KR101826741B1 - 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법은 홀로그램 기록매질에 각각이 2이하의 색상 정보를 포함하는 복수의 서브-복셀들(sub-voxels)을 형성함으로써 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성한다.

Description

홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법{Method for printing holographic 3D image}
홀로그래픽 3차원 영상을 프린팅하는 프린팅 방법에 관한 것이다.
최근에는 3차원의 입체 영상에 관한 관심이 많아지고 있으며, 이러한 입체 영상을 구현하기 위한 디스플레이 장치들이 개발되고 있다. 특히 다시점(Multiview) 영상을 이용함으로써 실제와 같은 자연스러운 입체 영상을 구현하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 또한, 시점수(number of view points)가 많을수록 자연스러운 입체 영상을 구현할 수 있지만, 입체 영상의 화질이 떨어지기 때문에 이를 개선하는 노력도 이루어지고 있다. 한편, 고화질의 실제와 같은 자연스러운 입체 영상은 홀로그램 기록매질을 이용하여 구현할 수도 있기 때문에 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다.
본 발명의 적어도 한 실시예는 홀로그래픽 3차원 영상을 프린팅하는 프린팅 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 있어서,
홀로그램 기록매질에 각각이 2이하의 색상 정보를 포함하는 복수의 서브-복셀들(sub-voxels)을 형성하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법이 제공된다.
상기 복수의 서브-복셀들은 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성할 수 있다. 여기서, 인접한 상기 서브-복셀들은 서로 다른 색상 정보를 가질 수 있다. 그리고, 상기 서브-복셀들 각각은 서로 다른 위치 정보를 포함할 수 있다.
상기 서브-복셀 2D 어레이 구조에서, 홀수의 서브-복셀행들(sub-voxel rows)은 짝수의 서브-복셀행들에 대해 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있을 수 있다. 또한, 상기 서브-복셀 2D 어레이 구조에서, 홀수의 서브-복셀열들(sub-voxel columns)은 짝수의 서브-복셀열들에 대해 소정 거리 만큼 시프트되어 있을 수 있다.
상기 서브-복셀들 각각은 예를 들면 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 중 하나 또는 두가지 색상의 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
홀로그램 기록매질에 제1 색상 정보를 포함하는 제1 서브-복셀을 형성하는 단계;
상기 홀로그램 기록매질에 제2 색상 정보를 포함하는 제2 서브-복셀을 형성하는 단계; 및
상기 홀로그램 기록매질에 제3 색상 정보를 포함하는 제3 서브-복셀을 형성하는 단계;를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법이 제공된다.
상기 제1 서브-복셀은 광원으로부터 제1 색상의 빛을 상기 제1 색상 정보가 디스플레이된 공간 광변조기(SLM; Spatial Light Modulator)를 통하여 상기 홀로그램 기록매질 상의 제1 위치에 조사함으로써 형성되고, 상기 제2 서브-복셀은 상기 광원으로부터 제2 색상의 빛을 상기 제2 색상 정보가 디스플레이된 공간 광변조기(SLM)를 통하여 상기 홀로그램 기록매질 상의 제2 위치에 조사함으로써 형성되며, 상기 제3 서브-복셀은 상기 광원으로부터 제3 색상의 빛을 상기 제3 색상 정보가 디스플레이된 공간 광변조기(SLM)를 통하여 상기 홀로그램 기록매질 상의 제3 위치에 조사함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 레이저 광원을 포함할 수 있다.
상기 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법은, 상기 제1 서브-복셀을 형성한 다음, 상기 홀로그램 기록매질을 서브-복셀 크기에 대응하는 거리만큼 이동시키는 단계; 및 상기 제2 서브-복셀을 형성한 다음, 상기 홀로그램 기록매질은 상기 서브-복셀 크기에 대응하는 거리만큼 이동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 순차적으로 반복 형성됨으로써 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 각각 예를 들면, 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 색상 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
홀로그램 기록매질에 제1 및 제2 색상 정보를 포함하는 제1 서브-복셀을 형성하는 단계;
상기 홀로그램 기록매질에 제2 및 제3 색상 정보를 포함하는 제2 서브-복셀을 형성하는 단계; 및
상기 홀로그램 기록매질에 제3 및 제1 색상 정보를 포함하는 제3 서브-복셀을 형성하는 단계;를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법이 제공된다.
