KR100717414B1 - 사입사 조명 다이렉트 투 디지탈 홀로그래피 - Google Patents
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Abstract
사입사 조명 다이렉트 투 디지탈 홀로그래피용 시스템 및 방법을 제시한다. 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법은 기준 미러에서 비정상 각도로 기준 빔을 반사하는 단계; 포커싱 렌즈가 정의하는 광축에 대해 각을 이룬 채 오브젝트로부터 오브젝트 빔을 반사하는 단계; 디지탈 레코더의 포컬 면에 상기 기준 빔과 오브젝트 빔을 포커싱하여 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 형성하는 단계; 상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 디지탈 방식으로 기록하는 단계; 푸리에 공간에서 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 축이 상기 기준 빔 및 상기 오브젝트 빔 사이의 각으로 정의되는 헤테로다인 캐리어 주파수의 정상에 위치하도록 변환함으로써 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계; 디지탈 필터를 이용하여 최초의 신호 주위의 신호를 제거하는 단계; 그리고 역 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 다이렉트 투 디지탈 홀로그래피 (direct-to-digital holography) (간섭계)에 관한 것이다. 본 발명은, 보다 상세하게, 다이렉트 투 디지탈 홀로그래피의 분해능을 향상시키는 사입사(斜入射) 조명(off-axis illumination)에 관한 것이다.
종래의 다이렉트 투 디지탈 홀로그래피(DDH)는 다이렉트 투 디지탈 간섭계(interferometry)로도 지칭되며 이미 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 도 1에 간단한 DDH 시스템의 일례를 도시하였다. 레이저 광원(105)으로부터 발생된 빛은 빔 확장기(beam expander)/공간 필터(spatial filter)(110)를 통해 확장된 다음, 렌즈(115) 통과한다. 이어서, 필터링된 확장 빔이 빔스플리터(120)를 통과한다. 상기 빔 스플리터(120)는 부분적으로 반사성을 띌 수도 있다. 상기 빔 스플리터(120)에서 반사되는 빛은 오브젝트(object)(130)를 통과하는 오브젝트 빔(125)을 구성한다. 상기 오브젝트 빔(125)은 상기 오브젝트(130)에서 반사되어 상기 빔 스플리터(120)를 지나 포커싱 렌즈(145)를 통과한다. 그 다음, 이 빔은 상기 포커싱 렌즈(145)를 통과하고 나서 전하 결합 소자(CCD) 카메라(미도시)에 도달한다.
상기 렌즈(115)로부터 상기 빔 스플리터(120)를 통과한 빛은 기준 빔(135)을 구성한다. 상기 기준 빔(135)은 미러(140)에서 작은 각도로 반사된다. 상기 미러에서 반사된 기준 빔(135)은 상기 빔 스플리터(120)로 향한다. 상기 빔 스플리터(120)에서 반사되는 기준 빔(135)은 상기 포커싱 렌즈(145)를 통과하고 나서 전하 결합 소자(CCD) 카메라(미도시)에 도달한다. 상기 포커싱 렌즈(145)를 통과하는 상기 오브젝트 빔(125)와 상기 기준 빔(135)은 다수의 오브젝트 및 기준 파(150)를 형성하며 CCD에서 간섭하여 미국특허 제 6,078,392에 알려진 바 있는 홀로그램의 간섭 패턴 특성을 나타낸다.
도 1에서 상기 오브젝트 빔(125)은 광축(127)에 평행하며 또한 일치한다. 이러한 타입의 DDH 구조는 정입사(正入射) 조명(on-axis illumination)이라고 할 수 있다. 이러한 방식에서는 DDH 시스템의 결상(imaging) 분해능이 시스템의 광학계에 의하여 한계를 갖는다. 광학계의 가장 두드러진 한계 사항으로는 수차로 인한 결상 성능의 저하를 방지하는데 필요한 애퍼쳐 스톱(aperture stop)이다. 이차원 푸리에 평면에 대하여 반경이 q0 인 원 내부의 오브젝트 공간 주파수만이 통과할 수 있다. 정입사 조명의 경우, 반경 q0 인 애퍼쳐는 제로 공간 주파수 (q = 0)에 중심을 갖는 것으로 나타난다. 따라서, 반경 q0 인 원 외곽의 공간 주파수를 투과시킬 수 있는 방법이 요구된다.
다음의 본 발명의 특징이 요구된다. 물론 본 발명은 이러한 특징들에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지(spatially heterodyne fringe)를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법은 기준 미러에서 비정상(non-normal) 각도로 기준 빔을 반사하는 단계; 포커싱 렌즈가 정의하는 광축에 대해 각을 이룬 채(기울어져) 오브젝트로부터 오브젝트 빔을 반사하는 단계; 디지탈 레코더의 포컬 면에 상기 기준 빔과 오브젝트 빔을 포커싱하여 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 형성하는 단계; 상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 디지탈 방식으로 기록하는 단계; 푸리에 공간에서 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 축이 상기 기준 빔 및 상기 오브젝트 빔 사이의 각으로 정의되는 헤테로다인 캐리어 주파수의 정상에 위치하도록 변환함으로써 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계; 디지탈 필터를 이용하여 최초의 신호(origin) 주위의 신호를 제거하는 단계; 그리고 역 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치는 레이저; 상기 레이저에 광학적으로 결합되는 빔스플리터; 상기 빔스플리터에 광학적으로 결합되는 기준 빔 미러; 상기 기준 빔 미러에 광학적으로 결합되는 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈에 광학적으로 결합되는 디지탈 레코더; 그리고 푸리에 변환을 수행하고, 디지탈 필터를 제공하며, 역 푸리에 변환을 수행하는 컴퓨터를 포함하며, 기준 빔은 상기 기준 빔 미러에 비 정상 각으로 입사하고, 오브젝트 빔은 상기 포커싱 렌즈에 의하여 정의되는 광축에 대하여 각을 이룬 채 오브젝트에 입사하고, 상기 기준 빔 및 오브젝트 빔은 상기 포커싱 렌즈에 의하여 상기 디지탈 레코더의 포컬 면에 포커싱하여 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 형성하며 상기 디지탈 레코더가 이 홀로그램을 기록하고, 상기 컴퓨터는 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 상기 기록된 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 푸리에 공간에서 변환하여 상기 기준 빔과 오브젝트 빔 사이의 각에 의하여 정의되는 헤테로다인 캐리어 주파수의 정상에 위치시키고 그리고 최초 신호 주변의 신호를 제거한 후 역 푸리에 변환을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 특징 및 기타 특징은 후술하는 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 수 있을 것이다. 그러나 후술하는 상세한 설명은 본 발명의 다양하고 구체적인 실시예를 제시하고 있지만 이해를 돕기 위한 것이며 본 발명을 제한하기 위한 목적을 갖는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 많은 치환, 변경, 부가 그리고/또는 재구성이 가능하며, 본 발명은 그러한 치환, 변경, 부가 그리고/또는 재구성을 포함한다.
