ETRI, 홀로그램 디스플레이 시야각 문제 실마리 풀었다

홀로그램 디스플레이 시스템 개구수로 입체영상 시야각 재정의
화소 크기 기반 시야각 확대 방법 탈피…새로운 기술 방법 제시

ETRI 채병규 책임연구원이 홀로그램 영상 시야각 확대 연구를 수행하는 모습. 사진=ETRI 제공

국내 연구진이 홀로그램 디스플레이의 시야각 확대 문제를 풀 실마리를 찾았다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 과학기술정보통신부의 지원으로 홀로그램 디스플레이 상용화에 최대 걸림돌로 알려진 기존 3.8도 내외의 협소한 시야각 문제를 해결할 연구 방법을 제시했다고 24일 밝혔다.

홀로그램 디스플레이는 아날로그 필름 홀로그램과 다르게 디지털 홀로그램 기록장치를 통해 3차원 홀로그램 영상을 공중에 띄우는 방식으로 좁은 시야각 등의 문제로 아직 상용화가 되지 않았다. 아날로그 필름 홀로그램처럼 30도 이상의 넓은 시야각을 확보하기 위해서는 빛의 파장 정도인 수백 나노미터(㎚)의 해상도를 가진 홀로그램 전자기록장치가 개발돼야 하지만, 현재 상용소자의 화소(pixel) 크기는 수 마이크로미터(㎛)에 머물러 4도 이내의 협소한 시야각 문제에 부딪혔다.

연구진은 홀로그램 영상 시야각이 디지털 홀로그램 화소크기에 대한 회절각 보다 홀로그램 영상 분해능에 의존한다는 사실에 주목했다. 개구수를 사용해 홀로그램 영상 시야각을 재정의, 기존 상용 홀로그램 전자기록장치를 이용해도 충분한 시야각을 확보할 가능성을 열었다. 개구수는 홀로그램의 크기와 영상이 뜨는 거리에 따라 결정되며 크기가 클수록 분해능이 좋아진다.

연구진은 이런 원리를 이용, 최적화 알고리즘을 개발해 고주파수 영역으로 확장한 디지털 홀로그램을 만들고 생성한 디지털 홀로그램을 수치 해석적으로 분석한 결과, 홀로그램 화소 크기를 줄이지 않고도 영상 시야각을 기존 3.8도에서 13.1도로 4배까지 증가시킬 수 있음을 밝혀냈다.

연구진은 향후 광학적 고차 회절항들을 효율적으로 제거하는 광학적 필터링 방법을 개발, 홀로그램 디스플레이 실용화 연구에 도전할 계획이다.

채병규 ETRI 홀로그래픽콘텐츠연구실 박사는 "개발한 기술로도 증강현실에 사용하는 홀로그램 근안 디스플레이 아이박스 홀로그램 글래스의 시야창 크기 문제를 해결하는 데 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 광학회지 '옵틱스 익스프레스'에 '홀로그래픽 디스플레이 시야각 확대에 대한 연구'로 발표됐다.