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KR102818819B1 - Hologram Recording System - Google Patents

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KR102818819B1
KR102818819B1 KR1020230132566A KR20230132566A KR102818819B1 KR 102818819 B1 KR102818819 B1 KR 102818819B1 KR 1020230132566 A KR1020230132566 A KR 1020230132566A KR 20230132566 A KR20230132566 A KR 20230132566A KR 102818819 B1 KR102818819 B1 KR 102818819B1
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South Korea
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polarizers
recording system
light
polarizer array
image sensor
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최기홍
홍기훈
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한국전자통신연구원
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Abstract

대상 물체로부터의 입사광의 자가 간섭에 의해 형성되는 간섭 무늬를 획득하는 홀로그램 기록 시스템에 있어서, 복수의 편광자를 포함하는 편광자 어레이; 복수의 픽셀을 포함하는 이미지 센서; 및 편광자 어레이 및 이미지 센서 사이에 배치되는 결상 광학계를 포함하고, 결상 광학계는 복수의 편광자 각각을 복수의 픽셀 각각에 광학적으로 대응시키는, 홀로그램 기록 시스템을 개시한다. 본 개시의 일 측면에 의하면, 고해상도의 일반 이미지 센서를 활용하여 편광 이미지 센서의 이용을 대체할 수 있는 광학 구조를 지님으로써 실시간으로 고해상도의 홀로그램을 획득할 수 있는 홀로그램 기록 시스템을 제공한다.A hologram recording system for obtaining an interference pattern formed by self-interference of incident light from a target object, the hologram recording system comprises: a polarizer array including a plurality of polarizers; an image sensor including a plurality of pixels; and an imaging optical system disposed between the polarizer array and the image sensor, wherein the imaging optical system optically corresponds each of the plurality of polarizers to each of the plurality of pixels. According to one aspect of the present disclosure, a hologram recording system capable of obtaining a high-resolution hologram in real time is provided by having an optical structure capable of replacing the use of a polarizing image sensor by utilizing a high-resolution general image sensor.

Description

홀로그램 기록 시스템{Hologram Recording System} Hologram Recording System

본 개시는 홀로그램 기록 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간으로 기록되고 고해상도를 지닌 홀로그램 기록 시스템에 관한 것이다.The present disclosure relates to a holographic recording system, and more particularly, to a holographic recording system that records in real time and has high resolution.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The content described below merely provides background information related to the present embodiment and does not constitute prior art.

빛의 세기(intensity) 정보만을 기록하는 일반적인 사진 기술과 달리 홀로그래피는 물체에서 전파된 빛의 진폭과 위상 정보를 취득하고 기록한다.Unlike conventional photography, which only records intensity information, holography acquires and records amplitude and phase information of light transmitted from an object.

현재까지는 가시광의 진폭과 위상 정보를 직접 기록할 수 있는 센서가 없기 때문에 취득 시 빛의 간섭 현상을 통해 관련 정보를 간접적으로 취득한다. 간섭은 물체광과 참조광이라 불리는 두 광파가 상호작용하여 나타나는 현상이지만, 인공적으로 진폭과 위상이 정렬된 빛인 레이저를 사용하지 않으면 간섭무늬 획득이 어렵다. 따라서 최근까지 홀로그래피 기술에는 레이저가 주로 이용되었다.As of now, there is no sensor that can directly record the amplitude and phase information of visible light, so the relevant information is acquired indirectly through the interference phenomenon of light when acquiring. Interference is a phenomenon that occurs when two light waves called object light and reference light interact, but it is difficult to obtain an interference pattern without using a laser, which is light whose amplitude and phase are artificially aligned. Therefore, lasers have been mainly used in holography technology until recently.

자가간섭 홀로그래피는 물체로부터 발광 또는 반사된 입사파를 공간적 혹은 편광상태에 따라 나누는 자가 참조 방식으로 간섭무늬를 획득한다. 나뉘어진 광파는 간섭계 혹은 편광 변조기의 영향을 받아 서로 다른 곡률을 가진 파면으로 변조되고 전파되어 이미지 센서 상에서 간섭무늬를 형성한다. 이때의 간섭은 동일한 시공간에서 출발한 빛에서 기인한 쌍둥이 광파끼리 일어나기 때문에 통상 레이저를 이용하는 간섭 조건 대비 광원의 조건에서 자유롭다. 따라서 형광, 전구, LED 또는 자연광 조건에서 기록이 가능하다.Self-interference holography obtains interference patterns by dividing incident waves emitted or reflected from an object according to space or polarization state in a self-referencing manner. The divided light waves are modulated and propagated into wavefronts with different curvatures by the influence of an interferometer or polarization modulator, forming interference patterns on the image sensor. Since the interference at this time occurs between twin light waves originating from light that started in the same space and time, it is free from light source conditions compared to interference conditions using a laser. Therefore, recording is possible under fluorescent, light bulb, LED, or natural light conditions.

본 개시는, 고해상도의 일반 이미지 센서를 활용하여 편광 이미지 센서의 이용을 대체할 수 있는 광학 구조를 지님으로써 실시간으로 고해상도의 홀로그램을 획득할 수 있는 홀로그램 기록 시스템을 제공하는데 일 목적이 있다.The present disclosure aims to provide a hologram recording system capable of obtaining a high-resolution hologram in real time by having an optical structure that can replace the use of a polarization image sensor by utilizing a high-resolution general image sensor.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 개시의 일 측면에 의하면, 대상 물체로부터의 입사광의 자가 간섭에 의해 형성되는 간섭 무늬를 획득하는 홀로그램 기록 시스템에 있어서, 복수의 편광자를 포함하는 편광자 어레이; 복수의 픽셀을 포함하는 이미지 센서; 및 상기 편광자 어레이 및 상기 이미지 센서 사이에 배치되는 결상 광학계를 포함하고, 상기 결상 광학계는 상기 복수의 편광자 각각을 상기 복수의 픽셀 각각에 광학적으로 대응시키는, 홀로그램 기록 시스템을 제공한다.According to one aspect of the present disclosure, a hologram recording system for obtaining an interference pattern formed by self-interference of incident light from a target object is provided, the hologram recording system comprising: a polarizer array including a plurality of polarizers; an image sensor including a plurality of pixels; and an imaging optical system disposed between the polarizer array and the image sensor, wherein the imaging optical system optically corresponds each of the plurality of polarizers to each of the plurality of pixels.

