KR102625392B1 - Polarization divisional double scanning holography system with tilt angle for transmissive object - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투과체에 대한 각도 기울임을 사용한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템은, 광원에서 분할된 제1 빔의 위상을 변조하여 제1 빔 곡률생성부를 통해 제1 곡률빔으로 변환하고 제2 빔을 제2 빔 곡률생성부를 통해 제2 곡률빔으로 변환한 후, 제1 및 제2 곡률빔을 간섭시켜 스캔빔을 형성하는 스캔빔 생성부; 스캔빔을 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분할하여 서로 다른 각도로 출사시키는 스캔빔 분할부; 서로 다른 각도로 출사되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 스캔빔 분할부로부터 전달받아 투과체로 투사시키되, 투과체에 대한 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하는 스캔부; 적어도 하나의 렌즈로 이루어지고, 스캔부와 투과체 사이에 배치되어 서로 다른 각도로 진행되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 투과체로 전달하는 스캔빔 전달부; 투과체를 투과한 빔에서 s-편광 빔과 p-편광 빔을 분리 검출하는 광 검출부; 및 분리 검출된 s-편광 빔 및 p-편광 빔의 신호를 처리하여 투과체에 대한 홀로그램을 생성하는 신호 처리부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 스캔 거울의 스캐닝 속도보다 빠르게 투과형 대상물인 투과체에 대한 홀로그램을 초고속으로 획득할 수 있다. The present invention relates to a polarization splitting double scanning holography system using angular tilt for a transmitting body. The polarization splitting double scanning holography system for a transmitting body according to the present invention modulates the phase of the first beam split from the light source, converts it into a first curvature beam through the first beam curvature generator, and converts the second beam into a second beam curvature. a scan beam generator that converts the beam into a second curved beam through the generator and then forms a scan beam by interfering with the first and second curved beams; a scan beam splitter that splits the scan beam into an s-polarized beam and a p-polarized beam and emits them at different angles; A scan unit that receives a scan beam consisting of two polarized beams emitted at different angles from the scan beam splitter and projects it onto a transmitting object, and controls the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting object in the horizontal and vertical directions; A scan beam transmission unit made of at least one lens and disposed between the scan unit and the transmitting body to transmit a scan beam consisting of two polarized beams traveling at different angles to the transmitting body; A light detection unit that separates and detects an s-polarized beam and a p-polarized beam from the beam that has passed through the transmitting material; and a signal processing unit that processes signals of the separately detected s-polarized beam and p-polarized beam to generate a hologram for the transmitting body.
According to the present invention, it is possible to obtain a hologram for a transparent object at ultra-high speed, faster than the scanning speed of a scan mirror.
Description
본 발명은 투과체에 대한 각도 기울임을 사용한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초고속으로 물체에 대한 스캐닝 홀로그램을 구현할 수 있는 투과체에 대한 각도 기울임을 사용한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a polarization-splitting double scanning holography system using an angular tilt to a transmitting body. More specifically, to a polarization-splitting double scanning holography system using an angular inclination to a transmitting body that can implement a scanning hologram for an object at ultra-high speed. It's about.
종래에 따른 광 스캐닝 홀로그램 시스템은 간섭계를 이용하여 프레넬 윤대판(Fresnel zone plate)의 공간 분포를 갖는 빔 패턴을 형성하며, 형성한 빔 패턴을 대상체에 투사하고 대상체로부터 반사 또는 투과된 빛을 집광하여 검출하는 방식으로 물체의 홀로그램을 획득한다. A conventional optical scanning hologram system uses an interferometer to form a beam pattern with a spatial distribution of a Fresnel zone plate, projects the formed beam pattern onto an object, and condenses the light reflected or transmitted from the object. A hologram of an object is obtained through detection.
하지만, 이와 같은 종래의 방식에서는 스캔 거울의 스캐닝 속도에 따라 홀로그램을 획득하는 속도가 종속되는 문제점이 있다. However, in this conventional method, there is a problem that the speed of acquiring a hologram is dependent on the scanning speed of the scanning mirror.
따라서 스캔 거울의 스캐닝 속도보다 빠르게 대상체의 홀로그램을 획득할 수 있는 새로운 기법이 요구된다. Therefore, a new technique that can acquire a hologram of an object faster than the scanning speed of a scanning mirror is required.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제1304695호(2013.09.06 공고)에 개시되어 있다.The technology behind the present invention is disclosed in Korean Patent No. 1304695 (announced on September 6, 2013).
본 발명은 투과형 대상물인 투과체에 대한 스캐닝 홀로그램을 구현할 수 있는 투과체에 대한 각도 기울임을 사용한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템을 제공하는데 목적이 있다. The purpose of the present invention is to provide a polarization-splitting double scanning holography system using angular inclination for a transparent object that can implement a scanning hologram for a transparent object.
본 발명은, 광원에서 분할된 제1 빔의 위상을 변조하여 제1 빔 곡률생성부를 통해 제1 곡률빔으로 변환하고 제2 빔을 제2 빔 곡률생성부를 통해 제2 곡률빔으로 변환한 후, 상기 제1 및 제2 곡률빔을 간섭시켜 스캔빔을 형성하는 스캔빔 생성부; 상기 스캔빔을 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분할하여 분할된 2개의 편광 빔을 서로 다른 각도로 출사시키는 스캔빔 분할부; 상기 서로 다른 각도로 출사되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 상기 스캔빔 분할부로부터 전달받아 투과체로 투사시키되, 상기 투과체에 대한 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하여 투과체로 전달하기 위한 스캔부; 적어도 하나의 렌즈로 이루어지고, 상기 스캔부와 상기 투과체 사이에 배치되어, 상기 서로 다른 각도로 진행되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 상기 투과체로 전달하는 스캔빔 전달부; 상기 투과체를 투과한 빔에서 상기 s-편광 빔과 p-편광 빔을 분리 검출하는 광 검출부; 및 상기 분리 검출된 s-편광 빔 및 p-편광 빔의 신호를 처리하여 상기 투과체에 대한 홀로그램을 생성하는 신호 처리부를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템을 제공한다. The present invention modulates the phase of the first beam split from the light source, converts it into a first curvature beam through the first beam curvature generator, and converts the second beam into a second curvature beam through the second beam curvature generator, a scan beam generator that forms a scan beam by interfering with the first and second curvature beams; a scan beam splitter that splits the scan beam into an s-polarized beam and a p-polarized beam and emits the two split polarized beams at different angles; A scan beam consisting of two polarized beams emitted at different angles is received from the scan beam splitter and projected onto a transmitting body, and the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting body is controlled in the horizontal and vertical directions and transmitted to the transmitting body. a scanning unit for a scan beam transmission unit made of at least one lens, disposed between the scan unit and the transmitting body, and transmitting a scan beam consisting of two polarized beams traveling at different angles to the transmitting body; a light detection unit that separates and detects the s-polarized beam and the p-polarized beam from the beam that has transmitted through the transmitting body; and a signal processing unit that processes signals of the separately detected s-polarized beam and p-polarized beam to generate a hologram for the transmitting body.
또한, 상기 광 검출부는, 상기 투과체로 투사되는 빔의 광축에 편축된 방향으로 배치되고, 상기 투과체를 투과한 빔을 집광하는 제1 집광기; 상기 제1 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔에서 s-편광 빔 성분만을 통과시키는 제1 편광기; 상기 제1 편광기를 통과한 s-편광 빔을 검출하는 제1 광검출기; 상기 투과체로 투사되는 빔의 광축에 편축된 방향으로 배치되되 상기 제1 집광기와 다른 위치에 배치되고, 상기 투과체를 투과한 빔을 집광하는 제2 집광기; 상기 제2 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔에서 p-편광 빔 성분만을 통과시키는 제2 편광기; 및 상기 제2 편광기를 통과한 p-편광 빔을 검출하는 제2 광검출기를 포함할 수 있다. In addition, the light detection unit may include: a first concentrator disposed in a direction biased to the optical axis of the beam projected to the transmitting member and concentrating the beam that has transmitted through the transmitting member; a first polarizer that passes only the s-polarized beam component in the spatially integrated beam through the first concentrator; a first photodetector that detects the s-polarized beam that has passed through the first polarizer; a second concentrator disposed in a direction biased to the optical axis of the beam projected to the transmitting body and at a different position from the first concentrator, and concentrating the beam that has transmitted through the transmitting body; a second polarizer that passes only the p-polarized beam component of the spatially integrated beam through the second concentrator; And it may include a second photodetector that detects the p-polarized beam that has passed through the second polarizer.
또한, 상기 광 검출부는, 상기 투과체로 투사되는 광의 광축 상에 배치되고 상기 투과체를 투과한 빔을 입사받아 외부로 반사시키는 제1 광 분할기; 상기 제1 광 분할기에서 반사된 광을 입사받고 입사된 빔에서 p-편광 빔 성분은 투과시키고 s-편광 빔 성분을 반사시키는 제2 광 분할기; 상기 제2 광 분할기에서 반사시킨 s-편광 빔 성분을 집광하는 제1 집광기; 상기 제2 광 분할기에서 투과시킨 p-편광 빔 성분을 집광하는 제2 집광기; 상기 제1 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 제1 광검출기; 및 상기 제2 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 제2 광검출기를 포함할 수 있다.In addition, the light detection unit may include: a first light splitter disposed on the optical axis of the light projected to the transmissive body and receiving the beam passing through the transmissive body and reflecting it to the outside; a second light splitter that receives the light reflected from the first light splitter and transmits the p-polarized beam component and reflects the s-polarized beam component of the incident beam; a first concentrator that focuses the s-polarized beam component reflected by the second light splitter; a second concentrator for concentrating the p-polarized beam component transmitted from the second light splitter; a first photodetector that detects a spatially integrated beam through the first concentrator; And it may include a second photodetector that detects a spatially integrated beam through the second concentrator.
또한, 상기 광 검출부는, 상기 투과체로 투사되는 광의 광축 상에 배치되고 상기 투과체를 투과한 빔을 입사받아 외부로 반사시키는 제1 광 분할기; 상기 제1 광 분할기에서 반사된 광을 입사받고 입사된 빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 제2 광 분할기; 상기 제2 광 분할기에서 반사된 빔을 입사받아 s-편광 빔 성분만을 통과시키는 제1 편광기; 상기 제2 광분할기에서 투과된 빔을 입사받아 p-편광된 빔 성분만을 통과시키는 제2 편광기; 상기 제1 편광기를 통과한 s-편광 빔 성분을 집광하는 제1 집광기; 상기 제2 편광기를 통과한 p-편광 빔 성분을 집광하는 제2 집광기; 상기 제1 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 제1 광검출기; 및 상기 제2 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 제2 광검출기를 포함할 수 있다.In addition, the light detection unit may include: a first light splitter disposed on the optical axis of the light projected to the transmissive body and receiving the beam passing through the transmissive body and reflecting it to the outside; a second light splitter that receives the light reflected from the first light splitter, transmits part of the incident beam, and reflects part of the incident beam; a first polarizer that receives the beam reflected from the second light splitter and passes only the s-polarized beam component; a second polarizer that receives the beam transmitted from the second light splitter and passes only the p-polarized beam component; a first concentrator that focuses the s-polarized beam component that has passed through the first polarizer; a second concentrator that focuses the p-polarized beam component that has passed through the second polarizer; a first photodetector that detects a spatially integrated beam through the first concentrator; And it may include a second photodetector that detects a spatially integrated beam through the second concentrator.
또한, 상기 신호 처리부는, 상기 제1 광검출기에서 검출된 s-편광 빔의 신호를 처리하는 제1 신호 처리부; 상기 제2 광검출기에서 검출된 p-편광 빔의 신호를 처리하는 제2 신호 처리부; 및 상기 제1 신호 처리부에서 처리된 홀로그램 신호와 상기 제2 신호 처리부에서 처리된 홀로그램 신호를 한 줄씩 교차 배열하는 방식으로 합성하여 상기 투과체에 대한 홀로그램을 생성하는 교차배열 신호 처리부를 포함할 수 있다.Additionally, the signal processing unit may include a first signal processing unit that processes a signal of the s-polarized beam detected by the first photodetector; a second signal processor that processes the signal of the p-polarized beam detected by the second photodetector; and a cross-array signal processor that generates a hologram for the transmitting object by synthesizing the hologram signal processed in the first signal processor and the hologram signal processed in the second signal processor by alternating the lines one by one. .
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 비등방성 광학재료로 이루어지며, 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 서로 직교하는 편광의 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 나란히 출사시키는 빔 디스플레이서(Beam displacer); 및 2개의 빔이 서로 다른 각도로 출사되도록, 상기 제2 면을 통해 출사된 s-편광 빔과 p-편광 빔 중 어느 하나의 빔 경로 상에 설치되어 해당 빔의 진행 각도를 변경하는 웨지 프리즘을 포함할 수 있다.In addition, the scan beam splitter is made of an anisotropic optical material, and separates the scan beam incident through the first side into an s-polarized beam and a p-polarized beam with polarizations orthogonal to each other and emits them in parallel through the second side. Beam displacer; and a wedge prism installed on the beam path of one of the s-polarized beam and the p-polarized beam emitted through the second surface to change the traveling angle of the beam so that the two beams are emitted at different angles. It can be included.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 상기 제2 면을 통해 출사되는 s-편광 빔 및 p-편광 빔의 경로 중 더욱 짧은 p-편광 빔의 경로 상에 설치되고, 상기 빔 디스플레이서와 동일한 소재로 구현되어, 출사되는 s-편광 빔과 p-편광 빔 간의 광 경로 길이의 차를 보상하는 광경로차 보정부를 더 포함할 수 있다.In addition, the scan beam splitter is installed on the path of the shorter p-polarized beam among the paths of the s-polarized beam and the p-polarized beam emitted through the second surface, and is made of the same material as the beam displacer. It may further include an optical path difference correction unit that compensates for the difference in optical path length between the emitted s-polarized beam and the p-polarized beam.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 결정축이 서로 수직이고 서로 상이한 재료로 만들어진 두 삼각프리즘의 조합으로 이루어지며, 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 두 삼각프리즘의 경계면에서 상기 스캔빔과 평행하게 진행하는 제1 편광 빔 및 상기 제1 편광 빔과 설정 각도를 가지고 진행하는 제2 편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 출사시키는 로촌(Rochon) 프리즘 또는 세나르몽(Senarmont) 프리즘 구조의 편광 프리즘을 포함하며, 상기 제1 편광 빔이 s-편광 빔이면 상기 제2 편광 빔은 p-편광 빔이고, 상기 제1 편광 빔이 p-편광 빔이면 상기 제2 편광 빔은 s-편광 빔일 수 있다.In addition, the scan beam splitter is composed of a combination of two triangular prisms whose crystal axes are perpendicular to each other and made of different materials, and the scan beam incident through the first surface is transmitted parallel to the scan beam at the boundary surface of the two triangular prisms. A polarizing prism having a Rochon prism or Senarmont prism structure that separates the first polarized beam into a first polarized beam and a second polarized beam that travels at a set angle and emits them through a second surface. Including, if the first polarized beam is an s-polarized beam, the second polarized beam may be a p-polarized beam, and if the first polarized beam is a p-polarized beam, the second polarized beam may be an s-polarized beam.
또한, 상기 편광 프리즘은 상기 경계면의 중심을 기준으로 설정 각도만큼 회전된 상태로 설치되며, 상기 설정 각도는, 상기 경계면의 중심에서 분리 출사된 제1 편광 빔과 제2 편광 빔의 진행 방향 간 각도차(θ)의 절반에 해당한 θ/2일 수 있다.In addition, the polarizing prism is installed in a state rotated by a set angle based on the center of the boundary surface, and the set angle is the angle between the travel directions of the first polarization beam and the second polarization beam separately emitted from the center of the boundary surface. It may be θ/2, which is half of the difference (θ).
