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선편광 빔을 입사받아 음의 초점거리를 갖는 우현 원편광의 제1 구면파 및 양의 초점거리를 갖는 좌현 원편광의 제2 구면파를 생성하는 편광 감응형 렌즈;상기 생성된 제1 및 제2 구면파 사이에서 발생한 간섭 빔을 이용하여 대상물을 스캔하는 스캔수단; 상기 대상물로부터 반사된 빔을 입사받아 제1 및 제2 출력 빔으로 분리하는 제1 빔스플리터; 상기 제1 및 제2 출력 빔을 각각 편광시키는 제1 및 제2 편광기; 및상기 제1 및 제2 편광기를 통과한 각각의 출력 빔을 검출하는 제1 및 제2 광검출기를 포함하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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선편광 빔을 입사받아 음의 초점거리를 갖는 우현 원편광의 제1 구면파 및 양의 초점거리를 갖는 좌현 원편광의 제2 구면파를 생성하는 편광 감응형 렌즈;상기 생성된 제1 및 제2 구면파 사이에서 발생한 간섭 빔을 이용하여 대상물을 스캔하는 스캔수단;상기 대상물로부터 반사된 빔을 입사받아 제1 및 제2 출력 빔으로 분리하는 제1 빔스플리터;상기 제1 출력 빔을 제1a 및 제1b 출력 빔으로 분리하는 제2 빔스플리터;상기 제2 출력 빔을 제2a 및 제2b 출력 빔으로 분리하는 제3 빔스플리터;상기 제1a 및 제1b 출력 빔을 각각 편광시키는 제1 및 제2 편광기;상기 제2a 및 제2b 출력 빔을 각각 편광시키는 제3 및 제4 편광기; 및상기 제1 내지 제4 편광기를 통과한 각각의 출력 빔을 검출하는 제1 내지 제4 광검출기를 포함하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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선편광 빔을 입사받아 음의 초점거리를 갖는 우현 원편광의 제1 구면파 및 양의 초점거리를 갖는 좌현 원편광의 제2 구면파를 생성하는 편광 감응형 렌즈;상기 생성된 제1 및 제2 구면파 사이에서 발생한 간섭 빔을 이용하여 대상물을 스캔하는 스캔수단;상기 대상물로부터 반사된 빔을 입사받아 제1 및 제2 출력 빔으로 분리하는 제1 빔스플리터;상기 제1 출력 빔을 제1a 및 제1b 출력 빔으로 분리하는 제2 빔스플리터;상기 제1a 및 제1b 출력 빔을 각각 편광시키는 제1 및 제2 편광기;상기 제2 출력 빔을 편광시키는 제3 편광기; 및상기 제1 내지 제3 편광기를 통과한 각각의 출력 빔을 검출하는 제1 내지 제3 광검출기를 포함하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,상기 편광 감응형 렌즈는 기하 위상 렌즈(geometric phase lens)로 구성된 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,입력된 광원으로부터 선편광 빔을 생성하여 상기 편광 감응형 렌즈로 제공하는 광원측 편광기를 더 포함하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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6
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,상기 간섭 빔은,기하 위상 프레넬 윤대판(Geometric Phase Fresnel Zone Plate) 형태로서 아래의 수학식으로 정의되는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템:여기서, 는 상기 편광 감응형 렌즈에 의해서 형성된 제1 및 제2 구면파의 간섭 빔, λ는 사용된 빔의 파장, fgp는 상기 편광 감응형 렌즈의 초점거리, (x02+y02)는 상기 선편광 빔의 광축에 직교하는 평면을 (x0,y0)로 하는 카타르시안 좌표계, z는 상기 제2 구면파의 초점위치로부터 상기 대상물까지의 거리, θ는 광원으로부터 상기 선편광 빔을 생성하여 제공하는 광원측 편광기의 편광 축에 대해 시계 방향으로 선편광된 각도를 나타낸다
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7
청구항 6에 있어서,상기 편광 감응형 렌즈와 상기 스캔수단 사이에 설치되어 상기 제1 및 제2 구면파의 각 초점 간의 거리를 조정하고 상기 편광 감응형 렌즈 면의 패턴을 상기 대상물 영역의 면으로 이미징하는 제1 렌즈를 더 포함하며,상기 간섭 빔은, 기하 위상 프레넬 윤대판 형태로서 아래의 수학식으로 정의되는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템: 또는여기서, 은 상기 제1 렌즈에 의해 대상물 영역에 이미징된 제1 및 제2 구면파의 간섭 빔, Mimg는 상기 편광 감응형 렌즈 면의 패턴을 상기 대상물 영역의 면으로 이미징 시 상기 제1 렌즈에 의한 상의 축소 또는 확대 비율, zimg는 상기 제2 구면파의 초점위치로부터 상기 대상물까지의 거리, 2M2imgfgp는 조정된 제1 및 제2 구면파의 각 초점 간의 거리, dc는 직류 바이어스 성분을 나타낸다
