Digital holography is generally regarded as one of the most possible candidates for achieving a real 3D display system in that it can fully record and reconstruct the wave characteristics of light. In addition, 3D display systems based on digital holographic technology do not cause a vergence-accommodation mismatch problem. In this report, the recent trends in digital holographic display technology are described, and recent research results related to the fields of augmented reality and virtual reality are also briefly reported.
This study is focused on proposing a creative system that can display 3D hologram on the real-time basis. This method applies 3D display on volume hologram based on CGH. The process of implementing the system consists of two stages of fringe pattern recording for passive component that includes information on hologram, and irradiating object beam. Distinguished from an existing electronic holographic display system, this system is free from the process of a huge calculation that is necessary to compose CGH for a real-time 3D display.
헬멧 장착형 HMD(Head-Mounted Display) 시스템은 비행기 조종사나 저격수의 시선을 크게 움직이지 않고 군사 전술상의 현재 상태를 볼 수 있도록 하여 눈의 피로감을 줄이고 시선의 이동에 의한 돌발적인 사고의 위험을 감소시킬 수 있어 군사적으로 유용한 장치이다 HOE(Holographic Optical Element)의 중요한 응용 분야 중 하나로 HMD에서의 결상 렌즈 또는 광 결합기가 있다 HMD 시스템에서 HOE의 역할은 2차원의 단색 디스플레이 영상을 헬멧 착용자의 눈에 반사하여 결상시키는 것이다. (중략)
본 고에서는 디지털 홀로그램의 생성 및 복원 방법에 관한 주요 이슈를 다룬다. 디지털 홀로그램 특히 컴퓨터 생성 홀로그램은 최근 디지털 디스플레이 및 고속 병렬 컴퓨팅 기술의 발달과 더불어 급속한 발전을 보이고 있다. 컴퓨터 생성 홀로그램은 메쉬, 점 집합 등으로 구성된 가상 객체의 표면에서 발생한 광파가 회절되는 분포를 수치 계산하여 생성된다. 이를 위하여 파동 방정식으로부터 유도되는 주요 회절식들을 살펴보고 이를 바탕으로 한 수치 계산 모델을 제시한다. 생성된 디지털 홀로그램을 광학 장치를 통한 재생 없이 수치적 복원을 통해 복원 결과를 확인하는 기법과 관련 이슈 또한 설명한다.
최근 완전한 3차원 입체시를 구현하는 홀로그램에 대한 연구가 활발해지고 있으나, 홀로그램은 생성 비용이 많이 들어 콘텐츠의 확보가 어려운 단점을 갖고 있다. 이에 본 논문에서는 생성된 디지털 홀로그램 콘텐츠를 저작하여 새로운 디지털 홀로그램 콘텐츠를 확보하는 방법을 제시한다. 이 방법은 깊이정보를 조작하거나 합성하여 새로운 디지털 홀로그램 콘텐츠를 저작하는 방법이다. 제안한 방법을 검증하기 위해 여러 종류의 깊이정보를 조작하여 위치와 거리를 변경하고, 이를 컴퓨터-생성 홀로그램으로 만든 후 복원한 결과 조작한 위치와 거리에 정확히 물체상이 복원되는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 공간정합필터의 데이터 베이스로써 체적 홀로그램을 이용한 광상관기를 구성하였다. 광상관 시스템은 광학의 고속 및 병렬처리 특징을 지니며, 공간정합필터가 기록된 체적홀로그램은 방대한 저장 능력과 실시간 랜덤 엑세스의 장점을 갖는다. 데이터 베이스로 사용되는 영상들은 각가 공간광변조기에 디스플레이 되어 퓨리에 변환 렌즈를 통과한 후 퓨리에 변환된 공간정합필터의 형태로 광굴절 매질에 기록된다. 대용량의 데이터 베이스를 구성하기 위한 다중화 방법으로 스텝 모터를 이용하여 광굴절 매질을 회전하는 각다중화 기술을 사용하였다. 체적홀로그래픽 광상관 실험을 통하여 지문인식에의 응용 가능성을 제시하였다.
본 논문에서는 체적흘로그래픽 메모리를 이용한 스테레오스코픽 동영상 디스플레이 시스템을 제안하였다. 각다중화된 스테레오스코픽 영상 페어의 다중 홀로그램들이 방대한 저장 능력과 실시간 랜덤 엑세스의 장점을 갖는 동일한 광굴절 매질에 기록되었다. 브래그 조건을 만족하는 입사파는 기록된 회절 격자에 의해 산란되어 스테레오스코픽 영상 페어의 방향을 따라 회절된다. 디스플레이 평면으로 회절되어 투사된 연속적인 좌안과 우안 영상으로부터 입체 비디오 영상을 관찰할 수 있다.
본 논문에서는 뒤틀린 니매틱 액정디스플레이를 가변적인 위상마스크로 사용하여 기존의 2진 데이터 영상에 위상변조를 추가하는 방법을 제안한다 이를 위해 액정디스플레이의 위상변조특성을 이론 및 실험적으로 조사하였고, 입사빔 세기가 매우 커지면 위상변조 특성이 변하는 현상이 존재함을 실험적으로 보였다. 위상변조가 가미된 2진 데이터 영상의 저장특성을 실험적으로 조사하기 위해 여덟 장의 홀로그램을 각다중 을 사용해서 Dupont 사의 광폴리머의 한 지점에 기록하였다. 위상변조를 사용하여 Fourier 면 홀로그램을 기록할 경우, 기존의 진폭변조방식만 사용하는 경우에 비해 빔세기 균일도를 높일 수 있어서, 같은 조건에서 더 많은 홀로그램을 기록할 수 있음을 보였다.
초 다시점 및 전자 홀로그래픽 디스플레이는 향후 기대가 되는 연속시차를 주는 3차원 디스플레이 방식이나, 아직 가용한 디스플레이의 부재로 초기 개발 단계에 있다. 초 다시점의 구현은 다시점 영상의 수 보다는 화소셀/요소 영상내의 화소 수와 화소 사이즈에 의존하며, 전자 홀로그래피도 전체 패널내의 화소 수와 화소 사이즈에 의존하므로 이들의 구현을 위한 요구 사항에는 차이가 없다. 그러나 구현 영상자체는 전자 홀로그래피의 경우는 공간 부양 영상이므로 초 다시점의 패널을 앞뒤로 한 깊이감의 표시보다 시각적인 효과가 더 클 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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