KR20030027880A - 디지털 대 디지털 방식 홀로그래피 및 홀로비젼용 향상된포착 및 재생 시스템 - Google Patents

디지털 대 디지털 방식 홀로그래피 및 홀로비젼용 향상된포착 및 재생 시스템 Download PDF

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토마스클라렌스이.
한슨그레고리알.
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유티-배텔, 엘엘씨
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Abstract

디지털 방식 홀로그래피 및 홀로비젼용 포착 및 재생 시스템이 기술되었다. 오프-액시스 홀로그램을 기록(recording)하는 방법은 레이저 빔을 대물 빔(1620)과 기준 빔(1685)으로 분열시키는 단계와, 상기 기준 빔을 기준 빔 거울(1675)로부터 반사시키는 단계와, 상기 대물 빔을 조명 빔스플리터(1630)로부터 반사시키는 단계와, 상기 대물 빔을 대물 렌즈(1635)를 통해서 통과시키는 단계와, 상기 대물 빔을 물체(1640)로부터 반사시키는 단계와, 오프-액시스 홀로그램을 형성하도록 상기 기준 빔과 상기 대물 빔을 디지털 기록기(1655)의 초점 평면에 집중시키는 단계와, 상기 오프-액시스 홀로그램을 디지털 방식으로 기록하고 푸리에 변환시키는 단계를 포함한다. 오프-액시스 홀로그램을 기록(writing)하는 방법은 레이저 빔(1950)을 공간 빛 변조기(1975)를 통해서 통과시키는 단계와, 홀로그램을 부여하기 위해서 상기 레이저 빔을 광굴절 크리스탈(1995)의 초점 평면에 집중시키는 단계를 포함한다. 오프-액시스 홀로그램을 재생하는 방법은 재생 빔(1915)으로 홀로그램을 가진 광굴절 크리스탈을 조사하는 단계를 포함한다.

Description

디지털 대 디지털 방식 홀로그래피 및 홀로비젼용 향상된 포착 및 재생 시스템 {IMPROVEMENTS TO ACQUISITION AND REPLAY SYSTEMS FOR DIRECT-TO-DIGITAL HOLOGRAPHY AND HOLOVISION}
전통적인 홀로그래피의 방법으로는 필름과 홀로그래픽 플레이트가(홀로그래피용으로 바람직한 포토그래픽 에멀젼으로 이루어진 유리 플레이트) 홀로그램(1)을 기록하기 위해 사용되었다. 재생은 단지 아날로그 방법을 통해서, 레이저(또는 약간의 경우는 백색광) 및 최초로 기록된 홀로그램 또는 그의 복제품의 사용이 가능하였다. 이러한 아날로그 방법은 느리고, 성가시고 비싸다(4). 또한, 다른 위치로 전송되고 다른 위치에서 재생될 수 있는 전자 신호를 위해서 그들을 감소시키는 방법은 없었다. 항상 하드 카피를 보낼 필요가 있었다. 더욱 나쁘게는, 필름 처리에 관계된 시간 지연이 많은 상황에 있어서 홀로그래피의 이용과 그의 변형을 방해하였다. 설령 그 자체의 전형적인 홀로그래픽 시스템의 비용이 허용가능했을 지라도, 필름 처리의 필수성에 따라서 발생된 시간 지연 및 낮은 처리량은 절대적으로 허용 불가능한 지연과 관계된 비용을 유발시켰다(예를 들면, 타이어 제조업자는 특수한 타이어가 결점을 가졌다는 것을 알기 위해서는 45분, 심지어는 2분 조차 기다릴 수가 없다).
도 1을 참고하면, 전형적인 측파대 홀로그래피 시스템 기록 구성이 도시되어 있다(2-3). 레이저(110)로부터 나오는 빛은 빔 확대기(120)에 의해 확대된다. 빛이 렌즈(130)를 통해서 통과한 후 빔스플리터(140)에 의해 두 개의 성분으로 분열된다. 예를 들면, 빔스플리터(140)는 90% 반사된다. 대물 빔(object beam)(150)을 구성하는 반사 빔은 거울(160)을 향하여 이동하고 거울에 의해 반사된다. 그 후 대물 빔(150)은 물체(170)를 향하여 이동한다. 그 후 대물 빔(150)은 홀로그래픽 플레이트(190) 위로 입사한다.
한편, 빔스플리터(140)를 통해서 전송되는 렌즈(130)로부터 나오는 빛의 일부는 거울(200)을 향하여 이동하고 거울에 의해 반사되는 기준 빔(reference beam)(180)을 이룬다. 그 후 반사된 기준 빔은 홀로그래픽 플레이트(190)위로 입사한다.
최근에는, 비록 아날로그 방법(5)이기는 하나, 홀로그래픽 간섭이 개발되었다. 이는 초점을 이룬 홀로그래피의 개발을 포함한다(6-7).
본 명세서에서는 다수의 간행물이 인용되는데, 이는 괄호 내에 아라비아 숫자로 이루어진 위첨자로 나타내었다. 이들 간행물 및 기타의 간행물에 대한 인용문은 청구범위 바로 앞인 명세서의 맨 마지막 부분에 명시되었다. 그들의 전체에서 모든 이러한 공보의 발표 내용은 본 발명의 배경을 나타내고 기술을 설명하기 위한 목적으로 특별히 본 명세서내에서 인용문으로 결합되었다.
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 미국 특허법 35 U.S.C 120조 규정에 따라 1997년 6월 11일에 출원되어 현재 공동계류중인 미국 특허 출원 제08/873,252호의 일부 계속 출원으로서, 상기 미국 특허 출원의 모든 내용은 본 명세서에 완전하게 기재되어 있는 것 처럼하여 본 명세서에 참고로 포함한다.
미연방 정부 후원 연구 개발하에 이루어진
발명의 권리에 대한 진술
본 발명은, 록히드 마틴 에너지 리서치 코포레이션에 대해 미국 에너지성이 인정한 계약 제DE-AC05-96OR22464호 하에서 정부 지원을 받아 이루어진 것으로, 정부는 본 발명의 확실한 권리를 가진다.
본 발명은 일반적으로 홀로그래피 분야에 관한 것이다. 특히, 디지털 대 디지털 방식 홀로그램 포착 및 재생 시스템(즉, 필름 및 플래트가 없음)에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 홀로그램 포착은 전하 결합 소자(CCD) 카메라를 기초로 하였다. 따라서, 본 발명은 홀로그래픽 시스템에 관한 것이다.
도 1은 적당하게 분류된 "종래 기술"인 전형적인(레이쓰(Leith)와 업엣니엑스(Upatnieks)) 측파대 홀로그래피 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 나타내고 있는 간단한 디지털방식 홀로그래피 시스템의 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예를 나타내고 있는 "미켈슨(Michelson)" 기하학 디지털 방식 홀로그래피 셋업의 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 디지털 방식 홀로그래피 셋업의 또 다른 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 나타내는 디지털 방식으로 포착한 거울내에 있는 스크래치의 홀로그램을 보인 도이다.
도 5는 도 4의 2-D 푸리에 변환의 개요도이다.
도 6은 홀로그램 상 데이타를 도 4의 홀로그램으로부터 재생을 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예를 나타내는 홀로그래픽 재생 시스템에 대한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예를 나타내는 비결정질 탄소 피막위에 금 입자 홀로그램의 선택 영역을 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예를 나타내는 도 8의 홀로그램에 대한 푸리에 변환 계수의 선택 영역을 보인 도면(중심 영역: 자기 상관, 좌우측 영역 : 측파대)이다.
도 10a는 스케르저(Scherzer) 초점에서 대비 전송 함수를 보인 도면이다.
도 10b는 본 발명의 실시예를 나타내는 가보(Gabor) 초점에서 홀로그래피 특수 전송 함수를 보인 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예를 나타내는 표본 추출비율 s=4.66에서 32 포인트(불연속 푸리에 변환에서 디스플레이 포인트의 수가 32다)로 표본이 추출된 코스-패턴(cos-pattern)의 불연속 푸리에 변환 계수를 보인 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예를 나타내는, 방정식 (6)에 따른 코스-패턴에 대한 분석적 푸리에 변환 계수를 보인 도면이다(코스-패턴은 도 11의 데이타와 같이 동일 영역(실제 공간에서)으로 제한되고 상기 도면에서 세부 항목중 어느 하나라도 도 11에서 발견될 수 없다).
도 13은 본 발명의 실시예를 나타내는, 코스-패턴의 연장된 푸리에 변환 계수를 보인 도면이다(도 11에서와 같이 원래 세트의 디스플레이 포인트는 32이고, 파라미터 π를 16으로 선택하여 연장된 푸리에 변환에서 디스플레이 포인트의 수가 512이고 분석적 푸리에 변환에서 볼 수 있는 것과 같이 동일한 세부항목을 나타낸다.).
도 14는 본 발명의 실시예를 나타내는, 종래 불연속 푸리에 변환의 디스플레이를 허용하지만 화소의 분열(fraction)에 의해 이동된 연장된 푸리에 연산의 결과를 보인 도면이다(또한, 도 11에서와 같이 동일한 코스-패턴이 사용되었고,ΔK(및 2차원으로 Δ1)를 위한 참값(true value)이 선택되어 푸리에 공간내에서 하나 이상의 피크를 나타내는 것이 가능하였고 결국 디스플레이 포인트에 직접 떨어지고, 이경우 사이드로브는 사라진다(우측 피크를 보라)).
도 15는 본 발명의 실시예를 나타내는, 정밀하게 집중되지 않은 측파대로부터 재구성된 진폭이 이미지에 있어서 인위구조를 발생하는 것을 보인 도면이다(최악의 상황은 푸리에 공간에 있는 디스플레이 포인트들 사이로 정확하게 측파대의중심이 떨어질때다) .
도 16은 본 발명의 실시예를 나타내는, 렌즈를 관통하는 조도를 가진 홀로그램 포착 시스템에 대한 개략적인 마하-젠더(Mach-Zender) 레이아웃을 보인 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 조도 빔스플리터 및 빔 결합기의 면으로부터 반사되고, 그에 의해 비점 수차를 제거하는 대물 빔을 설명하고 있는 디지털 홀로그램 포착 시스템 레이아웃을 보인 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 디지털 홀로그램 포착 시스템의 사진을 보인 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 실제 재생 시스템에 대한 개략도이다.
도 20은 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 리튬 니오붐염 크리스탈 및 홀로그램 기록/재생 광학을 보인 도면이다.
도 21a 및 21b는 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 각각 홀로그래픽 재생 시스템을 위해 적당한 투과 및 반사 공간 빛 변조 광학 기하학을 보인 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 홀로그램 재생 시스템으로 실행된 것과 같이 편광자에 의해 수반된 800 x 600 컴퓨터 구동 공간 빛 변조기를 보인 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 차수가 분해된 공간 빛 변조화소 가장자리를 보이고 있는 튜브 렌즈의 푸리에 평면에서 레이저 빔의 사진을 보인 도면이다(중심 고휘도 스폿은 상이 분해되어 0 차수다).
도 24a-24d는 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 1/4 파 플레이트와 결합된 편광하는 빔스플리터를 보인 도면이다.
상기한 바와 같이, 1) 디지털 컴퓨터 인터페이스를 갖춘 CCD(전하 결합 소자) 카메라 또는 어떠한 적당한 비디오 카메라에 직접 홀로그램을 기록하고, 2) 홀로그램을 디지털 저장 매체(예를 들면, RAM, 하드 드라이브, 테이프, 기록가능한CD 등)에 저장하기 위한 방법을 위해 특별한 요구 사항이 있다. 이러한 방법을 실행하기 위한 장치의 중요한 형태는 기준 빔과 대물 빔사이의 매우 작은 각의 이용과 이미지를 단순화하기 위해 이미지 평면위에 홀로그램을 집중시키는 것을 포함한다. 또한, 발명은, 1) 2차원 디스플레이상에 홀로그램 위상 또는 진폭을 표시하는 방법과 2) 광학적으로 활성 크리스탈 및 레이저를 사용하여 완전하게 홀로그램을 재생하는 방법을 포함한다. 반대로, 종래 기술은 광학 홀로그램을 전자적(디지털 방식으로)으로 기록하기 위한 방법의 기술을 포함하지 않았고, 재생이 훨씬 적었으며, 광학 홀로그램을 퍼뜨렸다.