본 개시의 실시예에 의하면, 공간적으로 분리되어 서로 달리 위상 변이된 간섭 무늬를 획득함으로써 정적인 물체 외에도 시간에 따라 변화하는 동적인 물체 및 홀로그램 비디오 촬영이 가능하다.According to embodiments of the present disclosure, by obtaining spatially separated and differently phase-shifted interference patterns, it is possible to capture not only static objects but also dynamic objects and holographic videos that change over time.

본 개시의 실시예에 의하면, 시판되는 편광 이미지 센서의 한정된 사양의 구애없이 고해상도의 일반 이미지 센서에 각 픽셀마다 서로 달리 위상 변이된 개별 간섭 무늬를 획득함으로써 실시간으로 고해상도의 홀로그램을 획득할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a high-resolution hologram can be obtained in real time by obtaining individual interference patterns with different phase shifts for each pixel on a high-resolution general image sensor without being constrained by the limited specifications of commercially available polarization image sensors.

본 개시의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 기하학적 위상 렌즈의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 편광자 어레이의 예시적인 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 일부를 도시한다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 개략도이다.
FIG. 1 is a schematic diagram of a hologram recording system according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 is a drawing for explaining the characteristics of a geometric phase lens according to embodiments of the present disclosure.
FIG. 3 is an exemplary drawing of a polarizer array according to embodiments of the present disclosure.
FIG. 4 illustrates a part of a holographic recording system according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 5 is a schematic diagram of a hologram recording system according to another embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail using exemplary drawings. When adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same numerals are used for identical components as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, when describing the present disclosure, if it is determined that a specific description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present disclosure, the detailed description thereof will be omitted.

본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing components of embodiments according to the present disclosure, symbols such as first, second, i), ii), a), b), etc. may be used. These symbols are only for distinguishing the components from other components, and the nature or order or sequence of the components is not limited by the symbols. When a part in the specification is said to "include" or "provide" a component, this does not mean that other components are excluded, but rather that other components can be further included, unless explicitly stated otherwise.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시가 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.The detailed description set forth below, together with the accompanying drawings, is intended to explain exemplary embodiments of the present disclosure and is not intended to represent the only embodiments in which the present disclosure may be practiced.

본 개시의 실시예들은 형광, 전구, LED 또는 자연광 조건에서 대상 물체로부터의 광의 자가간섭(self-interference)에 의해 형성되는 간섭 무늬를 획득하는 자가간섭 홀로그램 기록 시스템에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure relate to a self-interference holographic recording system that obtains an interference pattern formed by self-interference of light from a target object under fluorescent, light bulb, LED or natural light conditions.

자가간섭을 위해서는 시스템으로 입사되는 입사광을 절반씩 나누어 각자 변조하기 위한 파면 변조 장치가 필요하다. 전통적인 마이켈슨 간섭계 구조를 차용해 공간적으로 파면을 분리하고 변조시킨 뒤 이를 다시 합쳐 자가간섭 무늬를 획득한 예가 있다. 한편, 편광 선택성이 있는 소자를 활용하면 입사광의 진행 경로를 둘로 나누지 않고도 파면 변조 및 간섭이 가능한다. 대표적인 예로 phase-only SLM(Spacial Light Modulator), 복굴절렌즈, 액정렌즈, 또는 기하학적 위상 렌즈(Geometric Phase Lens)를 활용한 시스템들이 있다. 이들 소자는 공통적으로 입사하는 빛의 편광상태를 수직과 수평 성분, 또는 좌원과 우원 성분으로 나누어 둘 중 하나 또는 모두의 곡률을 각각 다르게 변조시키는 역할을 한다.In order to achieve self-interference, a wavefront modulation device is required to divide the incident light into halves and modulate each separately. There is an example of obtaining a self-interference pattern by spatially separating and modulating the wavefront by borrowing the traditional Michelson interferometer structure and then recombining them. Meanwhile, if a polarization-selective device is utilized, wavefront modulation and interference are possible without dividing the path of the incident light in two. Representative examples include systems that utilize a phase-only SLM (Spacial Light Modulator), a birefringent lens, a liquid crystal lens, or a geometric phase lens. These devices commonly divide the polarization state of the incident light into vertical and horizontal components, or left-circular and right-circular components, and modulate the curvature of one or both of them differently.

수학식 1은 진행방향이 동일한 두 광파 가 간섭을 일으키면 세 가지의 항이 생성됨을 나타낸다. 여기서 원하는 복소 홀로그램은 이며, 은 광원의 정보, 는 홀로그램의 쌍영상(twin-image)을 나타낸다.Mathematical expression 1 is two light waves traveling in the same direction. class It shows that when interference occurs, three terms are generated. Here, the desired complex hologram is And, Information about the silver light source, represents a twin-image of a hologram.

수학식 1Mathematical Formula 1

이미지 센서의 해상도를 모두 활용하기 위해서는 간섭하는 두 광파의 진행 방향이 같아야 하며, 이 경우 수학식 1과 같이 광원의 정보와 쌍영상 정보가 취득하고자 하는 복소 홀로그램에 함께 겹쳐서 기록된다. 광원과 쌍영상 정보는 홀로그램을 재생할 때 마치 노이즈처럼 작용하기 때문에 홀로그래픽 이미지의 품질을 떨어뜨리는 효과를 가져오고, 따라서 이를 제거하는 기술이 필요하다.In order to fully utilize the resolution of the image sensor, the propagation directions of the two interfering light waves must be the same, in which case the light source information and the twin image information are superimposed and recorded on the complex hologram to be acquired, as in mathematical expression 1. Since the light source and twin image information act like noise when reproducing the hologram, it has the effect of lowering the quality of the holographic image, and therefore a technology to remove it is necessary.

수학식 1에서 복소 홀로그램만을 추출하기 위한 대표적인 방법이 위상변이 홀로그래피이다. 위상변이 방법은 간섭하는 두 광파의 상대적인 위상차를 0, 90, 180, 270 도로 부여한 뒤 이를 수학식 2를 통해 합치는 방법이다 (대표적인 4 단계 위상변이 기법만을 서술한다).A representative method for extracting only complex holograms from mathematical expression 1 is phase shift holography. The phase shift method is a method of giving relative phase differences of 0, 90, 180, and 270 degrees to two interfering light waves and then combining them using mathematical expression 2 (only a representative four-step phase shift technique is described).

