KR100211946B1 - Security inspection system using a combined binery phase holograms - Google Patents
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Abstract
본 발명은 결합형 이진 위상 홀로그램을 이용한 보안 검색장치에 관한 것으로서, 그 특징은 소정 개수의 이진 위상 홀로그램을 결합하여 다중 위상 홀로그램을 형성하는 결합형 이진 위상 홀로그램에 있어서, 제1상대 위상이 0이고, 제2상대 위상이 각각 소정의 간격을 두고 정해진 소정 개수의 이진 위상 홀로그램들이 정확하게 밀착 정렬되어 소정 개수의 위상을 갖는 다중 위상 홀로그램의 특성을 갖는데에 있으므로, 홀로그램의 복사가 불가능하고 빛을 이용한 실시간으로 검색이 가능하여 안정하고 빠른 보안 검색장치가 가능하다는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a security screening apparatus using a combined binary phase hologram. The present invention relates to a combined binary phase hologram that combines a predetermined number of binary phase holograms to form a multi-phase hologram, wherein the first relative phase is zero. Since the second relative phases each have a predetermined number of binary phase holograms that are precisely aligned and have a predetermined number of phases, the multi-phase holograms cannot be copied. As it can be searched, there is an effect that a stable and fast security search device is possible.
Description
제1도는 두 개의 2진 위상 홀로그램(a,b)을 결합하여 새로운 다중위상 홀로그램(c)를 형성하는 원리를 설명하는 도면.1 illustrates the principle of combining two binary phase holograms (a, b) to form a new multiphase hologram (c).
제2도는 본 발명의 결합형 이진 위상 홀로그램을 설계하는 과정의 흐름도.2 is a flow chart of the process of designing the combined binary phase hologram of the present invention.
제3도는 본 발명의 결합형 이진 위상 홀로그램을 제작하는 과정의 흐름도.3 is a flow chart of the process of fabricating the combined binary phase hologram of the present invention.
제4도는 본 발명에 의한 결합형 이진 위상 홀로그램을 이용한 보안검색 장치의 구성도.4 is a block diagram of a security screening apparatus using a combined binary phase hologram according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
6 : 광검출기 7 : 컴퓨터6: photodetector 7: computer
8 : 작동시스템 9, 11, 13 : 렌즈8: Operating system 9, 11, 13: Lens
10 : 핀 구멍 12 : 결합형 이진 위상 홀로그램10: pin hole 12: coupled binary phase hologram
14 : 주 홀로그램 15 : 보조 홀로그램14: primary hologram 15: secondary hologram
본 발명은 결합형 이진 위상 홀로그램을 이용한 보안 검색장치에 관한 것으로 특히, 두 개의 이진 위상 홀로그램을 이용하여 새로운 결합형 이진 위상 홀로그램을 제조하기 때문에 제 3 자는 두 개의 홀로그램간의 정보를 원칙적으로 알 수 없고 홀로그램의 복사 제작이 불가능하기 때문에 안전한 보안 및 검색이 가능하고, 또한 빛을 이용하기 때문에 실시간 검색이 가능한 결합형 이진 위상 홀로그램을 이용한 보안 검색 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a security screening apparatus using a combined binary phase hologram. In particular, since a new combined binary phase hologram is manufactured using two binary phase holograms, a third party cannot in principle know information between two holograms. The present invention relates to a security retrieval device using a combined binary phase hologram, which is capable of safe security and retrieval since holograms cannot be manufactured, and real-time retrieval due to light.
일반적으로, 홀로그램이란 간섭성이 좋은 레이저 광을 사용해 물체로부터의 반사광 또는 투과광과 레이저로부터의 직접광(이것을 참고광이라 한다)을 간섭시켜 감광 재료에 이 간섭 무늬를 기록한 것이다. 다시 말해서, 레이저 빔을 두 개로 나누어 한쪽은 기록하려는 물체를 비추고 다른 한 쪽은 직접 사진 건판으로 보내어 이 두빔의 간섭 정보를 사진 건판에 기록한 것을 말한다.In general, holograms record the interference fringes on the photosensitive material by interfering reflected light or transmitted light from an object with direct light from the laser (this is referred to as reference light) using laser light having good coherence. In other words, the laser beam is divided into two, one side illuminates the object to be recorded, and the other side directly to the photographic plate to record the interference information of the two beams on the photographic plate.
