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제안 방법
- 검증하였다. 광 스캐닝 홀로그래피를 이용해 투과형 물체의 복소수 홀로그램을 추출하고 이에 공간 캐리어를 인가한 후 실수 부분만을 추출하는 방식으로 탈 축 홀로그램으로 변환하였다. 수치적 방법으로 변환된 탈 축 홀로그램은 광학적 방법으로 촬영된 탈 축 홀로그램과 마찬가지로 광학적인 방법으로 복원 시, 쌍 영상 잡음 및 배경 잡음 없이 3차원 물체의 영상을 복원한다 본 논문에서는 복소수 홀로그램에 공간 캐리어를 곱해 탈축각을 형성하고 DC 바이어스를 인가한 후, 실수부분만을 추출하는 방식으로 복소수 홀로그램을 탈 축 홀로그램으로 변환했다.
- 여기서 탈 축 홀로그램은 크기만으로 구성된 홀로그램이나 복원 시 복원된 3차원 영상의 광축이 쌍 영상 잡음과 배경 잡음의 광축에 대해 편향되어 있어 복원된 3차원 영상과 잡음의 영상이 공간적으로 분리되어 쌍 영상 잡음이나 배경 잡은 없이 물체의 3차원 영상을 디스플레이 할 수 있다. 디스플레이를 위하여 빛을 변조하는 공간 광 변조기에 탈 축 홀로그램을 인가하고 확장된 빔을 투사한다. 이에 따라, 탈 축 홀로그램의 패턴으로 공간적으로 변조된 빛의 파면은 공간상에 복원된다.
- 본 논문에서는 서로 다른 깊이에 위치하는 두 개의 슬라이드로 구성된 3차원 물체를 광 스캐닝 홀로그램 시스템을 이용하여 주사 방식을 적용하여 물체의 복소수 홀로그램을 추출한다 이때 추출된 홀로그램은 디지털 신호 형태로 디지털신호 처리를 통한 변환이 가능하다. 추출된 홀로그램에 공간캐리어를 수치적으로 곱해 홀로그램의 광축을 편향시키고 실수 부분만을 추출하는 디지털 연산을 실시해, 복소수 홀로그램을 탈 축 홀로그램으로 변환한다.
- 본 논문에서는 실제 물체의 홀로그램 정보를 전기 신호 형태로 추출하고 수치적인 방법으로 탈 축 홀로그램으로 변환하여 빛의 크기만을 변조하는 공간 광 변조기를 이용해 쌍 영상 잡음 및 배경 잡음 없이 복원하는 방식의 3차원 영상정보 추출 및 복원 기술을 제안하고 실험적으로 검증하였다. 광 스캐닝 홀로그래피를 이용해 투과형 물체의 복소수 홀로그램을 추출하고 이에 공간 캐리어를 인가한 후 실수 부분만을 추출하는 방식으로 탈 축 홀로그램으로 변환하였다.
- 통해 실연 하였다. 본 실험에서는 크기가 약 3 mm X 3 mm 이며 선의 두께가 200 μm 인 별과 하트 모양을 갖는 슬라이드 필름을 그림 1의 렌즈1에서 147 cm 그리고 167cm 떨어진 깊이 위치에 위치시킨 후 그림 1의 광학계를 이용하여 홀로그램을 추출하였다. 파장이 633 nm인 He-Ne 레이저를 광원으로 사용하였고 두 개의 음향 광 변조기의 변조 주파수는 각각 40 MHz 와 40.
- 본 연구에서는 광 스캐닝 홀로그램을 이용해 3차원 물체의 홀로그램을 추출한다. 그림 1은 광 스캐닝 홀로그램 장치를 나타낸다.