수학식 2Mathematical Formula 2

수학식 2 에서 는 실수이며, 만큼의 위상차를 가지는 간섭무늬이다. 간섭하는 두 광파의 위상차를 부여하기 위해서는 주로 상대적인 광경로 차이를 조절하거나, 위상 지연을 부여하거나, 혹은 기하학적 위상을 조절하는 방법을 이용한다.In mathematical expression 2 is a mistake, Is It is an interference pattern with a phase difference of that size. In order to provide a phase difference between two interfering light waves, methods are mainly used to adjust the relative optical path difference, provide a phase delay, or adjust the geometric phase.

위상변이 방법으로 획득하는 이미지들은 시간에 따라 순차적으로 진행해 얻을 수 있지만, 편광 이미지센서를 이용해 공간적으로 분리해 얻을 수도 있다. 이 경우 편광 이미지 센서 면에서는 (주로) 4 영역으로 분리되어 서로 달리 위상변이된 간섭 무늬가 기록되고, 이를 컴퓨터 상에서 각기 다른 4 장의 이미지로 추출해 수학식 2와 같이 처리하면 복소 홀로그램이 얻어진다. 이 방식의 단점은, 이미지 센서의 해상도를 1/4로 활용한다는 것이지만, 하나의 홀로그램 획득을 위해 1 회의 노출을 하면 되기 때문에, 정적인 물체 외에도 생물체 같이 시간에 따라 변화하는 물체, 그리고 홀로그램 비디오 촬영이 가능하다는 장점이 있다.The images acquired by the phase shift method can be acquired sequentially over time, but they can also be acquired spatially separated using a polarization image sensor. In this case, the polarization image sensor surface is separated into (mainly) four areas, and the interference pattern with different phase shifts is recorded, and when these are extracted as four different images on a computer and processed as in mathematical equation 2, a complex hologram is obtained. The disadvantage of this method is that it utilizes 1/4 of the resolution of the image sensor, but since one exposure is required to acquire one hologram, it has the advantage of being able to capture not only static objects but also objects that change over time, such as living things, and holographic videos.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 개략도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a hologram recording system according to one embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템은 기하학적 위상 렌즈(130), 편광자 어레이(140), 결상 광학계(150) 및 이미지 센서(160)를 포함할 수 있고, 대상 물체(미도시)로부터의 입사광(I)의 자가 간섭에 의해 형성되는 간섭 무늬를 획득한다. 도시된 바와 같이 기하학적 위상 렌즈(130), 편광자 어레이(140), 결상 광학계(150) 및 이미지 센서(160)가 모두 하나의 광축(A)으로 정렬된다.Referring to FIG. 1, a hologram recording system according to one embodiment of the present disclosure may include a geometric phase lens (130), a polarizer array (140), an imaging optical system (150), and an image sensor (160), and obtains an interference pattern formed by self-interference of incident light (I) from a target object (not shown). As illustrated, the geometric phase lens (130), the polarizer array (140), the imaging optical system (150), and the image sensor (160) are all aligned with one optical axis (A).

기하학적 위상 렌즈(130)는 파면 변조 장치로서 입사광을 진행 방향이 동일한 두 광파로 나누고, 각각 좌원 편광 및 우원 편광으로 변화시킨다. 이 때, 편광판(120)이 기하학적 위상 렌즈(130)의 전방에 배치되고, 대물 렌즈(110)가 편광판(120)의 전방에 배치될 수 있다. 여기서, 전방이라 함은 입사광이 홀로그램 기록 시스템으로 들어와서 이미지 센서에 도달하는 순차적 진행 방향의 역 방향을 의미한다.The geometric phase lens (130) is a wavefront modulation device that divides incident light into two light waves having the same propagation direction and changes them into left-handed and right-handed polarizations, respectively. At this time, a polarizing plate (120) may be placed in front of the geometric phase lens (130), and an objective lens (110) may be placed in front of the polarizing plate (120). Here, the forward direction means the reverse direction of the sequential propagation direction in which the incident light enters the hologram recording system and reaches the image sensor.

본 개시의 실시예들에서, 입사광은 대상 물체로부터의 광이고, 예를 들어 광원은 형광, 전구, LED 또는 자연광 등일 수 있고, 대상 물체는 이들 광원으로부터의 광을 반사 또는 산란시킬 수 있거나 자체 발광체일 수 있고, 입사광은 대상 물체로부터 반사, 산란 또는 자체 발광된 광으로서 홀로그램 기록 시스템 내로 진행해 오는 것이다.In embodiments of the present disclosure, the incident light is light from a target object, and the light source may be, for example, a fluorescent light, a light bulb, an LED, or natural light, and the target object may reflect or scatter light from these light sources or may be self-luminous, and the incident light is light reflected, scattered, or self-luminous from the target object and travels into the holographic recording system.

일 실시예에서, 대상 물체로부터의 입사광(I)은 대물 렌즈(110), 편광판(120) 및 기하학적 위상 렌즈(130)를 순차적으로 투과한다. 입사광(I)은 대물 렌즈(110)에 의해 집광되고 편광판(120)에 의해 선편광된 광으로 변화된다. 선편광된 입사광(I)은 기하학적 위상 렌즈(130)에 의해 진행 방향이 동일한 좌원 편광 및 우원 편광의 두 광파로 나누어진다. 좌원 편광 광파와 우원 편광 광파의 간섭에 의해 간섭 무늬가 생성된다. 간섭 무늬는 이미지 센서(160) 상에 생성되어 이미지 센서(160)에 의해 획득된다.In one embodiment, incident light (I) from a target object sequentially passes through an objective lens (110), a polarizing plate (120), and a geometric phase lens (130). The incident light (I) is collected by the objective lens (110) and changed into linearly polarized light by the polarizing plate (120). The linearly polarized incident light (I) is divided into two light waves of left-circular polarization and right-circular polarization having the same propagation direction by the geometric phase lens (130). An interference pattern is generated by the interference of the left-circular polarization light wave and the right-circular polarization light wave. The interference pattern is generated on an image sensor (160) and acquired by the image sensor (160).

도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 기하학적 위상 렌즈의 특성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a drawing for explaining the characteristics of a geometric phase lens according to embodiments of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 기하학적 위상 렌즈(130)는 음과 양의 초점을 모두 가진다. 다시 말해, 기하학적 위상 렌즈는, 편광 선택성을 가지며 입사광이 우원 편광일 경우 양의 초점에 수렴하는 좌원 편광으로 변화시키고 입사광이 좌원 편광일 경우 음의 초점에서 발산하는 우원 편광으로 변화시킨다.Referring to FIG. 2, the geometric phase lens (130) has both negative and positive foci. In other words, the geometric phase lens has polarization selectivity and changes incident light that is right-handedly polarized into left-handedly polarized light that converges at the positive focal point, and changes incident light that is left-handedly polarized into right-handedly polarized light that diverges from the negative focal point.