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 상기 제2 면을 통해 출사되는 제2 편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하는 제1 및 제2 거울과, 상기 제2 면을 통해 출사되는 제1 편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하며 상기 제1 및 제2 거울과 대칭되게 설치되는 제3 및 제4 거울을 포함하는 각도 조절부를 더 포함하며, 상기 각도 조절부에 의한 각 거울의 각도 조절을 통해 상기 제2 거울을 거친 제2 편광 빔과 상기 제4 거울을 거친 제1 편광 빔의 진행 방향이 서로 다른 각도로 조정될 수 있다.In addition, the scan beam splitter includes first and second mirrors that are sequentially installed on the path of the second polarized beam emitted through the second surface to change the beam path, and a first and second mirrors that are sequentially installed on the path of the second polarized beam emitted through the second surface. 1. It further includes an angle adjusting unit including third and fourth mirrors that are sequentially installed on the path of the polarizing beam to change the beam path and are installed symmetrically to the first and second mirrors, wherein the angle adjusting unit By adjusting the angle of each mirror, the travel directions of the second polarized beam that has passed through the second mirror and the first polarized beam that has passed through the fourth mirror can be adjusted to different angles.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 결정축이 서로 수직이고 서로 상이한 재료로 만들어진 두 삼각프리즘의 조합으로 이루어지며, 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 두 삼각프리즘의 경계면에서 상기 스캔빔의 방향에 대해 설정 각도를 가지고 서로 대칭되게 진행하는 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 출사시키는 월라스턴(Wollaston) 프리즘 구조의 편광 프리즘을 포함할 수 있다.In addition, the scan beam splitter is composed of a combination of two triangular prisms whose crystal axes are perpendicular to each other and made of different materials, and the scan beam incident through the first surface is divided into two triangular prisms at the boundary surface of the two triangular prisms in the direction of the scan beam. It may include a polarizing prism of a Wollaston prism structure that separates the s-polarized beam and the p-polarized beam, which proceed symmetrically to each other at a set angle, and emits them through the second surface.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 상기 제2 면을 통해 출사되는 p-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하는 제1 및 제2 거울과, 상기 제2 면을 통해 출사되는 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하며 상기 제1 및 제2 거울과 대칭되게 설치되는 제3 및 제4 거울을 포함한 각도 조절부를 더 포함하며, 상기 각도 조절부에 의한 각 거울의 각도 조절을 통해 상기 제2 거울을 거친 p-편광 빔과 상기 제4 거울을 거친 s-편광 빔의 진행 방향이 서로 다른 각도로 조정될 수 있다.In addition, the scan beam splitter includes first and second mirrors that are sequentially installed on the path of the p-polarized beam emitted through the second surface to change the beam path, and s emitted through the second surface. -It further comprises an angle adjusting unit including third and fourth mirrors that are sequentially installed on the path of the polarizing beam to change the beam path and are installed symmetrically with the first and second mirrors, and the angle adjusted by the angle adjusting unit By adjusting the angle of the mirror, the travel directions of the p-polarized beam that has passed through the second mirror and the s-polarized beam that has passed through the fourth mirror can be adjusted to different angles.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 입사된 스캔빔에서 s-편광 빔 성분을 반사시키고 p-편광 빔 성분을 투과시키는 제1 편광 빔스플리터; 상기 제1 편광 빔스플리터에서 반사시킨 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울; 상기 제1 편광 빔스플리터에서 투과시킨 p-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제5 거울; 각도 조절이 가능하며, 상기 제5 거울을 거친 p-편광 빔의 각도를 90도 보다 큰 각도로 반사시키는 제6 거울; 및 상기 제2 거울을 거친 s-편광 빔과 상기 제6 거울을 거친 p-편광 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 제2 편광 빔스플리터를 포함할 수 있다.In addition, the scan beam splitter includes a first polarizing beam splitter that reflects the s-polarized beam component and transmits the p-polarized beam component from the incident scan beam; first and second mirrors sequentially installed on the path of the s-polarized beam reflected from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees; third to fifth mirrors sequentially installed on the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees; a sixth mirror whose angle is adjustable and which reflects the angle of the p-polarized beam that has passed through the fifth mirror at an angle greater than 90 degrees; and a second polarized beam that receives the s-polarized beam that has passed through the second mirror and the p-polarized beam that has passed through the sixth mirror through the first and second sides, respectively, and outputs them at different angles through the third side. May include a splitter.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 입사된 스캔빔에서 s-편광 빔 성분을 반사시키고 p-편광 빔 성분을 투과시키는 제1 편광 빔스플리터; 상기 제1 편광 빔스플리터에서 반사시킨 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울; 상기 제1 편광 빔스플리터에서 투과시킨 p-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제6 거울; 상기 제6 거울에서 반사된 빔을 입사받아 진행 각도를 변경하여 출력하는 웨지 프리즘; 및 상기 제2 거울을 거친 s-편광 빔과 상기 웨지 프리즘을 거친 p-편광 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 제2 편광 빔스플리터를 포함할 수 있다.In addition, the scan beam splitter includes a first polarizing beam splitter that reflects the s-polarized beam component and transmits the p-polarized beam component from the incident scan beam; first and second mirrors sequentially installed on the path of the s-polarized beam reflected from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees; third to sixth mirrors sequentially installed on the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees; a wedge prism that receives the beam reflected from the sixth mirror and outputs the beam by changing its propagation angle; And a second polarizing beam splitter that receives the s-polarized beam that has passed through the second mirror and the p-polarized beam that has passed through the wedge prism through the first and second sides, respectively, and outputs them at different angles through the third side. may include.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 입사된 스캔빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 빔스플리터; 상기 빔스플리터에서 반사시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울; 상기 빔스플리터에서 투과시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제5 거울; 상기 빔스플리터의 반사된 빔 또는 투과된 빔의 경로 중 어느 하나의 경로 상에 배치되어 s-편광 및 p-편광 중 어느 하나의 편광 성분만 통과시키거나 특정 각도의 선편광 빔으로 만들기 위한 편광기; 각도 조절이 가능하며, 상기 제5 거울을 거친 빔의 각도를 90도 보다 큰 각도로 반사시키는 제6 거울; 및 상기 제2 거울을 거친 빔과 상기 제6 거울을 거친 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 편광 빔스플리터를 포함할 수 있다.In addition, the scan beam splitter includes a beam splitter that transmits part of the incident scan beam and reflects part of it; first and second mirrors sequentially installed on the path of the beam reflected from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees; third to fifth mirrors sequentially installed on the path of the beam transmitted from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees; A polarizer disposed on one of the paths of the reflected beam or the transmitted beam of the beam splitter to allow only one polarization component of s-polarization and p-polarization to pass or to create a linearly polarized beam at a specific angle; a sixth mirror whose angle is adjustable and which reflects the angle of the beam passing through the fifth mirror at an angle greater than 90 degrees; And the beam that has passed through the second mirror and the beam that has passed through the sixth mirror are incident on the first and second sides, respectively, and are formed on the third side. It may include a polarizing beam splitter that outputs output at different angles.
또한, 상기 스캔빔 분할부는, 입사된 스캔빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 빔스플리터; 상기 빔스플리터에서 반사시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울; 상기 빔스플리터에서 투과시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제6 거울; 상기 빔스플리터의 반사된 빔 또는 투과된 빔의 경로 중 어느 하나의 경로 상에 배치되어 s-편광 및 p-편광 중 어느 하나의 편광 성분만 통과시키거나 특정 각도의 선편광 빔으로 만들기 위한 편광기; 상기 제6 거울에서 반사된 빔을 입사받아 진행 각도를 변경하여 출력하는 웨지 프리즘; 및 상기 제2 거울을 거친 빔과 상기 웨지 프리즘을 거친 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 편광 빔스플리터를 포함할 수 있다.In addition, the scan beam splitter includes a beam splitter that transmits part of the incident scan beam and reflects part of it; first and second mirrors sequentially installed on the path of the beam reflected from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees; third to sixth mirrors sequentially installed on the path of the beam transmitted from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees; A polarizer disposed on one of the paths of the reflected beam or the transmitted beam of the beam splitter to allow only one polarization component of s-polarization and p-polarization to pass or to create a linearly polarized beam at a specific angle; a wedge prism that receives the beam reflected from the sixth mirror and outputs the beam by changing its propagation angle; And it may include a polarizing beam splitter that receives the beam that has passed through the second mirror and the beam that has passed through the wedge prism through the first and second sides, respectively, and outputs them at different angles through the third side.
또한, 상기 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템은, 상기 스캔부와 상기 투과체 사이에 설치되어 스캔빔을 원편광으로 변환하여 투과체로 투사하는 제1 λ/4 파장판; 및 상기 투과체와 상기 광 검출부 사이에 설치되어 원편광의 빔을 다시 선편광으로 변환시켜 상기 광 검출부로 제공하는 제2 λ/4 파장판을 더 포함할 수 있다.In addition, the polarization splitting double scanning holography system includes: a first λ/4 wave plate installed between the scan unit and the transmitting body to convert the scan beam into circularly polarized light and project it to the transmitting body; And it may further include a second λ/4 wave plate installed between the transmitting body and the light detection unit to convert the circularly polarized beam back into linearly polarized light and provide it to the light detection unit.
또한, 상기 스캔부는, 투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 제어하도록 수평 스캔 거울과 수직 스캔 거울을 포함하며, 입사된 상기 스캔빔을 수평 및 수직 방향으로 제어하여 투과체로 전달할 수 있다.In addition, the scan unit includes a horizontal scan mirror and a vertical scan mirror to control the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting object, and can control the incident scan beam in horizontal and vertical directions and transmit it to the transmitting object.
또한, 상기 스캔부는, 투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하도록, 상기 스캔빔 분할부로부터 입사된 상기 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 스캔 거울과, 상기 투과체의 후단에서 상기 투과체를 수직 방향으로 이동시키는 트랜슬레이션 스테이지를 포함할 수 있다.In addition, the scan unit includes a scan mirror that controls the scan beam incident from the scan beam splitter in the horizontal direction and transmits it to the transmissive body so as to control the scanning position of the scan beam with respect to the transmissive body in the horizontal and vertical directions; A translation stage may be included at the rear end of the transparent body to move the transparent material in the vertical direction.
또한, 상기 스캔부는, 투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하도록, 상기 스캔빔 분할부로부터 입사된 상기 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 공간 변조(spatial modulation) 스캐너와, 상기 투과체의 후단에서 상기 투과체를 수직 방향으로 이동시키는 트랜슬레이션 스테이지를 포함할 수 있다.In addition, the scan unit controls the scan beam incident from the scan beam splitter in the horizontal direction to control the scanning position of the scan beam with respect to the transmissive body in the horizontal and vertical directions and transmits it to the transmissive body through spatial modulation (spatial modulation). modulation) may include a scanner and a translation stage that moves the transparent material in the vertical direction at the rear end of the transparent material.
또한, 상기 스캔부는, 투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하기 위한 수직 스캐너와 수평 스캐너를 포함하되, 상기 스캔빔 분할부로부터 입사된 상기 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 수평 공간 변조(spatial modulation) 스캐너와, 상기 스캔빔을 수직 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 수직 공간 변조 스캐너를 포함할 수 있다.In addition, the scan unit includes a vertical scanner and a horizontal scanner for controlling the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting body in the horizontal and vertical directions, and controls the scan beam incident from the scan beam splitter in the horizontal direction. It may include a horizontal spatial modulation scanner that controls the scan beam in the vertical direction and transmits it to the transmitting body, and a vertical spatial modulation scanner that controls the scan beam in the vertical direction and transmits it to the transmitting body.
본 발명에 따르면, 스캔 거울의 스캐닝 속도보다 빠르게 투과형 대상물인 투과체에 대한 홀로그램을 초고속으로 획득할 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain a hologram for a transparent object at ultra-high speed, faster than the scanning speed of a scan mirror.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 2a의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 4a의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5h는 도 1에 도시된 스캔빔 분할부의 다양한 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 공간 변조 스캐너의 동작 원리를 설명한 도면이다.
도 8은 수평 및 수직 공간 변조 스캐너의 동작 원리를 설명한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스캔빔 전달부의 구성을 예시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2a is a diagram showing the configuration of a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a diagram showing a modified example of FIG. 2A.
Figure 3 is a diagram showing the configuration of a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to a third embodiment of the present invention.
Figure 4a is a diagram showing the configuration of a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a diagram showing a modified example of FIG. 4A.
FIGS. 5A to 5H are diagrams illustrating various embodiments of the scan beam splitter shown in FIG. 1.
Figure 6 is a diagram explaining the operation of a signal processing unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram explaining the operating principle of a spatial modulation scanner.
Figure 8 is a diagram explaining the operating principle of the horizontal and vertical spatial modulation scanner.
Figure 9 is a diagram illustrating the configuration of a scan beam transmission unit according to an embodiment of the present invention.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Then, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected," but also the case where it is "electrically connected" with another element in between. . Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
본 발명은 투과체에 대한 각도 기울임을 사용한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템에 관한 것으로, 투과형 대상물(transmissive object)(이하, 투과체)에 대한 홀로그램을 고속으로 획득하기 위한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템을 제안한다.The present invention relates to a polarization-splitting double scanning holography system using angle tilt for a transmissive object, and proposes a polarization-splitting double scanning holography system for acquiring a hologram for a transmissive object (hereinafter referred to as a transmissive object) at high speed. do.
본 발명에서는 스캔빔 생성부에서 생성된 빔을 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분할 후 서로 다른 각도로 출사시켜 스캔 대상이 되는 대상물인 투과체에 투사하고 투과체를 투과한 빔을 집광하여 광 검출부로 전달한 후에 광 검출부에서 분리 검출한 s-편광 빔과 p-편광 빔을 처리하는 것을 통해 투과체에 대한 홀로그램을 고속으로 구현하는 광학계 구조를 제안한다.In the present invention, the beam generated by the scan beam generator is divided into an s-polarized beam and a p-polarized beam, and then projected at different angles to a transmitting object, which is the object to be scanned, and the beam passing through the transmitting object is condensed. We propose an optical system structure that implements a hologram for a transmitting object at high speed by processing the s-polarized beam and p-polarized beam that are separately detected by the light detector after being transmitted to the light detector.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템을 도면을 통하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the polarization splitting double scanning holography system for a transmissive material according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 1 to 4 are diagrams showing the configuration of a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to the first to fourth embodiments of the present invention.
먼저, 도 1과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템(100)은 크게 스캔빔 생성부(110), 스캔빔 분할부(120), 스캔부(130), 스캔빔 전달부(135), 광 검출부(140) 및 신호 처리부(150)를 포함한다. 이러한 기본 구조는 나머지 제2 내지 제4 실시예에서도 적용된다.First, as shown in FIG. 1, the polarization splitting double
먼저, 스캔빔 생성부(110)는 광원에서 분할된 제1 및 제2 빔 중 제1 빔을 주파수 천이시켜 제1 렌즈(115)를 통해 제1 곡률빔으로 변환하고, 제2 빔을 제2 렌즈(116)를 통해 제2 곡률빔으로 변환한 후, 제1 및 제2 곡률빔을 간섭시켜 스캔빔을 형성한다. First, the
스캔빔 생성부(110)는 광원을 제1 및 제2 빔으로 분할하여 제1 및 제2 곡률빔을 생성 후 생성된 두 빔을 다시 결합하는 마크젠더 간섭계 구조를 사용한다.The
스캔빔 생성부(110)는 제1 거울(M1), 광분할기(111), 주파수 천이수단(112), 제2 및 제3 거울(M2,M3), 제1 및 제2 빔 곡률생성부(N1,N2), 그리고 간섭수단(117)을 포함하며, 광원을 더 포함할 수 있다.The
광원은 전자기파를 발생시키는 부분이다. 광원은 전자기파의 발생이 가능한 레이저 발생기, LED(light emitting diode), 결맞음 길이(coherence length)가 짧은 헬로겐 광처럼 가간섭성(Coherence)이 낮은 빔 등의 다양한 수단을 포함할 수 있다. 이하에서는 광원을 레이저 발생기로 구현한 것을 대표 예시로 한다.The light source is the part that generates electromagnetic waves. The light source may include various means such as a laser generator capable of generating electromagnetic waves, a light emitting diode (LED), and a beam with low coherence such as helogen light with a short coherence length. Below, the light source implemented as a laser generator is taken as a representative example.
광원으로부터 출력된 빔은 제1 거울(M1)에 전달된 후 반사되어 광분할기(111)로 입력된다.The beam output from the light source is transmitted to the first mirror (M1) and then reflected and input to the
광분할기(111)는 입사되는 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 분리하여, 제1 빔을 위상 변조수단(112)(음향-광 변조기)으로 전달하고 제2 빔을 제3 거울(M3)로 전달한다. 즉, 광분할기(111)에서 제1 빔의 경로를 따르는 빔은 위상 변조수단(112)에 전달되고, 제2 빔의 경로를 따르는 빔은 제3 거울(M3)로 전달된다. The
여기서, 광분할기(111)는 광 섬유 커플러(optical fiber coupler), 빔 스플리터(beam splitter), 기하위상렌즈(geometric phase lens) 등으로 구성될 수 있고, 자유 공간을 도파하여 빔을 외부로 전달하는 방식으로 구현될 수 있다. 여기서 기하위상렌즈 등 공축상(in-line)에서 빔을 분할할 수 있는 수단을 이용하는 경우 공축상에서 제1 빔과 제2 빔으로 분할할 수 있다. 이하에서는 각각의 광분할기를 빔 스플리터로 구현한 것을 가정한다. Here, the
위상 변조수단(112)은 제1 빔을 주파수 천이시킨 후 제2 거울(M2)로 전달한다. 주파수 천위 수단 즉, 위상 변조수단은 함수 발생기(미도시)에서 발생된 주파수를 이용하여, 제1 빔의 주파수를 Ω 만큼 천이시켜 제2 거울(M2)로 전달할 수 있다. 여기서, 위상 변조수단은 음향 광 변조기(acousto-optic modulator), 전자 광 변조기(electro-optic modulator)을 포함한 전기 신호에 따라 빛의 위상을 변조하는 다양한 종류의 변조기로 구현될 수 있다.The phase modulation means 112 shifts the frequency of the first beam and then transmits it to the second mirror (M2). The frequency shifting means, that is, the phase modulating means, can shift the frequency of the first beam by Ω using a frequency generated by a function generator (not shown) and transmit it to the second mirror (M2). Here, the phase modulator may be implemented with various types of modulators that modulate the phase of light according to an electric signal, including an acousto-optic modulator and an electro-optic modulator.
