KR102535614B1 - 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터에 있어서, 광원; 상기 광원으로부터 집광된 광을 물체광 및 참조광으로 분배되도록 하는 광섬유 기반 분리기 및 상기 물체광과 참조광의 방향과 위치를 조정할 수 있으며, 홀로그래픽 매질이 배치되며 상기 물체광과 참조광의 간섭이 이루어져 상기 홀로그래픽 매질에 호겔이 인쇄되도록 하는 홀로그램 기록부를 포함하는 홀로그래픽 프린터를 제공할 수 있다.

Description

물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터{Holographic printer to control the directions of object and reference waves for each hogel}

본 발명은 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 호겔 단위로 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경하여 홀로그램을 기록함으로써, 광정렬이 용이하여 원하는 광파와 임의의 파면을 재현하는데 효과적인 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터에 관한 것이다.

기존에 개발되었던 가간섭성 광원(예, 레이저)을 이용한 홀로그래픽 프린터는 3차원 영상을 왜곡없이 사용자에게 제공하거나, 특정 광학소자를 손쉽게 제작할 수 있는 장점이 있어 최근 활발한 기술 발전을 이루고 있다.

그러나 홀로그래픽 프린터는 그 프린터를 제작하기 위해 복잡한 광학 소자가 많이 필요하고, 광경로가 매우 복잡해지는 경향이 있으며, 고출력을 위한 고효율 레이저를 필요로 한다. 또한, 회절광의 출력 파워 저하로 야기되는 홀로그래픽 기록 매질의 기록에 소요되는 노출시간의 증대 및 이로 야기되는 진동 문제로 인한 홀로그램 결과물의 노이즈 등 다양한 이슈가 존재하고 있다.

한편, 특정한 광파를 재현하기 위해 공간광변조기(SLM: Spatial light modulator)를 이용하여 광파를 변조하고 이를 홀로그램 매질에 간섭패턴을 이용하여 기록하는 방식이 대부분의 홀로그래픽 프린터가 이용하는 방식이었으며, 이를 디지털 홀로그래픽 프린터로 통칭한다.

기존 디지털 홀로그래픽 프린터의 가장 큰 이슈는 홀로그램의 생성과 이를 기록하는 과정에서 야기되는 노이즈이다.

홀로그램은 방대한 계산량을 바탕으로 홀로그램을 표현할 수 있는 소자에 그 정보를 담아야 하는데, 현재 개발되었거나 상용화된 디스플레이 소자로는 2차원 평판 디스플레이 해상도에 상당하는 홀로그래픽 디스플레이를 재현하기는 어려우며, 이에 디지털 홀로그래픽 프린터의 개발이 진전을 보이고 있었다.

디지털 홀로그래픽 프린터는 홀로그램 매질에 방대한 양의 홀로그램을 기록하는 방법으로, 원하는 파면을 재생하기 위한 홀로그램을 계산하고 이를 단위 호겔로 나누어 공간광변조기에 광파를 변조시키고 이를 기록하는 방식이다.

호겔 단위로 구성된 홀로그램의 경우 사용자가 원하는 임의의 광파를 재현하기 위해 보통은 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH: Computer generated hologram)의 방식을 이용하여 홀로그램을 생성한다.

CGH를 이용하여 생성된 전체 홀로그램은 공간광변조기의 해상도에 맞게 호겔 단위로 홀로그램에 기록되며, 이러한 과정에서 원래 생성된 홀로그램의 역할을 하기 위해서는 각 호겔끼리 정교한 정렬이 필요하며, 이는 광학적 정렬뿐만 아니라 기계적 정렬 방식까지 매우 정교하게 요구되는 상황이다. 정밀하게 정렬되지 않은 홀로그램은 원하는 광파를 재현하지 못할 뿐만 아니라 노이즈도 발생할 수 있다.

이처럼 원하는 광파를 재현하지 못하거나 노이즈가 발생하면 홀로그래픽 영상을 재현하는 경우에는 크게 문제가 발생되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 스테레오그램의 경우 방향별 영상을 홀로그램 기법을 사용하여 홀로그램 매질에 인쇄한 것이기 때문에 각 방향별 영상이 다소 노이즈가 있는 영상일 지라도 홀로그램을 재생하는 데는 문제가 없을 수 있기 때문이다.