여기에 개시된 개선책은 더 높은 품질, 더 낮은 잡음 디지털 홀로그램 포착 및 재생을 인가하였다. 개선책은 기하학에서의 변화들과 고분해 홀로그램의 포착 및 분석을 허용하기 위한 광학적 구성 요소들을 이용하였다. 또한, 재생 시스템의 개선책은 광굴절 크리스탈에 디지털 격자(홀로그램)의 기록과 그 다음 단일 레이저 빔으로 상기 격자 또는 홀로그램을 재생하도록 하였다.
발명의 하나의 실시예는 레이저와, 상기 레이저에 광학적으로 연결된 조명 빔스플리터와, 상기 조명 빔스플리터에 광학적으로 연결된 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈에 광학적으로 연결된 물체와, 상기 레이저에 연결된 기준 빔스플리터와, 상기 기준 빔스플리터에 광학적으로 연결된 기준 거울과, 상기 기준 빔스플리터와 상기 조명 빔스플리터 둘 다에 광학적으로 연결된 빔 결합기와, 상기 빔 결합기에 광학적으로 연결된 디지털 기록기를 포함하고, 기준 빔과 대물 빔이 오프-액시스(off-axis) 홀로그램을 형성하기 위해 상기 디지털 기록기의 초점 평면에 결합되고, 상기 대물 빔과 상기 기준 빔이 동시에 다수의 기준과 대물 파를 구성하는 오프-액시스 홀로그램을 기록하기 위한 장치를 바탕으로 하였다. 본 발명의 다른 실시예는, 레이저 빔을 대물 빔과 기준 빔으로 분열시키는 단계와, 상기 기준 빔을 기준 빔 거울로부터 반사시키는 단계와, 상기 대물 빔을 조명 빔스플리터로부터 반사시키는 단계와, 상기 대물 빔이 대물 렌즈를 관통하여 통과시키는 단계와, 상기 대물 빔이 물체로부터 반사시키는 단계와, 오프-액시스 홀로그램을 형성하도록 상기 기준 빔과 상기 대물 빔을 디지털 기록기의 초점 평면에 집중시키는 단계와, 상기 오프-액시스 홀로그램을 디지털 방식으로 기록하는 단계와, 세트 결과를 얻기위해 상기 오프-액시스 홀로그램을 푸리에 변환에 따라 변환시키는 단계를 포함하는 오프-액시스 홀로그램을 기록하는 방법을 바탕으로 하였다.
발명의 다른 실시예는 레이저와, 상기 레이저에 광학적으로 연결된 공간 빛 변조기와, 상기 공간 빛 변조기에 광학적으로 연결된 렌즈와, 상기 렌즈에 광학적으로 연결된 광굴절 크리스탈을 포함하고, 기록 빔이 상기 광굴절 크리스탈위에 홀로그래픽 회절 격자 패턴을 부여하기 위해 상기 렌즈를 통해 상기 광굴절 크리스탈의 초점 평면에 집중시키는 오프-액시스 홀로그램을 기록하기 위한 장치를 바탕으로 하였다. 발명의 다른 실시예는 레이저 빔을 공간 빛 변조기를 통해서 통과시키는 단계와,
광굴절 크리스탈상에 홀로그래픽 회절 격자 패턴을 부여하기 위해서 상기 레이저 빔을 광굴절 크리스탈의 초점 평면에 집중시키는 단계를 포함하는 오프-액시스 홀로그램을 기록하는 방법을 바탕으로 하였다..
발명의 다른 실시예는 레이저와, 상기 레이저에 광학적으로 연결된 광굴절 크리스탈을 포함하는 오프-액시스 홀로그램을 재생하기 위한 장치를 바탕으로 하였다. 발명의 다른 실시예는 재생 빔으로 홀로그래픽 회절 격자를 가진 광굴절 크리스탈을 조사하는 단계를 포함하는 오프-액시스 홀로그램을 재생하는 방법을 바탕으로 하였다.
이러한 본 발명의 양상들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면들과 관련하여 고려되어질 때 더 잘 이해되고 인식될 것이다. 그러나, 다음의 상세한 설명이 본 발명의 바람직한 실시예들과 그의 많은 특별한 세부 사항들을 나타내고는 있지만, 이는 제한적이 아닌 예시적인 것으로 제공되는 것임을 알아야 한다. 여러가지 변경 및 수정은 본 발명의 기술 사상을 벗어남이 없이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있는 것으로 본 발명은 그러한 변경 모두를 포함한다.
본 발명을 구성하는 장점 및 특징과 본 발명에 제공된 모델 시스템의 구성 요소 및 작동의 명확한 개념은, 본 명세서에 수반되어 그 일부를 형성하는 도면에 예시된 것으로서 예시적이므로 제한적이지 않은 실시예들을 참고할 때 보다 쉽게 명확해질 것이다. 도면에서 동일한 부재에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 도면에 도시된 형태들은 실제 동일 크기가 아님을 필히 주목해야 한다.
본 발명과 그에 대한 다양한 형태 및 장점의 세부 사항이 첨부된 도면들을 통해 설명되고 다음의 설명에서 열거된 한정되지 않은 실시예들을 참고로 하여 더욱 충분하게 설명되어졌다. 잘 공지된 구성 요소 및 처리 기술의 설명은 본 발명이 명확해지도록 하기 위해서 생략되었다.
1. 시스템 개요
지금까지 디지털 홀로그래피가 개발되지 않은 이유는, 이전에는 디지털 비디오 카메라 또는 디지털 매체에 순응할 수 있는 카메라의 분해가 전형적인 홀로그램에서 본래의 아주 높은 공간 주파수를 기록하기에는 충분히 양호하지 않기 때문이었다. 발명은 이러한 어려움을 극복하고, 푸리에 변환 홀로그램 분석을 위해 기록하는 카메라의 고유의 홀로그래픽 분해까지 모든 그들의 공간 주파수 및 홀로그램을 기록하기 위한 몇 가지 기술을 결합하였다.
어떻게 광학 홀로그램(홀로그램이다)을 디지털 대 디지털 방식으로 기록할 것인가를 명확히 이해하는 것이 필요하다. 또한 간섭 및 전자 홀로그래피에서 사용된 푸리에 변환 기술이 홀로그램을 분석하기 위해 사용될 수 있음을 명확히 이해할 필요가 있다. 또한, 디지털 홀로그램에 평면파의 수학적 첨가와 광학적 관련 크리스탈에 얻어진 강도 함수의 기록이 원래의 측파대 홀로그램을 발생하기 위해 사용된 각보다는 다른(훨씬 더 큰) 회절 각 α로 실질적으로 홀로그램을 재생하는 것을 명확히 이해할 필요가 있다.
2. 바람직한 실시예의 상세한 설명
도 2를 참고로 하여, 간단한 디지털 대 디지털 방식 홀로그래피 시스템이 디지털 기록과 홀로그램을 재생하기 위해 결합된 하드웨어 개념을 설명하기 위해 보여지고 있다. 레이저(210)로부터의 빛은 빔 확대기/공간 여파기(220)를 통해 확대된다. 그 후 확대/여파된 빛은 렌즈(230)를 관통하여 이동한다. 그 후, 빛은 빔스플리터 (240)로 이동한다. 예를 들면, 빔스플리터(240)는 50% 반사할 수 있다. 빔스플리터에 의해 반사된 빛은 물체(260)를 향하여 이동하는 대물 빔(250)을 구성한다. 그 후 물체(260)로부터 반사된 빛의 일부는 빔스플리터(240)를 통하여 관통하고 초점 렌즈(270)를 향하여 이동한다. 그 후 이 빛은 전하 결합 소자(CCD) 카메라 (미도시)로 이동한다.
한편, 빔스플리터(240)를 관통하여 통과하는 렌즈(230)로부터의 빛의 일부는 기준 빔(280)을 구성한다. 이 기준 빔(280)은 거울(290)로부터 작은 각으로 반사된다. 그 후 거울(290)에서 반사된 기준 빔은 빔스플리터(240)를 향하여 이동한다. 그후 빔스플리터(240)에 의해 반사된 이러한 반사 기준 빔의 일부는 초점 렌즈 (270)를 향하여 이동한다. 그 후 초점 렌즈(270)로부터의 기준 빔은 CCD 카메라를 향하여 이동한다. 계속해서, 초점 렌즈(270)로부터의 대물 빔과 초점 렌즈(270)로부터의 기준 빔은 다수의 동시 기준파와 대물파(300)를 구성한다.
도 2를 도 1과 비교하면, 적어도 다음과 같은 차이점들에 의해 홀로그램을 기록하기 위해서 필름 또는 사진 플레이트를 사용하는 것보다 CCD 카메라를 사용하고 있음을 볼 수 있다. 1) 발명은 고분해 CCD(예를 들면, 1,400,000 화소),(60,000,000화소 이상을 가진 CCD는 이미 사용가능하다)를 사용한다. 2) 발명은 빔스플리터, 아주 작은 각으로 결합될 기준 빔과 대물 빔의 "미켈슨 (Michelson)" 기하학(기하학적) 관계를 이용한다(기준 빔 거울과 CCD는 미켈슨 간섭 기하학과 유사하다). 이러한 기하학은 홀로그램의 푸리에 분석을 위한 공간적 헤테로다인 또는 측파대 프린지(fringe)를 만드는 작은 각을 생성하도록 하기 위해서 기준 빔 거울을 경사지게 한다. 3) 발명은 물체를 CCD의 초점 평면위에서 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈를 사용한다. 이 렌즈는 바람직하게 초점 길이가 다른 렌즈들을 사용하고 상응한 공간 기하학(예를 들면, 물체 거리와 상 거리의 비율)을 조절함으로써 확대 또는 축소를 제공한다. 이전의 세 개의 요소들은 문헌(10-12)을 통해 공지된 푸리에 변환 소프트웨어 분석 방법과 결합될 때 디지털 기록과 홀로그램의 재생을 지시한다.
이 시스템은 실시간으로 홀로그래픽 이미지를 기록 및 재생하고 또는 나중에 재생하도록 그들을 저장하기 위해 적당하다. 홀로그램이 디지털 방식으로 저장되기 때문에, 일련의 홀로그램은 홀로그래픽 이동 사진을 생성하기 위해 만들어질 수 있고, 또는 홀로그램은 원거리 위치에서 재생을 위한 전자적 방송으로 홀로그래픽 텔레비젼(홀로 비젼)을 제공할 수 있다. 홀로그램이 진폭과 위상을 저장하기 때문에,파장 및 광학 통로 길이에 직접 비례하는 위상을 가지며, 이러한 디지털 홀로그래피의 지향은 매우 정확한 측정 도구를 사용하여 정확한 구성 요소, 조립체의 형상 및 치수를 검증한다. 유사하게, 디지털 방식으로 홀로그램을 저장하기 위한 능력은 디지털 홀로그래픽 간섭을 위한 방법을 제공한다. 동일 물체의 홀로그램은 약간의 물리적 변화(응력, 온도, 미세한 기계가공 등) 후 변화(위상 변화는 직접 파장에 비례한다)의 물리적 측정을 계산하기 위해 서로에서 공제된다. 유사하게 하나의 물체는 그들 각각의 홀로그램을 공제함으로써 제 1 또는 마스터 물체에서 제 2 물체의 편차를 측정하기 위해 유사한 물체와 비교될 수 있다. x-y 평면에 있는 두 개의 화소위에 z-평면에 있는 2π보다 큰 위상 변화를 명확하게 측정하기 위해서 홀로그램은 하나 이상의 파장으로 기록되어야 한다(두 개의 주파수 간섭의 논의가 문헌에 잘 공지되었고 여기에서는 되풀이 되지 않았다).
