KR101332984B1 - Hologram tomography apparatus and method thereof - Google Patents

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KR101332984B1 KR1020120005042A KR20120005042A KR101332984B1 KR 101332984 B1 KR101332984 B1 KR 101332984B1 KR 1020120005042 A KR1020120005042 A KR 1020120005042A KR 20120005042 A KR20120005042 A KR 20120005042A KR 101332984 B1 KR101332984 B1 KR 101332984B1
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Abstract

본 발명은 홀로그램 촬영 장치 및 이를 이용한 홀로그램 촬영 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 서로 다른 파장의 광원을 순차적으로 발생시키는 광원부와, 상기 광원을 사용하여 대상물체에 대한 홀로그램을 상기 파장 별로 촬영하는 촬영부, 및 상기 파장 별로 촬영된 홀로그램을 이용하여 상기 대상물체의 3차원 어레이를 형성한 후 상기 대상물체의 3차원 단면영상을 복원하는 복원부를 포함하는 홀로그램 촬영 장치를 제공한다.
상기 홀로그램 촬영 장치 및 이를 이용한 홀로그램 촬영 방법에 따르면, 파장의 중첩에 따라 상쇄되는 고주파 성분의 프린지를 적응적으로 강화시킴으로써 수평 분해능을 증가시킬 수 있으며 복원된 단면영상의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a hologram photographing apparatus and a hologram photographing method using the same. According to the present invention, a light source unit for sequentially generating light sources of different wavelengths, a photographing unit for photographing the hologram for the target object by the wavelength using the light source, and the target object using the hologram photographed for each wavelength The present invention provides a hologram photographing apparatus including a restoring unit for restoring a three-dimensional cross-sectional image of an object after forming a three-dimensional array.
According to the hologram photographing apparatus and the hologram photographing method using the same, the horizontal resolution can be increased by adaptively strengthening the fringes of high frequency components canceled by overlapping wavelengths, and the quality of the restored cross-sectional image can be improved. have.

Description

홀로그램 촬영 장치 및 이를 이용한 홀로그램 촬영 방법{Hologram tomography apparatus and method thereof}Hologram photographing apparatus and hologram photographing method using same {Hologram tomography apparatus and method}

본 발명은 홀로그램 촬영 장치 및 이를 이용한 홀로그램 촬영 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수평 분해능을 개선할 수 있는 홀로그램 촬영 장치 및 이를 이용한 홀로그램 촬영 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hologram photographing apparatus and a hologram photographing method using the same, and more particularly, to a hologram photographing apparatus capable of improving horizontal resolution and a hologram photographing method using the same.

일반적으로 브로드 밴드의 광원을 이용하는 홀로그램 단층 촬영 기술은 광대역 광원의 짧은 가간섭 길이(coherence length)에 의해 탈 초점 잡음을 제거하여 단층 영상을 획득한다. 이러한 방법은 광대역의 다양한 파장의 광원을 이용함으로써 탈 초점 잡음을 제거함은 물론이며 높은 수직 분해능으로 단층 영상을 추출할 수 있다. 광대역 파장 가변 광원의 예는 특허공개 제2008-0110569호에 개시된 바 있으며, 이는 광간섭 결맞음 단층 촬영 장치의 광원으로 사용되는 것이다.In general, a holographic tomography technique using a broadband light source removes defocus noise by a short coherence length of a broadband light source to obtain a tomography image. This method eliminates defocus noise and extracts tomographic images with high vertical resolution by using light sources of various wavelengths. An example of a broadband tunable light source has been disclosed in Patent Publication No. 2008-0110569, which is used as a light source of an optical coherence tomography apparatus.

그런데 종래의 광대역 광원을 기반으로 하는 홀로그램 단층 촬영 장치는 브로드 밴드 광원의 파장들이 서로 중첩되면서 고주파 성분들이 서로 상쇄(smearing out)됨에 따라 영상 복원시 수평 분해능이 저하되는 단점이 있다. 특히, 기존에 미세 물체(microscopic)의 3차원 단층 영상을 추출하고자 하는 경우 수평 분해능 저하에 따른 영상의 질 저하가 3차원 현미경 응용의 걸림돌이 되어왔다.However, the holographic tomography apparatus based on the conventional broadband light source has a disadvantage in that horizontal resolution is degraded when the image is reconstructed as the wavelengths of the broadband light sources overlap each other and high frequency components are offset from each other. In particular, in the case of extracting 3D tomographic images of microscopic objects, deterioration of image quality due to horizontal resolution has been an obstacle to 3D microscope application.

본 발명은 영상 복원 시 고주파 성분을 강화하여 수평 분해능을 개선할 수 있는 홀로그램 촬영 장치 및 이를 이용한 홀로그램 촬영 방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hologram photographing apparatus and a hologram photographing method using the same, which can improve horizontal resolution by reinforcing a high frequency component during image restoration.

본 발명은, 서로 다른 파장의 광원을 순차적으로 발생시키는 광원부와, 상기 광원을 사용하여 대상물체에 대한 홀로그램을 상기 파장 별로 촬영하는 촬영부, 및 상기 파장 별로 촬영된 홀로그램을 이용하여 상기 대상물체의 3차원 어레이를 형성한 후 상기 대상물체의 3차원 단면영상을 복원하는 복원부를 포함하는 홀로그램 촬영 장치를 제공한다.The present invention provides a light source unit for sequentially generating light sources having different wavelengths, a photographing unit for photographing holograms of an object using the light source, for each of the wavelengths, and holograms photographed for each wavelength of the object. The present invention provides a hologram photographing apparatus including a restoring unit for restoring a three-dimensional cross-sectional image of the object after forming a three-dimensional array.

여기서, 상기 복원부는, 상기 3차원 어레이를 아래의 수학식으로 형성할 수 있다.Here, the restoration unit may form the three-dimensional array by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00001
Figure 112012004106222-pat00001

여기서, h(x,y;k)는 x,y,k 축에 따른 상기 3차원 어레이, R0(x,y;z)는 x,y,z 축에 따른 대상물체의 단면영상,

Figure 112012004106222-pat00002
는 콘볼루션 연산자, k(=2π/λ)는 파동수(save numver), λ는 파장이다.Here, h (x, y; k) is the three-dimensional array along the x, y, k axis, R 0 (x, y; z) is the cross-sectional image of the object along the x, y, z axis,
Figure 112012004106222-pat00002
Is the convolution operator, k (= 2π / λ) is the wave numver, and λ is the wavelength.

