KR101942975B1 - Apparatus for high speed recording of hologram - Google Patents
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Abstract
홀로그램 기록 장치가 개시된다. 개시된 홀로그램 기록 장치는, 간섭성 광원과, 광원으로부터 출사된 빔을 신호빔과 참조빔으로 분리하는 빔 분리소자와, 입사되는 신호빔을 복수로 분할하여 서로 다른 방향으로 편향시켜 복수의 신호빔을 만드는 제1광학요소를 구비하여, 동시에 서로 다른 위치에 복수의 호겔을 기록하도록 복수의 신호빔을 홀로그램 기록매체에 조사하도록 된 신호빔 형성유닛 및 참조빔을 홀로그램 기록매체 상의 복수의 신호빔과 겹쳐지게 조사되도록 하는 참조빔 형성유닛을 포함한다.A hologram recording apparatus is disclosed. A hologram recording apparatus includes a coherent light source, a beam splitting element that splits a beam emitted from a light source into a signal beam and a reference beam, and a beam splitter that splits the incident signal beam into a plurality of beams, A signal beam forming unit which is provided with a first optical element for making a plurality of signal beams to be irradiated to the hologram recording medium so as to simultaneously record a plurality of gels at different positions and a signal beam forming unit for irradiating the reference beam with a plurality of signal beams on the hologram recording medium And a reference beam forming unit for irradiating the reference beam.
Description
홀로그램을 기록하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한번에 여러 호겔을 기록하여 고속으로 홀로그램을 기록할 수 있는 장치에 관한 것이다.More particularly, to a device capable of recording holograms at high speed by recording several gels at one time.
홀로그램 기술은 신호를 담고 있는 신호빔과 참조빔 사이의 간섭무늬를 기록함으로써 신호를 입체영상으로 재생할 수 있는 기술이다. 홀로그램 기술은 입체 영상의 기록 및 재생, 위조 방지 및 진품 확인, 디지털 데이터의 기록 및 재생 등의 분야에서 다양하게 활용될 수 있다. 또한, 평판 형태의 감광성 매체 상에 미세한 간섭무늬를 화소(또는 홀로그램 픽셀, 호겔(hogel)) 단위로 기록하여, 2차원 평면상에서 3차원 영상을 볼 수 있도록 하는 홀로그램 기술이 상용화되고 있다.Hologram technology is a technique that can reproduce a signal as a stereoscopic image by recording interference fringes between a signal beam containing a signal and a reference beam. Hologram technology can be used in various fields such as recording and reproduction of stereoscopic images, prevention of forgery and verification of authenticity, and recording and reproduction of digital data. In addition, a hologram technique for recording three-dimensional images on a two-dimensional plane by recording fine interference fringes on a flat plate-shaped photosensitive medium in units of pixels (or hologram pixels, hogel) has been commercialized.
홀로그램에는 후방 투사형 홀로그램과 반사형 홀로그램이 있다. 후방 투사형홀로그램은 매체를 투과한 광이 입체 영상을 담고 있는 방식이며, 반사형 홀로그램은 매체에서 반사된 광이 입체 영상을 담고 있는 방식이다. 특히, 반사형 홀로그램은 풀-컬러 및 완전시차(full-parallax)를 갖는 영상을 기록/재생할 수 있고, 계조 표현이 가능하다.The hologram has a rear projection hologram and a reflection hologram. A rear projection hologram is a method in which light transmitted through a medium contains a stereoscopic image, and a reflection hologram is a method in which light reflected from a medium contains a stereoscopic image. Particularly, the reflection type hologram can record / reproduce an image having full-color and full-parallax, and can express gradation.
홀로그램의 기록은 일반적으로, 동일 광원에서 방출된 빔을 분할하여 신호빔과 참조빔을 만들고, 신호빔을 광변조한 후, 감광성 매체 상의 동일 위치에 신호빔과 참조빔을 조사하는 방식으로 수행될 수 있다. 신호빔의 변조는, 예를 들어, 감광성 매체로부터 최종적으로 재생될 영상에 기초하여 컴퓨터가 계산한 간섭 패턴에 따라 공간 광변조기에 의해 수행될 수 있다.Recording of a hologram is generally performed by dividing a beam emitted from the same light source into a signal beam and a reference beam, modulating the signal beam, and then irradiating the signal beam and the reference beam at the same position on the photosensitive medium . The modulation of the signal beam can be performed by a spatial light modulator according to the interference pattern computed by the computer based on, for example, the image to be ultimately reproduced from the photosensitive medium.
이러한 홀로그램을 고속으로 기록하는 데 있어서, 홀로그램의 기본단위가 되는 호겔(hogel)을 한번에 여러개를 동시에 기록하는 것이 매우 중요한 요소이다. 일반적으로, 여러 호겔(hogel)을 동시에 기록하기 위해서 복수의 광학 요소들을 중복되게 설치하는 방안이 고려되고 있다. 그러나, 이는 홀로그램 기록 장치의 제조 비용을 증가시킬 수 있으며, 또한 공간적인 한계에 부딪힐 수 있다.In recording such a hologram at a high speed, it is very important to simultaneously record a plurality of hogels as a basic unit of the hologram at a time. Generally, it is considered to install a plurality of optical elements in a redundant manner in order to simultaneously record several hogels. However, this may increase the manufacturing cost of the hologram recording apparatus, and may also cause a spatial limitation.
