KR20200054091A

KR20200054091A - 홀로그래픽 프로젝션을 위한 디스플레이 장치에의 픽셀 매핑

Info

Publication number: KR20200054091A
Application number: KR1020190140866A
Authority: KR
Inventors: 웬기로우 미갈; 크리스마스 제미슨
Original assignee: 듀얼리타스 리미티드
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2020-05-19
Also published as: EP3650949A1; GB2578785A; PL3650949T3; JP6998102B2; EP3650949B1; US20200150589A1; US11231683B2; CN111176092A; GB2578785B; CN111176092B; JP2020076973A; GB2578785C; GB201818295D0; KR102241604B1

Abstract

공간 광 변조기 용 구동기가 제공된다. 공간 광 변조기는 [m × n] 픽셀을 포함한다. 구동기는 각각 [x × y] 픽셀을 포함하는 입력 홀로그램을 수신하도록 구성되며, 여기서 m ≥ x 및 n ≥ y이다. 구동기는 타일링 방식을 사용하여 입력 홀로그램 각각에 대응하는 출력 홀로그램을 형성하기 위해 입력 홀로그램 각각을 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링함으로써, [m × n] 픽셀을 각각 포함하는 출력 홀로그램을 공간 광 변조기 상에 디스플레이하기 위해 공간 광 변조기를 구동하도록 더 구성된다. 구동기는 제1출력 홀로그램을 표시하기 위해 제1타일링 방식을 사용하고, 제2출력 홀로그램을 표시하기 위해 제2타일링 방식을 사용하도록 구성된다. 각각의 출력 홀로그램은 입력 홀로그램의 복수의 타일을 포함한다. 각 타일링 방식은 각 타일의 크기와 공간 광 변조기의 픽셀들 상에서의 각 타일의 위치를 정의한다.

Description

홀로그래픽 프로젝션을 위한 디스플레이 장치에의 픽셀 매핑{Pixel Mapping onto Display Device for Holographic Projection}

본 발명은 공간 광 변조기 용 구동기, 공간 광 변조기 용 타일링 엔진 및 공간 광 변조기의 구동 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 홀로그래픽 프로젝터 및 홀로그래픽 프로젝션 방법에 관한 것이다. 일부 실시예는 홀로그래픽 프로젝션의 품질을 개선하는 방법 및 홀로그래픽 프로젝션의 해상도를 증가시키는 방법에 관한 것이다. 다른 실시예는 입력 홀로그램의 픽셀을 디스플레이 픽셀에 매핑하기 위한 홀로그램 프로세서 및 홀로그램 픽셀을 픽셀을 포함하는 디스플레이 장치에 매핑하는 방법에 관한 것이다. 다른 실시예는 홀로 그래픽 프로젝터를 포함하는 헤드업 디스플레이에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

객체에서 산란된 빛은 진폭 및 위상 정보를 포함한다. 이러한 진폭 및 위상 정보는 홀로그래피(holography)라고 하는 간섭 기술을 사용하여 감광성 플레이트 또는 필름에 캡처 될 수 있다. 감광성 플레이트 또는 필름 상에 포착된 패턴은 홀로그래픽 기록 또는 홀로그램으로 지칭된다. 홀로그램은 객체의 재구성을 형성하는데 사용될 수 있다. 홀로그램에 의해 형성된 객체의 재구성은 홀로그래픽 재구성으로 지칭된다. 홀로그래픽 재구성은 홀로그램을 적절한 광으로 조광(illuminating)함으로써 형성될 수 있다.

컴퓨터 생성 홀로그래피는 빛의 간섭에 의해 홀로그램을 형성하는데 사용된 프로세스를 수치적으로 시뮬레이션 할 수 있다. 컴퓨터 생성 홀로그램은 수학적 변환을 사용하여 계산될 수 있다. 수학적 변환은 푸리에 변환에 기초할 수 있다. 수학적 변환은 푸리에 변환 또는 프레넬(Fresnel) 변환일 수 있다. 대상 이미지의 푸리에 변환을 수행하여 계산된 홀로그램은 푸리에 변환 홀로그램 또는 푸리에 홀로그램으로 지칭될 수 있다. 푸리에 홀로그램은 대상 이미지의 푸리에 도메인 또는 주파수 도메인 표현으로 간주될 수 있다. 프레넬 변환을 사용하여 계산된 홀로그램은 프레넬 홀로그램으로 지칭될 수 있다.

컴퓨터 생성 홀로그램은 홀로그램 픽셀로 지칭될 수 있는 홀로그램 값의 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 홀로그램 값은 위상 및/또는 진폭 값일 수 있다. 각각의 홀로그램 값은 복수의 허용 가능한 값 중 하나로 제한(예컨대, 정량화) 될 수 있다. 컴퓨터 생성 홀로그램은 디스플레이 장치에 디스플레이 될 수 있다. 허용 가능한 값의 선택은 홀로그램을 디스플레이 하는데 사용될 디스플레이 장치에 기초할 수 있다. 복수의 허용 가능한 값은 디스플레이 장치의 성능에 기초할 수 있다.

디스플레이 장치는 픽셀 어레이를 포함하는 공간 광 변조기 일 수 있다. 공간 광 변조기는 각 픽셀이 복굴절성(birefringence)을 갖는 개별적으로 어드레스 가능한 액정 셀인 액정 장치일 수 있다. 각각의 픽셀은 대응하는 홀로그램 픽셀에 따라 광의 진폭 및/또는 위상을 변조할 수 있다. 각각의 픽셀은 광 변조 요소 및 광 변조 요소를 구동하도록 구성된 픽셀 회로를 포함한다. 홀로그램은 광 변조 패턴으로 간주될 수 있다.

홀로그램 재구성은 디스플레이 된 홀로그램을 적절한 광으로 조광함으로써 형성될 수 있다. 입사광의 진폭 및/또는 위상은 광 변조 패턴에 따라 공간적으로 변조된다. 광은 공간 광 변조기에 의해 회절된다. 디스플레이 장치로부터 발산되는 복합 광 패턴은 재생 평면에서 간섭하여 대상 이미지에 대응하는 홀로 그래픽 재구성을 형성한다. 홀로그램이 푸리에 홀로그램인 경우, 재생 평면은 원거리(즉, 디스플레이 장치로부터의 무한 거리)에 있지만 재생 평면을 근거리로 가져오는 데 렌즈가 사용될 수 있다. 편의상, 홀로그래픽 재구성 자체는 이미지로 지칭될 수 있다. 홀로그래픽 재구성은 디스플레이 장치로부터 떨어진 평면 상에 프로젝션되고, 따라서 이 기술은 홀로그래픽 프로젝션이라고 알려져 있다. 헤드업 디스플레이는 홀로그래픽 프로젝터를 사용하여 형성될 수 있지만, 헤드마운트 디스플레이와 같은 많은 다른 장치가 본 발명에 따른 홀로그래픽 프로젝터를 이미지 소스로서 사용할 수 있다.

본 발명은 홀로그래픽 프로젝션의 품질을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.

본 개시에 따른 구동기는 정적이거나 실시간으로 변경 가능한 것과 같이 시간상 변경 가능한 이미지(즉, 홀로그래픽 재구성)를 디스플레이 하기위한 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 본 개시에 따른 홀로그램은 복수의 픽셀, 예를 들어 [x × y] 픽셀을 포함한다. 홀로그램이 디스플레이 장치보다 적은 픽셀을 갖는 경우, 홀로그램은 디스플레이 장치 상에 타일링 될 수 있다. 타일링은 홀로그램의 적어도 일부의 반복을 표시하기 위해 디스플레이 장치의 여분 픽셀을 사용한다. 타일링은 디스플레이 장치 상에 타일 패턴을 디스플레이 하는데, 타일 패턴은 복수의 타일을 포함한다. 타일은 홀로그램의 연속적이고 연속적으로 인접한(contiguous)인 픽셀 그룹이다. 복수의 타일은 홀로그램의 임의의 수의 완전-타일 및 임의의 수의 부분-타일을 포함할 수 있다. 완전-타일은 완전한 홀로그램이다. 즉, 완전-타일은 홀로그램의 [x × y] 픽셀의 완전히 연속하여 인접한 그룹이다. 부분-타일은 홀로그램의 하위 집합이다. 즉, 부분 타일은 홀로그램의 [x × y] 픽셀의 연속적이고 연속적으로 인접한 하위 집합이다. 일부 실시예에서, 타일링은 디스플레이 장치를 채우는 데 사용된다. 즉, 타일링은 디스플레이 장치의 모든 픽셀을 사용하여 홀로그램을 디스플레이 할 수 있다. 일부 실시예에서, 모든 타일은 사각형이다. 일부 실시예에서, 모든 타일은 직사각형이다. 각각의 타일은 필요에 따라 임의의 크기 또는 종횡비를 가질 수 있다.

디스플레이 장치 상에서 반복되는 홀로그램은 여기에서 타일링 프로세스에 사용되는 소스이기 때문에 입력 홀로그램으로 지칭된다. 디스플레이 장치 상에 디스플레이 되는 타일을 갖는 결과적인 패턴은 출력 홀로그램으로 지칭된다. 입력 홀로그램은 입력 컴퓨터 생성 홀로그램이고 출력 홀로그램은 출력 컴퓨터 생성 홀로그램이다. 디스플레이 장치 상에 디스플레이 된 출력 홀로그램은 또한 광 변조 패턴으로 지칭될 수 있다. 요약하면, 본 발명은 동적으로 변경된 타일링 방식을 사용하여 입력 홀로그램으로부터 출력 홀로그램을 형성하는 공간 광 변조기용 구동기에 관한 것이다.

본 개시에 따른 각각의 타일링 방식은 출력 홀로그램의 모든 픽셀이 입력 홀로그램의 단일 픽셀에 대응하도록 입력 홀로그램의 연속하여 인접한 픽셀 그룹을 출력 홀로그램의 픽셀에 맵핑하는 고유한 픽셀 맵핑 방식으로부터 기인한다. 따라서, 입력 홀로그램의 일부 픽셀은 출력 홀로그램의 다수의 픽셀에 대응하는 것으로 이해될 것이다. 입력 홀로그램의 적어도 일부 픽셀과 출력 홀로그램의 픽셀 사이에는 일대 다(one-to-many) 상관 관계가 있다고 말할 수 있다. 타일의 수는 4 내지 10과 같이 2 내지 12 일 수 있다. 각 타일은 적어도 두 개의 픽셀을 포함한다. 각각의 타일링 방식은 2개 내지 12개의 타일링 방식과 같은 복수의 타일링 방식으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 타일링 방식은 4개 또는 8개의 상이한 타일링 방식을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 일부 실시예들에서, 각각의 타일링 방식은 적어도 하나의 완전-타일을 포함하는 출력 홀로그램을 형성한다. 일부 실시예에서, 출력 홀로그램을 형성하는 제1타일링 방식은 4개의 완전-타일을 포함하고, 제2, 제3 및 제4타일링 방식은 하나의 완전-타일 및 8개의 부분-타일을 포함한다. 그러나, 본 발명은 디스플레이 장치에 맞을 수 있는 완전-타일 및 부분-타일의 임의의 조합을 포함하는 출력 홀로그램을 형성하는 것으로 확장된다.

공간 광 변조기용 구동기가 제공된다. 공간 광 변조기는 [m × n] 픽셀을 포함한다. 구동기는 각각 [x × y] 픽셀을 포함하는 입력 홀로그램을 수신하도록 구성된다. 본 발명에 개시된 일부 예에서, m ≥ x 및 n ≥ y이다. 본 발명에 개시된 다른 예에서, m > x 및/또는 n > y 이다. 구동기는 또한 타일링 방식을 이용하여, 입력 홀로그램 각각에 대응하는 출력 홀로그램을 형성하기 위해서 입력 홀로그램 각각을 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링함으로써, 각각 [m × n] 픽셀을 포함하는 출력 홀로그램을 공간 광 변조기 상에 디스플레이 하도록 공간 광 변조기를 구동하도록 구성된다. 구동기는 제1타일링 방식을 이용하여 제1출력 홀로그램을 표시하고, 제2타일링 방식을 이용하여 제2출력 홀로그램을 표시하도록 구성된다. 각각의 출력 홀로그램은 입력 홀로그램의 복수의 타일을 포함한다. 각 타일링 방식은 각 타일의 크기와 공간 광 변조기의 픽셀들에서의 각 타일의 위치를 정의한다.

타일링에 의해 형성된 각각의 출력 홀로그램은 입력 홀로그램의 복수의 타일을 포함하는 연속 광 변조 패턴이며, 여기서 타일은 입력 홀로그램의 연속적인, 연속적이고 인접한 픽셀 그룹이다. 타일링 방식은 홀로그램의 적어도 일부 픽셀과 공간 광 변조기의 픽셀 사이의 일대 다 매핑을 포함하는 픽셀 맵핑 방식이다.

마찬가지로, [m × n] 픽셀을 포함하는 공간 광 변조기를 구동하는 방법이 제공된다. 이 방법은 [x × y] 픽셀을 포함하는 입력 홀로그램을 수신하는 제1단계를 포함하며, 여기서 m ≥ x 및 n ≥ y이다. 이 방법은 입력 홀로그램을 공간 광 변조기의 픽셀들에 제1타일링 방식을 이용하여 처음으로 타일링함으로써 [m × n] 픽셀들을 포함하는 제1 출력 홀로그램을 디스플레이 하는 제 2 단계를 포함한다. 이 방법은 입력 홀로그램을 공간 광 변조기의 픽셀들에 제2타일링 방식을 사용하여 두번째로 타일링함으로써 [m × n] 픽셀들을 포함하는 제2출력 홀로그램을 디스플레이 하는 제3단계를 포함한다. 제1단계는 제2단계 전에 수행될 수 있고, 제2단계는 제3단계 전에 수행될 수 있다.

