KR100846860B1 - System and method for recording of objective wave, reference wave and interference pattern in digital holography system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 홀로그래피 기록 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a digital holography recording system and method.
본 발명에 의한 물체광, 참조광 및 간섭무늬 기록 시스템은, 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키는 레이저; 레이저에 의해 생성된 광을 확산시키는 광확산기; 확산된 광을 물체광과 참조광으로 분할하는 광분할기; 및 물체광 또는/및 참조광을 반사하는 한 개 이상의 반사경 구비함으로써 0차 회절광을 효과적으로 제거하기 위한 간섭계 구조를 이용한 홀로그래피 기록 시스템으로, 물체광을 기록하는 제 1 CCD; 물체광과 참조광의 간섭무늬를 기록하는 제 2 CCD를 구비하며, 물체광과 상기 간섭무늬는 동시에 기록하는 것을 특징으로 한다. The object light, the reference light and the interference fringe recording system according to the present invention include a laser for generating light using an incoherent light source; A light diffuser for diffusing light generated by the laser; A light splitter dividing the diffused light into object light and reference light; And a holographic recording system using an interferometer structure for effectively removing zero-order diffracted light by having at least one reflector reflecting object light and / or reference light, comprising: a first CCD for recording object light; And a second CCD for recording the interference fringes of the object light and the reference light, wherein the object light and the interference fringe are recorded simultaneously.
디지털 홀로그래피, 마이켈슨 간섭계, 마하젠더 간섭계, 간섭무늬, 물체광, 참조광 Digital holography, Michelson interferometer, Mach-Zehnder interferometer, interference fringe, object light, reference light
Description
도 1은 본 발명에 의한 홀로그래피 시스템의 바람직한 일 실시예를 나타낸 것이다. Figure 1 shows one preferred embodiment of a holographic system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 홀로그래피 시스템의 바람직한 다른 실시예를 나타낸 것이다. Figure 2 shows another preferred embodiment of the holographic system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 홀로그래피 시스템의 바람직한 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. Figure 3 shows another preferred embodiment of the holographic system according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 홀로그래피 기록 방법의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다. 4 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the holographic recording method according to the present invention.
도 5는 도 4의 S106 단계의 일 예를 설명하기 위한 플로우차트이다. FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of step S106 of FIG. 4.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101: 레이저, 102: 광확산기, 103: 45° 편광기, 104: 제 1 광분할기, 105: 제1 수평 편광기, 106: 반사경, 107: 대상물체, 108: 제 2 광분할기, 109: 제 2 수평 편광기, 110: 제 2 CCD, 111; 제 2 수직 편광기, 112: 제 1 CCDReference Signs List 101: laser, 102: light diffuser, 103: 45 ° polarizer, 104: first light splitter, 105: first horizontal polarizer, 106: reflector, 107: object, 108: second light splitter, 109: second horizontal Polarizer 110:
201: 레이저, 202: 광확산기, 203: 45° 편광기, 204: 제 1 광분할기, 206: 제 1 반사경, 205: 제 1 수평 편광기, 206: 반사경, 207: 대상물체, 208: 제 2 광분할기, 209: 제 2 수평 편광기, 210: 제 2 CCD, 211: 수직 편광기, 212: 제 1 CCD, 213: 제 2 반사경, 214: 제 3 광분할기 201: laser, 202: light diffuser, 203: 45 ° polarizer, 204: first light splitter, 206: first reflector, 205: first horizontal polarizer, 206: reflector, 207: object, 208: second light splitter 209: second horizontal polarizer, 210: second CCD, 211: vertical polarizer, 212: first CCD, 213: second reflector, 214: third light splitter
301: 레이저, 302: 광확산기, 303: 45° 편광기, 304: 제 1 광분할기, 305: 제 1 수평 편광기, 306: 제 1 반사경, 307: 대상물체, 308: 제 2 광분할기, 309: 제 2 수평 편광기, 310: 제 2 CCD, 311: 수직 편광기, 312: 제 1 CCD, 313: 제 2 반사경301: laser, 302: light diffuser, 303: 45 ° polarizer, 304: first light splitter, 305: first horizontal polarizer, 306: first reflector, 307: object, 308: second light splitter, 309: first 2 horizontal polarizer, 310: second CCD, 311: vertical polarizer, 312: first CCD, 313: second reflector
본 발명은 디지털 홀로그램의 다양한 응용을 위한 참조광, 물체광, 및 간섭무늬의 측정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편광을 이용한 반사형 마이켈슨 간섭계의 구조 및 투과형과 반사형 마하젠더 간섭계 구조에서 물체광 및 간섭무늬를 동시에 측정할 수 있는 기록 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the measurement of reference light, object light, and interference fringes for various applications of digital holograms, and more particularly to the structure of a reflective Michelson interferometer using polarized light and an object light in a transmissive and reflective Mach-Zehnder interferometer structure. And a recording system and method capable of simultaneously measuring interference fringes.
