KR101955295B1 - 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR101955295B1 KR1020180006615A KR20180006615A KR101955295B1 KR 101955295 B1 KR101955295 B1 KR 101955295B1 KR 1020180006615 A KR1020180006615 A KR 1020180006615A KR 20180006615 A KR20180006615 A KR 20180006615A KR 101955295 B1 KR101955295 B1 KR 101955295B1
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세종대학교 산학협력단
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명은 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 구면파와 평면파로 중첩된 스캔 빔으로 대상물을 X-Y 방향으로 스캐닝하는 단계, 상기 대상물로부터 반사된 스캔 빔을 집광하는 광 검출기를 이용하여 집속된 빛의 세기에 비례한 전기 신호를 스캐닝 위치에 따라 시간 축 방향으로 생성하는 단계, 상기 전기 신호를 단일 채널로 데이터 수집부로 전달하고, 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계, 상기 저장된 전기 신호를 비팅 주기에 따라 잘라서 생성된 비팅 신호를 순차적으로 배열하여 3차원 어레이를 생성하는 단계, 상기 3차원 어레이에서 해당 시간 축에 대응하는 각 행렬의 값을 합산하여 기준 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 기준 신호를 이용하여 홀로그램의 실수부와 허수부를 획득하고, 상기 홀로그램의 실수부와 허수부를 이용하여 상기 대상물에 대한 복소수 홀로그램을 검출하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 광 스캐닝을 통하여 검출된 대상물에 대한 전기 신호를 하나의 채널로 획득하여 기준 신호를 생성하고, 기준 신호를 이용하여 수치적인 방법으로 디지털 헤테로다인 검출을 실시함으로써 초고속 광검출이 가능하게 함은 물론 고 신뢰도의 홀로그램 신호를 획득할 수 있다.

Description

광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING HOLOGRAM USING OPTICAL SCANNING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 스캐닝을 이용하여 높은 속도로 대상물에 대한 홀로그램을 검출할 수 있는 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
물체를 3차원적으로 기록, 재생할 수 있는 홀로그래피는 측정 체적의 정보를 기록한 이후에, 다양한 방법으로 재생함으로써 홀로그램에 저장된 많은 양의 정보를 추출할 수 있다. 기존 광학적 홀로그래피를 급속하게 대체하고 있는 디지털 홀로그래피는 홀로그램의 화학적 처리가 필요하지 않고 시스템을 단순화시킬 수 있으며, 실시간 분석이 가능하다는 여러 가지 장점으로 인하여, 여러 분야에서 광범위하게 응용되고 있으며 특히 생체현미경분야, 홀로그래픽 카메라등에 활용되고 있다.
그 중에서도 광스캐닝 홀로그래피는 스펙클 잡음 스펙클 잡음, 쌍 영상 잡음, 배경 잡음 없이 실제 반사형 물체뿐 아니라 형광체의 홀로그램 정보를 추출할 수 있어 유용하다.
즉, 광 스캐닝 홀로그래피는 헤테로다인 광 검출을 이용하여 고 신뢰도의 신호를 검출할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 종래 기술에 따르면, 간섭계 내에 진동이 발생되면 진동에 의해 비팅 신호가 왜곡되므로, 2개의 채널로 기준 신호를 데이터 수집부에 전달하여 비팅 신호의 왜곡을 최소화했다.