- 그림 5(a)(b)의 복원된 영상과 그림 6(a)(b) 의 복원된 영상을 비교해보면 제안한 탈 축 홀로그램 변환 방식을 적용하여 복원하는 방식을 통해 쌍 영상 잡음과 배경 잡음을 제거할 수 있음을 알 수 있다. 본 연구에서는 저자들이 아는 한 최초로 물체의 복소수 홀로그램을 광 스캐닝 홀로그램 방식을 이용해 추출하고 공간 광 변조기를 이용해 쌍 영상 잡음과 배경잡음 없이 복원하였다
- 그러나 빛의 크기와 위상을 동시에 변조하는 공간 광 변조기를 구현하는 것이 쉽지 않아 광학적 방법으로 복원하여 3차원 디스플레이를 구현하는 것은 용이치 않다. 빛의 진폭을 변조하는 공간 광 변조기 (SLM) 를 이용해 복소수 홀로그램을 쌍 영상 잡음과 배경 잡음 없이 복원해 3차원 디스플레이를 구현하기 위해, 복소수 홀로그램에 공간 캐리어를 다음과 같이 인가하여 복소수 홀로 그램의 기준 광의 광축과 물체광의 광축 사이에 가상의 각을 형성해두 광축이 서로 탈 축 되도록 한다.
- 광 스캐닝 홀로그래피를 이용해 투과형 물체의 복소수 홀로그램을 추출하고 이에 공간 캐리어를 인가한 후 실수 부분만을 추출하는 방식으로 탈 축 홀로그램으로 변환하였다. 수치적 방법으로 변환된 탈 축 홀로그램은 광학적 방법으로 촬영된 탈 축 홀로그램과 마찬가지로 광학적인 방법으로 복원 시, 쌍 영상 잡음 및 배경 잡음 없이 3차원 물체의 영상을 복원한다 본 논문에서는 복소수 홀로그램에 공간 캐리어를 곱해 탈축각을 형성하고 DC 바이어스를 인가한 후, 실수부분만을 추출하는 방식으로 복소수 홀로그램을 탈 축 홀로그램으로 변환했다. 이는 광학적인 방법으로 탈 축 홀로그램을레코딩하는 과정 중 탈축된 기준빔광이 간섭시 공간 케리어를 형성해 탈축각을 형성하는 과정을 수치적으로 모델링하여 구현한 것으로, 매우 단순한 연산으로 무시할 정도의 연산량이 요구된다는 장점이 있다.
- 복원되는 영상의 광축과 입사되는 광축이 서로 각을 가지고편위 됨으로 위의 홀로그램에서 실수 부분만을 추출한 영상을 복원하더라도 쌍 영상 잡음과 배경 잡음은 공간적으로 분리됨을 알 수 있다. 이에, 공간 캐리어가 인가된 홀로그램의 실수 부분을 추출하고 DC 바이어스를 인가하는 연산을 실시하여 다음과 같은 탈 축 홀로그램을 합성한다.
- 한편 광 검출기 (PD1) 에서 검출된 전기 신호는 시간에 따라 QHz로 변조되어있다. 이에, 광 검출기 2(PD2) 에서 검출된 홀로그램 신호를 선택적으로 추출하기 위해 Lock-in 증폭기의 기준신호로 광검출기 1(PD1)의 신호를 인가하고 Lock-in 증폭기의 입력으로 광 검출기2(PD2)의 신호를 인가한다. Lock-in 증폭기는 입력 신호에서 기준 신호와 같은 위상의 신호와 위상이 사분면으로 편위된 사분 위상 신호를 동시에 출력한다.
- 최근에는 실제 물체의 홀로그램 정보를 추출하고 추출된 홀로그램의 위상 정보만을 이용하여 복원하는 방식의 3차원 홀로그램 디스플레이가 시연되기도 했다」이0] 본 연구에서는 광 스캐닝 홀로그램 기법을 이용해 실제 3차원 물체의 홀로그램 정보를 추출하고 이를 탈 축 홀로그램으로 변환하여 광 변조기를 이용해 복원하는 3차원 디스플레이 기술을 제안한다. 제안하는 기술은 실제물체의 복소수 홀로그램을 수치적 연산 없이 광학적인 방법으로 직접 추출하고, 추출된 홀로그램 정보를 공간 광 변조기에서 쌍 영상 잡음 및 배경 잡음 없이 복원할 수 있는 탈 축 홀로그램으로 변환하는 디지털 후 처리 방법으로 저자들이 아는 한 본 논문에서 최초로 제안되는 것이다. 이를 통해, 실제 물체의 3차원 영상을 막대한 디지털 연산 없이 탈 축 홀로그램으로 변환해 3차원 디스플레이가 가능함을 보인다.