디지털 홀로그래피에 사용되는 기록 매체인 CCD(Charge-coupled Device) 카메라의 경우에는 기록 가능한 공간 주파수가 100 line/mm 미만이므로 간섭하는 두 파동의 사잇각은 수도 정도이다. 따라서 On-axis 방식으로 홀로그램 간섭무늬를 획득하여 3차원 영상을 재생하게 된다. In the case of a charge-coupled device (CCD) camera, a recording medium used for digital holography, the recordable spatial frequency is less than 100 line / mm. Therefore, a 3D image is reproduced by acquiring holographic interference fringes on-axis.
디지털 홀로그래피의 응용에 있어서 0차 회절광의 제거는 매우 중요한 주제이며, 원리적으로 완벽한 0차 회절광의 제거는 참조광, 물체광 그리고 간섭무늬의 정보가 있어야 가능하다. The elimination of zero-order diffraction light is a very important topic in the application of digital holography. In principle, the perfect removal of zero-order diffraction light is possible only with reference light, object light and interference fringe.
0차 회절광 제거의 한 방법으로 물체광과 참조광을 간섭무늬와 함께 사용하는 방법(U. Schnars and W. Jueptner, "Digital Holography", Springer, 3.3.1 Supperssion of the DC term) 이 있다. 이것은 이론적으로 완벽하게 0차 회절광을 제거할 수 있다. 그러나 3종류의 기록광이 서로 직접적인 연관이 있어야 의미가 있다. 따라서, 기록하고자 하는 대상 물체가 실시간으로 움직이거나 변화하여 물체광과 간섭무늬의 기록 시간 차가 있는 경우에는 두 데이터 간의 상관 관계가 줄어들어 올바른 신호처리가 되지 않는다는 문제점이 있다. One method of zero-order diffraction light removal is to use object and reference light with interference fringes (U. Schnars and W. Jueptner, "Digital Holography", Springer, 3.3.1 Supperssion of the DC term). This can theoretically completely eliminate zero-order diffracted light. However, it is meaningful that the three types of recording light are directly related to each other. Therefore, when the object to be recorded is moved or changed in real time and there is a difference in the recording time between the object light and the interference fringe, there is a problem that the correlation between the two data is reduced and the correct signal processing is not performed.
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 시간적으로 빠르게 변화 또는 이동하는 물체에 대한 0차 회절광이 효율적으로 제거된 홀로그래피 기록시스템을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems of the prior art is to provide a holographic recording system in which zero-order diffracted light for an object that changes or moves rapidly in time is efficiently removed.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 디지털 홀로그래피 시스템은 가간섭성 광원을 광을 생성시키는 레이저;상기 레이저에 의해 생성된 광을 확산시키는 광확산기; 상기 확산된 광을 물체광과 참조광으로 분할하는 광분할기; 및 상기 물체광 또는/및 참조광을 반사하기 위한 한 개 이상의 반사경을 구비함으로써 0차 회절광을 효과적으로 제거하기 위한 간섭계 구조를 이용한 홀로그래피 기록 시스템으로, 상기 물체광을 기록하는 제 1 CCD; 상기 물체광과 상기 참조광의 간섭무늬를 기록하는 제 2 CCD를 구비하며, 상기 물체광과 상기 간섭무늬 는 동시에 기록하는 것을 특징으로 한다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a digital holography system comprising: a laser for generating light from an incoherent light source; a light diffuser for diffusing light generated by the laser; A light splitter dividing the diffused light into an object light and a reference light; And a holographic recording system using an interferometer structure for effectively removing zero-order diffracted light by having at least one reflector for reflecting the object light and / or reference light, comprising: a first CCD for recording the object light; And a second CCD for recording the interference fringes of the object light and the reference light, wherein the object light and the interference fringe are simultaneously recorded.