따라서, 종래 기술에 의하면 헤터로다인 광 검출을 위해서 기준신호를 광 검출기와 빔 확산기로부터 각각 별도의 채널을 통해 데이터 수집부로 입력했어야 한다. 이와 같이 2개의 채널로 신호를 검출하는 경우, 데이터 수집부가 데이터를 수집하는데 있어서 속도의 한계가 생기므로 초고속 광 검출이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내공개특허 제10-2013-0081127호(1013.07.16 공개)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광 스캐닝을 이용하여 높은 속도로 대상물에 대한 홀로그램을 검출할 수 있는 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치를 이용한 홀로그램 검출 방법에 있어서, 구면파와 평면파로 중첩된 스캔 빔으로 대상물을 X-Y 방향으로 스캐닝하는 단계, 상기 대상물로부터 반사된 스캔 빔을 집광하는 광 검출기를 이용하여 집속된 빛의 세기에 비례한 전기 신호를 스캐닝 위치에 따라 시간 축 방향으로 생성하는 단계, 상기 전기 신호를 단일 채널로 데이터 수집부로 전달하고, 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계, 상기 저장된 전기 신호를 비팅 주기에 따라 잘라서 생성된 비팅 신호를 순차적으로 배열하여 3차원 어레이를 생성하는 단계, 상기 3차원 어레이에서 해당 시간 축에 대응하는 각 행렬의 값을 합산하여 기준 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 기준 신호를 이용하여 홀로그램의 실수부와 허수부를 획득하고, 상기 홀로그램의 실수부와 허수부를 이용하여 상기 대상물에 대한 복소수 홀로그램을 검출하는 단계를 포함한다.
상기 비팅 주기의 시작점은 해당 비팅 신호의 직전 위치의 비팅 신호 값보다 크고, 직후 위치의 위치의 비팅 신호 값보다 큰 피크에 해당하는 지점이고, 상기 비팅 주기의 종료점은 상기 비팅 주기의 시작점 이후의 전기 신호 중에서 피크에 해당하는 지점일 수 있다.
상기 3차원 어레이를 생성하는 단계는, 상기 비팅 신호를 잘려진 순서대로 X-Y 평면상에 배치하되, 해당 비팅 신호는 Z축 방향을 향하도록 배열하여 상기 3차원 어레이(i(n,m,l))를 생성할 수 있다.
상기 기준 신호를 생성하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 동위상(in-phase) 기준신호(
Figure 112018006230622-pat00001
)와 사분위상(quadrature-phase) 기준 신호(
Figure 112018006230622-pat00002
)를 생성할 수 있다.
Figure 112018006230622-pat00003
Figure 112018006230622-pat00004
여기서, P는 상기 비팅 주기이다.
상기 복소수 홀로그램을 검출하는 단계는, 상기 동위상 기준신호와 상기 사분위상 기준 신호를 다음의 수학식에 적용하여 실수부(HRe(n,m))와 허수부(HIm(n,m))를 획득할 수 있다.
Figure 112018006230622-pat00005
Figure 112018006230622-pat00006
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치는, 구면파와 평면파로 중첩된 스캔 빔으로 대상물을 X-Y 방향으로 스캐닝하는 X-Y 스캐너, 상기 대상물로부터 반사된 스캔 빔을 집광하고, 집속된 빛의 세기에 비례한 전기 신호를 스캐닝 위치에 따라 시간 축 방향으로 생성하는 광 검출기, 상기 전기 신호를 단일 채널로 전달받고, 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장부에 저장하는 데이터 수집부, 상기 저장된 전기 신호를 비팅 주기에 따라 잘라서 생성된 비팅 신호를 순차적으로 배열하여 3차원 어레이를 생성하고, 상기 3차원 어레이에서 해당 시간 축에 대응하는 각 행렬의 값을 합산하여 기준 신호를 생성하는 신호 처리부, 그리고 상기 기준 신호를 이용하여 홀로그램의 실수부와 허수부를 획득하고, 상기 홀로그램의 실수부와 허수부를 이용하여 상기 대상물에 대한 복소수 홀로그램을 검출하는 홀로그램 검출부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 광 스캐닝을 통하여 검출된 대상물에 대한 전기 신호를 하나의 채널로 획득하여 기준 신호를 생성하고, 기준 신호를 이용하여 수치적인 방법으로 디지털 헤테로다인 검출을 실시함으로써 초고속 광검출이 가능하게 함은 물론 고 신뢰도의 홀로그램 신호를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝을 이용한 홀로그램 검출 방법의 순서도이다.
도 4는 도 1에 따른 X-Y 스캐너가 대상물을 스캐닝하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 따른 광 검출기로부터 생성된 전기 신호를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비팅 주기를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 비팅 신호에 대한 3차원 어레이를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 따른 신호처리부가 기준 신호를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치(100)는 X-Y 스캐너(110), 광 검출기(120), 데이터 수집부(130), 저장부(140), 신호 처리부(150) 및 홀로그램 검출부(160)를 포함한다.