발명은 고분해 비디오 카메라 사용, 홀로그래픽 물체와 기준 파에 대한 매우 작은 각 혼합(분석될 프린지마다 두 개 이상의 화소와 공간 특징마다 두 개 이상의 프린지로 얻어진 각으로 혼합), 기록(카메라) 평면에서 물체의 이미지화 및 홀로그래픽 이미지(모든 화소를 위해 기록된 위상과 진폭을 가진 이미지)를 기록하기 위해 가능하게 만들어지는 공간적으로 저주파수 헤테로다인(측파대) 홀로그램의 푸리에 변환 분석을 결합한다. 또한, 구경조리개는 이미지 시스템에 의해 분석될 수 있는 것 보다 더 높은 임의의 주파수의 앨리어싱(aliasing)을 방지하기 위해 물체를 초점을 맞추는데 있어서 포함된 하나 이상의 렌즈의 후방 초점 평면에서 사용될 수 있다(앨리어싱은 문헌에 완전하게 기술되어 있고, 또한 공간 주파수 존재를 제한하기 위해 렌즈의 후방 초점 평면에 구경조리개를 놓는 것은 잘 기술되어 있어 잘 이해될 것이다). 만약 물체내에 공간 주파수가 이미지 시스템에 의해 분석될 수 있다면 구멍은 필요하지 않다. 기록되자 마자, 2차원 디스플레이에 관하여 3-D 위상 또는 진폭과 같이 홀로그래픽 이미지를 재생하거나 원래 이미지를 재생하기 위해 위상 변화 크리스탈 및 백색광 또는 레이저 빛을 사용하여 완전히 원래 기록된 파장을 재생하는 것이 가능하다. 원래 이미지는 레이저로 위상 변화 매체를 통해 기록함으로써 재생되었고, 백색광이나 다른 레이저가 원래 이미지를 재생하기 위해 사용된다. 세 개의 다른 레이저 색으로 이미지를 기록하고 재생된 이미지를 결합함으로써 참색(true-color) 홀로그램을 만드는 것이 가능할 수 있다. 일련의 이미지를 연속적으로 기록하고 재생함으로써, 홀로그래픽 이동 사진을 형성하는 것이 가능하다. 이러한 이미지들이 디지털 방식으로 기록되기 때문에, 그들은 또한 라디오 주파수(RF) 파장(예를 들면, 마이크로파)으로 또는 적당한 디지털 기호화 기술을 사용하여 섬유나 캐이블의 디지털 네트웍을 통해 전파될 수 있고, 원거리 위치에서 재생될 수 있다. 이것은 효율적으로 홀로그래픽 텔레비젼과 이동 사진 또는 "홀로 비젼"을 허용한다.
CCD의 초점 평면위에서 물체를 초첨을 맞추기 위해 렌즈를 사용하는 것에 관하여, 지점의 회절 패턴은 패턴의 중심으로부터 거리가 증가한 만큼 점점 증가하는 폐쇄 프린지를 가지는 구면함수에 의해 기술될 수 있다. 이러한 프린지들이 서로 점점 더 가까워짐으로써, 그들은 비디오 카메라에 의해 분석될 수 없다. 또 다른 단점은 복합 물체로부터 포인트 회절 패턴의 상호 작용이 불가능하게 빽빽하고 복잡한 패턴을 생성하기 때문에 비디오 카메라에 의해 분석될 수 없다. 기록 평면상에서 물체에 초점을 맞추는 것은 이러한 회절 패턴을 제거하여, 결국 현대 고분해 비디오 카메라는 합리적인 충실도로 홀로그램을 기록할 수 있다.
만약 기록 미디어가 100 라인/mm를 분해한다면, 홀로그래픽 분해는 대략적으로 16 라인/mm, 또는 단일체 확대도에서 50 마이크론 정도로 될 것이다. 이러한 제한은 확대 렌즈의 사용에 의해 증가될 수 있다. 100라인/mm의 카메라 분해를 위해, 홀로그램 분해는 만약 10의 확대가 사용된다면 대략적으로 160라인/mm로 될 것이다. 유사하게, 공간 분해는 길고 카메라위에서 원래 이미지의 어떠한 비확대에 의해 감소될 것이다.
또한 발명은 많은 다른 접근을 통해 구체화될 수 있다. 예를 들면, 발명은 홀로그램 위상의 헤테로다인 포착보다 더 변화하는 위상 및 각 화소를 위한 진폭을 사용할 수 있다. 위상 변화 간섭은 문헌에 잘 기록되어 있다.
다른 일례로써, 발명은 광학적으로 예민한 크리스탈에 대하여 강도 패턴을 기록하는 많은 다른 방법을 사용할 수 있다. 이러한 것은 예리하게 초점을 이룬 조사 레이저 빔을 사용하고(공간 빛 변조기를 사용하는 것보다), 편향 레이저 빔없는 공간 빛 변조기(SLM)로 기록하고, 많은 가능한 기록 개요의 기하학적 변화를 포함한다. 다른 일례로써, 발명은 홀로그램을 재생하기 위해 회절 격자를 생성하도록 하는 위상 변화외에 광학적 효과를 사용하는 광학적으로 예민한 크리스탈을 사용할 수 있다. 또 다른 일례로써, 발명은 실질적으로 강도 패턴을 생성하기 위해 매우 미세한 화소를 가진 공간 빛 변조기를 사용할 수 있고, 그것에 의해 임의의 제거는홀로그렘을 재생하기 위한 광학적으로 예민한 크리스탈으로 강도 패턴을 기록할 필요가 있다.
일 례
본 발명의 특별한 실시예가 다음의 더욱 세밀하게 다양한 중요한 형태들을 설명하기 위해 사용하는 제한되지 않은 일례를 통해 추가로 기술될 것이다. 일례는 본 발명이 단지 본 발명을 실행하기 위한 기술내에서 기술된 것들을 실행할 수 있고 더욱 가능하게 할 수 있는 방법의 이해를 용이하게 하기 위해 의도되어졌다. 따라서, 일례는 본 발명의 범위를 제한한 것으로 해석하지 말아야 한다.
도 3a는 디지털 방식 홀로그래피를 위한 전형적인 "미켈슨" 기하학의 사시도를 보이고 있다. 레이저 빛은 빔스플리터로(310)로 제공된다. 빔스플리러(310)에서 나오는 대물 빔은 반도체 웨이퍼 마운트(320)로 이동하고 그 후 초점 렌즈(330)로 이동한다. 한편, 빔스플리터(310)에서 나오는 기준 빔은 압전기 기준 빔 거울 마운트(340)상에 장착된 기준 빔 거울로 이동한다.
도 3b는 전형적인 기록 "미켈슨" 기하학의 다른 사시도를 보이고 있다. 이 도면에서, 장치의 다른 부구성 요소에 관하여 디지털 방식 CCD 카메라(350)의 위치가 더욱 쉽게 인식될 수 있다. 이 도면에서, 대물 타겟 마운트(360)의 위치가 더욱 쉽게 인식될 수 있다.
도 4는 거울(이 경우에서는 물체)내에 스크래치의 헤테로다인(측파대) 홀로그램이다. 홀로그램은 도 3a-3b에서 설명되고 상기에 기술된 디지털 홀로그래피 시스템에 대한 방식으로 만들어졌다. 홀로그램에서 관찰할 수 있는 프린지는 기준 빔과 대물 빔사이의 간섭 때문에 발생한다. 기준 빔 거울은 이러한 프린지를 생성하기 위해 약간 경사져 있다. 이것은 홀로그램의 화소를 위한 위상 및 진폭을 계산하기 위해 홀로그램의 푸리에 변환 분석을 허용하는 프린지의 실체이다. 푸리에 변환 분석은 아래에서 더욱 상세히 논의될 것이다.
도 5는 도 4의 2차원 푸리에 변환에 대한 개요도이다. x축은 x 차원을 따른 공간 주파수 축이고 y축은 y 차원을 따른 공간 주파수 축이다. 그의 실제 데이타는 (fx,fy) 주파수 공간내에 특별한 공간 주파수의 강도에 상응한 매트릭스 수이다. 백색 점들의 수와 밝기는 도 4에서 나타낸 공간 주파수의 주파수 공간내 강도와 위치를 나타낸다. 이것은 기준 빔 프린지가 축에서 떨어진 실제 홀로그램 이미지를 변화시키고 주파수 공간에서 그들의 분리를 인가하는 헤테로다인 로컬 발진기로써 작용하는 것을 도 5로부터 인식될 수 있다. 이것은 프린지 마다 두 개 이상의 화소가 프린지를 분석하기 위해 요구되어지는 샤논의 원리(또는 니퀘스트의 한계)로 부터, 분석 형태마다 3 이상의 프린지가 홀로그램내에 있는 물체를 분석하기 위해 요구되는 전자 홀로그래피로부터 공지되었다(보통 캐리어 공간 주파수와 대물 주파수를 더하는 분해능을 허용하기 위해 형태마다 세 개 내지 네 개 프린지를 필요로 하지만, 보엘킬 등에 의한 연장된 푸리에 변환에 관한 연구가 형태마다 2 프린지의 사용을 인가한다.). 따라서, 이러한 두 개의 제한은 대물에 대한 바람직한 확대와 홀로그램내에 있는 형태(공간 주파수)를 분해하기 위해서 기준 빔과 대물 빔사이의 경사각을 결정한다.
도 5에 도시된 데이타는 푸리에 공간내에 축을 헤테로다인 캐리어 주파수(대물과 기준 빔사이의 작은 경사각에 의해 발생된 공간 주파수)의 최상부로 변형하고, 그 후 원 기시점 둘레에 신호들(실질적으로 그 자체가 상호작용하는 기준 빔과 그 자체가 상호 작용하는 대물 빔으로 부터 얻어진 신호들이고, 홀로그램에서의 잡음이다.)을 차단하기 위해 디지털 여파기(예를 들면, 한닝 또는 버터워쓰 여파기)를 인가하고, 그 후 역(逆) 푸리에 변환을 수행함으로써 분석된다. 모든 이러한 분석은 디지털 컴퓨터에서 실행될 수 있고 실시간으로 행해질 수 있다. 실시간 분석은 30 내지 100 만큼 많은 고 수행 평행 프로세서(예를 들면, 펜티엄 프로 또는 DEC 알파)가 초당 30 프레임의 프레임 속도를 달성하기 위해 요구될 수 있다. 이러한 용량의 컴퓨터 시스템은 현재 큰 데이타베이스 서버 및 주식 시장 계산 엔진으로써 보통 사용된다. 또한 그들은 단기간 저분해 날씨 예보, 영화 산업의 이미지 조절과 창조를 위해 적당할 수 있다. 이것은 그러한 시스템이 6 내지 10년내에 탁상용 시스템으로 될 것이 예상된다.
도 6은 도 5에서 얻어진 데이타(홀로그램)에 대하여 기술된 분석을 수행함으로써 생성된 위상 데이타의 재생을 보이고 있다. 실제 홀로그램과 같은 데이타의 재생은 광학적 크리스탈내에 회절 격자의 창조와 정확한 각에서 레이저 빛(또는 적당하게 처리된 백색광)으로 회절 격자의 조명을 필요로 한다. 광학적으로 민감한 크리스탈에 실질적으로 기록될 데이타는 홀로그램 데이타로부터 홀로그램 데이타의 각 화소 h(x,y,z0)에 대하여 함수 f(x,y,z0)를 더함으로써 계산되어지고, 여기에서두 개의 함수는 복합체이고,
f(x,y)=eikcos(α)r
r은의 제곱근이다.