상기 홀로그래피 기록 시스템은, 제 1 방향으로 편광된 두 개의 편광기와 제 2 방향으로 편광된 한 개의 편광기를 더 구비함으로써, 상기 제 1 CCD에는 제 2 방향으로 편광된 광을 입사시키고, 상기 제 2 CCD에는 상기 제 1 방향으로 편광된 광을 입사시키되, 상기 참조광을 미리 제 1 방향으로 편광시켜 제 2 CCD에만 입사시키며, 상기 제 1 방향과 제 2 방향은 상호 직교하는 수직 또는 수평 편광 방향인 것을 특징으로 할 수 있다. The holographic recording system further includes two polarizers polarized in a first direction and one polarizer polarized in a second direction, thereby injecting light polarized in a second direction to the first CCD, and the second CCD. Incident light polarized in the first direction, the reference light is polarized in a first direction in advance and incident only on a second CCD, and the first and second directions are perpendicular or horizontal polarization directions perpendicular to each other. You can do
상기 간섭계 구조는 반사형 마이켈슨 간섭계, 반사형 마하젠더 간섭계 및 투과형 마하젠더 간섭계 구조 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. The interferometer structure may be any one of a reflective Michelson interferometer, a reflective Mach-Zehnder interferometer, and a transmission Mach-Zehnder interferometer structure.
0차 회절광을 효과적으로 제거하기 위한 간섭계 구조를 이용한 홀로그래피 기록 방법에 있어서, (a) 가간섭성 광원을 이용하여 레이저로 광을 생성시키는 단계; (b)상기 광을 광확산기에 의해 광확산하는 단계; (c) 상기 광확산된 광을 광분할기에 의해 물체광과 참조광으로 분할하는 단계; 및 (d) 상기 물체광을 제 1 CCD기록하고, 상기 물체광과 상기 참조광의 간섭무늬를 제 2 CCD에 기록하는 단계를 구비하며, 상기 물체광과 상기 간섭무늬는 동시에 기록되는 것을 특징으로 한다. A holographic recording method using an interferometer structure for effectively removing zero-order diffracted light, the method comprising: (a) generating light with a laser using an incoherent light source; (b) diffusing the light with a light diffuser; (c) dividing the light diffused light into an object light and a reference light by a light splitter; And (d) recording the object light into the first CCD and recording the interference fringes of the object light and the reference light into a second CCD, wherein the object light and the interference fringe are simultaneously recorded. .
상기 (d) 단계는, (d1) 상기 참조광을 제 1 편광 방향으로 편광시키는 단계;Step (d) may include: (d1) polarizing the reference light in a first polarization direction;
(d2) 상기 제 1 CCD는 제 2 편광 방향으로 입사된 물체광을 기록하고, 상기 제 2 CCD는 제 1 편광 방향으로 입사된 상기 물체광과 상기 참조광의 간섭무늬를 기록하는 단계를 구비하며, 상기 제 1 방향과 제 2 방향은 상호 직교하는 수직 또는 수평 편광 방향인 것을 특징으로 할 수 있다. (d2) said first CCD recording object light incident in a second polarization direction, and said second CCD recording an interference fringe of said object light and said reference light incident in a first polarization direction, The first direction and the second direction may be characterized in that the perpendicular or horizontal polarization direction perpendicular to each other.
상기 간섭계 구조는 반사형 마이켈슨 간섭계, 반사형 마하젠더 간섭계 및 투과형 마하젠더 간섭계 구조 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. The interferometer structure may be any one of a reflective Michelson interferometer, a reflective Mach-Zehnder interferometer, and a transmission Mach-Zehnder interferometer structure.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성 요소를 의미한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the present invention will be described in detail. Like reference numerals in the drawings denote components that perform the same function.
