KR100668080B1 - 광굴절 물질을 이용한 공간 광 변조 장치 및 방법 - Google Patents

광굴절 물질을 이용한 공간 광 변조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간 광 변조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 측정이 어려운 특정 파장에 실려있는 광학 이미지를 측정이 용이한 가시광의 이미지로 변환시키 위하여, 소정 이미지를 포함하는 광의 파장을 변환시키기 위한 공간 광 변조 장치로서,광 굴절 물질을 구비하는 광 굴절 패널과, 상호 간섭성을 갖는 복수의 광을 포함하며, 광 굴절 패널상에 광 굴절 격자를 형성시키기 위한 광원부 및 광 굴절 패널을 통하여 파장이 변환된 소정 이미지를 포함하는 광을 검출하기 위한 편광 분할기를 포함하며, 소정 이미지를 포함하는 광은 광원부의 복수의 광과 상호 간섭성이 없는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치 및 방법이 제공된다.
공간 광 변조, 광 굴절, 회절, 에너지 전이, 파장 변환

Description

광굴절 물질을 이용한 공간 광 변조 장치 및 방법 {SPATIAL LIGHT MODULATOR AND METHOD FOR MODULATING SPATIAL LIGHT BY USING PHOTOREFRACTIVE MATERIAL}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 광 변조 장치의 개략 구성도를 도시한 도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 공간 광 변조 장치에 사용되는 광의 S 편광 및 P 편광의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 광 변조 장치의 개략 구성도를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공간 광 변조 장치의 광 굴절 패널의 단면도이다.
도 5a는 784nm 파장에 실려있는 원래 이미지이며, 도 5b는 제1 실시예에 따른 공간 광 변조 장치를 이용하여 633nm 파장으로 변환된 이미지이며, 도 5c는 제2 실시예에 따른 공간 광 변조 장치를 이용하여 633nm 파장으로 변환된 이미지이다.
도 6은 본 발명에 따른 공간 광 변조 방법을 나타내는 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 15, 20, 25: 레이저 광 30, 35: 광 굴절 패널
60, 65: 편광 분할기 70, 75, 90, 95: 렌즈
80, 85: CCD 카메라 100, 105: 광
본 발명은 공간 광 변조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백색광 또는 가시광을 포함한 자외선에서부터 적외선까지 중에서 특정 파장의 광에 실린 이미지를 가시광의 이미지 또는 원하는 파장의 이미지로 변환시키기 위하여, 광 굴절 물질을 이용한 광 여기 공간 광 변조 장치 및 공간 광 변조 방법에 관한 것이다.
종래의 광 이미지 장치중 자외선이나 적외선을 포함하여 광 이미지를 측정하는 장치는 통상적으로 반도체 소자를 이용하는데, 자외선이나 적외선으로 갈수록 제작이 힘들고, 효율이 떨어지며, 가격이 비싸므로 사용하기에 불편하였다. 자외선 검출에는 질화갈륨 계통의 물질을 사용하는데, 이는 효율이 매우 떨어지는 단점이 있었으며, 적외선 검출에는 HgCdTe나 InSb 등이 이용되는데, 냉각을 필요로 하기 때문에 부피가 커지고, 에너지 소모가 많은 단점이 있으며, 화소로 구형되어 화소의 크기에 따른 해상도의 한계가 존재하였다.
한편, 입사광을 공간적으로 변조하는 공간 광 변조 장치는 광학적인 정보처리나 컴퓨터 합성 홀로그램 등의 분야에서 이용되고 있으며, 종래의 공간 광 변조 장치로는 액정을 이용한 것이나, 마이크로 미러 디바이스를 이용한 것 등이 있었다.
