KR20210058022A - System and method for printing of holographic stereogram using optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic stereogram printing system and method, and more particularly, to a holographic stereogram printing system and method using an optical fiber.
종래의 가간섭성 광원(예. 레이저)을 이용한 홀로그래픽 프린터는 3차원 영상을 왜곡없이 사용자에게 제공하거나, 특정 광학소자를 손쉽게 제작할 수 있는 장점이 있는 반면에 프린터를 제작하기 위한 광학 소자(optical component)의 복잡함, 광경로(optical path)의 복잡성, 기계적 스테이지 크기의 방대함, 고출력을 위한 고효율 레이저의 필요성, 회절광의 출력 파워 저하로 야기되는 홀로그래픽 기록 매질의 기록에 소요되는 노출시간의 증대 및 이로 야기되는 진동 문제로 인한 홀로그램 결과물의 노이즈 등 다양한 문제가 존재하였다. Conventional holographic printers using coherent light sources (e.g. lasers) provide 3D images to users without distortion, or have the advantage of being able to easily manufacture specific optical devices. component) complexity, optical path complexity, vast mechanical stage size, the need for a high-efficiency laser for high power, increase of exposure time required for recording holographic recording media caused by a decrease in output power of diffracted light, and There were various problems such as noise of the hologram result due to the vibration problem caused by this.
특히, 대부분의 광학실험실에서 사용되고 있는 광학 테이블(optical table) 위에 실험 셋업이 존재하고, 다수의 광학 소자 및 회절 성분을 기록하기 위한 광경로가 복잡한 점은 홀로그래픽 프린터의 상용화에 있어 가장 큰 걸림돌이 되어왔다. In particular, the fact that the experimental setup exists on the optical table used in most optical laboratories and the optical path for recording multiple optical elements and diffraction components is complicated, which is the biggest obstacle to the commercialization of holographic printers. Has been.
도 1은 기존의 홀로그래픽 프린터를 구성하는 광학 셋업의 예시를 나타낸다. 도 1에 예시된 바와 같이 홀로그래픽 프린터의 광학 셋업이 복잡한 광학계로 구성되어 있기 때문에 비효율적인 이유는 다음과 같다. 우선 자유공간광학계(free-space optic)를 기반으로 광정렬(optical alignment)은 공간적으로 차지하는 영역이 방대하다. 1 shows an example of an optical setup constituting a conventional holographic printer. As illustrated in FIG. 1, since the optical setup of a holographic printer is composed of a complex optical system, the reason for inefficiency is as follows. First of all, optical alignment based on free-space optics has a vast area occupied by space.
예를 들어 도 1의 경우 RGB 레이저로부터 나오는 광원이 셔터의 역할을 하는 음향 광학 소자(AOM: Acoustic optic modulator)를 통과하고 이 광은 다수의 렌즈와 dichroic mirror 및 편광 광 분배기(PBS: Polarization beam splitter)를 거쳐 원하는 광학계에 입사되기 때문에 다수의 광손실과 함께 공간적으로 차지하는 영역이 클 수밖에 없다. For example, in the case of FIG. 1, a light source from an RGB laser passes through an acoustic optic modulator (AOM) that acts as a shutter, and the light passes through a plurality of lenses, a dichroic mirror, and a polarization beam splitter (PBS). ), it is incident on the desired optical system, so the area occupied spatially along with a large number of optical losses is bound to be large.
둘째, 홀로그램을 기록하기 위해서는 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)의 간섭 패턴을 홀로그래픽 기록 매질(Holographic recording material)에 기록하게 되는데, 이 때 물체광과 참조광을 분배해주기 위해 기존 자유공간광학계에서 사용되는 소자가 큐브 형태의 편광 광 분배기이다. Second, in order to record a hologram, the interference pattern of the object wave and the reference wave is recorded in a holographic recording material. In this case, the existing free space is used to distribute the object light and the reference light. An element used in an optical system is a cube-shaped polarized light splitter.
이는 원래의 광량을 정확히 50:50으로 분배하기 때문에 분배된 이후 바로 사용이 가능한 참조광(50%)에 비해 다수의 광학 소자 통과 및 회절로 인한 광손실이 나타난 이후의 물체광(<<50%)의 조합을 위해 참조광의 광량을 인위적으로 필터를 사용하여 낮추어 광손실이 다수 발생하게 되는 비효율성을 가지고 있다. This is because the original amount of light is accurately distributed at 50:50, compared to the reference light (50%), which can be used immediately after being distributed, the object light after passing through multiple optical elements and optical loss due to diffraction (<<50%). For the combination of, the amount of light of the reference light is artificially lowered by using a filter, resulting in a large number of light losses.