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8
청구항 6에 있어서,상기 편광 감응형 렌즈와 상기 스캔수단 사이에 설치되되 상기 제2 구면파와 동일한 초점위치를 가지고 상기 제2 구면파를 평면파로 변환하는 제2 렌즈를 더 포함하며,상기 간섭 빔은, 상기 제1 구면파와 상기 평면파 간의 간섭에 의해 형성되는 선형 프레넬 윤대판 형태로서 아래의 수학식으로 정의되는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그램 시스템:여기서, 는 상기 제2 렌즈에 의해 전달된 제1 구면파와 평면파의 간섭 빔, z는 상기 제2 렌즈에 의해 곡률이 더해진 제1 구면파의 초점위치로부터 상기 대상물까지의 거리, dc는 직류 바이어스 성분을 나타낸다
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9
청구항 1에 있어서,상기 제1 빔스플리터는,입사된 빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시켜 2개로 분리하며,상기 제2 편광기는,상기 제1 편광기의 편광 방향을 기준으로 시계 방향으로 45도 회전된 편광 방향을 가지는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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10
청구항 2에 있어서,각각의 빔스플리터는,입사된 빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시켜 2개로 분리하며,상기 제2 내지 제4 편광기는,상기 제1 편광기의 편광 방향을 기준으로 시계 방향으로 45도, 90도, 135도 회전된 편광 방향을 가지는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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11
청구항 1에 있어서,상기 제1 및 제2 광검출기에서 검출된 제1 및 제2 전류 신호를 처리하여 상기 대상물의 복소수 홀로그램을 생성하는 전자처리부를 더 포함하며,상기 제1 및 제2 광검출기는,상기 제1 및 제2 편광기를 통과한 상기 제1 및 제2 출력 빔의 세기에 대응하여 상기 제1 및 제2 전류 신호를 각각 생성하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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청구항 11에 있어서,상기 제1 및 제2 광검출기에서 생성한 상기 제1 및 제2 전류 신호(, )는 아래의 수학식으로 정의되는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템:여기서, O(x0,y0;z)는 상기 대상물의 반사율에 대한 3차원 분포로서 상기 대상물의 3차원 영상이며, 는 콘볼루션(convolution) 연산, λ는 사용된 빔의 파장, (x,y)는 상기 스캔수단에 의해 지정되는 스캔 빔의 스캔 위치, fgp는 상기 편광 감응형 렌즈의 초점거리, (x02+y02)는 상기 선편광 빔의 광축에 직교하는 평면을 (x0,y0)로 하는 카타르시안 좌표계, z는 상기 제2 구면파의 초점위치로부터 상기 대상물까지의 거리, dc는 직류 바이어스 성분을 나타낸다
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청구항 11에 있어서,상기 전자처리부는,상기 제1 및 제2 전류 신호로부터 각각 직류 바이어스 성분인 dc 성분을 제거하여 AD 컨버터에 입력시키는 제1 및 제2 dc 제거 필터;상기 dc 성분이 필터링된 제1 및 제2 전류 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터;상기 변환된 디지털 신호로부터 상기 대상물의 복소수 홀로그램을 생성하는 신호처리부;상기 복소수 홀로그램을 저장하는 저장부; 및상기 대상물의 임의 위치에 대한 홀로그램 처리가 완료될 때마다 상기 스캔수단의 위치를 변경시키는 제어 신호를 생성하는 스캔 제어부를 포함하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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청구항 13에 있어서,상기 편광 감응형 렌즈와 상기 스캔수단 사이에 설치되며, 입사되는 상기 간섭 빔의 일부를 투과시켜 상기 스캔수단으로 전달하고 일부를 반사시켜 빔을 2개로 분리하는 제2 빔스플리터; 및상기 제2 