참고로, 원편광은 광파의 전기장 벡터(또는 자기장 벡터)의 진동 방향이 원진동인 것을 의미한다. 광의 전기장 벡터가 관측자를 기준으로 시계 방향으로 회전하는 원편광은 우원 편광이라하고, 반시계 방향으로 회전하는 원편광은 좌원 편광이라한다.For reference, circular polarization means that the direction of vibration of the electric field vector (or magnetic field vector) of a light wave is circular vibration. Circular polarization in which the electric field vector of light rotates clockwise with respect to the observer is called right-handed circular polarization, and circular polarization in which the electric field vector rotates counterclockwise is called left-handed circular polarization.

기하학적 위상 렌즈는 얇은 박막형태의 수동 소자로 입사광의 원편광 상태에 따라 오목 또는 볼록 렌즈로 작용하여, 즉 선형 편광 상태의 빛이 들어올 경우 절반에 대해서는 오목 렌즈로 작용하고 나머지 절반에 대해서는 볼록 렌즈로 작용하여 파면을 변조시킨다. 이 렌즈를 이용하여 자가간섭 홀로그램 기록 시스템의 전체 크기가 수 센티미터 이하로 줄일 수 있다.Geometrical phase lenses are thin film-type passive elements that act as concave or convex lenses depending on the circular polarization of incident light. That is, when light with a linear polarization state enters, it acts as a concave lens for half of the incident light and as a convex lens for the other half, thereby modulating the wavefront. Using this lens, the overall size of a self-interference holographic recording system can be reduced to less than a few centimeters.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 기하학적 위상 렌즈(130)는 우원 편광(L2)의 광에 대해서 양의 초점(f1)을 가진다. 우원 편광(L2)의 평행광이 기하학적 위상 렌즈(130)에 입사된 경우, 좌원 편광(L1)으로 변화된 광이 양의 초점(f1)에서 집광된다.As shown in (a) of Fig. 2, the geometric phase lens (130) has a positive focus (f1) for light of right-circular polarization (L2). When parallel light of right-circular polarization (L2) is incident on the geometric phase lens (130), light changed to left-circular polarization (L1) is collected at the positive focus (f1).

한편, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 기하학적 위상 렌즈(130)는 좌원 편광(L1)의 광에 대해서 음의 초점(f2)을 가진다. 좌원 편광(L1)의 평행광이 기하학적 위상 렌즈(130)에 입사된 경우, 우원 편광(L2)으로 변화된 광이 음의 초점(f2)으로부터 발산한다.Meanwhile, as shown in (b) of Fig. 2, the geometric phase lens (130) has a negative focus (f 2 ) for light of left-circular polarization (L 1 ). When parallel light of left-circular polarization (L 1 ) is incident on the geometric phase lens (130), light changed to right-circular polarization (L 2 ) is emitted from the negative focus (f 2 ).

도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 무편광 또는 선편광된 광(L)이 기하학적 위상 렌즈(130)에 입사하는 경우 일부는 양의 초점에 수렴하는 좌원 편광된 광으로 변화되고 나머지 일부는 음의 초점에서 발산하는 우원 편광된 광으로 변화된다.As shown in (c) of Fig. 2, when unpolarized or linearly polarized light (L) is incident on a geometric phase lens (130), some of it is changed into left-circularly polarized light that converges at the positive focus, and the remaining part is changed into right-circularly polarized light that diverges from the negative focus.

일 실시예에서, 기하학적 위상 렌즈(130)는 대상 물체로부터의 입사광(I)을 좌원 편광 및 우원 편광의 광으로 나눔으로써 자가 간섭의 조건을 형성한다. 대상 물체로부터의 광은 대물 렌즈(110)에 의해 최대한 많은 양이 수집되어 입사광을 형성하고, 입사광(I)은 편광판(120)에 의해 선편광된다. 선편광된 입사광은 기하학적 위상 렌즈(130)에 의해 절반은 좌원 편광 광으로, 나머지 절반은 우원 편광 광으로 변조된다. 좌원 편광 광과 우원 편광 광은 서로 간섭하여 대상 물체의 정보를 갖는 간섭 무늬를 형성한다.In one embodiment, the geometric phase lens (130) forms a condition for self-interference by dividing incident light (I) from a target object into left-circularly polarized light and right-circularly polarized light. The light from the target object is collected as much as possible by the objective lens (110) to form incident light, and the incident light (I) is linearly polarized by the polarizing plate (120). Half of the linearly polarized incident light is modulated into left-circularly polarized light and the other half is modulated into right-circularly polarized light by the geometric phase lens (130). The left-circularly polarized light and the right-circularly polarized light interfere with each other to form an interference pattern having information about the target object.

도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 편광자 어레이의 예시적인 도면이다.FIG. 3 is an exemplary drawing of a polarizer array according to embodiments of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 편광자 어레이(140)는 복수의 편광자(141)를 포함하고, 기하학적 위상 렌즈를 투과하여 간섭하는 두 광파를 공간적으로 분할하여 서로 다른 위상차를 부여한다. 즉, 편광자 어레이(140)는 공간 분할 위상 변이 수단으로서 전술한 바와 같이 복소홀로그램만을 추출하기 위해 간섭하는 두 광파에 상대적인 위상차를 부여한다.Referring to FIG. 3, the polarizer array (140) includes a plurality of polarizers (141) and spatially divides two light waves that interfere by transmitting through the geometric phase lens to impart different phase differences to each other. That is, the polarizer array (140) imparts a relative phase difference to two interfering light waves in order to extract only a complex hologram as described above as a spatial division phase shifting means.