- 제안한 탈 축 홀로그램 변환과 3차원 디스플레이를 광학적실험을 통해 실연 하였다. 본 실험에서는 크기가 약 3 mm X 3 mm 이며 선의 두께가 200 μm 인 별과 하트 모양을 갖는 슬라이드 필름을 그림 1의 렌즈1에서 147 cm 그리고 167cm 떨어진 깊이 위치에 위치시킨 후 그림 1의 광학계를 이용하여 홀로그램을 추출하였다.
- 이 방법은 실제 물체로부터 영상을 얻어 디스플레이 하는 실사 영화나 CCTV 같은 것이 아니라 애니메이션 같이 가상의 3차원 영상을 합성해 표현한 것이다. 최근에는 실제 물체의 홀로그램 정보를 추출하고 추출된 홀로그램의 위상 정보만을 이용하여 복원하는 방식의 3차원 홀로그램 디스플레이가 시연되기도 했다」이0] 본 연구에서는 광 스캐닝 홀로그램 기법을 이용해 실제 3차원 물체의 홀로그램 정보를 추출하고 이를 탈 축 홀로그램으로 변환하여 광 변조기를 이용해 복원하는 3차원 디스플레이 기술을 제안한다. 제안하는 기술은 실제물체의 복소수 홀로그램을 수치적 연산 없이 광학적인 방법으로 직접 추출하고, 추출된 홀로그램 정보를 공간 광 변조기에서 쌍 영상 잡음 및 배경 잡음 없이 복원할 수 있는 탈 축 홀로그램으로 변환하는 디지털 후 처리 방법으로 저자들이 아는 한 본 논문에서 최초로 제안되는 것이다.
- 통한 변환이 가능하다. 추출된 홀로그램에 공간캐리어를 수치적으로 곱해 홀로그램의 광축을 편향시키고 실수 부분만을 추출하는 디지털 연산을 실시해, 복소수 홀로그램을 탈 축 홀로그램으로 변환한다. 여기서 탈 축 홀로그램은 크기만으로 구성된 홀로그램이나 복원 시 복원된 3차원 영상의 광축이 쌍 영상 잡음과 배경 잡음의 광축에 대해 편향되어 있어 복원된 3차원 영상과 잡음의 영상이 공간적으로 분리되어 쌍 영상 잡음이나 배경 잡은 없이 물체의 3차원 영상을 디스플레이 할 수 있다.
대상 데이터
- 수치적 변환 시 가상의 탈 축각은 Θ1.03。로 하였다 실험에 사용한 공간 광 변조기는 HoloHye 의 ‘LC-R 2500’으로 크기는 19.5x14.6 mm2, 픽셀 수는 1024x768, 픽셀 간격은 19 μ m 이다. 그림 2의 디스플레이 광학계로 물체의 3차원 영상을 공간 중에 복원하고 서로 다른 깊이 위치에서 복원된 슬라이드 영상을 CCD 카메라를 이용하여 촬영하였다 그림 5와 그림 6은 각각의 깊이 위치에서 CCD 카메라를 이용해 촬영한 물체의 영상이다.
- 본 실험에서는 크기가 약 3 mm X 3 mm 이며 선의 두께가 200 μm 인 별과 하트 모양을 갖는 슬라이드 필름을 그림 1의 렌즈1에서 147 cm 그리고 167cm 떨어진 깊이 위치에 위치시킨 후 그림 1의 광학계를 이용하여 홀로그램을 추출하였다. 파장이 633 nm인 He-Ne 레이저를 광원으로 사용하였고 두 개의 음향 광 변조기의 변조 주파수는 각각 40 MHz 와 40.01 MHz 로 설정하였다. 빔 확대기를 이용해 빔의 지름은 15 mm 로 확대하였고 초점 거리 500 mm 인 렌즈1를 이용하여 사용하여 아래 경로의 빔을 구면파로 변환하였다 그림 3(a) 와 그림 3(b) 는 광 스캐닝 홀로그램을 이용하여 얻은 별과 하트 모양을 갖는 슬라이드의 복소수 홀로그램이다.
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