경북대학교 전자공학부 김학린 교수 연구실이 일반 LED/백색광 같은 ‘일상적 (비간섭성) 조명’ 환경에서도 고품질 풀컬러 디지털 홀로그램 (3D 정보) 영상을 획득할 수 있는 새로운 광학 설계를 제시하여, 세계적 광학 저널 Opto-Electronic Advances (IF: 22.4, Optics 분야 JCR 상위 3.6%)에 2026년 1월 27일자로 논문을 게재하였습니다. 본 연구는 이재원 박사(단독 제1저자)와 김학린 교수(단독 교신저자)가 주도하였으며, ETRI 홍기훈 박사 연구진이 참여하여 수행되었습니다. 

논문 제목: High-fidelity full-color self-interference incoherent digital holography via quarter-wave geometric phase optics 

저자 정보: Jae-Won Lee, Jin-Hyeok Seo, Jung-Yeop Shin, Jing-Wen Bu, Kihong Choi, Keehoon Hong and Hak-Rin Kim*

홀로그래피는 일반 사진처럼 ‘밝기’만 기록하는 방식이 아니라, 빛의 위상(phase) 정보까지 함께 복원함으로써 촬영 후에도 원하는 깊이 위치로 초점을 다시 맞추는 디지털 리포커싱이 가능하고, 깊이별로 3D 정보를 재구성할 수 있다는 점에서 차세대 이미징 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 그러나 기존 디지털 홀로그래피는 대개 레이저를 사용하기 때문에 장비가 커지기 쉽고, 스페클(speckle)과 같은 광잡음이 발생하기 쉬워 현실 환경에서 “깨끗한 풀컬러 3D 영상”을 컴팩트한 광학 모듈로 구현하는 데 한계가 있었습니다.

이번 연구의 핵심은 기하위상(geometric phase, GP) 광학소자를 quarter-waveplate(QWP) 기반으로 설계하여, 기존 half-waveplate(HWP) 기반 구조에서 문제가 되었던 파장(색) 의존적 ‘삼중 파면(triple-wavefront) 간섭’에 따른 파면 변조 왜곡과 노이즈를 근본적으로 억제한 점입니다. 이를 통해 RGB 전 채널에서 대상 물체의 위상 정보를 담는 간섭 패턴이 스펙트럼적으로 일관되게 유지되며, 색 채널별로 나타나던 아티팩트(색 잡음)를 크게 줄이고 풀컬러 재구성 영상의 충실도를 향상시킬 수 있었습니다. 

제안 기술이 더욱 성숙하면, 레이저 없이도 휴대형 3D 홀로그래픽 카메라, XR/3D 디스플레이용 실세계 3D 캡처, 광학 검사 및 진단 이미징 등으로 확장될 수 있어, “광학+디스플레이+컴퓨테이셔널 이미징” 융합 연구의 흥미로운 사례가 될 것으로 기대됩니다. 

한편 본 연구실은 QWP 설계 기반 GP 광학소자를 바탕으로 2025년 9월 Light: Science & Applications (IF: 23.4, Optics 분야 상위 2.8%, Springer Nature 자매지)에 “Multi-depth switching by triple wavefront modulation of quarter-waveplate geometric phase lenses for vergence-accommodation-matching extended reality” 연구를 게재하며 XR 디스플레이 분야에서도 성과를 발표한 바 있습니다. 이번 Opto-Electronic Advances 논문을 통해 홀로그래픽 이미징 분야에서도 연속적인 우수 연구 성과를 제시할 수 있었습니다. 

해당 논문은 Open Access로 아래 링크에서 확인하실 수 있습니다.

논문 링크

https://doi.org/10.29026/oea.2026.250149

김학린 교수 연구실 홈페이지

https://doe.knu.ac.kr/