PAL-SLM을 이용한 다채널 부호화 방법에 따른 다위상형 CGH의 광학적 구현

Abstract

공액상 없이 여러 가지 물체를 동시에 재생 가능한 다채널 다단계 위상형 컴퓨터-생성 홀로그램(CGH)을 설계할 수 있는 보다 효과적인 부호화 방법을 제안하였다. 다채널 CGH 패턴을 설계하기 위하여 pixel oriented CGH 제작방식을 이용하였다. 설계된 CGH 패턴의 성능평가를 위해 양자화 위상 단계수에 따른 여러 가지 다채널 CGH들의 회절효율(η), 평균제곱에러(MSE) 및 신호 대 잡음비(SNR) 등의 변화를 살펴보았다. 일반적으로 CGH에 기록되는 물체 수가 증가할수록 CGH의 재생품질은 떨어진다. 그러나 회절효율의 경우 1채널 CGH가 70%이고 제안한 부호화 방법으로 설계한 2채널, 4채널, 8채널 CGH들은 각각 62%, 62%, 63%로 채널수가 증가하여도 큰 차이가 없음을 컴퓨터 모의실험을 통하여 확인할 수 있었다. 또한 렌즈로 결합되어 있는 PAL-SLM과 XGA형 LCD 그리고 이에 빛을 조명하는 LD 등으로 구성되어 있는 액정 공간 광 위상 변조기를 사용하여 광학적으로 CGH를 구현하여 입력영상을 재생<TEX>$.$</TEX>고찰해 보았다. We proposed more efficient encoding methods that can design a multi-channel multi-level phase only computer-generated hologram(CGH) that can reconstruct many objects simultaneously without a conjugate image. We used a fabrication technique for the pixel oriented CGH for designing the pattern of the proposed multi-channel CGH. We investigated the difference of the optical efficiency(η), mean square error(MSE) and signal-to-noise ratio(SNR) of multi-channel CGHs that were designed by three kinds of encoding methods according to the number of quantization phase levels, and we estimated the performance of the pattern of the proposed multi-channel CGH. Generally, as the number of input objects' reference patterns stored in the CGH is increased, the reconstruction quality of the CGH is degraded. But we observed through computer simulation that the diffraction efficiency of the 1-ch CGH is 70%, and those of the 2-ch, 4-ch, 8-ch CGHs are 62%, 62% and 63%. Therefore we found that the diffraction efficiencies of the multi-channel CGHs using the newly proposed encoding method are similar to that of 1-ch CGH. We implemented the CGH optically using a liquid crystal spatial light phase modulator that consisted of a PAL-SLM efficiently coupled with a XGA type LCD by an optical lens and an LD for illuminating the LCD. We discussed the output images that are reconstructed from the PAL-SLM.