본 명세서에 포함되어 일부를 구성하는 도면들은 본 발명의 특징을 도시하기 위하여 포함된다. 본 발명의 보다 명확한 개념, 본 발명에서 제시한 시스템의 구성 요소 및 동작에 대한 개념은 도면에서 도시한 예시적인 실시예를 참조함으로써 더욱 명확해질 것이다. 동일 참조 부호는 동일 요소를 나타낸다. 본 발명은 도면 및 상세한 설명을 참조하여 더욱 잘 이해될 수 있다. 도면에 도시된 요소들의 스케일은 필수적이지 않다.
도 1은 종래의 다이렉트-투-디지탈 홀로그래피 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예로서 정입사 위치에 있는 사입사 조명 다이렉트-투-디지탈 홀로그래피 장치(간섭계)의 모식도이다.
도 3은 사입사 위치에 있는 도 2의 사입사 조명 다이렉트-투-디지탈 홀로그래피 장치(간섭계)의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예로서 오브젝트에 대하여 하나의 정입사 조명의 예와 하나의 사입사 조명을 보이는 2차원 푸리에 평면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예로서 오브젝트에 대하여 하나의 정입사 조명의 예와 네 개의 사입사 조명을 보이는 2차원 푸리에 평면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예로서 오브젝트에 대하여 융합된 스펙트럼(병합 이미지)에 기여하는 모든 공간 주파수를 보이는 2차원 푸리에 평면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예로서 다섯 개의 상이한 홀로그램으로부터 얻어진 이산 푸리에 스펙트럼 및 융합된 스펙트럼이다.
도 8은 본 발명의 일실시예로서 정입사 조명 홀로그램으로부터 재구성된 오브젝트 진폭이다.
도 9는 본 발명의 일실시예로서 융합된 결과물로부터 재구성된 오브젝트 진 폭이다.
도 10은 본 발명의 일실시예로서 두 애퍼쳐 W 0 (q) 및 W k (q)의 교차면이다.
본 발명의 다양한 특징 및 이점을 첨부된 도면과 이하에서 상세하게 기술되는 비제한적인 실시예를 참조하여 보다 자세히 설명한다. 이미 잘 알려진 출발 물질, 공정 기술, 장치 내지 장비 등은 본 발명을 명료하게 설명하기 위하여 생략한다. 그러나, 하기의 상세한 설명 및 구체적인 예는 본 발명의 바람직한 실시예를 기술한 것으로서 설명을 위해 제시된 것이며 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 당업자라면 기술된 내용으로부터 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 치환, 변형, 부가 및/또는 재배열 등이 가능할 것이다.
본 명세서에는 여러 문헌을 괄호 내의 아라비아 숫자로 표시하여 인용한다. 이러한 문헌들의 제목은 참조 문헌 이라는 제목으로 명세서의 말미에 청구범위에 앞서 기술할 것이다. 상기 문헌들은 전체적인 내용에 있어서 본 발명의 배경 기술 및 종래 기술을 제시하고자 참고적으로 인용된 것이다.
본 발명은 디지탈 데이타를 얻고, 저장하고 그리고/또는 재생하는 것을 포함한다. 본 발명은 이미지를 표현하는 디지탈 데이타를 처리하는 것을 포함한다. 본 발명은 또한 다중 이미지로부터 합성 이미지로 데이타를 변환하는 것을 포함한다.
본 발명은 사입사 조명을 이용하여 다이렉트 투 디지탈 홀로그래피 시스템에서 분해능이 개선된 홀로그래피 상(像)을 얻는 방법을 포함한다. 본 발명은 또한 사입사 조명을 이용하는 다이렉트 투 디지탈 홀로그래피(DDH) 시스템을 구비하며 분해능이 개선된 홀로그래피 상(像)을 얻기 위한 장치를 포함한다.
관찰될 (결상될) 오브젝트는 하나 이상의 광학 부품을 통하여 광원에 광학적으로 결합된다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 조명 빔은 통상 광축을 따라 그리고 광축에 평행하게 타겟 대물렌즈 (즉, 렌즈 시스템)의 중심을 관통한다. 이러한 타입의 DDH 구조는 '정입사 조명'이라고 할 수 있으며, 대물렌즈 애퍼쳐(objective aperture)에 의하여 결정되는 특정 값(q0)에 도달할 때까지 오브젝트의 공간 주파수(q)를 얻을 수 있다.
본 발명은 '사입사 조명' 방식을 포함하는데, 이 방식에서는 조명 원을 측방향으로 이동시켜 대물렌즈 중심에서는 벗어나지만 여전히 광축과는 평행하게 대물렌즈를 빛이 통과한다. 상기 조명은 대물렌즈 포커싱 효과로 인하여 광축에 대해 각도를 이룬 채 상기 오브젝트에 입사한다. 이러한 사입사 조명으로 인하여 정입사 조명에서 보다 더 높은 공간 주파수 (q > q0)의 오브젝트가 상기 대물렌즈 애퍼처를 관통할 수 있으며, 따라서 관찰될 수 있다. 본 발명의 중요한 이점이 바로 이것이다.
