KR102604910B1 - 진동이 없고 노출 시간 조절이 가능한 기계식 셔터를 이용한 홀로그래픽 프린터 - Google Patents

진동이 없고 노출 시간 조절이 가능한 기계식 셔터를 이용한 홀로그래픽 프린터 Download PDF

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Abstract

진동이 없고 노출 시간 조절이 가능한 기계식 셔터를 이용한 홀로그래픽 프린터가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터는, 광원, 홀로그래픽 프린지 패턴을 호겔 단위로 생성하는 변조기, 홀로그램 기록 매질이 놓여지는 스테이지, 스테이지의 위치를 호겔 단위로 이동시키는 구동부, 변조기에서 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 주기적으로 홀로그램 기록 매질에 노출시키는 셔터를 포함하고, 셔터는, 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호 형상의 개구가 형성된 회전판과 회전판을 회전시키는 모터를 포함한다. 이에 의해, 호 형상의 개구가 형성된 회전판들의 회전 상태를 조절하여, 셔터의 노출 주기와 노출 시간을 다양하게 조절하는 것이 가능하게 된다.

Description

진동이 없고 노출 시간 조절이 가능한 기계식 셔터를 이용한 홀로그래픽 프린터{Holographic printer using mechanical shutter with no vibration and adjustable exposure time}
본 발명은 홀로그래픽 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀로그램 기록 매질에 홀로그램을 호겔 단위로 기록하는 홀로그래픽 프린터에 관한 것이다.
도 1은 홀로그래픽 프린터의 홀로그램 기록 과정을 나타낸 도면이다. 홀로그램 기록은 홀로그램을 격자로 나눈 호겔(hogel) 단위로 기록된다. 홀로그램의 호겔은 영상의 픽셀에 상응하는 개념으로 이해하면 된다.
도 1에 도시된 일련의 과정은 하나의 호겔을 기록하는 과정이다. 도시된 바와 같이, 먼저 홀로그램을 기록할 홀로그램 기록 매질이 놓여진 스테이지를 이동/정지시킨 후, 해당 호겔의 홀로그램 영상을 업로드하고, 셔터를 동작(열림)/정지(닫힘)시켜 홀로그램 기록 매질에 해당 호겔의 홀로그램을 기록하게 된다.
도 2에는 홀로그래픽 프린터의 셔터를 도시한 도면이다. 홀로그래픽 프린터에 이용되고 있는 셔터는 기계적 셔터로, 도시된 바와 같이 열림 상태와 닫힘 상태를 전환한다. 그런데, 도 3에 나타낸 바와 같이 셔터의 열림(셔터 온)과 닫힘(셔터 오프)에는 진동이 수반된다.
이에 반해, 홀로그래픽 프린터는 진동에 매우 민감하기 때문에, 셔터의 진동을 홀로그램 기록 품질을 저해하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 셔터의 열림/닫힘 과정에서 발생하는 진동에 의해 홀로그램 기록 품질이 저해되는 것을 방지하기 위한 방안으로, 진동이 발생하지 않는 구조의 기계식 셔터를 이용한 홀로그래픽 프린터를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 진동이 발생하지 않는 구조의 기계식 셔터의 노출 주기와 노출 시간을 다양하게 조절할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 홀로그래픽 프린터는, 광을 출사하는 광원; 광원에서 출사되는 광을 변조하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 호겔 단위로 생성하는 변조기; 변조기에서 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴이 호겔 단위로 기록될 홀로그램 기록 매질이 놓여지는 스테이지; 스테이지의 위치를 호겔 단위로 이동시키는 구동부; 변조기에서 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 주기적으로 홀로그램 기록 매질에 노출시키는 셔터;를 포함하고, 셔터는, 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호(弧) 형상의 개구가 형성된 제1 회전판; 및 제1 회전판을 회전시키는 제1 모터;를 포함한다.
그리고, 제1 회전판에서 호의 길이는, 셔터의 노출 시간에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터는, 제1 모터의 속도를 제어하여, 셔터의 노출 주기를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
제1 모터의 속도는, 스테이지의 이동 속도에 의해 결정될 수 있다.
셔터는, 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호 형상의 개구가 형성된 제2 회전판; 및 제2 회전판을 제1 회전판과 반대 방향으로 회전시키는 제2 모터;를 더 포함할 수 있다.
