KR100798085B1 - 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에서 조사면적 및재생면적의 확대 시스템 및 방법 - Google Patents

반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에서 조사면적 및재생면적의 확대 시스템 및 방법 Download PDF

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최규환
윤선규
박민철
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 이를 이용한 간섭 무늬 기록 방법과 기록된 간섭무늬의 재생에 관한 것이다.
본 발명에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템은, 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키는 레이저; 레이저에 의해 생성된 광을 확산시키는 광확산기; 확산된 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분할기; 및 물체광을 통과시켜 물체에 조사되도록 하는 대물렌즈를 포함하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템으로, 레이저에 의해 생성된 광을 평행광으로 만드는 제 1 컨벡스 렌즈; 대물 렌즈와의 상호 위치 관계에 따라 상기 물체에 조사되는 물체광의 조사 영역을 조절하기 위한 제 2 컨벡스 렌즈; 참조광을 유지시켜 평행광을 만드는 평행광생성부; 및 물체광이 물체에 조사되어 산란된 물체광과 상기 평행광생성부를 경유해 입사되는 참조광에 의해 형성된 간섭 무늬를 기록하는 CCD를 구비하는 것을 특징으로 한다.
디지털 홀로 그래피, 3차원 현미경, 홀로그램, 마이켈슨 간섭계, 수치적 재생

Description

반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에서 조사면적 및 재생면적의 확대 시스템 및 방법{System and method for recording and reconstruction of large object area by using reflection type digital holography microscope system}
도 1은 본 발명에 의한 기록 시스템의 바람직한 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 기록 시스템의 바람직한 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 기록 시스템에 있어 컨벡스 렌즈와 대물렌즈의 위치에 따른 물체 조사면적의 변화 관계를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 기록 방법의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 본 발명에 있어 광학적 방법에 의한 간섭무늬의 획득의 결과를 기존의 시스템 및 방법에 의한 결과와 비교한 것을 나타내는 것이다.
도 6은 본 발명에 있어 수치적 재생 결과를 기존의 시스템 및 방법에 의한 결과와 비교한 것을 나타내는 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102: 레이저, 104: 광확산기, 106: 제 1 컨벡스 렌즈, 108: 제 2 컨벡스 렌 즈, 110: 평행광생성부 110-1: 제 3 컨벡스 렌즈, 110-2: 평면 반사경, 112: CCD, 114: 광분할기, 116: 대물렌즈, 118: 대상물체,
202: 레이저, 204: 광확산기, 206: 제 1 컨벡스 렌즈, 208: 제 2 컨벡스 렌즈, 210: 평행광생성부(오목 거울), 212: CCD, 214: 광분할기, 216: 대물렌즈, 218: 대상물체
본 발명은 디지털 홀로그래피 기록 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조사 면적과 재생 면적의 확대 기록 시스템 및 방법에 관한 것이다.
디지털 홀로그래피에서 현미경 영역을 포함한 미시 및 거시 공간에 존재하는 물체와 참조광에 의하여 형성되는 간섭 패턴을 디지털 카메라 촬영하여 대상 물체의 3차원적 정보를 알아낼 수 있다.
이러한 3차원 정보의 추출에서 마이켈슨 간섭계를 사용한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템(Digital Holography Microscope System)에 있어서 대물렌즈를 통하여 물체로 입사하는 광의 조사면적의 한계로 인하여 기록 가능한 물체의 영역이 한정적이라는 문제로 인하여 얻을 수 있는 3차원 정보의 범위가 제한된다.
디지털 홀로그래피 현미경 시스템에 있어 기존의 관련 문헌들 ( [1] Haddad W, Cullen D, Solem J, Longworth J, McPherson A, Boyer K, Rhodes K (1992) Fourier-transform holographic microscope. Appl Opt 31(24) : 4973-4978, [2] Kreuzer HJ, Pawlitzek RA(1997) Numerical Reconstruction for in-line Holography in Reflection and under glancing Incidence, In: Juptner W, Osten W (eds) Proc 3rd International Workshop on Automatic Processing of Fringe Patterns. Akademie, Berlin, pp364-367, [3] Kebbel V, Hartmann HJ, Juptner W (2001) Application of digital holographic microscopy for inspection of micro-optical components. In:Proc SPIE vol 4398. pp 189-98 [4] Coppola G, De Nicola S, Ferraro P, Finizio A, Grilli S, Iodice M, Magro C, Pierattini G (2003) Evaluation of residual stress in MEMS structures by means of digital holography. In: Proc. SPIE vol 4933, pp 226-31) 에서는 마하젠더 간섭계를 이용한 현미경 시스템에의 적용에 대하여 언급하고 있다.