제2 거울(M2)에서 반사된 제1 빔은 제1 빔 곡률생성부(N1)로 전달된다. 제3 거울(M3)에서 반사된 제2 빔은 제2 빔 곡률생성부(N2)로 전달된다. 빔확대기는 콜리메이터로 구현될 수 있다.The first beam reflected from the second mirror (M2) is transmitted to the first beam curvature generator (N1). The second beam reflected from the third mirror (M3) is transmitted to the second beam curvature generator (N2). The beam expander can be implemented as a collimator.
제1,2 빔 곡률 생성부(N1,N2)는 각각의 빔을 입사받아 콜리메이트된 빔을 포함하여 음의 곡률에서 양의 곡률 사이의 곡률을 갖는 확대된 빔을 생성한다.The first and second beam curvature generators N1 and N2 receive each beam and generate an enlarged beam having a curvature between negative and positive curvatures, including a collimated beam.
제1 빔 곡률 생성부(N1)의 구체적인 구현 예로는 제2 거울(M2)에서 반사된 제1 빔을 구면파로 변환하는 제1 렌즈(113)와 구면파를 입사받아 곡률이 있는 빔(제1 곡률빔)을 생성하는 제2 렌즈(115)를 갖는 빔 확대기로, 제1 렌즈(113)와 제2 렌즈(115)의 거리를 조정함으로써 빔의 곡률을 조정할 수 있다. 제2 빔 곡률 생성부(N2)의 구체적인 구현 예로는 제3 거울(M3)에서 반사된 제2 빔을 구면파로 변환하는 제3 렌즈(114)와 구면파를 입사받아 곡률이 있는 빔(제2 곡률빔)을 생성하는 제4 렌즈(116)를 갖는 빔 확대기로, 제3 렌즈(114)와 제4 렌즈(116)의 거리를 조정함으로써 빔의 곡률을 조정할 수 있다. A specific example of implementation of the first beam curvature generator (N1) includes a
제1 빔 곡률 생성부(N1)는 제1 빔을 제1 곡률 빔으로 변환하여 간섭수단(117)로 전달한다. 즉, 제1 빔 곡률 생성부(N1)는 제1 빔의 공간분포를 변조하여 제2 곡률 빔을 생성한다.The first beam curvature generator (N1) converts the first beam into a first curvature beam and transmits it to the interference means (117). That is, the first beam curvature generator N1 generates a second curvature beam by modulating the spatial distribution of the first beam.
제2 빔 곡률 생성부(N2)는 제2 빔을 제1 곡률 빔으로 변환하여 간섭수단(117)로 전달한다. 즉, 제2 빔 곡률 생성부(N2)는 제2 빔의 공간분포를 변조하여 제2 곡률 빔을 생성한다. The second beam curvature generator (N2) converts the second beam into a first curvature beam and transmits it to the interference means (117). That is, the second beam curvature generator N2 generates the second curvature beam by modulating the spatial distribution of the second beam.
생성된 제1 및 제2 곡률빔은 간섭수단(117)을 통과하면서 서로 간섭되어 스캔부(130)로 전달된다. 간섭수단(117)은 빔스플리터로 구현될 수 있다. The generated first and second curvature beams interfere with each other while passing through the interference means 117 and are transmitted to the
간섭수단(117)은 제1 빔 곡률생성부(N1)를 통과한 제1 빔(제1 곡률 빔) 및 제2 빔 곡률생성부(N2)를 통과한 제2 빔(제2 곡률 빔)을 서로 중첩하고 간섭시켜서 프레넬 윤대 패턴(Fresnel zone pattern)의 간섭 패턴을 갖는 스캔빔을 형성한다. 프레넬 윤대 패턴은 곡률이 완전히 같지 않은 제1 곡률빔과 제2 곡률빔의 간섭에 의해서 생성됨 빔 패턴을 나타낼 수 있다.The interference means 117 generates a first beam (first curved beam) that has passed through the first beam curvature generator (N1) and a second beam (second curved beam) that has passed through the second beam curvature generator (N2). They overlap and interfere with each other to form scan beams with an interference pattern of a Fresnel zone pattern. The Fresnel annular pattern may represent a beam pattern generated by interference between a first and second curved beam whose curvatures are not completely the same.
이와 같이, 스캔빔 생성부(110)는 광원으로부터 분리된 제1 빔과 제2 빔을 제1 및 제2 곡률빔으로 변환 후 간섭수단(117)을 통해 서로 중첩시켜서 스캔빔을 형성하고 형성한 스캔 빔을 스캔빔 분할부(120)로 전달한다.In this way, the
여기서 스캔빔 생성부(110)에서 생성된 스캔빔은 스캔빔 분할부(120)의 수평 방향(도 1에서 스캔빔 분할부에 빔이 입사되는 방향)에 대해 45도로 선편광된 빔이거나 선편광되지 않은 빔인 것이 바람직하다.Here, the scan beam generated by the
이를 위해, 레이저에서 스캔빔 분할부(120)의 수평방향에 대해 45도로 선편광된 빔을 생성하거나, 레이저에서 임의의 방향으로 선편광 빔을 출력하고 출력된 레이저 빔의 선편광 방향을 파장판(wave plate)을 이용하여 회전시켜서, 스캔빔 분할부(120)의 수평 방향에 대해 45도로 편광된 빔을 생성할 수 있다. 레이저 빔에서 원편광 빔을 생성하는 경우 파장판을 이용해 선편광 빔으로 변경할 수 있음은 물론이다. For this purpose, the laser generates a beam linearly polarized at 45 degrees with respect to the horizontal direction of the
스캔빔 분할부(120)는 입사되는 스캔빔을 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분할하여 분할된 2개의 편광 빔을 서로 다른 각도로 스캔부(130)를 향해 출사시킨다. 즉, 스캔빔 분할부(120)는 스캔빔 생성부(110)로부터 전달받은 스캔빔을 편광에 따라 2개의 스캔빔(제1 스캔빔; s-편광 빔, 제2 스캔빔: p-편광 빔)으로 분할하고 2개의 빔을 서로 다른 각도로 출사시켜 스캔부(130)로 전달하는 역할을 한다. The
이와 같이, 스캔빔 분할부(120)는 스캔빔 생성부(110)로부터 받은 빔을 p-편광 빔과 s-편광 빔으로 공간적으로 분리하고 분리한 두 빔을 서로 평행하게 출사시키지 않고 서로 다른 각도로 출사시킨다.In this way, the
이러한 스캔빔 분할부(120)는 스캔빔을 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분할하는 기능, 분할된 두 빔 간의 광 경로 길이를 동일하게 조절하는 기능, 그리고 분할된 두 빔의 진행 방향을 서로 다른 각도로 만들어 주는 기능을 포함하여 구현될 수 있다. This
첫 번째 기능의 경우 빔 디스플레이서(Beam displacer), 편광 프리즘 혹은 편광빔분할기(Polarized Beam Splitter, PBS)를 통하여 구현 가능하고, 두 번째와 세 번째 기능의 경우 웨지 프리즘을 이용하거나, 복수의 거울들의 조합을 이용하거나, 복수의 거울들과 편광빔분할기(PBS)의 조합을 이용하여 구현 가능하다. 이에 대해서는 아래의 도 5a 내지 도 5h를 통하여 상세히 설명할 것이다.The first function can be implemented using a beam displacer, polarizing prism, or polarized beam splitter (PBS), and the second and third functions can be implemented using a wedge prism or a plurality of mirrors. It can be implemented using a combination or a combination of a plurality of mirrors and a polarizing beam splitter (PBS). This will be explained in detail through FIGS. 5A to 5H below.
다음은 도 1에 도시된 스캔빔 분할부의 구성을 더욱 상세히 설명한다. 스캔빔 분할부(120)는 이하와 같은 다양한 구조로 구현될 수 있다. Next, the configuration of the scan beam splitter shown in FIG. 1 will be described in more detail. The
도 5a 내지 도 5h는 도 1에 도시된 스캔빔 분할부의 다양한 실시예를 설명하는 도면이다.FIGS. 5A to 5H are diagrams illustrating various embodiments of the scan beam splitter shown in FIG. 1.
먼저, 도 5a는 스캔빔 분할부의 제1 실시예로서, 스캔빔 분할부(120-1)는 편광분할기에 해당하는 빔 디스플레이서(Beam displacer)(121a)와 웨지 프리즘(Wedge prism)(122)을 포함하며, 도 5a의 맨 아래 그림과 같이 분할된 두 편광빔의 광 경로차를 보정하기 위한 광경로차 보정부(123)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 도 5a의 상단의 두 그림은 웨지 프리즘(122)의 설치 위치를 달리한 것이고, 마지막 그림은 광경로차 보정부(123)를 추가한 것이다.First, Figure 5a shows the first embodiment of the scan beam splitter, where the scan beam splitter 120-1 includes a beam displacer 121a corresponding to a polarization splitter and a wedge prism 122. ) and may further include an optical path difference correction unit 123 for correcting the optical path difference between the two divided polarization beams as shown in the bottom figure of FIG. 5A. Here, the top two pictures of FIG. 5A show different installation positions of the wedge prism 122, and the last picture shows the addition of the optical path difference correction unit 123.
빔 디스플레이서(121a)는 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 서로 직교하는 편광의 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 나란히 출사시킨다. 이때, 빔 디스플레이서(121a)는 비등방성 광학재료로 이루어지며, 비등방성 광학재료로는 Calcite(방해석), YVO4, α-BBO, TeO2 등이 사용될 수 있다. The beam displacer 121a separates the scan beam incident through the first side into an s-polarized beam and a p-polarized beam with polarizations orthogonal to each other, and emits them in parallel through the second side. At this time, the beam displacer 121a is made of an anisotropic optical material. Calcite, YVO4, α-BBO, TeO 2 , etc. may be used as the anisotropic optical material.
이러한 도 5a에서, 출사되는 두 개의 편광빔 중에서 빔 디스플레이서(121a)의 광축(상면의 광축 표시 참조)과 동일한 방향으로 편광이 진동하는 광선은 정상광선(ordinary ray)이라 부르며, 광축과 수직을 이루는 방향으로 편광이 진동하는 광선은 이상광선(extra-ordinary ray)이라 부른다. In FIG. 5A, among the two polarized beams emitted, a ray whose polarization oscillates in the same direction as the optical axis of the beam displacer 121a (see optical axis indication on the upper surface) is called an ordinary ray, and is perpendicular to the optical axis. A ray whose polarization oscillates in the same direction is called an extra-ordinary ray.
도 5a의 경우 빔 디스플레이서(121a)에서 출사되는 p-편광빔은 빔 디스플레이서(121a)의 광축과 평행한 정상광선에 해당하고, s-편광빔은 광축과 수직인 이상광선에 해당한다. In the case of FIG. 5A, the p-polarized beam emitted from the beam displacer 121a corresponds to a normal ray parallel to the optical axis of the beam displacer 121a, and the s-polarized beam corresponds to an abnormal ray perpendicular to the optical axis.
이와 같이, 물질결정 구조가 비등방성인 광학재료를 사용하여 빔 디스플레이서(121a)를 구현하면 편광에 따라 굴절율이 달라지는 복굴절 특징을 가짐에 따라, 45도로 편광되거나 편광되지 않은 빔을 입사받아 90도 위상 차이를 가지는 두 개의 선형편광된 빔(s-편광빔, p-편광빔)으로 분할할 수 있다. In this way, when the beam displacer 121a is implemented using an optical material with an anisotropic material crystal structure, it has a birefringent characteristic in which the refractive index changes depending on polarization, so that a beam polarized at 45 degrees or unpolarized is incident and has a phase of 90 degrees. It can be split into two linearly polarized beams (s-polarized beam, p-polarized beam) with a difference.
빔 디스플레이서(121a)의 후단에는 웨지 프리즘(122)이 배치된다. 도 5a의 첫 번째 그림의 경우, 웨지 프리즘(122)이 p-편광 빔의 경로 상에 설치된 것이고, 두 번째 그림의 경우 s-편광 빔의 경로 상에 설치된 것을 예시한다. A wedge prism 122 is disposed at the rear end of the beam displacer 121a. In the first picture of FIG. 5A, the wedge prism 122 is installed on the path of the p-polarized beam, and in the second picture, the wedge prism 122 is installed on the path of the s-polarized beam.
이와 같이, 웨지 프리즘(122)은 빔 디스플레이서(121a)의 제2 면을 통해 출사된 s-편광 빔과 p-편광 빔 중 어느 하나의 빔 경로 상에 설치되어 해당 빔의 진행 각도를 변경함에 따라, 2개의 빔이 서로 다른 각도로 출사되도록 한다.In this way, the wedge prism 122 is installed on the beam path of one of the s-polarized beam and the p-polarized beam emitted through the second surface of the beam displacer 121a to change the traveling angle of the beam. Accordingly, the two beams are emitted at different angles.
웨지 프리즘(122)은 글라스(glass) 재질로 형성될 수 있으며, 쐐기 모양을 가지고 후면에 경사 표면이 형성되어 있어, 후면에 출력되는 빔을 편향시킬 수 있다. 도 5a의 첫 번째 그림의 경우, 빔 디스플레이서(121a)에서 평행하게 출력되는 두 빔 중에서 p-편광 빔을 편항시킨 것이고, 두 번째 그림의 경우 s-편광 빔을 편항시킨 것을 나타낸다.The wedge prism 122 may be made of a glass material, has a wedge shape and has an inclined surface formed on the rear, and can deflect the beam output to the rear. In the first picture of FIG. 5A, the p-polarized beam is polarized among the two beams output in parallel from the beam displacer 121a, and in the second picture, the s-polarized beam is polarized.
여기서, 빔 디스플레이서(121a)에서 분리 출사되는 두 편광빔 간에는 광경로 차이가 발생하는데, 이를 보정하기 위해 광경로차 보정부(123)가 사용될 수 있다. 이때, 정상광선의 출사된 위치에 빔 디스플레이서(121a)와 동일한 조건의 광학재료를 설치하고 이를 이용하여 두 빔 간 광경로 차이를 보정할 수 있다.Here, an optical path difference occurs between the two polarized beams separately emitted from the beam displacer 121a, and the optical path difference correction unit 123 may be used to correct this. At this time, an optical material under the same conditions as the beam displacer 121a can be installed at the position where the normal ray is emitted, and the optical path difference between the two beams can be corrected using this.
구체적으로, 광경로차 보정부(123)는 빔 디스플레이서(121a)의 제2 면을 통해 출사되는 s-편광 빔 및 p-편광 빔의 경로 중 더욱 짧은 p-편광 빔의 경로 상에 설치되고, 빔 디스플레이서(121a)와 동일한 광학 재료로 구현되어, 출사되는 s-편광 빔과 p-편광 빔 간의 광 경로 길이의 차를 보상할 수 있다.Specifically, the optical path difference correction unit 123 is installed on the path of the shorter p-polarized beam among the paths of the s-polarized beam and the p-polarized beam emitted through the second surface of the beam displacer 121a. , It is implemented with the same optical material as the beam displacer 121a, and can compensate for the difference in optical path length between the emitted s-polarized beam and the p-polarized beam.
여기서, 빔 디스플레이서(121a)를 구성하는 광학 소재(광재료)의 두께를 조정하면 s-편광 빔과 p-편광 빔의 출사 위치(빔간 간격)가 조정될 수 있으며 이를 통해 빔 디스플레이서(121a)를 통한 출사 빔의 변위값 조절이 가능해진다. Here, by adjusting the thickness of the optical material (optical material) constituting the beam displacer 121a, the emission position (inter-beam spacing) of the s-polarized beam and the p-polarized beam can be adjusted, and through this, the beam displacer 121a It is possible to control the displacement value of the emitted beam through .
다음, 도 5b는 스캔빔 분할부의 제2 실시예로서, 도 5b에 나타낸 스캔빔 분할부(120-2)는 로촌(Rochon) 프리즘 구조의 편광 프리즘(121b)을 포함하여 구현되며, 복수의 거울을 이용한 각도 조절부(R)를 더 포함할 수 있다.Next, FIG. 5B is a second embodiment of the scan beam splitter. The scan beam splitter 120-2 shown in FIG. 5B is implemented including a polarizing prism 121b of a Rochon prism structure, and includes a plurality of polarizing prisms 121b. It may further include an angle adjustment unit (R) using a mirror.
도 5b에 도시된 편광 프리즘(121b)은 로촌 프리즘으로 구현되며, 결정축이 서로 수직이고 서로 상이한 재료로 만들어진 두 삼각프리즘의 조합으로 이루어진다. 여기서, 편광 프리즘(121b)은 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 두 삼각프리즘의 경계면에서 스캔빔(입사광선)과 평행하게 진행하는 s-편광 빔과, 스캔빔(입사광선)과 설정 각도를 가지고 진행하는 p-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 출사시킨다.The polarizing prism 121b shown in FIG. 5B is implemented as a Rochon prism and is composed of a combination of two triangular prisms whose crystal axes are perpendicular to each other and made of different materials. Here, the polarizing prism 121b divides the scan beam incident through the first surface into an s-polarized beam that travels parallel to the scan beam (incident ray) at the boundary of the two triangular prisms, and the scan beam (incident ray) at a set angle. It is separated into a p-polarized beam that travels with and is emitted through the second side.