상기 제1 서브-복셀을 형성하는 단계는, 상기 홀로그램 기록매질의 제1 위치에 상기 제1 색상 정보를 기록하는 단계; 및 상기 제1 위치에 상기 제2 색상 정보를 기록하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 제2 서브-복셀을 형성하는 단계는, 상기 홀로그램 기록매질의 제2 위치에 상기 제2 색상 정보를 기록하는 단계; 및 상기 제2 위치에 상기 제3 색상 정보를 기록하는 단계;를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀을 형성하는 단계는, 상기 홀로그램 기록매질의 제3 위치에 상기 제3 색상 정보를 기록하는 단계; 및 상기 제3 위치에 상기 제1 색상 정보를 기록하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 적어도 한 실시예에 의하면, 홀로그램 기록매질에 하나 또는 두가지 색상의 정보를 포함하는 서브-복셀들을 형성함으로써 홀로그램의 회절효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 3차원 입체 영상의 휘도를 증대시킬 수 있다. 또한, 홀로그램 기록매질에 고속으로 서브-복셀들을 프린팅할 수 있다.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 3차원 영상 프린터의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프린터에 의해 인쇄된 홀로그램 기록 매질로부터 사람이 3차원 영상을 인식하는 모습을 도시한 것이다.
도 3은 홀로그램 기록매질에 형성된 일반적인 복셀 2D 어레이 구조(voxel 2D array configuration)를 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 복셀 2D 어레이 구조를 형성하는 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조(sub-voxel 2D array configuration)를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 3차원 영상 프린터의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 홀로그래픽 3차원 영상 프린터는 광원(10), 광학 시스템, 프린터 헤드(printer head) 및 홀로그램 기록매질(hologram recording material,50) 등을 포함한다. 여기서, 상기 광학 시스템은 광분리기(beam splitter,), 반사미러들(12,22) 및 렌즈들(23,24) 등을 포함할 수 있으며, 상기 프린터 헤드는 공간 광변조기(SLM; Spatial Light Modulator,30) 및 대물렌즈(25) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광원으로는 예를 들면 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 레이저 광원(10R, 10G, 10B)이 사용될 수 있다. 이와 같은 구조에서, 광원(10)으로부터 소정 색상의 빛이 광분리기(40)에 의해 기준광(reference light,11)과 물체광(material light,21)으로 분리된 후, 상기 기준광(11)은 반사미러(12)를 경유하여 홀로그램 기록매질(50)의 소정 위치에 일정한 각도로 입사된다. 그리고, 상기 물체광(21)은 반사미러(22) 및 렌즈들(23,24)을 경유하여 소정 색상의 정보가 디스플레이된 공간 광변조기(SLM,30)에 입사된 다음, 상기 공간 광변조기(30)를 통과한 변조된 물체광(21)은 대물렌즈(25)를 통하여 상기 홀로그램 기록매질(50)에 입사된다. 여기서, 기준광(11)과 물체광(21)이 입사된 상기 홀로그램 기록매질(50)의 소정 위치에는 기준광(11)과 물체광(21)의 간섭 패턴이 프린팅되게 된다. 이와 같이, 상기 홀로그램 기록매질(50)에 3가지 색상의 빛, 예를 들어, 레드광, 그린광 및 블루광에 대한 각각의 간섭 패턴이 프린팅되면 3차원 입체 영상의 단위요소인 복셀(voxel,60)이 형성된다. 여기서, 복셀(voxel,60)이라 함은 픽셀의 개념을 3차원적으로 확대한 것으로, 3차원 공간에서의 단위 부피(unit volume)를 정의하는 그래픽 정보를 포함하는 부피 화소(volume pixel)를 말한다. 그리고, 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y 방향으로 이동하면서 상기한 간섭 패턴들을 실제 3차원 영상의 모든 위치들에 대응하여 프린팅하게 되면 상기 홀로그램 기록매질(50)에는 다수의 복셀들(60)이 2차원적으로 배열된 복셀 2D 어레이 구조(voxel 2D array configuration)가 형성된다.