그러나 파면을 직접 기록하는 홀로그램의 경우에는 이러한 노이즈가 문제를 발생시킬 수 있으며, 원하는 광파를 재현하지 못하는 경우가 생긴다. 홀로그래픽 파면 프린터를 이용하여 특정 광학 소자를 제작하는 경우가 이에 해당할 수 있으며, 예를 들어 이미지를 보정하는 광학 시스템을 홀로그래픽 프린터를 이용하여 제작한다거나 특정 성능이 요구되는 홀로그램을 계산하여 이를 기록할 경우에는 문제가 야기될 수 있다.

상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 호겔 단위로 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경하여 홀로그램을 기록함으로써, 광정렬이 용이하여 원하는 광파와 임의의 파면을 재현하는데 효과적인 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터는 광원; 상기 광원으로부터 집광된 광을 물체광 및 참조광으로 분배되도록 하는 광섬유 기반 분리기 및 상기 물체광과 참조광의 방향과 위치를 조정할 수 있으며, 홀로그래픽 매질이 배치되며 상기 물체광과 참조광의 간섭이 이루어져 상기 홀로그래픽 매질에 호겔이 인쇄되도록 하는 홀로그램 기록부를 포함하는 홀로그래픽 프린터를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 광섬유 기반 분리기는 상기 광원으로부터 광이 집광되는 광섬유 및 상기 광섬유를 통과하여 입사되는 광을 물체광과 참조광으로 분배하는 커플러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 커플러는 상기 물체광과 참조광의 단위면적당 세기 비율이 0.1 내지 10이 되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀로그램 기록부는 상기 홀로그래픽 매질이 배치되는 매질배치부; 상기 참조광과 물체광이 통과하는 슬릿의 위치를 조절하여 상기 홀로그래픽 매질에 인쇄되는 상기 호겔의 위치를 조절하는 슬릿부 및 상기 물체광의 위치 및 방향을 조절하는 물체광부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 매질배치부는 배치프레임; 상기 배치프레임에 개구되게 형성되어 상기 홀로그래픽 매질이 거치되는 매질거치구 및 상기 매질거치구에 거치된 홀로그래픽 매질을 고정하는 매질고정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬릿부는 상기 슬릿이 설치된 슬릿모듈 및 상기 슬릿모듈을 이동시켜 상기 슬릿의 위치를 제어하는 슬릿이동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬릿모듈은 배치되는 상기 홀로그래픽 매질을 기준으로 대칭되게 설치되는 슬릿; 상기 슬릿이 설치되어, 상기 슬릿과 상기 홀로그래픽 매질간의 간격이 일정하게 유지되도록 하는 슬릿마운트 및 상기 슬릿마운트가 설치되고 상기 슬릿이동부와 연결되는 슬릿캐리어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬릿은 상기 참조광이 통과하는 참조광슬릿 및 상기 물체광이 통과하는 물체광슬릿을 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬릿마운트는 내부가 관통되게 형성되어 상기 슬릿이 설치되는 마운트본체; 상기 마운트본체 외측면에 하나 이상이 형성되어 상기 슬릿캐리어부와 연결되는 스프링 및 상기 마운트본체 내측면에 하나 이상이 형성되어 배치되는 상기 홀로그래픽 매질과 접하는 마운트볼을 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬릿캐리어부는 캐리어홀이 형성되고, 상기 캐리어홀이 형성된 위치에 상기 슬릿마운트가 각각 설치되는 슬릿캐리어 및 상기 슬릿캐리어를 연결시키고 상기 슬릿이동부와 연결되는 캐리어연결부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬릿이동부는 상기 슬릿모듈을 x축 방향으로 이동시키는 X축 슬릿이동부 및 상기 슬릿모듈을 y축 방향으로 이동시키는 Y축 슬릿이동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 물체광부는 상기 광섬유 기반 분리기로부터 상기 물체광이 조사되고 상기 슬릿으로 반사시키는 물체광파트 및 상기 물체광파트의 위치와 방향을 조절하여 상기 물체광의 위치 및 방향이 조절되도록 하는 물체광제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 물체광제어부는 상기 물체광파트를 x축 방향으로 이동시키는 X축 물체광이동부; 상기 물체광파트를 y축 방향으로 이동시키는 Y축 물체광이동부 및 상기 물체광파트를 회전시켜 방향을 제어하는 물체광회전부를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터는 호겔 단위로 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경하여 홀로그램을 기록함으로써, 광정렬이 기존의 디지털 홀로그래픽 프린터 보다 용이할 수 있다.

또한 호겔 기록 시 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경하여 광파를 재현함으로써, 공간광변조기(SLM)를 사용하지 않을 수 있고 이에 홀로그래픽 프린터의 제작이 용이할 수 있다.