위에서 더해진 지수함수는 물리적으로 홀로그램의 원래 대물파를 가진 각α에서 교차하는 평면파를 더하는 것과 일치한다. 합계에 의해 생성된 함수는 빛에 민감한 크리스탈에 레이저로 기록된 절대치 강도 함수를 형성하기 위해 그의 복합체 공액에 의해 증가되었다(물체를 사용하여 기준 빔의 강도 크로스-항(cross-term)을 기록하는 것이 가능하고, 자기상관 항을 떨어뜨리는 것이 가능하다). 따라서 빛에 민감한 크리스탈에서 발생된 회절 격자는 원래의 홀로그램을 재생하기 위해 각 α에서 레이저 빛으로 조사될 수 있다. 만약 크리스탈이 레이저 빛으로 기록될 때 일시적인 위상 변화 또는 굴절 인덱스 변화를 가지고서, 즉시 얻어지거나 저장된 홀로그램으로부터 새로운 이미지를 연속적으로 기록하고 각 α에서 서로 다른 레이저로부터 레이저 빛(또는 적당하게 처리된 백색광)으로 각 이미지를 비춤으로써 사용된다면, 3-D이동 사진 또는 3-D 텔레비젼 이미지가 생성될 수 있다. 이것은 오직 가능한 하나의 방법이고, 단지 광학적으로 예민한 크리스탈에 홀로그래픽 이미지를 기록하고 그 후에 재생하기 위한 가능한 방법은 아니다.
도 7은 발명을 사용하는 이동 사진 또는 텔레비젼을 생성시키기 위한 방법을 서술하고 있다. 이는 홀로그램이 위상 변화 크리스탈(710)내에 두 개의 레이저 빔을 상호 교차시킴으로써 위상 변화 또는 다른 광학적 활성 크리스탈에 기록되어지는 것으로 인식될 수 있다. 레이저 빔(1)은 내부로 홀로그램 강도 패턴을 조절하기 위해 공간 빛 조절기(720)를 관통하여 통과되고, 상술된 바와 같이 원래의 홀로그램으로부터 수학적으로 발생된다. SLM(720)은 데이타 통로(750)를 통하여 컴퓨터(740)에 의해 제어된다. 초점 렌즈(730)는 레이저 빔 3으로 레이저 빔 1의 상호 교차에서 위상 변화 크리스탈(710)내에서 상기 패턴을 집중시키고, 두 레이저의 결합된 강도는 크리스탈 (710)에 패턴을 기록하기 위해 적당하다. 상기 패턴이 기록된 후, 레이저 빔(2), 각 α에서 크리스탈(710)에 관한 입사는 원래의 홀로그램을 재생한다.
광파 홀로그래피의 도입
여기에서 기술된 홀로그램 공정 단계들이 더욱 쉽게 이해되도록 하기 위해서, 첫 번째 오프-액시스 홀로그래피(off-axis holography)의 특징을 간단히 검토하는 것이 유용하다. 예를 들면 전계 방출 전자 총을 사용하는 고도의 간섭성 전자원을 갖춘 전자 현미경에서, 표본상에 입사된 전자 빔은 동일하게 평면파이다. 실질적으로, 이것은 만약 조명이 큰 영역위로 퍼진다면 합리적인 근사치로 달성될 수 있다. 이러한 이상적인 경우에서, 현미경내에 있는 물체는 대물 파에 대하여 입사 평면파 exp를 변경하고,
로서 정의된다.
와는 실함수이고 각각 대물 진폭과 대물 위상을 기술한다. 벡터 은 표본 평면, 또는 (x,y) 평면에서 벡터다. 단순성의 이유에 대해서, 확대 요소 및 이미지 관계는 무시되었고, 따라서 이미지 평면과 물체 평면에서 백터들은 일치한다.
오프-액시스 홀로그램을 기록할 때, 물체는 동일하게 겹프리즘의 일측상에 독단적으로 설치된다. 그 후 겹프리즘은 기준파, 즉, 겹프리즘의 다른 측부상의 파와 이미지 파(또는 실험실적인 셋업에 의존하는 대물 파)는 겹친다(리치트, 1986, 조이 등, 1993, 묄렌스테드와 뒤커, 1956, 도노무라, 1993). 이상적으로, 기준파는 표본의 어떠한 부분으로도 관통하지 않은 평면파이다. 그러나, 이것은 유일한 요구사항이 아니고 받아들일 수 있는 결과들이 만약 기준파가 표본을 관통하여 진행한다면 얻어질 수 있거나 자계 또는 전계에 의해 변형된다. 겹프리즘 바로 아래에 있는 이미지 평면에서, 발명가들은 이미지 강도를 발견하였다(뵐키와 리치트, 1990).
여기에서 추가 항은 비탄성적으로 산재된 광자를 고려하였다. 항은 홀로그래픽 프린지의 공간 주파수를 기술하고 있다.와는 이미지 진폭 및 위상을 기술하고 있고, 대물 렌즈( 그리고 외란에 대한 다른 근원)의 수차로 인하여 대물 진폭과 위상이 차이가 난다. 항 μ은 만약 물체가 사용되지 않는다면, 즉, A=1, Iinel및 Φ가 0일 경우의 간섭 프린즈의 대조를 기술하고 있다.
도 8에서, 비결정질 탄소 호일상의 금 입자의 홀로그램으로 부터 선택된 작은 영역은 간섭 프린지를 보이기 위해 표시되었다. 그들은 (복합체)이미지파에 관하여 정보를 도출하기 위해서, 진폭과 위상으로부터, 이미지 강도푸리에 변환(FT)이 수행되었고,
을 얻었다.
여기에서 * 은 합성변환을 나타낸다.
도 8의 홀로그램의 푸리에 변환은 도 9에서 보여졌다. 중심 영역은 '자기상관관계'로써 공지된 것으로, 종래 이미지의 푸리에 변환과 일치한다. 이 이미지에서 흥미있는 형태는 자기상관 관계 둘레에서 귀같이 보이고 있는 '측파대'다. 클로저 모습은 예를 들면, 측파대의 중심에 관계하여 중심대칭이 아니고, 마주하는 빔은 동일 강도가 아님을 보이고 있다.
식 (3)의 마지막 두 개의 렌즈는 도 9의 두 개의 측파대와 일치한다. 측파대들 중 하나를 푸리에 변환으로부터 고립시킴으로써, 발명가들은 복합 이미지파의 푸리에 변환을 보유하였다. 색수차를 무시하면, 복합 이미지 파의 푸리에 변환은 다음과 같은 방법을 통해 복합 대물파의 푸리에 병형과 일치하는 것으로서,
여기에서 항는 등평탄화(isoplanatic) 파 수차를 기술하고 있다. 여기에서,는 푸리에 공간(또는 역 공간), 즉, 대물 렌즈의 후방 초점 렌즈내에 2차원벡터다. 만약가 공지되었다면 상기 식으로부터 명백하고, 이 정보는의 영향력을 취소하기 위해 사용될 수 있고, 포이트 분해능에 대한 개선을 얻을 수 있다(도로무라 등, 1979, 푸 등1991). 이것은 고분해능 결정 구조 이미지의 설명이 더욱 직관적이 될 때 바람직할 수 있다.
전자현미경의 포인트 분해능의 가능한 개선 이외에, 광파 홀로그래피의 중요한 형태는 이미지 위상의 직접 접근성이다. 신-펑크션(sin-function)(레이머, 1989)이고 도 10A에서 변위된 종래 대조 전달 함수와 대비하여, 이미지 위상내부로 대물 위상의 이동 함수는 코스-펑크션으로 기술되었다. 이러한 전달 함수는 도 10B에서 변위되었다. 코스-타입 전달 함수의 장점은 큰 영역 대조(크기가 >1nm)가 감소되고, 약간 하락된 포인트 분해능 이외에, 정보의 전체 양이 가보(Gabor) 초점에서 이미지 강도에서 보다 이미지 위상에서 높다는 것이다(웨이저스틸, 1989, 리치트, 1991). 상기 이유중의 하나로 이미지 위상의 직접 변위는 약간의 경우에서 이미지 강도에 대해 바람직할 수 있다.
연장된 푸리에 변환
컴퓨터로 홀로그램을 평가하기 위해서, 불연속 푸리에 광학이 종래에 사용되었다. 비록 이미지의 불연속 푸리에 변환이 원래 이미지와 같이 동일한 정보를 포함할 지라도, 종래 불연속 푸리에 변환은 이 일을 수행하기에는 이상적인 도구가 아니다.
이것을 설명하기 위해, 발명가들은 느린 조사 CCD 카메라로 부터 용이하게 얻어진 사이즈 NXN 화소의 불연속 이미지를 고려하였다. CCD 카메라의 하나의 화소의 크기가 면적 dXd를 가지며, 이웃하는 화소사이의 거리가 d임을 가정하라. 이미지 함수 I(x, y)는 각 화소에 기록되었고, m, n=1,...,N으로 다음의 값을 가진다.
Im,n은 화소의 영역에 대한 적분으로 인하여 화소((m-1/2)d),(n,-1/2)d))의 중심에서 함수 I(x,y)의 값과 약간 차이가 난다. 이 효과는 다른 것과 함께 CCD 카메라의 MTF에 공헌한다. 이러한 논의를 위해, 발명가들은 MTF가 I((m-1/2)d),(n,-1/2)d))=In,m으로 정정될 것으로 추정된다. 또한 우선 I(x,y)가 0 ≤x,y≤Nd를 위해, 어떤 경우에서도 0인 다음의 형태를 갖는 것을 가정할 수 있다.
I(x,y) = cos[2π(xu + yv)] (6)
디지털화 이미지 Im,n은 0≤x,y≤Nd를 위해
I = cos{2π[(m-1/2)ud + (n-1/2)vd]} (7)
이고, 어떤 경우에서도 0이다. 발명가들은 공간 주파수를 위한 샘플링 속도 s로써 식(7)에서 정의된 프린지에 대하여 직각 방향으로 커버 2π를 위해 요구된 화소의 수를 한정한다.
s:=(8)
이러한 화소들의 수가 정수로 되는 것을 요구하지 않는다. 샘플링 정리는 만약 이미지 함수 I(x,y)가 이미지의 공간 주파수가 니퀘이스트 한계(12)이하로 단순화되지 않도록 샘플링된다면, 이미지 함수는 CCD 카메라의 영역내에서 균일하게 한정된다. 다른 말로, 만약 이미지 함수 I(x,y)의 모든 공간 주파수가 s≥2로 샘플링된다면, CCD 카메라의 영역내에 I(x,y)에 대한 정보 Im, n은 완전하다. 따라서, 만약 I(x,y)가, 실제 공간 및 푸리에 공간에서, 예를 들면 124 X 124 또는 13789 X 13789 샘플링 포인트로 표시된다면, 표시의 문제만 될 뿐이다.
불연속 푸리에 변환 FTd{...}는 다음식으로 정의되고,
여기에서 N/2≤k, 1≤N/2-1이다. 도 11은 일 차원과 N=32인 식(7)의 푸리에 변환 FTd{Im}의 모듈을 보이고 있다. 연장된 푸리에 연산을 위한 동기가 원래 FTd{Im}의 모듈사이의 표시와 식(6) FTa{I(x)}의 분석적 푸리에 변환의 모듈의 표시에 있어서 놀라운 차이로 부터 나왔다. 분석적 푸리에 변환 FTa는 다음과 같이 정의된다.
FTa{I(x)}의 모듈은 도 2에 나타내어졌다. 도 11과 12를 비교하면, 도 12에서 상세히 볼 수 없는 어느 하나가 도 11에서 발견되는 것은 분명하다. 또한, FTa는푸리에 공간을 무한으로 연장하고, 여기에서 FTd는 잘 공지된 니퀘스트 한계인 1/(2d)를 넘어서 연장하지 않는다.
(불연속) 연장된 푸리에 변환 EFT는 다음과 같이 정의되고,
-1≤Δk, Δ1≤1; -Nτ/2≤k, 1≤1Nτ/2-1을 가진다. 역연장 푸리에 변환은 다음과 같이 정의된다.
새로운 변수 Δk, lΔ 및 τ는 푸리에 공간에서 표시의 변화 뿐만 아니라 표시 포인트의 수를 허용한다. Δk, Δl=0 및 τ=1, EFT=FTd에 대해서 주목하라.
