홀로그래피 및 라이트 필드 기술로 생성된 실용적인 3D 디스플레이

• 새로운 방법은 더 무거운 광학 장치 없이 3D 디스플레이의 시각적 왜곡을 제거합니다.
• 이 시스템은 공간에 선명한 3D 이미지를 생성하므로 AR 애플리케이션에 적합합니다.

우리는 주로 키보드와 2D 터치 패널을 통해 디지털 콘텐츠와 상호 작용합니다. 그러나 오늘날 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR)과 같은 기술은 이러한 제한에서 더 많은 자유를 약속합니다.

VR/AR 기기는 입체감이 있는 디자인으로 인해 눈의 피로, 어지러움, 멀미를 유발하는 등의 단점이 있습니다. 이러한 장치를 더 오래 사용하면 메스꺼움과 왜곡을 느낄 수 있으며 이는 VR 멀미라고도 합니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 벨기에와 일본의 연구자들은 홀로그래피와 라이트 필드 기술의 조합을 탐구하기 시작했습니다. 추가 장비가 필요하지만 상업적 성공을 위해 크기와 비용을 낮게 유지하려고 했습니다.

작동 방식

물체의 특성(크기, 색상, 질감, 높이, 거리 등)은 다른 강도에서 다른 방향으로 산란되는 빛에 의해 정의됩니다. 인간의 눈은 이러한 변조된 광선을 보고 이러한 특징이 재현되는 뇌에 신호를 보냅니다.

홀로그래피 및 라이트 필드 디스플레이 장치와 같은 진정한 3D 디스플레이는 실제 물체가 없어도 동일한 변조 광선을 생성할 수 있습니다. 그러나 개체의 모든 기능을 정확하게 재구성하려면 비용이 많이 드는 과정입니다.

그렇기 때문에 연구원들은 먼저 필요한 변조를 계산한 다음 LCD를 사용하여 데이터를 광 신호로 변환했습니다. 이러한 신호는 빔 결합기, 거울 및 렌즈와 같은 다른 광학 기기에 추가로 제공됩니다.

그들은 여러 광학 모듈의 작업을 복제할 수 있는 감광성 요소의 얇은 층으로 홀로그램 광학 요소를 개발했습니다. 디스플레이의 품질과 성능을 결정짓는 대부분이 유리로 되어 있습니다.

여러 광학 부품을 한 번에 기록/인쇄하기 위해 팀은 Digitally Designed Holographic Optical Element(DDHOE의 약자)라는 방법을 개발했습니다. 이 방법은 실제 부품이 물리적으로 존재하지 않아도 다양한 광학 부품의 모든 특징을 기록할 수 있습니다.

출처:광학 학회

기본적으로 모든 구성 요소의 기능을 홀로그램으로 측정하고 레이저와 LCD를 사용하여 광학적으로 함께 재현하는 것이 목표입니다. 최종 광학 신호는 모든 실제 구성 요소에 의해 함께 변조된 동일한 광과 유사합니다. 기록된 홀로그램은 마침내 감광성 물질의 얇은 시트에 투영됩니다.

(a) DDHOE 렌즈 어레이, (c) 컴퓨터 생성 3D 장면, (d) 최종 3D 이미지 | 크레딧:Boaz Jessie Jackin

팀은 이미 헤드업 라이트 필드 3D 디스플레이에서 이 기술을 테스트했습니다. 3D 사진/동영상을 출력하는 시스루 시스템이기 때문에 이 기술은 AR 분야에서 다양한 응용이 가능할 것입니다.

다시점 영상을 유리(마이크로렌즈 어레이 필름)에 표시하기 위해 시스템은 기존의 2D 프로젝터를 사용합니다. 이 박막은 프로젝터에서 나오는 빛을 변조하여 공간에서 3D로 이미지를 재현합니다.

다른 방법과 어떻게 다른가요?

기존 기술에서 프로젝터의 빛은 마이크로 렌즈 어레이에 도달하기 전에 산란됩니다. 이것은 공간에서 최종 3D 이미지를 왜곡합니다. 이 문제를 해결하려면 프로젝터 조명을 평행 빔으로 시준해야 합니다.

그러나 더 큰 디스플레이를 원하면 시준 렌즈의 크기를 늘려야 하므로 구성 요소 비용이 높아집니다. 이러한 기술이 상업적 성공을 거두지 못한 주된 이유입니다.

읽기:얇은 공기의 최신 3D 프로젝션 | 더 나은 홀로그램 대안

반면에 새로운 방법은 DDHOE로 제작하여 마이크로 렌즈 어레이 자체에 시준 기능을 통합합니다. 따라서 더 무거운 시준 광학 장치가 필요하지 않습니다. 연구원들은 그들의 기술이 부피가 큰 광학 부품을 사용하는 기존 모델을 곧 대체할 것이라고 믿습니다.