또한 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경되고 간섭되는 파면이 위치하는 3차원 공간 좌표계는 일치하기 때문에, 호겔 단위로 임의의 파면을 재현할 수 있다.

또한 광정렬이 용이해져 임의의 스크린 역할을 하는 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 제작할 수 있어 변형된 곡면형 스크린이나 HMD 스크린 등 다양한 스크린 제작에 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 도 1의 홀로그램 기록부를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 매질배치부를 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 매질배치부에 홀로그래픽 매질을 배치하여 고정시킨 모습을 도시한 단면도.
도 5는 도 2의 슬릿부를 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 슬릿모듈을 분리하여 도시한 분리사시도.
도 7은 도 6의 슬릿과 슬릿마운트를 분리하여 도시한 분리사시도.
도 8은 물체광과 참조광이 도 7의 슬릿을 통과하여 홀로그래픽 매질에 조사되는 모습을 도시한 예시도.
도 9는 도 7의 슬릿마운트가 홀로그래픽 매질과 접하는 모습을 도시한 확대도.
도 10의 (a) 및 (b)는 도 5의 슬릿이동부에 의해 슬릿의 위치가 제어되어 인쇄되는 호겔의 위치가 변경된 모습을 도시한 예시도.
도 11은 도 2의 물체광부를 도시한 사시도.
도 12의 (a) 및 (b)는 도 11의 물체광파트의 방향이 물체광회전부에 의해 제어되는 모습을 도시한 예시도.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

기존에 개발되었던 디지털 홀로그래픽 프린터는 특정 광학소자를 제작하기 위해서는 방대한 양의 홀로그램을 생성하고 이를 작은 호겔단위로 나누어 공간광변조기를 이용하여 광파를 변조시켜 기록하였으나, 이러한 방식의 경우 각 호겔끼리 정교한 정렬이 필요하며, 광학적 정렬뿐만 아니라 기계적 정렬방식까지 매우 정밀하게 요구되어 재생된 홀로그램의 완성도를 높이는데 어려움이 있었다.

본 발명은 호겔 단위로 물체광과 참조광의 방향과 위치를 바꾸어 인쇄하는 방식을 적용하여, 방대한 양의 홀로그램을 생성하거나 인쇄할 필요가 없고 광정렬이 용이한 홀로그래픽 프린터를 제안하고자 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 홀로그램 기록부를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 매질배치부를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 매질배치부에 홀로그래픽 매질을 배치하여 고정시킨 모습을 도시한 단면도이고, 도 5는 도 2의 슬릿부를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 슬릿모듈을 분리하여 도시한 분리사시도이고, 도 7은 도 6의 슬릿과 슬릿마운트를 분리하여 도시한 분리사시도이고, 도 8은 물체광과 참조광이 도 7의 슬릿을 통과하여 홀로그래픽 매질에 조사되는 모습을 도시한 예시도이고, 도 9는 도 7의 슬릿마운트가 홀로그래픽 매질과 접하는 모습을 도시한 확대도이고, 도 10의 (a) 및 (b)는 도 5의 슬릿이동부에 의해 슬릿의 위치가 제어되어 인쇄되는 호겔의 위치가 변경된 모습을 도시한 예시도이고, 도 11은 도 2의 물체광부를 도시한 사시도이며, 도 12의 (a) 및 (b)는 도 11의 물체광파트의 방향이 물체광회전부에 의해 제어되는 모습을 도시한 예시도이다.

본 발명은 공간광변조기(SLM, Spatial light modulator)를 사용하지 않고 호겔 단위로 임의의 파면을 제어할 수 있도록, 호겔 단위로 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경하여 홀로그램을 기록하는 방법이 적용된 홀로그래픽 프린터를 제안하고자 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터(이하 '홀로그래픽 프린터'라 함)는 광원(1), 광섬유 기반 분리기(2), 대물렌즈(3) 및 홀로그램 기록부(4)를 포함할 수 있다.

광원(1)은 홀로그램 기록을 위해 광을 발생시키는 수단으로, RGB 레이저일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

광섬유 기반 분리기(2)는 광원(1)으로부터 집광된 광을 2개로 분리할 수 있는데, 물체광(O, Object wave) 및 참조광(R, Reference wave)으로 분배시킬 수 있다.

이때, 광섬유 기반 분리기(2)는 광섬유 기반 광학계로 원하는 비율의 커플러를 사용하여 광량 조절이 가능해 효율적인 장점이 있다. 이와 같이 광섬유 기반 광학계를 적용함으로써, 편광광분배기(PBS)가 적용된 기존 프린터에서 나타나는 광 손실 문제 등을 해결할 수 있다.

