KR20100104802A - 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치 - Google Patents

각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치 Download PDF

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Abstract

서로 다른 각도의 기준광을 이용하여 원하는 목표 패턴을 나누어 차례로 홀로그램 마스크에 기록한다. 본 발명의 실시 예에 따르면 서로 다른 각도의 기준광으로 기록되는 패턴들이 접하는 경계 부분에서 간섭으로 인한 훼손을 방지할 수 있기 때문에 대형 홀로그램 마스크를 제작하는데 적합하다.
홀로그램 마스크, 기준광, 물체광, 스티치

Description

각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치{apparatus for recording hologram using an angle multiplexing}
본 발명은 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 각도의 복수 기준광을 이용하여 대형 홀로그램 마스크를 제작할 수 있는 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치에 관한 것이다.
화상 또는 문자 정보를 입체 이미지로 표시하기 위해 홀로그램을 이용한 기술이 보편화 되어 다양한 분야에서 적용되고 있다.
이 홀로그램에 이미지를 기록하기 위해 사진투영기법이 쓰여진다. 즉, 광원에서 나온 빛을 2개로 나누어 하나의 빛을 스크린에 비추게 하고 다른 빛은 우리가 보려고 하는 물체에 비춘다. 직접 스크린에 비춰지는 기준광(reference beam)과 물체에 비춰지는 물체광(object beam)이 서로 다른 경로를 통해 홀로그램에 입사되고, 이 홀로그램에 입사되는 기준광과 물체광의 회절과 간섭에 의해 만들어진 이미지가 홀로그램에 기록된다.
이 홀로그램에 기록 이미지를 정착하기 위한 감광막을 포함하며, 이 홀로그 램의 감광막에 노광 처리에 의해 소정 패턴이 형성된다. 이렇게 원하는 패턴이 형성된 홀로그램은 그 패턴에 대응하는 이미지를 재현할 수 있는 역할을 한다는 점에서 홀로그램 마스크로 칭한다.
홀로그램 마스크의 크기를 확장하면 대형의 이미지를 기록하고 재생하는데 사용될 수 있다. 그런데 대형 이미지에 맞게 노광 면적이 커져야 하므로 이 홀로그램 마스크를 제작하기 위하여 원하는 이미지를 만들어 내기 위해 사용하는 소형의 광모듈레이터(DMD) 또는 크롬(Cr Mask) 마스크를 대형으로 제작하는 등 고가 광학부품이 필요하게 된다. 또한 입사광이 넓은 면적에 퍼지면서 빛의 강도가 저하되어 노광 조건이 불안정하게 된다.
이러한 단점을 극복하고자 원하는 목표 패턴을 분할 노광하는 스티치(stitch) 방법을 사용하여 대형 홀로그램 마스크를 제작하는 기술이 개시된 바 있다.
이 스티치 방법은 전체 목표패턴을 소정 크기로 분할하고, 그 중 일부 패턴을 기록하고 나서 동일한 기록 방법으로 남은 패턴을 기록함으로서 하나의 완전한 목표 패턴을 형성하게 된다.
그러나 기존기술은 전체의 패턴을 분할하여 동일한 기록 방식으로 각 분할된 패턴을 형성하므로, 특히 동일한 각도의 기준광을 이용하여 패턴을 기록하기 때문에 패턴들이 접하는 경계 부위에 기록된 부분이 서로 간섭을 일으켜 끊어지는 등 기록 패턴이 훼손된다. 이 훼손된 패턴을 재생하면 원래 이미지와 다른 이미지가 재생된다.
본 발명의 일 측면은 기록 패턴의 훼손을 방지하고 소형의 광학 부품을 이용하여 대형 홀로그램 마스크를 제작할 수 있는 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치를 제시하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록장치는 광원과; 상기 광원에서 제공하는 입사광을 분할하는 제1광학부품과; 상기 제1광학부품에 의해 분할되고 목표 패턴을 기록하기 위한 물체광을 홀로그램 마스크의 일측에 입사하는 제2광학부품과; 상기 제1광학부품에 의해 분할되고 목표 패턴을 기록하기 위한 서로 다른 각도의 복수의 기준광을 상기 홀로그램 마스크의 다른 측에 입사하는 제3광학부품;을 포함한다.
상기 홀로그램 마스크를 놓기 위한 프리즘을 더 포함하고; 상기 제3광학부품은 상기 프리즘의 일측에 입사되는 제1각도의 기준광을 진행 또는 차단하는 제1셔터와, 상기 프리즘의 다른 측에 입사되는 제2각도의 기준광을 진행 또는 차단하는 제2셔터를 포함한다.
상기 제1각도는 45이고, 상기 제2각도는 -55도로 설정된다.
상기 제3광학부품은 입사광을 제1기준광과 제2기준광으로 분할하는 광분할기를 포함하고, 상기 광분할기와 상기 프리즘의 일측 사이 제1경로상에 상기 제1셔터가 설치되고, 상기 광분할기와 상기 프리즘의 다른 측 사이 제2경로상에 상기 제2셔터가 설치된다.
상기 목표 패턴을 분할하여 분할된 패턴을 차례로 기록하되, 서로 이웃하는 분할 패턴에 사용하는 기준광의 각도가 다르도록 상기 제1셔터와 상기 제2셔터를 서로 반대로 작동한다.
이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치는, 홀로그램 마스크에 서로 다른 각도의 기준광에 의해 목표 패턴이 차례로 기록되기 때문에 패턴 상호 간에 간섭이 발생하지 않으므로 대형 홀로그램 마스크를 제작하는데 적합하다.
이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록 장치의 구성도이다.
프리즘(25) 위에 홀로그램 마스크(24)를 올려 놓은 상태로 준비한다. 그런 다음 레이저 광원(10)에서 발사된 입사광(13)이 제1셔터(11)와 파장판(wave plate)(12)을 거쳐 공간 필터(14)에 입사되고, 공간 필터(14)를 거치면서 파면이 매끈한 형태로 된 입사광(15)이 반사 미러(16)에 의해 광분할기(17)에 전달된다.
광분할기(17)에서 입사광(15)이 2갈래 분할된다. 제1광분할기(17)에 의해 분할된 하나의 분할광(18)이 파장판(20)을 거친 후 광모듈레이터(21)에 전달된다. 광모듈레이터(21)에서 물체 이미지에 대응하여 만들어진 물체광(23)이 결상렌즈(22)에 의해 홀로그램 마스크(24)에 입사된다. 여기서 본 실시 예에서 물체 이미지를 형성하기 위해 광모듈레이터(21)가 소형 크기로 가동할 수 있는 복수개로 제작되 며, 물체 이미지를 형성할 수 있으면 광모듈레이터 대신에 소형 크기의 크롬 마스크를 적용할 수 있다.
