KR102546710B1 - Digital hologram display apparatus and displaying method of digital holographic image - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 것, 상기 디지털 홀로그램을 공간광변조기에 기록하는 것, 상기 공간광변조기에 가간섭성 평행광을 조사하는 것, 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하는 것, 및 상기 공간광변조기에 의해 재생되는 재생 영상을 구현하는 것을 포함하는 디지털 홀로그램 영상 재생 방법 및 디지털 홀로그램 표시 장치를 제공한다.The present invention generates and converts a digital hologram, records the digital hologram in a spatial light modulator, irradiates coherent parallel light to the spatial light modulator, removes an aliasing noise image, and the space A method for reproducing a digital hologram image and a digital hologram display device including implementing a reproduced image reproduced by an optical modulator are provided.

Description

디지털 홀로그램 표시 장치 및 디지털 홀로그램 영상 재생 방법{DIGITAL HOLOGRAM DISPLAY APPARATUS AND DISPLAYING METHOD OF DIGITAL HOLOGRAPHIC IMAGE}Digital hologram display device and digital hologram image reproduction method

본 발명은 디지털 홀로그램 표시 장치 및 이를 이용한 디지털 홀로그램 영상 재생 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 개구수가 큰 디지털 홀로그램을 이용하여 시야각을 확대시킨 디지털 홀로그램 표시 장치 및 이를 이용한 디지털 홀로그램 영상 재생 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital hologram display device and a method for reproducing a digital hologram image using the same, and more particularly, to a digital hologram display device in which a viewing angle is enlarged using a digital hologram having a large numerical aperture, and a method for reproducing a digital hologram image using the same.

홀로그램 표시 장치(또는 홀로그래픽 디스플레이)는 2차원 디지털 홀로그램 정보를 가지고 3차원 입체영상을 공간적으로 재생하는 영상 기기이다. 하지만 현재 기술로는 충분한 크기의 입체영상을 광 시야각(wide viewing-angle)으로 재생하기에는 매우 어렵다. 홀로그램 입체영상을 넓은 시야각으로 재생하기 위해서는 마이크로미터 이하의 픽셀 크기를 가진 공간광변조기(spatial light modulator; SLM)가 필요하다. 현재 홀로그램 표시소자로 사용되고 있는 디스플레이 패널은 약 1~2도 이내의 시야각을 확보할 수 있는 정도에 그치고 있으며, 향후 마이크로미터 이하의 픽셀 크기를 갖는 공간광변조기를 개발하더라도 현실적인 재생 영상 크기를 확보하기 위해서는 방대한 양의 홀로그램 데이터를 처리하여야 하는 한계가 있다. 그러므로, 고 분해능 홀로그램 표시소자를 개발하거나, 기존 공간광변조기를 공간적 또는 시간적으로 다중화하는 기술로는 홀로그래픽 디스플레이를 실현화 하기에는 여전히 어렵다.A hologram display device (or holographic display) is an imaging device that spatially reproduces a 3D stereoscopic image with 2D digital hologram information. However, with current technology, it is very difficult to reproduce a sufficiently large 3D image with a wide viewing-angle. In order to reproduce a holographic 3D image with a wide viewing angle, a spatial light modulator (SLM) having a pixel size of a micrometer or less is required. Currently, the display panel used as a hologram display device is only able to secure a viewing angle of about 1 to 2 degrees, and even if a spatial light modulator having a pixel size of less than a micrometer is developed in the future, it is difficult to secure a realistic playback image size. In order to do this, there is a limit to processing a huge amount of hologram data. Therefore, it is still difficult to realize a holographic display by developing a high-resolution holographic display device or by spatially or temporally multiplexing existing spatial light modulators.

따라서, 홀로그래픽 디스플레이 상용화를 위해서 현재 데이터 처리 기술로도 홀로그램 영상 데이터를 효율적으로 다룰 수 있으면서, 홀로그램 재생 영상의 시야각을 증대시킬 수 있는 홀로그램 표시 장치의 개발이 연구되고 있다.Therefore, in order to commercialize the holographic display, research is underway to develop a hologram display device capable of increasing the viewing angle of a holographic reproduction image while efficiently handling holographic image data even with current data processing technology.

본 발명의 일 기술적 과제는 시야각이 확대된 디지털 홀로그램 표시 장치 및 이를 이용한 디지털 홀로그램 영상 재생 방법을 제공하는 것이다.One technical problem of the present invention is to provide a digital hologram display device with an enlarged viewing angle and a method for reproducing a digital hologram image using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 기술적 과제들을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 영상 재생 방법은 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 것, 상기 디지털 홀로그램을 공간광변조기에 기록하는 것, 상기 공간광변조기에 가간섭성 평행광을 조사하는 것, 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하는 것, 및 상기 공간광변조기에 의해 재생되는 재생 영상을 구현하는 것을 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problems, a method for reproducing a digital hologram image according to an embodiment of the present invention includes generating and converting a digital hologram, recording the digital hologram in a spatial light modulator, and coherence in the spatial light modulator. It may include irradiating parallel light, removing an aliasing noise image, and implementing a reproduction image reproduced by the spatial light modulator.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치는 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하도록 구성되는 디지털 홀로그램 생성/변환부, 가간섭성 평행광을 생성하도록 구성되는 백라이트 유닛, 상기 디지털 홀로그램을 전기적 신호로 기록하고 재생하도록 구성되는 복수의 픽셀들을 포함하는 공간광변조기, 상기 공간광변조기 상에 제공되며, 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하도록 구성되는 서브 픽셀들을 포함하는 노이즈 영상 제거부, 및 상기 공간광변조기에 의해 재생되는 재생 영상(reconstruction image)을 구현하도록 구성되는 출력 광학계를 포함하되, 상기 백라이트 유닛으로부터 생성되는 상기 가간섭성 평행광은 상기 공간광변조기에 조사될 수 있다.In addition, a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention includes a digital hologram generating/converting unit configured to generate and convert a digital hologram, a backlight unit configured to generate coherent parallel light, and the digital hologram into an electrical signal. A spatial light modulator including a plurality of pixels configured to record and reproduce, a noise image removal unit provided on the spatial light modulator and including sub-pixels configured to remove an aliasing noise image, and the spatial light modulator An output optical system configured to realize a reproduced reconstruction image, wherein the coherent parallel light generated from the backlight unit may be radiated to the spatial light modulator.