이러한 광섬유 기반 분리기(2)는 광섬유(20), 커플러(21) 및 콜리메이터(22)를 포함할 수 있다.

광섬유(20)는 광을 원하는 위치로 전달하는 도파로(waveguide)의 역할을 하는 것으로, 광원(1)으로부터 광이 집광되어 전달할 수 있다.

종래 대부분의 홀로그래픽 프린터는 광을 전달하는 도파로를 자유공간(free-space) 기반으로 구성하여 많은 부피를 차지하는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 polarization-maintained single-mode 광섬유(20)를 이용함으로써 부피를 많이 줄이면서도 광품질과 광효율을 유지하면서 자유도를 높일 수 있다.

커플러(21)는 광섬유(20)를 통과하여 입사되는 광을 물체광(O)과 참조광(R)으로 분배할 수 있는데, 물체광과 참조광의 단위면적당 세기 비율이 0.1 내지 10이 되도록 설정될 수 있다.

예를 들어, 커플러(21)는 1:2 커플러로 구비되고, 물체광과 참조광의 단위면적당 세기의 비율이 20:1이라면, 커플러(21)를 통해 세기 비율을 10이하로 낮출 수 있다.

구체적으로, 커플러(21)는 대물렌즈(3)를 기준으로 참조광(R)의 위치와 방향을 고정시켜 점광원으로 참조광(R)이 조사되도록 광을 분배할 수 있다.

또한 커플러(21)는 홀로그램 기록부(4)의 물체광파트(420)로 물체광(O)이 조사되도록 광을 분배할 수 있다.

콜리메이터(22)는 커플러(21)로부터 분배된 참조광(R)과 물체광(O)이 슬릿(4100a,b)으로 조사되도록 전달하는 것으로, 참조광(R)을 전달하는 것과 물체광(O)을 전달하는 것으로 2개가 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

즉, 콜리메이터(22)는 커플러(21)로부터 분리된 2개의 광 중 하나의 광을 슬릿(4100a)으로 조사되도록 하여 참조광(R)이 되도록 하고, 나머지 하나의 광을 물체광파트(420)에 조사되고 반사되어 슬릿(4100b)으로 조사되도록 하여 물체광(O)이 되도록 할 수 있다.

대물렌즈(3)는 거치대에 설치되고, 광섬유 기반 분리기(2)의 콜리메이터(22)로부터 조사된 참조광(R)이 통과되어 참조광슬릿(4100a)으로 조사되도록 할 수 있다.

홀로그램 기록부(4)는 물체광(O)과 참조광(R)의 방향과 위치를 조정할 수 있으며, 홀로그래픽 매질(H)이 배치되고 물체광(O)과 참조광(R)의 간섭이 이루어져 홀로그래픽 매질(H)에 호겔(Hogel, Hologram Element)이 인쇄되도록 할 수 있다.

홀로그램 기록부(4)는 물체광(O)과 참조광(R)이 조사되는 물체광파트(420)와 슬릿(4100a,b)의 위치 및 방향을 각각 제어하는 것으로, 광섬유 기반 분리기(2)로부터 조사되는 물체광(O)과 참조광(R)의 방향과 위치를 조정할 수 있다.

이는 광섬유 기반 분리기(2)는 대물렌즈(3)와 물체광파트(420)를 기준으로 물체광(O)과 참조광(R)을 분배하므로, 광이 조사되는 슬릿(4100a,b)과 물체광파트(420)의 위치를 조정하여 물체광(O)과 참조광(R)이 조사되는 위치와 방향을 조정할 수 있는 것이다.

이와 같이 호겔 단위로 물체광(O)과 참조광(R)의 위치와 방향을 변경하여 홀로그램을 기록함으로써, 광정렬이 기존의 프린터보다 용이할 뿐만 아니라, 슬릿(4100a,b)의 위치 조정을 통해 호겔이 인쇄되는 위치를 조정할 수 있어 물체광과 참조광의 위치와 방향만 변경되고 간섭되는 파면이 위치하는 3차원 공간 좌표계는 일치하여 상대적으로 수월하게 임의의 파면을 재현할 수 있다.

도 2를 참조하면, 홀로그램 기록부(4)는 거치대, 매질배치부(40), 슬릿부(41) 및 물체광부(42)를 포함할 수 있다.

거치대는 매질배치부(40) 상측에 형성되어, 콜리메이터(22), 대물렌즈(3) 등이 부착될 수 있다.

