KR20180036659A - 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치는 저장 장치 내에 저장된 물체의 위상 파일에 접속하여 상기 물체의 위상 파일로부터 물체 위상 정보를 생성하는 물체 위상 생성부; 사용자에 의해 입력된 물체광의 빛 특성 및 상기 물체 위상 생성부에서 생성된 상기 물체 위상 정보를 기초로 디지털 물체광 정보를 생성하는 디지털 물체광 생성부; 상기 사용자에 의해 입력된 기준광의 빛 특성을 기초로 디지털 기준광 정보를 생성하는 디지털 기준광 생성부; 및 상기 사용자에 의해 입력된 홀로그램 특성 정보, 상기 디지털 물체광 생성부로부터 생성된 상기 디지털 물체광 정보, 및 상기 디지털 기준광 생성부로부터 생성된 상기 디지털 기준광 정보를 기초로 디지털 홀로그램을 생성하는 디지털 홀로그램 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 및 방법{An On-Axis and Off-Axis Digital Hologram Generating Device and Method}
본 발명은 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 홀로그램의 생성이 요구되는 물체의 위상 정보를 가진 가상의 물체광 및 가상의 기준광을 디지털적으로 합성하여 파동 광학(wave optics) 기반의 디지털 홀로그램의 간섭 무늬를 시뮬레이션하고 또한 디지털 홀로그램을 생성함으로써, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 기술을 사용하는 종래 디지털 홀로그램 복원 장치와 비교하여 복잡하고 고가인 광학장치를 사용하지 않고도 홀로그램의 복원이 가능하고, 광학적으로 획득한 실제 홀로그램과 동일한 홀로그램의 생성이 가능하며, 홀로그램 생성 시간이 단축되고, 컴퓨터의 고용량 메모리 사용의 문제점을 해결할 수 있으며, 홀로그램을 이용한 연구 및/또는 실험 진행 시 사전에 홀로그램 생성을 위한 시뮬레이션을 이용하여 연구 및/또는 실험의 실패 유무 판단 또는 최종 결과의 예측과 같은 사전 가능성 테스트(pre-feasibility test)의 수행이 가능하므로 불필요한 반복 연구 및/또는 실험 수행에 따른 시간 및 인력 낭비를 현저하게 감소시킬 수 있고, 홀로그램 전문 인력 양성 교육 및 학생들의 교육에 대한 높은 활용성을 기대할 수 있는 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
디지털 홀로그래피 현미경이란 디지털 홀로그래피 기술을 활용하여 물체의 형상을 측정하는 현미경을 말한다.
일반적인 현미경이 통상 일반 광원을 물체에 비추어 물체로부터 반사 또는 투과되는 빛의 세기를 측정함으로 물체의 형상을 측정하는 장치라면, 디지털 홀로그래피 현미경은 빛이 물체에 비추어졌을 경우 일어나는 빛의 간섭과 회절현상을 측정하고 이를 디지털 방식으로 기록하여, 이들 정보로부터 물체의 형상정보를 복원하는 장치이다.
즉, 디지털 홀로그래피 기술은 레이저와 같은 단일 파장의 빛을 생성하고, 이를 광분할기를 이용하여 2개의 빛으로 분할하여, 하나의 빛은 이미지 센서에 직접 비추고(기준광이라 한다), 다른 빛은 측정 대상 물체에 비추어 상기 측정 대상 물체로부터 반사되는 빛을 이미지 센서에 비추면(물체광이라 한다), 이미지 센서에서 상기 기준광과 물체광이 간섭현상을 일으키게 되는데, 이러한 빛의 간섭무늬 정보를 디지털 이미지 센서로 기록하고, 상기 기록된 간섭무늬 정보를 가지고 컴퓨터를 활용하여 측정 대상 물체의 형상을 복원하는 기술이다. 그리고 이때 상기 기록되는 간섭무늬 정보를 통상 홀로그램이라고 지칭한다.
한편, 디지털 홀로그래피가 아닌 기존의 광학적 홀로그래피 기술의 경우는, 상기 빛의 간섭무늬 정보를 특수 필름으로 기록하고, 상기 측정 대상 물체의 형상을 복원하기 위하여 상기 기준광을 간섭무늬가 기록된 특수필름에 비추면 본래 측정 대상 물체가 위치하던 자리에 가상의 측정 대상 물체의 형상이 복원되는 방식이다.
디지털 홀로그래피 현미경은 기존의 광학적 홀로그래피 방식과 비교하였을 때, 빛의 간섭무늬 정보를 디지털 이미지 센서로 측정하고 디지털 방식으로 저장하고, 상기 저장된 간섭무늬 정보를 광학적 방식이 아닌 컴퓨터 장치 등을 이용한 수치연산 방식을 통하여 가공해서 측정 대상 물체의 형상을 복원한다는 점에서 차이가 있다.
기존의 디지털 홀로그래피 현미경으로는 먼저 단일 파장의 레이저 광원을 사용하는 경우가 있다. 그러나 단일 레이저 광원을 사용하는 경우는 물체의 측정 해상도, 즉 최소측정 단위가 사용하는 레이저 광원의 파장으로 제한된다는 문제점이 있다. 또한 기존의 디지털 홀로그래피 현미경 중 2파장 또는 다중 파장의 레이저 광원을 사용하는 경우는, 서로 다른 파장을 가지는 광원들을 사용함으로 비용이 증가하거나, 또는 서로 다른 파장의 광원을 이용하여 홀로그램 영상을 순차적으로 획득하기 때문에 측정하고자 하는 물체의 3차원적인 변화정보를 실시간으로 측정하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상술한 종래 디지털 홀로그래피 기술에서는 측정 대상 물체의 형상을 복원하기 위해 컴퓨터로 CGH(Computer Generated Hologram)을 생성한 후 이를 공간광변조기(Spatial Light Modulator: SLM) 상에 디스플레이한 후 기준광을 비추면, 기준광의 회절에 의해 물체의 3차원 홀로그램 영상이 얻어진다.