사진이 진폭만으로 기록한 것에 대하여 홀로그램은 진폭과 더불어 위상으로, 때로는 위상만으로 기록할 수 있기 때문에 3차원 영상의 기록 재생이 가능하다.With respect to photographs recorded only in amplitude, the hologram can record in phase along with amplitude, sometimes only in phase, so that recording and reproduction of three-dimensional images is possible.
이는 위상이 원근의 정보를 가지고 있기 때문이다.This is because the phase contains perspective information.
즉, 이 홀로그램에 또 다른 빛을 조명하면 물체가 존재할 때와 동일한 파면이 재생되어 입체상으로 볼 수 있다.That is, when another light is illuminated on this hologram, the same wavefront as when an object exists is reproduced and can be viewed in three-dimensional form.
홀로그램은 3차원 디스플레이, 광 메모리, 광 정보처리 등에 사용되고 있다. 홀로그램은 원래 복사가 불가능하여 상품, 신용카드, 고액 상품권 등에 주로 사용되어왔다.Holograms are used in three-dimensional displays, optical memories, optical information processing, and the like. Holograms were originally incapable of copying and have been used mainly for merchandise, credit cards and high value vouchers.
컴퓨터와 반도체 집적회로 기술의 발전으로 레이저를 사용하지 않고서도 이러한 홀로그램을 설계 및 제작할 수 있게 되었는데, 이러한 홀로그램을 컴퓨터 홀로그램(Computer Generated Hologram : 이하, CGH라고 한다)이라고 한다.Advances in computer and semiconductor integrated circuit technology have enabled the design and fabrication of such holograms without the use of lasers. These holograms are called computer generated holograms (CGHs).
홀로그램을 설계할 때에 진폭을 균일하게 하고 위상(phase)만을 고려하면 재생시 명암에 의한 흡수가 거의 없기 때문에 효율을 높일 수 있다.When designing the hologram, if the amplitude is uniform and only the phase is considered, the absorption can be improved because there is almost no absorption by contrast during reproduction.
또한 이진 위상 홀로그램은 설계와 제작이 용이하여 최근에 자유공간 광연결이나 광논리소자, 광정보처리 분야에서 많이 연구가 되어왔다.In addition, since binary phase holograms are easy to design and manufacture, they have recently been studied in the field of free space optical connection, optical logic device, and optical information processing.
한편 두 개의 위상은 서로 더하거나 빼기가 가능하기 때문에 두 개의 이진 위상 홀로그램을 이용해 새로운 결합형 이진 위상 홀로그램을 만들 수 있다. 따라서, 본 발명은 결합형 이진 위상 홀로그램을 이용하여 보안을 요하는 시스템의 작동 및 출입시 빠르고 안전한 검색을 할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.On the other hand, the two phases can be added to or subtracted from each other, so two binary phase holograms can be used to create a new combined binary phase hologram. Accordingly, an object of the present invention is to provide a device capable of fast and safe retrieval when operating and entering a system requiring security using a coupled binary phase hologram.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1상대 위상이 0이고, 제2상대 위상이 약인 주 이진 위상 홀로그램을 설계하는 제1단계; 제1상대 위상이 0이고, 제2상대 위상이 약/2이며, 제3상대 위상이 약이고, 제4상대 위상이 약 3/2인 다중 위상 홀로그램을 설계하는 제2단계; 상기 다중 위상 홀로그램의 위상에서 상기 주 이진 위상 홀로그램의 위상을 빼서 보조 이진 위상 홀로그램을 도출하는 제3단계; 상기 제1단계에서 설계한 주 이진 위상 홀로그램을 제작하는 제4단계; 상기 제3단계에서 설계한 보조 이진 위상 홀로그램을 제작하는 제5단계; 및 상기 제4단계에서 제작한 주 이진 위상 홀로그램과 상기 제5단계에서 제작한 보조 이진 위상 홀로그램을 정확하게 밀착 정렬시켜 다중 위상 홀로그램의 특성을 갖는 이진 위상 홀로그램을 제작하는 제6단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the first relative phase is 0, and the second relative phase is weak. A first step of designing a principal binary phase hologram; The first relative phase is zero and the second relative phase is weak / 2, the third relative phase is weak 4th relative phase is about 3 A second step of designing a multi-phase hologram of 1/2; Deriving an auxiliary binary phase hologram by subtracting the phase of the main binary phase hologram from the phase of the multi phase hologram; A fourth step of fabricating the main binary phase hologram designed in the first step; A fifth step of manufacturing an auxiliary binary phase hologram designed in the third step; And a sixth step of manufacturing the binary phase hologram having the characteristics of the multi-phase hologram by precisely aligning the primary binary phase hologram produced in the fourth step and the auxiliary binary phase hologram produced in the fifth step. It is done.