셔터가 열리는 구간은, 제1 회전판에 형성된 개구와 제2 회전판에 형성된 개구가 만나는 구간일 수 있다.
셔터의 노출 주기와 노출 시간은, 제1 회전판의 회전 상태와 제2 회전판의 회전 상태에 의해 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 기록 방법은, 광을 출사하는 단계; 출사되는 광을 변조하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 호겔 단위로 생성하는 단계; 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴이 호겔 단위로 기록될 홀로그램 기록 매질이 놓여지는 스테이지의 위치를 호겔 단위로 이동시키는 단계; 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 셔터를 이용하여 주기적으로 홀로그램 기록 매질에 노출시키는 단계;를 포함하고, 셔터는, 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호(弧) 형상의 개구가 형성된 제1 회전판과 제1 회전판을 회전시키는 제1 모터를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀로그래픽 프린터에 진동이 발생하지 않는 구조의 기계식 셔터를 적용함으로써, 셔터의 열림/닫힘 과정에서 발생하는 진동에 의해 홀로그램 기록 품질이 저해되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 호 형상의 개구가 형성된 회전판들의 회전 상태를 조절하여, 셔터의 노출 주기와 노출 시간을 다양하게 조절하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 홀로그래픽 프린터의 홀로그램 기록 과정을 나타낸 도면,
도 2는 홀로그래픽 프린터의 셔터를 도시한 도면,
도 3은 셔터의 열림/닫힘에 의해 수반되는 진동을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터의 구조를 도시한 도면,
도 5는 셔터의 상세 구조도,
도 6은, 도 5에 도시된 회전판을 정면에서 바라보면서 도시한 도면,
도 7은 회전판에 의한 셔터 상태의 설명에 제공되는 도면,
도 8과 도 9는, 셔터의 노출 주기 조절 방법의 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 10은 도 5와 다른 구조의 셔터를 예시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 진동이 없고 노출 시간 조절이 가능한 기계식 셔터를 이용한 홀로그래픽 프린터를 제시한다.
구체적으로, 본 발명의 실시에에 따른 홀로그래픽 프린터는 열림과 닫힘에 의한 셔터가 아닌 개구가 형성된 회전판을 회전시켜 홀로그래픽 프린지 패턴에 의해 생성되는 물체광을 홀로그램 기록 매질로 노출시키는 방식의 셔터를 이용한다.
나아가, 본 발명의 실시에에 따른 홀로그래픽 프린터는 회전판 한 쌍을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 노출 주기와 노출 시간을 함께 조절하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터의 구조를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터는, 도시된 바와 같이, 광원(110), SLM(Spatial Light Modulator)(120), 셔터(130), 제어부(140), 스테이지(150), X-구동부(160) 및 Y-구동부(170)를 포함하여 구성된다.
광원(110)은 홀로그램 생성에 필요한 물체광과 참조광을 생성하기 위해 이용되는 광을 출사한다. 광원(110)은 레이저 광원으로 구현할 수 있다.
광원(110)에서 출사되는 광은 빔 스플리터(미도시)에 의해 분기되어 일부는 SLM(120)으로 인가되고, 나머지는 광학계를 거쳐 홀로그램 기록 매질(10)에 참조광으로 입사된다.
SLM(120)은 컴퓨팅 시스템인 홀로그램 생성 시스템(미도시)에 의해 생성된 CGH(Computer Generated Hologram)를 기초로, 광원(110)으로부터 입사되는 광을 변조하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다.
SLM(120)에서 홀로그래픽 프린지 패턴은 호겔 단위로 생성된다. 이에 따라, 홀로그램 생성 시스템에서도 호겔 단위로 CGH 영상이 생성되고 호겔 단위로 SLM(120)에 인가된다.
셔터(130)는 주기적으로 열림 상태와 닫힘 상태를 전환하여 SLM(120)에서 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 주기적으로 홀로그램 기록 매질(10)에 노출시킨다.
셔터(130)가 열림 상태인 동안, 홀로그램 기록 매질(10)의 해당 호겔 영역에는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의해 생성되는 물체광과 광원(110)으로부터 분기된 일부 광으로부터 생성된 참조광의 간섭 무늬인 홀로그램이 기록된다.