좀 더 구체적으로, 도 1a는 종래 디지털 홀로그래피 기술에 따른 홀로그래픽의 기록 및 홀로그램 생성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1b는 종래 디지털 홀로그래피 기술에 처리 단계를 도식화한 도면이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 종래 디지털 홀로그래피 기술은 빛의 간섭을 기반으로 하여 데이터를 획득-복원-생성-디스플레이 기술로 구성된다. 즉, 종래 디지털 홀로그래피 기술은 3차원 물체로부터 반사된 물체광과 기준광 간의 프린지 패턴(간섭무늬)을 기록하고(도 1a의 좌측 도면), 획득된 프린지 패턴(간섭무늬)을 다시 회절 및 굴절시켜서 물체의 영상을 3차원으로 복원하는 기술이다. 도 1a에서, 프린지 패턴(간섭 무늬)는 도 1a의 좌측 도면 하부에 도시된 패턴 기록이고, 3차원으로 복원한 영상은 도 1a의 우측 하부에 도시된 입체감을 갖는 영상이다.
도 1b를 참조하면, 상술한 종래 디지털 홀로그래피 기술에서는, 기존의 광학적 홀로그래피 기술을 이용하여 대상 물체에 대한 3차원 영상 정보를 획득한다. 그 후, 획득된 3차원 영상 정보는 CCD 또는 CMOS를 포함한 디지털 이미지 센서에 저장된다. 그 후, 저장된 3차원 영상 정보는 디지털 처리 단계를 거친다. 이러한 디지털 처리 단계는 1) 3차원 모델 데이터를 획득하는 단계; 2) 획득된 3차원 모델 데이터로부터 CGH를 생성하도록 처리하는 단계; 및 3) 상기 생성된 CGH로부터 홀로그램 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 여기서, 최종 획득된 홀로그램 데이터는 CCD 또는 CMOS를 포함한 광전자 기기에 의해 획득되거나 또는 수학적 모델에 의해 생성된 홀로그래피 프린지 패턴(간섭 무늬)이 중첩된 홀로그램으로, 3차원 물체 데이터에 대한 정보를 포함한다. 그 후, 최종 획득된 홀로그램 데이터는 공간광변조기(SLM)의 사용하여 대상 물체를 3차원 영상으로 복원한다.
상술한 종래 디지털 홀로그래피 기술에 사용되는 CGH는 프린지 패턴(간섭 무늬)을 생성하기 위해 포인트 소스 기반의 프린지 패턴 알고리즘을 사용한다. 이러한 포인트 소스 기반의 프린지 패턴 알고리즘을 사용하기 위해서는 컴퓨터가 상당한 용량의 메모리 사용이 요구될 뿐만 아니라, 홀로그램의 생성 속도가 느려 상당한 시간이 소요된다. CGH의 일반적인 기존 방법에 따르면 1 포인트당 계산속도가 60.67밀리초(ms)이고, 이를 바탕으로 1024*1024 해상도의 홀로그램을 생성할 때 63617.10초가 소요되며 메모리 사용량은 6GB(1024 * 1024 * 8bit + 1024 * 1024 * 8bit * 768 6GB)이다. 메모리의 사용량과 속도를 개선하기 위해 제안된 CGH의 최근 논문(Accelerated one-step generation of full-color holographic videos using a color-tunable novel-look-up-table method for holographic three-dimensional television broadcasting, Seung-Cheol, Kim et.al. Scientific Reports, September 2015)에 따르면 1 포인트당 계산속도가 2.55밀리초(ms)이고, 이를 바탕으로 상기 조건과 동일한 해상도의 홀로그램을 생성할 때 2673.86초가 소요되며 사용되는 메모리는 12KB(1024 * 1024 * 8bit + 1024 * 1 * 8bit * 1024 = 12KB)이다.
또한, 종래 디지털 홀로그래피 기술에서는 홀로그램의 복원이 SLM을 이용하여 광학적으로 이루어지며, SLM을 사용하기 위해서는 레이저, 광학 시스템 등과 같은 추가 광학 장치의 사용이 요구된다. 따라서, 종래 디지털 홀로그래피 기술에서는 고가의 SLM의 사용이 요구되고, 장치 전체가 여전히 복잡한 구조를 갖는다.
또한, 종래 디지털 홀로그래피 기술에서는 서로 다른 물체의 홀로그램을 복원하기 위해서는 서로 다른 물체 각각에 대해 상술한 바와 같이 물체광과 기준광 간의 프린지 패턴(간섭무늬)을 기록하고(도 1a의 좌측 도면), CGH 기술을 이용하여 획득된 프린지 패턴(간섭무늬)을 다시 회절 및 굴절시켜서 물체의 영상을 3차원으로 복원하는 동작을 각각 수행하여야 한다. 그에 따라, 서로 다른 물체의 홀로그램을 생성하기 위한 동일한 동작의 반복 수행에 따른 상당한 시간 및 인력이 요구된다.