즉, 두 개의 이진 위상 홀로그램을 따로따로 설계 제작하여 이 두 개를 물리적으로 합치는 방법으로, 결과적으로 위상의 수가 4개인 다중 위상 홀로그램을 제조할 수 있다.In other words, by designing two binary phase holograms separately and physically combining them, a multi-phase hologram having four phases can be produced.
또한, 본 발명은, 레이저; 상기 레이저에서 방사된 빛을 회절시키는 주 홀로그램; 상기 주 홀로그램과 정확하게 밀착하여 정렬되도록 보조 홀로그램이 삽입되는 보조 홀로그램 삽입수단; 상기 주 홀로그램과 보조 홀로그램으로 구성된 결합형 이진 위상 홀로그램에 의해 회절된 상기 레이저의 빛을 검출하여 전기신호를 출력하는 광검출기; 상기 광검출기로부터의 신호를 입력받아 삽입된 보조 홀로그램이 장착된 상기 주 홀로그램과 관계가 있는지 여부를 판단하는 계산 수단; 및 상기 계산 수단의 판단에 따른 신호에 의해 소정의 동작을 하는 작동시스템으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, a laser; A main hologram diffracting light emitted from the laser; Auxiliary hologram inserting means into which the auxiliary hologram is inserted so as to be closely aligned with the main hologram; A photodetector for detecting light of the laser diffracted by the combined binary phase hologram composed of the main hologram and the auxiliary hologram and outputting an electric signal; Calculation means for receiving a signal from the photodetector and determining whether or not the auxiliary hologram inserted therein is related to the main hologram; And an operating system for performing a predetermined operation by a signal according to the determination of the calculation means.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
제1도는 두 개의 이진 위상 홀로그램 (a)와 (b)를 결합하여 새로운 다중 위상 홀로그램(c)을 형성하는 원리를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining the principle of combining two binary phase holograms (a) and (b) to form a new multi-phase hologram (c).
제1도에 도시된 바와 같이, 먼저 홀로그램의 모든 정보는 N×N 개의 작은 셀(cell)들로 이루어진 사각형에 저장이 된다.As shown in FIG. 1, all the information of the hologram is first stored in a rectangle composed of N × N small cells.
그리고나서 이 사각형을 복사해 여러 개의 동일한 사각형으로 구성된 정당한 크기의 홀로그램 건판을 만든다.Then copy this rectangle to create a just-sized holographic plate made up of several identical rectangles.
실제로 한 개의 사각형의 크기가 수백 ㎛× 수백 ㎛로 너무 작기 때문에 수십 개 이상의 사각형을 가로와 세로로 주기적으로 배열한다.In fact, since one rectangle is too small, a few hundred micrometers by several hundred micrometers, dozens of squares are arranged periodically horizontally and vertically.
주 홀로그램의(a)의 상대적인 위상은 제1상대 위상이 0이고, 제2상대 위상이로서 각 셀의 상대 위상으로 0 또는를 취하는데 이는 종래의 이진 위상 홀로그램과 동일하다.The relative phase of (a) of the main hologram has a first relative phase of 0 and a second relative phase of As the relative phase of each cell as 0 or This is equivalent to a conventional binary phase hologram.
또한, 보조 홀로그램(b)의 상대적인 위상은 제1상대 위상이 0이고, 제2상대 위상이/2로서 각 셀의 상대 위상으로 0 또는/2를 취하도록 정해진다.In addition, the relative phase of the auxiliary hologram (b) is the first relative phase is 0, the second relative phase is / 2 as 0 or relative phase of each cell It is decided to take / 2.
그러면 이 두 개의 홀로그램이 결합하여 만들어지는 새로운 결합형 이진 위상 홀로그램(c)의 상대적인 위상은 0,/2,, 3/2로 다중 위상 홀로그램의 특성을 갖게 된다.Then the relative phase of the new combined binary phase hologram (c), which is created by combining these two holograms, is 0, /2, , 3 The characteristic of the multi-phase hologram is / 2.