도시된 실시예에서, 복수의 편광자(141)는 행렬 형태의 배열을 가진다. 또한 복수의 편광자(141)는 입사하는 광을 직선 편광으로 변환시키는 선편광판이며, 각각 서로 다른 편광축을 갖는다. 복수의 편광자는 45°차이가 있는 4 종류의 편광축(0°, 45°, 90°, 및 135°)(141a, 141b, 141c, 및 141d) 중 어느 하나를 갖는다. 서로 다른 4 종류의 편광축(141a, 141b, 141c, 및 141d) 을 갖는 미소 편광자는 모두 같은 크기를 갖고 2ⅹ2의 행렬로 배열된다. 이 경우, 편광판 어레이(140)는 서로 다른 4 종류의 편광축(141a, 141b, 141c, 및 141d) 을 갖는 2ⅹ2의 행렬 배열이 평면적으로 반복 배열되는 복수의 편광자(141)를 포함한다.In the illustrated embodiment, a plurality of polarizers (141) are arranged in a matrix form. In addition, the plurality of polarizers (141) are linear polarizing plates that convert incident light into linearly polarized light, and each has a different polarization axis. The plurality of polarizers have one of four types of polarization axes (0°, 45°, 90°, and 135°) (141a, 141b, 141c, and 141d) that are 45° apart. The micro polarizers having four different types of polarization axes (141a, 141b, 141c, and 141d) all have the same size and are arranged in a 2×2 matrix. In this case, the polarizing plate array (140) includes a plurality of polarizers (141) in which a 2×2 matrix arrangement having four different types of polarization axes (141a, 141b, 141c, and 141d) is repeatedly arranged in a plane.

다른 실시예에서, 복수의 편광자는 60°차이가 있는 3 종류의 편광축(0°, 60°, 및 120°) 중 어느 하나를 갖는다. 이 경우, 복수의 편광자는 예를 들어 정육각형 형상을 가지고, 허니콤 구조로 배열될 수 있다.In another embodiment, the plurality of polarizers have one of three polarization axes (0°, 60°, and 120°) that are spaced apart by 60°. In this case, the plurality of polarizers may have, for example, a hexagonal shape and be arranged in a honeycomb structure.

편광자 어레이(140)는 서로 다른 편광축을 갖는 복수의 편광자가 2차원으로 배열되는 구조를 가짐으로써 간섭하는 두 광파를 복수의 편광자에 따라 공간적으로 분할하여 서로 다른 위상차를 부여한다. 편광자 어레이(140)는 간섭하는 두 광파를 공간적으로 분할하여 분할된 영역에 서로 다른 위상차를 부여하도록 구성될 수 있다. 편광자 어레이(140)는 상술한 바와 같이 공간적 위상 변이가 가능한 구성이면 복수의 편광자의 배열 및 편광축 등에서 다양하게 변형된 형태를 포함할 수 있다. The polarizer array (140) has a structure in which a plurality of polarizers having different polarization axes are arranged in two dimensions, thereby spatially dividing two interfering light waves according to the plurality of polarizers and imparting different phase differences to them. The polarizer array (140) can be configured to spatially divide two interfering light waves and impart different phase differences to the divided areas. As described above, the polarizer array (140) can include variously modified forms in terms of the arrangement of the plurality of polarizers and the polarization axes, etc., as long as it is configured to allow spatial phase shift.

서로 다른 편광축을 갖는 복수의 편광자의 공간적 배열인 편광자 어레이(140)를 이용하는 경우 본 개시의 홀로그램 기록 시스템은 시간 순서에 따라 위상을 변화시키는 방식에서 벗어나 공간 분할 방식으로 위상 변이된 복수 의 간섭 무늬를 동시에 획득할 수 있다.When using a polarizer array (140), which is a spatial arrangement of a plurality of polarizers having different polarization axes, the holographic recording system of the present disclosure can simultaneously obtain a plurality of interference patterns that are phase-shifted in a spatial division manner, rather than in a manner of changing the phase in a time sequence.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 일부를 도시한다.FIG. 4 illustrates a part of a holographic recording system according to one embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 본 개시의 홀로그램 기록 시스템은 편광자 어레이(140), 결상 광학계(150) 및 이미지 센서(160)를 포함한다. 편광자 어레이(140)에 의해 공간 분할 방식으로 위상 변이된 복수의 간섭 무늬는 이미지 센서(160)에 의해 획득된다.Referring to FIG. 4, the holographic recording system of the present disclosure includes a polarizer array (140), an imaging optical system (150), and an image sensor (160). A plurality of interference patterns that are phase-shifted in a spatially divided manner by the polarizer array (140) are acquired by the image sensor (160).

실시예들에서, 이미지 센서(160)는 입사하는 광의 세기에 따라 전류량이 변화하는 포토다이오드의 평면적인 배열로 이루어진 통상의 이미지 센서이다. 포토다이오드는 화소(pixel)라 표현한다. 또한 이미지 센서(160)는 컬러필터를 포함할 수 있다. 컬러필터는 복수의 컬러필터들이 평면적으로 배열된 어레이의 형태를 가질 수 있고, 컬러필터 어레이는 이미지 센서 상에 부착될 수 있다.In the embodiments, the image sensor (160) is a conventional image sensor formed of a planar array of photodiodes whose current amount changes depending on the intensity of incident light. The photodiodes are expressed as pixels. In addition, the image sensor (160) may include a color filter. The color filter may have a form of an array in which a plurality of color filters are arranged planarly, and the color filter array may be attached to the image sensor.

실시간 자가간섭 홀로그램 취득을 위해서 편광 이미지 센서가 이용된다. 편광 이미지 센서는 화소 배열 위에 서로 다른 편광축을 갖는 편광판이 부착되어 광의 편광 상태에 따라 광의 밝기를 달리 검출할 수 있는 이점이 있다. 홀로그램 취득 품질을 향상시키기 위해서는 화소의 크기가 작고(고밀도), 화소의 개수가 많아야 한다(고해상도). 고밀도 및 고해상도의 이미지 센서를 통해 간섭 무늬를 더욱 넓고 섬세하게 획득함으로써 복원되는 홀로그램 이미지의 품질을 높일 수 있다. 하지만 시판되는 편광 이미지 센서는 화소의 수 및 크기에서 한정된 사양을 갖는다.A polarization image sensor is used to acquire real-time self-interference holograms. A polarization image sensor has the advantage of detecting the brightness of light differently depending on the polarization state of light by attaching polarizing plates with different polarization axes on the pixel array. In order to improve the quality of hologram acquisition, the pixel size must be small (high density) and the number of pixels must be large (high resolution). By acquiring interference patterns more widely and more delicately through a high-density and high-resolution image sensor, the quality of the restored hologram image can be improved. However, commercially available polarization image sensors have limited specifications in terms of the number and size of pixels.