또한, 종래 디지털 홀로그래피 기술에서는 예를 들어 홀로그램을 이용한 연구 및/또는 실험 진행 시 해당 연구 및/또는 실험의 실패 유무 판단 또는 최종 결과의 예측과 같은 사전 가능성 테스트(pre-feasibility test)를 수행하는 것이 불가능하다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
1. 대한민국 특허 제10-2108001호 2. 대한민국 특허 제10-1308011호 3. 대한민국 특허 제10-1379327호 4. 대한민국 특허 제10-1412053호 5. 대한민국 특허 제10-1421984호 6. 대한민국 특허 제10-1489356호 7. 대한민국 특허 제10-1499804호 8. 대한민국 특허 제10-154178호 9. 대한민국 특허 제10-1573362호
Accelerated one-step generation of full-color holographic videos using a color-tunable novel-look-up-table method for holographic three-dimensional television broadcasting, Seung-Cheol, Kim et.al. Scientific Reports, September 2015
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홀로그램의 생성이 요구되는 물체의 위상 정보를 가진 가상의 물체광 및 가상의 기준광을 디지털적으로 합성하여 파동 광학(wave optics) 기반의 디지털 홀로그램의 간섭 무늬를 시뮬레이션하고 또한 디지털 홀로그램을 생성함으로써, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 기술을 사용하는 종래 디지털 홀로그램 복원 장치와 비교하여 복잡하고 고가인 광학장치를 사용하지 않고도 홀로그램의 복원이 가능하고, 광학적으로 획득한 실제 홀로그램과 동일한 홀로그램의 생성이 가능하며, 홀로그램 생성 시간이 단축되고, 컴퓨터의 고용량 메모리 사용의 문제점을 해결할 수 있으며, 홀로그램을 이용한 연구 및/또는 실험 진행 시 사전에 홀로그램 생성을 위한 시뮬레이션을 이용하여 연구 및/또는 실험의 실패 유무 판단 또는 최종 결과의 예측과 같은 사전 가능성 테스트(pre-feasibility test)의 수행이 가능하므로 불필요한 반복 연구 및/또는 실험 수행에 따른 시간 및 인력 낭비를 현저하게 감소시킬 수 있고, 홀로그램 전문 인력 양성 교육 및 학생들의 교육에 대한 높은 활용성을 기대할 수 있는 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치는 저장 장치 내에 저장된 물체의 위상 파일에 접속하여 상기 물체의 위상 파일로부터 물체 위상 정보를 생성하는 물체 위상 생성부; 사용자에 의해 입력된 물체광의 빛 특성 및 상기 물체 위상 생성부에서 생성된 상기 물체 위상 정보를 기초로 디지털 물체광 정보를 생성하는 디지털 물체광 생성부; 상기 사용자에 의해 입력된 기준광의 빛 특성을 기초로 디지털 기준광 정보를 생성하는 디지털 기준광 생성부; 및 상기 사용자에 의해 입력된 홀로그램 특성 정보, 상기 디지털 물체광 생성부로부터 생성된 상기 디지털 물체광 정보, 및 상기 디지털 기준광 생성부로부터 생성된 상기 디지털 기준광 정보를 기초로 디지털 홀로그램을 생성하는 디지털 홀로그램 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법은 a) 저장 장치 내에 저장된 물체의 위상 파일에 접속하여 상기 물체의 위상 파일로부터 물체 위상 정보를 생성하는 단계; b) 사용자에 의해 입력된 물체광의 물리적 정보, 및 상기 물체 위상 정보로부터 디지털 물체광을 생성할 수 있는 물체 위상 정보 데이터(data)로 변환된 물체 위상 정보 데이터에 기초하여 디지털 물체광 및 정보를 생성하는 단계; c) 상기 사용자에 의해 입력된 기준광의 물리적 정보에 기초하여 디지털 기준광 및 정보를 생성하는 단계; 및 d) 상기 사용자에 의해 입력된 홀로그램 특성 정보, 상기 생성된 디지털 물체광 정보, 및 상기 생성된 디지털 기준광 정보에 기초하여 디지털 홀로그램을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 및 방법을 사용하면 종래 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 기술을 사용하는 종래 디지털 홀로그램 복원 장치와 비교하여 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 복잡하고 고가인 광학장치를 사용하지 않고도 홀로그램의 복원이 가능하다.
2. 광학적으로 획득한 실제 홀로그램과 동일한 홀로그램의 생성이 가능하다.
3. 홀로그램 생성 시간이 단축되고, 컴퓨터의 고용량 메모리 사용의 문제점을 해결할 수 있다.
4. 홀로그램을 이용한 연구 및/또는 실험 진행 시 사전에 홀로그램 생성을 위한 시뮬레이션을 이용하여 연구 및/또는 실험의 실패 유무 판단 또는 최종 결과의 예측과 같은 사전 가능성 테스트(pre-feasibility test)의 수행이 가능하므로 불필요한 반복 연구 및/또는 실험 수행에 따른 시간 및 인력 낭비를 현저하게 감소시킬 수 있다.
5. 홀로그램 전문 인력 양성 교육 및 학생들의 교육에 대한 높은 활용성을 기대할 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1a는 종래 디지털 홀로그래피 기술에 따른 홀로그래픽의 기록 및 홀로그램 생성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1b는 종래 디지털 홀로그래피 기술에 처리 단계를 도식화한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 블록도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 물체 위상 생성부의 상세 블록도이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 디지털 물체광 생성부의 상세 블록도이다.
도 2d는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 디지털 기준광 생성부의 상세 블록도이다.
도 2e는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 디지털 홀로그램 생성부의 상세 블록도이다.
도 2f는 USAF(구체적으로는, 1951 USAF resolution test chart) 타겟에 대한 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램 및 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치를 사용하여 획득된 홀로그램에 대한 해상도의 차이를 보여주는 도면이다.