각 입력 홀로그램의 총 픽셀 수는 공간 광 변조기에 표시된 해당 출력 홀로그램 또는 홀로그램의 픽셀 수보다 적다. 예를 들어, 입력 홀로그램은 두 차원 모두에서 출력 홀로그램보다 작거나(m > x 및 n > y), 한 차원에서만 출력 홀로그램보다 작을 수 있다(m > x, n = y 또는 m = x, n > y). 이러한 구성은 입력 홀로그램의 모든 부분을 출력 홀로그램 어딘가에 매핑 할 수 있게 한다. 실시예들에서, 전체 입력 홀로그램은 연속적인 픽셀 세트로서 매핑된다. 다른 예들에서, 입력 홀로그램은 출력 홀로그램이 전체 입력 홀로그램의 연속적인 표현을 포함하지 않도록 매핑에서 다수의 픽셀 세트로 분할된다. 즉, 이들 다른 예에서, 출력 홀로그램은 완전-타일을 포함하지 않는다. 실시예들에서, 각각의 출력 홀로그램은 적어도 하나의 완전-타일 및 선택적으로 복수의 부분-타일을 포함한다. 수신된 입력 홀로그램의 픽셀은 동적/변경가능한 타일링 방식을 사용하여 적어도 하나의 대응하는 더 큰 출력 홀로그램에 매핑 된다. 원래 입력 홀로그램의 적어도 하나의 픽셀이 출력 홀로그램에서 반복된다. 예를 들어, 공간 광 변조기의 픽셀 어레이는 다수의 개별 영역들로 분할될 수 있으며, 이들 각각은 입력 홀로그램의 적어도 서브 세트를 나타내도록 구성된다. 그러므로, 입력 홀로그램의 일부(즉, 홀로그램의 픽셀의 연속 서브 세트)는 그렇지 않으면 사용되지 않았던 공간 광 변조기 픽셀에서 반복될 수 있다.

본 개시에 따른 공간 광 변조기의 구동기는 홀로 그래픽 재구성의 이미지 품질을 향상시킨다. 구체적으로, 홀로그래픽 재구성에서 잡음 또는 아티팩트(artefacts)로 나타나는 광학 효과를 매끄럽게 하거나 평균화하는 것으로 밝혀졌다.

일부 실시예들에서, 출력 홀로그램의 각각의 타일은 입력 홀로그램의 적어도 하나의 단부 또는 경계를 포함한다. 보다 구체적으로, 각각의 타일은 홀로그램의 적어도 하나의 말단 행 픽셀 또는 말단 열 픽셀을 포함한다. 입력 홀로그램의 말단 행/열은 입력 홀로그램의 4개의 경계 및 픽셀의 행과 열 중 하나이다. 보다 구체적으로, 말단 행/열은 입력 홀로그램 픽셀의 첫번째 또는 마지막 행/열이다. 픽셀의 첫번째 행/열은 픽셀의 마지막 행/열과 반대이다. 예를 들어, 행1은 행x와 반대이고 열1은 열y와 반대이다. 일부 실시예에서, 타일링은 연속적이며, 이는 출력 홀로그램의 모든 인접 타일 쌍이 입력 홀로그램의 한 말단을 입력 홀로그램의 반대쪽 말단에 연결하는 것을 의미한다. 예를 들어, 인접한 타일은 열y를 열1에 또는 행x를 행1에 연결할 수 있다. 모든 인접한 타일은 입력 홀로그램 픽셀의 말단 열을 입력 홀로그램 픽셀의 첫번째 열에 연결하거나 입력 홀로그램 픽셀의 말단 행을 입력 홀로그램 픽셀의 첫번째 행에 연결한다고 표현할 수 있다.

특히, 본 발명자들은 인접한 타일이 입력 홀로그램의 픽셀 값의 반복 시퀀스에서 중간 시퀀스 불연속을 발생시키는 경우, 홀로그램 재구성에서 아티팩트가 관찰되며, 이는 이미지의 인지 품질을 저하시킨다는 것을 발견했다. 출력 홀로그램의 각 행과 각 열이 입력 홀로그램의 픽셀 값 시퀀스를 끊지 않을 때 이러한 아티팩트가 최소화된다. 즉, 출력 홀로그램의 각 행 및 열은 입력 홀로그램의 대응하는 행 또는 열의 연속적인 반복인 경우이다. 연속적인 타일 패턴의 타일은 반복 패턴을 말단에서 말단까지 연결한다. 출력 홀로그램은 픽셀 값 시퀀스에서 점프를 포함하거나 시퀀스에서 픽셀 값을 생략하는 행 또는 열을 포함하지 않는다. 이들 실시예는 홀로그램 패턴의 연속적인 반복을 형성한다고 말할 수 있다.

또한, 본 발명자들은 홀로그램 재구성의 품질을 개선하기위한 개시된 기술이 출력 홀로그램이 하나 이상의 완전-타일을 포함하고 입력 홀로그램의 각 픽셀이 출력 홀로그램에서 픽셀 값 배열의 양방향으로 적어도 한 번 반복될 때 특히 효과적이라는 것을 발견했다. 후자는 출력 홀로그램이, 위에 정의된 바와 같이, 홀로그램 패턴의 연속 반복이고 m ≥ 2x 및 n ≥ 2y 일 때 달성될 수 있다. 의심의 여지를 피하기 위해, 일부 실시예들에서, 각각의 출력 홀로그램은 적어도 하나의 완전-타일을 포함하고, 여기서 완전-타일은 입력 홀로그램의 [x × y] 픽셀의 완전한 연속하고 인접한 그룹이다. 일부 실시예에서, 각각의 출력 홀로그램은 복수의 부분 타일을 추가로 또는 대안적으로 포함하며, 여기서 부분 타일은 입력 홀로그램의 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트이다.

구동기는 제1입력 홀로그램을 수신하도록 구성될 수 있다. 구동기는 제1타일링 방식을 이용하여 제1출력 홀로그램을 디스플레이 하기 위해 제1타일링 방식을 사용하여 공간 광 변조기의 픽셀들에 제1입력 홀로그램을 타일링하도록 구성될 수 있다. 구동기는 제2타일링 방식을 사용하여 제2입력 홀로그램을 공간 광 변조기의 픽셀에 타일링하여 제2출력 홀로그램을 디스플레이 하도록 또한 구성될 수 있다.

마찬가지로, 공간 광 변조기를 구동하는 방법은 제1타일링 방식을 사용하여 제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1타일링 방식을 사용하여 제1입력 홀로그램을 공간 광 변조기의 픽셀들에 처음으로 타일링하는 제4단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 제2타일링 방식을 사용하여 제2출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1입력 홀로그램을 공간 광 변조기의 픽셀 상에 두번째로 타일링하는 제5단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 구성은 다수의 출력 홀로그램의 계산 또는 형성을 용이하게 하며, 이들 각각은 단일 수신된 입력 홀로그램에 대응한다. 수신된 입력 홀로그램은 홀로그램 시퀀스의 하나의 홀로그램일 수 있고, 복수의 출력 홀로그램은 각각의 입력 홀로그램에 대해 생성될 수 있다. 예를 들어, 다음 입력 홀로그램이 처리되기 전에 동일한 입력 홀로그램에 대응하는 복수의 출력 홀로그램이 디스플레이 될 수 있다. 각 출력 홀로그램의 이미지 내용은 물론 동일하지만, 이 실시예에서, 상이한 타일링 방식이 출력 홀로그램을 형성하는데 사용될 수 있다. 입력 홀로그램 당 출력 홀로그램의 수는 예를 들어 하드웨어의 속도, 디스플레이 장치의 갱신 속도 또는 입력 이미지 또는 이미지에 대응하는 컴퓨터 생성 홀로그램의 프레임 속도에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 입력 홀로그램은 3 또는 6 개의 서로 다르게 타일링된 출력 홀로그램을 형성하는 데 사용된다. 하나의 입력 홀로그램으로 다른 타일링 구성표를 사용할 수 있으므로 동일한 이미지의 여러 홀로그램 재구성이 가능하다. 의심의 여지를 피하기 위해, 하나의 타일링 방식이 입력 홀로그램으로부터 하나의 출력 홀로그램을 형성하는데 사용되고, 출력 홀로그램은 적절히 조광됨으로써 홀로그램 재구성을 발현시킨다. 대응하는 출력 홀로그램들의 시퀀스를 디스플레이하기 위해 동일한 입력 홀로그램에 대해 상이한 타일링 방식을 사용함으로써 이미지 품질이 향상되는 것으로 밝혀졌다. 선택적으로, 타일링 방식은 입력 홀로그램 당 2 내지 12회 변경될 수 있지만, 입력 홀로그램 당 2 내지 6회 변경될 수도 있다. 즉, 각각의 입력 홀로그램에 대해 2 내지 6개 또는 심지어 2 내지 12개의 상이한 출력 홀로그램이 연속적으로 디스플레이 될 수 있으며, 여기서 각각의 출력 홀로그램은 동일한 입력 홀로그램에 대해 상이하게 타일링 된 버전이다. 타일링 방식의 변환 속도는 다양하게 가능하다. 예를 들어, 상술한 효과를 얻기 위해 타일링 방식의 변화 속도는 예를 들어 120 Hz, 180 Hz, 240 Hz, 300 Hz, 360 Hz, 420 Hz 또는 480 Hz와 같거나 혹은 그 이상일 수 있다. 타일링 방식은 예를 들어, 격회로 변경되거나, 혹은 고려될 수 있는 어떠한 방식에 따라 변경될 수 있다.

구동기는 입력 홀로그램의 비디오 레이트 시퀀스와 같은 일련의 입력 홀로그램을 수신하도록 구성될 수 있다. 구동기는 다음 입력 홀로그램이 수신되기 전에, 입력 홀로그램이 복수의 상이한 타일링 방식을 사용하여 공간 광 변조기의 픽셀들에 타일링함으로써, 각각의 입력 홀로그램에 대해 복수의 대응하는 출력 홀로그램을 연속적으로 디스플레이하도록 구성될 수 있다.

마찬가지로, 공간 광 변조기를 구동하는 방법은 다음 입력 홀로그램이 수신되기 전에, 복수의 상이한 타일링 방식을 사용하여 공간 광 변조기의 픽셀들에 입력 홀로그램을 타일링함으로써, 입력 홀로그램들의 비디오 레이트 시퀀스를 수신하고 각각의 입력 홀로그램에 대해 복수의 대응하는 홀로그램을 연속적으로 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

구동기는 제1입력 홀로그램을 수신하고 제1타일링 방식을 이용하여 제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1타일링 방식을 사용하여 공간 광 변조기의 픽셀들에 제1입력 홀로그램을 처음으로 타일링하도록 구성될 수 있다. 구동기는 제2입력 홀로그램을 수신하고 제2타일링 방식을 사용하여 제2출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제2타일링 방식을 사용하여 공간 광 변조기의 픽셀들에 제2입력 홀로그램을 두번째로 타일링하도록 추가로 구성될 수 있다.

마찬가지로, 공간 광 변조기를 구동하는 방법은 제1입력 홀로그램을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1타일링 방식을 사용하여, 제1입력 홀로그램을 공간 광 변조기의 픽셀들에 처음으로 타일링하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 제2입력 홀로그램을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 제2출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제2타일링 방식을 사용하여 공간 광 변조기의 픽셀에 제2입력 홀로그램을 두번째로 타일링하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예들에서, 각각의 출력 홀로그램은 예를 들어 프레임 시퀀스에서 하나의 프레임일 수 있는 상이한 입력 홀로그램에 대응한다. 따라서 타일링 방식은 입력 홀로그램 당 여러 번이 아니라 각각의 새로운 입력 홀로그램에 대해 변경된다. 이들 실시예에서, 타일링 방식은 예를 들어 입력 홀로그램 마다 또는 격회의 입력 홀로그램 마다 변경될 수 있다. 예를 들어, 타일링 방식은 60 Hz, 30 Hz 또는 15 Hz로 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 타일링 방식은 연속적으로 변경되며, 2개의 연속 출력 홀로그램이 동일한 타일링 방식을 사용하지 않는다. 실시예들에서, 타일링 방식은 각각의 디스플레이 이벤트에 따라 변경된다고 말할 수 있다.

구동기는 입력 홀로그램의 비디오 레이트 시퀀스를 수신하도록 구성될 수 있다. 구동기는 공간 광 변조기의 픽셀에 각각의 입력 홀로그램을 연속적으로 타일링하고 타일링 방식을 연속적으로 변경함으로써 출력 홀로그램의 대응하는 비디오 레이트 시퀀스를 디스플레이하도록 추가로 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 각각의 입력 홀로그램은 공간 주파수의 공간 분포를 포함한다. 공간 주파수의 공간 분포를 포함하는 각각의 입력 홀로그램은 푸리에 또는 프레넬 홀로그램이다.

특히, 동적 타일-이동(shifting)은 디스플레이 장치 상에서 공간 주파수를 효과적으로 이동시킨다. 즉, 공간 주파수의 공간 분포를 변경한다. 이는 프로젝션 시스템의 결함을 부드럽게 하는 효과가 있기 때문에 이미지 품질을 향상시킨다. 예를 들어, 실제로, 홀로그램을 조광하기 위해 사용된 광은 파면을 가로질러 강도의 불균일성 및 위상 변화가 있을 수 있다. 입사광의 강도가 완벽하게 균일하지 않으면, 상이한 강도에서 상이한 공간 주파수가 조광 될 것이다. 마찬가지로, 입사 파면을 가로 지르는 작은 위상 변화는 디스플레이 장치에 위상 오차 분포를 유발한다. 또한, 디스플레이 장치 자체가 불완전 할 수 있고, 픽셀 어레이와 관련된 오차 분포가 있을 수 있다. 이러한 문제 및 기타 유사한 문제는 이미지 품질을 저하시킨다. 본 발명자들은, 특히, 이러한 문제는 이미지를 형성하는 이미지 스폿(또는 이미지 픽셀)에서 불균일성을 야기한다는 것을 발견하였다. 푸리에 또는 프레넬 홀로그램의 동적 재-타일링이 사용될 때, 이미지 스폿의 크기, 형상 및 강도가 재생 필드에 걸쳐 더 균일하다는 것이 발견되었다. 보다 균일한 이미지 스폿은 인접한 이미지 스폿이 간섭하여 이미지에 노이즈를 발생시키는 픽셀 누화 문제를 유발하지 않으면서 패킹 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서 노이즈를 증가시키지 않고 고해상도 이미지를 제공할 수 있다.

구동기, 공간 광 변조기 및 광원을 포함하는 홀로그래픽 프로젝터가 또한 제공된다. 광원은 각각의 입력 홀로그램에 대응하는 홀로그래픽 재구성이 재생 평면 상에 형성되도록 공간 광 변조기 상에 디스플레이 된 각각의 출력 홀로그램을 간섭성(coherent) 광으로 조광하도록 구성된다.

마찬가지로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 공간 광 변조기를 구동하고 각 출력 홀로그램을 간섭성 광으로 조광하여 각 입력 홀로그램에 대응하는 재생 평면 상에 적어도 하나의 홀로그래픽 재구성을 형성하는 단계를 포함하는 홀로그래픽 프로제션 방법이 제공된다.