본 개시에 따른 홀로그램 기록 시스템은 고해상도 및 고밀도의 일반 이미지 센서를 활용하고 편광 이미지 센서의 이용을 대체할 수 있는 광학 구조를 가진다. 본 개시의 시스템은 이미지 센서(160)의 전방에 편광자 어레이(140) 및 결상 광학계(150)를 포함한다. 편광자 어레이(140), 결상 광학계(150) 및 이미지 센서(160)는 기하학적 위상 렌즈(130)의 후방에 광축(A)에 대하여 순차적으로 정렬된다.The holographic recording system according to the present disclosure utilizes a high-resolution and high-density general image sensor and has an optical structure that can replace the use of a polarization image sensor. The system of the present disclosure includes a polarizer array (140) and an imaging optical system (150) in front of an image sensor (160). The polarizer array (140), the imaging optical system (150), and the image sensor (160) are sequentially aligned with respect to an optical axis (A) behind a geometric phase lens (130).

도시와 같이, 편광자 어레이(140)에 의해 공간 분할 방식으로 위상 변이된 복수의 간섭 무늬는 결상 광학계(150)를 투과하고 이미지 센서(160)에 도달한다. 이 때, 결상 광학계(150)는 편광자 어레이(140)의 복수의 편광자(141) 각각을 이미지 센서(160)의 복수의 픽셀 각각에 광학적으로 대응시킨다. 복수의 편광자(141)로부터의 광이 결상 광학계(150)에 의해 복수의 픽셀에 결상된다. 결상 광학계(150)는 복수의 편광자 각각으로부터의 광의 밝기 정보가 이미지 센서의 하나의 픽셀에 할당되도록 정렬된다. 이로써, 이미지 센서(160)는 각 픽셀마다 서로 다른 위상을 갖는 개별 간섭 무늬를 동시에 획득한다.As in a city, a plurality of interference patterns that are phase-shifted in a spatially divided manner by the polarizer array (140) are transmitted through the focusing optical system (150) and reach the image sensor (160). At this time, the focusing optical system (150) optically corresponds each of the plurality of polarizers (141) of the polarizer array (140) to each of the plurality of pixels of the image sensor (160). Light from the plurality of polarizers (141) is focused on the plurality of pixels by the focusing optical system (150). The focusing optical system (150) is aligned so that brightness information of light from each of the plurality of polarizers is assigned to one pixel of the image sensor. As a result, the image sensor (160) simultaneously acquires individual interference patterns having different phases for each pixel.

결상 광학계(150)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하며, 복수의 픽셀의 크기가 복수의 편광자의 크기보다 작은 경우 축소 광학계로 지칭될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 편광판 어레이의 제작의 유리함을 위해 복수의 편광자의 크기는 복수의 픽셀의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 복수의 편광자와 복수의 픽셀의 광학적 일대일 대응을 위해 결상 광학계의 배율은 복수의 편광자의 크기와 복수의 픽셀의 크기의 비율에 해당한다. 결상 광학계는 복수의 편광자 및 복수의 픽셀의 크기에 따라 배율이 조절되도록 구성될 수 있다.The focusing optical system (150) includes at least one lens, and may be referred to as a reduction optical system when the size of the plurality of pixels is smaller than the size of the plurality of polarizers. In the illustrated embodiment, the size of the plurality of polarizers may be larger than the size of the plurality of pixels for the advantage of manufacturing the polarizing plate array. In this case, the magnification of the focusing optical system corresponds to the ratio of the sizes of the plurality of polarizers and the sizes of the plurality of pixels for an optical one-to-one correspondence between the plurality of polarizers and the plurality of pixels. The focusing optical system may be configured so that the magnification is adjusted according to the sizes of the plurality of polarizers and the plurality of pixels.

도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 개략도이다.FIG. 5 is a schematic diagram of a hologram recording system according to another embodiment of the present disclosure.

도 5를 참조하면, 편광자 어레이(240)는 반사형이고, 복수의 편광자를 포함한다. 복수의 편광자는 반사형이 것을 제외하고 편광자 어레이(140)의 복수의 편광자(141)과 동일한 광학적 특성을 가진다. 이에 반해, 전술한 실시예들에서 편광자 어레이(140)는 투과형이고, 기하학적 위상 렌즈(130)를 투과한 광은 편광자 어레이(140)를 투과하고, 편광자 어레이(140)를 투과한 광은 광축(A)을 따라 입사광(I)과 동일한 방향으로 진행한다. 본 실시예에서 편광자 어레이(240)는 반사형이고, 편광자 어레이(240)로 입사되는 광은 편광자 어레이(240)에 의해 반사되고, 편광자 어레이(240)에서 반사된 광은 입사 방향의 역으로 진행한다.Referring to FIG. 5, the polarizer array (240) is a reflective type and includes a plurality of polarizers. The plurality of polarizers have the same optical characteristics as the plurality of polarizers (141) of the polarizer array (140) except that they are reflective. In contrast, in the above-described embodiments, the polarizer array (140) is a transmissive type, and light transmitted through the geometric phase lens (130) transmits through the polarizer array (140), and the light transmitted through the polarizer array (140) propagates in the same direction as the incident light (I) along the optical axis (A). In the present embodiment, the polarizer array (240) is a reflective type, and light incident on the polarizer array (240) is reflected by the polarizer array (240), and the light reflected from the polarizer array (240) propagates in the opposite direction of the incident direction.

도시된 실시 예에서, 홀로그램 기록 시스템은 편광자 어레이(240)와 결상 광학계(250) 사이에 배치되는 광학 소자(270)를 더 포함한다. 광학 소자(270)는 광축(A’)를 따라 진행하는 기하학적 위상 렌즈(130)를 투과한 입사광(I)을 편광자 어레이(240)로 반사시키고, 편광자 어레이(240)로부터의 광을 투과시키도록 구성된다. 이 경우, 광학 소자(270)은 하프 미러(half mirror)이다.In the illustrated embodiment, the holographic recording system further includes an optical element (270) disposed between the polarizer array (240) and the focusing optical system (250). The optical element (270) is configured to reflect incident light (I) transmitted through the geometric phase lens (130) traveling along the optical axis (A’) to the polarizer array (240) and transmit light from the polarizer array (240). In this case, the optical element (270) is a half mirror.