이와 같이, 홀로그래픽 3차원 영상 프린터를 이용하여 홀로그램 기록 매질(50)에 실제 3차원 이미지에 대한 그래픽 정보들을 포함하는 다수의 복셀(60)을 형성하게 된다. 여기서, 상기 복셀들(60) 각각은 실제 3차원 이미지의 서로 다른 위치에서의 그래픽 정보를 포함하고 있다. 그리고, 이러한 복셀들(60) 각각은 일반적으로 3가지 이상의 색상 정보들을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 프린터에 의해 인쇄된 홀로그램 기록 매질(50)로부터 사람이 3차원 영상을 인식하는 모습을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 다수의 복셀들(60)로 구성된 복셀 2D 어레이 구조가 형성된 홀로그램 기록매질(50)에 홀로그램 기록에 사용된 기준광을 비추어 주게 되면 홀로그램 기록매질(50)로부터 3차원 입체 영상을 복원할 수 있게 된다.
도 3은 홀로그램 기록매질에 형성된 일반적인 복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다. 도 3에는 복셀들(60) 각각이 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 3가지 색상 정보들을 포함하는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 상기 복셀 2D 어레이 구조를 형성하는 복셀들(60) 각각은 서로 다른 위치정보를 포함하고 있다.
도 4는 도 3에 도시된 복셀 2D 어레이 구조를 형성하는 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 공간 광변조기(30)에 실제 3차원 영상의 소정 위치에 대한 레드 색상 정보를 디스플레이한 다음(71), 레드 레이저 광원(10R)으로부터 출사된 레드광이 공간 광변조기(30)를 통과하면서 홀로그램 기록매질(50) 상에 레드 색상의 정보를 기록한다(72). 그리고, 상기 공간 광변조기(30)에 그린 색상 정보를 디스플레이한 다음(73), 그린 레이저 광원(10G)으로부터 출사된 그린광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 레드 색상의 정보가 기록된 홀로그램 기록매질(50) 상에 그린 색상의 정보를 기록한다(74). 다음으로, 상기 공간 광변조기(30)에 블루 색상 정보를 디스플레이한 다음(75), 블루 레이저 광원(10B)으로부터 출사된 블루광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 레드 및 그린 색상의 정보가 기록된 홀로그램 기록매질(50) 상에 블루 색상의 정보를 기록한다(76). 이에 따라, 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에는 실제 3차원 영상의 소정 위치에 대한 레드, 그린 및 블루 3가지 색상의 정보를 포함하는 복셀(60)이 형성된다. 그리고, 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y방향으로 복셀 크기(voxel size)만큼 이동시킨 후 상기한 복셀 형성 작업을 반복적으로 수행하게 되면 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 복셀들(60)이 2차원적으로 배열된 복셀 2D 어레이 구조가 형성된다. 여기서, 상기 복셀들(60) 각각은 실제 3차원 영상의 서로 다른 위치에 대한 3가지 색상의 정보를 포함하고 있다.
이와 같이, 홀로그래픽 3차원 영상 프린터를 이용하여 3차원 영상을 프린팅하는 일반적인 방법에서는 레드광, 그린광 및 블루광이 순차적으로 출사되고, 이에 맞추어 공간 광변조기(30)가 각 색상에 해당하는 정보를 디스플레이함으로써 홀로그램 기록매질(50)의 동일한 복셀(50)에 3가지 색상 정보를 홀로그램 형태로 기록하게 된다. 그러나, 이러한 방법은 기록에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 홀로그램의 회절효율(DE; Diffraction Efficiency)가 떨어져 구현하는 3차원 입체 영상의 휘도가 떨어지는 문제가 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조(sub-voxel 2D array configuration)를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 다수의 서브-복셀들(161,162,163)이 2차원적으로 배열되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하고 있다. 여기서, 상기 서브-복셀들(161,162,163) 각각은 실제 3차원 입체 영상에서의 서로 다른 위치 정보를 가지고 있다. 그리고, 인접한 서브-복셀들(161,162,163)은 서로 다른 색상의 정보를 포함하고 있다. 상기 서브-복셀(161,162,163)이라 함은 실제 3차원 입체 영상의 단위 부피에 대한 하나 또는 두가지 색상의 정보를 포함하는 부피 화소(volume pixel)을 말한다. 즉, 복셀(도 3의 60)은 전술한 바와 같이 실제 3차원 입체 영상의 소정 위치에서의 3가지 이상의 색상 정보를 포함하지만, 상기 서브-복셀(161,162,163)은 하나 또는 두가지 색상 정보만을 포함하고 있다. 도 5에는 서브-복셀들(161,162,163) 각각이 하나의 색상 정보만을 포함하는 서브-복셀 2D 어레이 구조가 예시적으로 도시되어 있다.