일부 실시예에서, 홀로그래픽 재구성은 스크린과 같은 수광 요소 또는 수광 면 상에 형성되고, 공간 광 변조기에 의해 공간적으로 변조된 광은 레이저와 같은 간섭성 광원으로부터의 간섭성 광이다. 이들 실시 예에서, 홀로그래픽 재구성은 레이저 반점(speckle)을 나타낼 것이다. 상이한 제1 및 제2타일링 방식을 사용함으로써, 홀로그래픽 재구성이 개선된다. 타일링 방식을 변경함으로써 일련의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에서 감지되는 반점 패턴은 평균화 된다. 특히, SLM상의 홀로그램의 이동은 재생 이미지 또는 홀로그래픽 재구성에서 위상 편이(phase-shift)를 야기한다. 사람의 눈은 위상을 감지할 수 없으므로 사람은 이 위상 편이를 인식하지 못한다. 그러나, 이 위상 편이는 이미지가 투사되는 스크린에 의해 야기되는 간섭 패턴을 변경함으로써 재생 이미지에서 반점에 의한 영향이 덜 인지되도록 한다. 본질적으로, 타일링 패턴 또는 타일링 방식을 동적으로 재구성하는 것은 홀로그래픽 재구성에 의사 랜덤 성(Pseudo-randomness)을 도입하여 재구성 또는 재생 이미지에서의 반점을 흐리게 하고 반점 문제를 줄인다.

일부 실시예들에서, 동적 재-타일링을 용이하게 하기 위해 디스플레이 장치보다 더 적은 픽셀들을 포함하는 홀로그램을 계산하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 이 방법은 이미지에 대응하는 홀로그램을 계산하기 전에 홀로그램 픽셀의 수가 디스플레이 장치 픽셀의 수보다 작아지도록 이미지의 픽셀 수를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 크기-축소(down-sizing) 후에 홀로그램 픽셀의 수가 디스플레이 장치의 픽셀의 수보다 작아지도록 홀로그램 계산 전에 이미지의 해상도(픽셀 수)를 줄이거나 또는 크기-축소하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 디스플레이 장치의 모든 픽셀을 사용하여 적어도 하나의 완전-타일 및 크기-축소 홀로그램의 적어도 일부 타일을 포함하는 광 변조 패턴을 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서에 기술된 일부 실시예에서, 구동기는 대안적으로 타일링 엔진으로 지칭된다.

홀로그래픽 프로젝터가 제공되며, 홀로그래픽 프로젝터는 타일링 방식에 따라 각각의 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 픽셀들을 적어도 하나의 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 픽셀들에 매핑함으로써, [x × y] 픽셀을 포함하는 입력 컴퓨터 생성 홀로그램을 수신하고 공간 광 변조기로 출력하기 위한 [m × n] 픽셀, 여기서 mm > xy인 픽셀을 포함하는 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 형성하도록 구성된 타일링 엔진; 및 타일링 엔진으로부터 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 시퀀스를 수신하고 나타내도록 구성되고, 공간 광 변조기 상에 표시된 각각의 컴퓨터 생성 홀로그램에 따라 홀로그래픽 재구성을 형성하기 위해 공간 변조 광을 출력하도록 구성된 공간 광 변조기를 포함하되, 타일링 엔진은 제1타일링 방식을 사용하여 픽셀들을 [m × n] 픽셀을 포함하는 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하고, 제2타일링 방식을 사용하여 픽셀들을 [m × n] 픽셀을 포함하는 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하도록 더 구성된다.

홀로그래픽 프로젝터 용 구동기 또는 타일링 엔진이 제공된다. 구동기 또는 타일링 엔진은 타일링 방식에 따라 적어도 하나의 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 픽셀 상에 각각의 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 픽셀을 매핑함으로써, [x × y] 픽셀을 포함하는 입력 컴퓨터 생성 홀로그램을 수신하고 [m × n] 픽셀, 여기서 mm > xx인 픽셀을 포함하는 대응되는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 형성하도록 구성된다. 구동기 또는 타일링 엔진은 제1타일링 방식을 사용하여 픽셀들을 [m × n] 픽셀을 포함하는 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하고, 제2타일링 방식을 사용하여 픽셀들을 [m × n] 픽셀을 포함하는 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하도록 더 구성된다.

타일링 엔진 및 광원을 포함하는 홀로그래픽 프로젝터가 제공된다. 타일링 엔진은 [x × y] 픽셀을 포함하는 입력 홀로그램을 수신하고, 출력 홀로그램을 형성하기 위해 입력 홀로그램을 공간 광 변조기 상에 타일링함으로써 공간 광 변조기 상에 [m × n] 픽셀, 여기서 m ≥ 2x 및 n ≥ 2y인 픽셀을 포함하는 대응하는 출력 홀로그램을 디스플레이하도록 구성된다. 광원은 출력 홀로그램에 대응하는 홀로그래픽 재구성을 형성하는 공간적으로 변조된 광을 형성하기 위해 출력 홀로그램을 조광하도록 구성된다. 타일링 엔진은 또한 [m × n] 픽셀을 포함하는 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1타일링 방식을 사용하고, [m × n] 픽셀을 포함하는 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제2타일링 방식을 사용한다.

타일링 엔진은 [x × y] 픽셀을 포함하는 제1입력 홀로그램을 수신하고, 제1타일링 방식에 따라 제1 입력 홀로그램의 픽셀들을 제1출력 홀로그램의 픽셀들에 매핑하고, 제2타일링 방식에 따라 제1홀로그램의 픽셀들을 제2출력 홀로그램의 픽셀들에 매핑함으로써, [m × n] 픽셀을 포함하는 제1출력 홀로그램 및 [m × n] 픽셀을 포함하는 제2출력 홀로그램을 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 타일링 엔진은 대응하는 복수의 상이한 타일링 방식들에 따라 제1입력 홀로그램의 픽셀들을 복수의 출력 홀로그램들 상에 매핑함으로써 제1입력 홀로그램으로부터 [m × n] 픽셀을 포함하는 복수의 출력 홀로그램을 형성하도록 구성될 수 있다.

타일링 엔진은, 제1타일링 방식에 따라 [x × y] 픽셀들을 포함하는 제1홀로그램을 수신하고 제1홀로그램의 픽셀들을 제1출력 홀로그램에 매핑함으로써 [m × n] 픽셀들을 포함하는 제1출력 홀로그램을 형성하고; 제2타일링 방식에 따라 [x × y] 픽셀들을 포함하는 제2입력 홀로그램을 수신하고 제2입력 홀로그램의 픽셀들을 제2출력 홀로그램 상에 매핑함으로써 [m × n] 픽셀을 포함하는 제2출력 홀로그램을 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 타일링 엔진은 대응하는 복수의 상이한 타일링 방식들에 따라 입력 홀로그램 각각의 픽셀들을 복수의 대응하는 출력 홀로그램들에 매핑함으로써 입력 홀로그램 각각에 대응하는 [m × n] 픽셀들을 포함하는 복수의 출력 홀로그램을 형성하도록 구성될 수 있다.

일부 구성에서, 홀로그래픽 프로젝터는 컬러 홀로그래픽 재구성을 형성하도록 구성된다. 일부 예에서, 이것은 공간적으로 분리된 컬러 또는 "SSC"로 알려진 방법에 의해 달성되며, 여기서 복수의 상이한 컬러(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색) 홀로그래픽 재구성이 각각의 복수의 단색 광원 및 각각의 복수의 단색 컬러 홀로그램들을 이용하여 중첩된다. 각각의 개별 홀로그램은 각각의 공간 광 변조기 또는 하나의 공통 공간 광 변조기의 복수의 픽셀들 각각에 표현될 수 있다. 따라서, 이들 예에서, 복수의 광 채널이 사용되는 것으로 이해될 수 있다. 컬러 채널이 독립적이기 때문에 본 명세서에 설명된 바와 같이 각각의 광 채널은 각각 복수의 상이한 타일링 방식들을 사용할 수 있다. 따라서, 복수의 상이한 타일링 방식은 각각의 컬러 채널에 대해 동일하거나 상이할 수 있다.

하나 이상의 상이한 타일링 방식이 각각의 컬러 채널의 각각의 공간 광 변조기에 표시된 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 단일 프레임 컬러 홀로그래픽 재구성은 서로 다른 제1, 제2 및 제3타일링 방식을 사용하여 형성될 수 있거나, 이들 중 하나 이상이 동일할 수 있다.

컬러 홀로그래픽 재구성은 또한 프레임 순차 색상(Frame Sequential Colour) 또는 "FSC"로 알려진 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 예시적인 FSC시스템에서, 3개의 레이저(적색, 녹색 및 청색)가 사용되며, 각각의 레이저는 단일 SLM에서 연속적으로 발사되어 비디오의 각 프레임을 생성한다. 인간 관찰자가 3개의 레이저에 의해 형성된 이미지의 조합으로부터 다색 이미지를 볼 정도로 충분히 빠른 속도로 컬러가 (적색, 녹색, 청색, 적색, 녹색, 청색 등) 순환된다. 따라서 각 홀로그램은 색상별로 구분된다. 예를 들어 초당 25프레임의 비디오에서 첫 번째 프레임은 초당 75분의 1 초 동안 빨간색 레이저를 발사한 다음, 초당 1/75초 동안 녹색 레이저를 발사하고, 최종적으로 청색 레이저는 1/75초 동안 발사될 것이다. 그런 다음 빨간색 레이저로 시작하여 다음 프레임이 생성되는 방식이다. FSC 방식의 장점은 각 컬러에 대해 전체 SLM이 사용된다는 것이다. 이는 SLM의 모든 화소가 각각의 컬러 이미지로 사용되기 때문에 생성된 세가지 색 이미지의 화질이 손상되지 않을 것을 의미한다.

일부 실시 예들에서, 타일링 방식은 입력 홀로그램을 디스플레이 장치 상에 라인별로 타일링한다. 출력 컴퓨터 생성 홀로그램 타일을 타일별로 또는 픽셀 단위로 형성하는 것과 비교하여 이와 같은 방식은 긴 데이터 시퀀스가 메모리에 저장된 순서대로 매핑될 수 있기 때문에 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 형성하는 것이 더 빠를 수 있다. 이는 타일링 엔진의 계산 부하를 줄일 수 있다.

홀로그래픽 프로젝터는 입력 홀로그램을 타일링 엔진에 제공하도록 구성된 홀로그램 엔진을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 대상 이미지로부터 입력 홀로그램을 계산하도록 구성될 수 있다. 이 계산은 여기에 설명된 방법을 사용하여 실시간으로 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 홀로그램의 생성은 먼저 입력 홀로그램의 픽셀 수가 초기의 대상 이미지의 픽셀 수보다 적고 디스플레이 장치의 픽셀 수보다 작도록 대상 이미지를 크기-축소하는 단계를 포함한다. 대안적으로, 프로세서는 이전에 생성된 홀로그램의 저장소, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 다른 저장 장치에 저장된 이전에 생성된 홀로그램으로부터 입력 홀로그램을 추출하도록 구성될 수 있다.

일부 예들에서, 공간 광 변조기는 수신된 광에 위상-한정(phase-only) 변조를 적용한다. 공간 광 변조기는 따라서 위상-한정 공간 광 변조기일 수 있다. 이것은 진폭을 변조함에 따른 광학 에너지 손실이 없기 때문에 유리할 수 있다. 따라서, 효율적인 홀로그래픽 프로젝션 시스템이 제공된다. 그러나, 본 개시는 진폭-한정(amplitude-only) 공간 광 변조기 또는 진폭 및 위상 (복소(complex)) 공간 광 변조기상에서 동일하게 구현될 수 있다. 홀로그램은 그에 따라 위상-한정, 진폭-한정 또는 완전-복소인 것으로 이해할 수 있다.

"홀로그램"이라는 용어는 객체에 대한 진폭 정보 또는 위상 정보, 또는 그들의 몇몇 조합들을 포함하는 기록을 지칭하는데 사용된다. "홀로그래픽 재구성(holographic reconstruction)"이란 용어는 홀로그램을 조광하여 형성되는 객체의 광학적 재구성을 지칭하는 용어이다. "재생 필드(replay field)"라는 용어는 본 명세서에서 홀로그래픽 재구성이 형성되고 완전히 초점이 맞은 2D 영역을 지칭하는데 사용된다. 홀로그램이 화소를 포함하는 공간 광 변조기 상에 표시되는 경우, 재생 필드는 복수의 회절 차수의 형태로 반복될 것이며, 각각의 회절 차수는 0차 재생 필드의 복제이다. 0차 재생 필드는 가장 밝은 재생 필드이므로 일반적으로 선호되는 재생 필드 또는 주 재생 필드에 해당한다. 명시적으로 달리 언급하지 않는 한, "재생 필드"라는 용어는 0차 재생 필드를 지칭하는 것으로 받아들여져야 할 것이다. "재생 평면(replay plane)"이라는 용어는 모든 재생 필드를 포함하는 공간 내의 평면을 지칭한다. "이미지", "재생 이미지" 및 "이미지 영역(image region)"이라는 용어는 홀로그래픽 재구성에 비추어 조광되는 재생 필드 영역을 가리킨다. 일부 실시예들에서, "이미지"는 "이미지 스폿(image spots)", 또는 단지 편의상 "이미지 화소"로 지칭될 수 있는 불연속적인 스폿들(discrete spots)을 포함할 수 있다.

"인코딩", "쓰기(writing)" 또는 "어드레싱(addressing)"은 각각의 화소의 변조 레벨을 개별적으로 결정하는 복수의 제어값을 SLM의 복수의 화소들에 제공하는 프로세스를 기술하는 데 사용된다. SLM의 화소들은 복수의 제어 값을 수신하는 것에 응답하여 광 변조 분포를 "표시"하도록 구성될 수 있다.

위상 값, 위상 성분, 위상 정보, 또는 간단히, 컴퓨터 생성 홀로그램 또는 공간 광 변조기의 화소들의 위상을 "위상-지연"의 약자로서 참조할 수 있다. 즉, 기술된 임의의 위상 값은 사실 그 화소에 의해 제공된 위상 지연의 양을 나타내는 숫자 (예를 들어, 0 내지 2π 범위인)이다. 예를 들어, 공간 광 변조기의 화소가 위상 값 π/2를 갖는 것으로 기술된다면, 이는 전달된 광의 위상을 π/2 라디안만큼 변경할 것이다. 일부 실시예들에서, 공간 광 변조기의 화소 각각은 복수의 가능한 변조 값들(예를 들어, 위상 지연 값들)에서 동작 가능하다. "그레이 레벨"이란 용어는 복수의 이용 가능한 변조 레벨을 지칭하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, "그레이 레벨"이란 용어는 상이한 위상 레벨들이 상이한 그레이 정도를 제공하지 않더라도, 편의상 위상-한정 변조기의 복수의 가용 위상 레벨을 지칭하는데 사용될 수 있다. "그레이 레벨"이란 용어는 또한 복소 변조기에서 복수의 가용 복소 변조 레벨을 지칭하는데 사용될 수 있다.