본 발명은 디지탈 방식으로 동일 오브젝트의 정입사 조명 및 하나 이상의 사입사 조명 홀로그램을 캡쳐하는데 적용되는 확장 DDH 시스템 (장치)를 포함한다. 본 발명은 또한 디지탈 방식으로 캡쳐된 데이타를 분석하고 그리고/또는 처리하는 융합(fusing) 방법을 포함한다. 그 결과, 융합된 이미지는 최초 홀로그램의 어느 것 보다도 더 넓은 영역의 공간 주파수를 포함하게 되며, 사입사 조명 데이타가 이 용되지 않는 경우와 비교할 때 시스템의 노미널(nominal) 이미지 분해능의 현저한 향상을 가져온다.
상술한 바와 같이, 기본 DDH 시스템의 이미지 분해능은 광학계, 특히 수차로 인한 결상 성능의 저하를 방지하는데 필요한 애퍼쳐 스톱에 의하여 제한된다. 상기 애퍼쳐 스톱은 높은 주파수의 위신호(aliasing) 및 그에 따른 이미지 성능의 저하를 방지하는데 요구된다. 이것은 DDH 시스템의 광학계가 반경 q0 인 원 이내의 오브젝트 공간 주파수만을 통과시킬 수 있음을 의미한다. 정입사 조명에서, 반경 q0 인 애퍼쳐는 제로 공간 주파수(q = 0)에 중심을 갖는 것으로 나타난다. 사입사 조명의 경우에는 반경 q0 인 애퍼쳐는 주파수 영역이 (예를 들어, 왼쪽으로) 이동되는(shifted) 것으로 나타난다. 이것은 애퍼쳐가 이동하는 방향으로 q > q0 인 공간 주파수가 통과됨을 의미한다. 아랫쪽에서는 q0 에 근접한 q 의 공간 주파수가 반대 방향으로 '소실'(lost)된다. 반대 방향으로 이동된 조명의 제2이미지를 얻음으로써 애퍼쳐가 (예를 들어, 오른쪽으로) 이동될 수 있고, 따라서 제1이미지에서 '소실'된 공간 주파수는 q0 이상의 추가적인 주파수로 회복된다. 상기 두 이미지로부터 정보를 융합(fuse)하여 분해능이 더 향상된 하나의 이미지를 얻게 된다. DDH는 위상 정보를 복잡한 이미지 파형으로 기록하기 때문에 두 (또는 그 이상의) 이미지로부터 정보를 융합하여 매우 유리한 결과를 얻을 수 있다. 본 발명은 배향에 관계없이 일반적인 오브젝트 구조의 분해능을 향상시킨다.
본 발명은 정입사 및 사입사 조명 홀로그램을 자동적으로 캡쳐하는 기본 DDH 시스템의 확장을 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 홀로그램을 분석하고 융합하여 종래의 DDH 기술 보다 더 유용한 공간 주파수로 관찰되는 오브젝트를 표시하는 방법을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 오브젝트 빔(125)은 광축(127)과 평행하다. 상술한 바와 같이, 이러한 구조는 정입사 조명이라고 할 수 있다. 반면, 사입사 조명은 오브젝트 빔(125)이 광축(127)에 대하여 각을 이룬채 오브젝트(130)에 입사되는 경우(예를 들어, 도 3에서 설명된 오브젝트 빔(215, 305)의 경우)라고 할 수 있다. 사입사 조명을 얻는 방법은 여러가지가 있다; 이하에서느 제시된 방법은 단지 대표적인 예를 보여주기 위한 것이며, 따라서 본 발명이 하기의 예에 제한되는 것은 아니다.
도 2 및 3을 참조하면, 사입사 조명 DDH 장치의 일례가 도시되어 있다. 도 2 및 3에서는 도 1과 비교할 때 두 가지 중요한 차이점이 있다. 첫 번째 차이점은 레이저 광원(105), 빔 확장기/공간 필터(110), 및 렌즈(115)가 컴퓨터로 제어되며 이동 가능한 봉입체(enclosure)(205)로 그룹지어져 있다는 것이다. 상기 봉입체(205)는 광축(127)에 실질적으로 평행한 축을 따라 이동 가능하다. 보다 상세하게, 상기 봉입체(205)는 상기 빔스플리터(120)에 수직인 평면과 실질적으로 동일 평면상의 축을 따라 이동 가능하다.
도 2 및 3에서, 두 번째 차이점은 대물렌즈(210)가 추가된 것이다. 도 2에서 레이저 광원 봉입체(205)는 오브젝트 빔(125)이 빔 스플리터(120)로부터 반사되어 상기 대물렌즈(210)의 중심을 관통하도록 위치한다. 그 다음, 상기 오브젝트 빔(125)은 상기 대물렌즈(210)를 떠나 오브젝트(130)에 입사하며, 상기 광축(127) 주 변으로 중심을 갖는다. 이와 같은 구조에서 정입사 조명이 얻어지며, 도 2의 시스템은 도 1의 시스템과 효과상 동일하다.
그러나, 도 3에서는 상기 레이저 광원 봉입체(205)가 (위로) 이동하여 상기 오브젝트 빔(125)이 상기 대물렌즈의 중심을 벗어난 채로 통과한다. 물론, 상기 레이저 광원 봉입체(205)는 아랫쪽으로 이동할 수도 있다. 상기 대물렌즈(210)의 포커싱 특성 때문에, 오브젝트 빔(215)은 상기 대물렌즈(210)를 떠나 광축(127)에 대하여 각을 이룬 채 상기 오브젝트(130)에 입사하여 사입사 조명을 얻게 된다. 따라서, 상기 오브젝트 빔(215)은 상기 광축(127)에 실질적으로 비평행하게 상기 오브젝트(130)에 입사할 수 있다. 상기 오브젝트로부터 반사되는 오브젝트 빔(315)은 다시 상기 대물렌즈(215)에 사입사된 채로 관통하지만, 상기 상기 대물렌즈(210) 및 포커싱 렌즈(150)의 광학 특성 때문에 여전히 CCD(미도시)에 포커싱하게 된다. 상기 사입사 조명의 경우에, 회절 특성은, 상기 오브젝트 빔(315)과 기준 빔(135) 간의 간섭에 의하여 상기 CCD에 형성된 홀로그램이 정입사 조명을 이용할 때는 관찰되지 않는 오브젝트의 공간 주파수를 포함함을 함축한다.