그리고, 상기 복원부는, 상기 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과를 이용하여 상기 단면영상을 복원한 다음, 상기 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 판독할 수 있다. 이때, 상기 복원된 단면영상, 그리고 상기 판독된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.The restoration unit may restore the cross-sectional image by using the result of the one-dimensional Fourier transformation of the three-dimensional array, and then read the cross-sectional image by converting the restored cross-sectional image by two-dimensional Fourier transformation. In this case, the restored cross-sectional image and the read cross-sectional image may be defined by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00003
Figure 112012004106222-pat00003

Figure 112012004106222-pat00004
Figure 112012004106222-pat00004

여기서, 상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과, F(x,y;z)는 멱(冪) 프린지 적응 필터(power fringe adjusted filter)를 구성하는 필드함수이고, 상기 판독된 단면영상인

Figure 112012004106222-pat00005
식에서,
Figure 112012004106222-pat00006
,
Figure 112012004106222-pat00007
,
Figure 112012004106222-pat00008
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), F(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과, (p,q)는 공간 주파수이다.Here, in the reconstructed cross-sectional image R Re (x, y; z), H (x, y; z) is a result of performing a one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K-axis, and F (x, y; z) is a field function constituting a power fringe adjusted filter, and is the read cross-sectional image
Figure 112012004106222-pat00005
In the equation,
Figure 112012004106222-pat00006
,
Figure 112012004106222-pat00007
,
Figure 112012004106222-pat00008
Are the two-dimensional Fourier transforms of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and F (x, y; z), respectively, and (p, q) is the spatial frequency.

또한, 상기 2차원 푸리에 변환된 필드함수는, 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.The 2D Fourier transform field function may be defined by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00009
Figure 112012004106222-pat00009

여기서,

Figure 112012004106222-pat00010
는 S(x,y;z)를 2차원 퓨리에 변환한 결과로서 주파수 영역의 프레넬 존 패턴이고, 상기 S(x,y;z)는 상기 파장이 중첩된 프레넬 존 패턴이고, *는 켤레 복소수 연산자이고, σ는 임의의 양의 실수이다.here,
Figure 112012004106222-pat00010
Is a Fresnel zone pattern in the frequency domain as a result of two-dimensional Fourier transform of S (x, y; z), S (x, y; z) is a Fresnel zone pattern with the wavelengths overlapped, and * is a conjugate Is a complex operator, sigma is any positive real number.

그리고, 상기 S(x,y;z)는 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.In addition, S (x, y; z) may be defined by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00011
.
Figure 112012004106222-pat00011
.

이때, 상기

Figure 112012004106222-pat00012
는 미리 저장된 점 반사체에 대한 홀로그램 레코딩 결과로부터 결정될 수 있다.At this time,
Figure 112012004106222-pat00012
Can be determined from the hologram recording results for the pre-stored point reflector.

또한, 상기 복원부는, 상기 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과를 이용하여 상기 단면영상을 복원한 다음, 상기 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 판독할 수 있다. 여기서, 상기 복원된 단면영상, 그리고 상기 판독된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.The reconstructing unit may reconstruct the cross-sectional image by using the result of the one-dimensional Fourier transformation of the three-dimensional array, and then read the cross-sectional image by converting the restored cross-sectional image by two-dimensional Fourier transformation. Here, the restored cross-sectional image and the read cross-sectional image may be defined by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00013
,
Figure 112012004106222-pat00013
,

Figure 112012004106222-pat00014
Figure 112012004106222-pat00014

여기서, 상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과, S(x,y;z)는 프레넬 존 패턴으로 구성된 필드함수이고, 상기 판독된 단면영상인

Figure 112012004106222-pat00015
식에서,
Figure 112012004106222-pat00016
,
Figure 112012004106222-pat00017
,
Figure 112012004106222-pat00018
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), S(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과, *는 결레 복소수 연산이다.Here, in the reconstructed cross-sectional image R Re (x, y; z) equation, H (x, y; z) is a result of the one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K axis, S (x, y; z) is a field function composed of a Fresnel zone pattern, which is the read cross-sectional image
Figure 112012004106222-pat00015
In the equation,
Figure 112012004106222-pat00016
,
Figure 112012004106222-pat00017
,
Figure 112012004106222-pat00018
Are the two-dimensional Fourier transforms of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and S (x, y; z), respectively, and * is a complex complex operation.

여기서, 상기 복원부는, 고주파 성분을 증가시키는 필터를 사용하여 상기 판독된 단면영상을 필터링하며, 상기 필터링된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.Here, the reconstruction unit may filter the read cross-sectional image using a filter that increases a high frequency component, and the filtered cross-sectional image may be defined by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00019
Figure 112012004106222-pat00019

여기서, λ0는 상기 광원이 제공하는 파장 범위의 중심 파장, Δλ는 파장의 스웹(swept) 폭이고,

Figure 112012004106222-pat00020
는 상기 필터이다.Here, λ 0 is the center wavelength of the wavelength range provided by the light source, Δλ is the swept width of the wavelength,
Figure 112012004106222-pat00020
Is the filter.

또한, 상기 복원부는, 상기 필터링된 단면영상을 아래의 수학식으로 재복원할 수 있다.The restoring unit may restore the filtered cross-sectional image to the following equation.

Figure 112012004106222-pat00021
Figure 112012004106222-pat00021

또한, 상기 복원부는, 상기 재복원된 단면영상을 역 필터로 필터링하여 상기 대상물체의 단면영상만을 추출하여 복원하고, 상기 역 필터는 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.In addition, the restoration unit may filter the reconstructed cross-sectional image by an inverse filter to extract and restore only the cross-sectional image of the object, and the inverse filter may be defined by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00022
Figure 112012004106222-pat00022

여기서, σ는 임의의 양의 실수이다.Where σ is any positive real number.

그리고, 본 발명은 플라즈마 촬영 장치를 이용한 플라즈마 촬영 방법에 있어서, 서로 다른 파장의 광원을 순차적으로 발생시키는 단계와, 상기 광원을 사용하여 대상물체에 대한 홀로그램을 상기 파장 별로 촬영하는 단계, 및 상기 파장 별로 촬영된 홀로그램을 이용하여 상기 대상물체의 3차원 어레이를 형성한 후 상기 대상물체의 3차원 단면영상을 복원하는 단계를 포함하는 홀로그램 촬영 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a plasma photographing method using a plasma photographing apparatus, comprising sequentially generating light sources having different wavelengths, photographing holograms of the object by the wavelengths using the light sources, and the wavelengths. It provides a hologram photographing method comprising the step of restoring a three-dimensional cross-sectional image of the object after forming a three-dimensional array of the object using the hologram photographed for each.

본 발명에 따른 홀로그램 촬영 장치 및 그 방법에 따르면, 멱 프린지 적응 필터를 필드 함수로 사용함에 따라 파장의 중첩에 따라 상쇄되는 고주파 성분의 프린지를 적응적으로 강화시킴으로써 수평 분해능을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.According to the hologram photographing apparatus and method according to the present invention, there is an advantage that the horizontal resolution can be increased by adaptively strengthening the fringes of the high frequency components canceled by overlapping wavelengths by using the fringe fringe adaptive filter as a field function. have.