도 1은 본 발명에 의한 홀로그래피 시스템의 바람직한 일 실시예로, 반사형 마이켈슨 간섭계에서 두 개의 광분할기와 두 개의 CCD 및 네 개의 편광기를 사용한 물체광과 간섭무늬의 동시 기록 시스템의 구성도이다.1 is a configuration of a simultaneous recording system of object light and an interference fringe using two light splitters, two CCDs, and four polarizers in a reflective Michelson interferometer according to a preferred embodiment of the present invention.
즉, 편광을 고려한 반사형 마이켈슨 간섭계 구조를 이용한 홀로그래피 시스템(100)에 있어서, 레이저(101), 광확산기(102), 제 1, 2 광분할기(104, 108), 반사경(106), 및 제 1, 2 CCD(112, 110)를 구비한 것을 나타낸다. That is, in the
레이저(101)는 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시킨다. 광확산기(102)는 광을 광 확산시키며, 제 1 광분할기(104)는 광 확산된 후 편광기(103)에 의해 편광된 광을 물체광과 참조광으로 분할한다. 반사경(106)은 참조광을 반사하며, 제 2 광분할기(108)는 대상 물체에 조사되어 반사된 물체광과 반사경에 반사된 참조광을 분할한다. 제 1 CCD(112)는 제 2 광분할기(108)로부터 분할된 물체광을 기록하며, 제 2 CCD(110)는 제 2 광분할기(108)로부터 분할된 물체광과 참조광에 의한 간섭 무늬를 기록한다. The
이 경우, 제 1 CCD(112)에는 물체광만을 기록하고 제 2 CCD(110)에는 물체광과 참조광의 간섭무늬를 기록하기 위하여, 제 1 CCD(112)에는 물체광만을 입사시키 고, 제 2CCD(110)에는 물체광과 참조광을 모두 입사시킬 것이 요구된다. 따라서, 본 실시예에 의한 홀로그래피 시스템(100)에 제 1 방향으로 편광된 두 개의 편광기(105, 109)와 제 2 방향으로 편광된 한 개의 편광기(111)를 이용하여 구성하였다. 이 때, 참조광은 미리 제 1 편광 방향으로 편광되도록 하고, 제 1 CCD(112)에는 제 2 편광 방향에 의한 광만을 입사시킨다면 제 1 CCD(112)에는 물체광만이 기록될 것이다. 제 1 편광 방향과 제 2 편광 방향은 상호 수직으로 교차하도록 배치하는 것이 바람직하다. In this case, in order to record only the object light in the
도 1을 참조하면, 레이저(101)에 의해 투사된 광은 광확산기(102)를 통과한 후 편광기(103)를 지난다. 이 경우 편광기(103)를 통과한 광의 편광 방향은 45도가 된다. 이 광은 제 1 광분할기(104)에 의해 참조광과 물체광으로 나누어진다. 참조광은 제 1 수평 편광기(105)를 통해 입사시켜, 수평 편광 시킨다. 제 1 수평 편광기(105)를 통과한 참조광은 반사경(106)에 의해 반사되어 제 2 광분할기(108)를 지나 제 2 수평 편광기(109)를 거쳐 제 2 CCD(110)로 입사한다. 이 경우, 참조광은 이미 제 1 수평 편광기(105)에 의해 수평 편광되었으므로, 수직 편광기(111)를 통과하지 못하여 제 1 CCD(112)로 입사할 수 없다. Referring to FIG. 1, the light projected by the
한편, 제 1 광 분할기(104)를 지난 물체광은 물체에 조사하며, 물체에 의해 반사된 물체광은 제 2 광분할기(108) 및 수직 편광기(111)를 지나 제 1 CCD(112)에 의해 기록된다. 이 경우 수직 편광기(111)를 지나게 되므로 수평 편광된 참조광이 차단된 상태에서 물체광만을 기록하게 된다. 또한, 물체광은 제 2 광분할기(108)를 지나고 제 2 수평 편광기(109)를 지나, 제 2 CCD(110)에 참조광과 간섭되어 간섭무 늬로 기록이 된다. 사용되는 수평 방향과 수직 방향의 편광기는 서로 그 방향이 바뀌어도 된다. 즉, 물체광은 제 2 광분할기(108)를 지날 때까지 수직 또는 수평방향으로 편광되지 않으므로 제 1, 제 2 CCD(112, 110)에 모두 기록된다. 반면, 참조광은 제 1 수평 편광기(105)에 의해 수평 편광되어 수직 편광기(111)를 통과하지 못하므로 제 1 CCD(112)에는 기록되지 않고, 제 2 CCD(110)에만 기록된다. Meanwhile, the object light passing through the