따라서, 본 발명에 따른, 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치는 레이저; 상기 레이저에 광학적으로 결합되는 빔스플리터; 상기 빔스플리터에 광학적으로 결합되는 기준 빔 미러; 상기 기준 빔 미러에 광학적으로 결합되는 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈에 광학적으로 결합되는 디지탈 레코더; 그리고 푸리에 변환을 수행하고, 디지탈 필터를 제공하며, 역 푸리에 변환을 수행하는 컴퓨터를 포함하며, 기준 빔은 상기 기준 빔 미러에 비 정상 각으로 입사하고, 오브젝트 빔은 상기 포커싱 렌즈에 의하여 정의되는 광축에 대하여 각을 이룬 채 오브젝트에 입사하고, 다수의 동시적인 기준 파 및 오브젝트 파를 구성하는 상기 기준 빔 및 오브젝트 빔은 상기 포커싱 렌즈에 의하여 상기 디지탈 레코더의 포컬 면에 포커싱하여 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 형성하며 상기 디지탈 레코더가 이 홀로그램을 기록하고, 상기 컴퓨터는 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 상기 기록된 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 푸리에 공간에서 변환하여 상기 기준 빔과 오브젝트 빔 사이의 각에 의하여 정의되는 헤테로다인 캐리어 주파수의 정상에 위치시키고 그리고 최초 신호 주변의 신호를 제거한 후 역 푸리에 변환을 수행한다. 상기 장치는 상기 빔스플리터와 상기 오브젝트 사이에 광학적으로 결합되는(coupled) 대물렌즈를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 오브젝트와 상기 포커싱 렌즈 사이에 결합되는 애퍼쳐 스톱을 포함할 수 있다. 상기 빔스플리터, 상기 기준 빔 미러 및 디지탈 레코더는 마이켈슨 지오메트리(Michelson geometry)를 정의할 수 있다. 상기 빔스플리터, 상기 기준 빔 미러 및 디지탈 레코더는 마흐-제너(Mach-Zehner) 지오메트리를 정의할 수 있다. 상기 장치는 또한, 상기 컴퓨터와 결합되며 푸리에 변환을 수행하고 디지탈 필터를 제공하며 역 푸리에 변환을 수행하는 디지탈 저장 매체를 포함할 수 있다. 상기 디지탈 레코더는 픽셀을 정의하는 CCD 카메라(350)를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 레이저와 상기 빔스플리터 사이에 광학적으로 결합되는 빔 확장기/공간 필터(230)를 포함할 수 있다. 상기 기준 빔과 상기 오브젝트 빔 사이의 각도 및 상기 포커싱 렌즈가 제공하는 배율은 상기 디지탈 레코더가 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지(heterodyne fringe)를 포함하는 공간적 헤테로다인 홀로그램의 피쳐(feature)들을 해상할 수 있도록 선택된다. 상기 디지탈 레코더가 하나의 피쳐를 해상하기 위해서, 각 프린지 당 두 개의 픽셀이 있는 두 프린지가 제공될 수 있다. 본 발명은 컴퓨터 판독 가능 매체에서 구현되며 상술한 장치가 제공하는 공간적 헤테로다인 홀로그램을 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른, 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법은 레이저 빔을 기준 빔과 오브젝트 빔으로 분할하는 단계; 기준 미러에서 비정상 각도로 상기 기준 빔을 반사하는 단계; 포커싱 렌즈가 정의하는 광축에 대해 각을 이룬 채 오브젝트로부터 상기 오브젝트 빔을 반사하는 단계; 디지탈 레코더의 포컬 면에, 다수의 동시적인 기준 파 및 오브젝트 파를 구성하는, 상기 기준 빔과 오브젝트 빔을 포커싱하여 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 형성하는 단계; 상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 디지탈 방식으로 기록하는 단계; 푸리에 공간에서 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 축이 상기 기준 빔 및 상기 오브젝트 빔 사이의 각으로 정의되는 헤테로다인 캐리어 주파수의 정상에 위치하도록 변환함으로써 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계; 디지탈 필터를 이용하여 최초의 신호(origin) 주위의 신호를 제거하는 단계; 그리고 역 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 포커싱 렌즈에 의하여 정의되는 광축에 대하여 각을 이룬 채 상기 오브젝트로부터 상기 오브젝트 빔을 반사시키기 이전에, 그리고 상기 포커싱 렌즈에 의하여 정의되는 광축에 대하여 각을 이룬 채 상기 오브젝트로부터 상기 오브젝트 빔을 반사시킨 이후에, 상기 대물렌즈에 상기 오브젝트 빔을 굴절시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 기록된 공간적 헤테로다인 홀로그램의 축을 변환시키는 단계는 확장 푸리에 변환으로 변환시키는 것을 포함할 수 있다. 디지탈 방식의 레코딩 단계는 픽셀을 정의하는 CCD 카메라로 상기 빔을 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램은 사입사 조명 공간적 저주파 헤테로다인 홀로그램일 수 있다; 위상 저주파(phase low-frequency)는 기본 프린지 공간 주파수가 니키스트 샘플링 한계점(Nyquist sampling limit) 미만임을 함축한다. 상기 방법은 또한 디지탈 데이타로서 푸리에 변환을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 공간적 헤테로다인 홀로그램을 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 푸리에 분석된 공간적 헤테로다인 홀로그램을 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명은 컴퓨터 판독 가능 매체에서 구현되며 상술한 방법으로 얻어진 공간적 헤테로다인 홀로그램을 포함할 수 있다.