구체적으로, 도 5에는 다수의 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(161,162,163)이 순차적으로 반복 배열되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하고 있다. 상기 제1 서브-복셀(161)은 제1 색상, 예를 들면 레드 색상의 정보를 포함하는 레드 서브-복셀이 될 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(162)은 제2 색상, 예를 들면 그린 색상의 정보를 포함하는 그린 서브-복셀이 될 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(163)은 제3 색상, 예를 들면 블루 색상의 정보를 포함하는 블루 서브-복셀이 될 수 있다. 한편, 이는 단지 예시적인 것으로, 상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(161,162,163)은 이외에도 다른 다양한 색상의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기한 서브-복셀 2D 어레이 구조에서 인접한 서브-복셀들(161,162,163)은 서로 다른 색상의 정보를 포함하고 있다. 예를 들면, 상기 제1 서브-복셀(161)의 주위에는 제2 및 제3 서브-복셀(162,163)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(162)의 주위에는 제3 및 제1 서브-복셀(163,161)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(163)의 주위에는 제1 및 제2 서브-복셀(161,162)이 배치될 수 있다.
이와 같이, 도 5에 도시된 서브-복셀 2D 어레이 구조에서는 서브-복셀들(161,162,163) 각각이 하나의 색상 정보만을 포함하고 있고, 또한 인접한 서브-복셀들(161,162,163)은 서로 다른 색상 및 위치 정보를 포함하고 있다. 상기 서브-복셀 2D 어레이 구조가 고밀도 구조인 경우에는 상기 서브-복셀 2D 어레이 구조에 의해 재현되는 3차원 입체 영상 정보는 2차원 영상과 유사한 운동시차(motion parallax) 정보를 가질 수 있다. 따러서, 소정 서브-복셀(161,162,163)이 인접하게 배치된 다른 색상의 서브-복셀들(161,162,163)과 조합함으로써 실제 3차원 입체 영상의 소정 위치에서의 색상을 구현할 수 있게 된다.
이와 같은 서브-복셀 2D 어레이 구조는 서브-복셀들(161,162,163) 각각이 하나의 색상 정보만을 포함하고 있으므로, 전술한 복셀 2D 어레이 구조에 비하여 그 기록 속도가 3배 정도 향상될 수 있다. 또한, 상기 서브-복셀 2D 어레이 구조는 일반적인 복셀 2D 어레이 구조이 비하여 구현되는 3차원 영상의 휘도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 기록매질(50)의 굴절율 변조값은 대략 10-3 ~ 10-1 정도로 정해져 있으며, 이러한 굴절율 변조값은 회절효율과 밀접한 관계가 있다. 일반적인 복셀 2D 어레이 구조에서는 복셀(도 3의 60)에 상기한 굴절율 변조값이 각 색상별로 나누어져 기록되어야 하기 때문에 각 색상별 굴절율 변조값은 하나의 색상만 서브-복셀(161,162,163)에 기록되는 서브-복셀 2D 어레이 구조에 비하여 낮아지게 된다. 따라서, 상기한 서브-복셀 2D 어레이 구조는 일반적인 복셀 2D 어레이 구조에 비하여 회절효율이 향상될 수 있으며, 이에 따라 구현되는 3차원 영상의 휘도가 증대될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 공간 광변조기(30)에 실제 3차원 영상의 소정 위치에 대한 레드 색상 정보를 디스플레이한 다음(171), 레드 레이저 광원(10R)으로부터 출사된 레드광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 홀로그램 기록매질(50) 상에 레드 색상의 정보를 기록한다. 이에 따라, 홀로그램 기록매질(50) 상에 레드 색상 정보를 포함하는 레드 서브-복셀(제1 서브-복셀,161)이 형성된다. 그리고, 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y방향으로 서브-복셀 크기(sub-voxel size)만큼 이동시킨다. 이어서, 상기 공간 광변조기(30)에 그린 색상 정보를 디스플레이한 다음, 그린 레이저 광원(10G)으로부터 출사된 그린광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에 그린 색상의 정보를 기록한다. 이에 따라, 그린 서브-복셀(제2 서브-복셀,162)이 상기 레드 서브-복셀(161)에 인접하여 형성된다. 그리고, 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y방향으로 서브-복셀 크기만큼 이동시킨다. 이어서, 상기 공간 광변조기(30)에 블루 색상 정보를 디스플레이한 다음, 블루 레이저 광원(10B)으로부터 출사된 블루광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에 블루 색상의 정보를 기록한다. 이에 따라, 블루 서브-복셀(제3 서브-복셀,163)이 상기 그린 서브-복셀(162)에 인접하여 형성된다. 그리고, 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y방향으로 서브-복셀 크기만큼 이동시킨 다음, 전술한 작업들을 반복적으로 수행하게 되면 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에는 다수의 레드 서브-복셀들(161), 그린 서브-복셀들(162) 및 블루 서브-복셀들(163)이 순차적으로 반복 형성되어 서브-복셀 2D 어레이 구조가 형성된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 다수의 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(161,162,163)이 순차적으로 반복 형성되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 구성하고 있다. 