상기 액정을 이용한 공간 광 변조 장치는 동작 속도가 작다는 문제점이 있으 며, 상기 마이크로 미러 디바이스를 이용한 공간 광 변조 장치에서는 비교적 고속 동작이 가능하지만, 이러한 공간 광 변조 장치는 고도의 반도체 제조 프로세스에 의해서 제조되는 구조가 매우 복잡한 마이크로 머신이기 때문에, 제조 비용이 높음과 동시에, 기계적인 구동 부분을 가지므로, 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 및 복잡한 회로가 필요 없고, 제작이 간편하며, 해상도가 액정의 화소에 구애 받지 않으면서, 측정이 어려운 특정 파장에 실려있는 광학 이미지를 측정이 용이한 가시광의 이미지로 변환시키기 위한 공간 광 변조 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 소정 이미지를 포함하는 광의 파장을 변환시키기 위한 공간 광 변조 장치로서, 광 굴절 물질을 구비하는 광 굴절 패널; 상호 간섭성을 갖는 복수의 광을 포함하며, 상기 광 굴절 패널상에 광 굴절 격자를 형성시키기 위한 광원부; 및 상기 광 굴절 패널을 통하여 파장이 변환된 소정 이미지를 포함하는 광을 검출하기 위한 편광 분할기를 포함하며, 상기 소정 이미지를 포함하는 광은 상기 광원부의 복수의 광과 상호 간섭성이 없는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치가 제공된다.
상기 광 굴절 패널은 소정 간격으로 대향하고 있는 기판과, 상기 기판의 내부에 형성된 전극 및 상기 전극 사이에 개재된 광 굴절부를 포함하며, 상기 광 굴절부는 광 굴절 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 광원부는 임의의 파장(λ1)을 갖는 상호 간섭성이 있는 2개의 레이저 광으로 구성되며, 임의의 한 광은 S 편광을 이용하며, 타광은 P 편광 성분을 포함하는 S 편광을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원부는 임의의 파장(λ1)을 갖는 상호 간섭성이 있는 2개의 레이저 광으로 구성되며, 상기 광들은 P 편광을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 편광 분할기는 상기 파장이 변환된 소정 이미지를 포함하는 광의 S 편광 성분은 투과시키고, P 편광 성분만을 반사하는 것을 특징으로 한다.
상기 파장 변환된 소정 이미지를 촬상하기 위한 카메라 및 상기 편광 분할기를 통과한 광을 상기 카메라에 결상시키기 위한 제1 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
편광기 및 소정 파장의 광만을 통과시키는 밴드 패스 필터를 더 포함하며, 상기 편광기 및 밴드 패스 필터는 상기 카메라의 전단에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 소정 이미지를 상기 광 굴절 패널상에 결상시키기 위한 제2 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소정 이미지를 포함하는 광은 백색광 또는 임의의 파장(λ2)를 갖는 레이저광인 것을 특징으로 한다.
상기 소정 이미지를 포함하는 광은 임의의 파장(λ2)를 갖는 레이저 광이며, S 편광을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 광 굴절 물질은 광 전하 발생제를 포함하는 광 전도성 물질 및 비선형 광학 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 광 굴절 패널의 전극에 외부 전장이 인가되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 소정 이미지를 포함하는 광의 파장을 변환시키기 위한 공간 광 변조 방법으로서, 광 굴절 물질을 구비하는 광 굴절 패널을 마련하는 단계와, 상기 광 굴절 패널에 상호 간섭성을 갖는 복수의 광을 입사하여, 광 굴절 격자를 형성시키는 단계 및 상기 광 굴절 격자에 상기 소정 이미지를 포함하는 광을 조사시키는 단계를 포함하며, 상기 소정 이미지를 포함하는 광은 상기 복수의 광과 상호 간섭성이 없는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 방법이 제공된다.
상기 공간 광 변조 방법은 상기 파장 변환된 소정 이미지를 포함하는 광을 검출하는 단계 및 상기 검출된 광을 촬상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 광 변조 장치의 개략 구성도를 도시한 도이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 공간 광 변조 장치는 제1 및 제2 레이저 광(10, 20)을 포함하는 광 굴절 격자를 생성하기 위한 광원부, 광 굴절 패널(30), 편광 분할기(60), 제1 렌즈(70), 카메라(80), 제2 렌즈(90) 및 이미지를 포함하고 있는 광(100)을 포함한다.
상기 광 굴절 격자를 생성하기 위한 광원부는 제1 레이저 광(10) 및 제2 레이저 광(20)을 포함하며, 상기 두 레이저 광(10, 20)은 상호 간섭성을 가지며, 상기 광 굴절 패널(30)에서 간섭을 일으켜 패널 내에 광 굴절 격자를 형성시킨다. 본 실시예에서, 상기 광원부는 2개의 레이저 광으로 이루어지는 것으로 상술하고 있으나, 2개 이상의 레이저 광을 포함할 수도 있다.