본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치는 개선된 화질 및 충분한 크기로 시야각이 확대된 디지털 홀로그램을 표시할 수 있다.A digital hologram display device according to an embodiment of the present invention can display a digital hologram with an enlarged viewing angle with improved image quality and a sufficient size.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 영상 재생 방법은 시야각을 확대하면서 영상의 크기를 줄이지 않고 노이즈 영상을 억제할 수 있다.In addition, the method of reproducing a digital hologram image according to an embodiment of the present invention can suppress a noisy image without reducing the size of the image while enlarging the viewing angle.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용한 디지털 홀로그램 영상 재생 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용하여 생성된 디지털 홀로그램을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치에서 재생 거리(reconstruction distance)와 시야각(viewing angle) 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용하여 생성된 디지털 홀로그램을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7a는 수치 해석적으로 재생한 영상을 설명하기 위한 도면이고, 도 7b는 업샘플링을 통해 재생한 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용하여 디지털 홀로그램 영상을 재생하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a block diagram for explaining a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are schematic diagrams for explaining a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of reproducing a digital hologram image using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram for explaining a digital hologram generated using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph for explaining a relationship between a reconstruction distance and a viewing angle in a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram for explaining a digital hologram generated using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.
7A is a diagram for explaining an image reproduced through numerical analysis, and FIG. 7B is a diagram for explaining an image reproduced through upsampling.
8 is a conceptual diagram illustrating reproduction of a digital hologram image using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms and various modifications and changes may be applied. However, it is provided to complete the disclosure of the present invention through the description of the present embodiment, and to completely inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs. In the accompanying drawings, for convenience of explanation, the size of the components is shown larger than the actual size, and the ratio of each component may be exaggerated or reduced.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, terms used in this specification may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art unless otherwise defined.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' means that a stated component, step, operation, and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions.

본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.In this specification, when a layer is referred to as being 'on' another layer, it may be directly formed on the top surface of the other layer or a third layer may be interposed therebetween.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Although terms such as first and second are used in this specification to describe various regions and layers, these regions and layers should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish certain regions or layers from other regions or layers. Accordingly, a portion referred to as a first portion in one embodiment may be referred to as a second portion in another embodiment. The embodiments described and illustrated herein also include their complementary embodiments. Parts designated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치 및 이를 이용한 디지털 홀로그램 영상 재생 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a digital hologram display device and a method of reproducing a digital hologram image using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 설명하기 위한 블럭도이다. 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a block diagram for explaining a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention. 2A is a schematic diagram for explaining a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치는 디지털 홀로그램 생성/변환부(10), 백라이트 유닛(20), 공간광변조기(30), 노이즈 영상 제거부(40), 및 출력 광학계(50)를 포함할 수 있다.1 and 2A, the digital hologram display device according to the present invention includes a digital hologram generating/converting unit 10, a backlight unit 20, a spatial light modulator 30, a noise image removing unit 40, and An output optical system 50 may be included.

디지털 홀로그램 생성/변환부(10)는 높은 개구수(numerical aperture, NA)의 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하도록 구성될 수 있다. 디지털 홀로그램 생성/변환부(10)는 객체(Object)로부터 호이겐스-프레넬 원리(Huygens-Fresnel principle)에 따라 디지털 홀로그램을 생성할 수 있다. 디지털 홀로그램은 프레넬 회절 영역(Fresnel diffraction regime) 또는 레일리-좀머펠트 회절 영역(Rayleigh-Sommerfeld diffraction regime)에서 생성될 수 있다.The digital hologram generating/converting unit 10 may be configured to generate and convert digital holograms having a high numerical aperture (NA). The digital hologram generation/conversion unit 10 may generate a digital hologram from an object according to the Huygens-Fresnel principle. Digital holograms can be created in the Fresnel diffraction regime or the Rayleigh-Sommerfeld diffraction regime.

디지털 홀로그램 생성/변환부(10)에 의한 디지털 홀로그램의 생성 및 변환은 공간광변조기(30)에 기록되는 디지털 홀로그램을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 디지털 홀로그램 생성/변환부(10)에 의해 생성 및 변환된 홀로그램은 프레넬 홀로그램(Fresnel hologram)으로 명명될 수 있다. 디지털 홀로그램을 계산하는 것은, 일 예로, 객체 면(object plane)과 홀로그램 면(hologram plane)의 픽셀 크기 및 픽셀 수를 임의로 정하여 계산하는 레일리-좀머펠트 공식의 리만 적분(Riemann integral of Rayleigh-Sommerfeld formula)을 이용할 수 있다. 디지털 홀로그램을 계산하는 것은, 다른 일 예로, 푸리에 변환 기반 프레넬 공식(Fresnel formula based on Fourier transformation)을 이용할 수 있다. 푸리에 변환 기반 프레넬 공식을 이용하는 경우, 다른 방법을 이용하는 경우보다 고속의 계산이 가능할 수 있다. 푸리에 변환 기반 프레넬 공식은 동일한 픽셀 수를 갖는 객체 면과 홀로그램 면에 대하여 계산될 수 있다. 푸리에 변환 기반 프레넬 공식을 이용하는 경우, 계산 이후 다운샘플링(down-sampling)이 더 수행될 수 있다. 예를 들어, 512×512 크기의 객체로부터 512×512 크기의 디지털 홀로그램을 생성한 후 256×256 크기로 다운샘플링하여 공간광변조기(30)의 크기에 맞는 디지털 홀로그램을 생성할 수 있다.The generation and conversion of the digital hologram by the digital hologram generation/conversion unit 10 may include calculating the digital hologram recorded in the spatial light modulator 30 . A hologram generated and converted by the digital hologram generating/converting unit 10 may be named a Fresnel hologram. Calculating a digital hologram is, for example, the Riemann integral of Rayleigh-Sommerfeld formula, which is calculated by arbitrarily determining the pixel size and number of pixels of the object plane and the hologram plane. ) can be used. For calculating the digital hologram, as another example, a Fresnel formula based on Fourier transformation may be used. In the case of using the Fourier transform-based Fresnel formula, higher-speed calculations may be possible than in the case of using other methods. A Fresnel formula based on the Fourier transform can be calculated for an object face and a hologram face having the same number of pixels. In the case of using the Fourier transform-based Fresnel formula, down-sampling may be further performed after calculation. For example, a 512x512 digital hologram is generated from a 512x512 object, and then downsampled to 256x256 to generate a digital hologram suitable for the size of the spatial light modulator 30 .