여기서, 입사광선은 두 삼각프리즘 재료의 경계면에서 빛의 파장과 재료의 굴절귤에 따라, 각도를 가지고 출사하는 이상광선(extra-ordinary ray)과 입사광선과 평행하게 출사하는 정상광선(ordinary ray)으로 분리된다.Here, the incident ray is an extra-ordinary ray that is emitted at an angle and an ordinary ray that is emitted parallel to the incident ray, depending on the wavelength of light and the refraction of the material at the boundary between the two triangular prism materials. is separated into
이러한 도 5b의 경우 입사빔과 평행하게 출사되는 s-편광빔은 정상광선, 입사빔과 각도를 가지고 진행하는 p-편광빔은 이상광선에 해당한다.In the case of FIG. 5B, the s-polarized beam emitted parallel to the incident beam corresponds to normal ray, and the p-polarized beam traveling at an angle with the incident beam corresponds to abnormal ray.
여기서, 편광프리즘(121b)은 두 삼각프리즘의 경계면의 중심을 기준으로 설정 각도(θ/2)만큼 회전된 상태로 설치(배치)된다. 이때, θ는 상측 그림과 같이 경계면의 중심에서 분리 출사된 s-편광 빔과 p-편광 빔의 진행 방향 간 각도차에 해당한다. Here, the polarizing prism 121b is installed (placed) rotated by a set angle (θ/2) based on the center of the boundary surface of the two triangular prisms. At this time, θ corresponds to the angle difference between the travel directions of the s-polarized beam and the p-polarized beam separately emitted from the center of the boundary surface, as shown in the upper figure.
즉, 도 5b와 같이, 편광프리즘(121b)은 편광빔의 각도차(θ)의 절반에 해당한 θ/2만큼 회전된 상태로 배치된다. That is, as shown in Figure 5b, the polarizing prism 121b is arranged in a state rotated by θ/2, which is half of the angle difference θ of the polarized beam.
이러한 제2 실시예에서, 각도 조절부(R)는 편광프리즘(121b)의 제2 면을 통해 출사되는 p-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하는 제1 및 제2 거울(M1,M2)과, 제2 면을 통해 출사되는 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하며 제1 및 제2 거울(M1,M2)과 대칭되게 설치되는 제3 및 제4 거울(M3,M4)을 포함하며, 각 거울(M1~M4)에 대한 각도 조절이 가능하다. In this second embodiment, the angle adjusting unit (R) includes first and second mirrors that are sequentially installed on the path of the p-polarized beam emitted through the second surface of the polarizing prism (121b) to change the beam path. (M1, M2) and third and second mirrors (M1, M2), which are sequentially installed on the path of the s-polarized beam emitted through the second surface to change the beam path and are installed symmetrically to the first and second mirrors (M1, M2). It includes a fourth mirror (M3, M4), and the angle of each mirror (M1~M4) can be adjusted.
이와 같은 각도 조절부(R)를 통해, 각 거울의 각도를 조절함으로써, 마지막 제2 거울(M2)을 거친 p-편광 빔과 제4 거울(M4)을 거친 s-편광 빔의 진행 방향이 서로 다른 각도로 조정될 수 있다. By adjusting the angle of each mirror through this angle adjusting unit (R), the travel directions of the p-polarized beam that passed through the last second mirror (M2) and the s-polarized beam that passed through the fourth mirror (M4) are different from each other. Can be adjusted to different angles.
다음, 도 5c는 스캔빔 분할부의 제3 실시예로서, 도 5c에 나타낸 스캔빔 분할부(120-3)는 세나르몽(Senarmont) 프리즘 구조의 편광 프리즘(121c)을 포함하며, 도 5b에서와 같이 M1~M4을 포함한 위치 조절부(R)의 구성을 포함할 수 있다.Next, FIG. 5C shows a third embodiment of the scan beam splitter. The scan beam splitter 120-3 shown in FIG. 5C includes a polarizing prism 121c of a Senarmont prism structure, and FIG. 5B As shown, it may include a position control unit (R) including M1 to M4.
도 5c에 도시된 편광 프리즘(121c)은 세나르몽 프리즘으로 구현되며, 결정축이 서로 수직이고 서로 상이한 재료로 만들어진 두 삼각프리즘의 조합으로 이루어진다.The polarizing prism 121c shown in FIG. 5C is implemented as a Senarmont prism and is composed of a combination of two triangular prisms whose crystal axes are perpendicular to each other and made of different materials.
여기서, 편광 프리즘(121c)은 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 두 삼각프리즘의 경계면에서 스캔빔과 평행하게 진행하는 p-편광 빔과, 스캔빔과 설정 각도를 가지고 진행하는 s-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 출사시킨다. Here, the polarizing prism 121c is a p-polarized beam that travels parallel to the scan beam at the boundary of the two triangular prisms for the scan beam incident through the first surface, and an s-polarized beam that travels at a set angle with the scan beam. It is separated and emitted through the second side.
여기서, 입사광선은 두 삼각프리즘 재료의 경계면에서 빛의 파장과 재료의 굴절귤에 따라 각도를 가지고 출사하는 정상광선(ordinary ray)과 입사광선과 평행하게 출사하는 이상광선(extra-ordinary ray)으로 분리된다.Here, the incident ray is divided into an ordinary ray, which is emitted at an angle depending on the wavelength of light and the refraction of the material at the boundary between the two triangular prism materials, and an extra-ordinary ray, which is emitted parallel to the incident ray. separated.
이러한 도 5c에서는 입사빔과 평행하게 출사되는 p-편광빔은 이상광선, 입사빔과 각도를 가지고 진행하는 s-편광빔은 정상광선에 해당한다.In FIG. 5C, the p-polarized beam that is emitted parallel to the incident beam corresponds to an abnormal ray, and the s-polarized beam that travels at an angle to the incident beam corresponds to a normal ray.
도 5c의 경우 세나르몽 프리즘으로 구현된 것을 제외하고는 도 5b와는 기본 구조 및 동작 원리가 동일하므로, 이에 대한 반복된 설명은 생략한다.In the case of FIG. 5C, the basic structure and operating principle are the same as those of FIG. 5B except that it is implemented with a Senardmont prism, so repeated description thereof will be omitted.
다음, 도 5d는 스캔빔 분할부의 제4 실시예로서, 도 5d에 나타낸 스캔빔 분할부(120-4)는 월라스턴(Wollaston) 프리즘 구조의 편광 프리즘(121d)을 포함하며, 도 5b에서와 같이 M1~M4을 포함한 각도 조절부(R)를 포함할 수 있다.Next, FIG. 5D shows a fourth embodiment of the scan beam splitter. The scan beam splitter 120-4 shown in FIG. 5D includes a polarizing prism 121d of a Wollaston prism structure, and in FIG. 5B It may include an angle adjustment unit (R) including M1 to M4 as shown.
편광 프리즘(121d)은 결정축이 서로 수직이고 서로 상이한 재료로 만들어진 두 삼각프리즘의 조합으로 이루어지며, 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 두 삼각프리즘의 경계면에서 스캔빔의 방향에 대해 설정 각도를 가지고 서로 대칭되게 진행하는 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 출사시킨다. The polarizing prism 121d is composed of a combination of two triangular prisms whose crystal axes are perpendicular to each other and made of different materials. The scan beam incident through the first surface is adjusted at a set angle with respect to the direction of the scan beam at the boundary surface of the two triangular prisms. It is separated into an s-polarized beam and a p-polarized beam, which proceed symmetrically to each other, and are emitted through the second surface.
이러한 월라스턴 프리즘 구조에서, 입사광선과 만나는 첫번째 삼각프리즘의 결정축이 입사광선과의 진행 방향과 수직이며 두번째 삼각프리즘에서의 결정축은 첫번째 삼각프리즘과 수직을 이루면, 입사광선이 두 재료의 경계면에서 빛의 파장과 재료의 굴절율에 따라 각도를 가지고 출사하는 정상광선과 이상광선으로 분리된다. In this Wollaston prism structure, if the crystal axis of the first triangular prism that meets the incident ray is perpendicular to the direction of travel of the incident ray, and the crystal axis of the second triangular prism is perpendicular to the first triangular prism, the incident ray is transmitted at the interface between the two materials. Depending on the wavelength and refractive index of the material, it is divided into normal rays and abnormal rays that emit at an angle.
이러한 도 5d의 구조에서는 도 5b나 도 5c와는 다르게, 편광프리즘을 별도로 회전시킬 필요가 없다는 장점이 있다. 아울러, 이러한 도 5d의 실시예에서, M1~M4 및 L을 포함하여 구현된 각도 조절부(R)는 그 기본 구조와 동작 원리가 앞서 상술한 도 5b와 같으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다. The structure of Figure 5d has the advantage that, unlike Figures 5b or 5c, there is no need to separately rotate the polarizing prism. In addition, in this embodiment of FIG. 5D, the basic structure and operating principle of the angle adjusting unit R implemented including M1 to M4 and L are the same as those of FIG. 5B described above, and therefore detailed description will be omitted.
도 5e는 스캔빔 분할부의 제5 실시예로서, 도 5e에 나타낸 스캔빔 분할부(120-5)는 제1 및 제2 편광 빔스플리터(PBS1, PBS2), 그리고 제1 내지 제6 거울(M1~M6)을 포함하여 구현된다.Figure 5e is a fifth embodiment of the scan beam splitter, and the scan beam splitter 120-5 shown in Figure 5e includes the first and second polarizing beam splitters (PBS1 and PBS2), and the first to sixth mirrors ( It is implemented including M1~M6).
제1 편광 빔스플리터(PBS1)는 입사된 스캔빔에서 s-편광 빔 성분을 반사시키고 p-편광 빔 성분을 투과시킨다. 제1 및 제2 거울(M1,M2)은 제1 편광 빔스플리터(PBS1)에서 반사시킨 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경한다. The first polarizing beam splitter (PBS1) reflects the s-polarized beam component from the incident scan beam and transmits the p-polarized beam component. The first and second mirrors M1 and M2 are sequentially installed on the path of the s-polarized beam reflected from the first polarizing beam splitter PBS1 to change the beam path by 90 degrees.
제3 내지 제6 거울(M3~M6)는 제1 편광 빔스플리터(PBS1)에서 투과시킨 p-편광 빔의 경로 상에 'ㄷ'자 형태로 순차로 설치되어 빔 경로를 변경한다. 여기서, 제3 내지 제5 거울(M3~M5)은 제1 편광 빔스플리터(PBS1)에서 투과된 p-편광의 빔의 경로를 90도씩 변경할 수 있고, 제6 거울(M6)은 각도 조절이 가능하며 제5 거울(M5)을 거친 p-편광 빔의 각도를 90도 보다 큰 각도로 반사시킬 수 있다.The third to sixth mirrors (M3 to M6) are sequentially installed in a 'ㄷ' shape on the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter (PBS1) to change the beam path. Here, the third to fifth mirrors (M3 to M5) can change the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter (PBS1) by 90 degrees, and the sixth mirror (M6) can adjust the angle. And the angle of the p-polarized beam that has passed through the fifth mirror (M5) can be reflected at an angle greater than 90 degrees.
제2 편광 빔스플리터(PBS2)는 제1 거울(M1)과 제2 거울(M2)을 이용하여 반사된 s-편광 빔과 제3 내지 제6 거울(M3~M6)을 이용하여 반사된 p-편광 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아, 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하게 된다 The second polarizing beam splitter (PBS2) uses the s-polarized beam reflected using the first mirror (M1) and the second mirror (M2) and the p-polarized beam reflected using the third to sixth mirrors (M3 to M6). Polarized beams are incident on each of the first and second sides and output at different angles through the third side.
제2편광 빔스플리터(PBS2)는 제1 면에 입사된 s-편광 빔을 반사시키고 제2 면에 입사된 p-편광빔을 투과시켜서, 반사된 s-편광 빔과 투과된 p-편광 빔을 제3 면을 통해 출사하도록 한다. 물론 이렇게 출사되는 s-편광 빔과 p-편광 빔은 각도 조절이 가능한 제6 거울(M6)에 의해 서로 다른 각도로 진행하게 된다.The second polarizing beam splitter (PBS2) reflects the s-polarized beam incident on the first side and transmits the p-polarized beam incident on the second side, thereby dividing the reflected s-polarized beam and the transmitted p-polarized beam. Make sure to emit light through the third side. Of course, the s-polarized beam and the p-polarized beam emitted in this way proceed at different angles by the sixth mirror (M6) whose angle is adjustable.
도 5f는 스캔빔 분할부의 제6 실시예로서, 도 5f에 나타낸 스캔빔 분할부(120-6)는 제1 및 제2 편광 빔스플리터(PBS1, PBS2)와, 제1 내지 제6 거울(M1~M6), 그리고 웨지 프리즘(W)을 포함하여 구현된다.Figure 5f is a sixth embodiment of the scan beam splitter, and the scan beam splitter 120-6 shown in Figure 5f includes the first and second polarizing beam splitters (PBS1 and PBS2), and the first to sixth mirrors ( M1~M6), and a wedge prism (W).
이러한 도 5f는 도 5e에 대한 변형 예이며, 제6 거울(M6)의 각도 조절이 불필요한 대신에, 제6 거울(M6)과 제2 편광 빔스플리터(PBS2) 사이에 빔 각도 변경이 가능한 웨지 프리즘(W)이 배치된다.This FIG. 5f is a modified example of FIG. 5e, and instead of the angle adjustment of the sixth mirror (M6) being unnecessary, a wedge prism capable of changing the beam angle between the sixth mirror (M6) and the second polarizing beam splitter (PBS2) (W) is placed.
도 5f에서 제3 내지 제6 거울(M3~M6)는 제1 편광 빔스플리터(PBS1)에서 투과시킨 p-편광 빔의 경로 상에 'ㄷ'자 형태로 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경할 수 있다. 그리고, 웨지 프리즘(W)은 제6 거울(M6)에서 반사된 빔을 입사받아 진행 각도를 변경하여 출력할 수 있다. 이러한 웨지 프리즘(W)은 쐐기 모양을 가지고 경사 표면이 형성되어 있어 빔을 편향시킬 수 있다.In Figure 5f, the third to sixth mirrors (M3 to M6) are sequentially installed in a 'ㄷ' shape on the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter (PBS1) to change the beam path by 90 degrees. You can. In addition, the wedge prism (W) can receive the beam reflected from the sixth mirror (M6) and output the beam by changing its propagation angle. This wedge prism (W) has a wedge shape and an inclined surface is formed, so that it can deflect the beam.
제2 편광 빔스플리터(PBS2)는 최종적으로 제2 거울(M2)을 거친 s-편광 빔과 웨지 프리즘(W)을 거친 p-편광 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력할 수 있다.The second polarizing beam splitter (PBS2) ultimately receives the s-polarized beam that passed through the second mirror (M2) and the p-polarized beam that passed through the wedge prism (W) through the first and second sides, respectively, and receives the third polarized beam. The surface can be printed at different angles.
도 5g 및 도 5h는 각각 스캔빔 분할부의 제7 실시예 및 제8 실시예로서, 그 기본적인 원리는 도 5e 및 도 5f와 유사하다. 이러한 도 5g 및 도 5h는 2개의 편광 빔스플리터(PBS1,PBS2) 대신에, 1개의 빔스플리터(BS)와 1개의 PBS(PBS)를 조합한 구조를 가진다.Figures 5g and 5h show the seventh and eighth embodiments of the scan beam splitter, respectively, and the basic principle is similar to Figures 5e and 5f. 5G and 5H have a structure that combines one beam splitter (BS) and one PBS (PBS) instead of two polarizing beam splitters (PBS1, PBS2).
먼저, 도 5g는 스캔빔 분할부의 제7 실시예로, 도 5g에 나타낸 스캔빔 분할부(120-7)는 빔스플리터(BS)와, 제1 내지 제6 거울(M1~M6), 편광 빔스플리터(PBS)를 포함하여 구현된다.First, Figure 5g shows the seventh embodiment of the scan beam splitter. The scan beam splitter 120-7 shown in Figure 5g includes a beam splitter (BS), first to sixth mirrors (M1 to M6), and polarization light. It is implemented including a beam splitter (PBS).
빔스플리터(BS)는 입사된 스캔빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시킨다. 제1 및 제2 거울(M1,M2)는 상기 빔스플리터에서 반사시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경한다. The beam splitter (BS) transmits part of the incident scan beam and reflects part. The first and second mirrors M1 and M2 are sequentially installed on the path of the beam reflected from the beam splitter and change the beam path by 90 degrees.
제3 내지 제5 거울(M3~M5)은 제1 편광 빔스플리터(PBS1)에서 투과된 p-편광의 빔의 경로를 90도씩 변경한다. 제6 거울(M6)은 각도 조절이 가능하며 제5 거울(M5)을 거친 p-편광 빔의 각도를 90도 보다 큰 각도로 반사시킨다.The third to fifth mirrors (M3 to M5) change the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter (PBS1) by 90 degrees. The sixth mirror (M6) has an adjustable angle and reflects the p-polarized beam that has passed through the fifth mirror (M5) at an angle greater than 90 degrees.