도 1에 예시된 시스템에 의해 동 시각에 간섭무늬의 측정이 가능하다. 참조광은 시간에 따른 변화가 거의 없으므로, 간섭무늬를 측정하는 CCD로 물체광을 차단한 상태에서 별도로 측정한다. 이와 같이 본 발명에 의해서 물체광과 간섭무늬 각각의 광 강도 분포가 형성이 된 이미지 데이터를 동 시간에 얻을 수 있다. The system illustrated in FIG. 1 enables the measurement of interference fringes at the same time. Since the reference light hardly changes with time, the reference light is measured separately in a state in which the object light is blocked by a CCD measuring an interference fringe. As described above, according to the present invention, image data in which the light intensity distributions of the object light and the interference fringe are formed can be obtained at the same time.
도 2는 본 발명에 의한 홀로그래피 시스템의 바람직한 다른 실시예로, 반사형 마하젠더 간섭계에서 세 개의 광분할기와 두 개의 CCD 및 네 개의 편광기를 사용한 물체광과 간섭무늬의 동시 기록 시스템의 구성도이다. 2 is a block diagram of a simultaneous recording system of object light and interference fringe using three light splitters, two CCDs and four polarizers in a reflective Mach-Zehnder interferometer according to another preferred embodiment of the present invention.
즉, 편광을 고려한 반사형 마하젠더 간섭계 구조를 이용한 홀로그래피시스템(200)에 있어서, 레이저(201), 광확산기(202), 제 1, 2, 3 광분할기(204, 208, 214), 제 1, 2 반사경(206, 213), 제 1, 2 CCD(212, 210)가 구비된 것을 나타낸다.That is, in the
레이저(201)는 가간섭성 광원을 이용하여 광을 생성시키며, 광확산기(202)는 광을 광 확산시킨다. 제 1 광분할기(204)는 광 확산된 후 편광기(203)에 의해 편광된 광을 물체광과 참조광으로 분할하며, 제 1, 2 반사경(206, 213)은 참조광을 물체광을 각각 반사시킨다. The
제 2 광분할기(208)는 제 2 반사경(213)에 반사된 후 대상 물체에 조사되어 반사된 물체광과 제 1 반사경(206)에 반사된 참조광을 분할시키며, 제 3 광분할기(214)는 제 2 광분할기(208)로부터 분할된 물체광과 참조광을 분할시킨다. The
제 1 CCD(212)는 제 3 광분할기(214)로부터 분할된 물체광을 기록하며, 제 2 CCD(210)는 제 3 광분할기(214)로부터 분할된 물체광과 참조광에 의한 간섭 무늬를 기록한다. The
이 경우, 수평 편광기를 제 1 반사경과 제 2 광분할기 및 제 3 광분할기 및 제 2 CCD 사이에 각각 설치하고, 수직 편광기를 제 3 광분할기와 제 1 CCD 사이에 설치함으로써, 물체광은 제 3 광분할기 통과 후 제 1, 2 CCD 로 입사하며, 참조광은 제 3 광분할기 통과 후 제 2 CCD로만 입사하도록 구성하는 것이 바람직하다. In this case, the horizontal light polarizer is provided between the first reflector, the second light splitter, the third light splitter, and the second CCD, respectively, and the vertical polarizer is provided between the third light splitter and the first CCD, so that the object light is the third light source. After passing through the light splitter, the first and second CCDs are incident, and the reference light is preferably configured to enter the second CCD only after passing through the third splitter.