동시에 여러개의 호겔(hogel)을 기록할 수 있는 고속 홀로그램 기록 장치를 제공한다.Speed hologram recording apparatus capable of recording several hogels at the same time.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치는, 간섭성 광원과; 상기 광원으로부터 출사된 빔을 신호빔과 참조빔으로 분리하는 빔 분리소자와; 입사되는 신호빔을 복수로 분할하여 서로 다른 방향으로 편향시켜 복수의 신호빔을 만드는 제1광학요소를 구비하여, 동시에 서로 다른 위치에 복수의 호겔을 기록하도록 복수의 신호빔을 홀로그램 기록 매체에 조사하도록 된 신호빔 형성유닛; 및 상기 참조빔을 홀로그램 기록 매체 상의 상기 복수의 신호빔과 겹쳐지게 조사되도록 하는 참조빔 형성유닛;을 포함하는 한다.A hologram recording apparatus according to an embodiment of the present invention includes a coherent light source; A beam splitter for splitting the beam emitted from the light source into a signal beam and a reference beam; And a first optical element which divides the incident signal beam into a plurality of beams and deflects them in different directions to form a plurality of signal beams, and irradiates the plurality of signal beams onto the hologram recording medium so as to simultaneously record a plurality of gels at different positions A signal beam forming unit adapted to receive a signal; And a reference beam forming unit for irradiating the reference beam so as to overlap with the plurality of signal beams on the hologram recording medium.
상기 제1광학요소는 입사되는 신호빔이 복수의 신호빔으로 분할하고, 이 복수의 신호빔이 서로 다른 방향으로 편향되도록 굴절시키는 복수의 굴절영역을 가지는 굴절광학요소일 수 있다.The first optical element may be a refractive optical element having a plurality of refraction areas for dividing the incident signal beam into a plurality of signal beams and refracting the plurality of signal beams to deflect in different directions.
상기 복수의 굴절영역은, 입사되는 신호빔의 중심축에 가까운 부분의 두께가 상대적으로 얇고, 중심축에서 멀어질수록 두께가 증가하도록 마련될 수 있다.The plurality of refraction regions may be provided such that the thickness of a portion closer to the central axis of the incident signal beam is relatively thin and the thickness thereof increases as the distance from the central axis increases.
상기 복수의 굴절영역은, 입사되는 신호빔의 중심축에 가까운 부분의 두께가 상대적으로 두껍고, 중심축에서 멀어질수록 두께가 감소하도록 마련될 수 있다.The plurality of refraction regions may be provided such that a thickness of a portion closer to the central axis of the incident signal beam is relatively large and a thickness thereof is decreased as the distance from the central axis increases.
상기 복수의 굴절영역은 2이상의 정수의 제곱에 해당하는 개수의 굴절영역을 포함하며, 상기 신호빔 형성유닛에 의해 동시에 2이상의 정수의 제곱에 해당하는 개수의 호겔을 기록하도록 복수의 신호빔을 홀로그램 기록 매체에 조사할 수 있다.Wherein the plurality of refracting regions include a number of refracting regions corresponding to squares of 2 or more integers, and the plurality of signal beams are recorded by the signal beam forming unit so as to record the number of the homografts corresponding to the square of two or more integers, It is possible to irradiate the recording medium.
상기 복수의 굴절영역은 n x n 배열(여기서, n은 2 이상의 정수)을 가질 수 있다.The plurality of refraction regions may have an n x n arrangement (where n is an integer greater than or equal to 2).
상기 제1광학요소는, 입사되는 신호빔을 2이상의 정수의 제곱에 해당하는 개수의 신호빔으로 분할하도록 마련되고, 상기 신호빔 형성유닛에 의해 동시에 서로 다른 위치에 2이상의 정수의 제곱에 해당하는 개수의 호겔을 기록하도록 마련될 수 있다.Wherein the first optical element is arranged to divide an incident signal beam into a number of signal beams corresponding to a square of at least two integers and wherein the signal beam forming unit Number of hogels may be recorded.
상기 신호빔 형성유닛은, 상기 제1광학요소에 의해 형성된 복수의 신호빔을 각각 호겔 정보에 따라 변조하는 공간 광변조기; 및 상기 변조된 복수의 신호빔을 푸리에 변환하여 포커싱하는 제1푸리에 변환 광학계;를 더 포함할 수 있다.Wherein the signal beam forming unit comprises: a spatial light modulator modulating a plurality of signal beams formed by the first optical element, respectively, according to the gel-gel information; And a first Fourier transform optical system for Fourier transforming and focusing the plurality of modulated signal beams.
상기 공간 광변조기는 상기 제1광학요소와 상기 제1푸리에 변환 광학계 사이에 배치될 수 있다.The spatial light modulator may be disposed between the first optical element and the first Fourier transform optical system.
상기 공간 광변조기는 투과형 공간 광변조기일 수 있다.The spatial light modulator may be a transmissive spatial light modulator.
상기 신호빔 형성유닛은, 상기 푸리에 변환 광학계에 의해 포커싱된 복수의 신호빔을 보정하는 보정용 굴절광학요소;를 더 포함할 수 있다.The signal beam forming unit may further comprise a correction refractive optical element for correcting a plurality of signal beams focused by the Fourier transform optical system.
상기 보정용 굴절광학요소는, 상기 제1광학요소의 복수의 굴절영역에 대응하는 개수의 복수의 보정용 굴절영역을 구비하며, 상기 보정용 굴절영역은 상기 신호빔의 중심축에 대응하는 축에 가까운 부분은 상대적으로 두껍고, 상기 대응하는 축에서 멀어질수록 두께가 감소하도록 마련될 수 있다.Wherein the correction refraction optical element includes a plurality of correction refraction regions corresponding to a plurality of refraction regions of the first optical element, and the correction refraction region has a portion close to the axis corresponding to the central axis of the signal beam And may be provided so as to decrease in thickness as it is farther from the corresponding axis.