매질배치부(40)는 홀로그래픽 매질(H)이 배치되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 배치프레임(400), 매질거치구(401) 및 매질고정부(402)를 포함할 수 있다.

배치프레임(400)은 측면이 'Π'자 형상인 프레임으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

또한 배치프레임(400)은 수평부분이 슬릿부(41)의 슬릿모듈(410) 사이를 지나도록 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

매질거치구(401)는 배치프레임(400)에 개구되게 형성되어 홀로그래픽 매질(H)이 거치될 수 있는데, 거치될 수 있도록 내주면이 단턱을 가지도록 형성될 수 있다.

매질고정부(402)는 매질거치구(401)의 둘레를 따라 하나 이상이 형성되어, 홀로그래픽 매질(H)을 고정할 수 있다.

이때, 매질고정부(402)는 홀로그래픽 매질(H)을 고정시키는 고정부재(4020) 및 고정부재(4020)를 고정시키는 고정핀(4021)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

고정부재(4020)는 홀로그래픽 매질(H)을 최대한 가리지 않으면서 고정시킬 수 있도록, 내측단 하단이 경사지게 형성되어 홀로그래픽 매질(H)의 끝단과 선접촉으로 홀로그래픽 매질(H)을 고정시킬 수 있다.

또한 고정부재(4020)는 고정핀(4021)이 삽입될 수 있는 홀이 형성되며, 배치프레임(400) 또한 고정핀(4021)이 삽입될 수 있는 핀홈이 형성될 수 있다. 이에 고정핀(4021)은 고정부재(4020)와 배치프레임(400)에 삽입되는 것으로 고정부재(4020)를 고정시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 매질거치구(401)에 홀로그래픽 매질(H)을 거치시킨 후 매질고정부(402)를 설치하여 홀로그래픽 매질(H)을 고정시킬 수 있다.

슬릿부(41)는 참조광(R)과 물체광(O)이 통과하는 슬릿(4100a,b)의 위치를 조절하여 홀로그래픽 매질(H)에 인쇄되는 호겔의 위치를 조절할 수 있다.

도 5를 참조하면, 슬릿부(41)는 슬릿모듈(410), 슬릿이동부(411) 및 슬릿가이드부(412)를 포함할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 슬릿모듈(410)은 슬릿(4100a,b)이 설치되는 것으로, 슬릿(4100a,b), 슬릿마운트(4101) 및 슬릿캐리어부(4102)를 포함할 수 있다.

슬릿(4100a,b)은 참조광(R)과 물체광(O)이 통과하여 홀로그래픽 매질(H)에서 간섭이 이루어지도록 하는 것으로, 중심에 참조광(R)과 물체광(O)이 통과할 수 있도록 광홀이 형성될 수 있다.

또한 슬릿(4100a,b)은 배치되는 홀로그래픽 매질(H)을 기준으로 상하 대칭되게 설치될 수 있는데, 참조광슬릿(4100a) 및 물체광슬릿(4100b)을 포함할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 참조광슬릿(4100a)은 홀로그래픽 매질(H) 상측에 위치되어 참조광(R)이 통과할 수 있으며, 물체광슬릿(4100b)은 홀로그래픽 매질(H) 하측에 위치되어 물체광(O)이 통과할 수 있다. 이와 같이 통과된 참조광(R)과 물체광(O)의 간섭이 일어나 홀로그래픽 매질(H)에 호겔이 기록될 수 있다.

슬릿마운트(4101)는 슬릿(4100a,b)이 내부에 설치되고, 슬릿(4100a,b)과 홀로그래픽 매질(H)간의 간격이 일정하게 유지되도록 할 수 있으며, 슬릿(4100a,b)의 이동에 따른 홀로그래픽 매질(H) 손상을 방지할 수 있다.

홀로그래픽 프린터는 물체광(O)과 참조광(R)이 간섭하여 기록하기 때문에 슬릿(4100a,b)을 이용하는데, 이 경우 슬릿(4100a,b)이 홀로그래픽 매질(H)에 최대한 밀착되는 것이 중요하다고 할 수 있다. 그러나, 홀로그래픽 매질(H)은 양면이 평행하지 않아 두께가 다를 수 있기 때문에 홀로그래픽 매질(H)에 슬릿(4100a,b)을 밀착시킨 상태로 이동하면 손상을 유발할 수 있다.

따라서, 본 발명은 슬릿마운트(4101)를 통해 홀로그래픽 매질(H)과 슬릿(4100a,b)의 간격을 일정하게 유지시키면서도 홀로그래픽 매질(H)의 두께에 따라 간격이 조절되어 이동에 의한 손상을 방지하고자 한다.