디지털 홀로그램 생성/변환부(10)는 디지털 영상처리 샘플링을 이용하며, 나이퀴스트-샤논 샘플링 정리(Nyquist-Shannon sampling theorem)를 만족하도록 디지털 홀로그램을 생성 및 변환할 수 있다. 나이퀴스트-샤논 샘플링 정리는 신호의 샘플링 시에 에일리어싱(aliasing)이 발생하지 않도록 신호의 최대 주파수의 2배 이상의 샘플링 레이트로 샘플링이 수행되어야 한다는 정리이다. 에일리어싱이란 신호 등을 이산적으로 얻을 때 생기는 파형 일그러짐 현상을 의미한다.The digital hologram generation/conversion unit 10 may generate and convert a digital hologram to satisfy the Nyquist-Shannon sampling theorem, using digital image processing sampling. The Nyquist-Shannon sampling theorem states that sampling should be performed at a sampling rate twice or more of the maximum frequency of the signal so that aliasing does not occur during signal sampling. Aliasing refers to a waveform distortion phenomenon that occurs when a signal or the like is obtained discretely.

백라이트 유닛(20)은 복수의 레이저들 중 적어도 하나 또는 복수의 다이오드들 중 적어도 하나를 이용하며, 가간섭성 평행광(coherent parallel light)(CL)을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 백라이트 유닛(20)은 적색, 녹색 및 청색 레이저들을 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 백라이트 유닛(20)은 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(20)은 생성된 가간섭성 평행광(CL)을 공간광변조기(30)에 조사할 수 있다.The backlight unit 20 may be configured to generate coherent parallel light CL using at least one of a plurality of lasers or at least one of a plurality of diodes. For example, the backlight unit 20 may include red, green and blue lasers. For another example, the backlight unit 20 may include red, green, and blue light emitting diodes. The backlight unit 20 may radiate the generated coherent parallel light CL to the spatial light modulator 30 .

공간광변조기(30)는 디지털 홀로그램을 전기적 신호로 기록하고 재생하도록 구성되는 복수의 픽셀들을 포함하는 2차원 픽셀 어레이 구조를 가질 수 있다. 공간광변조기(30)의 픽셀들은 제1 피치(P30)를 가질 수 있다. 예를 들어, 공간광변조기(30)의 픽셀들 각각은 정방형(square) 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 공간광변조기(30)의 픽셀들 각각은 장방형(rectangular) 형상, 다각형(polygonal) 형상 및/또는 불규칙한 형상을 가질 수 있다. The spatial light modulator 30 may have a two-dimensional pixel array structure including a plurality of pixels configured to record and reproduce digital holograms as electrical signals. The pixels of the spatial light modulator 30 may have a first pitch P30. For example, each of the pixels of the spatial light modulator 30 may have a square shape. However, this is only exemplary and the present invention is not limited thereto, and each of the pixels of the spatial light modulator 30 may have a rectangular shape, a polygonal shape, and/or an irregular shape.

예를 들어, 공간광변조기(30)의 픽셀들이 불규칙한 형상 및 불규칙한 피치를 갖는 경우, 공간광변조기(30) 상의 노이즈 영상 제거부(40)가 제공되지 않을 수 있고, 공간광변조기(30)가 노이즈 영상을 제거할 수 있다. 즉, 공간광변조기(30)가 비주기적 픽셀 구조를 갖는 경우, 공간광변조기(30)가 자체적으로 고차 회절항을 억제하여 노이즈 영상 제거를 수행할 수 있다.For example, when the pixels of the spatial light modulator 30 have irregular shapes and irregular pitches, the noise image removal unit 40 on the spatial light modulator 30 may not be provided, and the spatial light modulator 30 may not be provided. Noise images can be removed. That is, when the spatial light modulator 30 has an aperiodic pixel structure, the spatial light modulator 30 may perform noise image removal by suppressing high-order diffraction terms by itself.

예를 들어, 공간광변조기(30)는 LCD(liquid crystal display), LCoS(liquid crystal on silicon) 및/또는 DMD(digital micro-mirror device)를 포함할 수 있다. 공간광변조기(30)는 백라이트 유닛(20)으로부터 조사되는 가간섭성 평행광(CL)을 복소 진폭 변조(complex-amplitude modulation) 방식으로 변조할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 공간광변조기(30)는 가간섭성 평행광(CL)을 진폭 변조(amplitude modulation) 방식 또는 위상 변조(phase modulation) 방식으로 변조할 수 있다. 공간광변조기(30)는 백라이트 유닛(20)과 서로 이격될 수 있다.For example, the spatial light modulator 30 may include a liquid crystal display (LCD), a liquid crystal on silicon (LCoS), and/or a digital micro-mirror device (DMD). The spatial light modulator 30 may modulate the coherent parallel light CL emitted from the backlight unit 20 using a complex-amplitude modulation method. However, the present invention is not limited thereto, and the spatial light modulator 30 may modulate the coherent parallel light CL using an amplitude modulation method or a phase modulation method. The spatial light modulator 30 may be spaced apart from the backlight unit 20 .

공간광변조기(30) 상에 노이즈 영상 제거부(40)가 제공될 수 있다. 노이즈 영상 제거부(40)는 이격 거리 없이 공간광변조기(30)에 부착될 수 있다. 노이즈 영상 제거부(40)는 에일리어싱 제거 필터일 수 있다. 고차 회절항으로부터 발생하는 에일리어싱 노이즈 영상은 2차원 픽셀 어레이 구조를 갖는 공간광변조기(30)의 주기성 및 공간광변조기(30)의 낮은 샘플링 레이트(sampling rate)로부터 발생할 수 있다.A noise image removal unit 40 may be provided on the spatial light modulator 30 . The noise image removal unit 40 may be attached to the spatial light modulator 30 without a separation distance. The noise image removal unit 40 may be an anti-aliasing filter. The aliasing noise image generated from the high-order diffraction term may be generated from periodicity of the spatial light modulator 30 having a 2D pixel array structure and a low sampling rate of the spatial light modulator 30 .