먼저, X-Y 스캐너(110)는 구면파와 평면파로 중첩된 스캔 빔으로 대상물을 X-Y 방향으로 스캐닝한다.
다음으로, 광 검출기(120)는 대상물로부터 반사된 스캔 빔을 집광하고, 집속된 빛의 세기에 비례한 전기 신호를 스캐닝 위치에 따라 시간 축 방향으로 생성한다.
다음으로, 데이터 수집부(130)는 전기 신호를 단일 채널로 전달받고, 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장부(140)에 저장한다.
신호 처리부(150)는 저장부(140)에 저장된 전기 신호를 비팅 주기에 따라 잘라서 생성된 비팅 신호(beating signal)를 순차적으로 배열하여 3차원 어레이(i(n,m,l))를 생성한다. 그리고, 신호 처리부(150)는 3차원 어레이에서 해당 시간 축에 대응하는 각 행렬의 값을 합산하여 기준 신호를 생성한다.
마지막으로 홀로그램 검출부(160)는 기준 신호를 이용하여 홀로그램의 실수부와 허수부를 획득하고, 홀로그램의 실수부와 허수부를 이용하여 상기 대상물에 대한 복소수 홀로그램을 검출한다.
이하에서는 도 2 내지 도 8을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝을 이용한 복소수 홀로그램 검출 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 스캐닝을 이용한 홀로그램 검출 방법의 순서도이다.
도 2에 나타낸 것과 같이 레이저 송출수단(101)이 레이저 신호를 송출하면, 반사경(M1)과 제1 간섭수단(102)(Beam splitter)을 통해 레이저 신호가 분할되며, 분할된 제1 레이저 신호는 제1 음향광 변조기(103)(AOM, acousto-optic modulator)와 반사경(M3)을 통하여 제1 빔 확산기(104)(Beam Expander)를 통해 구면파를 출력한다. 또한, 제1 간섭수단(102)을 통해 분할된 제2 레이저 신호는 제2 음향광 변조기(105)와 반사경(M2)을 거친 후 제2 빔 확산기(106)(Beam Expander)를 통해 평면파를 출력한다.
그러면, 구면파는 초점 렌즈(L1)를 통과하여 제2 간섭수단(107)으로 입사되고, 평면파도 제2 간섭수단(107)으로 입사되며, 입사된 구면파와 평면파는 중첩된 스캔 빔을 형성하게 된다(S310).
다음으로, 도 2에 나타낸 것처럼 X-Y 스캐너(110)는 중첩된 스캔 빔으로 대상물(object)을 X축과 Y축 방향으로 스캔한다(S320).
도 4는 도 1에 따른 X-Y 스캐너가 대상물을 스캐닝하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 나타낸 것과 같이, X-Y 스캐너(110)는 대상물(300)에 대하여 첫번째 행에 해당하는 (1,1), (1,2), …, (1,m) 지점까지 순차적으로 스캐닝을 수행하고, 이어서 두번째 행에 해당하는 (2,1), (2,2), …, (2,m) 지점까지 순차적으로 스캐닝을 수행한다. 이와 같은 방식으로 X-Y 스캐너(110)는 마지막 행에 해당하는 (n,1), (n,2), …, (n,m) 지점까지 순차적으로 스캐닝을 수행한다.
이때, X-Y 스캐너(110)는 쌍 영상 및 배경잡음이 제거된 대상물(200)의 복소수 홀로그램을 추출하기 위해, 중첩되는 두 빔의 주파수를 편위하는 방식으로 시간에 따라 스캔빔을 변조하여 대상물(200)을 스캐닝한다.
그러면 대상물(200)로부터 반사된 스캔 빔은 제3 간섭수단(108)과 초점 렌즈(L2)를 통해 광 검출기(Photo Detector)(120)에 집속된다.
이때, 광 검출기(120)는 집속된 빛의 세기에 비례하는 전기 신호를 스캐닝 좌표에 따라 시간축 방향으로 생성하며, 이와 동시에 대상물의 홀로그램 정보(I0(x,y,z))를 생성한다(S330).