τ의 효과
τ의 효과는 도 13을 통해서 볼수 있다. τ=16 및 Δk, Δl=0을 사용하면, 도 11에서와 같이 N=32 포인트 대신에 푸리에 공간에서 표시하기 위한 NΔ=512 포인트들이 있다. 명백하게, 분석적 푸리에 변환(도 12)에서 볼 수 있는 세부 사항은 불연속 EFT 에서 나타난다. 그러나 다시, EFT(τ≥1에 대해서)와 FTd는 동일 정보를 포함한다. 분석적 모듈과 연장된 푸리에 변환 모듈의 표시에서는 여전히 두 가지 차이점 있다. 첫 번째는 니퀘스트 한계가 연장된 푸리에 변환에서 여전히 유지되고공간 주파수는 니퀘스트 한계를 넘어서 나타나지 않는다. 두 번째는 제한된 이미지 영역이 니퀘스트 한계에서 후방으로 반사되는 푸리에 공간에서 더 높은 주파수를 발생하고 FTa에서 볼 수 있는 매우 미세한 사항들의 소멸과 같은 차이점들을 발생시킨다.
Δk의 효과
EFT{Im}에서 Δk의 효과는 특별한 경우인 Δk=0.133 및 τ=1에 대한 것으로 도 14에서 나타내어졌다. 도 11과 비교하여, 두 개의 피크 중 오른쪽은 정확하게 푸리에 공간내에 화소(또는 표시 포인트)와 일치한다. 이것은 도 11을 통해 볼 수 있는 바와 같이 소실하는 사이드로브를 야기한다.
푸리에 공간내에 디스플레이 포인트의 이동은 오프액시스 광파 홀로그래피를 위해, 특히 이미지 진폭의 재구축을 위해 매우 중요하다(대부분의 상황에서, 디스플레이 포인트를 벗어나는 측파대의 중심에 의해 발생되고 재구축된 위상에서 웨지는 쉽게 보정될 수 있다). 디스플레이 포인트를 벗어나는 측파대의 중심의 효과는 재구축 진폭에서 잡음을 야기한다.
발명가들은 재구축에 관한 푸리에 공간에서 디스플레이 포인트의 중심을 실제 벗어나는 측파대 중심의 효과를 증명하였다. 이를 위해서, 발명가들은 컴퓨터(이미지 사이즈 512 X 512)내에 빈 홀로그램을 발생시켜, 결국 측파대를 푸리에 공간내에 디스플레이 포인트(k,l)에 정확하게 떨어지도록 하였다. 이 경우, 재구축 진폭은 평평하고 효과적으로 0%의 평균 표준 편차를 나타낸다. 생성에 있어서 약간의 변화, 즉 샘플링 속도의 감소는 측파대의 중심이 디스플레이 포인트인 (k,l) 과 (k+1,1+1)사이로 떨어지는 것을 야기한다. 다시, 평균 표준 편차가 계산되고, 발명가들은 측파대의 중심이 디스플레이 포인트(k+1,1+1)위로 떨어질 때까지 샘플링 속도를 계속적으로 감소시킨다. 이러한 시뮬레이션의 결과가 도 15에 나타내어졌다. 더 악화된 경우로, 측파대의 중심이 (k+1/2, 1+1/2)에서 발견될 때, 재구축된 진폭에서 평균 표준 편차는 10%에 도달한다.
상기 관찰을 바탕으로, 다음의 재구축 절차가 바람직할 수 있다.
(1) 대물 구축을 나타내지 않은 홀로그램 영역을 선택(만약 가능하다면).
(2) 한닝 윈도우(Hanning window)를 상기 영역(또는 모든 홀로그램)에 적용.
(3) FTd를 수행하고 측파대의 정확한 위치에 관한 정보를 도출. 이것은 연장된 푸리에 연산을 위한 Δk 및 Δl을 한정한다.
(4) Δk 및 Δl에 대한 정보를 사용하여 EFT를 적용. τ=1을 사용.
(5) 현재 완전히 중심을 이룬 측파대를 분리.
(6) 역 FTd를 수행.
(7) 진폭과 위상을 도출.
일례로, 한닝 윈도우를 적용하고 FTd를 실행한다. 이를테면, 측파대의 위치는 (134.62, 172.31)이고, 프로세스 10th 프페퍼코른 컨퍼런스 스캐닝 마이크로스코프. 부록 6(1992)347; ⇒Δk=0.62 및 Δl=0.31에서 W.J. de Ruigter 등이 사용하였다.τ=1과 함께 이러한 데이타를 사용하고 홀로그램의 EFT를 수행한다. 측파대는디스플레이 포인트상에 중심을 이루고 인위 구조는 재구축 진폭에 있어서 감소된다.
디지털 홀로그램 포착 시스템 개선
렌즈 조도 관통 및 마하-젠더 기하학
발명은 목표 물체의 렌즈 조도를 관통하여 물체에 근접하는 대물 렌즈 허용을 포함할 수 있다. 발명은 대물과 기준 빔 겹침이 유지되는 동안 미켈슨 기하학과 비교하여 캐리어 주파수 프린지의 조절능력의 큰 범위를 허용하는 마하-젠더 기하학을 포함할 수 있다.
도 16을 참고로 하여, 레이저(1605)는 가변 감쇠기(1610)에 광학적으로 연결되고, 가변 빔스플리터(1615)에 광학적으로 연결된다. 빔 확대기 조립체를 갖춘 공간 필터(1625)는 가변 빔스플리터(1615)에 광학적으로 연결된다. 조명 빔스플리터 (1630)는 조립체(1625)에 광학적으로 연결된다. 대물렌즈(1635)는 빔스플리터 (1630)에 광학적으로 연결된다. 관련 물체(1640)는 가까운 렌즈(1645)이다. 빔 결합기(1650)는 튜브 렌즈(1645)를 관통하여 빔스플리터(1630)에 연결된다. CCD 카메라(1655)는 빔 결합기(1650)에 광학적으로 연결된다. 기준 빔스플리터(1665)는 빔 확대기 조립체(1660)을 갖춘 다른 공간 필터를 관통하여 광학적으로 빔스플리터 (1615)에 연결된다. 기준 거울(1675)은 기준 대물렌즈(1680)을 통해서 광학적으로 빔스플리터(1665)에 연결된다. 빔 결합기(1650)는 다른 튜브 렌즈(1670)를 통해서 광학적으로 빔스플리터(1665)에 연결된다.
다시 도 16을 참고로 하여, 가변 빔스플리터(1615)로부터 나오는 대물 빔(1620)은 조립체(1625)를 관통하여 통과하고, 조명 빔스플리터(1630)에 의해 반사되고 그 후 대물 렌즈(1635)를 관통하여 통과한다. 그 후 대물 빔(1620)은 관련 물체(1640)와 상호작용하고, 렌즈(1635)를 통해서 뒤로 관통하고 그 후 튜브 렌즈(1645)를 통해서 빔 결합기(1650)을 향하여 조명 빔스플리터(1630)를 통해서 관통한다. 기준 빔(1685)은 조립체(1660)을 통해서 관통하고, 기준 빔스플리터(1665)에 의해 반사되고 그 후 기준 대물렌즈(1660)을 통해서 관통한다. 그 후 기준 빔(1685)은 기준 거울(1675)로부터 반사되고, 렌즈(1680)를 통해서 뒤로 관통하고 그 후 튜브 렌즈(1670)를 통해서 빔 결합기(1650)을 향하여 기준 빔스플리터(1665)를 통해서 관통한다. 결합된 빔은 빔 결합기(1650)에서 디지털 데이타가 포집된 CCD 카메라(1655)로 이동한다. 물론, 디지털 데이타는 기록되고, 전송되고 및/또는 변형될 수 있다.
도 16은 마하-젠더 기하학의 개략도이다. 도 16의 마하-젠더 기하학(마하-젠더 간섭계의 기하학과의 그의 유사성으로 인하여 마하-젠더라 함)을 미켈슨 기하학과 비교하면, 초점 렌즈(도 16에서 대물 렌즈(1635)는 렌즈를 관통하는 조명이 대물 렌즈(1635)와 물체(1640)사이에서 보다 대물 렌즈(1635) 뒤에 있게될 조명을 위해 사용된 빔스플리터(1630)를 인가하기 때문에 물체(1640)에 훨씬 가까워질 수 있음을 인식할 수 있다. 이것은 작은 물체를 보기위해 사용될(홀로그램을 기록하는) 큰 확대 대물렌즈, 큰 수치적 구멍을 인가한다. 큰 물체를 위한 원래의 미켈슨 기하학은 상황에 따라서 바람직할 수 있다.
또한, 최종 빔 결합기(1650)가 CCD 카메라(1655) 바로 앞에 설치되는 것을도 16으로부터 인식할 수 있다. 최종 빔 결합기(1650)는 디지털 CCD 카메라(1655)를 조사하기 위해 기준 빔과 대물 빔(1685, 1620)과 결합한다. 빔 결합기의 각은 기준 빔과 대물 빔이 정확하게 공동 선상에 있도록 변할 수 있고, 또는 일반적으로 헤테로다인 캐리어 프린지가 생성될 수 있도록 서로에 대하여 각으로 전하 연결 장치 카메라를 때리므로써 변할 수 있다. 이것은 0에서 CCD 카메라의 니퀘스트 한계까지 변하게될 캐리어 프린지 주파수를 인가한다. 최종 빔 결합기(1650)는 적어도 확대하는 기하학(물체 홀로그램이 디지털 카메라에 의해 포착을 위해 확대되어지는 기하학)을 위해 미켈슨 기하학보다 디지털 카메라(1655)에 훨씬 더 급접해 있다. 이는 CCD 카메라에서 더 이상 겹치지 않는 기준 빔과 대물 빔으로부터 스폿을 발생하지 않고 비교적 큰 대물과 기준 빔사이의 결합 각을 인가한다. 이것은 캐리어 주파수 프린지보다 훨씬 미세한 제어를 인가한다. CCD에 의해 허용된 니퀘스트 주파수를 초과하는 헤테로다인 홀로그램의 공간 캐리어 주파수없이 0에서 시스템의 속박에 의해 허용된 최대 각까지 두 개의 빔 사이의 각을 변화시키는 것을 가능하게 한다(즉, 각은 공간 캐리어 주파수의 프린지마다 두 개의 CCD 화소가 있을 때까지 증가될 수 있고, 상기 각이외에 공간 캐리어 주파수는 CCD에 의해 더이상 정확하게 기록되지 않는다.). 미켈슨 기하학으로, 홀로그램의 최대 공간 캐리어 주파수는 기준 빔과 대물 빔이 약간의 기하학을 위한 CCD 카메라에서 더 이상 겹쳐지지 않도록 각이 충분히 크기 때문에 도달할 수 없다.
대물 빔 제거 비점 수차를 위한 빔스플리터/빔-결합기의 전방 조도
발명은 대물 빔을 위한 빔스플리터로부터 전방 반사를 포함할 수 있고, 그것에 의해 이미지내에서 비점 수차를 방지하는데 도움이 된다. 도 16의 레이아웃의 한계는 레이저 빔이 단지 조도를 위해 빔스플리터를 관통하여 통과하도록 조도 기하학을 변경하는 CCD 카메라로 이동하는 것 처럼 대물 빔이 조명 빔스플리터 재료를 통해서 통과하고, 물체로 되돌아오는 빔은 빔스플리터의 전방에서 반사되고 제거될 수 있다. 이 기하학은 빔스플리터를 관통하여 통과하는 것과 관계된 이미지에서 비점 수차를 방지하고, 빔스플리터 재료를 고려하여 시스템을 위한 렌즈 디자인을 단순화한다. 도 17은 설치된 50X 대물렌즈를 갖춘 그러한 기하학을 설명하고 있다(또한 시스템은 니콘 10X 및 니콘 100X 대물렌즈를 갖춘 형상으로 사용될 수 있다).