상기 제1 레이저 광(10)은 상기 광 굴절 패널(30)의 면상에 거의 수직인 경로를 유지한다. 이때, 간섭하는 상기 레이저 광(10, 20)의 파장은 λ1이고, 상기 제1 레이저 광(10)의 편광은 S 편광을 사용하며, 상기 제2 레이저 광(20)의 편광은 P 편광 성분이 포함된 S편광을 사용한다. 여기서, 상기 제2 레이저 광(20)의 P 편광 성분은 회절광을 만들기 위한 검출광으로 이용된다.
한편, 상기 광 굴절 격자의 굴절률 변조를 극대화 하기 위하여, 상기 제1 레이저 광(10)의 세기와 상기 제2 레이저 광(20)의 S 편광 성분의 세기가 서로 같도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제2 레이저 광(20)의 P 편광 성분에 의해 회절된 광은 (50)의 경로를 따라 진행하는데, 상기 제1 레이저 광(10)의 투과광은 S 편광, 회절광은 P 편광 성분을 갖게 된다.
상기 편광 분할기(60)는 P편광 성분은 반사시키고, S편광성분은 투과시키며, 상기 편광 분할기 (60)에 의해 반사된 회절된 광인 P 편광 성분은 제1렌즈(70)에 의해 카메라(80)에 결상된다. 이때, 상기 제1 렌즈(70)는 광 굴절 패널(30)상의 이미지를 카메라(80)에 결상할 수 있는 다양한 배율의 다양한 광학계를 사용할 수 있다. 또한, 상기 카메라(80)의 전단에는 편광기와 파장 λ1인 광만을 통과시키는 밴드 패스 필터를 각각 위치시킬 수도 있으며, 상기 카메라(80)는 CCD 카메라가 사용될 수 있으며, 이외에도 다양한 카메라가 사용될 수도 있다.
상기 제1 및 제2 레이저 광(10, 20)과는 서로 간섭하지 않으면서, 소정의 이미지를 포함하고 있는 광(100)은 제2렌즈(90)를 통하여 상기 광 굴절 패널(30)상에 이미지를 결상시킨다. 상기 제2 렌즈 (90)는 상기 광(100)에 실려 있는 이미지를 광 굴절 패널(30)상에 결상할 수 있는 다양한 배율의 다양한 결상계를 사용할 수 있다.
상기 광(100)은 광 굴절 패널(30)상에 거의 수직의 경로를 유지하며, 상기 광(100)은 백색광이거나 파장 λ2인 레이저 광일 수 있다. 특히, 파장 λ2인 레이저 광일 경우 편광 분할기(60)에서의 투과 효율을 극대화 시키기 위해 S 편광의 광을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 편광 분할기(60)의 사용 범위는 파장 λ1와 λ2을 모두 포함하는 것이어야 한다.
회절 현상을 이용하여, 특정 파장의 광에 실린 소정의 이미지가 원하는 파장의 이미지로 변환되는 과정을 살펴보면, 간섭성을 갖는 두 레이저 광(10, 20)을 광 굴절 효과를 나타내는 광 굴절 패널(30)에 입사시키면, 2 개의 광이 서로 간섭을 일으켜 광 굴절 효과에 따른 광 굴절 격자가 형성된다.
이러한, 광 굴절 격자를 형성하는데 사용한 레이저 광(10, 20)과 서로 간섭성이 없는 다른 특정 파장의 광(100)이 상기 형성된 광 굴절 격자에 입사되면, 광 전하 발생과 트랩되어 있던 전하의 이탈 등에 의해, 광 굴절 격자가 지워진다. 단, 이때 사용되는 광 굴절 물질은 두 가지 파장에 대해 광 여기 되는 물질이어야 한다. 이렇게, 격자가 지워진 부분에서는 회절이 일어나지 않는 반면, 격자가 남아 있는 부분에서는 회절이 일어나므로 특정 파장의 이미지는 다른 파장의 회절광에 실린 이미지로 변환된다.