따라서, 홀로그램은 그레이 레벨 어레이, 즉 위상 지연 값 또는 복소 변조 값의 어레이와 같은 광 변조 값의 어레이를 포함한다. 홀로그램은 또한 공간 광 변조기 상에 표시되고 공간 광 변조기의 화소 피치(pitch)와 비교할 수 있는, 일반적으로는 그보다 작은 파장을 갖는 광으로 조광 될 때 회절을 야기하는 패턴이기 때문에 회절 패턴으로 간주된다. 여기서는 홀로그램을 렌즈 또는 그레이팅(grating)으로서 기능하는 회절 패턴과 같은 다른 회절 패턴과 조합하는 것을 언급한다. 예를 들어, 재생 평면 상에서 재생 필드를 이동하기 위해 그레이팅으로서 기능하는 회절 패턴이 홀로그램과 결합될 수 있거나 또는 근접장(near field) 내의 재생 평면 상에서 홀로그래픽 재구성의 초점을 맞추기 위해 렌즈로서 기능하는 회절 패턴이 홀로그램과 결합될 수 있다.

"광"이라는 용어는 본 명세서에서 가장 넓은 의미로 사용된다. 일부 실시예는 가시광, 적외선 및 자외선, 및 이들의 임의의 조합에서 동일하게 적용가능 하다.

본 개시는 단지 예로서 1D 및 2D 홀로그래픽 재구성을 언급하거나 기술한다. 홀로그래픽 재구성은 대안 적으로 3D 홀로그래픽 재구성일 수 있다. 즉, 본 개시의 일부 예에서, 각각의 컴퓨터 생성 홀로그램은 3D 홀로그래픽 재구성을 형성한다.

구체적인 구성은 다음의 도면을 참조하여 단지 예로서 설명된다:
도 1은 스크린 상에 홀로그래픽 재구성을 생성하는 반사형 SLM을 나타내는 개략도이다.
도 2a는 예시적인 Gerchberg-Saxton 타입 알고리즘의 제1 반복을 도시한다.
도 2b는 Gerchberg-Saxton 형 알고리즘의 두 번째 및 후속 반복을 도시한다.
도 2c는 Gerchberg-Saxton 형 알고리즘의 대안적인 두 번째 및 후속 반복을 도시한다.
도 3은 반사형 LCOS SLM의 개략도이다.
도 4a는 입력 이미지의 예를 나타낸다.
도 4b는 도 4a의 입력 이미지의 픽셀들의 예이며, 여기서 픽셀들은 완전하고 부분-타일들로서 배치된다.
도 5는 홀로그램의 생성 예를 나타낸다.
도 6은 홀로그래픽 프로젝터를 나타낸다.
도 7a 내지 7c는 타일링 구성의 시퀀스의 예를 나타낸다.
도 8a 내지 8d는 타일링 구성의 대안적인 시퀀스를 나타낸다.
도 9는 타일링 구성을 나타낸다.
도 10a 내지 10f는 도 9에 나타낸 타일링 구성의 시퀀스 구성의 예를 타나낸다.
도 11a 내지 11f은 대안적인 타일링 구성을 나타낸다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 지칭한다.

본 발명은 다음에 설명되는 구성에 제한되지 않으며, 첨부된 청구 범위의 전체 범위로 확장한다. 즉, 본 발명은 다른 형태로 실시될 수 있으며 설명의 목적으로 제시된 기재된 구성에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

다른 구조물의 상부/하부 또는 상/하에 형성된 구조물이라고 기술된 경우, 구조물들이 서로 접촉하는 경우 및 제3의 구조물이 그 사이에 배치되는 경우를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

시간 관계를 기술함에 있어서, 사건의 시간 순서가 예를 들어 "후", "후속", "다음", "전" 등으로 기술될 때, 본 개시는 별도로 규정하지 않는 한은 연속적 및 비연속적 사건을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 그 기재가 "막(just)", "바로(immediate)" 또는 "직접(direct)"라는 기재가 사용되지 않는 한, 비연속적 경우를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 요소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이 용어는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 제1요소는 제2요소로 지칭될 수 있고, 유사하게, 제2요소는 첨부된 청구 범위를 벗어남 없이 제1요소로 지칭될 수 있다.

상이한 구성의 특징들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 연결되거나 결합될 수 있으며, 다양한 형태로 서로 상호 작용할 수 있다. 어떤 구성은 서로 독립적으로 수행될 수도 있고, 서로 연계되어 함께 수행될 수도 있다.

상이한 구성 및 구성의 그룹이 후술하는 상세한 설명에 개별적으로 개시될 수 있지만, 임의의 구성 또는 구성의 그룹의 임의의 특징은 임의의 구성 또는 구성 그룹의 임의의 다른 특징 또는 특징들의 조합과 결합될 수 있다. 즉, 본 개시에 개시된 특징들의 모든 가능한 조합 및 순열이 고려된다.

광학 구성

도 1은 컴퓨터 생성 홀로그램이 단일 공간 광 변조기 상에 인코딩 되는 실시예를 도시한다. 컴퓨터 생성 홀로그램은 재구성을 위한 객체의 푸리에 변환이다. 따라서 홀로그램은 객체의 푸리에 도메인 또는 주파수 도메인 또는 스펙트럼 도메인 표현이라고 말할 수 있다. 일 실시예에서, 공간 광 변조기는 실리콘 장치, "LCOS", 상의 반사형 액정이다. 홀로그램은 공간 광 변조기 상에 인코딩 되고, 홀로그래픽 재구성은 재생 필드, 예컨대 스크린 또는 디퓨져와 같은 수광 부재 또는 스크린에 형성된다.

예컨대 레이저나 레이저 다이오드 같은 광원(110)은 콜리메이팅 렌즈(Collimating Lens, 111)를 통해 SLM(140)에 조사하도록 배치된다. 콜리메이팅 렌즈는 광이 SLM 상에 전체적으로 평면 파면으로 입사되도록 만든다. 도 1에서, 파면의 방향은 (예컨대, 투명층의 평면 대비 완전 직각으로부터 2˚ 또는 3˚정도 떨어진) 약간 오프노멀(Off-Normal)하다. 그러나, 다른 실시예들에서, 전체적으로 평면인 파면은 법선 방향으로 입사되고, 입력 및 출력 광경로를 분리하기 위한 빔 스플리터 배치(beam splitter arrangement)가 사용된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 이러한 배치는, 광원으로부터 오는 광이 SLM의 후방면의 미러에 반사되며 출사 파면(Exiting Wavefront, 112)을 형성하기 위해 광 변조층과 상호작용하게 한다. 출사 파면(112)은 스크린(125)에 초점이 맞춰진 푸리에 변환 렌즈(120)를 포함하는 광학계에 적용된다. 더욱 상세하게, 푸리에 변환 렌즈(120)는 SLM(140)으로부터 출사되는 변조된 광의 빔을 전달받아 스크린(125)에 홀로그래픽 재구성을 생성하기 위해 주파수-공간 변환을 수행한다.

특히, 이러한 유형의 홀로그래피에서 홀로그램의 각 화소는 전체 재구성에 기여한다. 재생 필드의 특정 지점 (또는 이미지 화소)과 특정 광 변조 요소 (또는 홀로그램 화소) 간에는 일대일 상관 관계가 없다. 다르게 표현하면, 광 변조 층을 나가는 변조된 광은 재생 영역을 가로 질러 분배된다.

이 실시예들에서, 공간 상에서의 홀로그래픽 재구성의 위치는 푸리에 변환 렌즈의 굴절(포커싱) 파워(dioptric(focusing) power)에 의해 결정된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 푸리에 변환 렌즈는 물리적 렌즈이다. 즉, 푸리에 변환 렌즈는 광학적 푸리에 변환 렌즈이며 푸리에 변환은 광학적으로 수행된다. 어떤 렌즈라도 푸리에 변환 렌즈 역할을 할 수 있지만, 수행되는 푸리에 변환의 정확도는 렌즈의 성능에 좌우된다. 통상의 기술자는 렌즈를 사용하여 광학적 푸리에 변환을 수행하는 방법을 이해한다.

홀로그램 계산

일부 실시예에서, 컴퓨터 생성 홀로그램은 푸리에 변환 홀로그램, 또는 단순히 푸리에 홀로그램 또는 푸리에 기반 홀로그램이고, 여기서 이미지는 양의 렌즈의 푸리에 변환 특성을 이용하여 파-필드(far-field)에서 재구성된다. 푸리에 홀로그램은 재생면의 원하는 광 필드를 푸리에 변환하여 렌즈 평면에 오도록 계산된다. 컴퓨터 생성 푸리에 홀로그램은 푸리에 변환을 사용하여 계산될 수 있다.

푸리에 변환 홀로그램은 게르흐버그-색스톤(Gerchberg-Saxton)과 같은 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다. 또한, 게르흐버그-색스톤 알고리즘은 공간영역(예컨대, 사진)의 진폭-한정 정보로부터 푸리에 도메인의 홀로그램(즉, 푸리에 변환 홀로그램)을 계산하는 데 사용될 수 있다. 객체에 관한 위상 정보는 공간영역 내의 진폭-한정 정보로부터 "얻어질(retrieved)" 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 컴퓨터-생성 홀로그램은 게르흐버그-색스톤 알고리즘 또는 그 변형 알고리즘을 이용해 진폭-한정 정보로부터 계산된다.

게르흐버그-색스톤 알고리즘은, 각각의 평면 A와 B에서 광빔(light beam) I_A(x, y) 및 I_B(x, y)의 강도 단면(intensity cross-sections)이 각각 단일 푸리에 변환으로 상호 연관되어 있는 상황을 고려한다. 주어진 강도 단면에서, 평면 A 및 B에서의 각각의 위상 분포에 대한 근사치인 Ψ_A(x, y) 및 Ψ_B(x, y) 가 구해진다. 게르흐버그-색스톤 알고리즘은 반복 프로세스(iterative process)를 따름으로써 이 문제에 대한 해결책을 찾는다. 더욱 상세하게, 게르흐버그-색스톤 알고리즘은 공간 영역과 푸리에(스펙트럼 또는 주파수) 영역 사이에서 I_A(x, y) 및 I_B(x, y)를 대표하는 데이터 세트(진폭 및 위상)를 반복적으로 전달하면서(repeatedly transferring) 공간적 및 스펙트럼 제약(constraints)을 반복적으로 적용한다. 스펙트럼 영역 내 상응하는 컴퓨터 생성 홀로그램이 이 알고리즘의 1 회 이상의 반복을 통해 얻어진다. 이 알고리즘은 입력 이미지를 나타내는 홀로그램을 생성하도록 구성되고 수렴된다. 홀로그램은 진폭-한정 홀로그램, 위상-한정 홀로그램 또는 완전-복소 홀로그램(fully-complex hologram)일 수 있다.

일부 실시예에서, 위상-한정 홀로그램은 영국 특허 제2,498,170호 또는 제2,501,112호에 기술된 바와 같은 게르흐버그-색스톤 알고리즘에 기초한 알고리즘을 사용하여 계산되며, 이 특허들은 그 전체로서 원용되어 본 명세서에 통합된다. 그러나, 여기에 개시된 실시예는 단지 예시로서 위상-한정 홀로그램을 계산하는 것을 설명한다. 이들 실시예에서, 게르흐버그-색스톤 알고리즘은 알려진 진폭 정보 T[x, y]를 발생시키는 데이터 세트의 푸리에 변환의 위상 정보 Ψ[u, v]를 검색하는데, 여기서 진폭 정보 T[x, y]는 대상 이미지 (예컨대, 사진)를 나타낸다. 진폭과 위상은 푸리에 변환에서 본질적으로 결합되므로, 변환된 크기와 위상에는 계산된 데이터 세트의 정확성에 대한 유용한 정보가 포함된다. 따라서, 알고리즘은 진폭 및 위상 정보 모두에 대한 피드백을 반복적으로 사용할 수 있다. 그러나, 이들 실시예에서, 위상 정보 Ψ[u, v]만이 홀로그램으로서 사용되어 이미지 평면에서 타겟 이미지의 홀로그래픽 표현을 형성한다. 홀로그램은 위상 값들의 데이터 세트(예를 들어, 2D 어레이)이다.

다른 실시예에서, 게르흐버그-색스톤 알고리즘에 기초한 알고리즘은 완전-복소 홀로그램을 계산하는데 사용된다. 완전-복소 홀로그램은 크기 성분 및 위상 성분을 갖는 홀로그램이다. 홀로그램은 복소 데이터 값들의 어레이를 포함하는 데이터 세트(예를 들어, 2D 어레이)이고, 각각의 복소 데이터 값은 크기 성분 및 위상 성분을 포함한다.

일부 실시예에서, 알고리즘은 복소 데이터를 처리하고, 푸리에 변환은 복소 푸리에 변환이다. 복소 데이터는 (i) 실수 성분 및 허수 성분 또는 (ii) 크기 성분 및 위상 성분을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 일부 실시예에서, 복소 데이터의 2개의 성분은 알고리즘의 다양한 단계에서 다르게 처리된다.

도 2a는 위상-한정 홀로그램을 계산하기 위한 일부 실시예에 따른 알고리즘의 제1반복을 도시한다. 알고리즘에 대한 입력은 화소 또는 데이터 값의 2D 어레이를 포함하는 입력 이미지(210)이며, 여기서 각 화소 또는 데이터 값은 크기 또는 진폭 값이다. 즉, 입력 이미지(210)의 각 화소 또는 데이터 값은 위상 성분을 갖지 않는다. 따라서, 입력 이미지(210)는 크기-한정 또는 진폭-한정 또는 세기-한정 분포로 간주될 수 있다. 이러한 입력 이미지(210)의 일례는 프레임의 시간적 시퀀스를 포함하는 비디오 또는 사진의 한 프레임이다. 알고리즘의 제1반복은 랜덤 위상 분포(또는 랜덤 위상 시드)(230)를 사용하여, 초기 복소 데이터 세트(starting complex data set)의 각각의 데이터 요소가 크기 및 위상을 포함하도록, 입력 이미지의 각 화소에 랜덤 위상 값을 할당하는 단계를 포함하는 데이터 형성 단계(202A)에서 시작한다. 초기 복소 데이터 세트는 공간 도메인에서의 입력 이미지를 나타낸다고 말할 수 있다.

