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디지털 홀로그래픽 프린팅 기술 원문보기

방송공학회지 = Korea society broadcast engineers magazine, v.18 no.3, 2013년, pp.72 - 80  

강훈종 (전자부품연구원) ,  홍성희 (전자부품연구원) ,  김영민 (전자부품연구원) ,  박주섭 (전자부품연구원) ,  박지용 (광운대학교)

초록
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디지털 홀로그래픽 프린터는 크게 홀로그래픽 스테레오그램 프린터와 홀로그래픽 파면 프린터로 구분될 수 있다. 홀로그래픽 스테레오그램 프린터는 3차원 객체에 대한 다수의 원근 투영 영상을 획득하여 홀로그램 기록 매질에 기록함으로써, 홀로그래픽 기록 기술에 의해 다시점 영상을 디스플레이하는 방법이며, 홀로그래픽 파면 프린터는 3차원 객체에 대한 홀로그래픽 간섭 패턴을 생성한 후, 간섭 패턴에 의해 회절된 파면을 홀로그램 기록 매질에 기록하는 방법으로써, 아날로그 필름 홀로그램과 같이 3차원 객체에 대한 파면을 디스플레이하는 방법이다. 본 논문에서는 두가지 홀로그램 기록 기술에 대해 소개한다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • Recentering camera 방식은 simple camera 에서 발생할 수 있는 비네팅(Vignetting) 현상이 나타나지 않는 장점이 있기 때문에, 본 연구에서는 recentering camera 방식의 다시점 원근 투영 이미지 획득 방식을 사용하였다. 다시점 원근 투영 이미지의 획득을 위해 3차원 객체를 중심으로 홀로그램 평면을 설정하고, 거리 D만큼 떨어진 곳에 카메라가 수직 및 수평 방향으로 이동하는 카메라 트랙을 설정하였다. 카메라 트랙을 이동하는 카메라는 평행 카메라 구조[10]를 가지며, 카메라의 광축은 항상 홀로그램 평면에 위치한 3차원 객체의 중심을 향한다.
  • 기존의 아날로그 홀로그램의 경우, 객체로부터 난반사된 물체파와 추가적인 참조파가 홀로그래픽 기록매질에 입사되며, 입사된 두 파는 간섭 패턴을 형성하고, 이러한 간섭 패턴은 볼륨 홀로그램으로써 홀로그램 기록 매질에 공간적으로 기록된다. 이와 같은 동일한 방법으로써 가상의 객체로부터 난반사된 물체파를 생성하여 홀로그램 기록 매질에 기록하는 홀로그래픽 파면 프린터를 본 논문에서 제안한다. 제안한 방법은 먼저 가상 객체에 대한 디지털 홀로그램을 수학적 모델에 의해 생성한다.
  • 이와 같은 동일한 방법으로써 가상의 객체로부터 난반사된 물체파를 생성하여 홀로그램 기록 매질에 기록하는 홀로그래픽 파면 프린터를 본 논문에서 제안한다. 제안한 방법은 먼저 가상 객체에 대한 디지털 홀로그램을 수학적 모델에 의해 생성한다. 생성된 디지털 홀로그램은 공간광변조기에 디스플레이 되며, 공간광변조기에 의해 회절된 파는 객체로 부터 난사된 물체파와 동일한 특성을 갖는다.

