KR102818819B1

KR102818819B1 - 홀로그램 기록 시스템

Info

Publication number: KR102818819B1
Application number: KR1020230132566A
Authority: KR
Inventors: 최기홍; 홍기훈
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2023-10-05
Publication date: 2025-06-11
Anticipated expiration: 2043-10-05
Also published as: KR20240082179A

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.

Description

홀로그램 기록 시스템{Hologram Recording System}

본 개시는 홀로그램 기록 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간으로 기록되고 고해상도를 지닌 홀로그램 기록 시스템에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

빛의 세기(intensity) 정보만을 기록하는 일반적인 사진 기술과 달리 홀로그래피는 물체에서 전파된 빛의 진폭과 위상 정보를 취득하고 기록한다.

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.

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.

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.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

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.

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.

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.

본 개시의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

수학식 1은 진행방향이 동일한 두 광파 과 가 간섭을 일으키면 세 가지의 항이 생성됨을 나타낸다. 여기서 원하는 복소 홀로그램은 이며, 은 광원의 정보, 는 홀로그램의 쌍영상(twin-image)을 나타낸다.

수학식 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.

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).

수학식 2

수학식 2 에서 는 실수이며, 는 만큼의 위상차를 가지는 간섭무늬이다. 간섭하는 두 광파의 위상차를 부여하기 위해서는 주로 상대적인 광경로 차이를 조절하거나, 위상 지연을 부여하거나, 혹은 기하학적 위상을 조절하는 방법을 이용한다.

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.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 개략도이다.

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.

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.

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.

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.

도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 기하학적 위상 렌즈의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 편광자 어레이의 예시적인 도면이다.

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.

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.

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.

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.

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.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 일부를 도시한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 홀로그램 기록 시스템의 개략도이다.

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.

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.

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.

본 개시의 실시예는 다음과 같이 요약할 수 있다.

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.

일 실시예에서, 상기 결상 광학계의 배율은 상기 복수의 편광자의 크기와 상기 복수의 픽셀의 크기의 비율이다.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자의 크기는 상기 복수의 픽셀의 크기 보다 크다.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자는 입사하는 광을 직선 편광으로 변환시키되, 상기 복수의 편광자는 서로 다른 편광축을 갖는다.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자는 45°차이가 있는 4 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는다.

일 실시예에서, 상기 복수의 편광자는 60°차이가 있는 3 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는다.

일 실시예에서, 기하학적 위상 렌즈는 상기 입사광을 좌원 편광 및 우원 편광으로 변화시킨다.

일 실시예에서, 상기 기하학적 위상 렌즈의 전방에 배치되고 상기 입사광을 선편광으로 변화시키는 편광판을 더 포함한다.

일 실시예에서, 상기 편광판의 전방에 배치되고 상기 입사광을 집광하는 대물 렌즈를 더 포함한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

110 대물 렌즈
120 편광판
130 기하학적 위상 렌즈
140 편광자 어레이
150 결상 광학계
160 이미지 센서

Claims

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.
제1항에 있어서,
상기 결상 광학계의 배율은 상기 복수의 편광자의 크기와 상기 복수의 픽셀의 크기의 비율인, 홀로그램 기록 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 편광자의 크기는 상기 복수의 픽셀의 크기 보다 큰, 홀로그램 기록 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 편광자는 입사하는 광을 직선 편광으로 변환시키되,
상기 복수의 편광자는 서로 다른 편광축을 갖는, 홀로그램 기록 시스템.
제4항에 있어서,
상기 복수의 편광자는 45°차이가 있는 4 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는, 홀로그램 기록 시스템.
제4항에 있어서,
상기 복수의 편광자는 60°차이가 있는 3 종류의 편광축 중 어느 하나를 갖는, 홀로그램 기록 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 기하학적 위상 렌즈의 전방에 배치되고 상기 입사광을 선편광으로 변화시키는 편광판을 더 포함하는, 홀로그램 기록 시스템.
제8항에 있어서,
상기 편광판의 전방에 배치되고 상기 입사광을 집광하는 대물 렌즈를 더 포함하는, 홀로그램 기록 시스템.
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.