도 17을 참고로 하여, PCX 렌즈(1710)는 빔스플리터(1720)에 광학적으로 연결된다. 타겟(1730)은 렌즈(1635)를 통해서 광학적으로 빔스플리터(1720)에 연결된다. 타겟(1730)으로부터의 대물 빔은 빔스플리터(1720)의 전면(1725)에서 반사되고 튜브 렌즈(1735)를 통해서 빔 결합기(1730)로 이동하는 것을 인식할 수 있다. 또한 기준 거울(1675)로부터의 기준 빔은 기준 빔스플리터(1740)의 전면에서 반사됨을 인식할 수 있다. 이러한 일례에서, 결합된 빔은 코닥 KAF-1400센서를 갖춘 극점 KX-14 카메라로 이동한다.
1/4-파 플레이트 및 편광자 빔 고립이 불필요한 반사를 억제
발명은 불필요한 반사를 억제하기 위해 1/4-파 플레이트 및 편광자 빔 고립의 사용을 포함한다. 실험은 대물 렌즈(또는 임의의 다른 근원)의 렌즈 표면으로부터 가(假) 반사가 1/4-파 플레이트 고립 디자인으로 큰 차수 이상으로 억제될 수있음을 보이고 있다. 이러한 기술을 사용하기 위해, 조명 빔스플리터는 p-편광을 관통하고 s-편광을 반사하는 편광 빔스플리터로 대체되어졌고, 1/4-파 플레이트는 대물 렌즈와 물체사이에 놓인다. 1/4-파 플레이트는 들어오는 p-편광이 물체를 때릴때 원형 편광으로 변환되도록 조절된다. 물체로부터 되돌아오는 것은 다시 또 1/4-파 플레이트를 관통하여 통과하고 s-편광으로 변환된다. s-편광은 편광 빔스플리터로부터 반사되고 CCD 카메라로 광학 통로 아래로 통과한다. 대물 렌즈로부터의 가 반사는 그들이 여전히 s-편광이기 때문에 억제되었고 편광 빔스플리터에 의해 반사되지 않는다. 이러한 다른 변형은 튜브 렌즈의 전방에 편광자를 놓고 전혀 편광 빔스플리터를 구비하지 않는 것을 포함할 수 있다. 또한, 편광 빔스플리터는 s-편광을 관통하고 p-편광을 반사한다. 1/4-파 플레이트로 인한 비점 수차를 방지하기 위해, 대물렌즈는 일반적으로 1/4-파 플레이트의 재료, 위치 및 두께를 고려하여 설계되었다. 다른 방법으로, 1/4-파 플레이트는 물체 이미지에서 약간의 비점 수차 또는 다른 수차를 발생시킬 것이다. 이 기술은 튜브 렌즈 형상의 전방에 1/4-파 플레이트 및 편광자를 갖춘 ORNL의 시스템으로 시험되었고, 큰 차수 이상으로 불필요한 대물 렌즈 반사와 다른 잡음을 억제하기 위해 발견되었다.
도 24a를 참고로, p-통과 1/4파 플레이트(2410)는 편광 빔스플리터 (2420)에 광학적으로 결합되었다. 도 24b를 참고로, s-통과 1/4파 플레이트 (2430)는 편광 빔스플리터(2420)에 광학적으로 결합되었다. 도 24c를 참고로, p-통과 1/4파 플레이트(2410)는 편광 빔스플리터(2420)의 전면에 광학적으로 결합되었다. 도 24b를 참고로, s-통과 1/4파 플레이트(2430)는 편광 빔스플리터 (2420)의 전면에 광학적으로 결합되었다.
동일한 대물 및 기준 빔 통로
발명은 가능한 최대 크기로 동일한 대물 및 기준 빔 통로의 사용을 포함하는 것으로, 캐리어 프린지 주파수 상수를 유지하고 푸리에 변환 분석을 허용한다. 변화하는 캐리어 프린지 주파수는 재생에 있어서 인위 구조를 만든다.
이러한 디자인에서 대물 및 기준 빔 통로는 필수적으로 동일하다는 것을 도 16으로부터 인식할 수 있다. 이 점은 가능한 디지털 카메라(CCD 센서)에서 거의 동일한 대물 및 기준 빔 파면을 만들기 위한 것이다. 반정도 동일한 파면은 간섭할 것이고 일정한 공간 주파수를 가진 직선 캐리어 프린지를 만들것이다. 원 발명에서 논의된 것과 같이, 푸리에 변환 분석은 홀로그래픽 공간 캐리어 주파수를 제거하기 위해 사용되고, 디지털 여파기는 단지 역 FFT후에 대물 빔 위상과 진폭을 남기기 위해 적용된다. 만약 홀로그래픽 캐리어 주파수가 일정하지 않다면, 그 후 이 기술은 가짜 인위 구조가 캐리어 주파수의 추가 주파수 구성 요소의 출현에 의해 역 변형으로 발생되기 때문에 작용되지 않는다. 반정도 동일한 대물 및 기준 빔 통로는 헤테로다인 홀로그램을 위해 매우 일정한 공간 캐리어 주파수를 얻는다. 다른 방법은 디지털 카메라에서 대물 빔 파면 특징을 정확하게 계산하고 기준 빔으로 파면을 재생하기 위해 설계된 단순한 광학을 사용하였다. 도 18은 실행된 반정도 동일한 대물 및 기준 빔 통로를 갖춘 ORNL의 홀로그래피 랩의 기본 시스템의 사진을 보이고 있다.
무한한 가변 비율 빔스플리터 및 기계적 감쇠기를 음향광학 변조기로 대체
발명은 음향광학 변조기를 갖춘 무한한 가변 비율 빔스플리터 및 기계적 감쇠기의 대체를 포함한다. 고속 작동시, 기계적 셔터(예를 들면 디지털 카메라에서)와 관계된 마모 및 찢김을 피하기 위해서, 도 16에 도시된 기계적 감쇠기 및 가변 비율 빔스플리터는 둘 다 음향광학 변조기로 대체될 수 있다. 단일 음향광학 변조기는 감쇠기를 대신하기 위해 사용될 수 있고, 각각의 기준 및 대물 빔 통로에서 음향광학 변조기는 힘을 조절하기 위해 사용될 수 있고 특별한 통로에서 고속 셔터로써 작용한다. 음향 광학 변조기는 보통 라디오 주파수(RF) 전자기파로 구동되고 일반적으로 1 마이크로 초의 차수에서 온/오프 타임을 가진다. 이는 이미지가 초당 다수 프레임(예를 들면, 홀로비젼)을 연속적으로 얻고, 기계적 구성 요소가 충분히 빠르게 조절될 수 없고 날마다 성취된 작업 사이클의 수로 인하여 실패하게 되는 상황에 특히 유용하다.
레이저를 각 다리(leg)를 위한 정합 렌즈에 결합하기 위해 섬유 광학을 사용
발명은 레이저를 포착 시스템의 각 다리(대물 빔, 재생 빔)를 위한 정합 렌즈에 결합하기 위해 섬유 광학을 사용할 수 있다. 예를 들면, 공간 여파기는 섬유를 보호하는 단일 모드 편광으로 대체될 수 있다. 섬유 광학(2435)이 도 24b에 도시되었다. 섬유 광학의 사용은 레이저 빔과 음향광학 변조기 및 만약 바람직하다면 포착 시스템과 별개인 다른 빔 조절 구성 요소가 허용되고, 공간 여파기의 미세한 크기 핀홀의 까다로운 정렬과 시간 소모를 제거한다. 단일 모드 광섬유는 허용된 모드에 없는 임의의 레이저 빛을 빠르게 감쇠시키고, 그것에 의해 빔 프로파일을 깨끗하게 한다.
만약 거울과 렌즈가 레이저를 "홀로카메라"의 대물 및 기준 다리에 결합하기 위해 사용된다면, 카메라 시스템과는 별개로 설치된 레이저를 가지는 데 있어서 불편함을 제공하는 것이 도 16으로부터 인식될 수 있다. 원거리 위치는 통로 밖과 광학을 벗어나는 데브리스 및 인위 구조를 유지하기 위해 또는 안전하게 동봉된 차단되지 않은 빔 통로를 요구한다. 다른 한편, 만약 단일 모드 편광 보전 광섬유가 레이저를 각 다리를 위한 정합 렌즈에 결합하기 위해 사용된다면, 레이저의 원거리 위치는 꽤 편리하고, 또한 단일 모드 섬유는 허용된 전파 모드를 제외한 모든 모드를 억제하고, 따라서 도 6의 두 개의 공간 여파기는 둘 다 제거될 수 있다. 레이저 및 음향광학 변조기 또는 기계적 감쇠기 및 빔스플리터의 원거리 위치는 많은 상황에서 상당한 장점을 가진다. 레이저는 종종 거대해 질 수 있고 상당한 외부적 요구 사항(냉각, 전력,...)들을 가질 수 있고, 결국 다루기 쉬운 관계로 원거리 위치가 무게가 중요하고 이동성이 중요한 곳에 적용을 위한 가볍고 이동성에 주안점을 둔 홀로카메라를 허용한다.
디지털 홀로그램 재생 시스템 개선
실행 시스템 레이아웃
발명은 SLM 화소 가장자리로 인한 격자 효과를 제거하기 위해 SLM 출력을 여파하는 푸리에 렌즈를 포함한다. 도 19는 원 발명에서 기술된 재생 시스템의 하나의 실질적인 실행 개요를 보이고 있다. 레이저(1900)는 가변 감쇠기(1905)를 통해서 가변 빔 스플리터(1910)에 광학적으로 연결된다. 기록 빔(1950)은 가변 빔 스플리터(1910)로부터 셔터(1955)를 통해서 거울(1960)로, 공간 여파기(1965)를 통해서 그리고 시준 렌즈(1970)을 통해서 공간 빛 변조기(1975)로 관통한다. 공간 빛 변조기(1975)로부터 기록 빔은 직선 편광자(1977)를 통해서, 튜브 렌즈(1980)를 통해서, 구멍(1985)을 통해서, 대물 렌즈(1990)를 통해서 빔 결합기(1945)로 관통하고, 그 후 광굴절 크리스탈(1995)의 초점면으로 관통한다. 재생 빔(1915)은 가변 빔스플리터(1910)로부터 1/2파 플레이트(1920)을 통해서, 셔터(1925)를 통해서, 공간 여파기(1930)를 통해서, 시준 렌즈(1935)를 통해서 거울로(1940), 빔 결합기 (1945)(예를 들면, 빔스플리터)로, 그 후 광굴절 크리스탈(1995)의 초점면으로 관통한다. 관찰 광학(1999)의 세트는 광학적으로 크리스탈(1995)에 연결된다.
다시 도 19를 참고로 하여, 적당한 사이즈로 여파하고 시준되어진 후, 기록 빔(1950)은 SLM(1975)(공간 빛 변조기)를 통해서 관통하는 것으로, 바람직한 홀로그래픽 회절 격자 패턴을 부여하기 위해 디지털 방식으로 변조된다(예를 들면, 컴퓨터에 의해 구동된 SLM에 의해). 그 후 튜브 렌즈(1980)와 대물 렌즈(1990)는 광굴절 크리스탈(1995)(비록 바륨 티타늄염 및 다른 광굴절 크리스탈을 이용할 수 있지만, 이 경우에는 리튬 니오비움염)에 작당한 사이즈로 홀로그래픽 격자를 집중시킨다. 비확대는 크리스탈(1995)내에 홀로그래픽 회절 격자가 재생을 위해 사용된 0차수 빔과 재생된 홀로그램을 분리하기 위한 것이다. 전체 재생 빔 트레인은 기록 공정을 위해 불필요하다. 홀로그래픽 격자가 광굴절 크리스탈(1995)에 기록되자 마자 기록 빔 셔터 (1955)를 닫고 재생 빔 셔터(1925)를 개방하므로써 재생될 수 있고, 따라서 빛 굴절 크리스탈에 기록된 홀로그래픽 격자는 홀로그램을 재생하기 위해 정확한 각으로 재생 빔(1915)에 의해 비춰진다. 다른 방법으로 홀로그램은SLM(1975)에 디지털 변조를 차단함으로써 재생될 수 있고, 따라서 기록 빔은 광굴절 크리스탈(1995)내부에 미리 기록된 홀로그램을 조사하는 대략적으로 평면파를 변조하지 않는다. 이러한 형상에서, 재생된 홀로그램은 재생 빔이 기록 빔 원 방향으로 재생하기 위해 때리는 각으로 크리스탈(1995)에서 나타난다. 이것은 도 19의 도면의 아래 우측 코너에서 화살표로 아래로 향하게 지시됨으로써 나타내어졌다. 따라서, 광굴절 크리스탈(1995)내에 기록된 홀로그래픽 격자는 재생 빔으로 재생될 수 있고, 또는 다른 방법으로, 차단된 공간 빛 변조기로 기록 빔에 의해 재생되고, 그것에 의해 어떠한 재생 빔 또는 관계된 장치의 필요성이 제거된다. 재생 시간 조절의 이유에 있어서 하나의 형상 또는 다른 것이 바람직할 수 있다.