노이즈 영상 제거부(40)는 랜덤 분포를 갖는 이진 진폭 마스크(binary amplitude mask)일 수 있다. 노이즈 영상 제거부(40)는 서브 픽셀들을 포함하는 2차원 픽셀 어레이 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 노이즈 영상 제거부(40)의 서브 픽셀들 각각은 광을 투과시키는 개구 영역 및 개구 영역 주변의 경계 영역을 포함할 수 있다. 경계 영역은 광을 투과시키지 않을 수 있다. 노이즈 영상 제거부(40)의 서브 픽셀들은 제2 피치(P40)를 가질 수 있다. 제2 피치(P40)는 공간광변조기(30)의 픽셀들의 제1 피치(P30)보다 작거나 같을 수 있다. 예를 들어, 노이즈 영상 제거부(40)의 서브 픽셀들 각각은 정방형(square) 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 노이즈 영상 제거부(40)의 서브 픽셀들 각각은 장방형(rectangular) 형상, 원형(circular) 형상, 다각형(polygonal) 형상 및/또는 불규칙한 형상을 가질 수 있다.The noise image removal unit 40 may be a binary amplitude mask having a random distribution. The noise image removal unit 40 may have a 2D pixel array structure including sub-pixels. For example, each of the sub-pixels of the noise image remover 40 may include an opening area through which light passes and a boundary area around the opening area. The border region may not transmit light. Sub-pixels of the noise image remover 40 may have a second pitch P40. The second pitch P40 may be smaller than or equal to the first pitch P30 of the pixels of the spatial light modulator 30 . For example, each of the sub-pixels of the noise image removal unit 40 may have a square shape. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto, and each of the sub-pixels of the noise image removal unit 40 has a rectangular shape, a circular shape, a polygonal shape, and/or an irregular shape. can have

노이즈 영상 제거부(40)는 고차 회절항들(high-order diffraction terms)을 억제하여 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하도록 구성될 수 있다.The noise image removal unit 40 may be configured to remove the aliasing noise image by suppressing high-order diffraction terms.

출력 광학계(50)는 비 회절 영상(non-diffracted image) 및 이중상(twin image)을 제거하고, 적절한 거리에서 재생 영상(reconstructed image)(RI)을 구현하도록 구성될 수 있다. 재생 영상(RI)이 구현되는 거리는 공간광변조기(30)로부터 재생 영상(RI)까지의 거리로 정의될 수 있다. The output optical system 50 may be configured to remove a non-diffracted image and a twin image, and implement a reconstructed image (RI) at an appropriate distance. A distance at which the reproduction image RI is implemented may be defined as a distance from the spatial light modulator 30 to the reproduction image RI.

본 발명에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 통해서 시청자(V)는 넓은 시야각(wide viewing angle)(Ω)으로 충분한 크기의 재생 영상(RI)을 볼 수 있다. 시야각(Ω)은 약 10도 이상, 바람직하게는 약 30도 이상일 수 있다. 시야각(Ω)은, 예를 들어, 약 10도 내지 약 90도일 수 있다. 예를 들어, 재생 영상(RI)의 크기는 공간광변조기(30)의 크기보다 크거나 같을 수 있다.Through the digital hologram display device according to the present invention, the viewer (V) can view the reproduced image (RI) of a sufficient size at a wide viewing angle (Ω). The viewing angle (Ω) may be about 10 degrees or more, preferably about 30 degrees or more. The viewing angle (Ω) may be, for example, about 10 degrees to about 90 degrees. For example, the size of the reproduced image RI may be greater than or equal to the size of the spatial light modulator 30 .

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다.2B is a schematic diagram for explaining a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치는 노이즈 영상 제거부(40)와 출력 광학계(50) 사이에 제공되는 푸리에 렌즈(FL)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2B , the digital hologram display device according to the present invention may further include a Fourier lens FL provided between the noise image removal unit 40 and the output optical system 50 .

푸리에 렌즈(FL)를 포함하는 디지털 홀로그램 표시 장치에서, 디지털 홀로그램 생성/변환부(10)가 디지털 홀로그램을 계산하는 것은 푸리에 홀로그램 생성 공식(Fourier hologram synthesis formula)을 이용할 수 있다. 디지털 홀로그램 생성/변환부(10)에 의해 생성 및 변환된 홀로그램은 푸리에 홀로그램(Fourier hologram)으로 명명될 수 있다.In the digital hologram display device including the Fourier lens FL, the digital hologram generating/converting unit 10 may use a Fourier hologram synthesis formula to calculate the digital hologram. A hologram generated and converted by the digital hologram generating/converting unit 10 may be named a Fourier hologram.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용한 디지털 홀로그램 영상 재생 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of reproducing a digital hologram image using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

도 1, 도 2a 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용한 디지털 홀로그램 영상 재생 방법은 디지털 홀로그램 생성/변환부(10)에서 높은 개구수의 디지털 홀로그램을 생성 및/또는 변환하는 단계(S10), 공간광변조기(30)에 디지털 홀로그램을 기록하는 단계(S20), 백라이트 유닛(20)으로부터 공간광변조기(30)로 가간섭성 평행광(CL)을 조사하는 단계(S30), 공간광변조기(30) 상에 제공되는 노이즈 영상 제거부(40)를 통해 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하는 단계(S40), 및 출력 광학계(50)를 통해 홀로그램 영상을 재생하는 단계(S50)를 포함할 수 있다. 출력 광학계(50)를 통해 홀로그램 영상을 재생하는 단계(S50)는 공간광변조기(30)에 의해 재생되는 재생 영상을 구현하는 것일 수 있다.Referring to FIGS. 1, 2A and 3 , a method for reproducing a digital hologram image using a digital hologram display device according to the present invention generates and/or converts a digital hologram with a high numerical aperture in a digital hologram generation/conversion unit 10. (S10), recording a digital hologram in the spatial light modulator 30 (S20), irradiating coherent parallel light CL from the backlight unit 20 to the spatial light modulator 30 (S30). ), removing the aliasing noise image through the noise image removal unit 40 provided on the spatial light modulator 30 (S40), and reproducing the holographic image through the output optical system 50 (S50). can include Reproducing the holographic image through the output optical system 50 ( S50 ) may implement a reproduced image reproduced by the spatial light modulator 30 .