도 2g는 동일한 타겟(구체적으로는, 3단계의 상이한 두께를 갖는 계단(stair))에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치를 사용하여 3가지 간섭 모드(정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드, 및 공간 이동 탈축 방식)에 의해 획득된 홀로그램을 보여주는 도면이다.
도 2h는 동일한 타겟에 대해 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램 및 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치를 사용하여 획득된 홀로그램을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법의 플로우차트이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 기술한다.
도 2a는 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)는 저장 장치(미도시) 내에 저장된 물체의 위상 파일에 접속하여 상기 물체의 위상 파일로부터 물체 위상 정보를 생성하는 물체 위상 생성부(110); 사용자에 의해 입력된 물체광의 빛 특성 및 상기 물체 위상 생성부(110)에서 생성된 상기 물체 위상 정보를 기초로 디지털 물체광 정보를 생성하는 디지털 물체광 생성부(120); 상기 사용자에 의해 입력된 기준광의 빛 특성을 기초로 디지털 기준광 정보를 생성하는 디지털 기준광 생성부(130); 상기 사용자에 의해 입력된 홀로그램 특성 정보, 상기 디지털 물체광 생성부(120)로부터 생성된 상기 디지털 물체광 정보, 및 상기 디지털 기준광 생성부(130)로부터 생성된 상기 디지털 기준광 정보를 기초로 디지털 홀로그램을 생성하는 디지털 홀로그램 생성부(140); 및 상기 물체 위상 생성부(110), 상기 디지털 물체광 생성부(120), 상기 디지털 기준광 생성부(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 구성하는 각각의 구성요소(즉, 물체 위상 생성부(110), 디지털 물체광 생성부(120), 디지털 기준광 생성부(130), 및 디지털 홀로그램 생성부(140))의 전체 동작을 제어하는 기능을 수행하는 제어부(150), 및 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 구성하는 각각의 구성요소(즉, 물체 위상 생성부(110), 디지털 물체광 생성부(120), 디지털 기준광 생성부(130), 디지털 홀로그램 생성부(140), 및 제어부(150))에 전원을 공급하는 기능을 수행하는 전원부(160)가 포함된다.
이하에서는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 구성하는 물체 위상 생성부(110), 디지털 물체광 생성부(120), 디지털 기준광 생성부(130), 및 디지털 홀로그램 생성부(140)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 물체 위상 생성부의 상세 블록도이고, 도 2c는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 디지털 물체광 생성부의 상세 블록도이며, 도 2d는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 디지털 기준광 생성부의 상세 블록도이고, 도 2e는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치의 디지털 홀로그램 생성부의 상세 블록도이다.
먼저, 도 2b를 도 2a와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)의 물체 위상 생성부(110)는 물체 위상 파일 위치 선택부(111), 물체 위상 파일 변환부(112), 및 물체 위상 정보 생성부(113)를 포함하고 있다. 물체 위상 파일 위치 선택부(111)는 저장 장치(미도시)에 저장된 물체의 위상 파일을 선택하여 상기 물체의 위상 파일을 불러온다. 이 경우, 물체의 위상 파일은 예를 들어, 사용자의 개인용 컴퓨터(PC)의 내의 저장 장치(미도시) 내의 데이터베이스 또는 별도의 외부 서버 상의 저장 장치(미도시) 내의 데이터베이스에 저장될 수 있다. 여기서, 상기 선택된 물체의 위상 파일은 예를 들어, 표시부(display unit: 미도시) 상에 표시될 수 있다. 이러한 표시부는 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)가 구현되는 개인용 컴퓨터(PC) 또는 데스크탑 등의 모니터, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)가 구현되는 랩탑, 팜탑, 개인 휴대 단말 장치(PDA), 휴대폰 등의 디스플레이 장치; 또는 TV 스크린 등과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)와는 별개로 연결되어 제공되는 외부 모니터 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 물체 위상 파일 위치 선택부(111)에서 선택된 물체의 위상 파일은 물체 위상 파일 변환부(112)로 전송된다. 물체 위상 파일 변환부(112)는 상기 물체의 위상 파일을 물체 위상 정보 생성부(113)에서 사용할 수 있는 형태의 위상 정보 데이터(data)로 변환하여, 물체 위상 정보 생성부(113)로 전송한다. 물체 위상 정보 생성부(113)는 후술하는 디지털 물체광 생성부(120)의 물체 위상 정보 입력부(122)에서 사용될 수 있는 형태의 물체 위상 정보를 생성한다. 여기서, 위상 정보 데이터는 물체의 배율 위상 정보, 물체의 배율 위상 정보가 기록될 때 사용된 대물렌즈의 배율 정보, 데이터를 저장 장치에 저장하고 불러오기 위한 헤더 정보를 포함하고 있는 것을 의미한다. 또한, 물체 위상 정보는 상기 위상 정보 데이터에서 획득한 물체의 배율 위상 정보, 물체의 배율 위상 정보가 기록될 때 사용된 대물렌즈의 배율 정보를 바탕으로 대물렌즈를 사용하지 않은 물체 본연의 위상 정보를 의미한다.