여기서, 상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(161,162,163)은 예를 들면 레드, 그린 및 블루 서브-복셀이 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 홀수의 서브-복셀 행들(sub-voxel rows,161a)은 짝수의 서브-복셀 행들(161b)에 대해 x 방향으로 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있다. 여기서, 상기 홀수의 서브-복셀 행들(161a)은 짝수의 서브-복셀 행들(161b)에 대해 x방향으로 대략 서브-복셀 사이즈의 반 정도에 해당하는 거리만큼 시프트될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 상기 제1 서브-복셀(161)의 주위에는 제2 및 제3 서브-복셀(162,163)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(162)의 주위에는 제3 및 제1 서브-복셀(163,161)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(163)의 주위에는 제1 및 제2 서브-복셀(161,162)이 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 다수의 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(161,162,163)이 순차적으로 반복 형성되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 구성하고 있다. 여기서, 상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(161,162,163)은 예를 들면 레드, 그린 및 블루 서브-복셀이 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 홀수의 서브-복셀 열들(sub-voxel columns,161c)은 짝수의 서브-복셀 열들(161d)에 대해 y방향으로 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있다. 여기서, 상기 홀수의 서브-복셀 열들(161c)은 짝수의 서브-복셀 열들(161d)에 대해 y방향으로 대략 서브-복셀 사이즈의 반 정도에 해당하는 거리만큼 시프트될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 서브-복셀(161)의 주위에는 제2 및 제3 서브-복셀(162,163)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(162)의 주위에는 제3 및 제1 서브-복셀(163,161)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(163)의 주위에는 제1 및 제2 서브-복셀(161,162)이 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 다수의 서브-복셀들(261,262,263)이 2차원적으로 배열되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하고 있다. 여기서, 상기 서브-복셀들(261,262,263) 각각은 실제 3차원 입체 영상에서의 서로 다른 위치 정보를 가지고 있다. 그리고, 인접한 서브-복셀들(261,262,263)은 서로 다른 색상의 정보를 포함하고 있다. 전술한 바와 같이, 상기 서브-복셀(261,262,263)이라 함은 실제 3차원 입체 영상의 단위 부피에 대한 하나 또는 두가지 색상의 정보를 포함하는 부피 화소(volume pixel)을 말한다. 도 9에는 서브-복셀들(261,262,263) 각각이 두가지 색상 정보를 포함하는 서브-복셀 2D 어레이 구조가 도시되어 있다.
구체적으로, 도 9에는 다수의 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(261,262,263)이 순차적으로 반복 배열되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하고 있다. 상기 제1 서브-복셀(261)은 제1 및 제2 색상, 예를 들면 레드 및 그린 색상의 정보를 포함할 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(262)은 제2 및 제3 색상, 예를 들면 그린 및 블루 색상의 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(263)은 제3 및 제1 색상, 예를 들면 블루 및 레드 색상의 정보를 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(261,262,263) 각각은 이외에도 다른 2가지 색상의 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 서브-복셀 2D 어레이 구조에서 인접한 서브-복셀들(261,262,263)은 서로 다른 색상의 정보를 포함하고 있다. 이에 따라, 상기 제1 서브-복셀(261)의 주위에는 제2 및 제3 서브-복셀(262,263)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(262)의 주위에는 제3 및 제1 서브-복셀(263,261)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(263)의 주위에는 제1 및 제2 서브-복셀(261,262)이 배치될 수 있다.