다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하는 단계(S40)는 공간광변조기(30)에 의해 수행될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치는 공간광변조기(30) 상의 노이즈 영상 제거부(40)를 포함하지 않을 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the step of removing the aliasing noise image (S40) may be performed by the spatial light modulator 30. At this time, the digital hologram display device according to the present invention may not include the noise image removal unit 40 on the spatial light modulator 30 .

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용하여 생성된 디지털 홀로그램을 설명하기 위한 개념도이다.4 is a conceptual diagram for explaining a digital hologram generated using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하여 개구수의 변화에 따른 재생된(reconstructed) 영상의 크기와 시야각의 변화를 설명한다. 재생 영상은, 일 예시로, 2차원의 'HOLO' 글자를 포함한다. 재생 영상의 분해능은 홀로그램 표시 장치의 개구수에 의존한다. 하기 [수학식 1]은 아베 기준(Abbe criterion)을 따르는 영상 분해능(Rabbe)과 개구수(NA)의 관계를 설명한다. λ는 조사되는 가간섭성 평행광의 파장이다.Referring to FIG. 4, changes in the size and viewing angle of a reconstructed image according to changes in the numerical aperture will be described. As an example, the playback image includes a two-dimensional 'HOLO' character. The resolution of the reproduced image depends on the numerical aperture of the hologram display device. The following [Equation 1] explains the relationship between the image resolution R abbe and the numerical aperture NA according to the Abbe criterion. λ is the wavelength of the coherent parallel light to be irradiated.

Figure 112020063976300-pat00001
Figure 112020063976300-pat00001

하기 [수학식 2]는 개구수(NA)와 재생 영상의 시야각(ΩNA)의 관계를 설명한다. N은 공간광변조기(30)의 u축 방향 픽셀 수이고, p는 픽셀의 크기이고, z는 공간광변조기(30)와 재생 영상 사이의 거리이다.The following [Equation 2] explains the relationship between the numerical aperture (NA) and the viewing angle (Ω NA ) of the reproduced image. N is the number of pixels in the u-axis direction of the spatial light modulator 30, p is the pixel size, and z is the distance between the spatial light modulator 30 and the reproduced image.

Figure 112020063976300-pat00002
Figure 112020063976300-pat00002

[수학식 2]는 편의상 1차원(u축)에 대해 표현한 것이나, 2차원(u축 및 v축이 이루는 평면)으로 확장할 수 있다. 또한, [수학식 2]는 프레넬 회절 영역에 대한 수식이나, 레일리-좀머펠트 회절 영역으로 확장할 수 있다. [Equation 2] is expressed in one dimension (u axis) for convenience, but can be extended to two dimensions (a plane formed by u and v axes). In addition, [Equation 2] is a formula for the Fresnel diffraction region, but can be extended to the Rayleigh-Sommerfeld diffraction region.

[수학식 2]를 참조하면, 개구수(NA)가 클수록 시야각(ΩNA)이 클 수 있다. 즉, 재생 거리가 작을수록 큰 시야각(ΩNA)으로 영상을 재생할 수 있다. 재생 거리(z)는 공간광변조기(30)와 재생 영상 사이의 거리로 정의된다.Referring to [Equation 2], the larger the numerical aperture NA, the larger the viewing angle Ω NA may be. That is, as the reproduction distance is smaller, the image can be reproduced with a larger viewing angle (Ω NA ). The reproduction distance z is defined as the distance between the spatial light modulator 30 and the reproduction image.

도 4의 제1 영상(401), 제2 영상(403) 및 제3 영상(405)은 각각 공간광변조기(30)로부터 제1 거리(d1), 제2 거리(d2) 및 제3 거리(d3)에 위치할 수 있고, 각각 제1 시야각(Ω1), 제2 시야각(Ω2) 및 제3 시야각(Ω3)으로 재생될 수 있다. 공간광변조기(30)로부터 제1 거리(d1)에 위치하는 제1 영상(401)의 제1 시야각(Ω1)은 제2 시야각(Ω2) 및 제3 시야각(Ω3)보다 클 수 있다.The first image 401, the second image 403, and the third image 405 of FIG. 4 show a first distance d1, a second distance d2, and a third distance from the spatial light modulator 30, respectively ( d3), and can be reproduced at a first viewing angle (Ω 1 ), a second viewing angle (Ω 2 ), and a third viewing angle (Ω 3 ), respectively. The first viewing angle Ω 1 of the first image 401 located at the first distance d1 from the spatial light modulator 30 may be greater than the second viewing angle Ω 2 and the third viewing angle Ω 3 . .

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치에서 재생 거리(reconstruction distance)와 시야각(viewing angle) 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining a relationship between a reconstruction distance and a viewing angle in a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 재생 거리가 작을수록 재생 영상의 시야각은 로그 스케일로 증가할 수 있다. 재생 거리에 대한 재생 영상의 시야각을 측정한 결과들(G1)은 수치 해석적으로 시뮬레이션한 결과(G2)와 실질적으로 일치한다. 재생 거리에 대한 재생 영상의 시야각을 측정한 결과들(G1)은, 예를 들어, 약 3도 이상의 시야각이 가능함을 보여준다. 재생 거리에 대한 재생 영상의 시야각을 측정한 결과들(G1)은 최대로 약 50도 이상의 시야각이 가능함을 보여준다.Referring to FIG. 5 , as the reproduction distance decreases, the viewing angle of the reproduced image may increase in a logarithmic scale. The results (G1) of measuring the viewing angle of the reproduced image with respect to the reproduction distance substantially coincide with the numerically simulated result (G2). The results G1 of measuring the viewing angle of the reproduction image with respect to the reproduction distance show that, for example, a viewing angle of about 3 degrees or more is possible. Results G1 of measuring the viewing angle of the reproduction image with respect to the reproduction distance show that a maximum viewing angle of about 50 degrees or more is possible.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용하여 생성된 디지털 홀로그램을 설명하기 위한 개념도이다.6 is a conceptual diagram for explaining a digital hologram generated using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 재생 거리와 재생 영상의 크기의 관계는 하기 [수학식 3]으로 표현되는 나이퀴스트-샤논 샘플링 정리(Nyquist-Shannon sampling theorem)로 설명할 수 있다. u축 및 v축은 디지털 홀로그램이 제공되는 평면을 기술할 수 있고, x축 및 y축은 영상이 재생되는 평면을 기술할 수 있으며, z축은 두 평면 모두와 직교하는 방향일 수 있다.Referring to FIG. 6 , the relationship between the reproduction distance and the size of the reproduction image can be explained by the Nyquist-Shannon sampling theorem expressed by [Equation 3] below. The u-axis and the v-axis may describe a plane on which a digital hologram is provided, the x-axis and the y-axis may describe a plane on which an image is reproduced, and the z-axis may be orthogonal to both planes.