편광기(WP)는 빔스플리터(BS)의 반사된 빔 또는 투과된 빔의 경로 중 어느 하나의 경로 상에 배치되어 s-편광 및 p-편광 중 어느 하나의 편광 성분만 통과시키거나 특정 각도의 선편광 빔으로 만들 수 있다. 예를 들어, 편광기(WP)는 도 5g와 같이 빔스플리터(BS)와 제3 거울(M1) 사이에 설치될 수도 있고, 점선 표시와 같이 제1 거울(M1)과 제2 거울(M2) 사이에 설치될 수 있다.The polarizer (WP) is placed on either the path of the reflected beam or the transmitted beam of the beam splitter (BS) and passes only the polarization component of either s-polarization or p-polarization or linearly polarization at a specific angle. It can be made into a beam. For example, the polarizer (WP) may be installed between the beam splitter (BS) and the third mirror (M1) as shown in Figure 5g, or between the first mirror (M1) and the second mirror (M2) as indicated by the dotted line. can be installed in
편광 빔스플리터(PBS)는 최종적으로 제2 거울(M2)을 거친 빔과 제6 거울(M6)을 거친 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출사시킨다.The polarizing beam splitter (PBS) finally receives the beam that has passed through the second mirror (M2) and the beam that has passed through the sixth mirror (M6) through the first and second sides, respectively, and splits the beam through the third side. It emits light at different angles.
도 5h는 스캔빔 분할부의 제8 실시예로, 도 5h에 나타낸 스캔빔 분할부(120-7)는 빔스플리터(BS)와, 제1 내지 제6 거울(M1~M6), 편광 빔스플리터(PBS), 그리고 웨지 프리즘(W)을 포함하여 구현된다.Figure 5h shows the eighth embodiment of the scan beam splitter. The scan beam splitter 120-7 shown in Figure 5h includes a beam splitter (BS), first to sixth mirrors (M1 to M6), and a polarizing beam splitter. (PBS), and a wedge prism (W).
이러한 도 5h는 도 5g에 대한 변형 예이며, 제6 거울(M6)의 각도 조절이 불필요한 대신에, 제6 거울(M6)과 편광 빔스플리터(PBS) 사이에 웨지 프리즘(W)이 배치된 구조이다. 그 구체적인 원리는 도 5f의 경우와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.This FIG. 5h is a modified example of FIG. 5g, and instead of requiring no angle adjustment of the sixth mirror (M6), a wedge prism (W) is arranged between the sixth mirror (M6) and the polarizing beam splitter (PBS). am. Since the specific principle is the same as in the case of FIG. 5f, redundant description is omitted.
이러한 도 5a 내지 도 5h에 나타낸 스캔빔 분할부(120; 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8)의 다양한 구조는 본 발명의 제1 내지 제4 실시예(도 1, 도 2, 도 3, 도 4)에 모두 적용 가능하다.Various structures of the scan beam splitter 120 (120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8) shown in FIGS. 5A to 5H. is applicable to all of the first to fourth embodiments (FIGS. 1, 2, 3, and 4) of the present invention.
다시 도 1을 참조하면, 스캔빔 분할부(120)에 의해 서로 다른 각도로 출사되는 2개의 편광 빔(s-편광 빔, p-편광 빔)은 스캔부(130)로 전달된다. Referring again to FIG. 1, two polarized beams (s-polarized beam and p-polarized beam) emitted at different angles by the
스캔부(130)에 입사된 빔은 수평 스캔 거울(131)(이하, x-스캔 거울)과 수직 스캔 거울(132)(이하, y-스캔 거울)을 거쳐 투과형 대상물인 투과체로 전달된다. The beam incident on the
이때, 투과체는 세포, 미생물, 피막, 투명성 물체나 조형물 등 투과성을 가지는 다양한 물체에 해당할 수 있다.At this time, the penetrating body may correspond to various objects having permeability, such as cells, microorganisms, films, transparent objects, or sculptures.
여기서, 스캔부(130)는 투과체에 대한 스캔빔의 스캐닝 위치를 제어하도록, x-스캔 거울(131)과 y-스캔 거울(132)을 포함한다. 스캔부(130)는 이러한 스캔 거울을 이용하여 입사된 스캔빔을 수평 방향(x 방향)과 수직 방향(y 방향)으로 제어하여 투과체로 전달한다.Here, the
즉, 스캔부(130)는 스캔빔 분할부(120)에서 서로 다른 각도로 출사되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 입사받아 투과체로 투사시키되, 투과체에 대한 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하여 투과체로 전달하기 위한 역할을 한다.That is, the
도 1의 제1 실시예에서 스캔부(130)는 거울 스캐너를 사용한다. 거울 스캐너는 물체(투과체)를 y축을 중심으로 x 방향(좌우 방향)으로 스캔하는 x-스캔 거울(131)과 물체(투과체)를 x축을 중심으로 y 방향(상하 방향)으로 스캔하는 y-스캔 거울(132)을 갖는 x-y 스캐너로 구성된다. 물론, 본 발명의 경우 스캔부가 거울 스캐너로 한정되는 것은 아니며 이와 유사한 수단 또는 공지된 다른 스캔수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, x-스캔 거울 및 y-스캔 거울 대신, x-공간 변조 스캐너 및 y-공간 변조 스캐너로 대체될 수 있다. In the first embodiment of FIG. 1, the
스캔부(130)는 신호 처리부(150) 내의 스캔 제어부(미도시)로부터 스캐닝 제어신호를 받아 동작될 수 있다. 스캔 제어부(미도시)는 스캔부(130)의 스캐닝 위치를 제어하기 위한 스캐닝 제어신호를 발생시킬 수 있다. 여기서, 스캐닝 제어신호는 x-스캔 거울 및 y-스캔 거울을 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 제어하기 위한 수평 스캔 신호 및 수직 스캔 신호를 포함할 수 있다. The
이때, 수평 스캔 신호는 수평 방향(x축 방향)에 대하여 스캔 위치를 기 설정된 거리 단위씩 순차로 이동시키기 위한 신호로서, 임의 거리 단위의 스캔 이동을 위한 주기 T를 가지고 있다. 수직 스캔 신호는 임의의 y 위치에 대한 x축 방향의 수평 스캔 동작이 완료되면 다음의 y 위치에 대한 수평 스캔 동작이 가능하게 하는 제어 신호로서, 그 주기는 수평 스캔 신호보다 크다.At this time, the horizontal scan signal is a signal for sequentially moving the scan position in the horizontal direction (x-axis direction) by preset distance units, and has a period T for scan movement in arbitrary distance units. The vertical scan signal is a control signal that enables a horizontal scan operation for the next y position when the horizontal scan operation in the x-axis direction for an arbitrary y position is completed, and its period is larger than the horizontal scan signal.
이러한 제어 신호에 대응하여, 스캔 거울의 회전에 따라 제1 곡률빔과 제2 곡률빔의 광축이 회전되고, 광축이 회전된 스캔빔 패턴은 물체(투과체)로 투사된다. 이와 같이, 스캔부(130)는 스캔 거울을 이용하여 제1 및 제2 곡률빔 간의 간섭 빔(스캔부에 의한 스캔 빔)을 물체로 투사시킬 수 있다. 여기서 물론, 각 곡률빔에 대한 s파 성분과 p파 성분은 이전의 스캔빔 분할부(120)에 의해 상하로 분리된 구조를 가지며 그 간섭빔 또한 두 편파 간 상하 분리된 구조를 가질 수 있다. In response to this control signal, the optical axes of the first and second curved beams are rotated as the scan mirror rotates, and the scan beam pattern with the rotated optical axes is projected onto the object (transmitting body). In this way, the
물론, 스캔부(130)는 도 1과 같이 수평 스캔 거울(131)과 수직 스캔 거울(132)을 이용한 구조 이외에도, 후술하는 도 3과 같이 수평 스캔 거울(331)과 트랜슬레이션 스테이지(332)를 활용한 스캔부 구조로도 변경 가능하다. 그밖에도, 도 3의 구조에서, 수평 스캔 거울(331) 대신에 공간 변조(spatial modulation) 스캐너로 대체할 경우에는 공간 변조 스캐너와 트랜슬레이션 스테이지(332)를 활용한 스캔부 구조로도 변경 가능하다. 그밖에도, 도 1의 구조에서 수평 스캔 거울(131)과 수직 스캔 거울(132) 대신에 수평 공간 변조 스캐너와 수직 공간 변조 스캐너로 각각 대체 가능하다. Of course, the
이와 같이 스캔부(130)는 수평 스캔 거울과 수직 스캔 거울의 조합, 수평 스캔 거울과 트랜슬레이션 스테이지의 조합, 공간 광 변조기와 트랜슬레이션 스테이지의 조합으로 구현 가능하다. 스캔부의 다른 실시예는 추후 도 3을 통해 상세히 설명할 것이다. 여기서, 트랜슬레이션 스테이지의 대상체(물체)가 놓여져 있는 테이블 부분은 레이저 광원의 파장이 투과할 수 있는 투명체 재료로 되어 있거나 빈 공간으로 제작될 수 있다. In this way, the
여기서, 스캔부(130)에 의해 조사된 스캔빔은 스캔빔 전달부(135)를 통해서 물체로 전달될 수 있다. Here, the scan beam irradiated by the
스캔빔 전달부(135)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하여 이루어지고, 스캔부(130)와 물체 사이에 배치되어, 서로 다른 각도로 진행되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 왜곡 없이 안정적으로 물체로 전달하는 역할을 한다. The
스캔빔 전달부(135)는 최소 한 개의 렌즈로 구성될 수 있으며, 스캐너의 왜곡 보상을 위한 목적으로 스캔 렌즈가 부가될 수 있다. The scan
이러한 스캔빔 전달부(135)는 대물렌즈를 포함하여 이루어질 수 있고, 후술하는 도 9와 같이 스캔 렌즈(Scan Lens), 튜브 렌즈(Tube Lens), 대물 렌즈(Objective Lens)의 조합으로 이루어질 수도 있다.This scan
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스캔빔 전달부의 구성을 예시한 도면이다. 도 9의 (a)는 스캔빔 전달부(135)가 스캔 렌즈, 튜브 렌즈, 대물 렌즈의 조합으로 이루어진 것을 예시한다. 물론, 광 검출부(140)의 구성에 따라 도 9의 (b)와 같이 스캔빔 전달부에 빔스플리터가 추가될 수도 있다.Figure 9 is a diagram illustrating the configuration of a scan beam transmission unit according to an embodiment of the present invention. Figure 9(a) illustrates that the scan
이러한 스캔빔 전달부(135)는 세 가지 효과를 제공한다. 먼저, 스캔빔 전달부(135)는 스캔부(130)와 물체 사이에서 2축 스캐너의 의하여 발생되는 광학적인 왜곡 현상을 보상할 수 있다. This scan
또한, 스캔빔 전달부(135)는 스캔 대상물의 크기에 따라 최적화된 영역을 스캔할 수 있도록 한다. 만일, 스캔빔 전달부(135)가 부재된 상황에서는, 스캔빔에 의한 스캔 영역보다 물체의 크기가 작을 경우에는 빔의 파워 손실에 의하여 효율이 매우 떨어지는 문제가 발생하고, 스캔빔에 의한 스캔 영역보다 물체의 크기가 클 경우 물체의 전체 영역을 스캔할 수 없는 문제가 발생하지만, 본 발명의 실시예의 경우 적어도 하나의 렌즈를 포함하여 구현된 스캔빔 전달부(135)를 이용하여 스캔빔을 물체로 전달함으로써 물체(샘플)의 크기에 맞춰 최적화된 영역을 스캔할 수 있다.Additionally, the
아울러, 스캔빔 전달부(135)는 원하는 거리까지 빔을 파워 손실을 최소화하여 효율적으로 전달할 수 있다. 만약, 먼 거리에 위치한 물체를 스캔할 경우 스캔 빔 전달부가 없다면 빔의 파워 손실에 의하여 효율이 매우 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.In addition, the
본 발명의 실시예에서, 스캔부(130)에 의해 조사된 스캔빔은 스캔빔 전달부(135)를 거쳐 투과체를 투과하여 광 검출부(140)로 입사된다. 앞서 설명한 바와 같이 스캔빔은 스캔빔 분할부(120)에 의해 분할된 2개의 편광 빔(s-편광 빔과 p-편광 빔)으로 이루어져 있다. In an embodiment of the present invention, the scan beam irradiated by the
광 검출부(140)는 스캔부(130)에 의해 투사된 후 투과체를 투과한 빔으로부터 s-편광 빔과 p-편광 빔을 분리 검출한다.The
그리고, 광 검출부(140)는 분리 검출한 s-편광 빔과 p-편광 빔을 신호 처리부(150)로 전달한다. Then, the
여기서, 광 검출부(140)는 도 1과 같이, 제1 집광기(141a), 제1 편광기(142a), 제1 광검출기(143a), 제2 집광기(141b), 제2 편광기(142b), 제2 광검출기(143b)를 포함한다.Here, as shown in FIG. 1, the
제1 집광기(141a)는 투과체로 투사되는 빔의 광축에 편축된 방향으로 배치되고, 투과체를 투과한 빔을 집광한다. 이러한 제1 집광기(141a)는 집광렌즈로 구현될 수 있다.The
제1 편광기(142a)는 제1 집광기(141a)를 통해 공간적으로 집적된 빔에서 s-편광 빔 성분만을 통과시킨다. 즉, 제1 편광기(142a)는 제1 집광기(141a)의 후단에 배치되어 제1 집광기(141a)에 의해 집광된 빔에서 s-편광된 빔 성분만을 투과시킨다. The
제1 광검출기(143a)는 제1 편광기(142a)를 통과한 s-편광 빔을 검출하고, 이를 제1 신호처리부(151)로 전달한다.The
제2 집광기(141b)는 투과체로 투사되는 빔의 광축에 편축된 방향으로 배치되되 제1 집광기(141a)와 다른 위치에 배치되고, 투과체를 투과한 빔을 집광한다. 이러한 제2 집광기(141b)는 집광 렌즈로 구현될 수 있다.The
여기서, 제2 집광기(141b)는 제1 집광기(141a)와 대칭되게 배치될 수도 있지만 비대칭으로 배치될 수도 있다.Here, the
제2 편광기(142b)는 제2 집광기(141b)를 통해 공간적으로 집적된 빔에서 p-편광 빔 성분만을 통과시킨다. 즉, 제2 편광기(142b)는 제2 집광기(141b)의 후단에 배치되어 제2 집광기(141b)에 의해 집광된 빔에서 p-편광된 빔 성분만을 투과시킨다. The
제2 광검출기(143b)는 제2 편광기(142b)를 통과한 p-편광 빔을 검출하고, 이를 제2 신호처리부(152)로 전달한다. The
물론, 본 발명에서 광 검출부(140)의 구조는 반드시 도 1에 의해 한정되지 않으며, 후술하는 도 2의 구조로도 변경 가능하다. 이에 대해서는 추후 상세히 설명할 것이다. Of course, the structure of the
신호 처리부(150)는 광 검출부(150)에서 분리 검출된 s-편광 빔 및 p-편광 빔의 신호를 처리하여 투과체에 대한 홀로그램을 생성한다.The
본 발명의 실시예의 경우, 스캔빔 생성부(110)에서 생성한 스캔빔을 편광에 따라 다시 2개의 편광 빔으로 분할 후 분할된 2개의 편광 빔을 스캔빔으로 활용하여 물체를 스캔하므로, 스캔빔을 분할하지 않고 그대로 물체를 스캔하는 경우와 비교하여 볼 때 동일 시간 대비 2배의 샘플링이 가능하여 2배로 빠른 속도로 물체에 대한 홀로그램을 생성할 수 있다. In the case of an embodiment of the present invention, the scan beam generated by the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부의 동작을 설명하는 도면이다.Figure 6 is a diagram explaining the operation of a signal processing unit according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 6을 참조하면, 신호 처리부(151)는 제1 신호 처리부(151), 제2 신호 처리부(152), 그리고 교차배열 신호 처리부(153)를 포함한다. 이와 같은 신호 처리부(150)의 구조 및 동작 원리는 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 시스템(도 2, 도 3, 도 4)에서도 동일하게 적용될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 6 , the
제1 신호 처리부(151)는 제1 광검출기(143a)에서 검출된 s-편광 빔의 신호를 처리하여 교차배열 처리부(153)로 보내고, 제2 신호 처리부(142)는 제2 광검출기(143b)에서 검출된 p-편광 빔의 신호를 처리하여 교차배열 처리부(153)로 보낸다. 이러한 동작은 동시에 이루어질 수 있다.The
그러면, 교차배열 신호 처리부(150)는 도 6과 같이, 제1 신호 처리부(151)에서 처리된 홀로그램 신호와 제2 신호 처리부(152)에서 처리된 홀로그램 신호를 한 줄씩 교차 배열하는 방식으로 합성하여 투과체에 대한 홀로그램을 생성한다. Then, as shown in FIG. 6, the cross-array
이에 따르면, 스캔빔 생성부(110)에서 생성한 스캔빔을 편광에 따라 2개의 빔(s-편광 빔, p-편광 빔)으로 분할하고 분할된 2개의 편광빔을 물체(투과체)에 동시에 투사하여 한 번(단위시간)에 2줄의 신호를 샘플링(스캐닝)할 수 있어, 스캔빔을 분할하지 않고 스캐닝하는 경우보다 y 방향의 샘플 수가 2배가 되어, 2배 빠른 속도로 물체의 홀로그램을 고속 생성할 수 있다.According to this, the scan beam generated by the
이와 같은 신호처리부(150)의 동작을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the
도 1에서 제1 광검출기(143a)는 집광된 빛의 세기에 비례한 전류신호를 생성하여 이를 두 채널 락인(lock-in) 앰프로 전달하고, 두 채널 락인 앰프는 전류신호를 복조하는 방식으로 물체(투과체)의 동위상(in-phase) 및 사분위상(quadrature-phase) 홀로그램 정보를 전기 신호로 추출한다. 두 채널 락인 앰프는 ADC(analog to digital converter)릍 통해 디지털 신호로 전환되어 컴퓨터에서 연산처리하는 방식으로 구현될 수 있음은 물론이다.In Figure 1, the
그리고, 추출된 전기신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 컴퓨터로 전달하고, 디지털 컴퓨터에서는 실수부와 허수부의 디지털 신호를 복소수 합성 방식으로 상호 합성하여 각각의 스캐닝 위치에 따라 저장하는 방법을 통해 물체(투과체)의 복소수 홀로그램 정보를 레코딩하게 된다. 이때, 레코딩된 홀로그램을 제1 홀로그램이라 한다. Then, the extracted electrical signal is converted into a digital signal and transmitted to a digital computer. In the digital computer, the digital signals of the real and imaginary parts are synthesized using complex number synthesis and stored according to each scanning position, thereby transmitting the object (transmission). complex holographic information of the body) is recorded. At this time, the recorded hologram is called the first hologram.
