서 디스플레이로서 외부에서 입사된 광원의 정보를 기록하는 소자로 어레이가 구성될 수 있다. 기록 소자는 높은 정밀도와 보다 넓은 범위로 이미지 획득을 하기 위해 높은 화소 밀도(Pixel Per Inch: PPI) 와 대면적이 요구된다. 이를 구현하기 위해 광센서 패널은 유리 기판상에 형성된 대면적 고해상도 센서 이미지 어레이로 구성될 수 있다. 광센서 패널은 무렌즈 방식으로 구성하여 센서로부터 근접한 홀로그래픽 정보만 인식이 가능하도록 제공될 수 있다. 광센서 패널을 광변조기 방향으로 센서 이동 거리(홀로그램 영역의 깊이)만큼 직접 이동시키면서 포지션별 깊이감 정보 이미지를 센싱할 수 있다. 더불어, 다른 실시 예에서, 이미지 센서부(130)는 복수의 투명 광센서 패널들을 홀로그램 공간 상에 배열할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 한 번에 여러 개의 광센서 패널들을 사용하기 때문 센서 이동에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

이미지 전송부(140)는 이미지 센서부(130)에서 획득된 홀로그램 공간 이미지들을 순차적으로 이미지 생성부(150)에 전송한다. 이미지 전송부(140)는 획득된 홀로그램 공간 이미지들이 이미지 센서부(140)의 출력 포트에서 이미지 생성부(150)의 입력 포트로 실시간으로 전달되도록 한다. 여기서, 입력 포트는 PC 외에도 모바일 휴대폰, 테블릿, 랩탑 등에 내장된 유무선 프로토콜 포트를 사용하여 정보의 전송이 가능하도록 한다.

이미지 생성부(150)는 실시간으로 전송되는 홀로그램 공간 이미지들을 깊이축 방향으로 3차원 복원한다. 이미지 생성부(150)는 이를 분석 표시부(160)에 제공할 수 있다.

분석 표시부(160)는 측정된 홀로그램 이미지의 깊이에 기초하여, 홀로그램 이미지에 대한 깊이 재현 품질을 분석할 수 있다. 이때, 분석 표시부(160)는 측정된 홀로그램 이미지의 깊이를, 객체(Object)와 연관된 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이 재현 품질을 분석할 수 있다. 분석 표시부(160)는 원본 깊이와 측정 깊이 사이의 관계를 구하여 깊이축 방향으로의 선형/비선형성 특성, 가로-세로축 방향의 위치에 따른 복원 영상의 깊이 재현 정확도, 관찰 각도에 따른 깊이 재현 정확도, 깊이별 깊이 해상도 등의 결과를 분석할 수 있다. 그리고 그 결과로부터 홀로그램 생성 및 압축/부호화 등의 홀로그램 신호 처리 알고리즘 또는 홀로그램의 광학적 획득 환경, 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 평가할 수 있다. 분석 표시부(160)는 평가 결과에 기초하여, 품질 저하를 일으키는 요소들을 분석함으로써, 품질 향상에 효과적으로 활용할 수 있게 한다. 분석 표시부(160)는 분석 결과를 디스플레이에 표시할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지에 대한 깊이감 분석 장치(100)는 홀로그램으로부터 광학적으로 복원되는 3차원 입체 재현 영상의 깊이를 측정할 수 있다. 그리고 측정된 3차원 입체 재현 영상의 깊이 정보와 3차원 원본 객체의 깊이 정보와 비교함으로써, 홀로그램의 깊이 재현 품질을 객관적으로 평가할 수 있다. 특히, 이미지 센서부(130)에서는 무렌즈 방식으로 3차원 홀로그램 이미지를 깊이감을 측정할 수 있어, 물리적인 제한이 적고 초점 거리의 자유로운 변경이 가능하다.

도 2는 도 1의 획득부의 입출력 관계를 간략히 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 획득부(110)는 3차원 객체의 RGB 밝기 정보와 3차원 공간 정보를 수신하여 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 방식으로 프린지(fringe) 패턴 데이터인 디지털 홀로그램을 계산할 수 있다. 이때, 3차원 공간 정보는 깊이맵(Depth map) 또는 포인트 클라우드(Point cloud) 데이터 또는 3차원 메쉬(mesh) 모델 데이터 등이 될 수 있다.