그러나 기존의 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에 있어 마하젠더 간섭계(Mach Zehnder Interferometer) 방식은 구조가 복잡할 뿐만 아니라 마이켈슨 간섭계를 디지털 홀로그램 현미경에 적용하는 경우는 다루고 있지 않다는 문제점이 있다.
상기 종래와 같은 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 디지털 홀로그래피의 현미경 시스템(Digital Holography Microscope System)에 있어 대물 렌즈의 광학적 성능을 향상된 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 마이켈슨 간섭계 구조를 이용하여 구조가 간단하며 구성하 기 편리한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템은, 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키는 레이저; 상기 레이저에 의해 생성된 광을 확산시키는 광확산기; 상기 확산된 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분할기; 및 상기 물체광을 통과시켜 물체에 조사되도록 하는 대물렌즈를 포함하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템으로, 상기 레이저에 의해 생성된 광을 평행광으로 만드는 제 1 컨벡스 렌즈; 상기 대물 렌즈와의 상호 위치 관계에 따라 상기 물체에 조사되는 물체광의 조사 영역을 조절하기 위한 제 2 컨벡스 렌즈; 상기 참조광을 유지시켜 평행광을 만드는 평행광생성부; 및 상기 물체광이 상기 물체에 조사되어 산란된 상기 물체광과 상기 평행광생성부를 경유해 입사되는 참조광에 의해 형성된 간섭 무늬를 기록하는 CCD를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 평행광생성부는 제 3 컨벡스 렌즈와 반사경을 구비하고, 상기 제 3 컨벡스 렌즈를 제 1차 통과한 상기 참조광을 상기 반사경에 의해 반사시켜 상기 제 3 컨벡스 렌즈를 제 2차 통과시킴으로써, 평행광을 만드는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 평행광생성부는 상기 참조광을 오목 거울에 입사시켜 반사시킴으로써 평행광을 만드는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 대물 렌즈와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 상호 위치 관계는 상기 대물 렌 즈의 초점거리인 fOL와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 초점 거리인 fCL2를 참조하여 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합만큼 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광을 평행광으로 만들어 물체에 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합보다 작게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광을 평행광보다 큰 각도로 물체에 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 상 fCL1 과 fOL 의 합보다 크게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광을 평행광보다 작은 각도로 물체에 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 간섭무늬 기록 방법은, 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키는 레이저; 상기 레이저에 의해 생성된 광을 확산시키는 광확산기; 상기 확산된 광을 평행광으로 만드는 제 1 컨벡스 렌즈; 및 상기 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분할기; 및 상기 물체광을 통과시켜 물체에 조사되도록 하는 대물렌즈를 포함하는 홀로그래피 현미경 시스템을 이용한 간섭무늬를 기록하는 방법으로, (a) 상기 레이저에 의해 생성된 광을 평행광으로 만드는 단계; (b) 상기 대물 렌즈와 제 2 컨벡스 렌즈의 상호 위치 관 계에 따라 상기 물체에 조사되는 물체광의 조사 영역을 조절하는 단계; (c) 상기 참조광을 유지시켜 평행광으로 만드는 단계; 및 (d) 상기 물체광이 물체에 조사되어 산란된 상기 물체광과 상기 참조광에 의해 형성된 간섭 무늬를 CCD에 기록하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계는, 제 3 컨벡스 렌즈를 제 1차 통과한 상기 참조광을 상기 반사경에 의해 반사시켜 상기 제 3 컨벡스 렌즈를 제 2차 통과시킴으로써, 평행광을 만드는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 참조광을 오목 거울에 반사시킴으로써, 평행광을 만드는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (b) 단계에 있어, 상기 대물 렌즈와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 상호 위치 관계는 상기 대물 렌즈의 초점거리인 fOL와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 초점 거리인 fCL2를 참조하여 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합만큼 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 광이 평행광이 되도록 조사영역을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합보다 작게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광이 평행광보다 큰 각도로 물체에 조사되도록 조사영역을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합보다 크게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광은 평행광보다 작은 각도로 물체에 조사되도록 조사영역을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명에 의한 기록 시스템의 바람직한 일 실시예를 나타낸 것으로, 두 개의 컨벡스 렌즈를 더 사용하여 제작된 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템의 구성도이다.