한편, 도 2c를 도 2a와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)의 디지털 물체광 생성부(120)는 물체광 빛 특성 입력부(121); 물체 위상 정보 변환부(122); 및 디지털 정보 물체광 생성부(123)를 포함한다. 물체광 빛 특성 입력부(121)는 사용자가 원하는 물체광의 물리적 정보를 입력할 수 있는 물체광 정보 입력창을 표시부(미도시) 상에 제공한다. 그에 따라, 사용자는 디지털적으로 빛을 생성하는데 필요한 자신이 원하는 물체광의 빛의 파장 정보(Wavelength), 파수 정보(Wavenumber), 진폭 정보(Amplitude) 등을 포함한 물체광의 물리적 정보의 조건을 입력할 수 있다. 또한, 물체 위상 정보 변환부(122)는 도 2b에 도시된 물체 위상 입력부(110)의 물체 위상 정보 생성부(113)에 접속하여 획득된 물체 위상 정보를 실제 디지털 물체광을 생성할 수 있는 물체 위상 정보 데이터(data)로 변환한다. 여기서, 물체 위상 정보는 상기 물체 위상 정보 생성부(113)에서 생성된 대물렌즈를 사용하지 않은 물체 본연의 위상 정보를 의미하며, 물체 위상 정보 생성부(122)에서 변환된 물체 위상 정보 데이터는 물체광 빛 특성부(121)에서 사용자가 입력한 물리적 정보를 바탕으로 재가공된 것을 의미한다. 물체광 빛 특성 입력부(121)를 통해 입력된 물체광의 물리적 정보 및 물체 위상 정보 입력부(122)에 의해 변환된 물체 위상 정보 데이터는 디지털 물체광 및 정보 생성부(123)로 입력되고, 디지털 물체광 및 정보 생성부(123)는 입력된 물체광의 물리적 정보 및 변환된 물체 위상 정보 데이터에 기초하여 디지털 물체광 및 정보를 생성한다. 디지털 물체광 및 정보 생성부(123)에 의해 생성된 디지털 물체광 정보는 물체의 위치 정보(Object recorded position), 물체의 위상 정보(Object phase), 빛의 특성 정보(Light property)를 포함하고 있다. 이를 수식으로 나타내면 하기의 식 1과 같이 나타낼 수 있다.
식 1: U DO (x,y)= U L (x,y)U O (x,y)U OP (x,y)
상기 식 1에서 U DO (x,y)는 디지털 물체광, U L (x,y)는 상기 물체광의 빛의 특성 정보, U O (x,y)는 변환된 물체의 위상 정보, U OP (x,y)는 물체의 위치정보를 나타낸다.
또한, 도 2d를 도 2a와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)의 디지털 기준광 생성부(130)는 기준광 빛 특성 입력부(131) 및 디지털 기준광 및 정보 생성부(132)를 포함한다. 기준광 빛 특성 입력부(131)는 사용자가 원하는 기준광의 물리적 정보를 입력할 수 있는 기준광 정보 입력창을 표시부(미도시) 상에 제공한다. 그에 따라, 사용자는 디지털적으로 빛을 생성하는데 필요한 자신이 원하는 기준광의 빛의 파장 정보(Wavelength), 파수 정보(Wavenumber), 진폭 정보(Amplitude) 등을 포함한 기준광의 물리적 정보의 조건을 입력할 수 있다. 기준광 빛 특성 입력부(131)를 통해 입력된 기준광의 물리적 정보는 디지털 기준광 및 정보 생성부(132)로 전송되고, 디지털 기준광 및 정보 생성부(132)는 입력된 기준광의 물리적 정보에 기초하여 디지털 기준광 및 정보를 생성한다.
상술한 바와 같은 도 2c에 도시된 디지털 물체광 및 정보 생성부(123)에서 생성된 디지털 물체광 정보 및 도 2d에 도시된 디지털 기준광 및 정보 생성부(132)에서 생성된 디지털 기준광 정보는 후술하는 도 2a 및 도 2e에 도시된 디지털 홀로그램 생성부(140)로 입력되어 디지털 홀로그램을 생성하는데 사용된다.
좀 더 구체적으로, 도 2e를 도 2a 내지 도 2d와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)의 디지털 홀로그램 생성부(140)는 홀로그램 특성 입력부(141), 디지털 물체광 정보 입력부(142), 디지털 기준광 정보 입력부(143), 및 홀로그램 생성부(144)를 포함한다.
먼저, 도 2e에 도시된 홀로그램 특성 입력부(141)는 사용자가 원하는 홀로그램 특성 정보를 입력할 수 있는 홀로그램 특성 정보 입력창을 표시부(미도시) 상에 제공한다. 그에 따라, 사용자는 자신이 원하는 홀로그램의 해상도(Resolution), 비트 깊이(Bit-depth), 픽셀 크기(Pixel size) 등과 같은 디지털 홀로그램이 생성되어 기록될 이미지 센서(예를 들어, CMOS, CCD 등)(미도시)의 특성 파라미터(parameter), 및 간섭 모드 파라미터(parameter)를 포함한 디지털 홀로그램 특성 정보의 조건을 입력할 수 있다. 이 경우, 간섭 모드 파라미터(parameter)는 물체광과 기준광이 동일한 축으로 입사하는 정축(On-Axis) 방식과 물체광과 기준광이 서로 일정한 각도로 입사하는 탈축(Off-Axis) 간섭 모드를 제어하는 파라미터이다. 또한, 탈축 간섭 모드 중 특이한 경우에 속하는 간섭 모드인, 두 개의 빛이 공간 차이에 의해 간섭이 일어나는 공간 이동 탈축 간섭 모드를 제어하는 간섭 모드 파라미터가 추가적으로 사용될 수 있다. 보다 상세하게는, 정축 간섭 모드는 홀로그램을 복원하였을 때 DC 정보와 실상 및 허상 정보가 한 지점에서 나타나는 방식으로, 홀로그램으로 생성하였을 때 대체적으로 프린지 패턴(간섭무늬 패턴)이 나타난다. 반면에, 탈축 간섭 모드는 홀로그램을 복원하였을 때 DC 정보와 실상 및 허상 정보가 각각 분리되어 나타나는 방식으로, 홀로그램으로 생성하였을 때 대체적으로 라인 패턴(Line pattern)이 나타난다. 따라서, 사용자는 디지털 홀로그램 특성 정보의 조건의 입력 시, 상술한 바와 같은 2가지의 간섭 모드(정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드) 중 원하는 하나의 간섭 모드를 선택할 수 있다. 또한, 사용자는 2가지의 간섭 모드(정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드) 대신 공간 이동 탈축 방식을 추가적으로 선택할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)의 디지털 홀로그램 생성부(140)의 홀로그램 특성 입력부(141)에서는, 간섭 모드 파라미터로 2가지의 간섭 모드(정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드) 중 어느 하나 또는 3가지의 간섭 모드(정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드, 및 공간 이동 탈축 모드) 중 어느 하나를 선택하여 입력하는 것이 가능하다.