Figure 112020063976300-pat00003
Figure 112020063976300-pat00003

구체적으로, [수학식 3]에서 좌변은 객체 샘플링 간격(Δx)의 역수이고, 우변의 분모는 조사되는 가간섭성 평행광의 파장(λ)과 홀로그램 합성 거리의 곱이며, 우변의 분자는 재생 영상의 최대 크기이다. 우변의 x값은 객체 샘플링 간격(Δx)과 공간광변조기(30, 도 2a 참조)의 u축 방향 픽셀 수(N)의 곱으로 결정된다.Specifically, in [Equation 3], the left side is the reciprocal of the object sampling interval (Δx), the denominator on the right side is the product of the wavelength (λ) of the irradiated coherent parallel light and the hologram synthesis distance, and the numerator on the right side is the playback image is the maximum size of The x value on the right side is determined by multiplying the object sampling interval (Δx) and the number of pixels (N) in the u-axis direction of the spatial light modulator (30, see FIG. 2A).

[수학식 3]에 따라, 좌변이 일정할 때(즉 객체 샘플링 간격(Δx)이 일정할 때) 재생 거리(z)가 작아지면 재생 영상의 최대 크기가 작아질 수 있다. 도 4를 다시 참조하면, 공간광변조기(30)로부터 제1 거리(d1)에 위치하는 제1 영상(401)은 제2 영상(403) 및 제3 영상(405)보다 작은 크기로 재생될 수 있다.According to [Equation 3], when the left side is constant (that is, when the object sampling interval Δx is constant) and the reproduction distance z decreases, the maximum size of the reproduced image may decrease. Referring to FIG. 4 again, the first image 401 located at the first distance d1 from the spatial light modulator 30 can be reproduced in a smaller size than the second and third images 403 and 405. there is.

이를 해결하기 위해, 홀로그램 합성 거리가 일정할 때 객체 샘플링 간격(Δx)을 줄이면 재생 영상의 최대 크기를 증가시킬 수 있다. 결과적으로, 개구수가 크고 재생 영상의 크기가 큰 디지털 홀로그램을 에일리어싱 없이 생성할 수 있다.To solve this problem, if the object sampling interval Δx is reduced when the hologram synthesis distance is constant, the maximum size of the reproduced image may be increased. As a result, a digital hologram with a large numerical aperture and a large reproduction image size can be created without aliasing.

도 6을 도 4와 비교하면, 프린지 패턴(601)으로 표현되는 디지털 홀로그램은 z축 방향으로 제1 거리(d1)만큼 이격된 위치에 제4 영상(603)을 재생할 수 있다. 도 6의 제4 영상(603)은 제1 시야각(Ω1)을 유지할 수 있고, 제4 영상(603)의 크기는 도 4의 제1 영상(401)보다 클 수 있다. Comparing FIG. 6 with FIG. 4 , the digital hologram represented by the fringe pattern 601 may reproduce a fourth image 603 at a position spaced apart by a first distance d1 in the z-axis direction. The fourth image 603 of FIG. 6 may maintain the first viewing angle Ω 1 , and the size of the fourth image 603 may be greater than that of the first image 401 of FIG. 4 .

'HOLO' 글자 영역(603a)은 제4 영상(603) 내의 일부 영역에 위치할 수 있다. 'HOLO' 글자 영역(603a)은 공간광변조기(30)의 픽셀 크기에 의존하는 회절각(diffraction angle, θ)에 의해 결정되는 영역일 수 있다. 'HOLO' 글자 영역(603a)은 제4 영상(603)의 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다. The 'HOLO' text area 603a may be located in a partial area within the fourth image 603 . The 'HOLO' character area 603a may be an area determined by a diffraction angle (θ) depending on the pixel size of the spatial light modulator 30 . The 'HOLO' text area 603a may have a size smaller than that of the fourth image 603 .

도 7a는 수치 해석적으로 재생한 영상을 설명하기 위한 도면이고, 도 7b는 업샘플링(up-sampling)을 통해 재생한 영상을 설명하기 위한 도면이다.7A is a diagram for explaining an image reproduced through numerical analysis, and FIG. 7B is a diagram for explaining an image reproduced through up-sampling.

도 7a를 참조하면, 수치 해석적으로 재생한 영상(701)은 고차 회절 성분(701h)을 포함할 수 있다. 수치 해석적으로 재생한 영상(701)의 프로파일에서 고차 회절 성분(701h)은 제1 라인(L1)보다 위에 있는 부분을 의미할 수 있다. 고차 회절 성분(701h)은 재생되는 객체 영상과 중첩될 수 있다. 고차 회절 성분(701h)은 공간광변조기(30, 도 2a 참조)의 픽셀 크기에 의존하는 회절각(θ, 도 6 참조)이 충분히 크지 않아서 발생할 수 있다.Referring to FIG. 7A , an image 701 reproduced by numerical analysis may include higher order diffraction components 701h. In the profile of the image 701 reproduced by numerical analysis, the high-order diffraction component 701h may mean a portion above the first line L1. The high-order diffraction component 701h may overlap the reproduced object image. The high-order diffraction component 701h may occur because the diffraction angle (θ, see FIG. 6) dependent on the pixel size of the spatial light modulator 30 (see FIG. 2A) is not sufficiently large.