도 1은 본 발명의 실시예를 위한 홀로그램 촬영 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1을 이용한 홀로그램 촬영 방법의 흐름도이다.1 is a block diagram of a hologram photographing apparatus for an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a hologram photographing method using FIG. 1.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예를 위한 홀로그램 촬영 장치의 구성도이다. 상기 홀로그램 촬영 장치(100)는 광원부(110), 촬영부(120), 복원부(130)를 포함한다.1 is a block diagram of a hologram photographing apparatus for an embodiment of the present invention. The hologram photographing apparatus 100 includes a light source unit 110, a photographing unit 120, and a restoration unit 130.

상기 광원부(110)는 서로 다른 파장의 광원을 순차적으로 발생시킨다. 상기 촬영부(120)는 상기 광원을 사용하여 대상물체에 대한 홀로그램을 상기 파장 별로 촬영한다. 상기 복원부(130)는 상기 파장 별로 촬영된 홀로그램을 이용하여 상기 대상물체의 3차원 어레이를 형성한 후 상기 대상물체의 3차원 단면영상을 복원하며 저장부(131) 및 연산부(132)의 구성을 포함한다.The light source unit 110 sequentially generates light sources having different wavelengths. The photographing unit 120 photographs the hologram of the object by the wavelength using the light source. The restoration unit 130 forms a three-dimensional array of the object by using the hologram photographed for each wavelength, and then restores the three-dimensional cross-sectional image of the object and includes the storage unit 131 and the operation unit 132. It includes.

도 2는 도 1을 이용한 홀로그램 촬영 방법의 흐름도이다. 이하에서는 상기 홀로그램 촬영 장치(100)를 이용한 홀로그램 촬영 방법에 관하여 보다 상세히 알아본다. 2 is a flowchart of a hologram photographing method using FIG. 1. Hereinafter, a hologram photographing method using the hologram photographing apparatus 100 will be described in more detail.

먼저, 상기 광원부(110)는 브로드 밴드(broadband) 광원으로서 서로 다른 파장의 광원을 순차적으로 발생시킨다(S210). 광원부(110)는 스웹 광원(swept source)이 사용될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 스웹 광원의 구체적인 구성 및 원리는 기존에 다양하게 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.First, the light source unit 110 sequentially generates light sources having different wavelengths as broadband light sources (S210). The light source unit 110 may be a swept source, but the present invention is not necessarily limited thereto. Since the specific configuration and principle of the swept light source are variously known in the art, the detailed description thereof will be omitted.

본 실시예의 경우, 스웹 광원 SOA(semiconductor optical amplifier)를 gain medium으로 사용하고 tunable fabryperot filter를 이용하여 파장을 시간에 따라 변화시켜 준다. 따라서, 스웹 광원에서 출력되는 광(레이저)은 시간에 따라 파장이 변화한다. In the present embodiment, a swept light source SOA (semiconductor optical amplifier) is used as a gain medium and a tunable fabryperot filter is used to change the wavelength over time. Therefore, the wavelength of the light (laser) output from the swept light source changes with time.

다음, 상기 촬영부(120)는 스웹 광원을 사용하여 대상물체(sample)에 대한 홀로그램을 상기 파장 별로 촬영한다(S220). 이러한 촬영부(120)는 마이켈슨 간섭계를 기반으로 하여 대상물체의 홀로그램을 촬영하는 광학계 부분에 해당된다. 본 실시예에서 광학계의 렌즈는 4-f 시스템으로 구성한다. Next, the photographing unit 120 photographs the hologram of the object for each wavelength by using the swept light source (S220). The photographing unit 120 corresponds to a part of the optical system that photographs the hologram of the object based on the Michelson interferometer. In this embodiment, the lens of the optical system consists of a 4-f system.

레이저에서 나온 빛은 빔 스플리터(beam splitter)에서 두 개의 경로로 나누어진다. 빔 스플리터의 위쪽 경로로 진행하는 빛은 Lens 1과 Lens 2를 통과한 후에 거울(Mirror)에 입사된다. 이때 렌즈의 위치를 조절하여 평면파가 기준 거울(reference mirror)에 입사된다. 입사된 빛은 반사되어 렌즈 3과 렌즈 4를 지나게 된다. 이때 CCD 카메라에 입사되는 빛이 평면파가 되도록 렌즈 3과 렌즈 4의 위치를 조정한다. The light from the laser is split into two paths in the beam splitter. Light traveling in the path above the beam splitter passes through Lens 1 and Lens 2 and then enters a mirror. At this time, the plane wave is incident on the reference mirror by adjusting the position of the lens. The incident light is reflected and passes through lens 3 and lens 4. At this time, the positions of the lens 3 and the lens 4 are adjusted so that the light incident on the CCD camera becomes a plane wave.

그리고, 빔 스플리터의 오른쪽으로 진행하는 빛 또한 두 개의 렌즈인 Lens 5, Lens 6을 통과한 후 샘플(sample)에서 반사되게 된다. 샘플(sample)에서 반사된 빛과 앞서 거울(mirror)에서 반사된 빛은 서로 간섭을 일으키게 되고, 이 간섭 패턴을 CCD 카메라를 이용하여 촬영하게 된다. 간섭 패턴은 각각의 스웹 파장에 따른 대상물체의 홀로그램에 해당된다.The light traveling to the right side of the beam splitter is also reflected by the sample after passing through two lenses, Lens 5 and Lens 6. The light reflected from the sample and the light reflected by the mirror previously interfere with each other, and the interference pattern is photographed using a CCD camera. The interference pattern corresponds to the hologram of the object according to each swept wavelength.

이후, 상기 복원부(130)에서는 상기 파장 별로 촬영된 홀로그램을 이용하여 상기 대상물체의 3차원 어레이를 형성하여 상기 저장부(131)에 저장한 다음, 상기 연산부(132)를 이용하여 저장부(131) 내의 3차원 어레이를 읽어서 상기 대상물체의 3차원 단면영상을 복원한다(S230).Subsequently, the restoration unit 130 forms a three-dimensional array of the object using the hologram photographed for each wavelength, stores the three-dimensional array in the storage unit 131, and then uses the storage unit 132 to store the storage unit ( The three-dimensional cross-sectional image of the object is restored by reading the three-dimensional array in 131 (S230).

상기 복원부(130)에서 3차원 단면영상을 복원하는 방법으로는 두 가지 실시예가 존재한다. Two embodiments exist as a method of restoring the 3D cross-sectional image in the restoration unit 130.

먼저, 그 일 실시예는 멱(冪) 프린지 적응 필터(power fringe adjusted filter)를 이용한 복원 알고리즘을 사용하는 것으로서 그 과정은 다음과 같다.First, one embodiment uses a reconstruction algorithm using a power fringe adjusted filter, and the process is as follows.

우선 복원부(130)에서는 상기 3차원 어레이를 아래의 수학식 1과 같이 형성한다. First, the restoration unit 130 forms the three-dimensional array as shown in Equation 1 below.