도 1에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템(100)은 레이저(102), 광확산기(104), 광분할기(114), 대물렌즈(116), 제 1 컨벡스 렌즈(106), 제 2 컨벡스 렌즈(108), 평행광생성부(110), 및 CCD(112)로 구비되어 있다. 평행광생성부(110)는 제 3 컨벡스 렌즈(110-1)와 반사경(110-2)을 포함한다.
레이저(102)는 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키며, 광확산기(104)는 레이저(102)에 의해 생성된 광을 확산시킨다. 광분할기(114)는 광을 물체광과 참조광으로 분할시킨다. 또한, 대물렌즈(116)는 물체광을 통과시켜 물체광이 물체에 조사되도록 한다.
도 1에 예시된 본 발명에 의한 반사형 홀로그래피 현미경 시스템(100)은 레 이저(102)에 의해 생성된 광을 평행광으로 만드는 제 1 컨벡스 렌즈(106)에 더하여 제 2 컨벡스 렌즈(108)를 구비함으로써, 물체에 조사되는 물체광의 조사 면적을 확대시키기 위한 기능을 수행한다. 이 경우, 제 2 컨벡스 렌즈(108)는 대물렌즈(116)와의 상호 위치 관계에 따라 물체광에 의해 조사되는 물체의 조사 영역을 조절한다.
또한, 평행광광생성부는(110) 참조광을 유지시켜 평행광을 만드는데, 도 1에서는 평행광생성부(110)부로 제 3 컨벡스 렌즈(110-1)와 평면 반사경(110-2)이 사용된다. 이 경우, 제 3 컨벡스 렌즈(114)를 통과한 참조광은 반사경(110-2)에 의해 반사되고 제 3 컨벡스 렌즈(114)를 재차 통과함으로써 평행광을 만들게 된다. CCD(112)는 물체광이 물체에 조사되어 산란된 물체광과 평행광생성부를 경유해 입사되는 참조광에 의해 형성된 간섭 무늬를 기록하게 된다.
도 1을 참조하여 참조광과 물체광이 기록되는 경로를 고찰하면, 본 발명에 의한 반사형 홀로그래피 현미경 시스템(100)에서 제 2 컨벡스 렌즈(108)는 평행광 생성을 위한 제 1 컨벡스 렌즈(106)와 광분할기(BS, 114) 사이에 위치한다. 또한, 제 2 컨벡스 렌즈(108)는 광분할기(114)와 반사경(110-2) 사이에 놓인다. 광확산기(104)와 제 1 켄벡스 렌즈(106) 및 제 2 컨벡스 렌즈(108)를 통한 광은 광분할기(114)를 지나 참조광과 물체광 두 개의 광으로 분할이 된다.
참조광은 제 3 컨벡스 렌즈(110-1)를 지나 반사경(110-2)에 반사되어 다시 제 3 컨벡스 렌즈(110)를 통과함으로써 평행광으로 되어 CCD(112)에 기록되며, 물체광은 대물렌즈(116)를 지나 물체에 조사하게 된다. 물체로 조사된 물체광은 물체 에 반사되어 참조광과의 간섭무늬로 CCD(112)에 기록된다.
도 2는 본 발명에 의한 기록 시스템의 바람직한 다른 실시예를 나타낸 것으로, 평행광생성부를 오목 거울에 의해 구성한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 2에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템(200)은 레이저(202), 광확산기(204), 광분할기(214), 대물렌즈(216), 제 1 컨벡스 렌즈(206), 제 2 컨벡스 렌즈(208), 평행광생성부(210), 및 CCD(212)로 구비되어 있다. 이 경우, 도 1의 구성과 달리 평행광생성부(210)는 오목거울을 이용하여 참조광을 평행광으로 만든다. 즉, 초점을 통과하여 입사한 광을 평행하게 반사한다는 오목거울의 성질을 이용하여 평행광생성부(210)로 구성한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 반사형 홀로그래피 현미경 시스템에 있어, 제 2 컨벡스 렌즈와 대물렌즈의 위치에 따른 물체 조사면적의 변화 관계를 나타낸다.