도 1에서 제2 광검출기(143b)는 집광된 빛의 세기에 비례한 전류신호를 생성하여 이를 두 채널 락인(lock-in) 앰프로 전달하고, 두 채널 락인 앰프는 전류신호를 복조하는 방식으로 물체(투과체)의 동위상(in-phase) 및 사분위상(quadrature-phase) 홀로그램 정보를 전기 신호로 추출한다. 두 채널 락인 앰프는 ADC(analog to digital converter)릍 통해 디지털 신호로 전환되어 컴퓨터에서 연산처리하는 방식으로 구현될 수 있음은 물론이다.In Figure 1, the
그리고, 추출된 전기신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 컴퓨터로 전달하고, 디지털 컴퓨터에서는 실수부와 허수부의 디지털 신호를 복소수 합성 방식으로 상호 합성하여 각각의 스캐닝 위치에 따라 저장하는 방법을 통해 물체(투과체)의 복소수 홀로그램 정보를 레코딩하게 된다. 이때 레코딩된 홀로그램을 제2 홀로그램이라 한다. Then, the extracted electrical signal is converted into a digital signal and transmitted to a digital computer. In the digital computer, the digital signals of the real and imaginary parts are synthesized using complex number synthesis and stored according to each scanning position, thereby transmitting the object (transmission). complex holographic information of the body) is recorded. At this time, the recorded hologram is called the second hologram.
신호처리부(150)에서는 제1 홀로그램과 제2 홀로그램을 교차배열하는 방식으로 합성하여 수평 스캔 거울에 의한 스캔의 2배에 해당하는 스캔을 구현할 수 있다. The
다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템을 도 2a를 통해 설명한다.Next, a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2A.
도 2a와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템(200)은 크게 스캔빔 생성부(110), 스캔빔 분할부(120), 스캔빔 전달부(135), 스캔부(130), 광 검출부(240) 및 신호 처리부(150)를 포함한다. 도 1과 동일한 부호를 가지는 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략한다.As shown in FIG. 2A, the polarization splitting double
제2 실시예의 경우 역시, 장치의 기본 구조는 제1 실시예와 동일하지만, 광 검출부(240)의 구성이 상이하며, 그 동작 원리는 다음과 같다.In the case of the second embodiment, the basic structure of the device is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the
제2 실시예에서 광 검출부(240)는 제1 광분할기(241), 제2 광분할기(242), 제1 집광기(243a), 제2 집광기(243b), 제1 광검출기(244a), 제2 광검출기(244b)를 포함한다.In the second embodiment, the
제1 광분할기(241)는 투과체로 투사되는 광의 광축 상에 배치되고 투과체를 투과한 빔을 입사받아 외부로 반사시킨다. 이러한 제1 광분할기(241)는 투과체를 투과한 빔 중 일부를 반사시켜 제2 광분할기(242)로 전달할 수 있다. 제1 광분할기(241)는 일반적인 빔스플리터로 구현 가능하다. The
제2 광분할기(242)는 제1 광분할기(241)에서 반사된 광을 입사받고 입사된 빔에서 p-편광 빔 성분을 투과시키고 s-편광 빔 성분을 반사시킨다.The second
이러한 제2 광분할기(242)는 편광 광분할기(PBS)로 구현될 수 있으며, 이 경우 s-편광 빔은 제2 광분할기(242)에서 반사되어 제1 집광기(243a)로 전달되고, p-편광 빔은 통과되어 제2 집광기(243b)로 전달된다. This second
제1 집광기(243a)는 제2 광 분할기(242)에서 반사시킨 s-편광 빔 성분을 집광하고, 제2 집광기(243b)는 제2 광 분할기(242)에서 투과시킨 p-편광 빔 성분을 집광한다. 이러한 제1 및 제2 집광기(243a,243b)는 집광 렌즈로 구현될 수 있다.The
제1 광검출기(244a)는 제1 집광기(243a)를 통해 공간적으로 집적된 빔(s-편광 빔)을 검출하여 이를 신호 처리부(150) 내의 제1 신호 처리부(151)로 전달한다. 또한, 제2 광검출기(244b)는 제2 집광기(243b)를 통해 공간적으로 집적된 빔(p-편광 빔)을 검출하여 이를 신호 처리부(150) 내의 제2 신호 처리부(152)로 전달한다.The
이러한 제1 및 제2 광검출기(244a,244b)는 전달된 빛의 세기에 비례하여 제1 및 제2 전기신호를 각각 생성한다. 제1 광검출기(244a)는 제1 전기신호를 제1 신호처리부(151)로 전달하고, 제2 광검출기(244b)는 제2 전기신호를 제2 신호처리부(152)로 전달한다.These first and
여기서, 물론 제2 광분할기(242)는 편광 광분할기(PBS) 대신 광분할기(BS)로 대체 가능하며, 이 경우 광분할기(BS)와 두 편광기의 조합을 통해서 편광 광분할기(PBS)의 역할을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 도 2b를 통해서 설명한다. Here, of course, the
도 2b에서 광 검출부(240)는 제1 광분할기(241), 제2 광분할기(242), 제1 편광기(245a), 제2 편광기(245b), 제1 집광기(243a), 제2 집광기(243b), 제1 광검출기(244a), 제2 광검출기(244b)를 포함한다.In Figure 2b, the
도 2b에서 도면 부호 241, 244a, 244b는 도 2a와 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다. In FIG. 2B,
도 2b에서 제2 광분할기(242)는 BS(Beam Splitter)로, 제1 광 분할기(241)에서 반사된 광을 입사받아 입사된 빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시켜 분할한다.In Figure 2b, the second
제1 편광기(245a)는 제2 광 분할기(242)에서 반사된 빔을 입사받아 s-편광 빔 성분만을 통과시키고, 제2 편광기(245b)는 제2 광분할기에서 투과된 빔을 입사받아 p-편광된 빔 성분만을 통과시킨다. The
제1 집광기(243a)는 제1 편광기(245a)를 통과한 s-편광 빔 성분을 집광하고, 제2 집광기(243b)는 제2 편광기(245b)를 통과한 p-편광 빔 성분을 집광한다. 이후의 제1 및 제2 광 검출기(244a,244b)의 동작은 앞서 상술한 것과 동일하다.The
다음은 본 발명의 제3 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템을 도 3을 통해 설명한다.Next, a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
도 3과 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템(300)은 크게 스캔빔 생성부(110), 스캔빔 분할부(120), 스캔부(330), 스캔빔 전달부(335), 광 검출부(140) 및 신호 처리부(150)를 포함한다. 도 1과 동일한 부호를 가지는 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략한다.As shown in FIG. 3, the polarization splitting double
이러한 제3 실시예의 경우, 장치의 기본 구조는 제1 실시예와 동일하지만, 스캔부(330)의 구성이 상이하며, 그 동작 원리는 다음과 같다.In this third embodiment, the basic structure of the device is the same as the first embodiment, but the configuration of the
도 3에서 스캔부(330)는 투과체에 대한 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하도록, 스캔빔 분할부(120)의 후단에 설치되어 스캔빔 분할부(120)로부터 입사되는 스캔빔을 수평 방향(x 방향)으로 제어하여 투과체로 전달하는 스캔 거울(331)과, 투과체의 후단에서 투과체를 수직 방향(y 방향)으로 이동시키는 트랜슬레이션 스테이지(translation stage)(332)를 포함한다. In FIG. 3, the
즉, 도 3의 경우, 스캔빔 분할부(330)에서 출사되는 2개의 편광 빔을 포함한 스캔빔은 스캔부(330)에 입사된다. 스캔부(330)에 입사된 빔은 스캔 거울(331)과 스캔빔 전달부(335)를 거쳐 투과체로 전달된다. 여기서, 스캔 거울(331)은 투과체를 x 방향으로 스캔하고, 투과체의 후단에 위치한 트랜슬레이션 스테이지(332)는 투과체를 y 방향으로 스캔한다. That is, in the case of FIG. 3, a scan beam including two polarized beams emitted from the
스캔 거울(331)은 스캔빔 분할부(120)로부터 입사되는 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달한다. 트랜슬레이션 스테이지(332)는 투과체의 후단에 설치되어, 스캔 빔을 입사받는 투과체를 직접 수직 방향으로 이동시켜, 스캔 빔을 통한 투과체의 y 방향 스캔도 가능하게 한다. The
이러한 트랜슬레이션 스테이지(332)는 투과체가 놓여지는 대물판을 y축 방향으로 이동 가능하게 구현한 것으로 이동하는 대물판에 해당한다. 이와 같은 트랜슬레이션 스테이지(332)는 스캔 거울(331)과 물리적으로 떨어져 있지만 투과체에 대한 빔의 스캐닝 위치를 제어하는 수단에 해당하므로 스캔 거울(331)과 함께 스캔부(330)의 구성요소로 포함된다.This
이와 같이, 스캔부(330)는 스캔 거울(331)과 트랜슬레이션 스테이지(332)를 이용하여 투과체를 기준으로 스캔빔을 수평 방향(x 방향)과 수직 방향(y 방향)으로 제어한다.In this way, the
이러한 제3 실시예에서 스캔부(330)는 거울 스캐너를 사용한다. 거울 스캐너는 투과체를 y축을 중심으로 x 방향(좌우 방향)으로 스캔하는 x-스캔 거울(321)을 갖는다. 본 발명의 경우 스캔부가 거울 스캐너로 한정되는 것은 아니며 이와 유사한 수단 또는 공지된 다른 스캔수단이 사용될 수도 있다. In this third embodiment, the
스캔부(330)는 앞서 제1 실시예와 마찬가지로, 신호 처리부(150) 내의 스캔 제어부(미도시)로부터 스캐닝 제어신호를 받아 동작될 수 있다. 스캔 제어부(미도시)는 스캔부(330)의 스캐닝 위치를 제어하기 위한 스캐닝 제어신호를 발생시킨다. 여기서, 스캐닝 제어신호는 스캔 거울(331) 및 트랜슬레이션 스테이지(332)를 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 제어하기 위한 수평 스캔 신호 및 수직 스캔 신호를 포함할 수 있다. Like the first embodiment, the
이때, 수평 스캔 신호는 수평 방향(x축 방향)에 대하여 스캔 위치를 기 설정된 거리 단위씩 순차로 이동시키기 위한 신호로서, 임의 거리 단위의 스캔 이동을 위한 주기 T를 가지고 있다. 트랜슬레이션 스테이지(332)를 수직 방향으로 움직이는 신호인 수직 스캔 신호는 임의의 y 위치에 대한 x축 방향의 수평 스캔 동작이 완료되면 다음의 y 위치에 대한 수평 스캔 동작이 가능하게 하는 트랜슬레이션 스테이지 제어 신호로서, 그 주기는 수평 스캔 신호보다 크다.At this time, the horizontal scan signal is a signal for sequentially moving the scan position in the horizontal direction (x-axis direction) by preset distance units, and has a period T for scan movement in arbitrary distance units. The vertical scan signal, which is a signal that moves the
물론, 이러한 도 3의 구조에서, 스캔 거울(331)은 공간 변조(spatial modulation) 스캐너로 대체될 수 있다. 이 경우, 스캔부(330)는 공간 변조 스캐너(331)와 트랜슬레이션 스테이지(332)를 포함하여 구현될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 공간 변조 스캐너에 부호 331를 부여하여 설명한다. Of course, in this structure of FIG. 3, the
이러한 경우에 스캔부(330)에 입사된 빔은 공간 변조 스캐너(331)와 스캔빔 전달부(335)를 거쳐 투과체로 전달된다. 여기서, 공간 변조 스캐너(331)는 투과체를 x 방향으로 스캔하게 되고, 투과체의 후단에 위치한 트랜슬레이션 스테이지(332)는 투과체를 y 방향으로 스캔한다. In this case, the beam incident on the
즉, 공간 변조 스캐너(331)는 스캔빔 분할부(120)로부터 입사되는 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달하고, 트랜슬레이션 스테이지(132)는 투과체의 후단에서 스캔 빔을 입사받는 해당 투과체를 수직 방향으로 직접 이동시켜, 스캔 빔을 통한 투과체의 y 방향 스캔도 가능하게 한다. That is, the
이와 같이, 스캔부(330)는 공간 변조 스캐너(331)와 트랜슬레이션 스테이지(332)를 이용하여 투과체를 기준으로 스캔빔을 수평 방향(x 방향)과 수직 방향(y 방향)으로 제어할 수도 있다.In this way, the
이때, 공간 변조 스캐너는 입사되는 빔에 대한 공간 분포(spatial distribution)를 변조하여 빔을 특정 방향으로 스캔하도록 동작한다. At this time, the spatial modulation scanner modulates the spatial distribution of the incident beam and operates to scan the beam in a specific direction.
공간 변조 스캐너는 SLM(spatial light modulator), DMD(Digital Micromirror Device), 음향-광 편향기(Acousto-optic deflector) 등으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 공간 변조 스캐너는 SLM, DMD 및 음향-광 편향기 중에서 선택된 어느 한 종류의 공간 변조 스캐너를 포함하여 구성된다.A spatial modulation scanner can be implemented with a spatial light modulator (SLM), a digital micromirror device (DMD), an acoustic-optic deflector, etc. Accordingly, the spatial modulation scanner is configured to include one type of spatial modulation scanner selected from SLM, DMD, and acoustic-optical deflector.
도 7은 공간 변조 스캐너의 동작 원리를 설명한 도면이다. 공간 변조 스캐너는 도 3의 스캔부(330)에서 스캔 거울(131)을 대체 가능한 요소로, 물체를 x 방향으로 스캔하는 수평 공간 변조 스캐너에 해당한다. 도 7은 이러한 수평 공간 변조 스캐너의 원리를 설명한 것이다.Figure 7 is a diagram explaining the operating principle of a spatial modulation scanner. The spatial modulation scanner is an element that can replace the
도 7과 같이, 공간 변조 스캐너에서는 스캔 제어부(미도시)에 의한 스캐닝 제어 신호의 입력에 따라 그레이팅(grating) 패턴(P)의 간격이 시간에 따라 순차로 변경되면서, 스캔빔을 수평 방향으로 제어할 수 있다. As shown in FIG. 7, in a spatial modulation scanner, the spacing of the grating pattern (P) changes sequentially over time according to the input of a scanning control signal by a scan control unit (not shown), thereby controlling the scan beam in the horizontal direction. can do.
즉, 전기적 신호에 의해 수평 공간 변조 스캐너에 형성되는 그레이팅 패턴의 간격이 시간에 따라 조정되면서 입사된 빔이 x 방향으로 움직일 수 있게 된다. 일반적으로 패턴 간 간격이 좁아질수록 빛이 더 큰 각도로 꺾이게 된다. In other words, the spacing of the grating pattern formed in the horizontal spatial modulation scanner by the electrical signal is adjusted over time, allowing the incident beam to move in the x-direction. In general, as the spacing between patterns becomes narrower, the light is bent at a greater angle.
따라서, 수평 공간 변조 스캐너의 경우, 수평 방향을 따라 형성되는 그레이팅 패턴(P) 간 간격 크기가 스캐닝 제어 신호에 따라 조절되는 것을 통해 스캔빔이 수평 방향으로 움직일 수 있다. 이와 같이, 공간 변조 스캐너의 경우 입사된 빔의 방향이 전기적으로 제어된다. Therefore, in the case of a horizontal spatial modulation scanner, the scan beam can move in the horizontal direction by adjusting the size of the gap between the grating patterns (P) formed along the horizontal direction according to the scanning control signal. In this way, in the case of a spatial modulation scanner, the direction of the incident beam is electrically controlled.