Figure 112012004106222-pat00023
Figure 112012004106222-pat00023

여기서, h(x,y;k)는 x,y,k 축에 따른 상기 3차원 어레이, R0(x,y;z)는 x,y,z 축에 따른 대상물체의 단면영상,

Figure 112012004106222-pat00024
는 콘볼루션 연산자, k(=2π/λ)는 파동수(save numver), λ는 파장이다. 이러한 수학식 1은 스웹 소스의 각각의 파장에 대응하는 파동수(k)에 따른 3차원 어레이에 해당된다. Here, h (x, y; k) is the three-dimensional array along the x, y, k axis, R 0 (x, y; z) is the cross-sectional image of the object along the x, y, z axis,
Figure 112012004106222-pat00024
Is the convolution operator, k (= 2π / λ) is the wave numver, and λ is the wavelength. Equation 1 corresponds to a three-dimensional array according to the wave number k corresponding to each wavelength of the swept source.

그리고, 상기 연산부(132)에서 상기 3차원 어레이를 1차원 푸리에 변환한 결과는 수학식 2와 같다.In addition, the result of the one-dimensional Fourier transform of the three-dimensional array by the operation unit 132 is expressed by Equation 2.

Figure 112012004106222-pat00025
Figure 112012004106222-pat00025

즉, 수학식 2의 H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과이다. 여기서, S(x,y;z)는 파장이 중첩된 프레넬 존 패턴을 나타낸다.In other words, H (x, y; z) in Equation 2 is the result of the one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K axis. Here, S (x, y; z) represents a Fresnel zone pattern with overlapping wavelengths.

S(x,y;z)는 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.S (x, y; z) may be represented by Equation 3 below.

Figure 112012004106222-pat00026
Figure 112012004106222-pat00026

이를 통해, 수학식 2의 H(x,y;z)는 대상물체의 단면영상인 R0(x,y;z)과 파장이 중첩된 프레넬 존 패턴인 S(x,y;z)이 서로 인코드(encode)된 패턴을 나타냄을 알 수 있다.This, in equation 2 H through (x, y; z) is a cross-sectional images of R 0 of the object (x, y; z) and the S wavelength are superposed Fresnel zone pattern (x, y; z) is It can be seen that they represent patterns encoded with each other.

여기서 만약, S(x,y;z)의 켤레 복소수를 필드 함수(field function)로 사용하여 단면영상을 복원할 경우, 브로드 밴드 광원의 서로 다른 파장들이 중첩되면서 고주파 성분들이 서로 문질러서 상쇄(smearing out)되어, 수평 분해능이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 고주파 성분이 감소하고 저주파 성분이 증가하게 되는 단점이 있다.In this case, if the complex image of S (x, y; z) is used as a field function to restore a cross-sectional image, different wavelengths of the broadband light source overlap each other and high frequency components rub each other out. ), There is a problem that the horizontal resolution is lowered. That is, there is a disadvantage in that the high frequency component decreases and the low frequency component increases.

이에 따라, 상기 일 실시예에서는 S(x,y;z)의 켤레 복소수를 필드 함수로 사용하지 않고, 별도의 멱 프린지 적응 필터를 필드 함수로 사용하여 대상물체의 단면영상을 복원한다. Accordingly, in the above embodiment, instead of using the complex conjugate of S (x, y; z) as a field function, a cross-sectional image of the object is reconstructed by using a separate fin fringe adaptive filter as a field function.

즉, 연산부(132)는 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과인 H(x,y;z)를 이용하여 상기 단면영상을 복원하되, 상기 인코드된 패턴인 H(x,y;z)과 필드함수 F(x,y;z)와의 콘볼루션을 이용하여, 대상물체의 단면영상을 복원한다. That is, the calculation unit 132 restores the cross-sectional image using H (x, y; z), which is a result of the one-dimensional Fourier transform of the three-dimensional array, but the encoded pattern H (x, y; z). The cross-sectional image of the object is reconstructed by using the convolution of the field function F (x, y; z).

대상물체에 대한 복원된 단면영상은 수학식 4로 나타낼 수 있다.The restored cross-sectional image of the object may be represented by Equation 4.

Figure 112012004106222-pat00027
Figure 112012004106222-pat00027

상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과이고, F(x,y;z)는 멱(冪) 프린지 적응 필터(power fringe adjusted filter)를 구성하는 필드함수를 나타낸다. In the reconstructed section image, R Re (x, y; z), H (x, y; z) is the result of the one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K axis, and F ( x, y; z) represents a field function constituting a power fringe adjusted filter.

그런 다음, 상기 연산부(132)는 앞서 수학식 4와 같이 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 수학식 5와 같이 판독한다.Then, the operation unit 132 reads the cross-sectional image as shown in Equation 5 by transforming the cross-sectional image reconstructed as shown in Equation 4 above by two-dimensional Fourier transform.

Figure 112012004106222-pat00028
Figure 112012004106222-pat00028

상기 판독된 단면영상인

Figure 112012004106222-pat00029
식에서,
Figure 112012004106222-pat00030
,
Figure 112012004106222-pat00031
,
Figure 112012004106222-pat00032
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), F(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과이고, (p,q)는 공간 주파수이다.The read cross-sectional image
Figure 112012004106222-pat00029
In the equation,
Figure 112012004106222-pat00030
,
Figure 112012004106222-pat00031
,
Figure 112012004106222-pat00032
Are the two-dimensional Fourier transform results of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and F (x, y; z), respectively, and (p, q) is a spatial frequency.

여기서, F(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과인

Figure 112012004106222-pat00033
는 수학식 6과 같이 정의된다.Where the result of the two-dimensional Fourier transform of F (x, y; z)
Figure 112012004106222-pat00033
Is defined as in Equation 6.

Figure 112012004106222-pat00034
Figure 112012004106222-pat00034

여기서,

Figure 112012004106222-pat00035
는 파장이 중첩된 프레넬 존 패턴에 해당되는 수학식 3의 S(x,y;z)를 2차원 퓨리에 변환한 결과로서, 주파수 영역의 프레넬 존 패턴을 나타낸다. 그리고, *는 켤레 복소수 연산자이다. σ는 추후 역 필터링 시에 발생할 수 있는 폴(pole;극점) 발생 문제를 극복하기 위해 첨가되는 임의의 양의 실수이다.here,
Figure 112012004106222-pat00035
Denotes a Fresnel zone pattern in the frequency domain as a result of two-dimensional Fourier transformation of S (x, y; z) in Equation 3 corresponding to the overlapping Fresnel zone pattern. And * is a conjugate complex operator. [sigma] is any amount of real number added to overcome the pole generation problem that may occur in later inverse filtering.