홀로그래피 시스템에 있어서 측정되어 지는 간섭무늬의 영역은 대상 물체에 조사되어 반사되는 광의 양에 의해 결정된다. 즉, 대상 물체에 많은 양의 광을 조사할 수 있다면 반사되어 형성되는 간섭무늬의 크기도 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에 있어서, 제 2 컨벡스 렌즈(도 1의 108, 도 2의 208 참조)는 대물 렌즈와의 상호 위치 관계에 따라 물체에 조사되는 물체광의 조사 영역을 조절할 수 있다. 이 경우, 대물 렌즈(316)와 제 2 컨벡스 렌즈(308)의 상호 위치 관계는 대물렌즈의 초점 거리 fOL와 제 2 컨벡스 렌 즈(308)의 초점거리 fCL2 를 참조하여 결정할 수 있다. 대물렌즈(316)와 제 2 컨벡스 렌즈(308)의 상호 위치 관계는 도 3에서 보는 것과 같이 레이저에 의해 생성된 광의 광로를 매개로 결정된다.
예컨대, 제 2 컨벡스 렌즈(308)와 대물렌즈(316)의 상호 위치가 fCL2 과 fOL 의 합만큼 광로를 따라 이격되어 있는 경우에는 대물렌즈(316)를 지나는 광은 평행광이 된다. 도 3(a)을 참조하면, 제 2 컨벡스 렌즈(308)의 위치가 제 2 컨벡스 렌즈(316)의 초점거리에 해당하는 거리만큼 왼쪽에 위치하고, 역시 대물렌즈(316)가 대물렌즈(316)의 초점거리에 해당하는 거리만큼 오른쪽에 위치한다면 대물렌즈(316)를 지나는 광은 최종적으로 평행광이 되어 물체에 조사하게 된다.
또한, 제 2 컨벡스 렌즈(308)와 대물렌즈(316)의 상호 위치가 fCL2 과 fOL 의 합보다 작게 광로를 따라 이격되어 있는 경우에는 대물렌즈(316)를 지나는 광은 평행광보다 큰 각도로 물체에 조사하게 된다. 도 3(b)을 참조하면, 대물렌즈(316)의 위치와 제 2 컨벡스 렌즈(308)의 위치가 각각의 초점거리에 해당하는 거리보다 안쪽에 위치한다면 대물렌즈(316)를 통해서 나오는 광의 물체에 조사되는 영역은 증가하게 된다.
또한, 제 2 컨벡스 렌즈(308)와 대물렌즈(316)의 상호 위치가 상 fCL2 과 fOL 의 합보다 크게 광로를 따라 이격되어 있는 경우에는 대물렌즈(316)를 지나는 광은 평행광보다 작은 각도로 물체에 조사하게 된다. 도 3(c)을 참조하면, 대물렌 즈(316)의 위치와 제 2 컨벡스 렌즈(308)의 위치가 각각의 초점거리에 해당하는 거리보다 더 먼 거리에 위치하게 된다면 대물렌즈(316)를 통해서 나오는 빛의 물체에 조사되는 영역은 감소하게 될 것이다.
따라서 마이켈슨 간섭계의 제 2 컨벡스 렌즈와 대물렌즈의 상대적 위치를 조절함으로써 기존의 마이켈슨 간섭계에서는 할 수 없었던 조사영역의 변화를 조절할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 기록 방법의 바람직한 일 예를 설명하기 위한 플로우차트로 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템을 이용한 간섭 무늬 기록 방법의 흐름을 나타내고 있다.
도 4를 참조하면 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키는 레이저; 광을 확산시키는 광확산기; 광을 평행광으로 만드는 제 1 컨벡스렌즈 및 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분할기를 포함하는 홀로그래피 현미경 시스템을 이용한 간섭무늬를 기록하는 방법에 있어서, 먼저 레이저에 의해 생성된 광을 평행광으로 만든다(S100).
다음에, 대물 렌즈와 제 2 컨벡스 렌즈의 상호 위치 관계에 따라 물체광에 의해 조사되는 물체의 조사 영역을 조절한다(S102).
다음에, 참조광을 유지시켜 평행광으로 만든다(S104). 이 경우, 제 2 컨벡스 렌즈와 반사경에 의해 평행광을 만들 수 있을 뿐만 아니라, 오목 거울에 의해서 평행광을 만들 수 있다(도 1, 도 2 및 설명 참조)
마지막으로, 물체광이 물체에 조사되어 산란된 물체광과 평행광 생성부를 경 유해 입사되는 참조광에 의해 형성된 간섭 무늬를 CCD에 기록한다(S106).