도 20은 ORNL로 홀로그래피 랩에서 실행된 원형 재생 시스템 광학 사진이다. 몇 종류의 적당하고 쉽게 상업적으로 이용할 수 있는 SLM's, 두 개의 반사 LCD(액체 결정 디스플레이), 투과 LCD 및 마이크로-거울(예를 들면, 텍사스제 DLP-디지털 빛 프로세서-실행)이 있다. 일반적으로 LCD SLM's는 편광자를 필요로 한다.
도 21a 및 21b는 홀로그래픽 재생 시스템에서 실행하기 위해 적당한 두 개의 SLM 기하학을 보이고 있다. 마이크로-거울 실행이 편광자를 필요로 하지 않고 서술된 LCD 실행과 같이 편광을 회전시키지 않음을 주목하라. 도 22는 도 19에 개략적으로 도시된 홀로그래픽 재생 기록 빔 셋업을 위해 사용된 600 화소 투과 SLM에 의해 800 화소의 사진을 보이고 있다.
SLM 화소 가장자리 회절 격자 제거
발명은 광굴절 크리스탈에 홀로그램 회절 격자를 기록하고 기록하기 위해 신호를 켜고 재생하기 위해 신호를 끄는 SLM(공간 빛 변조기)을 회전시키으로써 동일 빔으로 재생하는 것을 포함한다. SLM에 신호가 없으면, 기록 빔은 제생을 위해 적당한 평면파로 되고 재생 빔 분리를 요구하지 않는다.
SLM 화소가 유한 가장자리(무한히 가는 부분의 반대)를 가지기 때문에, 가장자리는 꽤 강한 회절 격자를 형성한다. 만약 이러한 가장자리/회절 격자가 이미지로부터 제거되지 않는다면, 그 후 그들은 광굴절 크리스탈에 기록된 홀로그램 격자에서 더 높은 주파수로 인위 구조를 형성한다. 이러한 인위 구조는 빛의 회절 차수에 있어서 혼동을 만들고 광굴절 크리스탈에 기록될 바람직한 홀로그램 격자와 상호작용을 하기 때문에 바람직하지 않다.
다시 도 19를 참고로, 이러한 화소 가장자리/회절 격자는 튜브 렌즈의 푸리에 평면에 구멍(1985)을 둠으로써 제거될 수 있고, 튜브 렌즈와 초점 대물 렌즈사이에서 발생한다. 구멍은 단지 0 회절 차수를 관통시키기 위한 크기로 이루어지고, 화소 가장자리를 제거하지만 SLM에 기록된 이미지를 제거하지 않는데, 이는 화소 가장자리가 SLM과 관계된 가장 높은 주파수이기 때문이다(화소 그 자체는 니퀘스트 한계에 의해 대부분이 화소 가장자리 주파수의 절반 주파수를 표시할 수 있다). 푸리에 평면은 SLM을 끄고 화소 가장자리에 의해 발생된 회절 차수가 초점 스폿에 들어오는 것을 관찰함으로써 용이하게 발견된다. 도 23은 SLM과 튜브 렌즈를 통해서 관통하고 튜브 렌즈 푸리에 평면에서 초점을 이룬 후 레이저 빔의 사진을 보이고 있다.
감쇠기, 셔터 및 공간 여파기를 음향광학 변조기 및 단일 모드 편광 보호 섬유로대체
발명은 기계적 빔 감쇠기를 빠르고 편리한 음향광학 변조기로 대체하는 것을 포함한다. 특히, 기계적 셔터는 빠르고 편리한 음향광학 변조기로 대체될 수 있다.
홀로그램 포착 시스템에 관련하여 상기에 논의된 것 처럼, 동일한 이유에 있어서 감쇠기와 도 9에 도시된 가변 빔스플리터는 음향광학 변조기(AOM's)로 대체될 수 있다. 유사하게 레이저 및 AOM's는 단일 모드 편광 보호 광섬유를 가진 재생 광학에 그들을 연결시킴으로써 홀로그램 재생 헤드("홀로비젼" 헤드)로부터 떨어져서 놓이게할 수 있다. 또한 이것은 홀로비젼 헤드로부터 레이저 및 AOM's가 경량 및 이동가능하게 만들어지기 때문에 중량 및 외부적 영향(열, 진동,...)을 제거할 대물으로 사용된다. 또한 섬유는 도 19에 도시된 공간 여파기를 더욱 제거할 대물으로 사용된다.
다수의 유사한 기하학이 가능하다. 각은 변경될 수 있고 기준 및 대물 빔 기하학은 변경될 수 있다. 기록 및 재생 빔 기하학은 변경될 수 있다. 특별한 구성 요소가 다른 종류의 구성 요소로 대체될 수 있다. 기록과 재생을 위해 사용된 레이저 파장은 다를 수 있다. 또한 시스템은 간섭성 x-방사, UV, DUV, VUV, 또는 적외선 간섭성 방사로 실행될 수 있다. 재생 시스템은 광굴절 크리스탈이 기록된 후 재생하기 위해 백생광을 사용하도록 변경될 수 있다. SLM을 변조하는 진폭보다 위상 이동은 재생 시스템을 위해 사용될 수 있다. 강유전체 SLM's가 사용될 수 있고, 또한 마이크로 거울(예를 들면, 텍사스 기구 DLP 시스템)이 SLM의 장소에서 사용될 수 있다.
발명의 실제 적용
기술적인 면에서 가치가 있는 본 발명의 실세 적용은 컴퓨터 보조 측정을 위한 홀로그래픽 간섭이다. 추가로, 본 발명은 오락을 대물으로, 또는 훈련 등을 대물으로 하기 위해 사용되는 것과 같이 홀로그래픽 텔레비젼 또는 이동 사진("홀로비젼")과 관계에서 유용하다. 광파 홀로그래픽 현미경과 전자 홀로그래픽 현미경을 위한 3차원의 나노시각(nanovisualization) 및 측정은 주로 과학적 적용에 기대된다. 모두가 다 여기에서 상세히 요구되지는 않았지만, 본 발명을 위한 사실상 무수한 사용에 있다.
발명은 초정밀 계측학을 위해 유용하다. 발명은 3D 재생과 기술적 재료 및 과학적 데이타 세트의 조사를 위해 유용하다. 발명은 3D 시각 뉴스, 통신, 회의, 영화, 개임, 광고 및 오락 대물을 위해 유용하다.
발명의 장점
발명의 실시예를 나타내고 있는 디지털 방식 홀로그램 시스템은 비용에 있어서 효과적이며 적어도 다음과 같은 이유에 있어서 바람직하다. 고분해 CCD의 결합과, 간섭을 위해 개발된 푸리에 변환 기술과 전자 홀로그래피를 위한 Voelkl바사에 의해 결합된 CCD를 기록할 수 있는 밀도로 간섭 패턴(프린지)의 밀도를 감소하는 광학적 기술은 전자 기록과 홀로그램의 재생을 허용한다.
여기에 기술된 발명의 모든 개시된 실시예들은 과도한 실험없이 실현될 수 있고 실행될 수 있다. 비록 본 발명을 실행하는 발명가들에 의해 심사숙고하여 고려된 최고의 형태가 상기에 기술되었지만, 본 발명의 실시는 여기에 제한되지 않는다. 본 발명의 형태에 있어서 다양한 추가, 변경 및 재정렬은 근원적인 발명의 개념의 범위 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서, 발명은 여기에서 상세히 기술된 것 보다 다른 방법으로 실행될수 있는 기술내에서 기술된 것들에 의해 인식될 것이다.
예를 들면, 개개의 구성 요소는 나타내어진 형상으로 이루어지거나 나타내어진 형태로 조합될 필요는 없지만, 시각적으로 어떠한 형상으로 제공되고 시각적으로 어떠한 형태로 조립될 수 있다. 추가로, 개별 구성 요소는 개시된 재료로 제조될 필요는 없지만, 시각적으로 어떠한 적당한 재료로부터 제조될 수 있다. 추가로, 비록 여기에서 기술된 기록 장비는 물리적으로 분리된 모듈일지라도, 기록 장비는 관계된 장치와 통합될 수 있는 것이 명백하다. 또한, 각 기술된 실시예의 개시된 요소 및 형태들은 그러한 요소 또는 형태들이 상호간에 배타적임을 제외하고 모든 다른 개시된 실시예의 기슬된 요소와 형태들과 적합하게 결합될 수 있다.
첨부된 청구범위는 모든 그러한 추가, 변경 및 재정렬을 포함하도록 의도되어졌다. 본 발명의 편리한 실시예는 첨부된 종속항들에 의해 구별지어진다.
참고문헌
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11. E.Voelkl, and L.F.Allard, A. Datye, B. Frost, Ultramicroscopy 58, (1995), pp. 97-103.
12. E.Voelkl and L.E.Allard, ICEM-13(13'th International Conference on Electron Microscopy), 17-22 July, 1994, Paris, France, Proceedings, p. 287.
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14. Handbook of Optics, Volumes Ⅰ- Ⅱ, 2nded., McGraw Hill Inc., (Michael Bass et al. eds., 1995).