본 발명에 따르면, 이러한 멱 프린지 적응 필터를 퓨리에 영역의 필드 함수로 사용함에 따라 파장의 중첩에 따라 상쇄되는 고주파 성분의 프린지를 적응적으로 강화하여 수평 분해능을 증가시키고, 그에 따른 복원 영상의 품질 향상에 기여한다.According to the present invention, by using such a wet fringe adaptive filter as a field function of the Fourier region, it is possible to adaptively strengthen the fringes of the high frequency components canceled by overlapping wavelengths, thereby increasing the horizontal resolution, thereby improving the quality of the reconstructed image. Contribute to.

이렇게 푸리에 영역에서 멱 프린지 적응 필터를 이용하여 된 물체의 단면영상을 2차원 역 푸리에 변환하여 공간 영역(space domain)으로 변환하면, 공간영역에서 물체의 단면 영상을 얻을 수 있게 된다.In this way, if the cross-sectional image of the object using the fringe fringe adaptive filter in the Fourier domain is transformed into a two-dimensional inverse Fourier transform, the cross-sectional image of the object can be obtained in the spatial domain.

상술한 멱 프린지 적응필터에서 상기

Figure 112012004106222-pat00036
는 미리 저장된 점 반사체에 대한 홀로그램 레코딩 결과로부터 결정될 수도 있다. 즉, 점 반사체를 본 실시예의 대상물체 부분에 위치시켜서 인코드되는 패턴을 퓨리에 영역으로 변환한 다음 회절이론을 적용하여 연산하여 합성하거나, 또는 점 반사체를 본 실시예의 대상물체 부분에 위치시켜 촬영된 인코드된 패턴을 푸리에 영역으로 변환하여 얻을 수 있다. 실제의 점 반사체를 대상물체 부근에 위치시킨 후 촬영된 영상 즉 실제 광학계의 프레넬 존 패턴은 광학계를 구성하는 렌즈의 수차와 광학계 정렬의 불완전성 등에 따른 영상의 왜곡정보를 갖고 있다. 이를 멱 프린지 적응 필터의
Figure 112012004106222-pat00037
로 사용하는 경우 멱 프린지 적응 필터가 실제로 제작된 광학계의 수차 및 왜곡을 상쇄하는 방식으로 수차 및 왜곡을 적응적으로 보정함에 따라, 고화질 및 고해상도로 단면영상을 복원할 수 있는 장점이 있다.In the above-described heat fringe adaptive filter
Figure 112012004106222-pat00036
May be determined from the hologram recording result for the pre-stored point reflector. That is, the point reflector is placed on the object portion of the present embodiment, the encoded pattern is converted into a Fourier region, and then calculated by applying diffraction theory, or the point reflector is photographed by being placed on the object portion of the present embodiment. This can be obtained by converting the encoded pattern into Fourier regions. The image captured after the actual point reflector is positioned near the object, that is, the Fresnel zone pattern of the actual optical system has distortion information of the image due to the aberration of the lens constituting the optical system and the incompleteness of the optical system alignment. This is why the fringe adaptive filter
Figure 112012004106222-pat00037
In the case of using, the fringe fringe adaptive filter adaptively corrects the aberration and the distortion in a manner that cancels the aberration and the distortion of the actually manufactured optical system, so that the cross-sectional image can be restored in high quality and high resolution.

상기와 같이 멱 프린지 적응 필터를 이용한 일 실시예와 달리, 상기 복원부(130)에서 3차원 단면영상을 복원하는 다른 실시예는 다음과 같다. Unlike the embodiment using the fringe fringe adaptive filter as described above, another embodiment of restoring the 3D cross-sectional image in the restoration unit 130 is as follows.

우선, 연산부(132)에서 수학식 1의 3차원 어레이를 형성하는 과정은 앞서 일 실시예와 동일하다. 다음, 연산부(132)는 상기 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과를 이용하여 상기 단면영상을 수학식 7과 같이 복원한다.First, the process of forming the three-dimensional array of Equation 1 in the calculation unit 132 is the same as in the above embodiment. Next, the operation unit 132 restores the cross-sectional image as shown in Equation 7 by using the result of the 1D Fourier transform of the 3D array.

Figure 112012004106222-pat00038
Figure 112012004106222-pat00038

상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과이고, S(x,y;z)는 프레넬 존 패턴으로 구성된 필드함수로서 앞서 수학식 3을 참조한다.In the reconstructed section image, R Re (x, y; z), H (x, y; z) is a result of the one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K axis, and S ( x, y; z) is a field function composed of a Fresnel zone pattern.

다음, 상기 연산부(132)는 수학식 7과 같이 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 판독한다. 판독된 결과는 수학식 8과 같다.Next, the operation unit 132 reads the cross-sectional image by transforming the reconstructed cross-sectional image by two-dimensional Fourier transform as shown in Equation (7). The read result is shown in Equation 8.

Figure 112012004106222-pat00039
Figure 112012004106222-pat00039

판독된 단면영상인

Figure 112012004106222-pat00040
식에서,
Figure 112012004106222-pat00041
,
Figure 112012004106222-pat00042
,
Figure 112012004106222-pat00043
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), S(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과이고, *는 결레 복소수 연산이다.Read sectioned image
Figure 112012004106222-pat00040
In the equation,
Figure 112012004106222-pat00041
,
Figure 112012004106222-pat00042
,
Figure 112012004106222-pat00043
Are the two-dimensional Fourier transform results of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and S (x, y; z), respectively, and * is a complex complex operation.

다음, 연산부(132)는 고주파 성분을 증가시키는 필터를 사용하여, 상기 수학식 8의 판독된 단면영상을 필터링한다. 상기 필터링된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의된다.Next, the calculator 132 filters the read cross-sectional image of Equation 8 by using a filter that increases a high frequency component. The filtered cross-sectional image is defined by the following equation.

Figure 112012004106222-pat00044
Figure 112012004106222-pat00044

여기서, λ0는 상기 광원이 제공하는 파장 범위의 중심 파장, Δλ는 파장의 스웹(swept) 폭이고,

Figure 112012004106222-pat00045
는 상기 필터에 해당된다.Here, λ 0 is the center wavelength of the wavelength range provided by the light source, Δλ is the swept width of the wavelength,
Figure 112012004106222-pat00045
Corresponds to the filter.

즉, 수학식 9는 필터를 통과한 복원된 영상으로서, 공간 주파수 영역에서 대상물체의 단면영상과 파장 스웹 폭 양 끝단에 대응하는 프레넬 존 패턴의 차와 대항물체의 단면영상이 인코드된 패턴이 된다. That is, Equation 9 is a reconstructed image passing through a filter, and a pattern in which the difference between the cross-sectional image of the object and the Fresnel zone pattern corresponding to both ends of the wavelength swept width in the spatial frequency domain and the cross-sectional image of the counter object are encoded. Becomes

이러한 다른 실시예의 경우, 수학식 9와 같은 고주파 성분 증가용 필터를 사용함에 따라, 파장의 중첩에 따라 상쇄되는 고주파 성분을 상승시켜서 수평 분해능을 증가시키고, 그에 따른 복원 영상의 품질 향상에 기여한다.In this other embodiment, by using a high frequency component increasing filter as shown in Equation 9, the high frequency component canceled by the overlap of the wavelength is increased to increase the horizontal resolution, thereby contributing to the improvement of the quality of the reconstructed image.