융합 방법(Fusion Methodology)
도 4를 참조하면, 가상 오브젝트에 대하여 2차원 푸리에 평면이 도시되어 있으며, 여기서 제로 주파수(405)가 그 중심이다. 상기 오브젝트의 제로 주파수(405)는 홀로그램에서 헤테로다인 또는 캐리어 주파수에 해당한다. 상기 오브젝트의 모든 공간 주파수는 빗금친 원(410)으로 표시된다. 정입사 조명은 단지 굵은 선으로 된 원(415)으로 표시된 주파수만을 캡쳐한다. 그러나, 사입사 조명의 일례에서는 점선으로된 원(420)으로 표시되는 주파수를 캡쳐한다. 사입사 조명의 다른 예에서는 오브젝트 스펙트럼(410)의 다른 영역을 캡쳐할 수 있다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같은 DDH 장치는 동일 오브젝트 영역의 (정입사 및 사입사 조명을 모두 포함하는) 다중 홀로그램을 캡쳐하고 저장하는데 사용될 수 있다. 각각의 상기 홀로그램은 상기 오브젝트의 상이한 공간 주파수에 관한 정보를 포함하고 있음을 감안하여, 이하에서는 상기 홀로그램을 분석하고 단일의 재구성된 이미지를 연산하는 방법을 상세하게 설명한다. 상기 재구성된 이미지는 관찰된 모든 공간 주파수를 포함하며, 따라서 어떠한 단일의 기록된 이미지들 보다도 더 현저하게 높은 해상도를 가져오게 된다. 이하에서 제시되는 방법은 예시적인 목적으로 제공되는 것이며, 기술의 확장, 변형, 기타 방안을 한정하기 위한 것은 아니다.
본 발명은 k = (0, ..., N) 인 홀로그램의 캡쳐 (디지탈 포착)를 포함할 수 있다. 도 5는 N = 4 인 홀로그램 군에서 각각의 홀로그램에 포함된 공간 주파수를 도시하고 있다. 도 4와 유사하게 도 5는 제로 주파수(505)가 중심인 오브젝트의 푸리에 평면을 도시하고 있다. 굵은 선의 원(510)은 정입사 조명으로 관찰된 공간 주파수를 나타내며, 점선의 원들(515, 520, 525, 530)은 네 개의 다른 사입사 조명 홀로그램으로 관찰된 공간 주파수를 나타낸다. 총 다섯의 홀로그램으로부터 정보를 적절히 융합함으로써 상기 DDH 시스템의 분해능 (즉, 밴드폭)이 효과적으로 증가하며 도 6에서 음영 영역(610)으로 표시되는 모든 공간 주파수가 최종 이미지에 기여하게 된다.
푸리에 영역에서 오브젝트의 실제 스펙트럼이 F(q)로 주어진다고 하자. 각 홀로그램으로 관찰되는 F(q)의 부분 (F(q)의 영역), G k (q)는 다음과 같이 주어진다.
여기서, μ k 및 r k 는 각각 프린지 콘트라스트 및 위상 오프셋이며, 홀로그램 k와 j에 대해서 음의 값의 평방근이다.
본 발명은 변화하는 프린지 콘트라스트를 정규화(normalizing) 및 보상하는(compensating) 단계를 포함할 수 있다. 프린지 콘트라스트 정규화의 일 방법이 이하에 기술된다. 먼저, 상기 G k (q)는 얻어진 하나의 오브젝트 파형 (또는 이미지) gk(x)의 푸리에 변환을 나타낸다:
여기서, 
는 푸리에 변환 동작을 표시한다. 추가적인 두 이미지를 다음과 같이 정의한다.
그리고
k = 1, ... , N 에서 k = 0 인 경우는 기준 이미지인 것으로 추정되며 
은 역 푸리에 변환 동작을 나타낸다. 상기 이미지 g k,0 (x)는 g k (x)의 주파수를 g k (x) 및 기준 이미지 g 0 (x)에 모두 공통되도록 함으로써 얻어진다. 이와 유사하게, 상기 이미지 g 0,k (x)는 g 0 (x) 및 g k (x) 모두에 공통적인 g 0 (x)의 주파수로 구성된다. 이러한 공통 주파수는 도 10에 도시된 바와 같이 두 애퍼쳐 W 0 (q) 및 W k (q)의 교차면으로 나타날 수 있다. 일단 g k,0 (x)와 g 0,k (x)가 얻어지면 배율 이미지(ration image) X k (x) 는 다음과 같이 계산된다.
상기 배율 이미지를 계산한 다음, 상대적인 프린지 콘트라스트, μk/μ0, 를 상기 배율 이미지 X k (x)의 배율의 표본 평균(sample mean)으로서 계산할 수 있다.
여기서, P는 (디지탈화된) 배율 이미지의 전체 픽셀 수이며, 
는 단일 픽셀 위치에서 상기 배율 이미지의 배율 값을 나타낸다.
본 발명은 상기 위상 오프셋을 정규화하고 그리고/또는 보상하는 단계를 포함할 수 있다. 위상 오프셋의 정규화의 일 방법은 앞서 프린지 콘트라스트 정규화에서 이미 기술된 동일 배율 이미지를 계산하는 것이다. 그 다음, 상대적인 위상 오프셋, 
, 을 상기 배율 이미지 X k (x)의 위상의 (가중) 표본평균으로 계산할 수 있다.
여기서, 
는 단일 픽셀 위치에서 (디지탈화된) 배율 이미지의 위상(각도)이고, 
는 가중 팩터이다. 가장 직접적인 실시예에서, 상기 가중 팩터는 상기 배율 이미지의 계산에 사용된 개별 이미지의 배율에 관련된다. 이것을 사용하는 이유는 배율이 극히 작을 때는 위상 데이타가 종종 부정확하기 때문이다. 상기 가중 팩터를 계산하는 하나의 방법은 다음과 같다.
또한, 유사하게 동기된(motivated) 가중 팩터가 이용될 수 있다. 위상 오프셋 계산의 다른 방법이 이하에 기술된다. 종종 위상 오프셋은 캐리어 주파수를 위치시키는 과정에서의 에러에 기인한다. 이러한 조건하에서, 상기 배율 이미지의 위상 오프셋은 다음의 형태를 갖는다.
