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OEQELAB, Seoul National University

NCRCAPAS, Seoul National University

[re] 3D display에서 width와 FOV

2007.04.21 09:17 조회 수 : 11945 추천:182

안녕하세요 준~형
제 의견을 말씀드리면

먼저 홀로그래픽 디스플레이(frequency domain display)와
일반적인 이미지 디스플레이(spatial domain display)를
비교해 보죠.

위에서 홀로그래픽 디스플레이를 주파수 도메인 디스플레이라고
했는데 이는 Fourier domain에서 디스플레이되는 이미지 필드의
정보를 생성해 이로부터 이미지를 생성해 내는 것입니다. 이는
필연적으로 3차원 이미지 필드를 만들어 내기 때문에 depth-cue,
좌우, 아래위 parallax 등 삼차원 이미지 필드의 성질을 고스란히
갖게 됩니다. 이미지 해상고와 FOV는 아래에서 말씀하신 관계를
만족합니다.

다음으로 스크린과 같은 패널 자체에 즉 공간도메인 자체에 직접적으로
이차원 영상을 띄운것입니다. 만약 1000by1000 레졸루션의 커다란 크기의 이미지를 주파수도메인 디스플레이로 재현하려면 아래의 관계식에 따라 주파수 도메인에서는 엄청나게 세밀하고 작은 1000 by 1000 크기의 주파수 도메인 모듈레이터(위상 및 진폭 동시모듈레이션 SLM)이 필요합니다. 주파수 도메인의 해상도는 거의 파장의 1/2에 가까울 것입니다. 이때 주파수 도메인의 모듈레이터의 크기는 매우 작기때문에 이러한 이미지의 FOV는 거의 0도로 나오게 됩니다. 즉, 임의의 공간도메인 디스플레이는 가상적이긴 하지만 주파수 도메인에 존재하는 가상의 SLM으로 재생된 것으로 생각할 수 있습니다. 또한 주파수도메인 디스플레이에서는 너무나 자연스러운 디포스 효과, 즉 모노큘라 파랄랙스 또한 있을 수 없습니다. 이는 공간도메인에서는 위상 정보도 다 없앤 다음 이미지를 띄우기 때문입니다. 결국 주파수 도메인 모듈레이터는 현실적으로 만들수 없으니 사람들이 실제 이미지를 인지하는 공간인 공간도메인에 위상정보는 다 없애고 직접 진폭정보만을 이미지 신호를 뿌려놓은 것이 공간도메인 디스플레이라고 할 수 있습니다. 이러한 공간도메인 디스플레이는 레졸루션은 파장보다 훨씬 크게 되도 관계없고 크기도 거의 무한히 크게 할 수 있죠.

정리하면, 광학적으로 홀로그래픽 디스플레이(주파수 도메인 디스플레이)와 일반 디스플레이(공간 도메인 디스플레이는) 아래 기술한 주파수도메인과 공간도메인간의 관계를 동일하게 만족합니다.

그러나 인간이 인지하는 실제영역은 공간도메인이므로 공간도메인에 이미지를 띄우는 것이 자연스럽습니다. 단, 이 경우 FOV가 0도 이기때문에 삼차원 이미지를 만드는 것은 어려운 일이됩니다. 반면, 주파수공간 디스플레이에서는 어쩔 수 없이 FOV가 0이 아닌 자연스러운 삼차원 이미지가 생성됩니다. 주파수 도메인 모듈레이터를 통해 현실적으로 볼 만한 크기의 이미지를 만들기 위해서는반파장 레벨의 픽셀 레졸루션 요구되기 때문에 지금 현재 기술적으로 극복되지 않은것 뿐입니다.

이론적으로 나노 기술을 통해 반파장 레벨의 픽셀 레졸루션을 갖는 이차원 대면적 위상 및 진폭 모듈레이션 SLM 만 나오면 주파수도메인 디스플레이로도 공간디스플레이와 같은 정도의 이미지를 재생할 수 있다고 생각합니다.

하지만, 이러한 궁극의 SLM이 개발되었을때의 실질적인 디스플레이 모드는 공간과 주파수가 적당히 섞인 즉,fractional frequency domain display가 삼차원 영상을 재생하는데 있어보다 현실적이라고 생각됩니다. 다른 말로 하면 패널앞에 푸리에 변환을 위한 렌즈가 필요없이 공간을 통해 직접 SLM을 바라보면 SLM과 관측자 사이 또는 SLM의 뒷부분에 3차원 영상이 둥실  떠 있게 될 것입니다. 이는 일반적인 폴리머 홀로그램에서 사용되는 3차원 영상을 띄우기 위해 사용되는 방식입니다.

공간-주파수 디스플레이의 경우 위에서 쓴 주파수영역과 공간영역사이의 이미지정보 관계식은 약간 수정하여 다시 쓸 수 있습니다. 하지만 그 trade-off 관계는 여전히 유효합니다. 정보량은 변함이 없으니까요.

한편, 인코히어런트 광파를 주파수도메인 디스플레이를 통해 어떻게 구현할 수 있는가에 대해서는 좀 더 생각을 해볼 필요가 있겠는데, 인코히러언트 광파정보가 홀로그램에 어떻게 기록되는가의 문제를 생각해 보면 해답을 찾을 수 있을 것 같습니다. 이 경우 hologram의 볼륨특성이
중요한 요소가 될 수 있을 텐데 적어도 SLM의 경우는 볼륨이 아닌 thin-plane이므로 인코히어런트 삼차원 이미지 광파 정보를 표현하는 것은 쉽지 않은 일이라 생각됩니다.

반파장 레졸루션을 갖는 대면적 볼륨 SLM이 (비현실적으로 보이긴 하지만)이 개발된다면 삼차원 이미지 문제에 마침표를 찍을 수 있지 않을까요?


>2f 구조의 홀로그램 디스플레이의 경우
>디스플레이의 폭은
>f*pixelpitch/lambda 이고
>FOV는
>2*atan(pixelpitch*pixelnumber/(2*f))
>=pixelpitch*pixelnumber/f 입니다.
>따라서 f 가 커지면 폭이 늘고 FOV가 줄고
>반대로 f 가 줄면 폭이 줄고 FOV가 늘고
>둘다 늘릴 방법이 없습니다.
>
>하지만 directional emission 3D display에서는
>그런 한계가 없지 않나요?
>오히려 planer resolution과 angular resolution간의 관계만
>중요시 하고 있습니다.
>
>뭔가 둘사이에 관계가 있을거 같은데.....
>coherent-> incoherent로 넘어가면서
>Hologram-> SMV가 되는 분기점 같은게....
>관심있는 사람은 함께 고민해 보죠... ^^;;;
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