반면에, 도 7b를 참조하면, 업샘플링을 통해 재생한 영상(703)은 고차 회절 성분(703h)을 포함할 수 있으나, 도 7a와 비교할 때 고차 회절 성분(703h)이 억제될 수 있다. 업샘플링을 통해 재생한 영상(703)의 프로파일에서 고차 회절 성분(703h)은 제2 라인(L2)보다 위에 있는 부분을 의미할 수 있다. 도 7a와 비교할 때, 고차 회절 성분(703h)이 억제되었음을 프로파일을 통해 확인할 수 있다. 업샘플링은 픽셀 피치가 공간광변조기(30, 도 2a 참조)보다 작은 노이즈 영상 제거부(40, 도 2a 참조)를 통해 수행될 수 있다. On the other hand, referring to FIG. 7B , an image 703 reproduced through upsampling may include higher-order diffraction components 703h, but the higher-order diffraction components 703h may be suppressed compared to FIG. 7A. In the profile of the image 703 reproduced through upsampling, the high-order diffraction component 703h may mean a portion above the second line L2. Compared to FIG. 7A , it can be confirmed through the profile that the higher order diffraction component 703h is suppressed. Upsampling may be performed through a noise image removal unit 40 (see FIG. 2A) having a smaller pixel pitch than the spatial light modulator 30 (see FIG. 2A).

다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 노이즈 영상 제거부(40, 도 2a 참조) 없이 공간광변조기(30, 도 2a 참조)의 변형된 설계 방법으로 고차 회절 성분(701h, 703h)을 억제할 수 있다. 예를 들어, 공간광변조기(30, 도 2a 참조)의 변형된 설계 방법은 비주기적 픽셀 구조를 가질 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the high order diffraction components 701h and 703h can be suppressed by a modified design method of the spatial light modulator 30 (see FIG. 2a) without the noise image remover 40 (see FIG. 2a). . For example, the modified design method of the spatial light modulator 30 (see FIG. 2A) may have an aperiodic pixel structure.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 표시 장치를 이용하여 디지털 홀로그램 영상을 재생하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating reproduction of a digital hologram image using a digital hologram display device according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 디지털 홀로그램(801)은 공간광변조기(30, 도 1 및 도 2a 참조) 및 노이즈 영상 제거부(40, 도 1 및 도 2a 참조)를 통해 재생될 수 있다. 디지털 홀로그램(801)을 통해 재생된 영상(803)은 에일리어싱 없이 개선된 화질을 나타낼 수 있다. 디지털 홀로그램(801)을 통해 재생된 영상(803)은 본 발명을 통해 개선된 화질 및 충분한 크기를 가질 수 있고, 시야각이 확대될 수 있다. 결과적으로, 시청자(V)는 넓은 시야각(Ω)으로 디지털 홀로그램(801)을 통해 충분한 크기의 재생된 영상(803)을 볼 수 있다Referring to FIG. 8 , a digital hologram 801 may be reproduced through a spatial light modulator 30 (see FIGS. 1 and 2A) and a noise image removal unit 40 (see FIGS. 1 and 2A). An image 803 reproduced through the digital hologram 801 may exhibit improved quality without aliasing. The image 803 reproduced through the digital hologram 801 can have improved image quality and a sufficient size through the present invention, and the viewing angle can be enlarged. As a result, the viewer V can view the reproduced image 803 of sufficient size through the digital hologram 801 at a wide viewing angle Ω.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

Claims (20)