상기 신호빔 형성유닛은, 상기 보정용 굴절광학요소에 의해 보정된 복수의 신호빔 이미지를 홀로그램 기록매체 상에 전달하기 위한 제2푸리에 변환 광학계;를 더 포함할 수 있다.The signal beam forming unit may further include a second Fourier transform optical system for transmitting a plurality of signal beam images corrected by the correction refractive optical element on the hologram recording medium.
상기 신호빔 형성유닛은, 상기 빔 분리소자로부터 오는 신호빔의 크기를 확대하여 상기 제1광학요소로 제공하는 빔확대 광학계;를 더 포함할 수 있다.The signal beam forming unit may further include a beam magnifying optical system for magnifying the size of the signal beam coming from the beam splitting element and providing the signal beam to the first optical element.
상기 신호빔 형성유닛은, 상기 빔 분리소자와 상기 제1광학요소 사이에, 신호빔의 크기 및 모양을 조절하고, 신호빔의 세기를 균일화하기 위한 위상 마스크;를 더 포함할 수 있다.The signal beam forming unit may further comprise a phase mask between the beam splitter and the first optical element for adjusting the size and shape of the signal beam and for equalizing the intensity of the signal beam.
상기 참조빔 형성유닛은, 참조빔을 정형하는 빔정형소자와; 참조빔의 광학 딜레이 및 빔경을 조절하는 텔레스코픽 광학 시스템;을 포함할 수 있다.The reference beam forming unit includes: a beam shaping element for shaping a reference beam; And a telescopic optical system for adjusting the optical delay and beam diameter of the reference beam.
상기 신호빔 형성유닛은, 상기 빔 분리소자와 상기 제1광학요소 사이에, 신호빔의 크기 및 모양을 조절하고, 신호빔의 세기를 균일화하기 위한 위상 마스크;를 더 포함할 수 있다.The signal beam forming unit may further comprise a phase mask between the beam splitter and the first optical element for adjusting the size and shape of the signal beam and for equalizing the intensity of the signal beam.
상기 홀로그램 기록 매체 상의 호겔의 공간적 위치를 가변시키는 위치 제어 시스템;을 더 포함할 수 있다.And a position control system for varying the spatial position of the gel on the hologram recording medium.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치는, 동시에 여러 개의 호겔을 기록할 수 있어 홀로그램을 고속으로 기록할 수 있다. 또한, 비교적 적은 광학 요소들을 사용하기 때문에, 고속 홀로그램 기록 장치의 제조 비용을 낮출 수 있다. The hologram recording apparatus according to the embodiment of the present invention can record several holograms at the same time, so that the hologram can be recorded at a high speed. Further, since relatively few optical elements are used, the manufacturing cost of the high-speed hologram recording apparatus can be reduced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치의 전체적인 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.
도 2 및 도 3은 도 1에 적용가능한 제1광학요소의 예시들을 보여준다.
도 4는 제1광학요소를 신호빔을 4개의 신호빔으로 분할하도록 구성하는 경우 얻어질 수 있는 2ㅧ 2로 배열된 4개의 사각형 신호빔을 예시적으로 보여준다.
도 5는 제1광학요소로 도 2의 제1광학요소를 적용할 때, 신호빔 형성유닛에서의 광의 진행 경로를 보여준다.
도 6은 제1광학요소로 도 3의 제1광학요소를 적용할 때, 신호빔 형성유닛에서의 광의 진행 경로를 보여준다.
도 7a는 동시에 기록하고자 하는 4개의 호겔의 예를 보여준다.
도 7b는 도 7a의 4개의 호겔을 형성하기 위해 공간 광변조기에 광변조가 이루어진 상태를 보여준다.
도 7c는, 2ㅧ 2 배열을 갖는 4개의 굴절영역을 가지는 제1광학요소를 이용하여 입사되는 신호빔을 4개의 신호빔으로 분할하여 도 7b의 공간 광변조기로 입력할 때, 홀로그램 기록매체 상에 2ㅧ 2 배열을 갖는 4개의 호겔이 동시에 기록될 수 있음을 보여준다.
도 8은 4개의 호겔을 도 3의 광학요소를 이용하여 실제로 기록한 실험 결과를 보여준다. 1 schematically shows an overall optical configuration of a hologram recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figs. 2 and 3 show examples of the first optical element applicable to Fig.
4 illustrates an exemplary four square signal beams arranged in 2 < 2 > that can be obtained when the first optical element is configured to split the signal beam into four signal beams.
Figure 5 shows the path of the light in the signal beam forming unit when applying the first optical element of Figure 2 to the first optical element.
Figure 6 shows the path of light travel in the signal beam forming unit when applying the first optical element of Figure 3 to the first optical element.
FIG. 7A shows an example of four hogels to be simultaneously recorded.
FIG. 7B shows a state in which the spatial light modulator is optically modulated to form the four gels of FIG. 7A.
FIG. 7C shows a case where a signal beam incident on a first optical element having four refraction areas having a two-by-two array is divided into four signal beams and input to the spatial light modulator of FIG. 7B, Shows that four hogels with a 2-by-2 arrangement can be recorded at the same time.
Figure 8 shows the experimental results of actually recording four hogels using the optical element of Figure 3.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록/재생 장치를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 구성요소를 나타내며, 각 구성요소의 크기나 두께 등은 설명의 명료성을 위해 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same elements, and the sizes and thicknesses of the respective elements may be exaggerated for clarity of explanation.