제1광분할기(17)에 의해 분할된 다른 분할광(19)이 제2광분할기(26)에 전달된다. 이 분할광(19)이 제2광분할기(26)에서 2갈래로 재분할된다.
제2광분할기(26)에 의해 재분할된 제1기준광(30)과 제2기준광(28)이 서로 다른 경로를 통하여 프리즘(25)의 일측에 전달된다. 분할 노광을 처리할 때 제1 및 제2기준광(28)(30) 중 어느 하나를 이용하여 노광 처리하고 그런 다음 사용하지 않은 다른 기준광을 이용하여 남은 노광 처리를 한다.
제1기준광(30)은 상대적으로 길이가 긴 경로를 통하여 프리즘(25)의 다른 측에 전달되며, 그 진행 경로상에 설치된 반사 미러(31)(32)에 의해 진행 방향을 바꾸어 프리즘(25)의 일 측에 진입한다. 즉, 제2광분할기(26)와 프리즘(25)의 일측 사이 제2셔터(29)가 설치되고, 이 제2셔터(29)에 의해 재분할된 제1기준광(30)이 선택적으로 프리즘(25)으로 진행되거나 차단된다.
제2기준광(28)은 길이가 짧은 경로를 통해 프리즘(25)의 다른 측으로 전달되고, 이 짧은 경로 상에 제3셔터(27)가 위치한다. 즉 제2광분할기(26)와 프리즘(25)의 다른 측 사이 제3셔터(27)가 설치되고, 이 제3셔터(27)에 의해 재분할된 제2기준광(28)이 선택적으로 프리즘(25)으로 진행 또는 차단된다.
본 실시 예에서 대형 홀로그램 마스크(24)의 크기에 대응하여 그에 기록되는 목표 패턴 역시 크므로, 이 대형 패턴을 형성하기 위해 스티치 방법을 적용한다. 여기서 스티치 방법은 전체 목표 패턴의 일부를 노광 처리한 후 남은 패턴을 노광 처리하는 단계적인 노광 처리를 의미하는데, 처음 노광 처리할 때 제1기준광(30)을 사용하고 나서 그 다음 노광 처리할 때 제2기준광(28)을 사용함으로서 전체 목표 패턴이 완전하게 형성된 이후 패턴 상호 간 간섭 현상이 발생되지 않도록 한다.
도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이, 물체광(23)이 홀로그램 마스크(23)에 수직 또는 거의 수직 입사되고 동시에 개방 상태로 전환된 제2셔터(29)를 통과한 제1기준광(30)이 홀로그램 마스크(23)의 반대측에 위치된 프리즘(25)의 일측에 입사되는 경우, 제2기준광(28)이 폐쇄 위치로 전환된 제3셔터(27)에 의해 차단된다. 이 상태에서 일련의 노광 처리를 수행하여 제1기준광(30)과 물체광(23) 사이에 회절과 간섭에 의해 패턴 이미지가 홀로그램 마스크(23)에 기록된다. 이 노광 처리는 홀로그램 마스크(23)에 원하는 목표 패턴(Pa) 중 일부 패턴(P1)을 기록하는 동안 지속된다. 여기서 프리즘(25)의 일측에 입사되는 각도는 45도(이하 제1각도라고 한다)로 설정된다.
제1각도의 제1기준광(30)을 이용하여 일부 패턴(P1)을 기록하는 동작이 완료되면, 도 3a에 도시한 바와 같이, 물체광(23)이 홀로그램 마스크(23)에 입사되고 동시에 제2셔터(29)가 폐쇄위치로 전환하여 제1기준광(30)이 차단되고 동시에 제2기준광(28)이 개방 위치로 전환된 제3셔터(27)를 통해 프리즘(25)의 다른 측에 입사된다. 이 상태에서 일련의 노광 처리를 수행하여 제2기준광(28)과 물체광(23) 사이에 회절과 간섭에 의해 패턴 이미지 즉 목표 패턴(Pa) 중 남은 패턴(P2)이 홀로그램 마스크(23)에 기록된다. 이 일부 패턴(P1)과 남은 패턴(P2)을 단계적으로 기록함으로서 하나의 완전한 대형 크기의 목표 패턴(Pa)을 형성한다. 여기서 프리 즘(25)의 다른 측에 입사되는 각도는 -55도(이하 제2각도라고 한다)로 설정된다.
상술한 바와 같이 홀로그램 마스크(24)에 기록된 목표 패턴(Pa)을 재생하려면 패턴 기록 시 기준광에 대응하는 빛을 비추어 이미지를 재생한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 프리즘(35) 위에 상기 목표 패턴(Pa)이 기록된 홀로그램 마스크(34)를 올려 놓고, 그 프리즘(35)의 일측에 제1각도에 대응하는 제3각도(-45도)의 제1재생광(37)을 입사하고, 제4셔터(39)를 폐쇄 위치로 전환하여 제2각도에 대응하는 제4각도(55도)의 제2재생광(36)을 차단시키면, 홀로그램 마스크(34)에 기록된 목표 패턴 중 일부 패턴이 재생된다. 즉, 제1각도의 제1기준광(30)에 의해 기록된 일부 패턴(P1)과 실질적으로 동일한 이미지(40)가 재생된다.
또한, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 프리즘(35)의 다른 측에 제2각도에 대응하는 제4각도(55도)의 제2재생광(36)을 입사하고, 제5셔터(38)를 폐쇄 위치로 전환하여 제1각도에 대응하는 제3각도(-45도)의 제1재생광(37)을 차단시키면, 홀로그램 마스크(34)에 기록된 목표 패턴 중 남은 패턴(P2)이 재생된다. 이 재생된 이미지(41)는 제2각도의 제2기준광(28)에 의해 기록된 일부 패턴(P2)과 실질적으로 동일하다.
이상 설명한 바와 같이 각도 다중화를 이용하여 대형 패턴을 홀로그램 마스크에 기록할 수 있고, 기준광에 상응하는 서로 다른 각도의 재생광을 이용하여 홀로그램에 기록된 패턴을 완전하게 재생할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록장치의 구성도이다.
도 2a는 제1기준광을 이용하여 일부 패턴을 기록하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 도 2a에서 기록한 일부 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 제2기준광을 이용하여 남은 패턴을 기록하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 3a에서 기록한 남은 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 도 2a에 대응한 일부 패턴의 재생 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 도 3a에 대응한 남은 패턴의 재생 동작을 설명하기 위한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10 : 레이저 광원
11, 27, 29 : 셔터
14 : 공간 필터
17, 26 : 광분할기
21 : 광모듈레이터
22 : 결상 렌즈