도 3은 도 1의 복원부를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 홀로그램 이미지에 대한 품질 측정 장치 내 복원부(120)는 홀로그램을 광학적으로 복원할 수 있는 장치로서, 레이저(121), 콜리메이터(123, Collimator), 빔스플리터(125), 공간 광변조기(127, SLM)를 포함할 수 있다.

레이저(121)는 레이저를 발생하여, 홀로그램에 조사할 수 있다. 여기서, 홀로그램은 공간 광변조기(SLM) 위치에 존재할 수 있다.

콜리메이터(123)는 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력할 수 있다.

공간 광변조기(127)는 홀로그램을 재생하는 디스플레이일 수 있으며, 콜리메이터(123)에서 출력된 평면파가 빔스플리터(125)를 투과하여 입사되면, 입사된 평면파가 변조된 빛을 공간으로 반사시킬 수 있다.

빔스플리터(125)는 출력된 평면파를 투과시켜 공간 광변조기(127)에 전달할 수 있다. 또한, 빔스플리터(125)는 공간 광변조기(127)에서 반사된 빛 중 적어도 일부를 방향을 변경시켜 분리하여, 원하는 위치에 상을 맺혀, 홀로그램 이미지(129)를 복원할 수 있다.

도 4는 공간 광변조기를 통해 복원된 3차원 홀로그램 이미지를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 공간 광변조기(127)로부터 생성된 복원된 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer Generated Hologram: 이하, CGH)이 홀로그램 공간에서 표시될 수 있다.

공간 광변조기(127)에서 복원된 깊이감이 있는 3차원 CGH 이미지는 관측자와 공간 광변조기(127)를 구성하는 SLM 패널 사이에 위치하게 된다. 관측자는 패널 정면에서 이 영상을 보게 되며, 시점 이동과 함께 앞 뒤 영상의 공간감을 느낄 수 있다. 공간 광변조기(127)의 패널 성능과 광학 장치의 구성에 따라 3차원 영상은 차별적으로 표현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 이미지 센서부를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 이미지 센서부(130, 도 1 참조)는 홀로그램 공간 상에 표현된 홀로그램 이미지를 측정하는 광센서 패널(132), 광센서 패널(132)을 정교하게 이동시키는 전동식 레일(미도시)을 포함한다.

공간 광변조기(127)에 의해서 복원된 3차원 CGH 이미지는 홀로그램 공간 상에 표시된다. 그리고 광센서 패널(132)은 홀로그램 공간 상에 표현된 홀로그램 영역을 측정하기 위해 이동할 수 있다. 이를 위해 광센서 패널(132)을 정교하게 이동시키는 전동식 레일이 구동될 것이다.

광센서 패널(132)은 무렌즈 방식의 근초점 센서 디스플레이로서, 외부에서 입사된 광원의 정보를 기록하는 소자들의 어레이로 구성될 수 있다. 이들 기록 소자들은 높은 정밀도와 보다 넓은 범위로 이미지 획득을 하기 위해 높은 화소 밀도(Pixels Per Inch: PPI)와 대면적이 요구된다. 따라서, 이러한 조건을 충족하기 위해 광센서 패널(132)은 유리 기판상에 형성된 대면적 고해상도 센서 이미지 어레이로 구성될 수 있다. 광센서 패널(132)은 무렌즈 방식으로 구성하여 센서로부터 근접한 홀로그래픽 정보만 인식이 가능하다. 특히, 광센서 패널(132)은 공간 광변조기(127)에 방향(z축 방향)으로 센서 이동 거리(홀로그램 영역의 깊이)만큼 직접 이동시키면서 복수의 포지션들 각각에서의 깊이감 정보 이미지를 센싱하게 된다.