이후, 상기 연산부(132)에서는 파장 폭 양 끝단에 대응하는 프레넬 존 패턴의 차의 켤레 복소수를 필드함수로 사용하여, 수학식 9와 같은 필터링된 단면영상을 수학식 10과 같이 재복원한다.Subsequently, the calculation unit 132 restores the filtered cross-sectional image as shown in Equation 10 by using the complex conjugate of the difference of Fresnel zone patterns corresponding to both ends of the wavelength width as a field function.

Figure 112012004106222-pat00046
Figure 112012004106222-pat00046

이후, 상기 연산부(132)는 상기 재복원된 수학식 10의 단면영상을 수학식 11의 역 필터로 필터링하여, 대상물체의 단면영상만을 추출하여 복원한다.Thereafter, the operation unit 132 filters the restored cross-sectional image of Equation 10 by the inverse filter of Equation 11, and extracts and restores only the cross-sectional image of the object.

Figure 112012004106222-pat00047
Figure 112012004106222-pat00047

수학식 11의 σ는 앞서 수학식 6의 경우와 유사하게, 폴(pole;극점) 발생 문제를 극복하기 위해 첨가되는 임의의 양의 실수이다. 즉, σ는 수학식 11의 분모가 0이 되는 것을 방지하도록 첨가되는 미소값이다.Σ in Equation 11 is an arbitrary amount of real number added to overcome a pole generation problem, similar to the case in Equation 6 above. That is, sigma is a small value added to prevent the denominator of equation (11) from becoming zero.

즉, 수학식 11과 같이 푸리에 영역에서 양측 프레넬 존 패턴과 상수의 합의 역으로 구성된 역필터를 통해 수학식 10의 복원 영상을 필터링하여 탈 초점 노이즈를 제거하고 대상물체의 단면영상만을 추출하여 복원한다.That is, as shown in Equation 11, the reconstructed image of Equation 10 is filtered through an inverse filter composed of two Fresnel zone patterns and the inverse of the constant in the Fourier region to remove the defocus noise and extract only the cross-sectional image of the object. do.

이렇게 푸리에 영역에서 얻어진 대상물체의 단면영상을 2차원 역 푸리에 변환하여 공간 영역(space domain)으로 변환하면, 공간영역에서 물체의 단면 영상을 얻을 수 있게 된다. In this way, if the cross-sectional image of the object obtained in the Fourier region is transformed into a two-dimensional inverse Fourier transform to a space domain, the cross-sectional image of the object can be obtained in the spatial domain.

이상과 같은 다양한 실시예를 포함하는 본 발명의 홀로그램 촬영 장치 및 그 방법에 의하면, 홀로그램 촬영 장치에서 파장 중첩에 따른 수평 분해능 저하를 개선하여, 대상물체의 스펙트럼에서 고주파 성분을 강화할 수 있으며, 이에 따라 복원된 단면영상의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to the hologram photographing apparatus and the method of the present invention including the various embodiments as described above, it is possible to enhance the high frequency component in the spectrum of the object by improving the horizontal resolution degradation due to the wavelength overlap in the hologram photographing apparatus, There is an advantage that can improve the quality of the restored cross-sectional image.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 홀로그램 촬영 장치 110: 광원
120: 촬영부 130: 복원부
131: 저장부 132: 연산부100: hologram device 110: light source
120: photographing unit 130: restoring unit
131: storage unit 132: arithmetic unit

Claims (17)

서로 다른 파장의 광원을 순차적으로 발생시키는 광원부;
상기 광원을 사용하여 대상물체에 대한 홀로그램을 상기 파장 별로 촬영하는 촬영부; 및
상기 파장 별로 촬영된 홀로그램을 이용하여 상기 대상물체의 3차원 어레이를 형성한 후 상기 대상물체의 3차원 단면영상을 복원하는 복원부를 포함하며,
상기 복원부는,
상기 3차원 어레이를 아래의 수학식으로 형성하는 홀로그램 촬영 장치:
Figure 112013057818478-pat00094

여기서, h(x,y;k)는 x,y,k 축에 따른 상기 3차원 어레이, R0(x,y;z)는 x,y,z 축에 따른 대상물체의 단면영상,
Figure 112013057818478-pat00095
는 콘볼루션 연산자, k(=2π/λ)는 파동수(save numver), λ는 파장이다.A light source unit sequentially generating light sources having different wavelengths;
A photographing unit which photographs the hologram of the object by the wavelength using the light source; And
A restoration unit for restoring a three-dimensional cross-sectional image of the object after forming a three-dimensional array of the object by using the hologram photographed for each wavelength;
The restoration unit,
Hologram photographing apparatus for forming the three-dimensional array with the following equation:
Figure 112013057818478-pat00094

Here, h (x, y; k) is the three-dimensional array along the x, y, k axis, R 0 (x, y; z) is the cross-sectional image of the object along the x, y, z axis,
Figure 112013057818478-pat00095
Is the convolution operator, k (= 2π / λ) is the wave numver, and λ is the wavelength. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 복원부는,
상기 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과를 이용하여 상기 단면영상을 복원한 다음, 상기 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 판독하며,
상기 복원된 단면영상, 그리고 상기 판독된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 장치:
Figure 112013057818478-pat00050

Figure 112013057818478-pat00051

여기서, 상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과, F(x,y;z)는 멱(冪) 프린지 적응 필터(power fringe adjusted filter)를 구성하는 필드함수이고,
상기 판독된 단면영상인
Figure 112013057818478-pat00052
식에서,
Figure 112013057818478-pat00053
,
Figure 112013057818478-pat00054
,
Figure 112013057818478-pat00055
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), F(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과이고, (p,q)는 공간 주파수이다.The method according to claim 1,
The restoration unit,
Restoring the cross-sectional image using the result of the one-dimensional Fourier transform of the three-dimensional array, and then reading the cross-sectional image by converting the restored cross-sectional image to a two-dimensional Fourier transform,
The restored cross-sectional image and the read cross-sectional image are defined by the following equation:
Figure 112013057818478-pat00050

Figure 112013057818478-pat00051

Here, in the reconstructed cross-sectional image R Re (x, y; z), H (x, y; z) is a result of performing a one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K-axis, and F (x, y; z) is a field function constituting a power fringe adjusted filter,
The read cross-sectional image
Figure 112013057818478-pat00052
In the equation,
Figure 112013057818478-pat00053
,
Figure 112013057818478-pat00054
,
Figure 112013057818478-pat00055
Are the two-dimensional Fourier transform results of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and F (x, y; z), respectively, and (p, q) is a spatial frequency. 청구항 3에 있어서,
상기 2차원 푸리에 변환된 필드함수는,
아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 장치:
Figure 112012004106222-pat00056