상기와 같이, 회절 현상을 이용할 경우, 광에 의해 광 굴절 격자가 지워진 부분에서는 회절이 일어나지 않아 어둡고, 광 굴절 격자가 지워지지 않은 부분에서는 회절이 일어나 밝으므로 원래의 이미지와는 명암이 바뀐 이미지를 얻게 된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 공간 광 변조 장치에 사용되는 광의 S 편광 및 P 편광의 개념도이다. 상기 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 편광이 입사 평면에 대하여 수직인 경우를 　S 편광(S polarization), 수평인 경우를 P 편광(P polarization)이라고 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 상기 제1 실시예에서 상기 제1 레이저 광(10)의 편광은 S 편광을 사용하며, 상기 제2 레이저 광(20)의 편광은 P 편광 성분이 포함된 S편광을 사용한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 광 변조 장치의 개략 구성도를 도 시한 도이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 제2 실시예는 회절 현상을 이용하는 제1 실시예와는 달리 에너지 전이를 이용하여, 특정 파장의 광에 실린 소정의 이미지를 원하는 파장의 이미지로 변환시키기 위한 공간 광 변조 장치로서, 상기 제1 및 제2 레이저 광에 상응하는 제3 및 제4 레이저 광의 편광을 모두 P 편광을 사용한다는 점을 제외하면, 상기 제1 실시예의 구성과 유사하므로, 이하에서는 상이한 부분에 대해서만 상술한다.
상기 제2 실시예에 따른 공간 광 변조 장치는 상기 공간 광 변조 장치는 제3 및 제4 레이저 광(15, 25)을 포함하는 광 굴절 격자를 생성하기 위한 광원부, 광 굴절 패널(35), 편광 분할기(65), 제3 렌즈(75), 카메라(85), 제4 렌즈(95) 및 이미지를 포함하고 있는 광(105)을 포함한다.
상기 광 굴절 격자를 생성하기 위한 광원부는 제3 레이저 광(15) 및 제4 레이저 광(25)을 포함하며, 상기 두 레이저 광(15, 25)은 상호 간섭성을 가지며, 상기 광 굴절 패널(35)에서 간섭을 일으켜 광 굴절 격자를 형성한다. 본 실시예에서, 상기 광원부는 2개의 레이저 광으로 이루어지는 것으로 상술하고 있으나, 2개 이상의 레이저 광을 포함할 수도 있다.
상기 제3 레이저 광(15)은 상기 광 굴절 패널(35)의 면상에 거의 수직인 경로를 유지한다. 이때, 간섭하는 상기 레이저 광(15, 25)의 파장은 λ1이고, 상기 제3 및 제4 레이저 광(15, 25)의 편광은 P 편광을 사용한다.
에너지 전이를 이용하여, 특정 파장의 광에 실린 소정의 이미지가 원하는 파장의 이미지로 변환되는 과정을 살펴보면, 간섭성을 갖는 두 레이저 광(15, 25)을 광 굴절 효과를 나타내는 광 굴절 패널(35)에 입사시키면, 2 개의 광이 서로 간섭을 일으켜 광 굴절 효과에 따른 광 굴절 격자가 형성되며, 광 굴절 현상의 특징인 에너지 전이가 일어날 수 있다.
이러한, 광 굴절 격자를 형성하는데 사용한 레이저 광(15, 25)과 서로 간섭성이 없는 다른 특정 파장의 광(105)이 상기 형성된 광 굴절 격자에 입사되면, 광 전하 발생과 트랩되어 있던 전하의 이탈 등에 의해, 광 굴절 격자가 지워진다. 단, 이때 사용되는 광 굴절 물질은 두 가지 파장에 대해 광 여기 되는 물질이어야 한다. 이렇게, 격자가 지워진 부분에서는 에너지 전이가 일어나지 않는 반면, 격자가 남아 있는 부분에서는 에너지 전이가 일어나므로 특정 파장의 이미지는 다른 파장의 에너지 전이된 광에 실린 이미지로 변환된다.