편광자 어레이(240), 광학 소자(270), 결상 광학계(250) 및 이미지 센서(260)은 광축(A”)에 대하여 순차적으로 정렬된다. 본 실시예에서 편광자 어레이(240)가 반사형인 점 및 광학 소자(270)의 추가만이 전술한 실시예들과 차이가 있고, 나머지 구성들은 동일하다. 따라서 본 실시예에서 나머지 구성에 대한 설명은 생략한다.The polarizer array (240), the optical element (270), the focusing optical system (250), and the image sensor (260) are sequentially aligned with respect to the optical axis (A”). In this embodiment, the only differences from the above-described embodiments are that the polarizer array (240) is reflective and that the optical element (270) is added, and the remaining configurations are the same. Therefore, a description of the remaining configurations is omitted in this embodiment.

본 개시의 실시예는 다음과 같이 요약할 수 있다.The embodiments of the present disclosure can be summarized as follows.

일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템은 대상 물체로부터의 입사광의 자가 간섭에 의해 형성되는 간섭 무늬를 획득하는 홀로그램 기록 시스템으로서, 복수의 편광자를 포함하는 편광자 어레이; 복수의 픽셀을 포함하는 이미지 센서; 및 상기 편광자 어레이 및 상기 이미지 센서 사이에 배치되는 결상 광학계를 포함하고, 상기 결상 광학계는 상기 복수의 편광자 각각을 상기 복수의 픽셀 각각에 광학적으로 대응시킨다.A holographic recording system according to one embodiment is a holographic recording system that obtains an interference pattern formed by self-interference of incident light from a target object, the system comprising: a polarizer array including a plurality of polarizers; an image sensor including a plurality of pixels; and an imaging optical system disposed between the polarizer array and the image sensor, wherein the imaging optical system optically corresponds each of the plurality of polarizers to each of the plurality of pixels.

일 실시예에서, 상기 결상 광학계의 배율은 상기 복수의 편광자의 크기와 상기 복수의 픽셀의 크기의 비율이다.In one embodiment, the magnification of the focusing optical system is a ratio of the sizes of the plurality of polarizers to the sizes of the plurality of pixels.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자의 크기는 상기 복수의 픽셀의 크기 보다 크다.In one embodiment, the sizes of the plurality of polarizers are larger than the sizes of the plurality of pixels.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자는 입사하는 광을 직선 편광으로 변환시키되, 상기 복수의 편광자는 서로 다른 편광축을 갖는다.In one embodiment, the plurality of polarizers convert incident light into linearly polarized light, wherein the plurality of polarizers have different polarization axes.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자는 45°차이가 있는 4 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는다.In one embodiment, the plurality of polarizers have one of four polarization axes that are 45° apart.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자는 60°차이가 있는 3 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는다.In one embodiment, the plurality of polarizers have one of three polarization axes that are 60° apart.

일 실시예에서, 기하학적 위상 렌즈는 상기 입사광을 좌원 편광 및 우원 편광으로 변화시킨다.In one embodiment, the geometric phase lens converts the incident light into left-circular polarization and right-circular polarization.

일 실시예에서, 상기 기하학적 위상 렌즈의 전방에 배치되고 상기 입사광을 선편광으로 변화시키는 편광판을 더 포함한다.In one embodiment, the invention further comprises a polarizing plate positioned in front of the geometric phase lens and configured to convert incident light into linearly polarized light.

일 실시예에서, 상기 편광판의 전방에 배치되고 상기 입사광을 집광하는 대물 렌즈를 더 포함한다.In one embodiment, the device further includes an objective lens disposed in front of the polarizing plate and focusing the incident light.

일 실시예에서, 상기 편광자 어레이는 반사형이고, 상기 편광자 어레이와 상기 결상 광학계 사이에 배치되고 상기 입사광을 상기 편광자 어레이로 반사시키고 상기 편광자 어레이로부터의 광을 투과시키는 광학 소자를 더 포함한다.In one embodiment, the polarizer array is reflective and further includes an optical element disposed between the polarizer array and the imaging optical system for reflecting incident light to the polarizer array and transmitting light from the polarizer array.

본 개시의 예시적인 실시예들에 기술된 적어도 일부의 구성요소들은 DSP(Digital Signal Processor), 프로세서, 컨트롤러, ASIC(Application-Specific IC), 프로그래머블 로직소자(FPGA 등), 기타 전자소자 중의 적어도 하나 또는 이들의 조합이 포함되는 하드웨어 요소로써 구현될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예들에서 기술된 적어도 일부의 기능(function)들 또는 처리과정(process)들은 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 소프트웨어는 기록매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 예시적인 실시예들에 기술된 적어도 일부의 구성요소들, 기능들, 그리고 처리과정들은 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.At least some of the components described in the exemplary embodiments of the present disclosure may be implemented as hardware elements including at least one or a combination of a Digital Signal Processor (DSP), a processor, a controller, an Application-Specific IC (ASIC), a programmable logic device (FPGA, etc.), and other electronic devices. In addition, at least some of the functions or processes described in the exemplary embodiments may be implemented as software, and the software may be stored on a recording medium. At least some of the components, functions, and processes described in the exemplary embodiments of the present disclosure may be implemented as a combination of hardware and software.

본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성될 수 있고, 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.The method according to exemplary embodiments of the present disclosure can be written as a program executable on a computer, and can also be implemented in various recording media such as a magnetic storage medium, an optical readable medium, a digital storage medium, etc.

본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.The implementations of the various technologies described herein may be implemented as digital electronic circuitry, or as computer hardware, firmware, software, or combinations thereof. The implementations may be implemented as a computer program product, i.e., a computer program tangibly embodied in an information carrier, e.g., a machine-readable storage medium (computer-readable medium) or a radio signal, for processing by the operation of a data processing device, e.g., a programmable processor, a computer, or multiple computers, or for controlling the operation thereof. A computer program, such as the computer program(s) described above, may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and may be deployed in any form, including as a stand-alone program or as a module, component, subroutine, or other unit suitable for use in a computing environment. The computer program may be deployed to be processed on one computer or multiple computers at a single site, or distributed across multiple sites and interconnected by a communications network.

컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.Processors suitable for processing a computer program include, for example, both general-purpose and special-purpose microprocessors, and any one or more processors of any type of digital computer. Typically, the processor will receive instructions and data from a read-only memory or a random access memory or both. Elements of the computer may include at least one processor for executing instructions and one or more memory devices for storing instructions and data. Typically, the computer may include, or be coupled to receive data from, transmit data to, or both, one or more mass storage devices for storing data, such as magnetic, magneto-optical disks, or optical disks. Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data include, by way of example, semiconductor memory devices, magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs (Compact Disk Read Only Memory) and DVDs (Digital Video Disk), magneto-optical media such as floptical disks, ROMs (Read Only Memory), RAMs (Random Access Memory), flash memory, EPROMs (Erasable Programmable ROM), EEPROMs (Electrically Erasable Programmable ROM), etc. The processor and memory may be supplemented by, or included in, special purpose logic circuitry.