도 6은 본 발명의 이미지 센서부에서 광센서 패널의 특정 포지션에서의 센싱 동작을 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 이미지 센서부(130, 도 1 참조)는 전동식 레일을 사용하여 홀로그램 공간 상에서 광센서 패널(132)을 최초 포지션(A)에서 다음 센싱 포지션(B)으로 정밀하게 이동시킬 수 있다.

광센서 패널(132)은 최초 포지션(A)으로부터 공간 광변조기(127) 방향(z축 방향)으로 이동한다. 특히, 광센서 패널(132)은 포지션(B)에서는 x, y 축에 대해서는 포지션(A)에서와 동일한 위치를 유지한다. 광센서 패널(132)은 이동된 포지션(B)에서 복원된 CGH 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱하게 될 것이다.

도 7은 본 발명의 이미지 센서부에서 광센서 패널의 특정 포지션에서의 센싱 동작을 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 이미지 센서부(130, 도 1 참조)는 전동식 레일을 사용하여 홀로그램 공간 상에서 광센서 패널(132)을 포지션(B)에서 다음 센싱 포지션(C)으로 정밀하게 이동시킬 수 있다.

광센서 패널(132)은 이전의 센싱 포지션(B)으로부터 공간 광변조기(127) 방향(z축 방향)으로 이동한다. 특히, 광센서 패널(132)은 포지션(B)에서는 x, y 축에 대해서는 포지션(B)에서와 동일한 위치를 유지한다. 광센서 패널(132)은 이동된 포지션(C)에서 복원된 CGH 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱하게 될 것이다.

도 8은 본 발명의 이미지 센서부에서 광센서 패널의 특정 포지션에서의 센싱 동작을 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 이미지 센서부(130, 도 1 참조)는 전동식 레일을 사용하여 홀로그램 공간 상에서 광센서 패널(132)을 포지션(C)에서 다음 센싱 포지션(D)으로 정밀하게 이동시킬 수 있다.

광센서 패널(132)은 이전의 센싱 포지션(C)으로부터 공간 광변조기(127) 방향(z축 방향)으로 이동한다. 특히, 광센서 패널(132)은 포지션(D)에서는 x, y 축에 대해서는 포지션(C)에서와 동일한 위치를 유지한다. 광센서 패널(132)은 이동된 포지션(D)에서 복원된 CGH 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱하게 될 것이다.

이상의 도 5 내지 도 8에 따라 본 발명의 이미지 센싱부(130)를 구성하는 광센서 패널(132)의 이동 및 이동된 복수의 포지션들 각각에서의 깊이감 정보 이미지의 센싱 방법이 설명되었다. 이미지 센싱부(130)는 각 포지션에서 센싱된 홀로그램 공간 이미지들을 순차적으로 이미지 전송부(140)를 통해서 이미지 생성부(150)에 전송할 것이다. 이미지 전송부(140)에서의 각 포지션별 센싱된 홀로그램 공간 이미지들 실시간으로 전송될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 센서부를 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 이미지 센서부(130, 도 1 참조)는 홀로그램 공간 상에 표현된 홀로그램 이미지를 측정하는 복수의 투명평면 광센서들(133, 134, 135, 136)을 포함하고, 복수의 투명평면 광센서들(133, 134, 135, 136) 각각을 정교하게 이동시키는 적어도 하나의 전동식 레일(미도시)을 포함할 수 있다.

공간 광변조기(127)에 의해서 복원된 3차원 CGH 이미지는 홀로그램 공간 상에 표시된다. 그리고 복수의 투명평면 광센서들(133, 134, 135, 136)은 홀로그램 공간 상에 표현된 홀로그램 영역을 측정하기 위해 이동할 수 있다. 이를 위해 복수의 투명평면 광센서들(133, 134, 135, 136)을 정교하게 이동시키는 전동식 레일 또는 액츄에이터들이 더 포함될 수 있다. 복수의 투명평면 광센서들(133, 134, 135, 136) 각각은 투명 소재로 형성된 투명 광센서 패널로 제공될 수 있다. 따라서, 공간 광변조기(127)로부터 복원된 3차원 CGH 이미지는 투명평면 광센서들(133, 134, 135, 136)을 투과하여 전체 홀로그램 공간 상에 표시될 수 있다.