한편, S102 단계에 의해 상기 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에 있어 물체에 조사되는 조사 영역의 변화는 fCL2의 초점거리를 갖는 제 2 컨벡스렌즈와 fOL의 초점거리를 갖는 대물렌즈의 상호 위치 관계를 조절함으로써 조사 영역을 조절할 수 있다. 이 경우 컨벡스 렌즈와 대물렌즈의 상호 위치가 fCL2 과 fOL 의 합만큼 이격되도록 하여 대물렌즈를 지나는 광이 평행광이 되도록 조사영역을 조절할 수 있다(도 3(a) 참조).
또한, 컨벡스 렌즈와 대물렌즈의 상호 위치가 상 fCL2 과 fOL 의 합보다 작게 이격되어 있어 대물렌즈를 지나는 물체광은 평행광보다 큰 각도로 물체에 조사되도록 조사영역을 조절할 수 있다(도 3(b) 참조).
또한, 상기 컨벡스 렌즈와 대물렌즈의 상호 위치가 상 fCL2 과 fOL 의 합보다 크게 이격되어 있어 대물렌즈를 지나는 물체광은 평행광보다 작은 각도로 물체에 조사되도록 조사영역을 조절할 수도 있다(도 3(c) 참조)
도 5는 본 발명에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 기록 방법에 따라 얻은 간섭 무늬를 기존의 시스템 및 방법에 따라 얻은 간섭무늬와 비교하여 나타낸 것이다. 도 5(a)는 본 발명에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 기록 방법을 적용하여 얻은 간섭무늬를 나타낸다. 이는 도 5(b)에 나타난 기존의 시스템에 적용하여 얻은 간섭무늬와 비교하여 물체광의 조사영역이 넓으므로 측정되어 지는 간섭무늬의 영역 또한 넓은 형태를 가짐을 알 수 있다.
본 발명에 따른 두 개의 컨벡스 렌즈를 마이켈슨 간섭계 시스템에 적용한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에 있어서는 기록 가능한 물체의 영역을 증가 시킬 수 있으며 이로 인하여 얻을 수 있는 3차원 정보의 범위가 증가하게 된다.
도 6은 본 발명에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 기록 방법에 따라 얻은 간섭무늬에 있어 수치적 재생 거리가 400mm인 경우 수치적 재생 결과를 기존의 시스템 및 방법에 따라 얻은 간섭 무늬에 있어서의 수치적 재생 결과와 비교한 것을 나타낸 것이다.
도 6(a)은 수치적 재생 거리가 400㎜인 경우, 본 발명에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 기록 방법에 따른 수치적 재생 결과이며 도 6(b)은 수치적 재생 거리가 400㎜인 경우, 기존의 시스템 및 방법을 적용하여 얻은 수치적 재생의 결과이다.
두 개의 컨벡스 렌즈를 추가한 새롭게 제작된 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템을 통하여 재생면적을 본 결과 동일한 연구 조건에서 기존의 방법으로는 USAF 1951의 Group number 4, Element number 1의 일부 항만을 재생하는데 비해 새롭게 제작된 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템으로는 USAF 1951 Group number 4, Element number 1 영역에서 Elemental number 3 영역까지, 물체의 보다 넓은 영역을 재생할 수 있었다.
따라서, 현미경의 사용 영역에서와 같은 미시 공간의 물체에 대한 촬영에서 기록 가능한 물체의 조사영역의 확장으로 인한, 3차원 정보 추출의 제약을 해결할 수 있는 방법이 되므로 현재까지 발전되어온 현미경에서 새로운 방식의 3차원 현미 경을 개발할 수 있고, 그 활용의 제약이었던 기록 가능 영역을 증대시킴으로서 대상 물체의 3차원 정보를 알아낼 수 있는 영역을 확장할 수 있다.
이상, 도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 보호 범위를 제한하기 위하여 사용된 것이 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 기록 방법은 변형된 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템 및 방법을 제공함으로써, 참조광의 평행성은 유지 시키고, 물체에 조사되는 물체광의 조사면적을 확대시킴으로써 재생 면적을 확대시키는 효과가 있다.