상기와 같이, 에너지 전이를 이용할 경우, 광에 의해 광 굴절 격자가 지워진 부분에서는 에너지 전이가 일어나지 않아 밝고, 광 굴절 격자가 지워지지 않은 부분에서는 에너지 전이가 일어나므로 어둡게 되어, 원래와 동일함 명암의 이미지를 얻게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 공간 광 변조 장치의 광 굴절 패널의 단면도이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 광 굴절 패널(30, 35)은 기판(31a, 31b), 전극(32a, 32b) 및 광 굴절부(33)를 포함한다. 상기 기판(31a, 31b)은 소정 간격으로 대향하고 있으며, 상기 기판의 안쪽 면에 상기 전극(32a, 32b)이 형성되며, 상기 전극 사이에 광 굴절부(33)가 형성된다.
상기 광 굴절부(33)는 응답속도가 느린 무기물질 대신에, 응답속도를 빠르게 개선시킨 유기물질을 사용하며, 상기 광 굴절부는 광 전하를 생성시킬 수 있고, 트랩으로 작용하는 물질과 광 전도성 물질 및 비선형 광학물질로 이루어진 혼합물을 사용한다.
광 굴절 패널(30, 35)에는 광 여기된 전하의 이동을 극대화시키고, 비선형 광학물질의 정렬 및 공간 전하장과 결합하여, 전기 광학효과에 의해 굴절률 변화를 야기시켜, 전체적으로 광굴절 효과를 발생시키기 위해 외부 전기장을 인가한다.
상기 광 굴절부(33)내에 2 개의 간섭광에 의한 간섭무늬가 만들어지면, 간섭무늬 중 밝은 부분에서 여기된 전하(정공)가 전도성 물질에서 확산 및 외부 인가 전기장에 의해 이동하다가 트랩된다. 결국, 공간적으로 비균일한 전하의 분포에 의해 공간 전하장이 형성된다. 외부 인가전기장 및 공간전하장의 비균일한 분포에 의해 비선형 광학물질이 반응하여 공간적인 굴절율 변화를 야기시켜 결국 간섭무늬와 동일한 모양의 굴절률 분포를 얻을 수 있다. 이러한 굴절률 분포는 광 굴절 격자 즉, 회절 격자로 작용한다.
또한, 광 굴절 격자의 특징인 간섭무늬와 광 굴절 격자 사이의 위상차가 생기는데, 이로 인해 두 광간의 에너지 전이가 발생한다. 즉, 한 쪽 광의 에너지가 다른 쪽 광으로 전이되어, 결과적으로 한 쪽 광의 세기는 약해지고 다른 쪽 광의 세기는 강해진다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 상기 광 굴절부(33)는 광전하 발생제를 포함하 는 광 전도성 물질과 비선형 광학물질을 포함하며, 빠른 응답속도를 나타낼 수 있도록 디자인 되어야 하는데, 이를 위하여, 상기 광 전도성 물질로는 폴리비닐카바종, 폴리비닐카바졸계 유도체, 실록산계 고분자화학물, 푸탈로시아닌계 유도체, 히드라존계 유도체 등이 사용될 수 있다.
상기 비선형 광학물질로는2,5-디메틸-4-(p-니트로페닐아조)아니솔, 디메틸벤즈알데히드디페닐히드라존, 4-디메틸아미노-β-니트로스티렌 등 벤젠환을 사이에 두고 전자 주개의 전자 받개가 양쪽에 존재하는 유기화합물의 대부분을 사용할 수 있다. 상기 물질들은 예시에 불과하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a는 784nm 파장에 실려있는 원래 이미지이며, 도 5b는 상기 제1 실시예에 따른 공간 광 변조 장치를 이용하여 633nm 파장으로 변환된 이미지이며, 도 5c는 상기 제2 실시예에 따른 공간 광 변조 장치를 이용하여 633nm 파장으로 변환된 이미지이다.
본 실시예에서는 784nm파장에 실려있는 이미지를 633nm파장의 이미지로 변환한 결과를 도시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명에 따른 공간 광 변조 장치를 사용하여, 각각 532, 684, 830 nm등 다양한 파장에 실려있는 이미지를 특정 파장의 이미지로 각각 변환할 수도 있다.