스테이지(150)에는 홀로그램 기록 매질(10)이 놓여지고, X-구동부(160)와 Y-구동부(170)는 스테이지(150)를 X축과 Y축 방향으로 이동시켜 홀로그램 기록 매질(10)에 호겔 단위로 홀로그램이 기록되도록 한다.
제어부(140)는 광원(110)의 on/off, SLM(120)의 변조 동작, 셔터(130)의 주기와 속도, X-구동부(160)와 Y-구동부(170)에 의한 스테이지(150)의 이동을 제어한다.
도 5는 셔터(130)의 상세 구조도이다. 셔터(130)는 도시된 바와 같이, 회전판(131)과 서보 모터(132)를 포함하여 구성된다.
회전판(131)에는 SLM(120)에 의해 생성된 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 홀로그램 기록 매질(10)로 노출시키기 위한 호(弧) 형상의 개구가 형성되어 있는 원형 형상의 평판이다.
도 6은 회전판(131)을 정면에서 바라보면서 도시한 도면이다. 회전판(131)에서 개구가 형성된 구간이 셔터가 열리는 구간이고 개구가 형성되지 않은 구간은 셔터가 닫히는 구간이 된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 회전판(131)이 회전한다고 할 때, 셔터는 (A)에서 닫혀 있다가, (B)에서 열려 물체광을 노출시키고, (C)부터 다시 닫혀 물체광을 차단시킨다.
도시된 바를 통해 짐작할 수 있는 바와 같이, 회전판(131)에서 개구의 길이(다르게 표현하면, 호의 중심각)는 셔터(130)의 노출 시간을 결정하게 된다.
한편, 서보 모터(132)는 회전판(131)을 등속도로 회전시키기 위한 구성이다. 서보 모터(132)는 회전시 진동이 거의 발생하지 않으므로, 셔터(130)가 도 7에 도시된 바와 같이 열림 상태와 닫힘 상태를 전환함에 있어 진동은 발생하지 않는다.
제어부(140)는 서보 모터(132)의 회전 속도를 제어하여 셔터(130)의 노출 주기를 제어할 수 있다. 구체적으로, 서보 모터(132)의 회전 속도를 증가시키면 셔터(130)의 노출 주기가 짧아지고, 서보 모터(132)의 회전 속도를 감소시키면 셔터(130)의 노출 주기가 길어진다.
셔터(130)의 노출 주기는 스테이지(150)의 이동 속도, 즉, 스테이지(150)에 놓여진 홀로그램 기록 매질(10)의 이동 속도에 동기화 되어야 한다. 즉, 도 8에서 도 9에 이르기까지 홀로그램 기록 매질(10)이 이동하는 중에, 홀로그램 기록 매질(10)의 각 호겔의 중심에 물체광이 입사할 수 있도록 셔터(130)가 열려야 한다.
만약, 홀로그램 기록 매질(10)의 한 줄에 호겔이 1000개 있고, 스테이지(150)가 도 8에 도시된 상태에서 도 9에 도시된 상태까지 이동하는데 걸리는 시간이 100초라고 한다면, 셔터(130)의 노출 주기는 0.1초(=100/1000)가 되어야 한다. 즉, 셔터(130)는 0.1초 마다 한 번씩 열려야 하며, 그렇게 되도록 제어부(140)는 서보 모터(132)의 회전 속도를 제어하여야 한다.
도 10에는 도 5와 다른 구조의 셔터(130)를 예시하였다. 도시된 셔터(130)는 회전판(133)과 서보 모터(134)가 더 구비되어, 회전판과 서보 모터가 각각 한 쌍으로 구현된다는 점에서, 회전판과 서보 모터가 각각 한 개로 구현되는 도 5의 셔터(130)와 차이가 있다.
도시된 바와 같이, 회전판(131)과 회전판(133)은 서로 반대 방향으로 회전한다. 이에 따라, 셔터(130)가 열리는 구간은 회전판(131)에 형성된 개구와 회전판(133)에 형성된 개구가 만나는 구간이 된다.
이에 따라, 회전판(131)의 회전 상태(회전 시작 시간과 회전 속도)와 회전판(133)의 회전 상태(회전 시작 시간과 회전 속도)를 조절하면, 셔터(130의 노출 주기는 물론 노출 시간까지 조절할 수 있다.
즉, 셔터(130의 노출 주기와 시간은, 회전판(131)의 회전 상태와 회전판(133)의 회전 상태에 의해 결정되는 것이다.
지금까지, 진동이 없고 노출 시간 조절이 가능한 기계식 셔터를 이용한 홀로그래픽 프린터에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
본 발명의 실시예에서는, 기존의 기계적 셔터가 가지고 있는 진동을 제거하기 위해, 서보 모터를 통해 개구가 형성된 회전판을 회전시켜 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 주기적으로 홀로그램 기록 매질에 노출시키는 구조를 제시하였다.
나아가, 회전판 한 쌍을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 노출 주기와 노출 시간을 함께 조절할 수 있는 구조와 방식도 제시하였다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 홀로그램 기록 매질
110 : 광원
120 : SLM(Spatial Light Modulator)
130 : 셔터
131, 133 : 회전자
132, 134 : 서보 모터
140 : 제어부
150 : 스테이지
160 : X-구동부
170 : Y-구동부