이 경우 역시 스캔부(330)는 신호 처리부(150) 내의 스캔 제어부(미도시)로부터 스캐닝 제어신호를 받아 동작된다. 여기서, 공간 변조 스캐너(331)에 대한 스캐닝 제어 신호는 그레이팅 패턴의 간격 크기를 시간에 따라 순차로 변경되도록 하는 신호를 포함할 수 있다. 또한, 트랜슬레이션 스테이지(332)에 대한 스캐닝 제어 신호는 트랜슬레이션 스테이지(332)를 시간에 따라 수직 방향으로 이동시키는 신호를 포함할 수 있다.In this case as well, the
또한, 스캐닝 제어신호는 스캔빔을 수평 방향과 수직 방향으로 각각 제어하기 위한 수평 스캔 신호 및 수직 스캔 신호를 포함할 수 있다.Additionally, the scanning control signal may include a horizontal scan signal and a vertical scan signal for controlling the scan beam in the horizontal and vertical directions, respectively.
공간 변조 스캐너(331)로 입사된 스캔빔을 수평 방향으로 제어하기 위한 수평 스캔 신호는 수평 방향(x축 방향)에 대하여 스캔 위치를 기 설정된 거리 단위씩 순차로 이동시키기 위한 신호로서, 임의 거리 단위의 스캔 이동을 위한 주기 T를 가지고 있다. 트랜슬레이션 스테이지(332)를 수직 방향으로 움직이는 신호인 수직 스캔 신호는 임의의 y 위치에 대한 x축 방향의 수평 스캔 동작이 완료되면 다음의 y 위치에 대한 수평 스캔 동작이 가능하게 하는 트랜슬레이션 스테이지 제어 신호로서, 그 주기는 수평 스캔 신호보다 크다.The horizontal scan signal for controlling the scan beam incident on the
여기서, 도 1의 수평 스캔 거울(131)과 수직 스캔 거울(132)은 모두 공간 변조 스캐너로 대체 가능한데, 이때, 스캔부(120)는 대상물을 x 방향으로 스캔하는 수평 공간 변조 스캐너(x-공간 변조 스캐너)와 y 방향으로 스캔하는 수직 공간 변조 스캐너(y-공간 변조 스캐너)를 갖는 x-y 스캐너로 구현 가능하다.Here, both the
도 8은 수평 및 수직 공간 변조 스캐너의 동작 원리를 설명한 도면이다. 도 8과 같이, 수직 또는 수평 공간 변조 스캐너에서는 스캔 제어부(미도시)에 의한 스캐닝 제어 신호의 입력에 따라 그레이팅(grating) 패턴(P)의 간격이 시간에 따라 순차로 변경되면서, 스캔빔을 수직 또는 수평 방향으로 제어한다.Figure 8 is a diagram explaining the operating principle of the horizontal and vertical spatial modulation scanner. As shown in FIG. 8, in a vertical or horizontal spatial modulation scanner, the spacing of the grating pattern (P) changes sequentially over time according to the input of a scanning control signal by a scan control unit (not shown), thereby directing the scan beam vertically. Or control in the horizontal direction.
즉, 전기적 신호에 의해 공간 변조 스캐너에 형성되는 그레이팅 패턴의 간격이 시간에 따라 조정되면서 입사된 빔이 x 방향으로 움직일 수 있게 된다. 일반적으로 패턴 간 간격이 좁아질수록 빛이 더 큰 각도로 꺾이게 된다. In other words, the spacing of the grating pattern formed in the spatial modulation scanner by the electrical signal is adjusted over time, allowing the incident beam to move in the x-direction. In general, as the spacing between patterns becomes narrower, the light is bent at a greater angle.
예를 들어, 수평 공간 변조 스캐너의 경우, 수평 방향을 따라 형성되는 그레이팅 패턴(P) 간 간격 크기가 스캐닝 제어 신호에 따라 조절되는 것을 통하여 스캔빔이 수평 방향으로 움직일 수 있다. 수직 공간 변조 스캐너의 경우, 수직 방향을 따라 형성되는 그레이팅 패턴(P) 간 간격 크기가 스캐닝 제어 신호에 따라 조절되는 것을 통하여 스캔빔이 수직 방향으로 움직일 수 있다.For example, in the case of a horizontal spatial modulation scanner, the scan beam can move in the horizontal direction by adjusting the size of the gap between the grating patterns (P) formed along the horizontal direction according to the scanning control signal. In the case of a vertical spatial modulation scanner, the scan beam can move in the vertical direction by adjusting the size of the gap between the grating patterns (P) formed along the vertical direction according to the scanning control signal.
이와 같이, 공간 변조 스캐너의 경우 입사된 빔의 방향이 전기적으로 제어된다.In this way, in the case of a spatial modulation scanner, the direction of the incident beam is electrically controlled.
다음은 본 발명의 제4 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템을 도 4a를 통해 설명한다.Next, a polarization-splitting double scanning holography system for a transmissive material according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A.
도 4a와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 투과체에 대한 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템(400)은 크게 스캔빔 생성부(110), 스캔빔 분할부(120), 스캔부(330), 광 검출부(240) 및 신호 처리부(150)를 포함한다. 도 1과 동일한 부호를 가지는 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략한다.As shown in FIG. 4A, the polarization splitting double
제4 실시예의 경우 역시, 장치의 기본 구조는 제1 실시예와 동일하지만, 스캔부(330) 및 광 검출부(240)의 구성이 상이하다. 여기서 스캔부(330)의 동작은 도 3을 통해 상세히 설명한 바 있으며, 광 검출부(240)의 동작은 도 2a를 통하여 상세히 설명한 바 있으므로, 중복된 설명은 생략한다.In the case of the fourth embodiment, the basic structure of the device is the same as that of the first embodiment, but the configurations of the
한편 본 발명의 제1 내지 제4 실시예는 원편광 변환부를 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 원편광 변환부의 역할은 도 1 및 도 2a에서 각각 점선으로 삽입한 λ/4 파장판(WP; WP1,WP2)의 구성을 통해서 구현 가능하다. 도 3 및 도 4a의 경우 역시 도 1 및 도 2a와 같은 원편광 변환부가 적용될 수 있다.Meanwhile, the first to fourth embodiments of the present invention may additionally include a circular polarization conversion unit. The role of this circular polarization converter can be implemented through the configuration of λ/4 wave plates (WP; WP1, WP2) inserted with dotted lines in FIGS. 1 and 2A, respectively. In the case of FIGS. 3 and 4A, a circular polarization conversion unit like that of FIGS. 1 and 2A may also be applied.
도 1을 대표 예시로 하여 설명하면, 도 1의 경우, 제1 λ/4 파장판(WP1)과 제2 λ/4 파장판(WP2)을 포함한다.1 as a representative example, the case of FIG. 1 includes a first λ/4 wave plate (WP1) and a second λ/4 wave plate (WP2).
이때, 제1 λ/4 파장판(WP1)은 스캔부(130)와 투과체 사이에 설치되어 스캔빔을 원편광으로 변환하여 투과체로 투사한다. 제2 λ/4 파장판(WP2)은 투과체와 광 검출부(140) 사이에 설치되어 원편광의 빔을 다시 선편광으로 변환시켜 광 검출부(140)로 제공한다. 여기서 구체적으로 제2 λ/4 파장판(WP2)은 투과체와 제1 집광부(141a) 사이, 그리고 투과체와 제2 집광부(141b) 사이에 개별 설치된다. At this time, the first λ/4 wave plate WP1 is installed between the
본 발명의 실시예와 같이, 스캔빔을 편광에 따라 두 개로 분리하여 해당 편광에 대응하는 빔을 개별 검출하는 방식은, 반사 또는 투과율이 편광에 의존하는 대상체인 경우에 제1 홀로그램과 제2 홀로그램에 편광에 따른 차이가 생길 수 있다. 이러한 편광 차이를 제거하기 위해 스캔부(130)와 대상체(투과체) 사이에 파장판을 위치시켜 스캔빔의 편광을 원편광으로 변환하여 대상체에 투사하고, 대상체(투과체)와 집광기(141) 사이에 파장판을 위치시켜 다시 선편광으로 변환하는 방식을 사용함으로써, 대상체의 편광 의존성에 무관하게 제1 및 제2 홀로그램을 레코딩 할 수 있다. As in the embodiment of the present invention, a method of splitting a scan beam into two according to polarization and individually detecting beams corresponding to the polarization is to separate a first hologram and a second hologram in the case of an object whose reflection or transmittance depends on polarization. There may be differences depending on polarization. In order to eliminate this polarization difference, a wave plate is placed between the
또한, 도 2a의 경우에서 제1 λ/4 파장판(WP1)은 스캔부(130)와 투과체 사이의 경로, 보다 구체적으로는 스캔부(130)와 제1 광분할기(241) 사이에 설치되고, 제2 λ/4 파장판(WP2)은 투과체와 광 검출부(240) 사이, 보다 구체적으로는 해당 경로 상의 제1 광분할기(241)와 제2 광분할기(242) 사이에 설치될 수 있다. 물론, 이러한 파장판의 설치 위치는 다양한 변형예가 존재할 수 있다. In addition, in the case of FIG. 2A, the first λ/4 wave plate WP1 is installed in the path between the
본 발명에 따르면, 스캔 거울의 스캐닝 속도보다 빠르게 투과형 대상물인 투과체에 대한 홀로그램을 초고속으로 획득할 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain a hologram for a transparent object at ultra-high speed, faster than the scanning speed of a scan mirror.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
100,200,300,400: 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템
110: 스캔빔 생성부 111: 제1 광분할기
112: 위상 변조 수단 113: 제1 렌즈
114: 제3 렌즈 115: 제2 렌즈
116: 제4 렌즈 117: 간섭수단
120: 스캔빔 분할부 130: 스캔부
131: x-스캔 거울 132: y-스캔 거울
140: 광 검출부 141a: 제1 집광기
141b: 제2 집광기 142a: 제1 편광기
142b: 제2 편광기 143a: 제1 광검출기
143b: 제2 광검출기 150: 신호 처리부
151: 제1 신호처리부 152: 제2 신호처리부
153: 교차배열 합성부 240: 광 검출부
241: 제1 광분할기 242: 제2 광분할기
243a: 제1 집광기 243b: 제2 집광기
244a: 제1 광검출기 244b: 제2 광검출기
330: 스캔부 331: 스캔거울
332: 트랜슬레이션 스테이지 135,335: 스캔빔 전달부100,200,300,400: Polarization splitting double scanning holography system
110: scan beam generator 111: first optical splitter
112: phase modulation means 113: first lens
114: third lens 115: second lens
116: fourth lens 117: interference means
120: scan beam splitter 130: scan unit
131: x-scan mirror 132: y-scan mirror
140:
141b:
142b:
143b: second photodetector 150: signal processing unit
151: first signal processing unit 152: second signal processing unit
153: cross-array synthesis unit 240: light detection unit
241: first optical splitter 242: second optical splitter
243a:
244a:
330: scanning unit 331: scanning mirror
332: Translation stage 135,335: Scan beam transmission unit
Claims (21)
상기 스캔빔을 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분할하여 분할된 2개의 편광 빔을 서로 다른 각도로 출사시키는 스캔빔 분할부;
상기 서로 다른 각도로 출사되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 상기 스캔빔 분할부로부터 전달받아 투과체로 투사시키되, 상기 투과체에 대한 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하여 투과체로 전달하기 위한 스캔부;
적어도 하나의 렌즈로 이루어지고, 상기 스캔부와 상기 투과체 사이에 배치되어, 상기 서로 다른 각도로 진행되는 2개의 편광 빔으로 이루어진 스캔빔을 상기 투과체로 전달하는 스캔빔 전달부;
상기 투과체를 투과한 빔으로부터 상기 s-편광 빔을 분리 검출하는 제1 광검출기와 상기 p-편광 빔을 분리 검출하는 제2 광검출기를 포함하는 광 검출부; 및
상기 분리 검출된 s-편광 빔 및 p-편광 빔의 신호를 처리하여 상기 투과체에 대한 홀로그램을 생성하는 신호 처리부를 포함하며,
상기 신호 처리부는,
상기 제1 광검출기에서 검출된 s-편광 빔의 신호를 처리하는 제1 신호 처리부;
상기 제2 광검출기에서 검출된 p-편광 빔의 신호를 처리하는 제2 신호 처리부; 및
상기 제1 신호 처리부에서 처리된 홀로그램 신호와 상기 제2 신호 처리부에서 처리된 홀로그램 신호를 한 줄씩 교차 배열하는 방식으로 합성하여 상기 투과체에 대한 홀로그램을 생성하는 교차배열 신호 처리부를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.After modulating the phase of the first beam divided from the light source and converting it into a first curvature beam through the first beam curvature generator and converting the second beam into a second curvature beam through the second beam curvature generator, the first and a scan beam generator that forms a scan beam by interfering with the second curvature beam;
a scan beam splitter that splits the scan beam into an s-polarized beam and a p-polarized beam and emits the two split polarized beams at different angles;
A scan beam consisting of two polarized beams emitted at different angles is received from the scan beam splitter and projected onto a transmitting body, and the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting body is controlled in the horizontal and vertical directions and transmitted to the transmitting body. a scanning unit for
a scan beam transmission unit made of at least one lens, disposed between the scan unit and the transmitting body, and transmitting a scan beam consisting of two polarized beams traveling at different angles to the transmitting body;
a light detector including a first photodetector for separating and detecting the s-polarized beam from the beam passing through the transmitting body and a second photodetector for separating and detecting the p-polarized beam; and
A signal processing unit that processes signals of the separately detected s-polarized beam and p-polarized beam to generate a hologram for the transmitting body,
The signal processing unit,
a first signal processor that processes the signal of the s-polarized beam detected by the first photodetector;
a second signal processor that processes the signal of the p-polarized beam detected by the second photodetector; and
A polarization splitting double signal processor comprising a cross-array signal processor that generates a hologram for the transmitting object by synthesizing the hologram signal processed in the first signal processor and the hologram signal processed in the second signal processor by alternating the lines one by one. Scanning holography system.
상기 광 검출부는,
상기 투과체로 투사되는 빔의 광축에 편축된 방향으로 배치되고, 상기 투과체를 투과한 빔을 집광하는 제1 집광기;
상기 제1 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔에서 s-편광 빔 성분만을 통과시키는 제1 편광기;
상기 제1 편광기를 통과한 s-편광 빔을 검출하는 상기 제1 광검출기;
상기 투과체로 투사되는 빔의 광축에 편축된 방향으로 배치되되 상기 제1 집광기와 다른 위치에 배치되고, 상기 투과체를 투과한 빔을 집광하는 제2 집광기;
상기 제2 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔에서 p-편광 빔 성분만을 통과시키는 제2 편광기; 및
상기 제2 편광기를 통과한 p-편광 빔을 검출하는 상기 제2 광검출기를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The light detection unit,
a first concentrator disposed in a direction biased to the optical axis of the beam projected to the transmitting body and concentrating the beam that has passed through the transmitting body;
a first polarizer that passes only the s-polarized beam component in the spatially integrated beam through the first concentrator;
The first photodetector detects the s-polarized beam that has passed through the first polarizer;
a second concentrator disposed in a direction biased to the optical axis of the beam projected to the transmitting body and at a different position from the first concentrator, and concentrating the beam that has transmitted through the transmitting body;
a second polarizer that passes only the p-polarized beam component of the spatially integrated beam through the second concentrator; and
A polarization-splitting double scanning holography system comprising the second photodetector for detecting a p-polarized beam that has passed through the second polarizer.
상기 광 검출부는,
상기 투과체로 투사되는 광의 광축 상에 배치되고 상기 투과체를 투과한 빔을 입사받아 외부로 반사시키는 제1 광 분할기;
상기 제1 광 분할기에서 반사된 광을 입사받고 입사된 빔에서 p-편광 빔 성분은 투과시키고 s-편광 빔 성분을 반사시키는 제2 광 분할기;
상기 제2 광 분할기에서 반사시킨 s-편광 빔 성분을 집광하는 제1 집광기;
상기 제2 광 분할기에서 투과시킨 p-편광 빔 성분을 집광하는 제2 집광기;
상기 제1 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 상기 제1 광검출기; 및
상기 제2 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 상기 제2 광검출기를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The light detection unit,
a first light splitter disposed on the optical axis of the light projected to the transmitting body and receiving the beam passing through the transmitting body and reflecting it to the outside;
a second light splitter that receives the light reflected from the first light splitter and transmits the p-polarized beam component and reflects the s-polarized beam component of the incident beam;
a first concentrator that focuses the s-polarized beam component reflected by the second light splitter;
a second concentrator for concentrating the p-polarized beam component transmitted from the second light splitter;
The first photodetector detects a spatially integrated beam through the first concentrator; and
A polarization-splitting double scanning holography system including the second photodetector that detects a spatially integrated beam through the second concentrator.