투명평면 광센서(133)는 A 영역 내에서 공간 광변조기(127)에 방향(z축 방향)으로 할당된 센서 이동 거리만큼 이동할 수 있다. 투명평면 광센서(133)에 의해서 A 영역 내에서의 깊이감 정보 이미지가 센싱될 수 있다. 이 경우, 투명평면 광센서(133)가 이동하는 거리 하나의 광센서 패널(132, 도 5 참조)이 이동하는 거리에 비해 획기적으로 감소하고, 센서의 이동 거리의 감축에 따라 이동 시간도 감소하게 될 것이다.

마찬가지로, 투명평면 광센서(134)는 B 영역 내에서의 깊이감 정보 이미지의 센싱을 전담한다. 투명평면 광센서(134)는 B 영역 내에서만 이동하면 되기 때문에, 이동 시간이 획기적으로 감소될 수 있다. 투명평면 광센서(135)는 C 영역 내에서의 깊이감 정보 이미지의 센싱을 전담한다. 그리고 투명평면 광센서(136)는 D 영역 내에서의 깊이감 정보 이미지의 센싱을 전담한다. 투명평면 광센서들(135, 136)도 각각 C 영역 및 D 영역 내에서만 이동하면 되기 때문에, 센서의 이동 시간이 획기적으로 감소될 수 있다. 한 개의 광센서 패널로만 측정하는 경우에 비해 투명평면 광센서들의 수로 나눈 시간만큼만 센서 이동 시간이 소요되기 때문에 빠른 깊이감 분석이 가능할 것이다. 따라서, 광변조기 디스플레이의 산업화에 기여할 만한 기술로 기대된다.

여기서, 4개의 투명평면 광센서들(133, 134, 135, 136)이 홀로그램 공간 내에서 4개의 영역들을 전담하여 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 예가 설명되었으나, 본 발명은 여기에 국한되지 않는다. 홀로그램 공간의 길이나, 투명평면 광센서들을 구동하는 전동식 레일의 특성이나 성능을 고려하여 배치되는 투명평면 광센서들의 수가 결정될 수 있을 것이다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법을 간략히 보여주는 순서도이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 포지션 이동이 가능한 광센서 패널이나 투명평면 광센서를 사용하는 이미지 센서부를 사용한 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법이 설명될 것이다.

S110 단계에서, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)에 의한 홀로그램 이미지가 획득된다. 먼저, 획득부(110, 도 1 참조)는 홀로그램을 획득할 수 있다. 이때, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)는 객체에 대한 RGB 밝기 정보와 3차원 입체 정보를 입력받고, 입력된 RGB 밝기 정보와 3차원 입체 정보를 이용하여 홀로그램 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)는 빔스플리터를 통해, 빔을 등분하여, 객체와 미러 각각에 전달하고, 카메라를 통해, 미러에서 반사된 빔에 대한, 객체에서 반사된 빔의 간섭 패턴에 대응하는 홀로그램을 획득할 수 있다.

S120 단계에서, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)는 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그램 이미지를 복원할 수 있다. 이때, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)는 레이저부를 통해, 광원으로서, 레이저를 발생하고, 콜리메이터(collimator)를 통해, 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력할 수 있다. 또한, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)는 공간 광변조기(SLM)를 통해, 확대된 평면파가 입사되면, 평면파를 변조하여 공간으로 반사시키고, 빔스플리터를 통해, 공간 광변조기(SLM)에서 반사되는 변조된 평면파 중 적어도 일부의 방향을 변경하여 빈 공간으로 전파시켜 홀로그램 이미지를 복원할 수 있다.

S130 단계에서, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)는 홀로그램 공간에서 각 포지션별 복원된 홀로그램 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱할 것이다. 이때, 이미지 센서부(130, 도 1 참조)는 전동식 레일을 사용하여 홀로그램 공간 상에서 광센서 패널(132)을 정밀하게 이동시킬 수 있다. 그리고 센싱된 각 포지션별 홀로그램 깊이감 정보 이미지는 이미지 전송부(140)에 의해서 실시간으로 이미지 생성부(150)로 전송될 것이다.