이와 같이, 도 9에 도시된 서브-복셀 2D 어레이 구조에서는 서브-복셀들(261,262,263) 각각이 두가지 색상 정보를 포함하고 있고, 또한 인접한 서브-복셀들(261,262,263)은 서로 다른 색상 및 위치 정보를 포함하고 있다. 이와 같은 서브-복셀들(261,262,263) 각각이 2가지 색상의 정보를 포함하는 서브-복셀 2D 어레이 구조는 전술한 복셀 2D 어레이 구조에 비하여 기록 속도 및 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 서브-복셀들(261,262,263) 각각이 2가지 색상의 정보를 포함하는 서브-복셀 2D 어레이 구조는 서브-복셀들(도 5의 161,162,163) 각각이 하나의 색상 정보만을 포함하는 서브-복셀 2D 어레이 구조에 비하여 그 기록 속도가 떨어지지만, 색상 표현력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 저밀도 구조의 서브-복셀 2D 어레이 구조에서도 높은 품질의 색상을 표현할 수 있다.
도 9에 도시된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법은 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 공간 광변조기(30)에 실제 3차원 영상의 소정 위치에 대한 레드 색상 정보를 디스플레이한 다음, 레드 레이저 광원(10R)으로부터 출사된 레드광이 공간 광변조기(30)를 통과하면서 홀로그램 기록매질(50) 상에 레드 색상의 정보를 기록한다. 그리고, 상기 공간 광변조기(30)에 그린 색상 정보를 디스플레이한 다음, 그린 레이저 광원(10G)으로부터 출사된 그린광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 레드 색상의 정보가 기록된 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에 그린 색상의 정보를 기록한다. 이에 따라, 홀로그램 기록매질(50) 상에 레드 및 그린 색상 정보를 포함하는 제1 서브-복셀(261)이 형성된다. 그리고, 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y방향으로 서브-복셀 크기만큼 이동시킨다. 다음으로, 상기 공간 광변조기(30)에 그린 색상 정보를 디스플레이한 다음, 그린 레이저 광원(10G)으로부터 출사된 그린광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에 그린 색상의 정보를 기록한다. 그리고, 상기 공간 광변조기(30)에 블루 색상 정보를 디스플레이한 다음, 블루 레이저 광원(10B)으로부터 출사된 블루광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 그린 색상의 정보가 기록된 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에 블루 색상의 정보를 기록한다. 이에 따라, 홀로그램 기록매질(50) 상에 그린 및 블루 색상 정보를 포함하는 제2 서브-복셀(262)이 형성된다. 그리고, 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y방향으로 서브-복셀 크기만큼 이동시킨다. 다음으로, 상기 공간 광변조기(30)에 블루 색상 정보를 디스플레이한 다음, 블루 레이저 광원(10B)으로부터 출사된 블루광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에 블루 색상의 정보를 기록한다. 그리고, 상기 공간 광변조기(30)에 레드 색상 정보를 디스플레이한 다음, 레드 레이저 광원(10R)으로부터 출사된 레드광이 상기 공간 광변조기(30)를 통과하면서 상기 블루 색상의 정보가 기록된 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에 레드 색상의 정보를 기록한다. 이에 따라, 홀로그램 기록매질(50) 상에 블루 및 레드 색상 정보를 포함하는 제3 서브-복셀(263)이 형성된다. 상기 홀로그램 기록매질(50)을 x 방향 또는 y방향으로 서브-복셀 크기만큼 이동시킨 다음, 전술한 작업들을 반복적으로 수행하게 되면 상기 홀로그램 기록매질(50) 상에는 다수의 제1 서브-복셀들(261), 제2 서브-복셀들(262) 및 제3 서브-복셀들(263)이 순차적으로 반복 형성되어 서브-복셀 2D 어레이 구조가 형성된다. 여기서, 상기 제1 서브-복셀(261)은 레드 및 그린 색상의 정보를 포함할 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(262)은 그린 및 블루 색상의 정보를 포함할 수 있고, 상기 제3 서브-복셀(263)은 블루 및 레드 색상의 정보를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 다수의 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(261,262,263)이 순차적으로 반복형성되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 구성하고 있다. 여기서, 상기 제1 서브-복셀(261)은 제1 및 제2 색상, 예를 들면 레드 및 그린 색상의 정보를 포함할 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(262)은 제2 및 제3 색상, 예를 들면 그린 및 블루 색상의 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(263)은 제3 및 제1 색상, 예를 들면 블루 및 레드 색상의 정보를 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(261,262,263) 각각은 이외에도 다른 2가지 색상의 정보를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 홀수의 서브-복셀 행들(sub-voxel rows,261a)은 짝수의 서브-복셀 행들(261b)에 대해 x 방향으로 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있다. 