홀로그램의 기록은 일반적으로 동일 광원에서 방출된 빔을 분할하여 신호빔과 참조빔을 만들고, 신호빔을 광변조한 후, 홀로그램 기록 매체, 예를 들어, 감광성 기록 필름 상의 동일 위치에 신호빔과 참조빔을 조사하여 이때 발생한 간섭무늬를 기록하는 방식으로 수행된다. 여기서, 신호빔의 변조는 홀로그램 기록 매체로부터 최종적으로 재생될 영상에 기초하여 컴퓨터가 계산한 간섭 패턴에 따라 공간 광변조기(spatial light modulator; SLM)에 의해 수행될 수 있다.The recording of the hologram is generally performed by dividing the beam emitted from the same light source to make a signal beam and a reference beam, optically modulating the signal beam, and then recording the signal beam and the reference beam at the same position on the hologram recording medium, A beam is irradiated and the interference fringes generated at this time are recorded. Here, the modulation of the signal beam can be performed by a spatial light modulator (SLM) according to the interference pattern computed by the computer based on the image to be finally reproduced from the hologram recording medium.
또한, 넓은 면적의 홀로그램을 기록하면서 홀로그램의 해상도를 높이기 위해서, 홀로그램은 홀로그램의 기본단위를 이루는 호겔(hogel) 단위로 기록될 수 있다. 호겔은, 예를 들어, 폭이 수백 um(micro-meter)인 크기로 이루어질 수 있다. Further, in order to increase the resolution of the hologram while recording a large area hologram, the hologram can be recorded in hogel units constituting the basic unit of the hologram. The hogel may, for example, be of a size with a width of several hundred micrometers (micrometers).
일반적으로, 여러 개의 호겔 중 첫 번째 호겔을 기록하기 위해서, 첫 번째 호겔에 대한 정보를 공간 광변조기에 입력하고, 첫 번째 호겔에 의해 변조된 신호빔과 참조빔의 간섭무늬를 기록하게 된다. Generally, in order to record the first hoggle among several hoggles, information on the first hoggle is input to the spatial light modulator, and the interference pattern of the signal beam and the reference beam modulated by the first hoggle is recorded.
여기에, 두 번째 호겔을 기록하기 위해서는 다음과 같은 단계를 거쳐야 한다. 우선, 홀로그램 기록 매체를 다음 호겔의 정보가 기록되는 위치에 맞추어 이동시켜야한다. 다음으로, 두 번째 호겔에 대한 정보를 광변조기에 입력하고 레이저를 조사하여 두 번째 호겔에 의해 변조된 신호빔과 참조빔의 간섭무늬를 기록하게 된다.Here, the following steps are required to record the second hogel. First, the hologram recording medium must be moved to the position where information of the next gel is recorded. Next, the information on the second hogel is input to the optical modulator, and a laser beam is irradiated to record the interference pattern of the signal beam and the reference beam modulated by the second hogel.
이와 같이, 복수의 호겔에 대한 기록을 하기 위해서는 상술한 과정을 순차적으로 반복하는 것이 일반적이다. 그러나, 홀로그램 기록 매체를 이동시키고 새로운 호겔에 대해 기록을 하기 위해서는 홀로그램 기록 매체가 이동할 때 걸리는 시간 및 이동에 의한 진동이 감소하는 시간 등 장치가 안정화될 때까지 걸리는 시간이 필요하게 된다. 따라서, 하나의 호겔을 기록하기 위해서는 호겔을 기록하는 시간에 추가적으로 홀로그램 기록 매체의 이동 및 안정화 시간이 필요하게 되어, 전체의 홀로그램을 기록하기 위해서는 상당히 많은 시간이 필요하게 된다. As described above, in order to record a plurality of gels, it is common to repeat the above-described process sequentially. However, in order to move the hologram recording medium and record the new hologram, it takes time for the device to stabilize, such as the time it takes for the hologram recording medium to move and the time for which the vibration due to the movement to decrease. Therefore, in order to record one hologram, it is necessary to move and stabilize the hologram recording medium in addition to the time of recording the hologram, and a considerable amount of time is required to record the entire hologram.