S140 단계에서, 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100)는 홀로그램 공간의 각 포지션별 홀로그램 깊이감 정보 이미지를 사용하여 실시간으로 3차원 이미지를 생성한다. 이미지 생성부(150, 도 1 참조)는 실시간으로 전송되는 홀로그램 공간 이미지들을 깊이축 방향으로 3차원 복원한다. 이미지 생성부(150)는 이를 분석 표시부(160)에 제공할 수 있다.

S150 단계에서, 분석 표시부(160)는 측정된 홀로그램 이미지의 깊이에 기초하여, 홀로그램 이미지에 대한 깊이감 품질을 분석할 수 있다. 이때, 분석 표시부(160)는 측정된 홀로그램 이미지의 깊이를, 객체(Object)와 연관된 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이감 품질을 분석할 수 있다. 분석 표시부(160)는 원본 깊이와 측정 깊이 사이의 관계를 구하여 깊이축(z 축) 방향으로의 선형/비선형성 특성, 가로-세로축 방향의 위치에 따른 복원 영상의 깊이 재현 정확도, 관찰 각도에 따른 깊이 재현 정확도, 깊이별 깊이 해상도 등의 결과를 분석할 수 있다. 그리고 그 결과로부터 홀로그램 생성 및 압축/부호화 등의 홀로그램 신호 처리 알고리즘 또는 홀로그램의 광학적 획득 환경, 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 평가할 수 있다. 분석 표시부(160)는 평가 결과에 기초하여, 품질 저하를 일으키는 요소들을 분석함으로써, 품질 향상에 효과적으로 활용할 수 있게 한다. 분석 표시부(160)는 분석 결과를 디스플레이에 표시할 수 있다.

도 11은 본 발명의 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법을 도식적으로 보여주는 도면이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 이동 가능한 광센서 패널(132)이나 투명평면 광센서(133, 134, 135, 136)를 사용하는 이미지 센서부에 의해서 실시간으로 깊이감 분석을 위한 이미지가 센싱 및 전송될 수 있다.

홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치(100, 도 1 참조)는 홀로그램 공간에서 각 포지션별 복원된 홀로그램 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱할 것이다. 이때, 이미지 센서부(130, 도 1 참조)는 전동식 레일을 사용하여 홀로그램 공간 상에서 광센서 패널(132)이나, 투명평면 광센서(133, 134, 135, 136)를 정밀하게 이동시킬 수 있다. 그리고 센싱된 각 포지션별(포지션 A~포지션 N) 홀로그램 깊이감 정보 이미지는 이미지 전송부(140)에 의해서 실시간으로 이미지 생성부(150)로 전송될 것이다.

이미지 생성부(150)의 일 예로 도시된 실시간 3차원 이미지 생성 장치는 홀로그램 공간의 각 포지션별 홀로그램 깊이감 정보 이미지를 사용하여 실시간으로 3차원 이미지를 생성한다. 실시간 3차원 이미지 생성 장치는 실시간으로 전송되는 홀로그램 공간 이미지들을 깊이축 방향으로 3차원 복원한다. 이미지 생성부(150)는 이를 분석 표시부(160)에 제공할 수 있다.

분석 표시부(160)는 측정된 홀로그램 이미지의 깊이에 기초하여, 홀로그램 이미지에 대한 깊이감 품질을 분석할 수 있다. 이때, 분석 표시부(160)는 측정된 홀로그램 이미지의 깊이를, 객체(Object)와 연관된 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이감 품질을 분석할 수 있다. 분석 표시부(160)는 원본 깊이와 측정 깊이 사이의 관계를 구하여 깊이축(z 축) 방향으로의 선형/비선형성 특성, 가로-세로축 방향의 위치에 따른 복원 영상의 깊이 재현 정확도, 관찰 각도에 따른 깊이 재현 정확도, 깊이별 깊이 해상도 등의 결과를 분석할 수 있다. 그리고 그 결과로부터 홀로그램 생성 및 압축/부호화 등의 홀로그램 신호 처리 알고리즘 또는 홀로그램의 광학적 획득 환경, 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 평가할 수 있다. 분석 표시부(160)는 분석 결과를 디스플레이에 표시할 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, 컨트롤러, 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 컨트롤러를 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, 가상장치(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.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

