홀로그램 광 저대역 필터의 MTF 특성 개선을 위한 다중 위상 설계

Abstract

디지털 영상 장치에서 홀로그램 광 저대역 필터를 사용할 때 해상도 저하 문제를 개선하기 위해 다중 위상 홀로그램을 설계하였다. 자체 제작한 몬테-카를로 방식의 홀로그램 설계 프로그램을 이용하여 회절광 세기 분포가 원형에 가깝도록 홀로그램을 설계하였고 그 회절 효율과 MTF를 구하였다. 설계 결과 홀로그램의 한 주기를 구성하는 셀의 개수는 MTF 특성에 별로 영향을 미치지 못한 반면에 홀로그램의 위상 수는 큰 영향을 미침을 확인하였다. 4 위상 홀로그램은 2 위상 홀로그램과 회절 효율이 같고 MTF 또한 2 위상에서와 같이 저주파수 영역에서 직선 형태가 되어 필터로서의 특성이 변하지 않았다. 그러나 8 위상 홀로그램의 경우에는 회절 효율도 2 위상에 비해 크게 개선되었고 저주파수 영역에서의 MTF 값도 증가하여 필터의 성능이 크게 향상되었다. 16 위상인 경우에는 회절 효율도 더 증가하고 MTF 그래프도 더 위로 볼록한 모양이 되었으나 그 증가 폭은 크게 감소하였다. 설계된 8 위상 홀로그램을 제작하고 MTF를 측정하여 2 위상보다 MTF 특성이 향상됨을 실험적으로 확인하였다. We studied the spatial filtering characteristics of a multi-phase hologram optical low-pass filter(HOLF). Using the Monte-Carlo based hologram generation program, we designed holograms whose diffraction patterns are circular shaped 21 beams and calculated the diffraction efficiencies and MTFs. 4-phase HOLF have the same diffraction efficiency as that of 2-phase HOLF. The MTF graphs of the two are also nearly alike. But 8-phase HOLF shows higher efficiency than those previously discussed and has larger MTF values in the low frequency region. 16-phase HOLF has just a little better characteristics than 8-phase. Considering the errors which can arise in the process of making holograms, 8-phase HOLF fits the goal of improving the resolution of spatial filter. We also fabricated 8-phase HOLF and .measured MTF The experimental results agree well with the theoretical expectations.