여기서,
Figure 112012004106222-pat00057
는 S(x,y;z)를 2차원 퓨리에 변환한 결과로서 주파수 영역의 프레넬 존 패턴이고, 상기 S(x,y;z)는 상기 파장이 중첩된 프레넬 존 패턴이고, *는 켤레 복소수 연산자이고, σ는 임의의 양의 실수이다.The method according to claim 3,
The two-dimensional Fourier transform field function,
Plasma imaging device defined by the following equation:
Figure 112012004106222-pat00056

here,
Figure 112012004106222-pat00057
Is a Fresnel zone pattern in the frequency domain as a result of two-dimensional Fourier transform of S (x, y; z), S (x, y; z) is a Fresnel zone pattern with the wavelengths overlapped, and * is a conjugate Is a complex operator, sigma is any positive real number. 청구항 4에 있어서,
상기 S(x,y;z)는 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 장치:
Figure 112012004106222-pat00058
.The method of claim 4,
S (x, y; z) is a plasma imaging apparatus defined by the following equation:
Figure 112012004106222-pat00058
. 청구항 4에 있어서,
상기
Figure 112012004106222-pat00059
는 미리 저장된 점 반사체에 대한 홀로그램 레코딩 결과로부터 결정되는 플라즈마 촬영 장치.The method of claim 4,
remind
Figure 112012004106222-pat00059
Is determined from a hologram recording result for a pre-stored point reflector. 청구항 1에 있어서,
상기 복원부는,
상기 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과를 이용하여 상기 단면영상을 복원한 다음, 상기 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 판독하며,
상기 복원된 단면영상, 그리고 상기 판독된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 장치:
Figure 112013057818478-pat00060
,
Figure 112013057818478-pat00061

여기서, 상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과, S(x,y;z)는 프레넬 존 패턴으로 구성된 필드함수이고,
상기 판독된 단면영상인
Figure 112013057818478-pat00062
식에서,
Figure 112013057818478-pat00063
,
Figure 112013057818478-pat00064
,
Figure 112013057818478-pat00065
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), S(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과, *는 결레 복소수 연산이다.The method according to claim 1,
The restoration unit,
Restoring the cross-sectional image using the result of the one-dimensional Fourier transform of the three-dimensional array, and then reading the cross-sectional image by converting the restored cross-sectional image to a two-dimensional Fourier transform,
The restored cross-sectional image and the read cross-sectional image are defined by the following equation:
Figure 112013057818478-pat00060
,
Figure 112013057818478-pat00061

Here, in the reconstructed cross-sectional image R Re (x, y; z) equation, H (x, y; z) is a result of the one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K axis, S (x, y; z) is a field function composed of Fresnel zone pattern,
The read cross-sectional image
Figure 112013057818478-pat00062
In the equation,
Figure 112013057818478-pat00063
,
Figure 112013057818478-pat00064
,
Figure 112013057818478-pat00065
Are the two-dimensional Fourier transforms of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and S (x, y; z), respectively, and * is a complex complex operation. 청구항 7에 있어서,
상기 복원부는,
고주파 성분을 증가시키는 필터를 사용하여 상기 판독된 단면영상을 필터링하며, 상기 필터링된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 장치:
Figure 112012004106222-pat00066

여기서, λ0는 상기 광원이 제공하는 파장 범위의 중심 파장, Δλ는 파장의 스웹(swept) 폭이고,
Figure 112012004106222-pat00067
는 상기 필터이다.The method of claim 7,
The restoration unit,
A plasma imaging apparatus for filtering the read cross-sectional image using a filter for increasing a high frequency component, wherein the filtered cross-sectional image is defined by the following equation:
Figure 112012004106222-pat00066

Here, λ 0 is the center wavelength of the wavelength range provided by the light source, Δλ is the swept width of the wavelength,
Figure 112012004106222-pat00067
Is the filter. 청구항 8에 있어서,
상기 복원부는,
상기 필터링된 단면영상을 아래의 수학식으로 재복원하는 플라즈마 촬영 장치:
Figure 112012004106222-pat00068
.The method according to claim 8,
The restoration unit,
Plasma imaging device for restoring the filtered cross-sectional image by the following equation:
Figure 112012004106222-pat00068
. 청구항 9에 있어서,
상기 복원부는,
상기 재복원된 단면영상을 역 필터로 필터링하여 상기 대상물체의 단면영상만을 추출하여 복원하고,
상기 역 필터는 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 장치:
Figure 112012004106222-pat00069

여기서, σ는 임의의 양의 실수이다.The method of claim 9,
The restoration unit,
The restored cross-sectional image is filtered with an inverse filter to extract and restore only the cross-sectional image of the object.
The inverse filter is a plasma imaging apparatus defined by the following equation:
Figure 112012004106222-pat00069

Where σ is any positive real number. 플라즈마 촬영 장치를 이용한 플라즈마 촬영 방법에 있어서,
서로 다른 파장의 광원을 순차적으로 발생시키는 단계;
상기 광원을 사용하여 대상물체에 대한 홀로그램을 상기 파장 별로 촬영하는 단계; 및
상기 파장 별로 촬영된 홀로그램을 이용하여 상기 대상물체의 3차원 어레이를 형성한 후 상기 대상물체의 3차원 단면영상을 복원하는 단계를 포함하며,
상기 3차원 단면영상을 복원하는 단계는,
상기 3차원 어레이를 아래의 수학식으로 형성하는 홀로그램 촬영 방법:
Figure 112013057818478-pat00096

여기서, h(x,y;k)는 x,y,k 축에 따른 상기 3차원 어레이, R0(x,y;z)는 x,y,z 축에 따른 대상물체의 단면영상,
Figure 112013057818478-pat00097
는 콘볼루션 연산자, k(=2π/λ)는 파동수(save numver), λ는 파장이다.In the plasma imaging method using a plasma imaging apparatus,
Sequentially generating light sources of different wavelengths;
Photographing a hologram of an object for each wavelength using the light source; And
Restoring a three-dimensional cross-sectional image of the object after forming a three-dimensional array of the object by using the hologram photographed for each wavelength;
Restoring the three-dimensional cross-sectional image,
Hologram photographing method for forming the three-dimensional array by the following equation:
Figure 112013057818478-pat00096

Here, h (x, y; k) is the three-dimensional array along the x, y, k axis, R 0 (x, y; z) is the cross-sectional image of the object along the x, y, z axis,
Figure 112013057818478-pat00097
Is the convolution operator, k (= 2π / λ) is the wave numver, and λ is the wavelength. 삭제delete 청구항 11에 있어서,
상기 3차원 단면영상을 복원하는 단계는,
상기 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과를 이용하여 상기 단면영상을 복원한 다음, 상기 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 판독하며,
상기 복원된 단면영상, 그리고 상기 판독된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 방법:
Figure 112013057818478-pat00072