도 2를 참조하면 레이저(201)에 의해 투사된 광은 광확산기(202)를 통과한 후 편광 방향이 45도인 편광기(203)를 지난다. 이 광은 제 1 광분할기(204)에 의해 물체광과 참조광으로 나누어진다. 참조광은 제 1 반사경(206)에 의해 반사된 후 제 1 수평 편광기(205)를 지난다. 제 1 수평 편광기(205)를 통과한 참조광은 제 2 광 분할기(208) 및 제 3 광분할기(214)를 지나 제 2 수평 편광기(209)를 거쳐 제 2 CCD(210)로 입사한다. 이 경우, 참조광은 제 1 수평 편광기(205)에 의해 수평 방향으로 편광되었으므로 수직 편광기(211)를 통과하지 못하여 제 1 CCD(212)에는 기록되지 않는다. 2, the light projected by the
제 1 광분할기(204)를 지난 물체광은 제 2 반사경(213)을 통해 입사한다. 제 2 반사경(213)에 의해 반사된 광은 제 2 광분할기(208)를 거쳐 물체로 조사한다. 물체에 의해 반사된 물체광은 제 2 광분할기(208) 및 제 3광분할기(214)와 수직 편 광기(211)를 지나 제 1 CCD(212)에 기록된다. 이 경우, 제 1 CCD(212)는 이미 수평 편광된 참조광이 차단된 상태에서 물체광만을 기록하게 된다. 또한, 제 3 광분할기(214)와 제 2 수평 편광기(209)를 지난 물체광은 제 2 CCD(210)에서 참조광과 간섭하여 간섭무늬로 기록된다. 도 1에서 설명한 것과 동일하게 사용되는 수평 방향과 수직 방향의 편광기는 서로 그 방향이 바뀌어도 된다. 즉, 물체광은 제 3 광분할기(214)를 지날 때까지 수직 또는 수평방향으로 편광되지 않으므로 제 1, 제 2 CCD(212, 210)에 모두 기록된다. 반면, 참조광은 제 1 수평 편광기(205)에 의해 수평 편광되어 수직 편광기(211)를 통과하지 못하므로 제 1 CCD(212)에는 기록되지 않고, 제 2 CCD(210)에만 기록된다.The object light passing through the
도 2에 예시된 시스템에 의해 동 시간에 간섭무늬의 측정이 가능하다. 참조광은 시간에 따른 변화가 거의 없으므로, 간섭무늬를 측정하는 CCD로 물체광을 차단한 상태에서 별도로 측정한다. 도 1과 마찬가지로 이와 같은 구조에 의해서 본 발명에 의해서 물체광과 간섭무늬 각각의 광 강도 분포가 형성이 된 이미지 데이터를 동 시간에 얻을 수 있다. The measurement of interference fringes is possible at the same time by the system illustrated in FIG. Since the reference light hardly changes with time, the reference light is measured separately in a state in which the object light is blocked by a CCD measuring an interference fringe. With this structure as in Fig. 1, the image data in which the light intensity distributions of the object light and the interference fringe are formed by the present invention can be obtained at the same time.
도 3은 본 발명에 의한 홀로그래피 시스템의 바람직한 또 다른 실시예로, 투과형 마하젠더 간섭계에서 두 개의 광분할기와 두 개의 CCD 및 네 개의 편광기를 사용한 물체광과 간섭무늬의 동시 기록 시스템의 구성도이다. 3 is a block diagram of a simultaneous recording system of object light and interference fringe using two light splitters, two CCDs, and four polarizers in a transmission type Mach-Zehnder interferometer according to another preferred embodiment of the present invention.