프로세서는 운영 체제(Operating System) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서 디바이스는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 프로세서 디바이스는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 프로세서 디바이스가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 프로세서 디바이스는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The processor can execute an operating system and software applications running on the operating system. In addition, the processor device can access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For ease of understanding, the processor device is sometimes described as being used alone, but those skilled in the art will recognize that the processor device can include multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. For example, the processor device can include multiple processors, or one processor and one controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are also possible.

또한, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체(non-transitory computer-readable media)는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.Additionally, non-transitory computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer, and can include both computer storage media and transmission media.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.While this specification contains details of a number of specific implementations, these should not be construed as limitations on the scope of any invention or what may be claimed, but rather as descriptions of features that may be unique to particular embodiments of particular inventions. Certain features described herein in the context of separate embodiments may also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features described in the context of a single embodiment may also be implemented in multiple embodiments, either individually or in any suitable subcombination. Furthermore, although features may be depicted as operating in a particular combination and initially claimed as such, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from that combination, and the claimed combination may be modified into a subcombination or variation of a subcombination.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Likewise, although operations are depicted in the drawings in a particular order, this should not be understood to imply that the operations must be performed in the particular order illustrated or in any sequential order to achieve a desirable result, or that all of the illustrated operations must be performed. In certain cases, multitasking and parallel processing may be advantageous. Furthermore, the separation of the various device components of the embodiments described above should not be understood to require such separation in all embodiments, and it should be understood that the program components and devices described may generally be integrated together in a single software product or packaged into multiple software products.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.Meanwhile, the embodiments of the present invention disclosed in this specification and drawings are merely specific examples presented to help understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within a scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of protection of this embodiment.

110 대물 렌즈
120 편광판
130 기하학적 위상 렌즈
140 편광자 어레이
150 결상 광학계
160 이미지 센서
110 objective lens
120 polarizing plate
130 Geometric phase lens
140 polarizer array
150-degree optical system
160 image sensor

Claims (10)

대상 물체로부터의 입사광의 자가 간섭에 의해 형성되는 간섭 무늬를 획득하는 홀로그램 기록 시스템에 있어서,
복수의 편광자를 포함하는 편광자 어레이;
상기 입사광을 좌원 편광 및 우원 편광으로 변화시키며, 상기 편광자 어레이 전방에 배치되는 기하학적 위상 렌즈;
복수의 픽셀을 포함하는 이미지 센서; 및
상기 편광자 어레이 및 상기 이미지 센서 사이에 배치되는 결상 광학계를 포함하고,
상기 결상 광학계는 상기 복수의 편광자 각각을 상기 복수의 픽셀 각각에 광학적으로 대응시키는, 홀로그램 기록 시스템.
In a holographic recording system that obtains an interference pattern formed by self-interference of incident light from a target object,
A polarizer array comprising a plurality of polarizers;
A geometric phase lens arranged in front of the polarizer array, which changes the incident light into left-circular polarization and right-circular polarization;
An image sensor comprising a plurality of pixels; and
Including an imaging optical system arranged between the polarizer array and the image sensor,
A holographic recording system in which the above-mentioned focusing optical system optically corresponds each of the plurality of polarizers to each of the plurality of pixels.
제1항에 있어서,
상기 결상 광학계의 배율은 상기 복수의 편광자의 크기와 상기 복수의 픽셀의 크기의 비율인, 홀로그램 기록 시스템.
In the first paragraph,
A holographic recording system, wherein the magnification of the above-mentioned imaging optical system is a ratio of the sizes of the plurality of polarizers to the sizes of the plurality of pixels.
제1항에 있어서,
상기 복수의 편광자의 크기는 상기 복수의 픽셀의 크기 보다 큰, 홀로그램 기록 시스템.
In the first paragraph,
A holographic recording system, wherein the sizes of the plurality of polarizers are larger than the sizes of the plurality of pixels.
제1항에 있어서,
상기 복수의 편광자는 입사하는 광을 직선 편광으로 변환시키되,
상기 복수의 편광자는 서로 다른 편광축을 갖는, 홀로그램 기록 시스템.
In the first paragraph,
The above plurality of polarizers convert incident light into linearly polarized light.
A holographic recording system, wherein the plurality of polarizers have different polarization axes.
제4항에 있어서,
상기 복수의 편광자는 45°차이가 있는 4 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는, 홀로그램 기록 시스템.
In paragraph 4,
A holographic recording system, wherein the plurality of polarizers have one of four types of polarization axes that are 45° apart.
제4항에 있어서,
상기 복수의 편광자는 60°차이가 있는 3 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는, 홀로그램 기록 시스템.
In paragraph 4,
A holographic recording system, wherein the plurality of polarizers have one of three types of polarization axes that differ by 60°.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기하학적 위상 렌즈의 전방에 배치되고 상기 입사광을 선편광으로 변화시키는 편광판을 더 포함하는, 홀로그램 기록 시스템.
In the first paragraph,
A holographic recording system further comprising a polarizing plate arranged in front of the geometric phase lens and changing the incident light into linearly polarized light.
제8항에 있어서,
상기 편광판의 전방에 배치되고 상기 입사광을 집광하는 대물 렌즈를 더 포함하는, 홀로그램 기록 시스템.
In Article 8,
A holographic recording system further comprising an objective lens disposed in front of the polarizing plate and collecting the incident light.
제1항에 있어서,
상기 편광자 어레이는 반사형이고,
상기 편광자 어레이와 상기 결상 광학계 사이에 배치되고 상기 입사광을 상기 편광자 어레이로 반사시키고 상기 편광자 어레이로부터의 광을 투과시키는 광학 소자를 더 포함하는, 홀로그램 기록 시스템.
In the first paragraph,
The above polarizer array is reflective,
A hologram recording system further comprising an optical element disposed between the polarizer array and the focusing optical system, the optical element reflecting the incident light to the polarizer array and transmitting light from the polarizer array.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022153080A (en) * 2021-03-29 2022-10-12 国立研究開発法人情報通信研究機構 Interference light generation element and hologram recording device

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