한편, 디지털 홀로그램 생성부(140)의 디지털 물체광 정보 입력부(142)는 디지털 물체광 생성부(120)(구체적으로는, 디지털 물체광 및 정보 생성부(123))에 접속하여 가져 온 디지털 물체광 정보가 입력된다. 또한, 디지털 홀로그램 생성부(140)의 디지털 기준광 정보 입력부(143)는 디지털 기준광 생성부(130)(구체적으로는, 디지털 기준광 및 정보 생성부(132))에 접속하여 가져 온 디지털 기준광 정보가 입력된다. 그 후, 홀로그램 특성 입력부(141)에 입력된 홀로그램 특성 정보, 디지털 물체광 정보 입력부(142)에 입력된 디지털 물체광 정보, 및 디지털 기준광 정보 입력부(143)에 입력된 디지털 기준광 정보는 홀로그램 생성부(144)로 전송되고, 홀로그램 생성부(144)는 전송받은 홀로그램 특성 정보, 디지털 물체광 정보, 및 디지털 물체광 정보에 기초하여 디지털 홀로그램을 생성한다. 이를 수식으로 나타내면 하기 식 2와 같다.
식 2: U H (x,y)= U DO (x,y)U RS (x,y)+U DR (x,y)U RS (x,y)U I (x,y)
상기 식 2에서, U H (x,y)는 생성된 디지털 물체 홀로그램, U DO (x,y)는 디지털 물체광, U DR (x,y)은 디지털 기준광, U RS (x,y)는 사용자가 입력한 홀로그램을 기록할 때 사용되는 이미지 센서의 물리적인 정보인 특성 파라미터 정보, U I (x,y)는 사용자가 입력한 간섭 모드 파라미터 정보이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하면, 홀로그램의 생성이 요구되는 물체의 위상 정보를 가진 가상의 물체광 및 가상의 기준광을 디지털적으로 합성하여 파동 광학(wave optics) 기반의 디지털 홀로그램 생성이 가능해진다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하여 획득된 홀로그램과 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램의 차이점을 기술하기로 한다.
도 2f는 USAF(구체적으로는, 1951 USAF resolution test chart) 타겟에 대한 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램 및 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하여 획득된 홀로그램에 대한 해상도의 차이를 보여주는 도면이고, 도 2g는 동일한 타겟(구체적으로는, 3단계의 상이한 두께를 갖는 계단(stair))에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하여 3가지 간섭 모드(정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드, 및 공간 이동 탈축 모드)에 의해 획득된 홀로그램을 보여주는 도면이다.
먼저, USAF 타겟에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하여 획득된 홀로그램을 획득하기 위해 사용된 물체(즉, USAF 타겟) 위상 정보, 디지털 물체광 생성부(120)의 물체광 빛 특성 입력부(121)에서 사용된 물체광의 물리적 정보(즉, 물체광의 빛의 파장 정보(Wavelength), 파수 정보(Wavenumber), 진폭 정보(Amplitude) 등), 디지털 기준광 생성부(130)의 기준광 빛 특성 입력부(131)에서 사용된 기준광의 물리적 정보(즉, 기준광의 빛의 파장 정보(Wavelength), 파수 정보(Wavenumber), 진폭 정보(Amplitude) 등), 디지털 홀로그램 생성부(140)의 홀로그램 특성 입력부(141)에 사용자가 입력할 수 있는 홀로그램 특성 정보는 각각 간섭 모드 정보, 홀로그램 기록 거리 정보, 기록하는 이미지 센서 장치의 픽셀 크기(Pixel size), 기록하는 이미지 센서 장치의 비트 깊이(Bit depth), 기록하는 이미지 센서 장치의 해상도(Resolution) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
또한, 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램을 획득하는데 사용된 장치 및/또는 정보는 레이저(광원), 대물렌즈, 광 분할기, 광학 거울, 이미지 센서, 시준기 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
도 2f에 도시된 바와 같이, 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램의 해상도에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하여 획득된 홀로그램의 해상도가 명확히 개선되었음을 시각적으로 확인할 수 있다.
또한, 도 2g로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하여 3가지 간섭 모드(정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드, 및 공간 이동 탈축 모드)에 의해 획득된 홀로그램들은 각각 서로 다른 차이 또는 특징을 갖는 것임을 확인할 수 있다. 여기서, 정축 간섭 모드는 물체광과 기준광의 경로가 공간적으로 평행하고 일치하는 경우로서, 원형의 프린지 패턴(Fringe pattern)의 간섭무늬가 생성되며 물체광과 기준광의 곡률(Curvature) 정도에 따라 간섭무늬 간격이 결정된다. 탈축 간섭 모드는 물체광과 기준광의 경로가 공간적으로 기울어진 각(Tilt Angle)이 존재하는 경우로서, 직선 모양의 간섭무늬가 생성되며 기울어진 각도에 따라 간섭무늬 간격이 결정된다. 공간이동 탈축 모드는 물체광과 기준광이 서로 평행하게 진행하지만 동일한 경로로 진행하지 않는 경우로서, 직선 모양의 간섭무늬가 생성되며, 물체광과 기준광의 경로차에 따라 간섭무늬의 간격이 결정된다.