슬릿마운트(4101)는 참조광슬릿(4100a)과 물체광슬릿(4100b)이 각각 설치될 수 있으며, 마운트본체(41010), 스프링(41011) 및 마운트볼(41012)을 포함할 수 있다.

마운트본체(41010)는 내부가 관통되게 형성된 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다각기둥 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또한 마운트본체(41010)는 슬릿(4100a,b)이 설치될 수 있도록 내측면에 슬릿홈이 형성될 수 있다.

또한 마운트본체(41010)는 스프링(41011)과 마운트볼(41012)이 설치될 수 있도록 외측면에 하나 이상의 스프링홈, 내측면에 하나 이상의 마운트볼홈이 형성될 수 있다.

이때, 스프링(41011)과 마운트볼(41012)이 엇갈리게 설치되도록, 스프링홈과 마운트볼홈은 각각 마운트본체(41010) 둘레를 따라 하나 이상이 이격되게 형성되되, 서로 엇갈리게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

스프링(41011)은 마운트본체(41010) 외측면에 하나 이상이 형성되어, 슬릿캐리어부(4102)의 슬릿캐리어(41020) 내측면에 연결될 수 있다. 이에 홀로그래픽 매질(H)의 두께에 따라 스프링(41011)이 압축/팽창하여 홀로그래픽 매질(H)과 슬릿캐리어(41020)의 간격이 조절되도록 할 수 있다.

마운트볼(41012)은 마운트본체(41010) 내측면에 하나 이상이 형성되어, 도 8에 도시된 바와 같이, 배치되는 홀로그래픽 매질(H)과 접할 수 있다. 마운트볼(41012)은 슬릿모듈(410)이 슬릿이동부(411)에 의해 이동됨에 따라 홀로그래픽 매질(H)과 접한 상태로 회전함으로써, 홀로그래픽 매질(H) 표면에 손상이 발생하지 않도록 할 수 있다.

슬릿캐리어부(4102)는 슬릿마운트(4101)가 내측에 설치되고 슬릿이동부(411)와 연결되어, 슬릿이동부(411)에 의해 슬릿(4100a,b)이 이동되도록 할 수 있다.

슬릿캐리어부(4102)는 슬릿캐리어(41020) 및 캐리어연결부재(41021)를 포함할 수 있다.

슬릿캐리어(41020)는 창문 틀 형상과 같은'日'자 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 중심측에 캐리어홀이 형성될 수 있다. 형성된 캐리어홀을 통해 슬릿(4100a,b)으로 물체광(O)과 참조광(R)이 조사되도록 할 수 있다.

이에 슬릿캐리어(41020)는 내측면에서 캐리어홀이 형성된 위치에 슬릿마운트(4101)가 각각 설치될 수 있다.

슬릿마운트(4101)가 각각 설치되어 대칭되게 형성된 2개의 슬릿캐리어(41020)는 캐리어연결부재(41021)에 의해 연결될 수 있다.

캐리어연결부재(41021)는 슬릿캐리어(41020) 사이를 연결시키며 슬릿이동부(411)와 연결되어, 슬릿이동부(411)에 의해 이동되도록 할 수 있다.

슬릿이동부(411)는 슬릿모듈(410)과 연결되어, 슬릿모듈(410)을 이동시켜 슬릿(4100a,b)의 위치를 제어할 수 있다.

이를 위해, 슬릿이동부(411)는 X축 슬릿이동부(4110) 및 Y축 슬릿이동부(4111)를 포함할 수 있다. 이에 한정되지 않고, z축 방향으로 이동시키는 Z축 슬릿이동부 등 다양한 방향으로 이동시키는 이동부들을 더 포함할 수도 있다.

X축 슬릿이동부(4110)는 슬릿모듈(410)의 캐리어연결부재(41021)와 연결되어, 슬릿모듈(410)을 x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 X축 슬릿이동부(4110)는 x축 방향으로 길이를 가지도록 형성된 리니어 엑추에이터로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 형태의 엑추에이터, 레일 등의 다양한 장치들이 적용될 수도 있다.

Y축 슬릿이동부(4111)는 X축 슬릿이동부(4110)와 연결되어, X축 슬릿이동부(4110)를 이동시키는 것으로 슬릿모듈(410)을 y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 Y축 슬릿이동부(4111)도 y축으로 길이를 가지도록 형성된 리니어 엑추에이터로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

한편, 슬릿이동부(411)는 X축 슬릿이동부(4110) 및 Y축 슬릿이동부(4111)의 순으로 연결되어, 슬릿모듈(410)의 x축, y축 방향에 대한 위치를 조절할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 연결되는 순서는 다양하게 변경될 수 있다.