즉, 편광을 고려한 투과형 마하젠더 간섭계 구조를 이용한 홀로그래피 시스템(300)으로, 레이저(301), 제 1, 2 광분할기(304, 308), 제 1, 2 반사경(313, 306), 및 제 1, 2 CCD(312, 310)가 구비된 것을 나타낸다. That is, in the
레이저(301)는 가간섭광을 생성시키며, 광확산기(302)는 광을 광 확산시키며 제 1 광분할기(304)는 광확산된 후 편광기(303)에 의해 편광된 광을 물체광과 참조광으로 분할한다.The
제 1, 2 반사경(313, 306)은 물체광과 참조광을 각각 반사시키며, 제 2 광분할기(306)는 제 1 반사경(313)에 반사된 후 대상 물체를 투과한 물체광과 제 2 반사경(306)에 반사된 참조광을 분할시킨다.The first and
제 1 CCD(312)는 제 2 광분할기(308)로부터 분할된 물체광을 기록하며, 제 2 CCD(310)는 제 2 광 분할기(308)로부터 분할된 물체광과 참조광에 의한 간섭 무늬를 기록한다. The
이 경우, 수평 편광기(305, 309)를 제 1 광분할기(304)와 제 2 반사경(306) 및 제 2 광 분할기(308)와 제 2 CCD(310) 사이에 각각 설치하고, 수직 광분할기(311)를 제 2 광 분할기(308)와 제 1 CCD(312) 사이에 설치함으로써, 물체광은 제 2 광분할기(308) 통과 후 제 1, 2 CCD(312, 310)로 입사하며, 참조광은 제 2 광 분할기(308) 통과 후 제 2 CCD(310)로만 입사하도록 구성하는 것이 바람직하다.In this case,
도 3을 참조하면 광확산기(302)를 통과한 광은 편광기(303)를 지난다. 이 경우 편광기(303)를 통과한 광의 편광 방향은 45도가 된다. 이 광은 제 1 광분할기(304)에 의해 참조광과 물체광으로 나누어진다. 참조광은 제 1 수평 편광기(305)를 통해 입사한다. Referring to FIG. 3, light passing through the
제 1 수평 편광기(305)를 통과한 참조광은 제 2 반사경에 의해 반사되어 제 2 광분할기(308)를 지나 제 2 수평 편광기(309)를 거쳐 제 2 CCD(310)로 입사한다. 이 경우, 참조광은 제 1 수평 편광기(305)에 의해 수평 방향으로 편광되기 때문에, 제 1 CCD(312)로 입사하지 못한다. The reference light passing through the first
제 1 광분할기(304)를 지난 물체광은 제 1 반사경에 의해 반사된 후 대상 물체에 조사되며, 물체를 투과한 물체광은 제 2 광분할기(308) 및 수직 편광기(311)를 지나 제 1 CCD(312)에 기록된다. 이 경우 제 1 CCD(312)는 수평 편광 된 참조광이 차단된 상태에서 물체광만을 기록하게 된다. 또한, 물체광은 제 2 광분할기(308)와 제 2 수평 편광기(309)를 지나 참조광과 간섭되어 제 2 CCD(310)에 간섭무늬로 기록이 된다. 도 1과 도 2에서 설명한 것과 같이 사용되는 수평 방향과 수직 방향의 편광기는 서로 그 방향이 바뀌어도 된다. 즉, 물체광은 제 2 광분할기(308)를 지날 때까지 수직 또는 수평방향으로 편광되지 않으므로 제 1, 제 2 CCD(312, 310)에 모두 기록된다. 반면, 참조광은 제 1 수평 편광기(305)에 의해 수평 편광되어 수직 편광기(311)를 통과하지 못하므로 제 1 CCD(312)에는 기록되지 않고, 제 2 CCD(310)에만 기록된다.The object light passing through the
도 3에 예시된 시스템에 의해 동 시간에 간섭무늬의 측정이 가능하다. 참조광은 시간에 따른 변화가 거의 없으므로, 간섭무늬를 측정하는 CCD로 물체광을 차단한 상태에서 별도로 측정한다. 도 1 및 도 2와 마찬가지로, 이와 같은 구조에 의해서 본 발명에 의해서 물체광과 간섭무늬 각각의 광 강도 분포가 형성이 된 이미지 데이터를 동 시간에 얻을 수 있다. It is possible to measure the interference fringe at the same time by the system illustrated in FIG. Since the reference light hardly changes with time, the reference light is measured separately in a state in which the object light is blocked by a CCD measuring an interference fringe. 1 and 2, the image data in which the light intensity distributions of the object light and the interference fringe are formed according to the present invention can be obtained at the same time with this structure.
