Fast Generation and Reconstruction of Digital Holograms Using a Novel Look-up Table

Conventional look-up table(LT) has gained a lot of speed increase in generation of digital holograms for 3D objects, but it has required an enormous memory size of the LT. In this paper, a novel approach to dramatically reduce the size of the conventional LT, still keeping its advantage of fast computational speed is proposed, which is called here a N-LT(novel look-up table) method. In the proposed method, only the fringe patterns of the center points on each image plane are pre-calculated, called elemental fringe patterns and stored in the look-up table. Then, the fringe patterns for other object points on each image plane can be obtained by simply shifting this pre-calculated elemental fringe pattern according to the displaced values from the center to those points and adding them together. Some experimental results revealed that the computational speed and the required memory size of the proposed approach are found to be 48.7 times faster than that of the ray-tracing method and 217 times smaller than that of the conventional LT method, respectively.

새로운 룩업테이블을 이용한 3차원 디지털 홀로그램의 고속 합성 및 복원

3차원 물체에 대한 디지털 홀로그램을 합성할 때 사용되는 기존의 LT(look-up table) 방식은 고속연산은 가능하나 과도한 데이터 저장 공간을 요구하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 LT 방식의 연산속도는 그대로 유지하면서도 데이터 저장용량을 획기적으로 줄여줄 수 있는 새로운 룩업테이블 방식인 N-LT(novel look-up table) 제시하였다. 즉, 제안된 방식에서는 기존 LT 방식에서와 같이 3차원 물체의 모든 방향의 포인트가 아닌 각 깊이 방향의 포인트에 대한 요소 프린지 패턴만을 저장하고, 그 깊이 평면에 존재하는 포인트들의 프린지 패턴은 요소 프린지 패턴을 이동시켜 계산하게 된다. 실험 결과 제안된 N-LT 방식은 기존의 광선추적(ray-tracing) 방식에 비해 48.7배의 속도향상을 갖고, 기존의 LT 방식에 비해 1/217 정도의 데이터 공간이 필요함이 분석되었다.