이와 같은 슬릿이동부(411)를 통해 슬릿모듈(410)은 x축, y축 방향으로 이동되어, 도 10에 도시된 바와 같이, 슬릿(4100a,b)의 위치가 변경될 수 있으며, 이에 따라 인쇄되는 호겔의 위치가 변경될 수 있다.

슬릿가이드부(412)는 슬릿모듈(410)이 x축, y축 방향으로 이동이 가능하도록 연결되어 이동을 가이드할 수 있어, 슬릿이동부(411)에 의한 이동에 따른 슬릿모듈(410)의 흔들림 등을 방지할 수 있다.

슬릿가이드부(412)는 Y축 가이드부 및 X축 가이드부를 포함할 수 있다.

Y축 가이드부는 y축 방향으로 길이를 가지도록 형성된 y축 가이드바 및 y축 가이드바를 따라 이동가능하며 슬릿모듈(410)에 연결되는 y축 가이드부재를 포함할 수 있다.

X축 가이드부는 Y축 가이드부가 연결되는 x축 가이드부재 및 x축 방향으로 길이를 가지도록 형성되어, x축 가이드부재가 이동할 수 있는 x축 가이드레일을 포함할 수 있다.

이러한 슬릿가이드부(412)도 Y축 가이드부 및 X축 가이드부의 연결순서는 다양하게 변경될 수 있다.

도 11을 참조하면, 물체광부(42)는 물체광(O)의 위치 및 방향을 조절할 수 있도록 하는 것으로, 물체광파트(420) 및 물체광제어부(421)를 포함할 수 있다.

물체광파트(420)는 광섬유 기반 분리기(2)로부터 물체광(O)이 조사되고, 반사시켜 슬릿(4100a,b)으로 조사되도록 할 수 있다.

물체광제어부(421)는 물체광파트(420)의 위치와 방향을 조절하여 물체광(O)의 위치 및 방향이 조절되도록 할 수 있다.

구체적으로, 물체광제어부(421)는 X축 물체광이동부(4210), Y축 물체광이동부(4211) 및 물체광회전부(4212)를 포함할 수 있다.

X축 물체광이동부(4210)는 물체광파트(420)에 연결되어, 물체광파트(420)를 x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 X축 물체광이동부(4210)는 x축 방향으로 길이를 가지도록 형성된 리니어 엑추에이터로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 형태의 엑추에이터, 레일 등의 다양한 장치들이 적용될 수도 있다.

Y축 물체광이동부(4211)는 X축 물체광이동부(4210)와 연결되어, X축 물체광이동부(4210)를 이동시키는 것으로 물체광파트(420)를 y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 Y축 물체광이동부(4211) 또한 y축 방향으로 길이를 가지도록 형성된 리니어 엑추에이터로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

물체광파트(420)는 x축, y축 이동뿐만 아니라 물체광(O)을 조사하는 방향 또한 물체광회전부(4212)를 통해 제어될 수 있다.

물체광회전부(4212)는 물체광파트(420)에 연결되어 물체광파트(420)를 회전시킬 수 있으며, X축 물체광이동부(4210)에 연결될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 물체광회전부(4212)는 물체광파트(420)를 y축을 기준으로 회전시켜 전후방향에 대한 조사방향이 조절되도록 할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, x축을 기준으로 회전시키는 등 다양하게 형성될 수도 있다.

한편, 물체광제어부(421)는 물체광회전부(4212), X축 물체광이동부(4210) 및 Y축 물체광이동부(4211)의 순으로 물체광파트(420)와 연결되어, 물체광파트(420)의 x축, y축 방향에 대한 위치, 방향을 조절할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 연결되는 순서는 다양하게 변경될 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터는 호겔 단위로 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경하여 홀로그램을 기록함으로써, 광정렬이 기존의 디지털 홀로그래픽 프린터 보다 용이할 수 있다.

또한 호겔 기록 시 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경하여 광파를 재현함으로써, 공간광변조기(SLM)를 사용하지 않을 수 있고 이에 홀로그래픽 프린터의 제작이 용이할 수 있다.

또한 물체광과 참조광의 방향과 위치만을 변경되고 간섭되는 파면이 위치하는 3차원 공간 좌표계는 일치하기 때문에, 호겔 단위로 임의의 파면을 재현할 수 있다.