아래에서 설명하는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치는 여러 개의 호겔을 동시에 기록할 수 있도록 구성되어, 대면적 홀로그램을 고속으로 기록할 수 있다.The hologram recording apparatus according to an embodiment of the present invention described below can record a plurality of gels simultaneously, and can record a large area hologram at a high speed.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치의 전체적인 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.1 schematically shows an overall optical configuration of a hologram recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치는, 간섭성 광원(10)과, 상기 간섭성 광원(10)으로부터 출사된 빔을 신호빔(signal beam; S)과 참조빔(reference beam; R)으로 분리하는 빔 분리소자(20)와, 상기 빔 분리소자(20)에 의해 분리된 신호빔(S)을 복수의 신호빔으로 만들어 동시에 서로 다른 위치에 복수의 호겔을 기록하도록 감광 물질 즉, 홀로그램 기록매체(1)에 조사하는 신호빔 형성유닛(100)과, 상기 빔 분리소자(20)에 의해 분리된 참조빔(R)이 홀로그램 기록매체(1) 상의 상기 복수의 신호빔과 겹쳐지게 조사되어 신호빔(S)과 참조빔(R)의 간섭 패턴이 기록되도록 하는 참조빔 형성유닛(50)을 포함한다. 또한, 홀로그램 기록 장치는 홀로그램 기록 매체 상의 기록 위치에 따라 홀로그램 기록 매체를 이동시키는 위치 제어 시스템(200)을 더 포함할 수 있다.1, a hologram recording apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
상기 간섭성 광원(10)은, 간섭성 광을 방출할 수 있는 레이저 광원을 포함할 수 있으며, 방사 플럭스의 시간 변조를 수행할 수 있도록 마련될 수 있다. 상기 간섭성 광원(10)은 예를 들어, 연속파(CW; continuous wave) 레이저, 연속파성(quasi-CW) 레이저, 또는 펄스파 레이저를 방출하는 레이저 광원이 사용될 수 있다. 연속파(CW) 레이저 또는 연속파성(quasi-CW) 레이저를 방출하는 레이저 광원은 펄스 레이저를 방출하는 레이저 광원에 비하여 그 비용이 상대적으로 저렴할 수 있다. 상기 간섭성 광원(10)은 시간에 따라 출력광의 세기를 조절하거나, 출력광의 파형과 주기 등을 조절할 수 있는 적절한 부수적인 장치들을 더 포함할 수도 있다.The coherent
상기 빔 분리소자(20)는, 상기 간섭성 광원(10)으로부터 출사된 레이저 빔을 참조빔(R)과 신호빔(S)으로 분리한다. 상기 빔 분리소자(20)는 예를 들어, 입사광의 대략 50%를 반사시켜 신호빔 형성유닛(100)으로 향하도록 하고, 나머지를 투과시켜 참조빔 형성유닛(50)으로 향하도록 한다. 여기서, 신호빔(S)과 참조빔(R)의 분배 비율은 필요에 따라 다르게 정해질 수도 있다. 빔 분리소자(20)에서 반사된 빔이 참조빔 형성유닛(50)으로 향하고 투과된 빔이 신호빔 형성유닛(100)으로 향하도록 광학계가 구성될 수도 있다. 또한, 빔 분리소자(20)로 입사빔을 편광에 따라 투과 및 반사하는 편광 분리소자를 구비할 수도 있다. 이 경우, 투과된 빔이나 반사된 빔 중 어느 하나의 편광을 변환시켜 투과된 빔과 반사된 빔의 편광이 동일해지도록 하는 편광변환소자 예컨대, 반파장판 등을 더 구비할 수 있다. The
신호빔 형성유닛(100)은 빔 분리소자(20)에 의해 분리된 신호빔(S)을 복수의 신호빔으로 만들고 여기에 호겔 정보를 실어 홀로그램 기록 매체 상에 조사하는 역할을 한다. 이러한 신호빔 형성유닛(100)에 의해 복수의 신호빔이 홀로그램 기록매체(1)에 조사되어 동시에 서로 다른 위치에 복수의 호겔을 기록할 수 있게 된다.The signal
신호빔 형성유닛(100)은, 입사되는 신호빔을 복수로 분할하여 서로 다른 방향으로 편향시켜 복수의 신호빔을 만드는 제1광학요소(130)를 구비한다. 신호빔 형성유닛(100)은, 상기 제1광학요소(130)에 의해 형성된 복수의 신호빔을 각각 호겔 정보에 따라 변조하는 공간 광변조기(150)와, 상기 변조된 복수의 신호빔을 푸리에 변환하여 포커싱하는 제1푸리에 변환 광학계(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 공간 광변조기(150)는 제1광학요소(130)와 제1푸리에 변환 광학계(160) 사이에 배치될 수 있다. 신호빔 형성유닛(100)은, 상기 빔 분리소자(20)로부터 오는 신호빔(S)의 크기를 확대하여 상기 제1광학요소(130)로 제공하는 빔확대 광학계(110)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 신호빔 형성유닛(100)은, 상기 빔 분리소자(20)와 상기 제1광학요소(130) 사이에, 신호빔의 크기 및 모양을 조절하고, 신호빔의 세기를 균일화하기 위한 위상 마스크(120)를 더 포함할 수 있다. 또한, 신호빔의 경로를 조절할 수 있는 적어도 하나의 반사 미러(101)(103)를 포함할 수 있다.The signal
상기 빔확대 광학계(110)는, 제1광학요소(130) 및 공간 광변조기(150)의 유효 광변조 영역에 대응하는 크기로 신호빔을 확장할 수 있으며, 예를 들어, 렌즈를 포함하는 복수의 광학소자들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 빔 확대 광학계는, 도 1에서와 같이 한쌍의 볼록 렌즈로 이루어질 수 있다.The beam magnifying
상기 위상 마스크(120)(phase mask)는 제1광학요소(130)에 입사되는 신호빔(S)의 모양을 원하는 모양으로 바꾸어 주고, 균일한 세기를 갖도록 하기 위한 것으로, 예를 들어, 신호빔의 모양을 원형에서 사각형으로 바꿀 수 있도록 마련될 수 있다. 이 경우, 제1광학요소(130)를 사각형의 신호빔을 그 형태를 유지하면서 복수의 신호빔으로 분할하도록 구성하는 것이 가능하므로, 호겔의 모양이 사각형이 되어 호겔과 호겔 사이의 간격을 좁힐 수 있게 된다. 즉, 도 2 및 도 3을 참조로 후술하는 바와 같이, 제1광학요소(130)를 신호빔을 4개의 신호빔으로 분할하도록 구성하는 경우, 신호빔을 도 4에서와 같이 2ㅧ 2로 배열된 4개의 사각형 신호빔(S1)(S2)(S3)(S4)으로 영역 분할할 수 있다. 도 4는 제1광학요소(130)를 신호빔을 4개의 신호빔으로 분할하도록 구성하는 경우 얻어질 수 있는 2ㅧ 2로 배열된 4개의 사각형 신호빔(S1)(S2)(S3)(S4)을 예시적으로 보여준다. 다른 예로서, 제1광학요소(130)를 신호빔을 9개의 신호빔으로 분할하도록 구성하는 경우, 사각형 신호빔을 3 x 3로 배열된 9개의 사각형 신호빔으로 영역 분할할 수 있다. The