도 5는 도 1에 따른 광 검출기로부터 생성된 전기 신호를 나타낸 예시도이다.
도 5에 나타낸 것처럼, 광 검출기(120)는 각각의 스캐닝 위치에 따라 검출된 전기 신호를 시간축(t) 방향으로 생성한다.
여기서, 전기 신호(iseq(k))의 포락선에는 대상물(200)의 홀로그램 정보가 담겨 있으므로, 추후 전기 신호의 포락선을 통하여 대상물의 홀로그램을 생성할 수 있다.
다음으로, 광 검출기(120)는 집광된 빛의 세기에 비례한 전기신호를 단일채널로 데이터 수집부(130)(DAQ, data acquisition)로 전달한다(S340).
그리고 데이터 수집부(130)는 도 5와 같이 입력된 전기신호를 샘플링과 양자화를 통해 디지털 신호로 변환하여 순차적으로 저장부(140)에 저장한다(S350).
그 다음, 신호 처리부(150)는 순차적으로 저장된 전기 신호(iseq(k))를 저장부(140)로부터 독출하여 비팅 주기에 따라 분할하여 비팅 신호를 생성한다(S360).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비팅 주기를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 나타낸 것처럼, 신호처리부(150)는 특정 지점(k)에서의 전기 신호 iseq(k)와 직전 위치의 전기 신호(iseq(k-1))의 차이값(iseq(k)-iseq(k-1))을 구한다.
또한, 신호처리부(150)는 특정 지점(k)에서의 전기 신호 iseq(k)와 직후 위치의 전기 신호(iseq(k+1))의 차이값(iseq(k)-iseq(k+1))을 구한다.
그러면, 신호처리부(150)는 상기 2개의 차이값이 모두 양수인 지점(k)을 비팅 신호의 시작점으로 선택한다.
즉, 도 6에 도시한 것처럼, iseq(k) 신호 중에서 피크(peak)에 해당하는 지점이 비팅신호의 시작지점이 된다.
그리고 신호처리부(150)는 비팅 신호의 시작점으로부터 다음의 특정 지점(k)에서의 직전 위치의 값(iseq(k-1))과 직후 위치의 값(iseq(k+1))의 차이를 계산해서 그 차이값의 둘 다 양수인 지점을 비팅신호의 종료점으로 선택한다.
즉, 도 6에 도시한 것처럼, 비팅 신호의 시작점 이후의 신호 중에서 피크(peak)에 해당하는 지점이 비팅신호의 종료점이 된다.
여기서, 비팅신호의 종료점은 반드시 시작점 이후의 다음 번 피크 신호에 한정하지 않으며, 그 다음 번 이후의 피크 신호일 수도 있다.
따라서, 비팅신호의 시작점부터 종료점까지의 시간 차이가 비팅 주기가 되며, 비팅신호의 시작점부터 종료점까지의 거리가 비팅 신호의 길이가 된다.
이와 같이 신호처리부(150)는 입력된 전기 신호를 동일한 비팅 주기로 자르기 때문에 모든 비팅 신호의 길이는 동일하게 설정된다.
다음으로, 신호 처리부(150)는 비팅 주기에 따라 잘려진 비팅 신호를 순차적으로 배열하여 3차원 어레이를 생성한다(S370).
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 비팅 신호에 대한 3차원 어레이를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
신호 처리부(150)는 X-Y 스캐너(110)의 즉각적인 이동에 따른 스캔위치(n,m)에 대응하여 비팅 신호를 잘려진 순서대로 X-Y 평면상에 배치하되, 해당 비팅 신호는 Z축 방향을 향하도록 배열하여 3차원 어레이(i(n,m,l))를 생성한다.
즉, 도 7a와 같이 비팅 주기에 따라 절단된 비팅 신호를 X-Y 평면상의 첫번째 행에 나열하면, 신호처리부(150)는 두번째 행에 다음 번 비팅 주기에 따라 절단된 비팅 신호를 나열하는 방식으로 비팅 신호를 재배열하게 된다.