본 실시예에서 사용한 광 굴절 물질의 광 전도성 물질로는 카바졸이 도입된 폴리실록산과 풀러린의 혼합물을 사용하고, 비선형 광학물질로는 2-{3-[(E)-2-(디부틸아미노)-1-에테닐]-5,5-디메틸-2-시클로헥세닐덴} 말로노니트릴을 각각 69:1:30의 중량비로 혼합한 물질이 사용되며, 광 굴절 패널의 두께는 약 100 μm의 후막상태로 형성되며, 약 30 V/μm의 외부 전장이 인가된다. 그러나, 이러한 조건에 한정되는 것은 아니며, 상기 광 굴절 물질 이외에 다른 광 굴절 물질이 사용될 수 있으며, 광 굴절 패널의 두께 및 외부 전장의 크기를 다양하게 조절할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 도 5b는 상기 제1 실시예에 따른 공간 광 변조 장치 즉, 회절 현상을 이용하기 때문에 도 5a 의 원래 이미지와 명암이 반대이고, 도 5c는 상기 제2 실시예에 따른 공간 광 변조 장치 즉, 에너지 전이를 이용하기 때문에, 도 5a의 이미지와 명암이 바뀌지 않았음을 알 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 공간 광 변조 방법을 나타내는 흐름도이다.
상기 도 6을 참조하면, 우선 광 굴절 물질로 이루어진 광 굴절 패널을 마련하는 과정을 수행한다(S110).
상기 광 굴절 패널에 상호 간섭성을 갖는 두 레이저 광을 입사하여, 광 굴절 격자를 형성한다(S120). 이때, 두 레이저 광은 임의의 파장(λ1)을 가지며, 소정 편광 성분을 갖게 된다.
그리고 나서, 소정 이미지를 포함하는 광을 광 굴절 격자에 조사하는 과정을 수행(S130)하며, 상기 S130 과정을 통하여, 소정 이미지를 포함하는 광을 회절광 또는 에너지 전이된 광으로 변환한다(S140).
상기 광 굴절 격자에 조사한 광은 형성된 광 굴절 격자에 의해 회절을 일으키거나, 또는 광 굴절 현상의 특징인 에너지 전이가 일어날 수 있다. 이 때, 상기 소정 이미지를 포함하는 광은 상기 광 굴절 격자를 형성하는데 사용한 레이저 광과 서로 간섭성이 없는 다른 특정 파장(λ2)을 갖는다.
상기 특정 파장(λ2)을 갖는 광을 형성된 광 굴절 격자에 조사하면 광 전하 발생과 트랩되어 있던 전하의 이탈 등에 의해 광 굴절 격자가 지워지는데, 이렇게 광 굴절 격자가 지워진 부분에서는 회절 및 에너지 전이가 일어나지 않는 반면, 광 굴절 격자가 남아 있는 부분에서는 회절 및 에너지 전이가 일어나므로, 특정 파장(λ2)의 이미지를 다른 파장(λ1)의 회절광에 실린 이미지 또는 에너지 전이된 광에 실린 이미지로 바꿀 수 있다.
그리고 나서, 상기 회절광 또는 에너지 전이된 광을 검출하는 과정을 수행(S150)하며, 상기 검출된 광을 촬상한다(S160).
상기 S120 과정에서 두 레이저 광중 어느 한 광은 S 편광을 이용하고, 나머지 한 광은 P 편광 성분을 포함하는 S 편광을 사용하면, 회절 현상을 이용하여 특정 파장의 이미지를 다른 파장의 이미지로 변환하게 된다. 한편, 상기 두 레이저 광 모두 P 편광을 이용하면, 에너지 전이를 이용하여 특정 파장의 이미지를 다른 파장의 이미지로 변환하게 된다.
상기 S150 및 S160 과정에서, 회절광 또는 에너지 전이된 광을 검출하기 위하여, 상기 회절광 또는 에너지 전이된 광의 S 편광 성분은 투과시키고, P 편광 성분만을 반사하여, 상기 반사된 P 편광 성분을 촬상하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 공간 광 변조 장치 및 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 액정 및 복잡한 회로가 필요없고, 제작이 간편하며, 해상도가 액정의 화소에 구애받지 않으면서, 측정이 어려운 특정 파장에 실려있는 광학 이미지를 측정이 용이한 가시광의 이미지로 변환시킬 수 있게 된다. 광굴절 매질을 포함한 간단한 장치로 광 이미지의 파장 변환이 가능하다. 또한, 적외선 이미지를 직접 가시광 이미지로 변환하여 볼 수 있으므로 적외선 이미지 센서로 응용할 수 있다.