Claims (5)

  1. 광원과;
    상기 광원에서 제공하는 입사광을 분할하는 제1광학부품과;
    상기 제1광학부품에 의해 분할되고 목표 패턴을 기록하기 위한 물체광을 홀로그램 마스크의 일측에 입사하는 제2광학부품과;
    상기 제1광학부품에 의해 분할되고 목표 패턴을 기록하기 위한 서로 다른 각도의 복수의 기준광을 상기 홀로그램 마스크의 다른 측에 입사하는 제3광학부품;을
    포함하는 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀로그램 마스크를 놓기 위한 프리즘을 더 포함하고;
    상기 제3광학부품은 상기 프리즘의 일측에 입사되는 제1각도의 기준광을 진행 또는 차단하는 제1셔터와, 상기 프리즘의 다른 측에 입사되는 제2각도의 기준광을 진행 또는 차단하는 제2셔터를 포함하는 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1각도는 45이고, 상기 제2각도는 -55도로 설정된 각도 다중화를 이용 한 홀로그램 기록장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3광학부품은 입사광을 제1기준광과 제2기준광으로 분할하는 광분할기를 포함하고,
    상기 광분할기와 상기 프리즘의 일측 사이 제1경로상에 상기 제1셔터가 설치되고, 상기 광분할기와 상기 프리즘의 다른 측 사이 제2경로상에 상기 제2셔터가 설치되는 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 목표 패턴을 분할하여 분할된 패턴을 차례로 기록하되, 서로 이웃하는 분할 패턴에 사용하는 기준광의 각도가 다르도록 상기 제1셔터와 상기 제2셔터를 서로 반대로 작동하는 각도 다중화를 이용한 홀로그램 기록장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481611C1 (ru) * 2011-10-05 2013-05-10 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд.," Интегральное оптическое устройство записи и воспроизведения микроголограмм

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