Figure 112013057818478-pat00073

여기서, 상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과, F(x,y;z)는 멱(冪) 프린지 적응 필터(power fringe adjusted filter)를 구성하는 필드함수이고,
상기 판독된 단면영상인
Figure 112013057818478-pat00074
식에서,
Figure 112013057818478-pat00075
,
Figure 112013057818478-pat00076
,
Figure 112013057818478-pat00077
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), F(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과, (p,q)는 공간 주파수이며,
상기 2차원 푸리에 변환된 필드함수인
Figure 112013057818478-pat00078
이며,
여기서,
Figure 112013057818478-pat00079
는 S(x,y;z)를 2차원 퓨리에 변환한 결과로서 주파수 영역의 프레넬 존 패턴이고, 상기 S(x,y;z)는 상기 파장이 중첩된 프레넬 존 패턴으로서
Figure 112013057818478-pat00080
이고, *는 켤레 복소수 연산자이고, σ는 임의의 양의 실수이다.The method of claim 11,
Restoring the three-dimensional cross-sectional image,
Restoring the cross-sectional image using the result of the one-dimensional Fourier transform of the three-dimensional array, and then reading the cross-sectional image by converting the restored cross-sectional image to a two-dimensional Fourier transform,
The restored cross-sectional image and the read cross-sectional image is defined by the following equation: plasma imaging method:
Figure 112013057818478-pat00072

Figure 112013057818478-pat00073

Here, in the reconstructed cross-sectional image R Re (x, y; z), H (x, y; z) is a result of performing a one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K-axis, and F (x, y; z) is a field function constituting a power fringe adjusted filter,
The read cross-sectional image
Figure 112013057818478-pat00074
In the equation,
Figure 112013057818478-pat00075
,
Figure 112013057818478-pat00076
,
Figure 112013057818478-pat00077
Are the two-dimensional Fourier transforms of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and F (x, y; z), respectively, (p, q) is the spatial frequency,
The 2D Fourier transform field function
Figure 112013057818478-pat00078
Is,
here,
Figure 112013057818478-pat00079
Is a Fresnel zone pattern in the frequency domain as a result of the two-dimensional Fourier transform of S (x, y; z), and S (x, y; z) is a Fresnel zone pattern in which the wavelengths overlap.
Figure 112013057818478-pat00080
, * Is a conjugate complex operator, and σ is any positive real number. 청구항 13에 있어서,
상기
Figure 112012004106222-pat00081
는 미리 저장된 점 반사체에 대한 홀로그램 레코딩 결과로부터 결정되는 플라즈마 촬영 방법.The method according to claim 13,
remind
Figure 112012004106222-pat00081
Is determined from the hologram recording results for the pre-stored point reflector. 청구항 11에 있어서,
상기 3차원 단면영상을 복원하는 단계는,
상기 3차원 어레이를 1차원 퓨리에 변환한 결과를 이용하여 상기 단면영상을 복원한 다음, 상기 복원된 단면영상을 2차원 퓨리에 변환하여 상기 단면영상을 판독하며,
상기 복원된 단면영상, 그리고 상기 판독된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 방법:
Figure 112013057818478-pat00082
,
Figure 112013057818478-pat00083

여기서, 상기 복원된 단면영상인 RRe(x,y;z) 식에서, H(x,y;z)는 상기 h(x,y;k)를 K 축에 대하여 1차원 푸리에 변환한 결과, S(x,y;z)는 프레넬 존 패턴으로 구성된 필드함수이고,
상기 판독된 단면영상인
Figure 112013057818478-pat00084
식에서,
Figure 112013057818478-pat00085
,
Figure 112013057818478-pat00086
,
Figure 112013057818478-pat00087
는 각각 RRe(x,y;z), H(x,y;z), S(x,y;z)의 2차원 푸리에 변환 결과, *는 결레 복소수 연산이다.The method of claim 11,
Restoring the three-dimensional cross-sectional image,
Restoring the cross-sectional image using the result of the one-dimensional Fourier transform of the three-dimensional array, and then reading the cross-sectional image by converting the restored cross-sectional image to a two-dimensional Fourier transform,
The restored cross-sectional image and the read cross-sectional image is defined by the following equation: plasma imaging method:
Figure 112013057818478-pat00082
,
Figure 112013057818478-pat00083

Here, in the reconstructed cross-sectional image R Re (x, y; z) equation, H (x, y; z) is a result of the one-dimensional Fourier transform of h (x, y; k) with respect to the K axis, S (x, y; z) is a field function composed of Fresnel zone pattern,
The read cross-sectional image
Figure 112013057818478-pat00084
In the equation,
Figure 112013057818478-pat00085
,
Figure 112013057818478-pat00086
,
Figure 112013057818478-pat00087
Are the two-dimensional Fourier transforms of R Re (x, y; z), H (x, y; z), and S (x, y; z), respectively, and * is a complex complex operation. 청구항 15에 있어서,
상기 3차원 단면영상을 복원하는 단계는,
고주파 성분을 증가시키는 필터를 사용하여 상기 판독된 단면영상을 필터링하며, 상기 필터링된 단면영상은 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 방법:
Figure 112012004106222-pat00088

여기서, λ0는 상기 광원이 제공하는 파장 범위의 중심 파장, Δλ는 파장의 스웹(swept) 폭이고,
Figure 112012004106222-pat00089
는 상기 필터이다.16. The method of claim 15,
Restoring the three-dimensional cross-sectional image,
A plasma imaging method for filtering the read cross-sectional image using a filter for increasing a high frequency component, the filtered cross-sectional image is defined by the following equation:
Figure 112012004106222-pat00088

Here, λ 0 is the center wavelength of the wavelength range provided by the light source, Δλ is the swept width of the wavelength,
Figure 112012004106222-pat00089
Is the filter. 청구항 16에 있어서,
상기 3차원 단면영상을 복원하는 단계는,
상기 필터링된 단면영상을 아래의 수학식으로 재복원하고,
Figure 112012004106222-pat00090
,
상기 재복원된 단면영상을 역 필터로 필터링하여 상기 대상물체의 단면영상만을 추출하여 복원하고, 상기 역 필터는 아래의 수학식으로 정의되는 플라즈마 촬영 방법:
Figure 112012004106222-pat00091

여기서, σ는 임의의 양의 실수이다.18. The method of claim 16,
Restoring the three-dimensional cross-sectional image,
The restored cross-sectional image is restored to the following equation,
Figure 112012004106222-pat00090
,
Filtering the reconstructed cross-sectional image with an inverse filter to extract and restore only the cross-sectional image of the object, and the inverse filter is defined by the following equation:
Figure 112012004106222-pat00091

Where σ is any positive real number.
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