도 2h는 동일한 타겟에 대해 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램 및 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치를 사용하여 획득된 홀로그램을 보여주는 도면이다.
도 2h에 도시된 바와 같이, 기존의 광학적으로 획득된 홀로그램의 해상도에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하여 획득된 홀로그램이 동일함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 종래 기술의 복잡하고 고가인 광학장치를 사용하지 않고도 광학적으로 획득한 실제 홀로그램과 동일한 홀로그램의 생성이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 홀로그램 생성 방법의 플로우차트이다.
도 3을 도 2a 내지 도 2f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)은 a) 저장 장치(미도시) 내에 저장된 물체의 위상 파일에 접속하여 상기 물체의 위상 파일로부터 물체 위상 정보를 생성하는 단계(310); b) 사용자에 의해 입력된 물체광의 물리적 정보, 및 상기 물체 위상 정보로부터 디지털 물체광을 생성할 수 있는 물체 위상 정보 데이터(data)로 변환된 물체 위상 정보 데이터에 기초하여 디지털 물체광 및 정보를 생성하는 단계(320); c) 상기 사용자에 의해 입력된 기준광의 물리적 정보에 기초하여 디지털 기준광 및 정보를 생성하는 단계(330); 및 d) 상기 사용자에 의해 입력된 홀로그램 특성 정보, 상기 생성된 디지털 물체광 정보, 및 상기 생성된 디지털 기준광 정보에 기초하여 디지털 홀로그램을 생성하는 단계(340)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)에서, 상기 a) 단계는 a1) 물체 위상 파일 위치 선택부(111)에서 상기 저장 장치(미도시)에 저장된 상기 물체의 위상 파일을 선택하여 물체 위상 파일 변환부(112)로 전송하는 단계; a2) 상기 물체 위상 파일 변환부(112)에서 상기 물체의 위상 파일을 물체 위상 정보 생성부(113)에서 사용할 수 있는 형태의 위상 정보 데이터(data)로 변환하여, 상기 물체 위상 정보 생성부(113)로 전송하는 단계; 및 a3) 상기 물체 위상 정보 생성부(113)에서 상기 물체 위상 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)에서, 상기 b) 단계는 b1) 물체광 빛 특성 입력부(121)에서 상기 물체광 정보를 입력하고, 물체 위상 정보 변환부(122)에서 획득된 상기 물체 위상 정보를 상기 디지털 물체광을 생성할 수 있는 물체 위상 정보 데이터(data)로 변환하는 단계; b2) 상기 입력된 물체광의 물리적 정보 및 상기 변환된 물체 위상 정보 데이터를 디지털 물체광 및 정보 생성부(123)로 입력하는 단계; 및 b3) 상기 디지털 물체광 및 정보 생성부(123)에서 상기 입력된 물체광의 물리적 정보 및 변환된 물체 위상 정보 데이터에 기초하여 상기 디지털 물체광 및 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)에서, 상기 c) 단계는 c1) 기준광 빛 특성 입력부(131)에 상기 사용자가 원하는 기준광의 물리적 정보를 입력하는 단계; 및 c2) 디지털 기준광 및 정보 생성부(132)에서 상기 기준광 빛 특성 입력부(131)로부터 상기 기준광의 물리적 정보를 전송받아 상기 기준광의 물리적 정보에 기초하여 디지털 기준광 및 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)에서, 상기 디지털 물체광은 U DO (x,y)= U L (x,y)U O (x,y)U OP (x,y)으로 표시되고, 여기서 U DO (x,y)는 상기 디지털 물체광, U L (x,y)는 상기 물체광의 빛의 특성 정보, U O (x,y)는 변환된 상기 물체의 위상 정보, U OP (x,y)는 상기 물체의 위치정보를 나타낸다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)에서, 상기 물체광의 물리적 정보는 디지털적으로 빛을 생성하는데 필요한 상기 물체광의 빛의 파장 정보(Wavelength), 파수 정보(Wavenumber), 및 진폭 정보(Amplitude)를 포함하고, 상기 기준광의 물리적 정보는 디지털적으로 빛을 생성하는데 필요한 상기 기준광의 빛의 파장 정보(Wavelength), 파수 정보(Wavenumber), 및 진폭 정보(Amplitude)를 포함하며, 상기 홀로그램 특성 정보는 상기 디지털 홀로그램이 생성되어 기록될 이미지 센서의 특성 파라미터(parameter), 및 간섭 모드 파라미터(parameter)이다. 