제1프로세싱 블록(250)은 초기 복소 데이터 세트를 수신하고 복소 푸리에 변환을 수행하여 푸리에 변환된 복소 데이터 세트를 형성한다. 제2프로세싱 블록(253)은 푸리에 변환된 복소 데이터 세트를 수신하여 홀로그램(280A)을 출력한다. 일부 실시예에서, 홀로그램(280A)은 위상-한정 홀로그램이다. 이들 실시예에서, 제2프로세싱 블록(253)은 각각의 위상 값을 양자화하고 홀로그램(280A)을 형성하기 위해 각 진폭 값을 1로 설정한다. 각 위상 값은 위상-한정 홀로그램을 "표시"하는데 사용될 공간 광 변조기의 화소 상에 표현될 수 있는 위상 레벨에 따라 양자화된다. 예를 들어, 공간 광 변조기의 각 화소가 256 개의 상이한 위상 레벨을 제공하면, 홀로그램의 각 위상 값은 256개의 가능한 위상 레벨 중 하나의 위상 레벨로 양자화된다. 홀로그램(280A)은 입력 이미지를 나타내는 위상-한정 푸리에 홀로그램이다. 다른 실시예에서, 홀로그램(280A)은 수신된 푸리에 변환된 복소 데이터 세트로부터 유도된 복소 데이터 값(각각 진폭 성분 및 위상 성분을 포함함)의 어레이를 포함하는 완전-복소 홀로그램이다. 일부 실시예에서, 제2프로세싱 블록(253)은 홀로그램(280A)을 형성하기 위해 복수의 허용 가능한 복소 변조 레벨 중 하나로 각각의 복소 데이터 값을 제한한다. 제한 단계는 복소수 평면에서 각 복소 데이터 값을 가장 가까운 허용 복소수 변조 레벨로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 홀로그램(280A)은 스펙트럼 또는 푸리에 또는 주파수 도메인에서의 입력 이미지를 나타낸다고 말할 수 있다. 일부 실시예에서, 알고리즘은 이 시점에서 정지한다.

그러나, 다른 실시예에서, 알고리즘은 도 2a의 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 계속된다. 즉, 도 2a의 점선 화살표를 따르는 단계는 선택적이다(즉, 모든 실시예에 필수적인 것은 아님).

제3프로세싱 블록(256)은 제2프로세싱 블록(253)으로부터 수정된 복소 데이터 세트를 수신하고, 역 푸리에 변환된 복소 데이터 세트를 형성하기 위해 역 푸리에 변환을 수행한다. 역 푸리에 변환된 복소 데이터 세트는 공간 도메인에서의 입력 이미지를 나타낸다고 말할 수 있다.

제4프로세싱 블록(259)은 역 푸리에 변환된 복소 데이터 세트를 수신하고, 진폭 값(211A)의 분포 및 위상 값(213A)의 분포를 추출한다. 선택적으로, 제4프로세싱 블록(259)은 진폭 값들(211A)의 분포를 평가한다. 구체적으로, 제4프로세싱 블록(259)은 역 푸리에 변환된 복소 데이터 세트의 진폭 값(211A)의 분포를, 당연히 진폭 값의 분포인, 입력 이미지(510)와 비교할 수 있다. 진폭 값들(211A)과 입력 이미지(210)의 분포 사이의 차이가 충분히 작으면, 제4프로세싱 블록(259)은 홀로그램(280A)이 허용 가능한 것으로 결정할 수 있다. 즉, 진폭 값들(211A)의 분포와 입력 이미지(210)의 차이가 충분히 작으면, 제4프로세싱 블록(259)은 홀로그램(280A)이 입력 이미지(210)를 충분히 정확하게 나타내는 것으로 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비교 과정에서 역 푸리에 변환된 복소 데이터 세트의 위상 값(213A)의 분포는 무시된다. 진폭 값들(211A) 및 입력 이미지(210)의 분포를 비교하기위한 임의의 수의 상이한 방법들이 이용될 수 있으며, 본 개시는 임의의 특정 방법에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 일부 실시예들에서, 평균 제곱 차이가 계산되고, 평균 제곱 차이가 임계값 보다 작은 경우, 홀로그램(280A)은 수용 가능한 것으로 간주된다. 제4프로세싱 블록(259)이 홀로그램(280A)이 수용 가능하지 않다고 결정하면, 알고리즘의 추가 반복이 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 비교 단계는 필수적인 것은 아니며, 다른 실시예에서, 수행된 알고리즘의 반복 횟수는 미리 결정되거나 미리 설정되거나 사용자 정의된다.

도 2b는 알고리즘의 두 번째 반복 및 알고리즘의 임의의 반복을 나타낸다. 선행 반복의 위상 값(213A)의 분포는 알고리즘의 처리 블록을 통해 피드백 된다. 제1반복에서, 데이터 형성 단계(202A)는 입력 이미지(210)의 진폭 값들의 분포를 랜덤 위상 분포(230)와 결합하여 제1복소 데이터 세트를 형성한다. 그러나, 두 번째 및 후속 반복에서, 데이터 형성 단계(202B)는 (i) 알고리즘의 이전 반복으로부터의 위상 값(213A)의 분포와 (ii) 입력 이미지(210)의 진폭 값들의 분포를 합하여 복소 데이터 세트를 형성하는 단계를 포함한다.

도 2b의 데이터 형성 단계(202B)에 의해 형성된 복소 데이터 세트는 도 2a를 참조하여 기술된 것과 동일한 방식으로 처리되어 제2반복 홀로그램(280B)을 형성한다. 따라서 여기에서 프로세스의 설명은 반복되지 않는다. 알고리즘은 제2반복 홀로그램(280B)이 계산되면 중단될 수 있다. 그러나, 알고리즘의 임의의 수의 추가 반복이 수행될 수 있다. 제3프로세싱 블록(256)은 제4프로세싱 블록(259)이 요구되거나 더 많은 반복이 요구되는 경우에만 요구된다는 것을 이해할 것이다. 출력 홀로그램(280B)은 일반적으로 반복마다 개선된다. 그러나 실제로는, 측정 가능한 개선이 관찰되지 않거나, 처리 시간의 증가라는 부정적 효과가 추가 반복을 수행하는 긍정적 이점 보다 커지는 시점이 도달한다. 따라서, 알고리즘은 반복적이고 수렴적으로 기술된다.

도 2c는 두 번째 및 후속 반복의 대안적인 실시예를 나타낸다. 선행 반복의 위상 값(213A)의 분포는 알고리즘의 프로세싱 블록을 통해 피드백 된다. 진폭 값(211A)의 분포는 대안적인 진폭 값의 분포를 위해 소거된다. 이 대안적인 실시예에서, 대안적인 진폭 값의 분포는 이전 반복의 진폭 값(211)의 분포로부터 도출된다. 특히, 프로세싱 블록(258)은 이전 반복의 진폭 값들 (211)의 분포로부터 입력 이미지(210)의 진폭 값들의 분포를 감산하고, 그 차이를 이득 계수 α만큼 스케일링하고, 입력 이미지(210)로부터 스케일링 된 차분을 감산한다. 이는 다음의 방정식에 의해 수학적으로 표현되며, 아래 첨자 텍스트 및 숫자는 반복 횟수를 나타낸다.

여기서:

F'는 역 푸리에 변환이고;

F는 순방향 푸리에 변환이고;

R은 재생 필드이고;

T는 대상 이미지이고;

∠는 각도 정보이고;

Ψ는 각도 정보의 양자화된 버전(version)이고;

η는 새로운 대상 크기로서, η≥0이며;

α는 이득 계수로써, 약 1이다.

이득 계수 α는 고정되거나 가변적일 수 있다. 일부 실시예에서, 이득 계수 α는 입력 목표 이미지 데이터의 크기 및 속도(rate)에 기초하여 결정된다. 일부 실시예에서, 이득 계수 α는 반복 횟수에 의존한다. 일부 실시예에서, 이득 계수 α는 단지 반복 횟수의 함수이다.

도 2c의 실시예는 다른 모든 면에서 도 2a 및 도 2b의 실시예와 동일하다. 위상 전용 홀로그램 Ψ(u, v)는 주파수 또는 푸리에 도메인에서의 위상 분포를 포함한다고 말할 수 있다.

일부 실시예에서, 푸리에 변환은 공간 광 변조기를 사용하여 수행된다. 구체적으로, 홀로그램 데이터는 광 파워를 제공하는 제2데이터와 결합된다. 즉, 홀로그램은 객체를 나타내는 데이터 뿐만 아니라 렌즈를 나타내는 데이터를 포함한다. 공간 광 변조기에 표시되고 광이 조사되면 렌즈 데이터는 물리적인 렌즈를 모방(emulate)한다. 즉, 렌즈 데이터는 이에 상응하는 물리적인 광학 장치와 동일한 방식으로 광의 초점을 맞춘다. 따라서 렌즈 데이터는 광 파워 또는 포커싱(focusing)을 제공한다. 이러한 실시예에서, 도 1의 물리적 푸리에 변환 렌즈(120)는 생략될 수 있다. 컴퓨터 생성 홀로그램 분야에서 렌즈를 나타내는 데이터를 계산하는 방법은 알려져 있다. 렌즈를 나타내는 데이터는 소프트웨어 렌즈로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 위상-한정 홀로그래픽 렌즈는 그 굴절률 및 공간적으로 변하는 광 경로 길이로 인해 렌즈의 각각의 포인트에 의해 야기되는 위상 지연을 계산함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 볼록 렌즈 중심에서의 광경로 길이는 렌즈 가장자리에서의 광경로 길이보다 길다. 진폭-한정 홀로그래픽 렌즈는 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)에 의해 형성될 수 있다. 또한, 컴퓨터 생성 홀로그램의 기술 분야에서, 렌즈를 나타내는 데이터를 홀로그램과 결합함으로써 그 홀로그램의 푸리에 변환이 물리적 푸리에 렌즈의 필요없이 수행될 수 있는 방법이 알려져 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 효과 데이터는 간단한 벡터 합산과 같은 단순 합산에 의해 홀로그래픽 데이터와 결합된다. 일부 실시예에서, 푸리에 변환을 수행하기 위해 소프트웨어 렌즈와 함께 물리적 렌즈가 사용된다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 홀로그래픽 재구성이 파-필드(far-field)에서 발생하도록 푸리에 변환 렌즈는 모두 생략된다. 다른 실시 예에서, 홀로그램은 그레이팅(grating) 데이터, 즉 빔 스티어링(beam steering)과 같은 그레이팅의 기능을 수행하도록 형성된 데이터를 포함할 수 있다. 다시, 그러한 데이터를 계산하는 방법은 알려져 있다. 예를 들어, 위상-한정 홀로그래픽 그레이팅은 블레이즈된(brazed) 그레이팅의 표면 상의 각 포인트에 의해 야기된 위상 지연을 모델링함으로써 형성될 수 있다. 진폭-한정 그레이팅은 진폭-한정 홀로그램에 간단히 중첩(superimposed)되어 홀로그래픽 재구성의 각도 스티어링(angular steering)을 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 푸리에 변환은 물리적 푸리에 변환 렌즈 및 소프트웨어 렌즈에 의해 공동으로 수행된다. 즉, 푸리에 변환에 기여하는 일부 광 파워는 소프트웨어 렌즈에 의해 제공되고, 푸리에 변환에 기여하는 나머지 광 파워는 물리적 광학 또는 광학들에 의해 제공된다.

일부 실시예에서, 이미지 데이터를 수신하고 알고리즘을 사용하여 실시간으로 홀로그램을 계산하도록 구성된 실시간 엔진이 제공된다. 일부 실시예에서, 이미지 데이터는 일련의 이미지 프레임을 포함하는 비디오이다. 다른 실시예에서, 홀로그램은 사전 계산되고, 컴퓨터 메모리에 저장되며, SLM 상에 디스플레이하기 위해 필요에 따라 호출된다. 즉, 일부 실시예에서, 소정의 홀로그램의 저장소가 제공된다.

실시예는 단지 예로서 푸리에 홀로그래피 및 게르흐버그-색스톤 타입 알고리즘과 관련된다. 본 개시는 유사한 방법으로 계싼될 수 있는 프레넬 홀로그래피 및 프레넬 홀로그램에도 동일하게 적용될 수 있다. 본 개시는 포인트 클라우드 방법에 기초한 것과 같은 다른 기술에 의해 계산되는 홀로그램에도 적용가능 하다.

광 변조

공간 광 변조기는 컴퓨터 생성 홀로그램을 포함하는 회절 패턴을 디스플레이 하는데 사용될 수 있다. 홀로그램이 위상-한정 홀로그램인 경우, 위상을 변조하는 공간 광 변조기가 필요하다. 홀로그램이 완전-복소 홀로그램인 경우, 위상 및 진폭을 변조하는 공간 광 변조기가 사용될 수 있거나 위상을 변조하는 제1공간 광 변조기 및 진폭을 변조하는 제2공간 광 변조기가 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 공간 광 변조기의 광 변조 소자(즉, 화소)는 액정을 포함하는 셀이다. 즉, 일부 실시예에서, 공간 광 변조기는 광학 능동 소자가 액정인 액정 장치이다. 각각의 액정 셀은 복수의 광 변조 레벨을 선택적으로 제공하도록 구성된다. 즉, 각 액정 셀은 어느 한 시점에서 복수의 가능한 광 변조 레벨들로부터 선택된 하나의 광 변조 레벨에서 동작하도록 구성된다. 각각의 액정 셀은 복수의 광 변조 레벨 중에서 다른 광 변조 레벨로 동적으로 재구성 가능하다. 일부 실시예에서, 공간 광 변조기는 실리콘(LCOS) 공간 광 변조기 상의 반사형 액정이지만, 본 발명은 이러한 유형의 공간 광 변조기에 한정하지 않는다.