Claims (19)

  1. 소정 이미지를 포함하는 광의 파장을 변환시키기 위한 공간 광 변조 장치에 있어서,
    광 굴절 물질을 구비하는 광 굴절 패널;
    상호 간섭성을 갖는 복수의 광을 포함하며, 상기 광 굴절 패널상에 광 굴절 격자를 형성시키기 위한 광원부; 및
    상기 광 굴절 패널을 통하여 파장이 변환된 소정 이미지를 포함하는 광을 검출하기 위한 편광 분할기를 포함하며, 상기 소정 이미지를 포함하는 광은 상기 광원부의 복수의 광과 상호 간섭성이 없는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 굴절 패널은,
    소정 간격으로 대향하고 있는 기판,
    상기 기판의 내부에 형성된 전극 및
    상기 전극 사이에 개재된 광 굴절부를 포함하며, 상기 광 굴절부는 광 굴절 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원부는 임의의 파장(λ1)을 갖는 상호 간섭성이 있는 2개의 레이저 광으로 구성되며, 임의의 한 광은 S 편광을 이용하며, 타광은 P 편광 성분을 포함하는 S 편광을 사용하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원부는 임의의 파장(λ1)을 갖는 상호 간섭성이 있는 2개의 레이저 광으로 구성되며, 상기 광들은 P 편광을 이용하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 편광 분할기는 상기 파장이 변환된 소정 이미지를 포함하는 광의 S 편광 성분은 투과시키고, P 편광 성분만을 반사하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파장 변환된 소정 이미지를 촬상하기 위한 카메라 및
    상기 편광 분할기를 통과한 광을 상기 카메라에 결상시키기 위한 제1 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    편광기 및
    소정 파장의 광만을 통과시키는 밴드 패스 필터를 더 포함하며, 상기 편광기 및 밴드 패스 필터는 상기 카메라의 전단에 배치되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소정 이미지를 상기 광 굴절 패널상에 결상시키기 위한 제2 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소정 이미지를 포함하는 광은 백색광 또는 임의의 파장(λ2)를 갖는 레이저광인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소정 이미지를 포함하는 광은 임의의 파장(λ2)를 갖는 레이저광이고, S 편광을 이용하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 굴절 물질은 광 전하 발생제를 포함하는 광 전도성 물질 및 비선형 광학 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 광 굴절 패널의 전극에 외부 전장이 인가되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 장치.
  14. 소정 이미지를 포함하는 광의 파장을 변환시키기 위한 공간 광 변조 방법에 있어서,
    (a) 광 굴절 물질을 구비하는 광 굴절 패널을 마련하는 단계;
    (b) 상기 광 굴절 패널에 상호 간섭성을 갖는 복수의 광을 입사하여, 광 굴절 격자를 형성시키는 단계 및
    (c) 상기 광 굴절 격자에 상기 소정 이미지를 포함하는 광을 조사시키는 단계를 포함하며, 상기 소정 이미지를 포함하는 광은 상기 복수의 광과 상호 간섭성이 없는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    (d) 상기 파장 변환된 소정 이미지를 포함하는 광을 검출하는 단계 및
    (e) 상기 검출된 광을 촬상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 복수의 광은 임의의 파장(λ1)을 갖는 상호 간섭성이 있는 2개의 레이저 광이며, 임의의 한 광은 S 편광을 이용하며, 타광은 P 편광 성분을 포함하는 S 편광을 사용하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 복수의 광은 임의의 파장(λ1)을 갖는 상호 간섭성이 있는 2개의 레이저 광이며, 상기 광들은 P 편광을 이용하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 방법.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 소정 이미지를 포함하는 광은 백색광 또는 임의의 파장(λ2)를 갖는 레이저광인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 방법.
  19. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 광 굴절 물질은 광 전하 발생제를 포함하는 광 전도성 물질 및 비선형 광학 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 방법.
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