상기 광 검출부는,
상기 투과체로 투사되는 광의 광축 상에 배치되고 상기 투과체를 투과한 빔을 입사받아 외부로 반사시키는 제1 광 분할기;
상기 제1 광 분할기에서 반사된 광을 입사받고 입사된 빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 제2 광 분할기;
상기 제2 광 분할기에서 반사된 빔을 입사받아 s-편광 빔 성분만을 통과시키는 제1 편광기;
상기 제2 광분할기에서 투과된 빔을 입사받아 p-편광된 빔 성분만을 통과시키는 제2 편광기;
상기 제1 편광기를 통과한 s-편광 빔 성분을 집광하는 제1 집광기;
상기 제2 편광기를 통과한 p-편광 빔 성분을 집광하는 제2 집광기;
상기 제1 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 상기 제1 광검출기; 및
상기 제2 집광기를 통해 공간적으로 집적된 빔을 검출하는 상기 제2 광검출기를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The light detection unit,
a first light splitter disposed on the optical axis of the light projected to the transmitting body and receiving the beam passing through the transmitting body and reflecting it to the outside;
a second light splitter that receives the light reflected from the first light splitter, transmits part of the incident beam, and reflects part of the incident beam;
a first polarizer that receives the beam reflected from the second light splitter and passes only the s-polarized beam component;
a second polarizer that receives the beam transmitted from the second light splitter and passes only the p-polarized beam component;
a first concentrator that focuses the s-polarized beam component that has passed through the first polarizer;
a second concentrator that focuses the p-polarized beam component that has passed through the second polarizer;
The first photodetector detects a spatially integrated beam through the first concentrator; and
A polarization-splitting double scanning holography system including the second photodetector that detects a spatially integrated beam through the second concentrator.
상기 스캔빔 분할부는,
비등방성 광학재료로 이루어지며, 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 서로 직교하는 편광의 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 나란히 출사시키는 빔 디스플레이서(Beam displacer); 및
2개의 빔이 서로 다른 각도로 출사되도록, 상기 제2 면을 통해 출사된 s-편광 빔과 p-편광 빔 중 어느 하나의 빔 경로 상에 설치되어 해당 빔의 진행 각도를 변경하는 웨지 프리즘을 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scan beam splitter,
A beam displacer is made of an anisotropic optical material and separates the scan beam incident through the first side into an s-polarized beam and a p-polarized beam with polarizations orthogonal to each other and emits them in parallel through the second side. ; and
Includes a wedge prism installed on the beam path of one of the s-polarized beam and the p-polarized beam emitted through the second surface to change the traveling angle of the beam so that the two beams are emitted at different angles. Polarization splitting double scanning holography system.
상기 스캔빔 분할부는,
상기 제2 면을 통해 출사되는 s-편광 빔 및 p-편광 빔의 경로 중 더욱 짧은 p-편광 빔의 경로 상에 설치되고, 상기 빔 디스플레이서와 동일한 소재로 구현되어, 출사되는 s-편광 빔과 p-편광 빔 간의 광 경로 길이의 차를 보상하는 광경로차 보정부를 더 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 6,
The scan beam splitter,
It is installed on the path of the shorter p-polarized beam among the paths of the s-polarized beam and the p-polarized beam emitted through the second surface, and is implemented with the same material as the beam displacer, so that the emitted s-polarized beam A polarization-splitting double scanning holography system further comprising an optical path difference correction unit that compensates for the difference in optical path length between the and p-polarized beams.
상기 스캔빔 분할부는,
결정축이 서로 수직이고 서로 상이한 재료로 만들어진 두 삼각프리즘의 조합으로 이루어지며, 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 두 삼각프리즘의 경계면에서 상기 스캔빔과 평행하게 진행하는 제1 편광 빔 및 상기 제1 편광 빔과 설정 각도를 가지고 진행하는 제2 편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 출사시키는 로촌(Rochon) 프리즘 또는 세나르몽(Senarmont) 프리즘 구조의 편광 프리즘을 포함하며,
상기 제1 편광 빔이 s-편광 빔이면 상기 제2 편광 빔은 p-편광 빔이고, 상기 제1 편광 빔이 p-편광 빔이면 상기 제2 편광 빔은 s-편광 빔인 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scan beam splitter,
It consists of a combination of two triangular prisms whose crystal axes are perpendicular to each other and are made of different materials, and a first polarized beam that transmits a scan beam incident through the first surface parallel to the scan beam at the boundary surface of the two triangular prisms It includes a polarizing prism of a Rochon prism or Senarmont prism structure that separates a polarized beam and a second polarized beam traveling at a set angle and emits them through a second surface,
If the first polarized beam is an s-polarized beam, the second polarized beam is a p-polarized beam, and if the first polarized beam is a p-polarized beam, the second polarized beam is an s-polarized beam. Polarization splitting double scanning holography system .
상기 편광 프리즘은 상기 경계면의 중심을 기준으로 설정 각도만큼 회전된 상태로 설치되며,
상기 설정 각도는,
상기 경계면의 중심에서 분리 출사된 제1 편광 빔과 제2 편광 빔의 진행 방향 간 각도차(θ)의 절반에 해당한 θ/2인 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 8,
The polarizing prism is installed rotated by a set angle based on the center of the boundary surface,
The setting angle is,
A polarization-splitting double scanning holography system with θ/2 corresponding to half of the angular difference (θ) between the travel directions of the first and second polarized beams separately emitted from the center of the boundary surface.
상기 스캔빔 분할부는,
상기 제2 면을 통해 출사되는 제2 편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하는 제1 및 제2 거울과, 상기 제2 면을 통해 출사되는 제1 편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하며 상기 제1 및 제2 거울과 대칭되게 설치되는 제3 및 제4 거울을 포함하는 각도 조절부를 더 포함하며,
상기 각도 조절부에 의한 각 거울의 각도 조절을 통해 상기 제2 거울을 거친 제2 편광 빔과 상기 제4 거울을 거친 제1 편광 빔의 진행 방향이 서로 다른 각도로 조정되는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 9,
The scan beam splitter,
First and second mirrors are sequentially installed on the path of the second polarized beam emitted through the second surface to change the beam path, and sequentially installed on the path of the first polarized beam emitted through the second surface. It is installed to change the beam path and further includes an angle adjustment unit including third and fourth mirrors installed symmetrically with the first and second mirrors,
A polarization split double scanning holography system in which the travel directions of the second polarized beam passing through the second mirror and the first polarized beam passing through the fourth mirror are adjusted to different angles by adjusting the angle of each mirror by the angle adjusting unit. .
상기 스캔빔 분할부는,
결정축이 서로 수직이고 서로 상이한 재료로 만들어진 두 삼각프리즘의 조합으로 이루어지며, 제1 면을 통해 입사된 스캔빔을 두 삼각프리즘의 경계면에서 상기 스캔빔의 방향에 대해 설정 각도를 가지고 서로 대칭되게 진행하는 s-편광 빔과 p-편광 빔으로 분리하여 제2 면을 통해 출사시키는 월라스턴(Wollaston) 프리즘 구조의 편광 프리즘을 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scan beam splitter,
It is composed of a combination of two triangular prisms whose crystal axes are perpendicular to each other and made of different materials, and the scan beam incident through the first surface is symmetrically directed at the boundary surface of the two triangular prisms at a set angle with respect to the direction of the scan beam. A polarization splitting double scanning holography system comprising a polarizing prism of a Wollaston prism structure that separates the s-polarized beam and the p-polarized beam and emits them through a second surface.
상기 스캔빔 분할부는,
상기 제2 면을 통해 출사되는 p-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하는 제1 및 제2 거울과, 상기 제2 면을 통해 출사되는 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 변경하며 상기 제1 및 제2 거울과 대칭되게 설치되는 제3 및 제4 거울을 포함한 각도 조절부를 더 포함하며,
상기 각도 조절부에 의한 각 거울의 각도 조절을 통해 상기 제2 거울을 거친 p-편광 빔과 상기 제4 거울을 거친 s-편광 빔의 진행 방향이 서로 다른 각도로 조정되는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 11,
The scan beam splitter,
First and second mirrors sequentially installed on the path of the p-polarized beam emitted through the second surface to change the beam path, and sequentially installed on the path of the s-polarized beam emitted through the second surface. It is installed to change the beam path and further includes an angle adjustment unit including third and fourth mirrors installed symmetrically with the first and second mirrors,
A polarization splitting double scanning holography system in which the travel directions of the p-polarized beam passing through the second mirror and the s-polarized beam passing through the fourth mirror are adjusted to different angles by adjusting the angle of each mirror by the angle adjusting unit. .
상기 스캔빔 분할부는,
입사된 스캔빔에서 s-편광 빔 성분을 반사시키고 p-편광 빔 성분을 투과시키는 제1 편광 빔스플리터;
상기 제1 편광 빔스플리터에서 반사시킨 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울;
상기 제1 편광 빔스플리터에서 투과시킨 p-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제5 거울; 및
각도 조절이 가능하며, 상기 제5 거울을 거친 p-편광 빔의 각도를 90도 보다 큰 각도로 반사시키는 제6 거울; 및
상기 제2 거울을 거친 s-편광 빔과 상기 제6 거울을 거친 p-편광 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 제2 편광 빔스플리터를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scan beam splitter,
a first polarizing beam splitter that reflects the s-polarized beam component from the incident scan beam and transmits the p-polarized beam component;
first and second mirrors sequentially installed on the path of the s-polarized beam reflected from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees;
third to fifth mirrors sequentially installed on the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees; and
a sixth mirror whose angle is adjustable and which reflects the angle of the p-polarized beam that has passed through the fifth mirror at an angle greater than 90 degrees; and
A second polarizing beam splitter that receives the s-polarized beam that has passed through the second mirror and the p-polarized beam that has passed through the sixth mirror through the first and second sides, respectively, and outputs them at different angles through the third side. Polarization-splitting double scanning holography system including.
상기 스캔빔 분할부는,
입사된 스캔빔에서 s-편광 빔 성분을 반사시키고 p-편광 빔 성분을 투과시키는 제1 편광 빔스플리터;
상기 제1 편광 빔스플리터에서 반사시킨 s-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울;
상기 제1 편광 빔스플리터에서 투과시킨 p-편광 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제6 거울;
상기 제6 거울에서 반사된 빔을 입사받아 진행 각도를 변경하여 출력하는 웨지 프리즘; 및
상기 제2 거울을 거친 s-편광 빔과 상기 웨지 프리즘을 거친 p-편광 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 제2 편광 빔스플리터를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scan beam splitter,
a first polarizing beam splitter that reflects the s-polarized beam component from the incident scan beam and transmits the p-polarized beam component;
first and second mirrors sequentially installed on the path of the s-polarized beam reflected from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees;
third to sixth mirrors sequentially installed on the path of the p-polarized beam transmitted from the first polarizing beam splitter to change the beam path by 90 degrees;
a wedge prism that receives the beam reflected from the sixth mirror and outputs the beam by changing its propagation angle; and
A second polarizing beam splitter that receives the s-polarized beam that has passed through the second mirror and the p-polarized beam that has passed through the wedge prism through the first and second sides, respectively, and outputs them at different angles through the third side. A polarization splitting double scanning holography system.
상기 스캔빔 분할부는,
입사된 스캔빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 빔스플리터;
상기 빔스플리터에서 반사시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울;
상기 빔스플리터에서 투과시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제5 거울;
상기 빔스플리터의 반사된 빔 또는 투과된 빔의 경로 중 어느 하나의 경로 상에 배치되어 s-편광 및 p-편광 중 어느 하나의 편광 성분만 통과시키거나 특정 각도의 선편광 빔으로 만들기 위한 편광기;
각도 조절이 가능하며, 상기 제5 거울을 거친 빔의 각도를 90도 보다 큰 각도로 반사시키는 제6 거울; 및
상기 제2 거울을 거친 빔과 상기 제6 거울을 거친 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 편광 빔스플리터를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scan beam splitter,
A beam splitter that transmits part of the incident scan beam and reflects part of it;
first and second mirrors sequentially installed on the path of the beam reflected from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees;
third to fifth mirrors sequentially installed on the path of the beam transmitted from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees;
A polarizer disposed on one of the paths of the reflected beam or the transmitted beam of the beam splitter to allow only one polarization component of s-polarization and p-polarization to pass or to create a linearly polarized beam at a specific angle;
a sixth mirror whose angle is adjustable and which reflects the angle of the beam passing through the fifth mirror at an angle greater than 90 degrees; and
The beam that has passed through the second mirror and the beam that has passed through the sixth mirror are incident through the first and second sides, respectively, and are transmitted to the third side. A polarization splitting double scanning holography system that includes a polarizing beam splitter that outputs output at different angles.
상기 스캔빔 분할부는,
입사된 스캔빔의 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 빔스플리터;
상기 빔스플리터에서 반사시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제1 및 제2 거울;
상기 빔스플리터에서 투과시킨 빔의 경로 상에 순차로 설치되어 빔 경로를 90도씩 변경하는 제3 내지 제6 거울;
상기 빔스플리터의 반사된 빔 또는 투과된 빔의 경로 중 어느 하나의 경로 상에 배치되어 s-편광 및 p-편광 중 어느 하나의 편광 성분만 통과시키거나 특정 각도의 선편광 빔으로 만들기 위한 편광기;
상기 제6 거울에서 반사된 빔을 입사받아 진행 각도를 변경하여 출력하는 웨지 프리즘; 및
상기 제2 거울을 거친 빔과 상기 웨지 프리즘을 거친 빔을 각각 제1 면과 제2 면을 통해 입사받아 제3 면을 통해 서로 다른 각도로 출력하는 편광 빔스플리터를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scan beam splitter,
A beam splitter that transmits part of the incident scan beam and reflects part of it;
first and second mirrors sequentially installed on the path of the beam reflected from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees;
third to sixth mirrors sequentially installed on the path of the beam transmitted from the beam splitter to change the beam path by 90 degrees;
A polarizer disposed on one of the paths of the reflected beam or the transmitted beam of the beam splitter to allow only one polarization component of s-polarization and p-polarization to pass or to create a linearly polarized beam at a specific angle;
a wedge prism that receives the beam reflected from the sixth mirror and outputs the beam by changing its propagation angle; and
A polarization splitting double scanning holography system including a polarizing beam splitter that receives the beam that has passed through the second mirror and the beam that has passed through the wedge prism through the first and second sides, respectively, and outputs them at different angles through the third side. .
상기 스캔부와 상기 투과체 사이에 설치되어 스캔빔을 원편광으로 변환하여 투과체로 투사하는 제1 λ/4 파장판; 및
상기 투과체와 상기 광 검출부 사이에 설치되어 원편광의 빔을 다시 선편광으로 변환시켜 상기 광 검출부로 제공하는 제2 λ/4 파장판을 더 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
a first λ/4 wave plate installed between the scan unit and the transmitting body to convert the scan beam into circularly polarized light and project it to the transmitting body; and
A polarization-splitting double scanning holography system further comprising a second λ/4 wave plate installed between the transmitting body and the light detection unit to convert the circularly polarized beam back into linearly polarized light and provide it to the light detection unit.
상기 스캔부는,
투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 제어하도록 수평 스캔 거울과 수직 스캔 거울을 포함하며, 입사된 상기 스캔빔을 수평 및 수직 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scanning unit,
A polarization splitting double scanning holography system comprising a horizontal scanning mirror and a vertical scanning mirror to control the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting body, and controlling the incident scan beam in horizontal and vertical directions to transmit it to the transmitting body.
상기 스캔부는,
투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하도록, 상기 스캔빔 분할부로부터 입사된 상기 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 스캔 거울과, 상기 투과체의 후단에서 상기 투과체를 수직 방향으로 이동시키는 트랜슬레이션 스테이지를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scanning unit,
A scanning mirror that controls the scan beam incident from the scan beam splitter in the horizontal direction and transmits it to the transmitting body so as to control the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting body in the horizontal and vertical directions, and at the rear end of the transmitting body A polarization-splitting double scanning holography system comprising a translation stage that moves the transmitting body in a vertical direction.
상기 스캔부는,
투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하도록, 상기 스캔빔 분할부로부터 입사된 상기 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 공간 변조(spatial modulation) 스캐너와, 상기 투과체의 후단에서 상기 투과체를 수직 방향으로 이동시키는 트랜슬레이션 스테이지를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scanning unit,
a spatial modulation scanner that controls the scan beam incident from the scan beam splitter in the horizontal direction and transmits it to the transmitting body so as to control the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting body in the horizontal and vertical directions; A polarization splitting double scanning holography system including a translation stage that moves the transmitting material in the vertical direction at the rear end of the transmitting material.
상기 스캔부는,
투과체에 대한 상기 스캔빔의 스캐닝 위치를 수평 및 수직 방향으로 제어하기 위한 수직 스캐너와 수평 스캐너를 포함하되, 상기 스캔빔 분할부로부터 입사된 상기 스캔빔을 수평 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 수평 공간 변조(spatial modulation) 스캐너와, 상기 스캔빔을 수직 방향으로 제어하여 투과체로 전달하는 수직 공간 변조 스캐너를 포함하는 편광분할 더블 스캐닝 홀로그래피 시스템.In claim 1,
The scanning unit,
It includes a vertical scanner and a horizontal scanner for controlling the scanning position of the scan beam with respect to the transmitting body in the horizontal and vertical directions, and horizontally controlling the scan beam incident from the scan beam splitter in the horizontal direction to transmit it to the transmitting body. A polarization-splitting double scanning holography system including a spatial modulation scanner and a vertical spatial modulation scanner that controls the scan beam in a vertical direction and transmits it to a transmitting body.
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2023
- 2023-04-17 KR KR1020230049888A patent/KR102625392B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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