1. 홀로그램을 획득하는 획득부;
   상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그램 이미지를 복원하는 복원부;
   상기 복원된 홀로그램 이미지의 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 이미지 센싱부; 그리고
   상기 센싱된 깊이감 정보 이미지에 기초하여, 상기 홀로그램 이미지에 대한 깊이감 품질을 분석하는 분석 표시부를 포함하되,
   상기 이미지 센싱부는 무렌즈 방식의 광센서를 사용하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이미지 센싱부는:
   상기 복원부에 의해서 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 광센서 패널; 그리고
   상기 광센서 패널을 상기 홀로그램 이미지의 깊이 방향으로 이동시키는 전동식 레일을 포함하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 홀로그램 이미지의 깊이 방향은, 상기 광센서 패널로부터 상기 복원부의 공간 광변조기 방향에 대응하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 이미지 센싱부는:
   상기 복원부에 의해서 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 복수의 투명평면 광센서들;
   상기 복수의 투명평면 광센서들을 상기 홀로그램 이미지의 깊이 방향으로 이동시키는 적어도 하나의 전동식 레일을 포함하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수의 투명평면 광센서는:
   상기 복원된 홀로그램 이미지가 표시되는 홀로그램 공간의 제 1 영역의 깊이 방향으로 이동하는 제 1 투명평면 광센서; 및
   상기 홀로그램 공간의 제 2 영역의 깊이 방향으로 이동하는 제 2 투명평면 광센서를 포함하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 상호 중첩되지 않는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 이미지 센싱부에 의해서 센싱된 상기 깊이감 정보 이미지를 실시간으로 순차적으로 전송하는 이미지 전송부; 그리고
   상기 전송된 깊이감 정보 이미지를 깊이축 방향으로 3차원 복원하는 이미지 생성부를 더 포함하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 분석 표시부는, 상기 깊이감 정보 이미지를, 객체(object)와 연관된 원본 영상의 깊이 정보와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이감 재현 품질을 분석하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 복원부는:
   레이저를 발생하여 상기 광원으로 제공하는 레이저부;
   상기 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력하는 콜리메이터(collimator);
   상기 확대된 평면파가 입사되면, 상기 평면파가 변조된 빛을 공간으로 반사시키는 공간 광변조기; 그리고
   상기 공간 광변조기에서 반사된 빛 중 적어도 일부의 방향을 변경하여 전파시키는 빔스플리터를 포함하는 홀로그램 이미지 깊이감 분석 장치.
10. 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법에 있어서:
    객체에 대한 RGB 밝기 정보와 3차원 입체 정보를 이용하여 홀로그램을 획득하는 단계;
    상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그램 이미지를 복원하는 단계;
    상기 복원된 홀로그램 이미지가 표시되는 홀로그램 공간에서 포지션별 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 단계;
    상기 센싱된 포지션별 깊이감 정보 이미지를 사용하여 실시간으로 깊이축 방향을 포함하는 3차원 이미지로 복원하는 단계; 그리고
    상기 복원된 깊이축 방향을 포함하는 3차원 이미지와, 상기 객체에 대응하는 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 깊이감 품질을 분석하는 단계를 포함하는 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 포지션별 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 단계에서, 상기 홀로그램 공간에서 깊이축 방향으로 이동하면서 상기 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 광센서 패널이 사용되는 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 포지션별 깊이감 정보 이미지를 센싱하는 단계에서, 상기 홀로그램 공간에서 깊이축 방향으로 이동하면서 상기 복원된 홀로그램 이미지를 측정하는 복수의 투명평면 광센서들이 사용되는 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 투명평면 광센서들 각각은 지정된 영역 내에서 깊이축 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 이미지의 깊이감 분석 방법.
    
    
    

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