이와 같은 방식으로 신호처리부(150)는 도 7b와 같이 3차원 어레이의 마지막 행까지 비팅 신호를 재배열하게 된다.
여기서, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 것처럼 재배열된 비팅 신호에 의해 생성된 3차원 어레이는 i(n,m,l)로 표현될 수 있다.
따라서, 동일한 l 값을 가지는 비팅 신호는 비팅 주기의 각 시작점을 기준으로 모두 동일한 시간축에 생성된 비팅 신호이다.
다음으로, 신호처리부(150)는 3차원 어레이에서 해당 시간 축에 대응하는 각 행렬의 값을 합산하여 기준신호를 생성한다(S380).
도 8은 도 1에 따른 신호처리부가 기준 신호를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시한 것처럼, 신호처리부(150)는 각각의 비팅 방향의 시간축(Z축)에 따라 나열된 2차원 행렬(i(n,m,l))에 포함되는 i(n,m,1), i(n,m,2), …, i(n,m,l)에 해당하는 각각 행렬의 모든 값을 합산한다.
그러면, 다음의 수학식 1과 같이 신호처리부(150)는 해당 시간축의 기준 신호를 생성할 수 있다.
Figure 112018006230622-pat00007
여기서,
Figure 112018006230622-pat00008
는 수치적 디지털 헤테로다인 검출을 위한 동위상(in-phase) 기준신호가 된다.
또한, 신호처리부(150)는 수학식 1에 나타낸 동위상(in-phase) 기준 신호를 반주기 지연시켜, 다음의 수학식 2와 같이 사분위상(quadrature-phase) 기준 신호를 생성할 수 있다.
Figure 112018006230622-pat00009
여기서, P는 비팅 주기이다.
다음으로, 홀로그램 검출부(160)는 수학식 1에서 획득한 in-phase 기준 신호(
Figure 112018006230622-pat00010
)와 수학식 2에서 획득한 q-phase 기준신호(
Figure 112018006230622-pat00011
)를 3차원 어레이의 비팅 시간축(Z축) 방향으로 곱하여 누적하면 수학식 3 및 수학식 4와 같이 각각의 스캔 위치에 대한 홀로그램의 실수부(HRe(n,m))와 허수부(HIm(n,m))를 획득할 수 있다(S390).
Figure 112018006230622-pat00012
Figure 112018006230622-pat00013
다음으로, 홀로그램 검출부(160)는 수학식 3 및 수학식 4를 합성하면 수학식 5와 같이 대상물에 대한 복소수 홀로그램을 검출할 수 있다(S400).
Figure 112018006230622-pat00014
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 광 스캐닝을 통하여 검출된 대상물에 대한 전기 신호를 하나의 채널로 획득하여 기준 신호를 생성하고, 기준 신호를 이용하여 수치적인 방법으로 디지털 헤테로다인 검출을 실시함으로써 초고속 광검출이 가능하게 함은 물론 고 신뢰도의 홀로그램 신호를 획득할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치 101: 레이저 송출수단
102: 제1 간섭수단 103: 제1 음향광 변조기
104: 제1 빔 확산기 105: 제2 음향광 변조기
106: 제2 빔 확산기 107: 제2 간섭수단
108: 제3 간섭수단 110: X-Y 스캐너
120: 광 검출기 130: 데이터 수집부
140: 저장부 150: 신호 처리부
160: 홀로그램 검출부

Claims (10)

  1. 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치를 이용한 홀로그램 검출 방법에 있어서,
    구면파와 평면파로 중첩된 스캔 빔으로 대상물을 X-Y 방향으로 스캐닝하는 단계,
    상기 대상물로부터 반사된 스캔 빔을 집광하는 광 검출기를 이용하여 집속된 빛의 세기에 비례한 전기 신호를 스캐닝 위치에 따라 시간 축 방향으로 생성하는 단계,
    상기 전기 신호를 단일 채널로 데이터 수집부로 전달하고, 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계,
    상기 저장된 전기 신호를 비팅 주기에 따라 잘라서 생성된 비팅 신호를 잘려진 순서대로 X-Y 평면상에 배치하되, 해당 비팅 신호가 Z축 방향을 향하도록 배열하여 3차원 어레이(i(n,m,l))를 생성하는 단계,
    상기 3차원 어레이에서 해당 시간 축에 대응하는 각 행렬의 값을 합산하여 기준 신호를 생성하는 단계, 그리고