여기서, 상기 홀수의 서브-복셀 행들(261a)은 짝수의 서브-복셀 행들(261b)에 대해 x방향으로 대략 서브-복셀 사이즈의 1/2 정도에 해당하는 거리만큼 시프트될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 상기 제1 서브-복셀(261)의 주위에는 제2 및 제3 서브-복셀(262,263)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(262)의 주위에는 제3 및 제1 서브-복셀(263,261)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(263)의 주위에는 제1 및 제2 서브-복셀(261,262)이 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법에 의해 홀로그램 기록매질에 형성된 서브-복셀 2D 어레이 구조를 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 다수의 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(261,262,263)이 순차적으로 반복 형성되어 서브-복셀 2D 어레이 구조를 구성하고 있다. 여기서, 상기 제1 서브-복셀(261)은 제1 및 제2 색상, 예를 들면 레드 및 그린 색상의 정보를 포함할 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(262)은 제2 및 제3 색상, 예를 들면 그린 및 블루 색상의 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(263)은 제3 및 제1 색상, 예를 들면 블루 및 레드 색상의 정보를 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들(261,262,263) 각각은 이외에도 다른 2가지 색상의 정보를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 홀수의 서브-복셀 열들(sub-voxel columns,261c)은 짝수의 서브-복셀 열들(261d)에 대해 y방향으로 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있다. 여기서, 상기 홀수의 서브-복셀 열들(261c)은 짝수의 서브-복셀 열들(261d)에 대해 y방향으로 대략 서브-복셀 사이즈의 1/2 정도에 해당하는 거리만큼 시프트될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 상기 제1 서브-복셀(261)의 주위에는 제2 및 제3 서브-복셀(262,263)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 서브-복셀(262)의 주위에는 제3 및 제1 서브-복셀(263,261)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 서브-복셀(263)의 주위에는 제1 및 제2 서브-복셀(261,262)이 배치될 수 있다.
이상의 실시예들에서는 3가지 색상, 즉 레드, 그린 및 블루 색상을 조합하여 소정 색상을 표현하는 경우가 예시적으로 설명되었다. 하지만, 전술한 색상들의 수 및 종류에 한정되지 않으며, 4가지 이상의 다양한 색상을 조합하여 소정 색상을 표현할 수도 있다. 또한, 이상의 실시예들에서는 서브-복셀(161,162,163)이 하나의 색상 정보만을 포함하는 서브-복셀 2D 어레이 구조나, 서브-복셀(261,262,263)이 2가지 색상 정보를 포함하는 서브-복셀 2D 어레이 구조에 대해 설명되었다. 그러나, 하나의 서브-복셀 2D 어레이 구조에서 일부 서브-복셀들 각각은 하나의 색상 정보만을 포함하고 다른 서브-복셀들 각각은 2가지 색상 정보를 포함하는 것도 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10... 광원 11... 기준광
12,22... 반사미러 21... 물체광
23,24... 렌즈 25... 대물렌즈
30... 공간 광변조기(SLM; spatial light modulator)
40... 광분리기(beam splitter)
50... 홀로그램 기록매질
60... 복셀
161,261... 제1 서브-복셀 162,262... 제2 서브-복셀
163,263... 제3 서브-복셀

Claims (28)

  1. 홀로그램 기록매질에 각각이 2이하의 색상 정보를 포함하는 복수의 서브-복셀들(sub-voxels)을 형성하고,
    상기 복수의 서브-복셀들은 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하며,
    상기 서브-복셀 2D 어레이 구조에서, 홀수의 서브-복셀행들(sub-voxel rows)은 짝수의 서브-복셀행들에 대해 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있거나 홀수의 서브-복셀열들(sub-voxel columns)은 짝수의 서브-복셀열들에 대해 소정 거리 만큼 시프트되어 있는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    인접한 상기 서브-복셀들은 서로 다른 색상 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서브-복셀들 각각은 서로 다른 위치 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브-복셀들 각각은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 중 하나 또는 두가지 색상의 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  8. 홀로그램 기록매질에 제1 색상 정보를 포함하는 제1 서브-복셀을 형성하는 단계;