여기서, e 1 및 e 2 는 상기 캐리어 주파수를 구하는 과정에서의 에러에 관련된다. 이러한 상황에서는, e 1 및 e 2 모두 r k 에 부가적인 것으로 밝혀져야 한다. 상기 식은 또한 다음과 같이 표현될 수 있다.
실수 및 허수 부분은 이차원 벡터의 분리된 요소로 간주될 수 있다.
상기 식에서 오른쪽의 세 파라미터, e 1 , e 2 , 및 r k , 는 (상기 식의 왼쪽 부분의) 관찰 사항으로부터 표준의 비선형 최적화 기법으로 계산될 수 있다.
따라서, 프린지 콘트라스트 및 위상 오프셋 정규화 이후에, 관찰된 홀로그램 k의 스펙트럼을 다음과 같이 간단하게 나타낼 수 있다.
위 식에서 W k (q)는 홀로그램 k로부터 관찰되는 스펙트럼 영역을 나타내는 창함수(window function)이다. 간단한 예로서, 도 5로부터 상기 창함수는 각각의 원(510, 515, 520, 525, 530)의 내부의 하나 및 외부의 제로 영역과 동일하게 될 것이다. 좀더 복잡한 예에서, 상기 창함수는 순환 대칭(circularly symmetric) 버터워스 함수(Butterworth function)를 이용하여 다음과 같이 모델링할 수 있다.
여기서, q 1 및 q 2 는 벡터 q의 수평 및 공간 주파수를 나타내며, c 1 및 c 2 는 푸리에 평면에서 상기 함수의 중심 점을 나타내고, r은 상기 함수의 반경을 나타내고, m은 상기 필터의 차수이다.
상기 융합 방법의 목적은 관찰된 G k (q)로부터 F(q)를 추정하는 것이다. F(q)를 계산하는 일 방법은 최소 평균 자승 에러(minimum mean square error) 법에 의하여 선형 추정법을 이용하는 것이다; 이것은 선형, 최소 평균 자승 에러(LMMSE) 추정법으로 알려져 있다. 선형 추정법을 이용하여, q를 이산(discrete) 푸리에 영역에서 일 샘플이라고 할 때 상기 F(q)의 추정치는 다음과 같이 주어진다.
여기서, 상기 LMMSE법으로 결정되는 상기 계수들은 다음과 같이 주어진다.
여기서, c(q)는 상기 시스템의 특징에 따라 선택되는 정규화(regularization) 파라미터를 나타내는 양의 수이다. 상기 정규화 파라미터는 시스템 노이즈를 보상하는데 사용된다. 완전한 제로 노이즈 경우 c(q)는 제로로 설정될 수 있는데 이 경우에 F(q)의 추정치는 간단한 평균치로 감소된다. 실제로, 이러한 기법은 융합된 이미지에서 바람직하지 못한 인위물을 생성한다. 가장 직접적인 방법은 c(q)를 실험적 관찰에 기초하여 모든 q에 대해 상수(constant number)로 설정하는 것이다. 좀더 복잡한 방법에서는 관찰된 홀로그램 및 이미지의 컴퓨터 분석에 기초하여 c(q)를 상수나 q에 따라 변화하는 것으로 설정할 수 있다. 상기 정규화 파라미터를 계산하는 여러 방법들을 당업자라면 고안해낼 수 있을 것이다.
간단한 평균 추정 또는 LMMSE 추정법이 융합 이미지를 계산하는데 가장 직접적인 방법일 것이다. 이미지 처리 분야의 당업자에게 잘 알려져 있는, 융합 이미지를 계산하는데 몇가지 대안적인 최적화 방법으로서 최유(maximum likelihood: ML) 추정법, 최대후험적(maximum a posteriori: MAP) 추정법, 그리고/또는 전체 최소자승(total least square)추정법이 포함될 수 있다. 이러한 예들 이외에도 다른 방법이 있을 수 있다.
실험 결과
도 7은 다섯 개의 상이한 홀로그램으로부터 얻어진 이산 푸리에 스펙트럼 및 융합된 스펙트럼을 보이고 있다. 첫번 째 이미지(705)는 정입사 조명에 해당되며, 다른 이미지(710, 715, 720, 725)는 다양한 사입사 조명 상태에 해당한다. 또한, 앞서 기술한 융합 방법을 이용하여 도시된 이미지(730)와 같이 융합 스펙트럼을 생성하였다. 도 8은 상기 정입사 조명 홀로그램만으로 구성된 오브젝트 진폭을 보이고 있다. 도 9는 융합된 결과로부터 구성된 오브젝트 진폭을 보이고 있다. 도 9에서 명확해지는 그리드 구조(도 8에는 부존재)는 융합의 결과로부터 얻어지는 분해능의 증가에 기인함을 주목할 필요가 있다.
상술한 실시예는 광원의 정렬 기능을 수행하는 구조물로서 컴퓨터 제어가능하고 이동 가능한 봉입체, 오브젝트 빔이 대물렌즈 중심을 또는 중심을 벗어나 관통하게 하는 빔 확장기/공간 필터 및 렌즈를 보이고 있는데, 광원 정렬용 구조물, 빔 확장기/공간 필터 및 렌즈는 오브젝트 빔을 정렬하는 기능을 수행하여 대물렌즈 중심을 통하여 또는 중심을 벗어나 관통하게 할 수 있는 다른 구조물이 될 수 있으며, 예시적으로 빔스플리터, 미러, 대물렌즈, 오브젝트, 포커싱 렌즈, CCD 카메라를 광원, 빔 확장기/공간 필터, 렌즈에 대하여 변위시킬 수 있는 이동형 플랫폼, 혹은 다른 예로서 일련의 이동형 광학 부품(예를 들면, 미러), 또 다른 예로서 유연성 광섬유 그리고/또는 케이블 등이 있다.