상기 제1광학요소(130)는 굴절광학요소로서, 입사되는 신호빔을 복수의 신호빔으로 분할하고, 이 복수의 신호빔이 서로 다른 방향으로 편향되도록 굴절시키는 복수의 굴절영역을 가질 수 있다. 이때, 제1광학요소(130)의 복수의 굴절영역은, 2이상의 정수의 제곱(즉, 22, 32, 42,...등등)에 해당하는 개수의 굴절영역을 포함하며, 이에 대응되게 홀로그램 기록 장치의 나머지 구성요소들이 설계될 수 있다. 즉, 복수의 굴절영역은 n x n 배열(여기서, n은 2 이상의 정수)을 가질 수 있다. 이에 의해, 신호빔 형성유닛(100)에 의해 동시에 2이상의 정수의 제곱에 해당하는 개수의 호겔을 n x n 배열(여기서, n은 2 이상의 정수) 단위로 기록하도록 복수의 신호빔을 홀로그램 기록매체(1)에 조사할 수 있다.The first
이때, 복수의 굴절영역은 입사되는 신호빔(S)을 복수의 신호빔으로 분할하고, 이 복수의 신호빔이 서로 다른 방향으로 편향되도록 굴절시키도록, 도 2에서와 같이, 입사되는 신호빔의 중심축에 가까운 부분의 두께가 상대적으로 얇고, 중심축에서 멀어질수록 두께가 증가하도록 마련될 수 있다. 또한, 복수의 굴절영역은 도 3에서와 같이, 입사되는 신호빔의 중심축에 가까운 부분의 두께가 상대적으로 두껍고, 중심축에서 멀어질수록 두께가 감소하도록 마련될 수도 있다. At this time, the plurality of refraction regions are formed by dividing the incident signal beam S into a plurality of signal beams and refracting the plurality of signal beams so as to deflect them in different directions, The thickness of the portion closer to the central axis may be relatively thin and the thickness may be increased as the distance from the central axis increases. In addition, as shown in FIG. 3, the plurality of refraction regions may be provided such that the thickness of the portion closer to the central axis of the incident signal beam is relatively large and the thickness thereof decreases as the distance from the central axis increases.
도 2 및 도 3은 도 1의 제1광학요소(130)로 적용가능한 광학요소(230)(330)의 예시들을 보여준다. 도 2를 참조하면, 제1광학요소(230)는 입사되는 신호빔의 중심축에 가까운 부분의 두께가 상대적으로 얇고 중심축에서 멀어질수록 두께가 증가하도록 마련되고, 2ㅧ 2 배열을 가지는 제1 내지 제4굴절영역(231)(233)(235)(237)을 구비할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1광학요소(330)는, 입사되는 신호빔의 중심축에 가까운 부분의 두께가 상대적으로 두껍고, 중심축에서 멀어질수록 두께가 감소하도록 마련되고, 2ㅧ 2 배열을 가지는 제1 내지 제4굴절영역(331)(333)(335)(337)을 구비할 수 있다. FIGS. 2 and 3 illustrate examples of
도 2 및 도 3에서와 같은 4개의 굴절영역을 가지는 제1광학요소(230)(330)를 도 1의 제1광학요소(130)으로 적용한 경우, 이에 대응되게 홀로그램 기록 장치의 나머지 구성요소들이 설계되면, 홀로그램 기록매체(1)에 동시에 4개의 호겔을 기록할 수 있다. 다른 예로서, 복수의 굴절영역은 9개의 굴절영역으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 홀로그램 기록매체(1)에 동시에 9개의 호겔을 기록할 수 있다.When the first optical element 230 (330) having four refraction areas as shown in FIGS. 2 and 3 is applied to the first
본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치에 있어서, 홀로그램 기록매체(1) 상에 동시에 기록 가능한 호겔의 수는 제1광학요소(130)를 신호빔을 몇 개로 분리하도록 구성하느냐에 따라 다양하게 달라질 수 있다. In the hologram recording apparatus according to the embodiment of the present invention, the number of hologels which can be simultaneously recorded on the
다시 도 1을 참조하면, 공간 광변조기(150)는, 최종적으로 재생될 영상 또는 정보에 기초하여 컴퓨터가 계산한 간섭 패턴에 따라 신호빔을 변조하는 역할을 한다. 즉, 공간 광변조기(150)는 호겔의 정보에 따라 신호빔을 변조하는 역할을 한다. 홀로그램 기록매체(1) 상에 동시에 2이상의 정수의 제곱에 해당하는 개수의 호겔을 기록하는 경우, 공간 광변조기(150)는 제1광학요소(130)에서 분할되어 입사되는 복수의 신호빔을 각각 변조하여 복수의 호겔을 동시에 기록할 수 있도록 한다.Referring again to FIG. 1, the spatial
공간 광변조기(150)는 투과형 공간 광변조기를 사용할 수 있다. 여기서, 공간 광변조기(150)로 반사형 공간 광변조기가 사용될 수도 있으며, 이 경우, 신호빔 형성유닛(100)의 나머지 구성요소들의 배치가 변경될 수 있으며, 경로 변경이나 빔 왜곡 보정 등을 위한 추가적인 광학소자들이 요구될 수 있다.The spatial
상기 제1푸리에 변환 광학계(160)는 공간 광변조기(150)에 의해 변조된 복수의 신호빔의 파면의 굴곡을 바꾸고, 푸리에 변환을 수행하여 포커싱하기 위한 것이다. 상기 제1푸리에 변환 광학계(160)로는 도 1에서와 같이 하나의 렌즈를 구비할 수 있으며, 복수의 광학소자로 이루어질 수도 있다. 제1푸리에 변환 광학계(160)로 홀로그래픽 푸리에 변환 소자를 구비할 수도 있다. The first Fourier transform