빔스플리터에서 반사된 빔을 처리하며, 상기 제1 빔스플리터, 상기 제1 및 제2 편광기, 상기 제1 및 제2 광 검출기와 각각 대칭 형태로 배치된 제1-R 빔스플리터, 제1-R 및 제2-R 편광기, 그리고 제1-R 및 제2-R 광검출기를 더 포함하며,상기 전자처리부는,상기 제1-R 및 제2-R 광검출기에서 검출된 제1-R 및 제2-R 전류 신호를 상기 시스템의 진동에 의한 위상 요동을 보상하기 위한 제1 및 제2 위상 보정 기준 신호로 사용하되, 상기 제1 및 제2 위상 보정 기준 신호로부터 각각 직류 바이어스 성분인 dc 성분을 제거하는 제1-R 및 제2-R dc 제거 필터를 더 포함하며,상기 dc 성분이 제거된 제1 및 제2 위상 보정 기준 신호를 디지털 신호로 변환하여 위상 보정을 위한 복소수 홀로그램을 생성한 다음, 상기 위상 보정을 위한 복소수 홀로그램의 켤레복소수(complex conjugate)를 상기 저장부에 저장된 대상물의 복소수 홀로그램에 곱하여 상기 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템의 위상 요동을 보정하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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청구항 2에 있어서,상기 제1 내지 제4 광검출기에서 검출된 제1 내지 제4 전류 신호를 처리하여 상기 대상물의 복소수 홀로그램을 생성하는 전자처리부를 더 포함하며,상기 제1 내지 제4 광검출기는,상기 제1 내지 제4 편광기를 통과한 각각의 출력 빔의 세기에 대응하여 상기 제1 내지 제4 전류 신호를 각각 생성하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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청구항 15에 있어서,상기 제1 내지 제4 광검출기에서 생성한 제n 전류 신호()는 아래의 수학식으로 정의되는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템:여기서, n={1,2,3,4}, pn은 상기 n으로 지정된 광검출기에서 생성된 홀로그램 신호의 천위된 위상, O(x0,y0;z)는 상기 대상물의 반사율에 대한 3차원 분포로서 상기 대상물의 3차원 영상이며, 는 콘볼루션(convolution) 연산, λ는 사용된 빔의 파장, (x,y)는 상기 스캔수단에 의해 지정되는 스캔 빔의 스캔 위치, fgp는 상기 편광 감응형 렌즈의 초점거리, (x02+y02)는 상기 선편광 빔의 광축에 직교하는 평면을 (x0,y0)로 하는 카타르시안 좌표계, z는 상기 제2 구면파의 초점위치로부터 상기 대상물까지의 거리이다
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청구항 15에 있어서,상기 전자처리부는,상기 제1 내지 제4 전류 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터;상기 변환된 디지털 신호로부터 상기 대상물의 복소수 홀로그램을 생성하는 신호처리부;상기 복소수 홀로그램을 저장하는 저장부; 및상기 대상물의 임의 위치에 대한 홀로그램 처리가 완료될 때마다 상기 스캔수단의 위치를 변경시키는 제어 신호를 생성하는 스캔 제어부를 포함하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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청구항 17에 있어서,상기 편광 감응형 렌즈와 상기 스캔수단 사이에 설치되며, 입사되는 상기 간섭 빔의 일부를 투과시켜 상기 스캔수단으로 전달하고 일부를 반사시켜 빔을 2개로 분리하는 제4 빔스플리터; 및상기 제4 빔스플리터에서 반사된 빔을 처리하며, 상기 제1 내지 제3 빔스플리터, 상기 제1 내지 제4 편광기, 상기 제1 내지 제4 광검출기와 각각 대칭 형태로 배치된 제1-R 내지 제3-R 빔스플리터, 제1-R 내지 제4-R 편광기, 그리고 제1-R 내지 제4-R 광검출기를 더 포함하며,상기 전자처리부는,상기 제1-R 내지 제4-R 광검출기에서 각각 검출된 제1-R 내지 제4-R 전류 신호를 상기 시스템의 진동에 의한 위상 요동을 보상하기 위한 제1 내지 제4 위상 보정 기준 신호로 사용하고,상기 제1 내지 제4 위상 보정 기준 신호를 디지털 신호로 변환하여 위상 보정을 위한 복소수 홀로그램을 생성한 다음, 상기 저장부에 저장된 대상물의 복소수 홀로그램에 곱하여 상기 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템의 위상 요동을 보정하는 기하 위상 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
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