    상기 홀로그램 기록매질에 제2 색상 정보를 포함하는 제2 서브-복셀을 형성하는 단계; 및
    상기 홀로그램 기록매질에 제3 색상 정보를 포함하는 제3 서브-복셀을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 순차적으로 반복 형성됨으로써 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하며,
    상기 서브-복셀 2D 어레이 구조에서, 홀수의 서브-복셀행들(sub-voxel rows)은 짝수의 서브-복셀행들에 대해 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있거나 홀수의 서브-복셀열들(sub-voxel columns)은 짝수의 서브-복셀열들에 대해 소정 거리 만큼 시프트되어 있는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 서브-복셀은 광원으로부터 제1 색상의 빛을 상기 제1 색상 정보가 디스플레이된 공간 광변조기(SLM; Spatial Light Modulator)를 통하여 상기 홀로그램 기록매질 상의 제1 위치에 조사함으로써 형성되고, 상기 제2 서브-복셀은 상기 광원으로부터 제2 색상의 빛을 상기 제2 색상 정보가 디스플레이된 공간 광변조기(SLM)를 통하여 상기 홀로그램 기록매질 상의 제2 위치에 조사함으로써 형성되며, 상기 제3 서브-복셀은 상기 광원으로부터 제3 색상의 빛을 상기 제3 색상 정보가 디스플레이된 공간 광변조기(SLM)를 통하여 상기 홀로그램 기록매질 상의 제3 위치에 조사함으로써 형성되는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 광원을 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 서브-복셀을 형성한 다음, 상기 홀로그램 기록매질을 서브-복셀 크기에 대응하는 거리만큼 이동시키는 단계; 및
    상기 제2 서브-복셀을 형성한 다음, 상기 홀로그램 기록매질은 상기 서브-복셀 크기에 대응하는 거리만큼 이동시키는 단계;를 더 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 서로 인접하도록 배치되는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 서로 다른 위치 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 각각 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 색상 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  18. 홀로그램 기록매질에 제1 및 제2 색상 정보를 포함하는 제1 서브-복셀을 형성하는 단계;
    상기 홀로그램 기록매질에 제2 및 제3 색상 정보를 포함하는 제2 서브-복셀을 형성하는 단계; 및
    상기 홀로그램 기록매질에 제3 및 제1 색상 정보를 포함하는 제3 서브-복셀을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 순차적으로 반복 형성됨으로써 서브-복셀 2D 어레이 구조를 형성하며,
    상기 서브-복셀 2D 어레이 구조에서, 홀수의 서브-복셀행들(sub-voxel rows)은 짝수의 서브-복셀행들에 대해 소정 거리 만큼 시프트(shift)되어 있거나 홀수의 서브-복셀열들(sub-voxel columns)은 짝수의 서브-복셀열들에 대해 소정 거리 만큼 시프트되어 있는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 서브-복셀을 형성하는 단계는, 상기 홀로그램 기록매질의 제1 위치에 상기 제1 색상 정보를 기록하는 단계; 및 상기 제1 위치에 상기 제2 색상 정보를 기록하는 단계;를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 서브-복셀을 형성하는 단계는, 상기 홀로그램 기록매질의 제2 위치에 상기 제2 색상 정보를 기록하는 단계; 및 상기 제2 위치에 상기 제3 색상 정보를 기록하는 단계;를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제3 서브-복셀을 형성하는 단계는, 상기 홀로그램 기록매질의 제3 위치에 상기 제3 색상 정보를 기록하는 단계; 및 상기 제3 위치에 상기 제1 색상 정보를 기록하는 단계;를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 서브-복셀을 형성한 다음, 상기 홀로그램 기록매질을 서브-복셀 크기에 대응하는 거리만큼 이동시키는 단계; 및
    상기 제2 서브-복셀을 형성한 다음, 상기 홀로그램 기록매질은 상기 서브-복셀 크기에 대응하는 거리만큼 이동시키는 단계;를 더 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  23. 삭제
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 서로 인접하도록 배치되는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 서브-복셀들은 서로 다른 위치 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 색상 정보는 각각 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 색상 정보를 포함하는 홀로그래픽 3차원 영상의 프린팅 방법.
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