디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 것;
상기 디지털 홀로그램을 공간광변조기에 기록하는 것;
상기 공간광변조기에 가간섭성 평행광을 조사하는 것;
노이즈 영상 제거부에서 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하는 것; 및
상기 공간광변조기에 의해 재생되는 재생 영상을 구현하는 것을 포함하고,
상기 노이즈 영상 제거부는 이진 진폭 마스크(binary amplitude mask)이고,
상기 이진 진폭 마스크는 랜덤 분포를 가지는 디지털 홀로그램의 표시 방법.
creating and transforming digital holograms;
recording the digital hologram in a spatial light modulator;
irradiating coherent parallel light to the spatial light modulator;
removing the aliasing noise image in the noise image removal unit; and
Implementing a reproduction image reproduced by the spatial light modulator,
The noise image removal unit is a binary amplitude mask,
The method of displaying a digital hologram in which the binary amplitude mask has a random distribution.
 제 1 항에 있어서,
상기 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 것은 상기 공간광변조기에 기록되는 상기 디지털 홀로그램을 계산하는 것(calculating)을 포함하고,
상기 계산(calculating)은 레일리-좀머펠트 공식의 리만 적분(Riemann integral of Rayleigh-Sommerfeld formula), 푸리에 변환 기반 프레넬 공식(Fresnel formula based on Fourier transformation) 또는 푸리에 홀로그램 생성공식(Fourier hologram synthesis formula)을 이용하는 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 1,
Generating and converting the digital hologram includes calculating the digital hologram recorded in the spatial light modulator,
The calculating is the Riemann integral of Rayleigh-Sommerfeld formula, the Fresnel formula based on Fourier transformation, or the Fourier hologram synthesis formula. Display method of digital hologram to be used. 제 2 항에 있어서,
상기 계산은 프레넬 공식의 푸리에 변환(Fourier transformation of Fresnel formula)을 이용하고,
상기 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 것은 다운샘플링(down-sampling)을 수행하는 것을 더 포함하는 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 2,
The calculation uses the Fourier transformation of Fresnel formula,
Generating and converting the digital hologram further comprises performing down-sampling. 제 1 항에 있어서,
상기 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 것은 나이퀴스트-샤논 샘플링 정리(Nyquist-Shannon sampling theorem)를 만족하도록 수행되는 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 1,
The display method of the digital hologram is performed to satisfy the Nyquist-Shannon sampling theorem by generating and converting the digital hologram. 제 4 항에 있어서,
상기 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 것은 상기 나이퀴스트-샤논 샘플링 정리를 만족하면서 객체 샘플링 간격을 줄이는 것을 통해 수행되고,
상기 객체 샘플링 간격을 줄이는 것을 통해 상기 재생 영상의 크기를 증가시키는 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 4,
Generating and converting the digital hologram is performed by reducing an object sampling interval while satisfying the Nyquist-Shannon sampling theorem,
A digital hologram display method of increasing the size of the reproduced image by reducing the object sampling interval. 제 1 항에 있어서,
상기 공간광변조기가 상기 가간섭성 평행광을 복소 진폭 변조(complex-amplitude modulation) 방식, 진폭 변조(amplitude modulation) 방식 또는 위상 변조(phase modulation) 방식으로 변조하는 것을 더 포함하는 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 1,
Digital hologram display method further comprising modulating the coherent collimated light by the spatial light modulator using a complex-amplitude modulation method, an amplitude modulation method, or a phase modulation method. . 제 1 항에 있어서,
상기 공간광변조기 상에 노이즈 영상 제거부가 제공되고,
상기 노이즈 영상 제거부는 상기 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하도록 구성되는 서브 픽셀들을 포함하고,
상기 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하는 것은 상기 서브 픽셀들을 통해 고차 회절 성분을 제거하는 것을 통해 수행되는 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 1,
A noise image removal unit is provided on the spatial light modulator,
The noise image removal unit includes sub-pixels configured to remove the aliasing noise image;
The method of claim 1 , wherein removing the aliasing noise image is performed by removing high-order diffraction components through the sub-pixels. 제 1 항에 있어서,
상기 공간광변조기는 비주기적 픽셀 구조를 갖고,
상기 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하는 것은 상기 공간광변조기에 의해 수행되는 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 1,
The spatial light modulator has an aperiodic pixel structure,
The method of displaying a digital hologram wherein removing the aliasing noise image is performed by the spatial light modulator. 제 1 항에 있어서,
상기 재생 영상의 시야각은 10 도 내지 90 도인 디지털 홀로그램의 표시 방법.According to claim 1,
The method of displaying a digital hologram wherein the viewing angle of the reproduced image is 10 degrees to 90 degrees. 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하도록 구성되는 디지털 홀로그램 생성/변환부;
가간섭성 평행광을 생성하도록 구성되는 백라이트 유닛;
상기 디지털 홀로그램을 전기적 신호로 기록하고 재생하도록 구성되는 복수의 픽셀들을 포함하는 공간광변조기;
상기 공간광변조기 상에 제공되며, 에일리어싱 노이즈 영상을 제거하도록 구성되는 서브 픽셀들을 포함하는 노이즈 영상 제거부; 및
상기 공간광변조기에 의해 재생되는 재생 영상(reconstruction image)을 구현하도록 구성되는 출력 광학계를 포함하되,
상기 백라이트 유닛으로부터 생성되는 상기 가간섭성 평행광은 상기 공간광변조기에 조사되고,
상기 노이즈 영상 제거부는 이진 진폭 마스크(binary amplitude mask)이고,
상기 이진 진폭 마스크는 랜덤 분포를 가지는 디지털 홀로그램 표시 장치.a digital hologram generating/converting unit configured to generate and convert a digital hologram;
a backlight unit configured to generate coherent collimated light;
a spatial light modulator including a plurality of pixels configured to record and reproduce the digital hologram as an electrical signal;
a noise image removal unit provided on the spatial light modulator and including sub-pixels configured to remove an aliasing noise image; and
An output optical system configured to implement a reconstruction image reproduced by the spatial light modulator,
The coherent parallel light generated from the backlight unit is irradiated to the spatial light modulator;
The noise image removal unit is a binary amplitude mask,
The binary amplitude mask has a random distribution digital hologram display device. 제 10 항에 있어서,
상기 백라이트 유닛은 적색, 녹색 및 청색 레이저들 또는 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들을 포함하는 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
The backlight unit includes red, green and blue lasers or red, green and blue light emitting diodes. 제 10 항에 있어서,
상기 디지털 홀로그램 생성/변환부는 나이퀴스트-샤논 샘플링 정리(Nyquist-Shannon sampling theorem)를 만족하도록 상기 디지털 홀로그램을 생성 및 변환하는 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
The digital hologram display device of claim 1 , wherein the digital hologram generating/converting unit generates and converts the digital hologram to satisfy a Nyquist-Shannon sampling theorem. 제 10 항에 있어서,
상기 디지털 홀로그램은 프레넬 회절 영역(Fresnel diffraction regime) 또는 레일리-좀머펠트 회절 영역(Rayleigh-Sommerfeld diffraction regime)에서 생성되는 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
The digital hologram is a digital hologram display device generated in a Fresnel diffraction regime or a Rayleigh-Sommerfeld diffraction regime. 제 10 항에 있어서,
상기 픽셀들 및 상기 서브 픽셀들은 정방형(square) 형상, 장방형(rectangular) 형상, 다각형(polygonal) 형상 및/또는 불규칙한 형상을 갖고,
상기 서브 픽셀들의 제2 피치는 상기 픽셀들의 제1 피치보다 작거나 같은 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
the pixels and the sub-pixels have a square shape, a rectangular shape, a polygonal shape and/or an irregular shape;
The second pitch of the sub-pixels is less than or equal to the first pitch of the pixels. 제 10 항에 있어서,
상기 공간광변조기는 상기 가간섭성 평행광을 복소 진폭 변조(complex-amplitude modulation) 방식, 진폭 변조(amplitude modulation) 방식 또는 위상 변조(phase modulation) 방식으로 변조하도록 구성되는 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
The spatial light modulator is configured to modulate the coherent collimated light by a complex-amplitude modulation method, an amplitude modulation method, or a phase modulation method. 삭제delete 삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 노이즈 영상 제거부는 이격 거리 없이 상기 공간광변조기에 부착되는 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
The digital hologram display device wherein the noise image removal unit is attached to the spatial light modulator without a separation distance. 제 10 항에 있어서,
상기 노이즈 영상 제거부와 상기 출력 광학계 사이에 제공되는 푸리에 렌즈를 포함하는 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
A digital hologram display device comprising a Fourier lens provided between the noise image removal unit and the output optical system. 제 10 항에 있어서,
상기 재생 영상의 시야각은 10 도 내지 90 도인 디지털 홀로그램 표시 장치.According to claim 10,
The viewing angle of the reproduced image is 10 degrees to 90 degrees digital hologram display device.
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