Claims (8)

  1. 광을 출사하는 광원;
    광원에서 출사되는 광을 변조하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 호겔 단위로 생성하는 변조기;
    변조기에서 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴이 호겔 단위로 기록될 홀로그램 기록 매질이 놓여지는 스테이지;
    스테이지의 위치를 호겔 단위로 이동시키는 구동부;
    변조기에서 생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 주기적으로 홀로그램 기록 매질에 노출시키는 셔터;를 포함하고,
    셔터는,
    홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호(弧) 형상의 개구가 형성된 제1 회전판;
    제1 회전판을 회전시키는 제1 모터;
    홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호 형상의 개구가 형성된 제2 회전판; 및
    제2 회전판을 제1 회전판과 반대 방향으로 회전시키는 제2 모터;를 포함하며,
    셔터가 열리는 구간은,
    제1 회전판에 형성된 개구와 제2 회전판에 형성된 개구가 만나는 구간이고,
    셔터의 노출 주기와 노출 시간은,
    제1 회전판의 회전 상태와 제2 회전판의 회전 상태에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 회전판에서 호의 길이는,
    셔터의 노출 시간에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 모터의 속도를 제어하여, 셔터의 노출 주기를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제1 모터의 속도는,
    스테이지의 이동 속도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 광을 출사하는 단계;
    출사되는 광을 변조하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 호겔 단위로 생성하는 단계;
    생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴이 호겔 단위로 기록될 홀로그램 기록 매질이 놓여지는 스테이지의 위치를 호겔 단위로 이동시키는 단계;
    생성되는 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 셔터를 이용하여 주기적으로 홀로그램 기록 매질에 노출시키는 단계;를 포함하고,
    셔터는,
    홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호(弧) 형상의 개구가 형성된 제1 회전판, 제1 회전판을 회전시키는 제1 모터, 홀로그래픽 프린지 패턴에 의한 물체광을 노출시키는 호 형상의 개구가 형성된 제2 회전판 및 제2 회전판을 제1 회전판과 반대 방향으로 회전시키는 제2 모터를 포함하며,
    셔터가 열리는 구간은,
    제1 회전판에 형성된 개구와 제2 회전판에 형성된 개구가 만나는 구간이고,
    셔터의 노출 주기와 노출 시간은,
    제1 회전판의 회전 상태와 제2 회전판의 회전 상태에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 기록 방법.
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