이론/모형

  • 다시점 원근 투영 이미지을 획득하는 방식은 획득 장치인 카메라의 광축 방향에 따라 simple camera 방식[9]과 recentering camera 방식으로 나눌 수 있다. Recentering camera 방식은 simple camera 에서 발생할 수 있는 비네팅(Vignetting) 현상이 나타나지 않는 장점이 있기 때문에, 본 연구에서는 recentering camera 방식의 다시점 원근 투영 이미지 획득 방식을 사용하였다. 다시점 원근 투영 이미지의 획득을 위해 3차원 객체를 중심으로 홀로그램 평면을 설정하고, 거리 D만큼 떨어진 곳에 카메라가 수직 및 수평 방향으로 이동하는 카메라 트랙을 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
홀로그래픽 프린팅 기술을 대표적인 2가지 기술로 구분하면? 이들 중 백색광원에 완벽한 3차원 영상을 재현할 수 있는 홀로그램을 프린팅 할 수 있는 홀로그래픽 프린팅 기술은 짧은 기간 동안 많은 발전을 이뤄왔다. 홀로그래픽 프린팅 기술은 대표적으로 홀로그래픽 스테레오 그램 프린팅 기술과 홀로그래픽 파면 프린팅 기술로 구분될 수 있다. 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 기술은 3차원 객체에 대한 다수의 원근 투영 영상을 획득 한 후 기록의 최소단위인 호겔(hogel: holographic element) 영상으로 변환하여 홀로그램 기록 매질에 기록한다.
홀로그래픽 간섭 패턴을 광굴절 매질에 직접 기록하는 프린지 프린터의 단점은? 홀로그래픽 간섭 패턴은 3차원 객체로부터 추출된 3차원 정보를 이용하여 디지털 홀로그램 생성 알고리즘에 의해 생성된다. 하지만, 이러한 방법은 홀로그램을 기록 매질에 기록할 때 참조광을 사용하지 않는 thin hologram 이기 때문에 컬러 홀로그램 구현이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하는 방법으로써, 강훈종 연구팀과 Hiroshi Yoshikawa 연구팀은 각각 서로 다른 홀로그래픽 파면 프린터를 제안했다.
다시점 원근 투영 이미지을 획득하는 방식 중 하나인 Recentering camera 방식의 장점은? 다시점 원근 투영 이미지을 획득하는 방식은 획득 장치인 카메라의 광축 방향에 따라 simple camera 방식[9]과 recentering camera 방식으로 나눌 수 있다. Recentering camera 방식은 simple camera 에서 발생할 수 있는 비네팅(Vignetting) 현상이 나타나지 않는 장점이 있기 때문에, 본 연구에서는 recentering camera 방식의 다시점 원근 투영 이미지 획득 방식을 사용하였다. 다시점 원근 투영 이미지의 획득을 위해 3차원 객체를 중심으로 홀로그램 평면을 설정하고, 거리 D만큼 떨어진 곳에 카메라가 수직 및 수평 방향으로 이동하는 카메라 트랙을 설정하였다.
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참고문헌 (10)

  1. Gabor D, A new microscopic principle. Nature 1948;161: 777-778 

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  2. Schnars U, Jueptner W. Direct recording of holograms by a CCD target and numerical reconstruction Applied Optics 1994; 33(2):179-181 

  3. Kreis T, editor. Handbook of holographic interferometry: Optical and Digital Methods,Wiley-VCH GmbH&Co.KGaA: Weinheim; 2006 

  4. Boyer K, Solem J, Longworth J, Borisov A, Rhodes C. Biomedical three-dimensional holographic microimaging at visible,ultraviolet and x-ray wavelengths, Nature medicine 1996; 2(8): 939-941 

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  5. Yatagai T. Three-dimensional display using computer-generated holograms. Optics Communications 1974; 12(1): 43-45 

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  6. Yatagai T. Stereoscopic approach to 3-D display using computer-generated holograms. Applied Optics 1976; 15(11): 2722-2729 

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  7. Yamaguchi M, Ohyama N, Honda T. Holographic 3-D printer. Proc. SPIE 1990; 1212: 84-92 

  8. Yamaguchi M, Ohyama N, Honda T. Holographic three-dimensional printer: new method. Applied Optics 1992; 31(2): 217-222 

  9. Mich ael W. Halle, "The Genera lized Holographic Stereogram. Master' s the sis," Department of Architecture and Planning, Massachusetts Institute of Technology, February (1991) 

  10. Docherty, A Woods T and Koch, R, "Image distortion in stereoscopic video systems," Proc. SPIE-Int'l Soc. Optical Eng., Stereoscopic Displays and Applications IV, vol 1915,page 36-48,(1993) 

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