도 4는 본 발명에 의한 홀로그래피 기록 시스템의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다. 4 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the holographic recording system according to the present invention.
먼저, 가간섭성 광원을 이용하여 레이저로 광을 생성시킨다(S100).First, light is generated using a coherent light source (S100).
다음에 레이저에 의해 생성된 광을 광확산기에 의해 광확산 시킨다(S102)Next, the light generated by the laser is diffused by the light diffuser (S102).
다음에 광확산된 광을 광분할기에 의해 물체광과 참조광으로 분할한다(S104)Next, the light diffused light is divided into object light and reference light by a light splitter (S104).
다음에 물체광을 제 1 CCD에 기록하고 물체광가 참조광의 간섭무늬를 제 2 CDD에 기록한다(S106). 이 경우 물체광과 간섭무늬는 동시에 기록된다. Next, the object light is recorded in the first CCD and the object light is recorded in the second CDD with the interference fringe of the reference light (S106). In this case, the object light and the interference fringe are recorded at the same time.
도 5는 도 4의 S104 단계의 일 예를 나타내는 플로우차트이다. 5 is a flowchart illustrating an example of step S104 of FIG. 4.
즉, S106 단계는 도 4의 S104 단계에서 물체광과 참조광으로 분할시킨 다음, 참조광을 제 1 편광 방향으로 편광을 시키는 단계(S200) 및 제 1 CCD는 제 2 편광 방향으로 입사된 물체광을 기록하고, 제 2 CCD는 제 1 편광 방향으로 입사된 물체광과 참조광의 간섭무늬를 기록하는 단계로 수행될 수 있다. That is, in step S106, the object light and the reference light are divided in the step S104 of FIG. 4, and the reference light is polarized in the first polarization direction (S200) and the first CCD records the object light incident in the second polarization direction. The second CCD may be performed by recording interference fringes of the object light and the reference light incident in the first polarization direction.
상기 도 4와 도 5에 의한 방법은 이미 설명한 도 1 내지 도 3에 의해 예시된 각각의 실시예들에 의해 동일한 방법으로 설명될 수 있다. The method according to FIGS. 4 and 5 may be described in the same way by the respective embodiments illustrated by FIGS. 1 to 3 described above.
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 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 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 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. In the above, the optimal embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
디지털 홀로그래피의 응용에 있어서 0차 회절광의 제거는 매우 중요한 주제이며 원리적으로 완벽한 0차 회절광의 제거는 참조광과 물체광 그리고 간섭무늬의 정보가 있어야 가능하다. 이러한 응용에 있어서, 기록하고자 하는 대상체가 시간이 흐름에 따라 움직이거나 변화는 경우에는 물체광과 간섭무늬를 다른 시간에 측정하면 두 데이터 간의 상관관계가 사라져서 0차 회절광 제거가 불가능해 진다. In the application of digital holography, the removal of zero-order diffracted light is a very important topic. In principle, perfect zero-order diffraction light removal is possible only with reference light, object light, and interference fringe. In such an application, when the object to be recorded moves or changes over time, if the object light and the interference fringe are measured at different times, the correlation between the two data disappears and the zero-order diffraction light removal becomes impossible.
본 발명에 의하면, 이러한 경우에 광의 편광 특성을 이용하여 동시에 물체광과 간섭무늬를 측정함으로써 0차 회절광의 제거가 용이한 홀로그래피 시스템 및 방법을 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of providing a holographic system and method which is easy to remove zero-order diffracted light by simultaneously measuring the object light and the interference fringe using the polarization characteristic of the light.
또한, 제안된 디지털 홀로그램 기록 시스템 및 방법은 대상물체가 살아 있는 바이오 물체, 실시간으로 움직이는 유체속의 대상 물체 등의 구분에 상관없이 적용할 수 있을 것이며, 실시간 작동되고 있는 MEMS와 같은 여러 대상물체에도 효율적으로 적용이 될 수 있는 효과가 있다. In addition, the proposed digital hologram recording system and method may be applied regardless of the classification of the living object, the living object in the fluid moving in real time, etc. There is an effect that can be applied to.
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