또한 광정렬이 용이해져 임의의 스크린 역할을 하는 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 제작할 수 있어 변형된 곡면형 스크린이나 HMD 스크린 등 다양한 스크린 제작에 활용될 수 있다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

1: 광원
2: 광섬유 기반 분리기
20: 광섬유
21: 커플러
22: 콜리메이터
3: 대물렌즈
4: 홀로그램 기록부
40: 매질배치부
400: 배치프레임
401: 매질거치구
402: 매질고정부
4020: 고정부재
4021: 고정핀
41: 슬릿부
410: 슬릿모듈
4100a: 참조광슬릿
4100b: 물체광슬릿
4101: 슬릿마운트
41010: 마운트본체
41011: 스프링
41012: 마운트볼
4102: 슬릿캐리어부
41020: 슬릿캐리어
41021: 캐리어연결부재
411: 슬릿이동부
4110: X축 슬릿이동부
4111: Y축 슬릿이동부
412: 슬릿가이드부
42: 물체광부
420: 물체광파트
421: 물체광제어부
4210: X축 물체광이동부
4211: Y축 물체광이동부
4212: 물체광회전부
R: 참조광
O: 물체광
H: 홀로그래픽 매질

Claims (8)

1. 물체광과 참조광의 방향을 호겔 단위로 조정하는 홀로그래픽 프린터에 있어서,
   광원;
   상기 광원으로부터 집광된 광을 물체광 및 참조광으로 분배되도록 하는 광섬유 기반 분리기 및
   상기 물체광과 참조광의 방향과 위치를 조정할 수 있으며, 홀로그래픽 매질이 배치되며 상기 물체광과 참조광의 간섭이 이루어져 상기 홀로그래픽 매질에 호겔이 인쇄되도록 하는 홀로그램 기록부를 포함하고,
   상기 홀로그램 기록부는,
   상기 홀로그래픽 매질이 배치되는 매질배치부;
   상기 참조광과 물체광이 통과하는 슬릿의 위치를 조절하여 상기 홀로그래픽 매질에 인쇄되는 상기 호겔의 위치를 조절하는 슬릿부 및
   상기 물체광의 위치 및 방향을 조절하는 물체광부를 포함하되,
   상기 슬릿부는,
   상기 슬릿이 설치된 슬릿모듈 및
   상기 슬릿모듈을 이동시켜 상기 슬릿의 위치를 제어하는 슬릿이동부를 포함하고,
   상기 슬릿모듈은,
   배치되는 상기 홀로그래픽 매질을 기준으로 대칭되게 설치되는 슬릿;
   상기 슬릿이 설치되어, 상기 슬릿과 상기 홀로그래픽 매질간의 간격이 일정하게 유지되도록 하는 슬릿마운트 및
   상기 슬릿마운트가 설치되고 상기 슬릿이동부와 연결되어 슬릿이동부에 의해 슬릿이 이동하도록 하는 슬릿캐리어부를 포함하고,
   상기 슬릿캐리어부는,
   중심축에 캐리어홀이 형성된 복수개의 슬릿캐리어로서, 내측면에서 상기 캐리어홀이 형성된 위치에 상기 슬릿마운트가 각각 설치되는 상기 슬릿캐리어; 및
   상기 복수개의 슬릿캐리어 사이를 연결시키고, 상기 슬릿이동부와 연결하여 상기 슬릿이동부에 의해 상기 슬릿모듈을 이동시키게 하는 캐리어연결부재를 포함하는 홀로그래픽 프린터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광섬유 기반 분리기는,
   상기 광원으로부터 광이 집광되는 광섬유 및
   상기 광섬유를 통과하여 입사되는 광을 물체광과 참조광으로 분배하는 커플러를 포함하는 홀로그래픽 프린터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 커플러는,
   상기 물체광과 참조광의 단위면적당 세기 비율이 0.1 내지 10이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 슬릿마운트는,
   내부가 관통되게 형성되어 상기 슬릿이 설치되는 마운트본체;
   상기 마운트본체 외측면에 하나 이상이 형성되어 상기 슬릿캐리어부와 연결되는 스프링 및
   상기 마운트본체 내측면에 하나 이상이 형성되어 배치되는 상기 홀로그래픽 매질과 접하는 마운트볼을 포함하는 홀로그래픽 프린터.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 물체광부는,
   상기 광섬유 기반 분리기로부터 상기 물체광이 조사되고 상기 슬릿으로 반사시키는 물체광파트 및
   상기 물체광파트의 위치와 방향을 조절하여 상기 물체광의 위치 및 방향이 조절되도록 하는 물체광제어부를 포함하는 홀로그래픽 프린터.
   

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