홀로그래피

요약 빛의 간섭을 이용한 사진법.

최근에 홀로그래피 기술이 각 분야에서 응용되면서부터 홀로그래피라는 말이 널리 알려지게 되었으나, 홀로그래피의 원리는 비교적 오래 전부터 알려져 있었던 것으로, 1948년 D.가보가 전자현미경의 분해능력을 향상시킬 목적으로 생각해낸 영상방법이 홀로그래피 기술이다.

종래의 사진이 물체의 밝고 어두운 면의 분포만을 기록한 데 반해서 홀로그래피는 파동으로서 빛이 가지는 모든 정보, 즉 진폭과 위상(位相)을 동시에 축적하고 재생한다는 뜻으로 생각할 수 있다. 1960년에 위상이 잘 맞는 간섭성(干涉性) 빛을 발하는 레이저 광원이 발명된 후 1962년 미국의 E.N.리스와 J.우파트닉스에 의해 레이저홀로그래피가 성공하였으며, 1969년에 이르러 미국 RCA사가 홀로그래피를 이용한 비디오패키지(video package=video cassette) 시스템을 발표한 이래 각광받게 되었다.

그 원리는 레이저 광원에서 나온 간섭성 빛을 빔스플리터(beam splitter)로 둘로 나누어 그 중 한 광선은 피사체를 비추게 하면 피사체 표면에서 난반사(亂反射)된 빛이 홀로그래피 감광재료에 도달한다. 이 광선을 물체광(物體光)이라고 한다. 나머지 다른 한 광선은 렌즈로 확산시켜 직접 홀로그래피 감광재료 전면에 비추게 한다. 이 광선을 참조광(參照光)이라고 한다. 이렇게 되면 홀로그래피 감광재료 상에 물체광과 참조광이 서로 간섭(干涉:interference) 현상을 일으켜 1 mm당 500∼1,500개 정도의 매우 섬세하고 복잡한 간섭무늬를 만든다. 이 간섭무늬를 기록한 사진을 홀로그램이라고 한다.

이와 같이 만든 홀로그램에 참조광과 같은 광선을 쬐면 간섭무늬가 회절격자의 역할을 해서 참조광이 입사한 방향과 다른 위치에서 빛이 회절되는데, 이 같은 회절광이 모인 것이 마치 처음 물체에서 반사해서 생긴 빛과 같이 된다. 이와 같이 하여 홀로그램에서 처음의 물체광이 재생된다. 그렇기 때문에 재생된 파면(波面) 안에서 들여다보면 처음 물체가 보이기는 하나 마치 물체가 저 안쪽에 있는 것처럼 보인다. 다시 보는 점을 옮기면 물체가 보이는 위치도 변하여 마치 입체사진을 보는 것처럼 보인다. 또 원래 물체의 파면(波面)이 재생되기 때문에 아주 약간 변형한 물체에서 나오는 파면과도 간섭시킬 수가 있다.

이와 같은 홀로그래피의 특징에 대응한 응용분야가 대단히 광범위하다. 또한 홀로그래피는 렌즈를 사용하지 않고 광원상을 결상시킬 수 있으며, 피사체를 조명하는 방법이나 참조광을 쬐는 방법, 그리고 광원이나 감광재료에 따라서 많은 방법이 개발되어 있다.

한 홀로그램에 다른 화상을 다중기록(多重記錄)하여 한꺼번에 재생할 수 있는 다중정보처리(多重情報處理)를 할 수 있는 기능이 있으며, 또 입체상(立體像)을 재현시킬 수 있기 때문에, 입체 텔레비전도 가능할 것이며, 영화필름을 홀로그램으로 전환시켜 놓았다가 필요에 따라 재생시키면 필름의 손상이나 먼지가 전혀 없는 셀렉터비전이 가능하다든지, 단파장광으로 촬영한 홀로그램을 장파장광으로 쬐어 보면 상이 확대되어 보이기 때문에 X-선 현미 홀로그래피로서 생체 내부를 분자정도의 크기로 입체적으로 볼 가능성도 있다. 이와 비슷한 원리로 자외선이나 적외선 등의 불가시광선으로 촬영한 홀로그램을 가시광선으로 조명하여 볼 수도 있다.