본 발명에서 사용된 용어에 있어서 단수로 언급된 것들은 하나 이상을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 복수로 언급된 것들은 둘 이상을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서 '다른'으로 언급된 것들은 '제2의' 이상을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, '그리고/또는 ~ 을 포함하는'은 다른 것들도 포함하여 구성되는 (comprising : open language)을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, '결합'은 비록 직접적이진 않더라도 그리고 반드시 기계적일 필요는 없는 '연결'을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, '대략'은 적어도 주어진 값 (예를 들어, 바람직하게는 10% 이내, 더욱 바람직하게는 1% 이내, 가장 바람직하게는 0.1% 이내)에 가까운 값을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, '실질적'은 주로(largely) 그러나 전반적(wholly)일 필요는 없는 것을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, '일반적'은 주어진 상태에 적어도 접근하는(approaching) 것을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, '전개(deploying)'는 설계, 건축, 선적, 설치 그리고/또는 동작을 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, '수단'은 결과를 얻기 위한 하드웨어, 펌웨어(firmware) 그리고/또는 소프트웨어를 의미하는 것으로 정의한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 시스템 상에서 실행되도록 설계된 일련의 명령어를 의미하는 것으로 정의한다. 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램에는 서브루틴, 기능(function), 프로시져(procedure), 오브젝트 방법(object method), 오브젝트 임플리멘테이션(object implementation), 실행 애플리케이션(executable application), 애플릿(applet), 소스 코드(source code), 오브젝트 코드(object code), 공유 라이브러리(shared library)/동적 로드 라이브러리(dynamic load library) 그리고/또는 기타 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템 상에서 실행되도록 설계된 일련의 명령어를 포함한다. 본 발명에서 사용된 용어에 있어서, 저-주파는 기본 프린지 공간 주파수가 니키스트 샘플링 한계점(Nyquist sampling limit) 미만임을 함축하는 것으로 정의한다.
본 발명의 실제적 응용
본 발명이 기술적 가치가 있는 실제적 응용 분야는 계측 분야이다. 본 발명은 반도체 검사와 같이 마이크로전자적 (기계적) 제조와 관련하여 유용하다. 본 발명은 또한 나노시각화(nanovisualization), 나노측정(nanomeasurement) 등과 같이 나노테크놀러지 연구, 개발 및 제조와 관련하여 유용하다. 본 발명은 디지탈 처리 그리고/또는 디지탈 데이타 획득, 예를 들어 전자 홀로그래피에 기초한 다이렉트-투-디지탈 홀로그래피 기구 등의 간섭계와 관련하여 유용하다. 모든 것을 상세하게 언급할 수는 없겠지만 본 발명은 무수히 다양한 용도가 있다.
본 발명의 이점
본 발명의 실시예를 나타낸 방법, 장치 그리고/또는 컴퓨터 프로그램은 경제성이 있으며 다음과 같은 점에서 이점이 있다. 본 발명은 오브젝트 조명을 컴퓨터로 제어할 수 있다. 본 발명은 다중 홀로그램의 결과를 융합할 수 있다. 본 발명은 매우 향상된 이미지 분해능을 제공할 수 있다. 본 발명은 종재 기술 보다 특성을 향상시키며 그리고/또는 비용을 감소시킨다.
이상에서 제시된 본 발명의 모든 실시예는 그 기재 내용에 비추어 과도한(undue) 실험 없이 실시되고 이용될 수 있다. 본 발명은 여기서 인용된 이론적인 언급에 의하여 제한되지 않는다. 본 발명자들이 고려한 본 발명의 구현을 위한 최적의 실시예가 기재되었지만 본 발명의 실제 응용은 이에 제한되지 않는다. 따라 서, 당업자라면 여기서 언급된 특정 사항과는 다르게 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 개별 구성 요소들은 상술한 구조에 따라 결합될 수 있을 뿐만 아니라 가능한 모든 구조로도 결합될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 단계 또는 일련의 단계에는 변형이 있을 수 있다. 또한, 상술한 장치는 개별적인 모듈이 될 수도 있지만, 관련된 시스템에 병합될 수도 있다. 뿐만 아니라, 각각의 실시예에서 언급된 모든 요소 및 특징들은 그러한 요소 및 특징들이 서로 배타적이지 않는다면 다른 실시예서 언급된 요소 및 특징들과 병합되거나 대치될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 범주를 벗어나지 않는 범위에서 본 발명의 다양한 치환, 변경, 부가 그리고/또는 재구성이 가능하다. 후술하는 특허청구범위에 의하여 정의되는 기술적 사상 및 그 등가물은 상기 모든 치환, 변경, 부가 그리고/또는 재구성을 포괄한다.
후술하는 특허청구범위는 한정 사항이 청구항 내에서 '~ (기능) 수단' 그리고/또는 '~ (기능) 단계'라고 명시적으로 언급되지 않는 한 기능식 한정요소(mean-plus-function limitation)를 포함하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 본 발명의 하위 개념의 실시예는 특허청구범위의 종속항 및 그 등가물에 의하여 구체화된다. 본 발명의 특정 실시예는 특허청구범위의 종속항 및 그 등가물에 의하여 구별된다.