Claims (52)

  1. 레이저와,
    상기 레이저에 광학적으로 연결된 조명 빔스플리터와,
    상기 조명 빔스플리터에 광학적으로 연결된 대물 렌즈와,
    상기 대물 렌즈에 광학적으로 연결된 물체와,
    상기 레이저에 연결된 기준 빔스플리터와,
    상기 기준 빔스플리터에 광학적으로 연결된 기준 거울과,
    상기 기준 빔스플리터와 상기 조명 빔스플리터에 광학적으로 연결된 빔 결합기와,
    상기 빔 결합기에 광학적으로 연결된 디지털 기록기를 포함하고,
    기준 빔과 대물 빔이 오프-액시스(off-axis) 홀로그램을 형성하기 위해 상기 디지털 기록기의 초점 평면에 결합되고, 상기 대물 빔과 상기 기준 빔이 동시에 다수의 기준 파와 대물 파를 이루는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터, 상기 대물 렌즈, 상기 물체, 상기 기준 빔스플리터, 상기 기준 거울, 상기 빔 결합기 및 상기 디지털 기록기가 마하-젠더(Mach-Zender) 기하학을 형성하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 물체에서의 대물 빔은 상기 조명 빔스플리터의 전면에 의해 반사되고 상기 기준 거울에서의 기준 빔은 상기 기준 빔스플리터의 전면에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터가 편광 조명 빔스플리터를 포함하고 상기 기준 빔스플리터는 편광 기준 빔스플리터를 포함하고,
    오프-액시스 홀로그램 기록 장치가 상기 편광 조명 빔스플리터와 상기 물체사이에 광학적으로 연결된 조명 1/4 파 플레이트와, 상기 기준 빔스플리터와 상기 기준 거울사이에 광학적으로 연결된 기준 1/4 파 플레이트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터와 상기 빔 결합기사이에 광학적으로 연결된 제 1 편광자와, 상기 기준 빔스플리터와 상기 빔 결합기사이에 광학적으로 연결된 제 2 편광자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 대물 빔 통로는 기준 빔 통로와 동일한 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터 및 상기 기준 빔스플리터 모두와 상기 레이저 사이에 광학적으로 연결된 음향광학 변조기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 레이저와 상기 조명 빔스플리터 사이에 광학적으로 연결된 제 1 음향광학 변조기와, 상기 레이저와 상기 기준 빔스플리터 사이에 광학적으로 연결된 제 2 음향광학 변조기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 레이저와 상기 조명 빔스플리터 사이에 광학적으로 연결된 제 1 광섬유와, 상기 레이저와 상기 기준 빔스플리터 사이에 광학적으로 연결된 제 2 광섬유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 광섬유는 제 1 단일 모드 편광 보호 광섬유를 포함하고, 상기 제 2 광섬유는 제 2 단일 모드 편광 보호 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터와 상기 빔 결합기사이에 광학적으로 연결된 제 1 튜브 렌즈와, 상기 기준 빔스플리터와 상기 빔 결합기사이에 광학적으로 연결된 제 2 튜브 렌즈를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 레이저와 상기 조명 빔스플리터 사이에 광학적으로 연결된 제 1 빔 확대기/공간 여파기와, 상기 레이저와 상기 기준 빔스플리터 사이에 광학적으로 연결된 제 2 빔 확대기/공간 여파기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  13. 레이저 빔을 대물 빔과 기준 빔으로 분열시키는 단계와,
    상기 기준 빔을 기준 빔 거울로부터 반사시키는 단계와,
    상기 대물 빔을 조명 빔스플리터로부터 반사시키는 단계와,
    상기 대물 빔을 대물 렌즈를 통해서 통과시키는 단계와,
    상기 대물 빔을 물체로부터 반사시키는 단계와,
    오프-액시스 홀로그램을 형성하도록 상기 기준 빔과 상기 대물 빔을 디지털 기록기의 초점 평면에 집중시키는 단계와,
    상기 오프-액시스 홀로그램을 디지털 방식으로 기록하는 단계와,
    세트 결과를 얻기위해 상기 오프-액시스 홀로그램을 푸리에 변환에 따라 변형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 디지털 방식으로 기록하기 전에 상기 대물 빔과 상기 기준 빔을 빔 결합기에 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  15. 제 13항에 있어서, ⅰ) 상기 조명 빔스플리터로부터 상기 대물 빔을 반사시키는 단계는 상기 물체로부터 상기 대물 빔을 반사한 후 상기 조명 빔스플리터의 전면으로부터 상기 대물 빔을 반사시키는 것을 포함하고, ⅱ) 상기 기준 빔스플리터로부터 상기 기준 빔을 반사시키는 단계는 상기 기준 거울로부터 상기 기준 빔을 반사한 후 상기 기준 반사기의 전면으로부터 상기 기준 빔을 반사시키는 것를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  16. 제 16항에 있어서, ⅰ) 상기 조명 빔스플리터로부터 상기 대물 빔을 반사시키는 단계는 편광 조명 빔스플리터로부터 상기 대물 빔을 반사시키는 것을 포함하고, ⅱ) 상기 기준 빔스플리터로부터 상기 기준 빔을 반사시키는 단계는 편광 기준 빔스플리터로부터 상기 기준 빔을 반사시키는 것을 포함하고,
    오프-액시스 홀로그램 기록 방법이 a) 상기 물체로부터 상기 대물 빔을 반사시키기 전후에 조명 1/4파 플레이트를 통해서 상기 대물 빔을 관통시키는 단계와, b) 상기 기준 거울로부터 상기 기준 빔을 반사시키기 전후에 기준 1/4파 플레이트를 통해서 상기 기준 빔을 관통시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 대물 빔을 상기 조명 빔스플리터로부터 반사시킨 후와 상기 대물 빔과 상기 기준 빔을 상기 빔 결합기에 결합시키기 전에 제 1편광자를 통해서 상기 대물 빔을 통과시키는 단계와,
    상기 기준 빔을 상기 기준 빔스플리터로부터 반사시킨 후와 상기 대물 빔과 상기 기준 빔을 상기 빔 결합기에 결합시키기 전에 제 2편광자를 통해서 상기 기준 빔을 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 대물 빔에 의해 추적된(traced) 대물 빔 통로는 상기 기준 빔에 의해 추적된 기준 빔 통로와 동일한 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 레이저 빔을 분열시키기전 레이저 빔을 음향광학 변조기를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  20. 제 13항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터로부터 상기 대물 빔을 반사시키기 전 상기 대물 빔을 제 1 음향광학 변조기를 통해서 통과시키는 단계와,
    상기 기준 빔스플리터로부터 상기 기준 빔을 반사시키기 전 상기 기준 빔을 제 2 음향광학 변조기를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  21. 제 13항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터로부터 상기 대물 빔을 반사시키기 전 상기 대물 빔을 제 1 광섬유를 통해서 통과시키는 단계와,
    상기 기준 빔스플리터로부터 상기 기준 빔을 반사시키기 전 상기 기준 빔을 제 2 광섬유를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  22. 제 13항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터로부터 상기 대물 빔을 반사시킨 후 상기 대물 빔을 제 1 튜브 렌즈를 통해서 통과시키는 단계와,
    상기 기준 빔스플리터로부터 상기 기준 빔을 반사시킨 후 상기 대물 빔을 제 2 튜브 렌즈를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  23. 제 13항에 있어서, 상기 조명 빔스플리터로 상기 대물 빔을 반사시키기 전 상기 대물 빔을 제 1 빔 확대기/공간 여파기를 통해서 통과시키는 단계와,
    상기 기준 빔스플리터로 상기 기준 빔을 반사시키기 전 상기 기준 빔을 제 2 빔 확대기/공간 여파기를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  24. 제 13항에 있어서, 디지털 데이타와 같은 상기 오프-액시스 홀로그램을 저장하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  25. 제 13항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램을 재생하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  26. 제 13항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램을 전송하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  27. 제 13항의 방법에 의해 형성시킨 오프-액시스 홀로그램.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램이 연장된 푸리에 변환을 사용하여 발생되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램.
  29. 레이저와,
    상기 레이저에 광학적으로 연결된 공간 빛 변조기와,
    상기 공간 빛 변조기에 광학적으로 연결된 렌즈와,
    상기 렌즈에 광학적으로 연결된 광굴절 크리스탈을 포함하고,
    기록 빔이 상기 광굴절 크리스탈위에 홀로그래픽 회절 격자 패턴을 부여하기위해 상기 렌즈를 통해 상기 광굴절 크리스탈의 초점 평면에 집중시키는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램이 비표준 각에서 재생 빔으로 상기 홀로그래픽 격자를 조사함으로써 상기 광굴절 크리스탈위에 부여된 상기 홀로그래픽 회절 격자 패턴으로 부터 재생되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  31. 제 29항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램이 비표준 각에서 상기 공간 빛 변조기를 통해서 모든 상기 기록 빔을 통과시키고 상기 기록 빔으로 상기 홀로그래픽 회절 격자 패턴을 조사함으로써 상기 광굴절 크리스탈상에 부여된 상기 홀로그래픽 회절 격자 패턴으로 부터 재생되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  32. 제 29항에 있어서, 상기 공간 빛 변조기와 상기 광굴절 크리스탈사이에 광학적으로 연결된 0 회절 차수 구멍을 추가로 포함하는 것을 특징으로 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  33. 제 29항에 있어서, 상기 레이저와 상기 공간 빛 변조기 사이에 광학적으로 연결된 음향광학 변조기를 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  34. 제 29항에 있어서, 상기 레이저와 상기 공간 빛 변조기사이에 광학적으로 연결된 빔스플리터와 상기 빔스플리터에 광학적으로 연결된 재생 거울과, 상기 재생 거울과 상기 공간 빛 변조기에 광학적으로 연결된 빔 결합기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  35. 제 29항에 있어서, 상기 레이저와 상기 공간 빛 변조기사이에 광학적으로 연결된 광섬유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 광섬유는 제 1 단일 모드 편광 보호 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  37. 제 29항에 있어서, 상기 공간 빛 변조기는, 반사 액정 디스플레이와, 전송 액정 디스플레이와 마이크로 거울로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  38. 제 29항에 있어서, 공간 빛 변조기와 상기 빔 결합기사이에 광학적으로 연결된 직선 편광자를 추가로 포함하고, 상기 공간 빛 변조기는 액정 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 장치.
  39. 기록 빔을 공간 빛 변조기를 통해서 통과시키는 단계와,
    광굴절 크리스탈위에 홀로그래픽 회절 격자 패턴을 부여하기 위해서 상기 기록 빔을 광굴절 크리스탈의 초점 평면에 집중시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  40. 제 39항에 있어서, 기록 빔 셔터를 차단함으로써 상기 광굴절 크리스탈 (crystal)상에 부여된 상기 홀로그래픽 회절 격자 패턴으로 부터 상기 오프-액시스 홀로그램을 재생하 는 단계와 비표준 각에서 재생 빔으로 상기 홀로그래픽 격자를 조사하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  41. 제 39항에 있어서, 비표준 각에서 모든 상기 기록 빔을 상기 공간 빛 변조기를 통해서 통과시킴으로써 상기 광굴절 크리스탈위에 부여된 상기 홀로그래픽 회절 격자 패턴으로부터 상기 오프-액시스 홀로그램을 재생하는 단계와, 상기 기록 빔으로 홀로그래픽 격자를 조사하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  42. 제 39항에 있어서, 상기 기록 빔을 상기 공간 빛 변조기와 상기 광굴절 크리스탈사이에 광학적으로 연결된 튜브 렌즈를 통해서 통과시키는 단계와,
    상기 기록 빔을 상기 튜브 렌즈와 상기 광굴절 크리스탈사이에 광학적으로 연결된 0 회절 수차 구멍을 통해서 통과시키는 단계와,
    상기 기록 빔을 상기 0 회절 수차 구멍과 상기 광굴절 크리스탈사이에 광학적으로 연결된 대물 렌즈를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  43. 제 39항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 레이저와 상기 광굴절 크리스탈사이에 광학적으로 연결된 음향광학 변조기를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  44. 제 40항에 있어서, 상기 기록 빔을 상기 레이저와 상기 공간 빛 변조기 사이에 광학적으로 연결된 제 1 음향광학 변조기를 통해서 통과시키는 단계와 상기 재생 빔을 상기 레이저와 상기 광굴절 크리스탈 사이에 광학적으로 연결된 제 2 음향광학 변조기를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  45. 제 39항에 있어서, 상기 기록 빔은 상기 공간 빛 변조기에 광학적으로 연결된 제 1 광섬유를 통해서 통과하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 기록 방법.
  46. 레이저와,
    상기 레이저에 광학적으로 연결된 광굴절 크리스탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 재생 장치.
  47. 제 46항에 있어서, 상기 광굴절 크리스탈에 광학적으로 연결된 관찰 광학을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 재생 장치.
  48. 제 46항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램은 재생 빔을 상기 광굴절 크리스탈에 조사함으로써 비표준 각에서 재생되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 재생 장치.
  49. 제 46항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램은 비표준 각의 재생 빔을 상기 광굴절 크리스탈에 조사함으로써 재생되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 재생 장치.
  50. 홀로그래픽 회절 격자를 가진 광굴절 크리스탈에 재생 빔을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 재생 방법.
  51. 제 50항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램은, 표준 각의 재생 빔을 상기광굴절 크리스탈에 조사함으로써 비표준 각에서 재생되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 재생 방법.
  52. 제 50항에 있어서, 상기 오프-액시스 홀로그램은, 비표준 각의 재생 빔을 상기 광굴절 크리스탈에 조사함으로써 표준 각에서 재생되는 것을 특징으로 하는 오프-액시스 홀로그램 재생 방법.
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