한편, 신호빔 형성유닛(100)은, 제1푸리에 변환 광학계(160)에 의해 포커싱된 복수의 신호빔을 보정하는 보정용 굴절광학요소(170)를 더 구비할 수 있다. 또한, 신호빔 형성유닛(100)은, 보정용 굴절광학요소(170)에 의해 보정된 복수의 신호빔을 홀로그램 기록매체(1) 상에 전달하기 위한 제2푸리에 변환 광학계(180)를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the signal
상기 보정용 굴절광학요소(170)는 제1광학요소(130)의 복수의 굴절영역에 대응하는 개수 및 배치를 갖는 복수의 보정용 굴절영역을 구비할 수 있다. 이때, 보정용 굴절영역은, 신호빔의 중심축에 대응하는 축에 가까운 부분은 상대적으로 두껍고, 상기 대응하는 축에서 멀어질수록 두께가 감소하도록 마련될 수 있다.The correction refractive
도 1에서는 제1푸리에 변환 광학계(160)가 공간 광변조기(150)로부터 오는 변조된 복수의 신호빔을 1차적으로 집광하는 역할을 하며, 복수의 신호빔을 보정하고 홀로그램 기록매체(1)에 포커싱하기 위해, 보정용 굴절광학요소(170) 및 제2푸리에 변환 광학계(180)를 더 포함하는 예를 보여주는데, 이 제1푸리에 변환 광학계(160)가 직접적으로 홀로그램 기록매체(1)에 변조된 복수의 신호빔을 포커싱하도록 배치될 수도 있다.In FIG. 1, the first Fourier transform
이상에서 설명한 바와 같은 신호빔 형성유닛(100)에 의하면, 빔 분리소자(20)에서 분리되어 신호빔 형성유닛(100)으로 입사되는 신호빔을 복수의 신호빔으로 형성하여 홀로그램 기록매체(1) 상에 포커싱할 수 있다. According to the signal
도 5는 제1광학요소(130)로 도 2의 제1광학요소(230)를 적용할 때, 신호빔 형성유닛(100)에서의 제1광학요소(230)에 의해 분할되고 서로 다른 방향으로 편향된 복수의 신호빔의 진행 경로를 보여준다. 도 6은 제1광학요소(130)로 도 3의 제1광학요소(330)를 적용할 때, 신호빔 형성유닛(100)에서의 제1광학요소(330)에 의해 분할되고 서로 다른 방향으로 편향된 복수의 신호빔의 진행 경로를 보여준다.Figure 5 shows a first
다시, 도 1을 참조하면, 상기 참조빔 형성유닛(50)은, 빔 분리소자(20)에 의해 분할된 참조빔을 홀로그램 기록매체(1) 상에 전달하는 역할을 한다. 1, the reference
참조빔 형성유닛(50)은 참조빔(R)을 정형하는 빔정형소자(70)와, 참조빔(R)의 광학 딜레이 및 빔경을 조절하는 텔레스코픽(telescopic) 광학 시스템을 포함할 수 있다. 상기 빔정형소자(70)는, 참조빔을 홀로그램 기록매체(1) 상에 조사되는 신호빔의 형상에 맞추어 예를 들어, 사각형 빔 형태로 정형하도록 마련될 수 있다. 이러한 빔정형소자(70)로는 홀로그램소자 등이 사용될 수 있다. 상기 텔레스코픽 광학 시스템은, 참조빔(R)의 빔경을 조절하는 릴레이 렌즈(60)와, 참조빔(R)의 광학 딜레이 및 진행 경로를 조정하기 위한 적어도 하나의 미러(81)(83)를 포함할 수 있다. The reference
한편, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치는, 홀로그램 기록매체(1)와 장치의 다른 구성요소들의 상대적인 배치를 제어하여, 홀로그램 기록매체(1) 상의 기록 위치에 따라 홀로그램 기록매체(1)를 이동시키는 위치 제어 시스템(200)을 더 포함할 수 있다. 또한, 간섭성 광원(10), 공간 광변조기(150) 및 위치 제어 시스템(200) 중 적어도 어느 하나를 제어하는 전자 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 전자 제어 유닛은 외부의 정보 소스들과 인터페이스하기 위한 인터페이스 블록을 포함할 수 있다.On the other hand, the hologram recording apparatus according to the embodiment of the present invention controls the relative arrangement of the
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치는, 복수의 신호빔을 홀로그램 기록매체(1) 상에 조사하고, 이에 겹쳐지게 참조빔을 조사함으로써, 동시에 여러개의 호겔(hogel)을 기록할 수 있다. The hologram recording apparatus according to the embodiment of the present invention as described above irradiates a plurality of signal beams onto the
예를 들어, 도 7a에 보여진 바와 같은 4개의 호겔을 동시에 기록하고자 하는 경우, 공간 광변조기(150)에서는 도 7b에서와 같은 형태로 광변조가 이루어진다. 그리고, 도 2 또는 도 3에서와 같이 2ㅧ 2 배열을 갖는 4개의 굴절영역을 가지는 제1광학요소(230 또는 330)를 이용하여 입사되는 신호빔(S)을 도 4에 보여진 바와 같은 4개의 신호빔(S1)(S2)(S3)(S4)으로 분할하여 도 7b의 공간 광변조기(150)로 입력하면, 홀로그램 기록매체(1) 상에는 도 7c에서와 같은 2ㅧ 2 배열을 갖는 4개의 호겔이 동시에 기록되게 된다.For example, when four hues are to be simultaneously recorded as shown in FIG. 7A, the spatial
도 8은 4개의 호겔을 도 3의 광학요소를 이용하여 실제로 기록한 실험 결과를 보여준다. Figure 8 shows the experimental results of actually recording four hogels using the optical element of Figure 3.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 기록 장치는, 복수의 신호빔을 홀로그램 기록매체(1) 상에 조사하고, 이에 겹쳐지게 참조빔을 조사함으로써, 동시에 여러개의 호겔(hogel)을 기록할 수 있어, 동시에 기록하는 호겔수만큼 기록시간을 단축할 수 있으므로, 고속 홀로그램 기록이 가능하다.The hologram recording apparatus according to the embodiment of the present invention as described above irradiates a plurality of signal beams onto the
1...홀로그램 기록매체 10...간섭성 광원
20...빔 분리소자 50...참조빔 형성유닛
100...신호빔 형성유닛 110...빔확대 광학계
120...위상 마스크 130...광학요소
150...공간 광변조기 160,180...제1 및 제2푸리에 변환 광학계
170...보정용 굴절광학요소1 ...