이때 주 홀로그램은 검색시스템에 장치해 놓고 보조 홀로그램은 사용자가 가지고 있어서 보안을 요하는 시설이나 시스템에 접근시 이 보조 홀로그램을 입력시키면 검색장치에 있는 주 홀로그램과 연결되어 원하는 결과가 나온다. 이때 검색장치의 여러개의 주 홀로그램중에서 사용자측에서 암호를 입력하여 그 암호에 해당하는 주 홀로그램과 연결되게 함으로써 이중보안이 가능하다.At this time, the primary hologram is installed in the retrieval system, and the secondary hologram is provided by the user. When the user enters the secondary hologram when accessing a facility or system requiring security, the primary hologram in the retrieval device is connected to the desired result. In this case, double security is possible by inputting a password from the user's main hologram of the search apparatus to be connected with the main hologram corresponding to the password.
만약 보조 홀로그램을 타인이 도용해서 사용하려고 해도 암호를 모르면 부정 사용자의 접근이 불가능하다.If someone tries to steal your secondary hologram and you don't know the password, it can't be accessed.
본 발명에서는 보조 홀로그램과 주 홀로그램이 분리되어 있기 때문에 주 홀로그램과 관계되는 정보를 알 수 없으므로 보조 홀로그램을 타인이 도용할 수가 없게 된다.In the present invention, since the auxiliary hologram and the main hologram are separated, the information related to the main hologram cannot be known, so that the auxiliary hologram cannot be stolen by others.
제2도는 본 발명에 따라 결합형 이진 위상 홀로그램을 설계하는 과정을 설명하는 흐름도이다.2 is a flow chart illustrating the process of designing a coupled binary phase hologram in accordance with the present invention.
제2도를 참조하여 본 발명에 따른 결합형 이진 위상 홀로그램 설계과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 2, the coupled binary phase hologram design process according to the present invention will be described.
먼저, 주 홀로그램을 만드는 과정을 설명한다.First, the process of making the main hologram is explained.
S11에서는 각 셀의 초기 위상을 0 또는으로 무작위로 결정한다.In S11, the initial phase of each cell is zero or Determined randomly.
S12에서는 상기 S11에서 결정된 위상을 갖는 셀들로 이루어진 하나의 사각형을 고속 푸리에 변환하여 홀로그램으로부터 회절되는 빛의 진폭 및 회절 효율과 균일도를나타내는 코스트 함수 C를 계산한다.In S12, one quadrangle of cells having the phase determined in S11 is fast Fourier transformed to calculate a cost function C representing amplitude, diffraction efficiency and uniformity of light diffracted from the hologram.
S13에서는 임의의 셀을 선택하여 그것의 위상을 0은으로,는 0으로 바꾸고 새로운 코스트 함수 C'를 계산한다.In S13, any cell is selected and its phase is zero. to, Replaces 0 with the new cost function C '.
S14에서는 두 코스트 함수 C와 C'를 비교한다.In S14, two cost functions C and C 'are compared.
상기 S14에서 C'가 C보다 크거나 같다고 판단되면 S16에서는 원래의 바꾸기 전의 위상값으로 복원하고, 상기 S13으로 진행한다.If it is determined in step S14 that C 'is greater than or equal to C, step S16 restores the original phase value before the replacement and proceeds to step S13.
상기 S14에서 C'가 C보다 작다고 판단되면 S15에서는 상기 S13에서 계산된 상기 코스트 함수 C'가 원하는 수준에 이르렀는지 판단한다.When it is determined in step S14 that C 'is smaller than C, in S15 it is determined whether the cost function C' calculated in S13 has reached a desired level.
상기 S15에서 상기 코스트 함수 C'가 원하는 수준에 이르렀다고 판단되면, 상기 S13으로 진행한다.If it is determined in S15 that the cost function C 'has reached a desired level, the process proceeds to S13.
상기 S15에서 상기 코스트 함수 C'가 원하는 수준에 이르렀다고 판단하면, 종료한다.If it is determined in S15 that the cost function C 'has reached a desired level, the process ends.
상술한 바와 같이 주 홀로그램(a)을 만들고, 같은 방법으로 다중 위상 홀로그램(c)을 만들어 다중 위상 홀로그램(c)의 위상에서 주 홀로그램(a)의 위상을 빼면 보조 홀로그램(b)을 얻을 수 있다.As described above, the secondary hologram (b) can be obtained by making the primary hologram (a) and subtracting the phase of the primary hologram (a) from the phase of the multi phase hologram (c) by making the multi-phase hologram (c) in the same manner. .