LCOS 장치는 작은 개구(예를 들어, 폭이 수 센티미터) 내의 조밀한 어레이의 광 변조 소자 또는 화소를 제공한다. 화소는 통상 약 10미크론 이하이어서 수 도 수준의 회절각을 가지며, 이는 광학 시스템이 콤팩트 할 수 있다는 것을 의미한다. LCOS SLM의 작은 개구를 적절하게 조광하는 것은 다른 액정 장치의 큰 개구를 조광하는 것보다 용이하다. LCOS 장치는 통상 반사형이므로 LCOS SLM의 화소를 구동하는 회로를 반사 표면 아래에 묻을 수 있다. 결과적으로 개구율이 높아진다. 즉, 화소는 밀집되어 있어 화소 간에 낭비되는 공간(dead space)이 거의 없음을 의미한다. 이는 재생 필드에서의 광학 노이즈를 감소시키므로 유리하다. LCOS SLM은 화소가 광학적으로 편평하다는 이점을 갖는 실리콘 후면을 사용한다. 이 점은 위상 변조 장치에서 특히 중요하다.

단지 예시로서, 적합한 LCOS SLM이 도 3을 참조하여 아래와 같이 기술된다. LCOS 소자는 단결정 실리콘 기판(302)을 사용하여 형성된다. 이는 간극(301a)에 의해 이격되며 기판의 상부 표면에 배치된 사각 평면형 알루미늄 전극(301)의 2차원 어레이를 가진다. 전극(301) 각각은 기판(302)에 매설된 회로(302a)를 통해 형성될 수 있다. 각각의 전극들은 각각의 평면 미러를 형성한다. 배향층(Alignment Layer, 303)이 전극 어레이 상에 배치되고, 액정층(304)은 배향층(303)에 배치된다. 제2배향층(305)은 액정층(304)에 배치되고, 예컨대, 유리로 된 평면 투명층(306)은 제2배향층(305)에 배치된다. 예컨대 ITO로 된 단일 투명 전극(307)은 투명층(306)과 제2배향층(305) 사이에 배치된다.

사각 전극(301) 각각은, 투명전극(307) 영역 상부와 중간에 개재되는 액정물질과 함께, 종종 화소로 지칭되는 제어 가능한 위상 변조 소자(308)를 형성한다. 유효 화소 영역, 즉 충전율은 화소(301a) 사이의 공간까지 고려하여 광학적으로 활성인 총 화소의 비율이다. 각각의 전극(301)에 인가된 투명전극(307)에 대한 전압을 제어함으로써, 위상 변조된 요소의 액정 물질의 특성은 변화될 수 있고, 따라서 그에 입사되는 입사광에 가변 지연을 제공한다. 이렇게 함으로써 파면(wavefront)에 위상-한정 변조가 가해지는 한편 어떤 진폭 효과도 발생하지 않는다.

전술한 LCOS SLM는 공간적으로 변조된 광을 반사에 의해 출력한다. 반사형 LCOS SLM은 신호 라인, 게이트 라인 및 트랜지스터가 거울 면 아래에 있으며, 높은 충전율(일반적으로 90 % 이상) 및 고해상도를 얻을 수 있는 이점이 있다. 반사형 LCOS 공간 광 변조기를 사용하는 또 다른 이점은 투과형 장치가 사용되는 경우에 필요한 것보다 요구되는 액정 층 두께가 절반일 수 있다는 것이다. 이것은 액정의 스위칭 속도를 크게 향상시킨다(움직이는 비디오 이미지의 투영을 위한 주요 이점). 그러나, 본 발명의 개시 내용은 투과형 LCOS SLM을 사용하여 동일하게 구현될 수 있다. 실시예들에서, 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램은 타일링 엔진에 대한 입력 홀로그램이다. 입력 홀로그램은 타일링 방식에 따라 공간 광 변조기 상에 "타일링되고(tiled)", 타일링 방식은 동적으로 변경되는데, 예를 들어 입력 홀로그램들 사이에서 변경된다. "타일"및 "타일링"의 개념은 도 4를 참조하여 추가로 설명된다.

홀로그램 타일링

도 4a는 타일링을 설명하기 위한 목적으로만 입력 이미지(401)를 도시한다. 이 설명의 목적을 위한 입력 이미지(401)는 홀로그램이 아니라 독자에게 친숙한 일반적인 이미지이다. 이미지(401)는 [x × y] 픽셀로 구성된다. 도 4b는 도 4a의 입력 이미지(401)에 대한 타일링 개념을 도시한다. 도 4b에서, [m × n] 픽셀(여기서 m > x 및 n > y인)로 구성된 제2의 더 큰 이미지(400)는 원래 입력 이미지(401) 픽셀들의 서브 세트를 반복함으로써 형성된다.

특히, 제2이미지(400)는 원래 입력 이미지(401)의 픽셀과 동일한 [x × y] 픽셀 세트(401)를 포함한다. 제2이미지의 [x × y] 픽셀 세트(401)는 완전-타일("완전한 전체 타일"로 지칭될 수도 있음)로 간주될 수 있다. 제2이미지(400)는 또한 입력 이미지(401)의 [a × b] 픽셀의 제1서브 세트(402)를 포함한다. [a × b] 픽셀의 이 제1서브 세트(402)(여기서, a ≤ x 및 b < y 또는 a < x 및 b ≤ y인)는 첫번째 부분-타일로 간주될 수 있다. 제2이미지는 또한 입력 이미지(401)의 [a' × b'] 픽셀의 제2서브 세트(403)를 포함한다. [a'× b'] 픽셀의 제2서브 세트(403)(여기서, a' ≤ x 및 b ' < y 또는 a' < x 및 b' < y인)는 두번째 부분-타일로 간주될 수 있다. 제2이미지(400)는 또한 입력 이미지(401)의 [a" × b"] 픽셀의 제3서브 세트(404)를 포함한다. [a"× b"] 픽셀의 제3서브 세트(404)(여기서, a" ≤ x 및 b" < y 또는 a" < x 및 b" ≤ y인)는 세번째 부분-타일로 간주될 수 있다.

이 설명을 위해, 도 4b에 도시된 구성은 실제 이미지의 타일링 예이다. 그러나, 본 개시는 디스플레이 장치의 홀로그램 타일링에 관한 것이다. 본 개시에 따른 홀로그램은 복수의 픽셀을 포함한다. 도 4a 및 4b에 도시된 것과 동일한 방식으로 초기 입력 홀로그램의 픽셀의 서브 세트를 타일링함으로써 더 큰 홀로그램이 형성될 수 있다. 이러한 홀로그램 타일링은 도 5 및 6에 추가로 예시되어 있다.

일부 예들에서, [x × y] 픽셀들을 포함하는 하나 이상의 입력 컴퓨터 생성 홀로그램을 수신하고 적어도 2개 이상의 타일링 방식을 사용하여 하나 혹은 그 이상의 입력 컴퓨터 생성 홀로그램을 [m × n] 픽셀, 여기서 mn > xy인 픽셀의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램들의 일련의 픽셀들 상에 매핑하도록 구성된 구동기 또는 타일링 엔진; 타일링 엔진으로부터 일련의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 수신하고 공간 광 변조기 상의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 표시하도록 구성된 공간 광 변조기; 및 대응하는 일련의 공간 변조된 광 패턴들을 형성하도록 일련의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 조광하도록 구성된 광원을 포함하는 홀로그래픽 프로젝터를 제공한다. 일례에서, 타일링 엔진은 하나의 입력 컴퓨터 생성 홀로그램을 수신하도록 구성된다. 대안적으로, 하나 이상의 입력 컴퓨터 생성 홀로그램은 일련의 입력 컴퓨터 생성 홀로그램일 수 있다.

입력 홀로그램의 크기는 두 차원 모두에서 공간 광 변조기의 크기보다 작을 수 있고, 적어도 하나의 차원에서 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 크기보다 작을 수 있다. 각각의 입력 컴퓨터 생성 홀로그램의 픽셀은 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 모든 픽셀이 채워지도록 각각의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑될 수 있다. 선택적으로, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 픽셀 수는 공간 광 변조기의 픽셀 수와 동일하다. 이것은 공간 광 변조기의 전체 표면적이 사용되는 것을 보장한다.

mn > xy 일 때, 각 타일은 공간 광 변조기에 표시된 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 총 크기보다 작은 크기이다. 공간 광 변조기 상에 최종적으로 표현되는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램은 복수의 (즉, 2 개 이상의) 타일을 포함한다. 일부 실시예에서, 공간 광 변조기에 기록된 홀로그램 패턴 또는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램은 적어도 하나의 완전-타일(즉, 완전한 전체 입력 홀로그램) 및 적어도 하나의 부분 타일(즉, 홀로그램 픽셀의 연속적인 서브 세트)을 포함한다. 출력 홀로그램이 공간 광 변조기 상에 표현되거나 디스플레이 될 때, 출력 홀로그램은 다수의 타일을 포함하는 것으로 간주될 수 있다.

제1타일링 방식은 입력 컴퓨터 생성 홀로그램의 완전-타일을 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 [x × y] 픽셀의 연속하고 인접한 제1서브 세트에 맵핑하는 단계를 포함할 수 있고, 제2타일링 방식은 입력 컴퓨터 생성 홀로그램의 완전-타일을 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 [x × y] 픽셀의 연속하고 인접한 제2서브 세트에 매핑하는 단계를 포함할 수 있다. 제1서브 세트 및 제2서브 세트는 부분적으로만 중첩될 수 있다. 즉, 제1서브 세트 및 제2서브 세트의 픽셀 위치는 부분적으로만 중첩된다.

제1타일링 방식은 입력 컴퓨터 생성 홀로그램의 복수의 제1부분-타일을 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하는 단계를 포함할 수 있다. 제2타일링 방식은 입력 컴퓨터 생성 홀로그램의 복수의 제2부분-타일을 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 제1부분-타일과 복수의 제2부분-타일은 상이할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1부분-타일 및 복수의 제2부분-타일의 개수는 상이할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 복수의 제1부분-타일의 적어도 하나의 부분-타일은 모든 복수의 제2부분-타일과 크기가 상이할 수 있다.

일부 예들에서, 타일링 방식은 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 완전-타일을 매핑하는데, 여기서 완전-타일은 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 [x × y] 픽셀의 연속적이고 인접한 세트이며, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 연속이고 인접한 서브 세트에 매핑한다. 타일링 방식은 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 제1부분-타일을 추가로 매핑하며, 여기서 제1부분-타일은 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a × b] 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트를, 여기서 a ≤ x 및 b < y 또는 a < x 및 b ≤ y인, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 연속하고 인접한 [a × b] 픽셀의 서브 세트에 매핑한다. 타일링 방식은 또한 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 제2부분-타일을 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 연속하고 인접한 [a' × b'] 픽셀의 서브 세트에 매핑하며, 여기서 제2부분-타일은 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a' × b'] 픽셀의 연속 서브 세트이고, 여기서 a' ≤ x 및 b' < y 또는 a' < x 및 b'≤ y이다. 마지막으로, 타일링 방식은 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 제3부분 타일을 매핑하는데, 여기서 제3부분-타일은 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a" × b"] 픽셀의 연속적이고 인접한 서브 세트이고, 여기서 a" ≤ x 및 b" < y 또는 a" < x 및 b" ≤ y이며, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a" × b"] 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트에 매핑한다. 이 타일의 크기는 (ab + a'b' + a"b" + xy) = mn와 같은 관계를 갖는다.

일 예에서, 완전-타일, 제1부분-타일, 제2부분-타일 및 제3부분-타일은 공간 광 변조기를 채우기 위해 각각의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램 내에 배열된다. 이 네 가지 상이한 타일은 다음과 같이 형성되고 구성될 수 있다. 먼저, 출력 홀로그램에 완전-타일이 배치된다. 제1부분-타일의 높이는 제3부분-타일의 높이와 동일하고, 제3부분-타일의 폭은 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 폭의 남은 부분을 채운다. (즉, 완전-타일의 높이와 제1부분-타일의 높이는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 높이와 같다.) 제2부분-타일은 완전-타일 및 제1, 제3부분-타일에 의해 남겨진 적어도 하나의 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 채운다. 상이한 타일링 방식이 두 상이한 타일 구성, 세가지 상이한 타일 구성 등등의 사이에서 예컨대 번갈아 사용되거나, 타일들의 모든 가능한 배치에 걸쳐 순환될 수 있다.

일 예에서, 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램은 완전-타일, 제1부분-타일, 제2부분-타일 및 제3부분-타일 중에서 선택된 2개 이상의 타일의 조합을 포함한다. 예를 들어, 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램은 완전-타일 및 제1부분-타일, 또는 완전-타일, 제2부분-타일 및 제3부분-타일을 포함할 수 있지만, 제1부분-타일은 포함하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 공간 광 변조기에 기록된 홀로그램 패턴은 적어도 하나의 완전-타일(완전한 타일, 즉 완전한 입력 홀로그램) 및 전체 타일의 적어도 하나의 부분(부분-타일, 즉 입력 홀로그램의 픽셀의 연속적인 서브 세트)를 포함한다. 대안적으로, 임의의 다른 가능한 타일 조합이 사용될 수 있다.

제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램은 상이한 타일링 방식이 사용되기 때문에 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램과 다른 타일의 조합을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상이한 타일링 방식을 사용하는 것은 고품질 이미지를 생성하기 때문에 유리하다. 이는 두 타일링 방식들 간에 서로 다른 타일 조합을 사용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 이것은 제1 및 제2타일링 방식 사이에 상이한 개수의 타일을 사용함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 동일한 타일 수 및 타일 조합이 각각의 타일링 방식에서 사용될 수 있고, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램 내의 타일의 위치 또는 배열 만이 변경된다. 바람직한 실시예에서, 제1 및 제2타일링 방식은 하나의 완전-타일 및 복수의 부분-타일을 포함하지만, 공간 광 변조기에서의 완전-타일의 위치는 2개의 타일링 방식에서 상이하다. 두 타일링 방식에서 완전-타일 주위의 공간은 부분-타일로 채워진다.

또한, 타일은, 예를 들어, 제1타일 방식이 제1부분-타일을 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하고, 제2타일 방식이 제1부분-타일을 제2컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하도록 구성될 수 있다. 제1부분-타일을 포함하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램 픽셀의 위치는 제1 및 제2컴퓨터 생성 출력 홀로그램 사이에서 완전히 상이할 수 있거나, 또는 픽셀의 위치가 제1 및 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램에서 부분적으로 중첩될 수 있다.

일부 예에서, 타일링 방식은 제2부분-타일을 각각의 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑 할 수 있고, 여기서 제1부분-타일 및 제2부분-타일은 각각의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에서 픽셀의 연속 그룹을 형성한다. 예를 들어, 2개의 부분-타일의 폭의 합은 공간 광 변조기의 폭과 동일하거나 이들 높이의 합이 공간 광 변조기의 높이와 동일하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 이들 부분 타일은 유리하게는 공간 광 변조기상의 픽셀의 연속 서브 세트로서 구성된다.