여기서, 상기 이미지 센서의 특성 파라미터는 해상도(Resolution), 비트 깊이(Bit-depth), 및 픽셀 크기(Pixel size)를 포함하고, 상기 간섭 모드 파라미터는 정축 간섭 모드, 탈축 간섭 모드, 및 공간 이동 탈축 간섭 모드 중 어느 하나이다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)에서, 상기 d) 단계는 d1) 홀로그램 특성 입력부(141)에 사용자가 원하는 상기 홀로그램 특성 정보를 입력하는 단계; d2) 디지털 물체광 정보 입력부(142)에 상기 디지털 물체광 정보를 입력하는 단계; d3) 디지털 기준광 정보 입력부(143)에 상기 디지털 기준광 정보를 입력하는 단계; d4) 상기 홀로그램 특성 정보, 상기 디지털 물체광 정보, 및 상기 디지털 기준광 정보를 홀로그램 생성부(144)로 전송하는 단계; 및 d5) 상기 홀로그램 생성부(144)에서 상기 홀로그램 특성 정보, 상기 디지털 물체광 정보, 및 상기 디지털 기준광 정보에 기초하여 상기 디지털 홀로그램을 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 방법(300)에서, 상기 생성된 디지털 홀로그램은 U H (x,y)= U DO (x,y)U RS (x,y)+U DR (x,y)U RS (x,y)U I (x,y)로 표시되고, 여기서 U H (x,y)는 상기 생성된 디지털 물체 홀로그램, U DO (x,y)는 상기 디지털 물체광, U DR (x,y)은 상기 디지털 기준광, U RS (x,y)는 사용자가 입력한 홀로그램을 기록할 때 사용되는 이미지 센서의 물리적인 정보인 특성 파라미터 정보, U I (x,y)는 사용자가 입력한 간섭 모드 파라미터 정보이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발명에 따른 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100 및 방법(300)을 사용하면, 홀로그램의 생성이 요구되는 물체의 위상 정보를 가진 가상의 물체광 및 가상의 기준광을 디지털적으로 합성하여 파동 광학(wave optics) 기반의 디지털 홀로그램의 생성이 가능하다. 구체적으로, 본 발명에서는 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
1. 복잡하고 고가인 광학장치를 사용하지 않고도 홀로그램의 복원이 가능하다,
2. 광학적으로 획득한 실제 홀로그램과 동일한 홀로그램의 생성이 가능하다. 구체적으로, 동일한 물체를 기록한 광학적으로 획득한 홀로그램과 시뮬레이션을 이용하여 생성된 홀로그램을 동일한 조건으로 물체의 3차원 정보를 복원하면 동일한 결과가 나오는 것을 확인할 수 있다(도 2h 참조).
3. 홀로그램 생성 시간이 단축된다. 구체적으로, 상술한 CGH의 일반적인 기존 방법에 따른 1024*1024 해상도의 홀로그램을 생성할 때 63617.10초가 소요되고, Seung-Cheol, Kim et.al의 CGH 논문에서 제안하는 방법에 따르면 동일한 해상도의 홀로그램을 생성할 때 2673.86초가 소요된다. 반면에, 본 발명의 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하는 경우, 1 포인트당 계산속도가 0.92마이크로초(s)이고, 이를 바탕으로 동일한 조건의 해상도(즉, 1024*1024 해상도)의 홀로그램을 생성할 때 0.966초가 소요된다.
5. 컴퓨터의 고용량 메모리 사용의 문제점을 해결할 수 있다. 구체적으로, CGH의 일반적인 기존 방법에 따르면 1024*1024 해상도의 홀로그램을 생성할 때 소요되는 메모리는 6GB이고, Seung-Cheol, Kim et.al의 CGH 논문에서 제안하는 방법에 따르면 상기 조건과 동일한 해상도의 홀로그램을 생성할 때 소요되는 메모리는 12KB이다. 반면에, 본 발명의 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치(100)를 사용하는 경우, 상기 조건과 동일한 해상도의 홀로그램을 생성할 때 소요되는 메모리는 6KB이다.
6. 홀로그램을 이용한 연구 및/또는 실험 진행 시 사전에 홀로그램 생성을 위한 시뮬레이션을 이용하여 연구 및/또는 실험의 실패 유무 판단 또는 최종 결과의 예측과 같은 사전 가능성 테스트(pre-feasibility test)의 수행이 가능하므로 불필요한 반복 연구 및/또는 실험 수행에 따른 시간 및 인력 낭비를 현저하게 감소시킬 수 있다.
7. 홀로그램 전문 인력 양성 교육 및 학생들의 교육에 대한 높은 활용성을 기대할 수 있다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
100: 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치 110: 물체 위상 생성부
111: 위상 파일 위치 선택부 112: 물체 위상 파일 변환부
113: 물체 위상 정보 생성부 120: 디지털 물체광 생성부
121: 물체광 빛 특성 입력부 122: 물체 위상 정보 변환부
123: 디지털 정보 물체광 생성부 130: 디지털 기준광 생성부
131: 기준광 빛 특성 입력부 132: 디지털 기준광 및 정보 생성부
140: 디지털 홀로그램 생성부 141: 홀로그램 특성 입력부
142: 디지털 물체광 정보 입력부 143: 디지털 기준광 정보 입력부
144; 홀로그램 생성부 150: 제어부 160: 전원부

Claims (1)

  1. 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치에 있어서,
    저장 장치 내에 저장된 물체의 위상 파일에 접속하여 상기 물체의 위상 파일로부터 물체 위상 정보를 생성하는 물체 위상 생성부;
    사용자에 의해 입력된 물체광의 빛 특성 및 상기 물체 위상 생성부에서 생성된 상기 물체 위상 정보를 기초로 디지털 물체광 정보를 생성하는 디지털 물체광 생성부;
    상기 사용자에 의해 입력된 기준광의 빛 특성을 기초로 디지털 기준광 정보를 생성하는 디지털 기준광 생성부; 및
    상기 사용자에 의해 입력된 홀로그램 특성 정보, 상기 디지털 물체광 생성부로부터 생성된 상기 디지털 물체광 정보, 및 상기 디지털 기준광 생성부로부터 생성된 상기 디지털 기준광 정보를 기초로 디지털 홀로그램을 생성하는 디지털 홀로그램 생성부;를 포함하는 정축 및 탈축 디지털 홀로그램 생성 장치.
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