제3도는 본 발명에 따라 결합형 이진 위상 홀로그램을 제조하는 과정의 흐름도이다.3 is a flow diagram of a process for fabricating a coupled binary phase hologram in accordance with the present invention.
제3도를 참조하여 결합형 이진 위상 홀로그램을 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 3 describes the process of manufacturing a coupled binary phase hologram as follows.
S21에서는 전자빔 리소그래피(electron-beam lithography)를 이용해 홀로그램의 원형인 광 마스크를 만든다.In S21, electron-beam lithography is used to make a holographic circular photo mask.
S22에서는 상기 S21에서 만든 광 마스크를 이용하여 광학적으로 투명한 위상 홀로그램을 포토레지스트 식각기법으로 만든다.In S22, an optically transparent phase hologram is made by photoresist etching using the photomask made in S21.
S23에서는 상기 S21 내지 S22에서 만든 두 개의 위상 홀로그램 중 한 개는 검색시스템에 고정시키고 다른 한 개는 탈착이 가능한 형태로 만든다.In S23, one of the two phase holograms made in S21 to S22 is fixed to the search system and the other is made to be detachable.
이 두 개를 정확하게 밀착하여 정렬시켜 결합형 이진 위상 홀로그램을 만든다.The two are closely aligned and aligned to form a coupled binary phase hologram.
제4도는 본 발명에 의한 결합형 이진 위상 홀로그램을 이용한 보안검색 장치의 구성도이다.4 is a block diagram of a security screening apparatus using a combined binary phase hologram according to the present invention.
레이저 빛(1)이 렌즈(9)와 핀 구멍(10)을 통하여 방사되면, 그 방사된 빛(2)이 렌즈(11)를 지나 평행하게 진행한다.When the laser light 1 is emitted through the lens 9 and the pinhole 10, the emitted light 2 travels parallel to the lens 11.
평행하게 진행하는 빛(3)이 결합형 이진 위상 홀로그램(12)을 통과하면, 결합형 이진 위상 홀로그램(12)에 의해 회절된 빛(4)은 렌즈(13)를 통하여 모인다.When light 3 traveling in parallel passes through the coupled binary phase hologram 12, the light 4 diffracted by the coupled binary phase hologram 12 collects through the lens 13.
그 모이는 빛(5)의 초점 위치에서 광검출기(6)에 의해 전기 신호로 바뀌어 컴퓨터(7)에 전달한다.The collection is converted into an electrical signal by the photodetector 6 at the focal position of the light 5 and transmitted to the computer 7.
컴퓨터(7)가 그 신호를 인식하여 그 결과에 따라 시스템(8)을 적절하게 작동하게 한다.The computer 7 recognizes the signal and causes the system 8 to operate properly according to the result.
또한 결합형 이진 위상 홀로그램(12)은 두 개의 이진 위상 홀로그램으로 이루어져 있기 때문에, 그 중 한 개인 주 홀로그램(14)은 검색장치에 고정시키고 나머지 한 개인 보조 홀로그램(15)은 탈착이 가능하게 하여 사용자가 가지고 있어서 보안이 요하는 시스템을 작동시 또는 출입문을 통과시 삽입을 하게 된다.In addition, since the combined binary phase hologram 12 is composed of two binary phase holograms, one of the primary holograms 14 is fixed to the search device and the other of the individual secondary holograms 15 is detachable. The system requires security to be inserted when operating or passing through the door.
그러므로 상술한 바와 같은 본 발명의 효과는 두 개의 이진 위상 홀로그램을 이요아여 새로운 결합형 이진 위상 홀로그램을 만들기 때문에 제3자는 두 개의 홀로그램간의 정보를 원칙적으로 알 수 없고 홀로그램의 복사 제작이 불가능하기 때문에 안전한 보안 및 검색이 가능하다.Therefore, since the effects of the present invention as described above create a new combined binary phase hologram by using two binary phase holograms, a third party is in principle unable to know the information between the two holograms, and since it is impossible to produce the hologram, it is safe. Security and search are possible.
또한 빛을 이용하기 때문에 실시간 검색이 가능하다.It also uses light, allowing real-time search.
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| KR970049146A (en) | 1997-07-29 |
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