선택적으로, 홀로그래픽 프로젝터는 공간 광 변조기를 조광하도록 구성된 광원을 더 포함한다. 출력 컴퓨터 생성 홀로그램이 디스플레이되거나 공간 광 변조기 상에 표시될 때 공간 광 변조기를 조광함으로써 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 대응하는 홀로그래픽 재구성의 형성을 가능하게 한다. 광원은 적어도 부분적으로 공간적으로 간섭성인 광원, 공간적으로 간섭성인 광원, 또는 레이저 일 수 있다.

도 5는 홀로그램 생성을 보여준다. 특히, HDMI 소스 또는 다른 이미지 소스(501)는 이미지(503)를 홀로그램 엔진(505)에 제공한다. 홀로그램 엔진(505)은 예를 들어도 도 2a 및 도 2를 참조하여 전술한 프로세스, 또는 통상의 기술자에게 공지된 홀로그램을 형성하는 임의의 다른 방법에 따라 홀로그램을 형성하거나 생성하도록 구성된다.

홀로그램 엔진(505)은 컴퓨터 생성 홀로그램(507)을 출력한다. 이것은 이미지(503)를 나타내는 홀로그램이다. 홀로그램(507)은 예를 들어, 도 1 및 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이 공간 광 변조기일 수 있는 SLM(540) 상에 디스플레이 될 수 있다. SLM(540)은 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) SLM 일 수 있지만, 광학적으로 주소가 지정되는 SLM을 포함한 다른 SLM도 동일하게 적합하다. 도 5의 점선 영역은 홀로그램을 표시하거나 나타내는 데 적합한 SLM의 전체 영역을 보여준다. 특히, 홀로그램(507)이 SLM 상에 표현될 때 공간 광 변조기의 모든 픽셀이 사용되는 것은 아니다.

도 5로부터 계속하여, 도 6은 본 개시에 따른 타일링 엔진의 작동을 도시한다. 타일링 엔진(609)은 홀로그램 엔진(505)에 의해 생성된 컴퓨터 생성 홀로그램(507)을 입력 홀로그램 또는 수신된 홀로그램으로서 수신한다. 타일링 엔진(609)은 공간 광 변조기(540)에 의한 출력 및 후속 인코딩 및 디스플레이를 위해 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)을 형성한다. 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)은 원래 홀로그램(507)보다 크고, [m × n] 픽셀을 포함하며, 여기서 m > x 및 n > y이다.

출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)은 수신된 입력 컴퓨터 생성 홀로그램(507)의 픽셀들을 타일링 방식에 따라 매핑함으로써 타일링 엔진(609)에 의해 형성된다. 타일링 방식은 또한 어드레싱 방식 또는 매핑 방식으로 지칭될 수 있다. 타일링 방식은 입력 홀로그램(507)의 어느 픽셀이 출력 홀로그램(611)의 어느 픽셀에 매핑되어야 하는지에 대한 명령을 제공한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이 예의 출력 홀로그램(611)은 입력 홀로그램(507)의 [x × y] 픽셀과 동일한 [x × y] 픽셀의 세트(607)를 포함한다. 출력 홀로그램(611)은 [a × b] 픽셀의 서브 세트(608)를 포함하며, 이는 입력 홀로그램(507)의 [x × y] 픽셀의 연속적이고 인접한, 연속적인 서브 세트를 나타낸다. 픽셀의 연속적이고, 연속하며 인접한 서브 세트 [a × b]는 도 4b에 도시된 바와 같이 실제 입력 이미지에 대하여 홀로그램(507)의 완전한 서브-파트를 나타내는 것으로 이해될 수 있다. [a × b] 픽셀의 이 서브 세트는 제1부분-타일인 것으로 간주될 수 있고, 출력 홀로그램 (611)의 [x × y] 픽셀의 세트(607)는 원래 홀로그램(507)과 동일한 완전-타일인 것으로 간주될 수 있다. 이와 관련하여, 타일링 방식은, 입력 홀로그램(507)의 개별 인접 픽셀을 출력 홀로그램(611)의 완전히 서로 다른 위치에 무작위로 할당하지 않고, 입력 홀로그램(507)의 픽셀들을 출력 홀로그램(611)에 픽셀 그룹들 또는 타일들로서 매핑한다.

타일링 된 출력 홀로그램(611)이 타일링 엔진(609)에 의해 형성되면, 예를 들어 공간 광 변조기(540)와 같은, 공간 광 변조기 상에 디스플레이 될 수 있다. 대안적으로, SLM에 의해 인코딩되기 전에 출력 홀로그램(611)에 추가 정보가 추가될 수 있다. 도 6에 도시된 예시적인 장치에서, 홀로그램에 소프트웨어 광학계들을 적용하기 위한 추가 엔진(613)이 제공된다. 이들 소프트웨어 광학계들은, 예를 들어, 전술한 바와 같이 렌즈(613A) 및 그레이팅(grating) 데이터(613B)를 나타내는 데이터일 수 있다. 소프트웨어 광학계는 본 명세서에서 가상 광학계로도 지칭된다.

렌즈(613A)를 나타내는 데이터는, 예를 들어 위상-한정 데이터이며, 홀로그램 데이터에 추가되어 빔 경로에 렌즈를 배치하는 효과가 있으며, 빔 경로를 따라 재구성된 이미지를 SLM 평면(또는 시스템에서 광학계의 초점 평면)에 수직인 방향으로 이동시키는 효과를 갖는다. 렌즈(613A)를 나타내는 데이터는 실제 물리적 렌즈를 시뮬레이션하도록 작용한다. 계산된 또는 소프트웨어 렌즈 데이터(즉, 소프트웨어 또는 계산된 렌즈)는 시스템에 광학 파워(Optical Power)를 추가하는 역할을 한다. 일부 실시예에서, 렌즈(613A)를 나타내는 데이터는 푸리에 변환을 수행하도록 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 렌즈(613A)를 나타내는 데이터는 또한 홀로그래픽 재구성이 형성될 스크린 또는 다른 표면에서의 수차를 보정하기 위해 광학 파워를 추가할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(613A)를 나타내는 데이터를 추가함으로써 윈드스크린의 광학 파워가 보상될 수 있다.

전술한 바와 같이, 렌즈(613A)를 나타내는 데이터는 선택적으로 푸리에 변환 렌즈이며, 이는 물리적 렌즈에 대한 필요를 피하면서 홀로그래픽 데이터를 공간 영역으로 푸리에 변환하도록 작용한다. 컴퓨터 생성 홀로그램 분야에서는 렌즈를 나타내는 홀로그램 데이터와 대상을 나타내는 홀로그램 데이터를 결합하여 물리적 푸리에 렌즈없이 푸리에 변환이 수행될 수 있는 방법이 알려져 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 데이터는 간단한 벡터 추가에 의해 홀로그래픽 데이터와 결합된다. 일부 실시예에서, 물리적 렌즈는 푸리에 변환을 수행하기 위해 소프트웨어 렌즈와 함께 사용된다. 대안적으로, 다른 실시예에서, 홀로그래픽 재구성이 파-필드(far-field)에서 발생하도록 푸리에 변환 렌즈는 완전히 생략된다.

다른 실시예들에서, 홀로그램은 그레이팅 데이터(613B), 즉 빔 스티어링과 같은 그레이팅의 기능을 수행하도록 구성된 데이터를 포함할 수 있다. 데이터(613B)는 홀로그램 데이터에 추가됨으로써 빔 경로에 그레이팅을 배치하는 효과를 갖는 데이터이며, 재구성된 이미지를 빔 경로에 수직인 방향, 그리고 SLM(또는 광학계의 초점 평면)에 평행한 방향으로 이동시키는 효과를 갖는다. 다시, 컴퓨터 생성 홀로그램 분야에서 이러한 홀로그램 데이터를 계산하고, 이를 대상을 나타내는 홀로그램 데이터와 결합하는 방법은 알려져 있다. 예를 들어, 위상-전용 홀로그래픽 그레이팅은 블레이즈(brazed) 그레이팅의 표면 상의 각 지점에 의해 야기된 위상 지연을 모델링함으로써 형성될 수 있다. 진폭-한정 홀로그램 그레이팅은 진폭-한정 홀로그램의 각도 조향을 제공하기 위해 대상을 나타내는 진폭-한정 홀로그램 상에 단순히 중첩될 수 있다.

가상 또는 소프트웨어 광학계가 가상 광학 엔진(613)에 의해 적용되면, 최종 홀로그램(615)은 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 따라 공간 광 변조기(540)의 픽셀을 설정하기 위해 출력될 수 있다. 전술한 바와 같이, 공간 광 변조기는 실리콘상의 액정, 또는 LCOS 공간 광 변조기(540)일 수 있다. 공간 광 변조기(540)는 최종 홀로그램(615)을 수신 및 표현하고, 재생 필드 위치, 예를 들어 스크린 또는 차량 윈드스크린 상에 홀로그래픽 재구성을 형성하기 위한 공간 변조된 광에 의해 조광되면 컴퓨터 생성 홀로그램에 따라 공간 변조된 광을 공간 광 변조기 상에 출력하도록 구성된다.

도 5 및 도 6에 도시된 예에서, 입력 이미지(503)의 주어진 입력 홀로그램(507)에 대해 타일링 엔진에 의해 단일 출력 컴퓨터 생성 홀로그램 만이 형성된다. 그러나, 쉽게 알 수 있듯이, 일련의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)은 타일링 엔진(609)에 의해 생성되거나 형성될 수 있다. 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)의 시퀀스는 다른 방식으로도 구현될 수 있다.

제1실시예에서, 타일링 엔진(609)은 [x × y] 픽셀을 포함하는 제1컴퓨터 생성 홀로그램(507)을 수신하고 제1컴퓨터 생성 홀로그램(507)의 픽셀들을 복수의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611) 각각의 픽셀들에 매핑함으로써 [m × n] 픽셀을 포함하는 복수의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 형성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 타일링 엔진(609)에 의해 수신된 제1컴퓨터 생성 홀로그램(507)은 입력 홀로그램 시퀀스의 하나의 입력 홀로그램이고, 복수의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)은 각각의 입력 홀로그램에 대응한다. 이 실시예의 하나의 특정 예에서, 처음으로 수신된 제1컴퓨터 생성 홀로그램(507)은 각각의 제1 및 제2타일링 방식에 따라 제1 및 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)을 형성하도록 매핑된다. 물론, 타일링 엔진(609)에 의해 수신된 제1컴퓨터 생성 홀로그램은 이미지의 홀로그램 재구성을 생성하기 위한 비디오의 프레임의 홀로그램이 아니라 단일 이미지의 홀로그램 일 수 있다.

제2실시예에서, 타일링 엔진(609)은 복수의 입력 컴퓨터 생성 홀로그램(507)을 수신하고, 대응하는 복수의 상이한 타일링 방식들에 따라 복수의 컴퓨터 생성 홀로그램(507)의 픽셀들을 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)의 픽셀들 상에 매핑함으로써 대응하는 복수의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)을 형성하도록 구성된다. 이 실시예의 하나의 특정 예에서, 타일링 엔진은 제1컴퓨터 생성 홀로그램(507)을 수신하고, 제1입력 컴퓨터 생성 홀로그램(507)의 픽셀들을 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)의 픽셀들 상에 매핑함으로써 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램(611)을 형성한다. 이어서, 타일링 엔진(609)은 제2입력 컴퓨터 생성 홀로그램을 수신하고 제2타일링 방식에 따라 제2수신 컴퓨터 생성 홀로그램(제2입력 컴퓨터 생성 홀로그램)의 픽셀들을 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 픽셀들에 매핑함으로써 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 형성한다. 후속 입력 홀로그램에 대해 이 프로세스가 반복될 수 있다.

앞서 두 실시예에서, 타일링 엔진은 픽셀들을 제1출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하기 위해 제1타일링 방식을 사용하고, 픽셀들을 제2출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하기 위해 제2타일링 방식을 사용하도록 구성된다. 앞서 예시적인 실시예의 제1 및 제2타일링 방식은 동일한 방식이 고려될 수도 있으나, 바람직하게는 상이한 방식이다. 복수의 타일링 방식이 존재하는 경우, 타일링 방식은 모두 다를 수 있거나, 2개의 상이한 타일링 방식이 번갈아 사용될 수 있거나, 또는 일부 또는 모든 타일링 방식이 동일할 수 있다. 2개의 상이한 타일링 방식을 사용하는 예가 도 7a 내지 7c를 참조하여 아래와 같이 설명된다.

도 7a는 출력 홀로그램(711)의 예를 도시한다. 이는 도 6의 출력 홀로그램(611)과 등가인 것으로 간주될 수 있다. 출력 홀로그램(711)은 2개의 타일을 포함한다. 2개의 타일은 원래 입력 이미지(도 5의 503 부분)에 대응하는 입력 홀로그램(507)의 완전한 사본을 나타내는 제1완전-타일(707) 및 입력 홀로그램(507)의 픽셀들의 서브 세트를 나타내는 제2부분-타일(708)이다. 초기 입력 홀로그램(507)은 제1타일링 방식을 사용하는 타일링 엔진(609)에 의해 출력 홀로그램(711)에 매핑된다.

도 7b는 제2출력 홀로그램(721)을 도시한다. 출력 홀로그램(721)은 제1완전-타일(717) 및 제2부분-타일(718)을 포함한다. 일 예에서 홀로그램(721)은 입력 홀로그램(507)에 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램이다. 다른 예에서, 홀로그램(721)은 상이한 제2입력 홀로그램에 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램이며, 이는 타일링 엔진(609)에 의해 수신되고 제2타일링 방식에 따라 출력 홀로그램(721)을 형성하도록 매핑된다. 도 7a 및 7b를 비교함으로써 입증된 바와 같이, 제1 및 제2타일링 방식은 상이하다.