    상기 기준 신호를 이용하여 홀로그램의 실수부와 허수부를 획득하고, 상기 홀로그램의 실수부와 허수부를 이용하여 상기 대상물에 대한 복소수 홀로그램을 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 기준 신호를 생성하는 단계는,
    다음의 수학식을 이용하여 동위상(in-phase) 기준신호(
    Figure 112019014743227-pat00036
    )와 사분위상(quadrature-phase) 기준 신호(
    Figure 112019014743227-pat00037
    )를 생성하는 홀로그램 검출 방법:
    Figure 112019014743227-pat00038

    Figure 112019014743227-pat00039

    여기서, P는 상기 비팅 주기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비팅 주기의 시작점은 해당 비팅 신호의 직전 위치의 비팅 신호 값보다 크고, 직후 위치의 위치의 비팅 신호 값보다 큰 피크에 해당하는 지점이고,
    상기 비팅 주기의 종료점은 상기 비팅 주기의 시작점 이후의 전기 신호 중에서 피크에 해당하는 지점인 홀로그램 검출 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복소수 홀로그램을 검출하는 단계는,
    상기 동위상 기준신호와 상기 사분위상 기준 신호를 다음의 수학식에 적용하여 실수부(HRe(n,m))와 허수부(HIm(n,m))를 획득하는 홀로그램 검출 방법.
    Figure 112019014743227-pat00019

    Figure 112019014743227-pat00020
  6. 구면파와 평면파로 중첩된 스캔 빔으로 대상물을 X-Y 방향으로 스캐닝하는 X-Y 스캐너,
    상기 대상물로부터 반사된 스캔 빔을 집광하고, 집속된 빛의 세기에 비례한 전기 신호를 스캐닝 위치에 따라 시간 축 방향으로 생성하는 광 검출기,
    상기 전기 신호를 단일 채널로 전달받고, 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장부에 저장하는 데이터 수집부,
    상기 저장된 전기 신호를 비팅 주기에 따라 잘라서 생성된 비팅 신호를 잘려진 순서대로 X-Y 평면상에 배치하되, 해당 비팅 신호가 Z축 방향을 향하도록 배열하여 3차원 어레이(i(n,m,l))를 생성하고, 상기 3차원 어레이에서 해당 시간 축에 대응하는 각 행렬의 값을 합산하여 기준 신호를 생성하는 신호 처리부, 그리고
    상기 기준 신호를 이용하여 홀로그램의 실수부와 허수부를 획득하고, 상기 홀로그램의 실수부와 허수부를 이용하여 상기 대상물에 대한 복소수 홀로그램을 검출하는 홀로그램 검출부를 포함하며,
    상기 신호 처리부는,
    다음의 수학식을 이용하여 동위상(in-phase) 기준신호(
    Figure 112019014743227-pat00040
    )와 사분위상(quadrature-phase) 기준 신호(
    Figure 112019014743227-pat00041
    )를 생성하는 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치:
    Figure 112019014743227-pat00042

    Figure 112019014743227-pat00043

    여기서, P는 상기 비팅 주기이다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비팅 주기의 시작점은 해당 비팅 신호의 직전 위치의 비팅 신호 값보다 크고, 직후 위치의 위치의 비팅 신호 값보다 큰 피크에 해당하는 지점이고,
    상기 비팅 주기의 종료점은 상기 비팅 주기의 시작점 이후의 전기 신호 중에서 피크에 해당하는 지점인 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 홀로그램 검출부는,
    상기 동위상 기준신호와 상기 사분위상 기준 신호를 다음의 수학식에 적용하여 실수부(HRe(n,m))와 허수부(HIm(n,m))를 획득하는 광 스캐닝 홀로그램 검출 장치.
    Figure 112019014743227-pat00025

    Figure 112019014743227-pat00026
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