20 ...
100 ... signal
120 ...
150 ... spatial
170 ... correction refractive optical element
Claims (19)
상기 광원으로부터 출사된 빔을 신호빔과 참조빔으로 분리하는 빔 분리소자와;
입사되는 신호빔을 복수로 분할하여 서로 다른 방향으로 편향시켜 복수의 신호빔을 만드는 제1광학요소를 구비하여, 동시에 서로 다른 위치에 복수의 호겔을 기록하도록 복수의 신호빔을 홀로그램 기록매체에 조사하도록 된 신호빔 형성유닛; 및
상기 참조빔을 홀로그램 기록매체 상의 상기 복수의 신호빔과 겹쳐지게 조사되도록 하는 참조빔 형성유닛;을 포함하며,
상기 제1광학요소는 입사되는 신호빔이 복수의 신호빔으로 분할하고, 이 복수의 신호빔이 서로 다른 방향으로 편향되도록 굴절시키는 복수의 굴절영역을 가지는 굴절광학요소이고,
상기 복수의 굴절영역은, 입사되는 신호빔의 중심축에 가까운 부분의 두께에 대해 상기 중심축에서 멀어질수록 두께가 변하도록 마련된 홀로그램 기록 장치.A coherent light source;
A beam splitter for splitting the beam emitted from the light source into a signal beam and a reference beam;
And a first optical element which divides the incident signal beam into a plurality of beams and deflects them in different directions to form a plurality of signal beams, and irradiates the plurality of signal beams onto the hologram recording medium so as to simultaneously record a plurality of gels at different positions A signal beam forming unit adapted to receive a signal; And
And a reference beam forming unit for irradiating the reference beam to overlap with the plurality of signal beams on the hologram recording medium,
The first optical element is a refractive optical element having a plurality of refraction areas for dividing an incident signal beam into a plurality of signal beams and refracting the plurality of signal beams to deflect in different directions,
Wherein the plurality of refraction regions are provided so that the thickness of the portion closer to the central axis of the incident signal beam changes as the distance from the central axis increases.
상기 제1광학요소에 의해 형성된 복수의 신호빔을 각각 호겔 정보에 따라 변조하는 공간 광변조기; 및
상기 변조된 복수의 신호빔을 푸리에 변환하여 포커싱하는 제1푸리에 변환 광학계;를 더 포함하는 홀로그램 기록 장치.8. The signal beam forming apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A spatial light modulator for modulating a plurality of signal beams formed by the first optical element, respectively, according to the gel-gel information; And
And a first Fourier transform optical system for Fourier transforming and focusing the modulated plurality of signal beams.
상기 푸리에 변환 광학계에 의해 포커싱된 복수의 신호빔을 보정하는 보정용 굴절광학요소;를 더 포함하는 홀로그램 기록 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the signal beam forming unit comprises:
And a correction refractive optical element for correcting a plurality of signal beams focused by the Fourier transform optical system.
상기 빔 분리소자와 상기 제1광학요소 사이에, 신호빔의 크기 및 모양을 조절하고, 신호빔의 세기를 균일화하기 위한 위상 마스크;를 더 포함하는 홀로그램 기록 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the signal beam forming unit comprises:
Further comprising a phase mask between the beam splitter and the first optical element for adjusting the size and shape of the signal beam and for equalizing the intensity of the signal beam.
참조빔을 정형하는 빔정형소자와;
참조빔의 광학 딜레이 및 빔경을 조절하는 텔레스코픽 광학 시스템;을 포함하는 홀로그램 기록 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the reference beam forming unit comprises:
A beam shaping element for shaping the reference beam;
And a telescopic optical system for adjusting the optical delay and beam diameter of the reference beam.
상기 빔 분리소자와 상기 제1광학요소 사이에, 신호빔의 크기 및 모양을 조절하고, 신호빔의 세기를 균일화하기 위한 위상 마스크;를 더 포함하는 홀로그램 기록 장치.8. The signal beam forming apparatus according to any one of claims 1 to 7,
Further comprising a phase mask between the beam splitter and the first optical element for adjusting the size and shape of the signal beam and for equalizing the intensity of the signal beam.
참조빔을 정형하는 빔정형소자와;
참조빔의 광학 딜레이 및 빔크기를 조절하는 망원 광학 시스템;을 포함하는 홀로그램 기록 장치.8. The apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the reference beam forming unit comprises:
A beam shaping element for shaping the reference beam;
And a telephoto optical system for adjusting the optical delay and beam size of the reference beam.
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