도 7c는 제3출력 홀로그램(731)을 도시한다. 출력 홀로그램(731)은 제1완전-타일(727) 및 제2부분-타일(728)을 포함한다. 일 예에서, 홀로그램(731)은 입력 홀로그램(507) 또는 도 7b에 도시된 출력 컴퓨터 생성 홀로그램을 형성하는데 사용되는 제2입력 홀로그램 중 어느 하나에 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램이다. 다른 예에서, 홀로그램(731)은 상이한 제3입력 홀로그램에 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램이다. 제3입력 홀로그램은 타일링 엔진(609)에 의해 수신되고 제3타일링 방식에 따라 출력 홀로그램(731)을 형성하도록 매핑된다. 도 7a 및 7c를 비교함으로써 입증된 바와 같이, 제1 및 제3타일링 방식은 동일하다. 이 예에서, 홀로그래픽 프로젝터는 제1 및 제2타일링 방식이 번갈아 사용되도록 구성된다. 이 교번(alternation)은 특정 구현에 따라 프레임 내에서 또는 프레임 간에 발생할 수 있다.

도 8a 내지 8d는 본 발명에 따른 홀로그래픽 프로젝터로 달성 가능한 타일링 장치의 대안적인 구현을 도시한다. 도 8a 내지 도 8d 각각은 입력 또는 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램을 상이한 타일링 방식에 따라 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하는 것을 도시한다. 각각의 타일링 방식은 초기 입력 홀로그램을 하나의 완전-타일(830), 제1부분-타일(810) 및 제2부분-타일 (820)로서 매핑한다. 도 8a는 제1 및 제2부분-타일(810, 820)이 이웃하고, 이들이 완전-타일(830) 위에 매핑되는 제1타일링 방식을 나타낸다. 도 8b는 제1 및 제2부분-타일의 위치가 교환되는 제2타일링 방식을 도시한다. 완전-타일(830)은 동일한 위치에 유지된다. 도 8c는 제1 및 제2부분-타일의 위치가 다시 교환되고, 완전-타일 및 부분-타일의 위치가 또한 교환되는 제3타일링 구조를 도시한다. 완전-타일(830)은 이제 도 8c에서 2개의 부분-타일들 위에 있지만, 도 8b의 제2타일링 방식에서는 완전-타일(830)이 부분-타일들 아래에 있었다. 도 8d는 완전-타일(830)이 도 8c의 제3타일링 방식과 동일한 위치에 유지되지만 제1 및 제2부분-타일(810, 820)의 위치가 다시 교환되는 제4타일링 방식을 도시한다.

도 9는 홀로그래픽 프로젝터의 타일 배치의 대안적인 구현을 도시한다. 도 9에서, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램은 4개의 타일, 즉 완전-타일(910), 제1부분-타일(920), 제2부분-타일(930) 및 제3부분-타일(940)을 포함한다. 이들 4개 타일은 공간 광 변조기의 전체 출력 가능한 영역을 채운다. 이 타일의 치수는 도 10a에 도시된다. 제1부분-타일의 폭은 완전-타일의 폭과 같고, 제3부분-타일의 높이는 완전-타일의 높이와 같으며, 제2부분-타일은 적어도 하나의 대응하는 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 나머지 부분을 채운다. 도 9에 도시된 예시 타일링은 연속적이다. 즉, 인접한 타일은 한쪽 또는 양쪽 방향으로 말단과 말단을 연결한다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 완전-타일(910)은, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 연속하고 인접한 [x × y] 픽셀 세트 상에 매핑되는, 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같은 입력 컴퓨터 생성 홀로그램(507))의 [x × y] 픽셀의 연속적인, 연속적이고 인접한 세트이다. 완전-타일(910)에 대해, 픽셀 수 x는 폭을 나타내고, 픽셀 수 y는 높이를 나타낸다. 제1부분-타일(920)은, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a × b] 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트에 매핑되는, 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a × b] 픽셀의 연속적인, 연속하고 인접한 서브 세트이며, 여기서 a = x 및 b < y이다. 제1부분-타일(920)의 경우, 픽셀 수 a는 폭을 나타내고, 픽셀 수 b는 높이를 나타낸다. 도 9를 참조하여 기술된 바와 같이, 완전-타일(910)은 제1부분-타일(920)의 폭과 동일한 폭을 갖는다. 제2부분-타일(930)은, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a '× b'] 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트에 매핑되는, 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a' × b'] 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트이며, 여기서 a' < x 및 b' < y이다. 제2부분-타일(930)의 경우, 픽셀 수 a '는 폭을 나타내고, 픽셀 수 b'는 높이를 나타낸다. 마지막으로, 제3부분-타일(940)은, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a" × b"] 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트에 매핑되는, 수신된 컴퓨터 생성 홀로그램의 [a" × b"] 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트이고, 여기서 a" < x 및 b" = y이다. 제3부분-타일(940)의 경우, 픽셀 수 a"는 폭을 나타내고, 픽셀 수 b"는 높이를 나타낸다. 도 9를 참조하여 기술된 바와 같이, 제3부분-타일(940)은 완전-타일(910)의 높이와 동일한 높이를 갖는다.

도 10a에서, 4개의 상이한 타일의 출력 컴퓨터 생성 홀로그램으로의 맵핑은 제1타일링 방식에 따라 이루어진다. 제2부분-타일(930)은 출력 컴퓨터 생성 홀로그램의 나머지를 채우도록 폭과 높이를 갖는다. 다시 말해, 타일은 a' + x = a" + a = m 및 b + y = b" + b' = n이 되도록 구성되어, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에서 이용 가능한 모든 공간이 채워진다. 도 10b 내지 10f 각각은 상이한 타일링 방식에 따라 초기 입력 홀로그램을 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에 매핑하는 것을 나타내는 4개의 타일의 상이한 구성을 도시한다. 도 10a 내지 10f에서 알 수 있는 바와 같이, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램에서 타일의 수는 변하지 않으며, 그 배치만이 변한다.

대조적으로, 도 11a 내지 11f는 상이한 타일링 방식들 사이의 타일 수의 변화, 및 따라서 타일의 크기 및 출력 컴퓨터 생성 홀로그램 내에서의 위치의 변화를 도시한다. 특히, 도 11a는 입력 홀로그램을 6개의 타일, 즉 하나의 완전한 타일 및 각각의 부분-타일의 크기가 동일한 5 개의 부분-타일로 맵핑하는 경우를 도시한다. 그런 다음 도 11b는 하나의 완전한 타일, 첫번째 부분-타일 및 첫번째 부분-타일과 다른 두 개의 두번째 부분-타일의 매핑을 보여준다. 도 11c 내지 도 11f는 도 11a와 도 11b의 타일들 사이에 매핑된 다수의 타일들 사이에서의 교대를 도시한다. 여기서, 출력 컴퓨터 생성 홀로그램 내의 타일의 위치는 각 도면에 따라 다르긴 하지만, 각각의 매핑은 다른 타일링 방식에 따라 이루어짐을 나타내고 있다.

도 7a 내지 7c, 8a 내지 8d, 10a 내지 10f 및 11a 내지 11f에 도시된 구성은 모두 상이한 타일링 방법을 나타낸다. 연속 타일링 방식들 사이에 매핑된 타일의 수, 크기 및/또는 위치를 변화시킴으로써, 홀로그래픽 재구성의 품질이 향상된다. 타일링 방식의 변화율은 50 Hz보다 클 수 있고, 선택적으로 50-500 Hz 일 수 있다.

여기에 설명된 방법 및 프로세스는 컴퓨터 판독가능 매체 상에 구현될 수 있다. 용어 "컴퓨터 판독가능 매체"는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 버퍼 메모리, 플래시 메모리 및 캐시 메모리와 같이 데이터를 일시적으로 또는 영구적으로 저장하도록 구성된 매체를 포함한다. 또한, "컴퓨터 판독가능 매체"라는 용어는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 기계가 여기에 기재된 방법론 중 하나 이상을 전체적으로 또는 부분적으로 수행하게 하는 명령들을 기계의 수행 지령으로서 저장할 수 있는 어떤 매체 혹은 다중의 매체의 조합을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

"컴퓨터 판독가능 매체"라는 용어는 또한 클라우드 기반 스토리지 시스템을 포함한다. "컴퓨터 판독 가능 매체"라는 용어는 솔리드-스테이트 메모리 칩, 광학 디스크, 자기(magnetic) 메모리의 예시적인 형태의 하나 이상의 유형 및 비 일시적 데이터 저장소(예를 들어, 데이터 볼륨)를 포함하지만, 디스크 또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 실행을 위한 명령어는 캐리어 매체에 의해 전달될 수 있다. 이러한 캐리어 매체의 예는 일시적인 매체(예를 들어, 명령을 전달하는 전파 신호)를 포함한다.

첨부된 청구 범위의 범주를 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시는 첨부된 청구 범위 및 그 등가물의 범위 내의 모든 변경 및 변형을 포함한다.

Claims

[m × n] 픽셀을 포함하는 공간 광 변조기 용 구동기로서,
상기 구동기는,
각각 [x × y] 픽셀을 포함하는 입력 홀로그램을 수신하도록 구성되고,
여기서 m ≥ x 및 n ≥ y이고,
타일링 방식을 이용하여 입력 홀로그램 각각에 대응하는 출력 홀로그램을 형성하기 위해 입력 홀로그램 각각을 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링함으로써
상기 공간 광 변조기 상에 [m × n] 픽셀을 포함하는 출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 상기 공간 광 변조기를 구동하되,
상기 구동기는,
제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1타일링 방식을 사용하고, 제2출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제2타일링 방식을 사용하되,
상기 출력 홀로그램 각각은 상기 입력 홀로그램의 복수의 타일을 포함하고,
타일링 방식 각각은 타일 각각의 크기 및 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상의 타일 각각의 위치를 정의하는 구동기.
제1항에 있어서,
상기 출력 홀로그램 각각의 인접한 타일들은 상기 입력 홀로그램의 말단을 상기 입력 홀로그램의 반대쪽에 연결하는 구동기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 출력 홀로그램 각각은 적어도 하나의 완전-타일을 포함하되,
상기 완전-타일은 상기 입력 홀로그램의 [x × y] 픽셀의 완전하고, 연속하고 인접한 그룹인 구동기.
제1항에 있어서,
m ≥ 2x 및 n ≥ 2y인 구동기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 출력 홀로그램 각각은 복수의 부분-타일을 포함하되,
상기 부분-타일은 상기 입력 홀로그램의 픽셀의 연속하고 인접한 서브 세트인 구동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동기는,
제1입력 홀로그램을 수신하고;
제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1타일링 방식을 사용하여, 첫번째로, 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 상기 제1입력 홀로그램을 타일링하며;
제2출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제2타일링 방식을 사용하여, 두번째로, 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 상기 제1입력 홀로그램을 타일링하도록 구성된 구동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동기는,
입력 홀로그램들의 비디오-레이트 시퀀스(video-rate sequence)를 수신하고,
복수의 상이한 타일링 방식을 사용하여 상기 입력 홀로그램을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링함으로써, 다음 입력 홀로그램이 수신되기 전에, 상기 입력 홀로그램 각각에 대해 복수의 대응하는 출력 홀로그램들을 연속적으로 디스플레이하도록 구성된 구동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동기는,
제1입력 홀로그램을 수신하고;
제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제1타일링 방식을 사용하여, 첫번째로, 상기 제1입력 홀로그램을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링하며;
제2출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 제2타일링 방식을 사용하여, 두번째로, 상기 제2입력 홀로그램을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링하도록 구성된 구동기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동기는,
입력 홀로그램의 비디오-레이트 시퀀스를 수신하고,
상기 입력 홀로그램 각각을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 연속적으로 타일링하고 상기 타일링 방식을 연속적으로 변경시킴으로써, 대응하는 상기 비디오-레이트 시퀀스를 디스플레이하도록 구성된 구동기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 홀로그램 각각은 선택적으로 공간 주파수의 공간 분포를 포함하되,
상기 입력 홀로그램 각각은 푸리에(Fourier) 또는 프레넬(Fresnel) 홀로그램인 구동기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 구동기를 포함하고,
상기 공간 광 변조기와
상기 입력 홀로그램 각각에 대응하는 홀로그래픽 재구성이 재생 평면 상에 형성되도록 상기 입력 홀로그램 각각을 간섭성 광으로 조광하도록 구성된 광원을 더 포함하는 홀로그래픽 프로젝터.
[m × n] 픽셀을 포함하는 공간 광 변조기의 구동 방법에 있어서,
[x × y] 픽셀을 포함하는 입력 홀로그램들을 수신하는 단계로서, m ≥ x 및 n ≥ y인 단계;
제1타일링 방식을 사용하여, 첫번째로, 입력 홀로그램을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링함으로써 [m × n] 픽셀들을 포함하는 제1출력 홀로그램을 디스플레이하는 단계; 및
제2타일링 방식을 사용하여, 두번째로, 입력 홀로그램을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링함으로써 [m × n] 픽셀들을 포함하는 제2출력 홀로그램을 디스플레이하는 단계를 포함하되,
상기 출력 홀로그램 각각은 대응하는 상기 입력 홀로그램의 복수의 타일들을 포함하고, 상기 타일링 방식은 타일 각각의 크기 및 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상의 타일 각각의 위치를 정의하는 방법.
제12항에 있어서,
제1입력 홀로그램을 수신하는 단계;
제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 상기 제1타일링 방식을 사용하여, 첫번째로, 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 상기 제1입력 홀로그램을 타일링하는 단계; 및
제2출력 홀로그램을 디스플레이 하기 위해 상기 제2타일링 방식을 사용하여, 두번째로, 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 상기 제1입력 홀로그램을 타일링하는 단계를 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
입력 홀로그램들의 비디오-레이트 시퀀스를 수신하는 단계; 및
상기 입력 홀로그램 각각에 대해, 복수의 상이한 타일링 방식을 사용하여 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 상기 입력 홀로그램을 타일링함으로써, 다음 입력 홀로그램이 수신되기 전에, 복수의 대응하는 출력 홀로그램들을 연속적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
제1입력 홀로그램을 수신하는 단계;
제1출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 상기 제1타일링 방식을 사용하여, 첫번째로, 상기 제1 입력 홀로그램을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링하는 단계;
제2입력 홀로그램을 수신하는 단계; 및
제2출력 홀로그램을 디스플레이하기 위해 상기 제2타일링 방식을 사용하여, 두번째로, 상기 제2입력 홀로그램을 상기 공간 광 변조기의 픽셀들 상에 타일링하는 단계를 더 포함하는 방법.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 공간 광 변조기를 구동하는 단계; 및
입력 홀로그램 각각에 대응하는 재생 평면 상에 적어도 하나의 홀로그래픽 재구성을 형성하도록 간섭성 광으로 입력 홀로그램 각각을 조광하는 단계를 포함하는 홀로그래픽 프로젝션 방법.
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
m ≥ 2x 및 n ≥ 2y인 홀로그래픽 프로젝션 방법.