또한, 평행광생성부와 컨벡스렌즈를 이용한 간단한 구조를 이용한 시스템 및 방법에 의해 기존의 구조보다 현저하게 증가된 3차원 정보를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키는 레이저; 상기 레이저에 의해 생성된 광을 확산시키는 광확산기; 상기 확산된 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분할기; 및 상기 물체광을 통과시켜 물체에 조사되도록 하는 대물렌즈를 포함하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템에 있어서,
    상기 레이저에 의해 생성된 광을 평행광으로 만드는 제 1 컨벡스 렌즈;
    상기 대물 렌즈와의 상호 위치 관계에 따라 상기 물체에 조사되는 물체광의 조사 영역을 조절하기 위한 제 2 컨벡스 렌즈;
    상기 참조광을 유지시켜 평행광을 만드는 평행광생성부; 및
    상기 물체광이 상기 물체에 조사되어 산란된 상기 물체광과 상기 평행광생성부를 경유해 입사되는 참조광에 의해 형성된 간섭 무늬를 기록하는 CCD를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 평행광생성부는 제 3 컨벡스 렌즈와 반사경을 구비하고,
    상기 제 3 컨벡스 렌즈를 제 1차 통과한 상기 참조광을 상기 반사경에 의해 반사시켜 상기 제 3 컨벡스 렌즈를 제 2차 통과사킴으로써, 평행광을 만드는 것을 특징으로 하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템.
  3. 청구항 1항에 있어서,
    상기 평행광생성부는 상기 참조광을 오목 거울에 입사시켜 반사시킴으로써 평행광을 만드는 것을 특징으로 하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템.
  4. 청구항 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 상호 위치 관계는 상기 대물 렌즈의 초점거리인 fOL와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 초점 거리인 fCL2를 참조하여 결정하는 것을 특징으로 하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템.
  5. 청구항 4항에 있어서,
    상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합만큼 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광을 평행광으로 만들어 물체에 조사하는 것을 특징으로 하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템.
  6. 청구항 4항에 있어서,
    상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합보다 작게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광을 평행광보다 큰 각도로 물체에 조사하는 것을 특징으로 하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시 스템.
  7. 청구항 4항에 있어서,
    상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 상기 fCL2 과 fOL 의 합보다 크게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광을 평행광보다 작은 각도로 물체에 조사하는 것을 특징으로 하는 반사형 디지털 홀로그래피 현미경 시스템.
  8. 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키는 레이저; 상기 레이저에 의해 생성된 광을 확산시키는 광확산기; 상기 확산된 광을 평행광으로 만드는 제 1 컨벡스 렌즈; 및 상기 광을 물체광과 참조광으로 분리시키는 광분할기; 및 상기 물체광을 통과시켜 물체에 조사되도록 하는 대물렌즈를 포함하는 홀로그래피 현미경 시스템을 이용한 간섭무늬 기록방법에 있어서,
    (a) 상기 레이저에 의해 생성된 광을 평행광으로 만드는 단계;
    (b) 상기 대물 렌즈와 제 2 컨벡스 렌즈의 상호 위치 관계에 따라 상기 물체에 조사되는 물체광의 조사 영역을 조절하는 단계;
    (c) 상기 참조광을 유지시켜 평행광으로 만드는 단계; 및
    (d) 상기 물체광이 물체에 조사되어 산란된 상기 물체광과 상기 참조광에 의해 형성된 간섭 무늬를 CCD에 기록하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬 기록 방법.
  9. 청구항 8항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    제 3 컨벡스 렌즈를 제 1차 통과한 상기 참조광을 반사경에 의해 반사시켜 상기 제 3 컨벡스 렌즈를 제 2차 통과시킴으로써, 평행광을 만드는 것을 특징으로 하는 간섭무늬 기록 방법.
  10. 청구항 8항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 참조광을 오목 거울에 반사시킴으로써, 평행광을 만드는 것을 특징으로 하는 간섭무늬 기록 방법.
  11. 청구항 8항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (b) 단계에 있어
    상기 대물 렌즈와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 상호 위치 관계는 상기 대물 렌즈의 초점거리인 fOL와 상기 제 2 컨벡스 렌즈의 초점 거리인 fCL2를 참조하여 결정하는 것을 특징으로 하는 간섭무늬 기록 방법.
  12. 청구항 11항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합만큼 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 광이 평행광이 되도록 조사영 역을 조절하는 것을 특징으로 하는 간섭무늬 기록 방법.
  13. 청구항 11항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합보다 작게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광이 평행광보다 큰 각도로 물체에 조사되도록 조사영역을 조절하는 것을 특징으로 하는 간섭무늬 기록방법.
  14. 청구항 11항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 제 2 컨벡스 렌즈와 상기 대물렌즈의 상호 위치가 광로를 통해 fCL2 과 fOL 의 합보다 크게 이격됨으로써, 상기 대물렌즈를 지나는 물체광은 평행광보다 작은 각도로 물체에 조사되도록 조사영역을 조절하는 것을 특징으로 하는 간섭무늬 기록방법.
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