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Claims (25)
- 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 기록 방법으로서:기준 미러에서 비정상 각도로 기준 빔을 반사하는 단계;포커싱 렌즈가 정의하는 광축에 대해 각을 이룬채 오브젝트로부터 오브젝트 빔을 반사하는 단계;디지탈 레코더의 포컬 면에 상기 기준 빔과 상기 오브젝트 빔을 포커싱하여 상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 형성하는 단계;상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 디지탈 방식으로 기록하는 단계;푸리에 공간에서 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 축들을 상기 기준 빔과 상기 오브젝트 빔 사이의 각으로 정의되는 헤테로다인 캐리어 주파수의 정상에 위치하도록 변환함으로써 상기 기록된 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계;디지탈 필터를 이용하여 최초의 신호(origin) 주위의 신호를 제거하는 단계; 그리고역 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 포커싱 렌즈에 의하여 정의되는 광축에 대하여 각을 이룬채 상기 오브젝트로부터 상기 오브젝트 빔을 반사하는 단계 이전에, 대물렌즈로 상기 오브젝트 빔을 굴절시키는 단계; 그리고상기 포커싱 렌즈에 의하여 정의되는 광축에 대하여 각을 이룬채 상기 오브젝트로부터 상기 오브젝트 빔을 반사하는 단계 이후에, 상기 대물렌즈로 상기 오브젝트 빔을 굴절시키는 단계를 더 포함하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을, 정입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램과 추가의 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 홀로그램과 융합하여 단일의 재구성 이미지를 연산하는 단계를 더 포함하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램은 사입사 조명 공간적 저주파 헤테로다인 홀로그램인 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램에 의하여 관찰된 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼 영역은 다음의 식으로 표현되며
여기서, q는 이산 푸리에 영역에서의 샘플 또는 연속 푸리에 평면에서 좌표 벡터(coordinate vector)를 나타내며, μk 및 γ k 는 각각 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 k에 대한 프린지 콘트라스트 및 위상 오프셋이며, Wk(q)는 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 k로부터 관찰되는 스펙트럼 영역을 나타내는 창함수이고, F(q)는 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼이며, j는 -1의 제곱근인 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법. - 제5항에 있어서, 상기 Wk(q)는 순환 대칭 버터워스 함수로 모델링되는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을, 정입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램과 추가의 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 홀로그램과 융합하여 단일의 재구성 이미지를 연산하는 단계를 더 포함하며,상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램과 상기 정입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램으로 구성되는 그룹에서 선택되는 홀로그램 k에 의하여 관찰된 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼 영역은 다음의 식으로 표현되며
여기서, q는 이산 푸리에 영역에서의 샘플을 나타내며, μk 및 γ k 는 각각 상기 홀로그램 k에 대한 프린지 콘트라스트 및 위상 오프셋이며, Wk(q)는 상기 홀로그램 k로부터 관찰되는 스펙트럼 영역을 나타내는 창함수이며, F(q)는 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼이며, j는 -1의 제곱근이며, 그리고상기 연산된 단일의 재구성 이미지는 다음의 식으로 표현되며
여기서,
여기서, 상기 c(q)는 정규화 파라미터를 나타내는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법. - 제1항에 있어서, 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램에 의하여 관찰되는 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼 영역은 다음의 식으로 표현되며,
여기서, q는 이산 푸리에 영역에서의 샘플을 나타내며, Wk(q)는 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 k로부터 관찰되는 스펙트럼 영역을 나타내는 창함수이고, F(q)는 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼인 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법. - 제8항에 있어서, 상기 Wk(q)는 적어도 부분적으로 버터워스 필터 함수인 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을, 정입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램과 추가의 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 홀로그램과 융합하여 단일의 재구성 이미지를 연산하는 단계를 더 포함하며,상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램과 상기 정입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램으로 구성되는 그룹에서 선택되는 홀로그램 k에 의하여 관찰된 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼 영역은 다음의 식으로 표현되며
여기서, q는 이산 푸리에 영역에서의 샘플을 나타내며, Wk(q)는 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 k로부터 관찰되는 스펙트럼 영역을 나타내는 창함수이고, F(q)는 상기 오브젝트의 실제 스펙트럼이고, 그리고상기 연산된 단일의 재구성 이미지는 다음의 식으로 표현되며
여기서,
여기서, 상기 c(q)는 정규화 파라미터를 나타내는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법. - 제1항에 있어서, 상기 디지탈 방식으로 기록하는 단계는 픽셀을 규정하는 CCD 카메라로 상기 빔들을 감지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 디지탈 데이타로서 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 푸리에 분석된 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 재생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 푸리에 분석된 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램 기록 방법.
- 삭제
- 제1항의 방법으로 생성된 데이타를 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
- 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 디지털 방식으로 기록하는 장치로서:레이저;상기 레이저에 광학적으로 결합되는 빔스플리터;상기 빔스플리터에 광학적으로 결합되는 기준 빔 미러;상기 기준 빔 미러에 광학적으로 결합되는 포커싱 렌즈;상기 포커싱 렌즈에 광학적으로 결합되는 디지탈 레코더; 그리고푸리에 변환을 수행하고, 디지탈 필터를 적용하며, 그리고 역 푸리에 변환을 수행하는 컴퓨터를 포함하며,여기서, 기준 빔은 상기 기준 빔 미러에 비 정상 각으로 입사하고, 오브젝트 빔은 상기 포커싱 렌즈에 의하여 정의되는 광축에 대하여 각을 이룬채 오브젝트에 입사하고, 상기 기준 빔과 상기 오브젝트 빔은 상기 포커싱 렌즈에 의하여 상기 디지탈 레코더의 포컬 면에 포커싱되어 상기 디지탈 레코더에 의해 기록되는 상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램을 형성하며, 상기 컴퓨터는 상기 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 상기 기록된 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 축들을 푸리에 공간에서 변환하여 상기 기준 빔과 상기 오브젝트 빔 사이의 각에 의하여 정의되는 헤테로다인 캐리어 주파수의 정상에 위치시키고 그리고 최초의 신호 주위의 신호를 제거한 후 역 푸리에 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 빔스플리터와 상기 오브젝트 사이에 광학적으로 결합되는 대물렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 레이저는 상기 빔스플리터에 대하여 이동 가능한 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 빔스플리터, 상기 기준 빔 미러, 및 상기 디지탈 레코더는 마이켈슨 지오메트리를 정의하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 빔스플리터, 상기 기준 빔 미러, 및 상기 디지탈 레코더는 마흐-제너 지오메트리를 정의하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 푸리에 변환을 수행하고, 상기 디지탈 필터를 적용하고, 그리고 상기 역 푸리에 변환을 수행하도록 상기 컴퓨터에 결합되는 디지탈 저장 매체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 디지탈 레코더는 픽셀을 규정하는 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 기준 빔과 상기 오브젝트 빔 사이의 상기 각 그리고 상기 포커싱 렌즈에 이해 제공되는 배율은, 상기 디지탈 레코더가 상기 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지들을 포함하는 상기 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 피쳐(feature)들을 해상하고 프린지 당 두 개의 픽셀들을 갖는 두 개의 프린지들이 제공되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 프린지를 포함하는 사입사 조명 공간적 헤테로다인 홀로그램의 디지탈 방식 기록 장치.
- 제17항의 장치를 이용하여 생성된 데이타를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
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