셋째, 홀로그래픽 프린터의 핵심이라고 볼 수 있는 광헤드(optical head) 부분의 텔레센트릭 렌즈(Telecentric lens)와 공간광변조기(SLM: Spatial light modulator)의 조합은 상당한 무게를 가지고 있고 정밀한 광정렬이 필수적인 구조이기 때문에 이를 움직이는 것은 불가능하고, 따라서 보통의 경우 X-Y이동이 가능한 기계적 스테이지를 사용하여 홀로그램을 기록하게 된다. Third, the combination of a telecentric lens and a spatial light modulator (SLM) in the optical head, which can be seen as the core of a holographic printer, has considerable weight and requires precise optical alignment. Since it is an essential structure, it is impossible to move it, and therefore, in a normal case, a hologram is recorded using a mechanical stage capable of XY movement.
이때, 도 2와 같이 광정렬은 광학 테이블과 평행한 방향으로 정렬되어 있어 기계적 스테이지는 수직 방향으로 마주보고 있게 되어 X-Y방향으로 이동할 때에 중력 또는 외력에 의한 다양한 진동이 발생할 수 있는 가능성이 있어 홀로그램을 기록하는데 방해요인(노이즈)이 될 수 있다. At this time, as shown in Fig. 2, since the optical alignment is aligned in a direction parallel to the optical table, the mechanical stage is facing in a vertical direction, and there is a possibility that various vibrations due to gravity or external force may occur when moving in the XY direction. It can be a disturbing factor (noise) in recording.
즉, 기존의 홀로그래픽 프린터는 자유공간광학계를 기반으로 광정렬이 이루어지기 때문에 공간적으로 차지하는 영역이 방대하여 간소한 형태의 홀로그래픽 프린터는 제작하기가 어려우며, 상용화에도 어려움이 많다. In other words, since the conventional holographic printer is optically aligned based on the free space optical system, the spatially occupied area is vast, making it difficult to manufacture a simple holographic printer, and it is difficult to commercialize it.
또한, 기존의 홀로그래픽 프린터는 자유공간광학계를 거치면서 생기는 광손실로 인해 고출력 레이저가 필수적이며, 자유공간광학계에서의 편광 광 분배기는 물체광과 참조광이 50:50으로만 분배가 되기 때문에 다수의 광학 소자를 통과하면서 비약적으로 줄어드는 물체광의 광량과 비슷한 수준의 광량으로 맞추기 위해 참조광의 광량을 인위적으로 줄이는 필터가 필요하기 때문에, 고효율의 레이저가 필수적 요소가 된다. In addition, conventional holographic printers require high-power lasers due to optical loss that occurs while passing through the free space optical system, and the polarized light splitter in the free space optical system distributes object light and reference light only by 50:50. A high-efficiency laser is an essential element because a filter that artificially reduces the amount of light of the reference light is required to match the amount of light that is similar to that of the object light that is drastically reduced while passing through the optical element.
그리고 홀로그래픽 프린터의 핵심이라 할 수 있는 광헤드 부분이 텔레센트릭 렌즈, 편광 광 분배기, 공간광변조기로 이루어져 있어 정밀 광정렬 및 고중량으로 인한 간소화가 힘들다는 단점이 존재한다.In addition, since the optical head, which is the core of a holographic printer, consists of a telecentric lens, a polarized light splitter, and a spatial light modulator, there is a disadvantage that simplification is difficult due to precise optical alignment and heavy weight.
따라서, 기존 광학계보다 간소하고, 물체광과 참조광을 분배하는 비율을 자유롭게 조정할 수 있어, 광원을 보다 효율적으로 사용하는 것이 가능하며, 이로 인해 비교적 저효율의 레이저로도 홀로그래픽 프린터를 구현하기 위한 방안의 모색이 요구된다. Therefore, it is simpler than the existing optical system, and the ratio of distributing the object light and the reference light can be adjusted freely, so that it is possible to use the light source more efficiently. Search is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기존의 자유공간광학계를 광섬유 기반의 광학계로 변경함으로써, 광정렬이 이루어지기 때문에 기존 광학계보다 간소하고, 물체광과 참조광을 분배하는 비율을 자유롭게 조정할 수 있어, 광원을 보다 효율적으로 사용하는 것이 가능하며, 이로 인해 비교적 저효율의 레이저로도 홀로그래픽 프린터의 구현이 가능한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템 및 방법을 제공함에 있다.The present invention was conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to change the existing free space optical system to an optical fiber-based optical system, so that the optical alignment is achieved, and thus it is simpler than the existing optical system, and It is possible to use a light source more efficiently because the ratio of distributing the reference light can be freely adjusted, and thus, a holographic stereogram printing system and method capable of implementing a holographic printer even with a relatively low-efficiency laser are provided.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 홀로그래픽 프린터의 광헤드 부분에 해당되는 광원을 광섬유로 집광함으로써 광헤드 부분을 간소화시킬 수 있는 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a holographic stereogram printing system and method capable of simplifying an optical head portion by condensing a light source corresponding to an optical head portion of a holographic printer with an optical fiber.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은, 광을 출사시키는 레이저; 출사된 광이 통과하면, 통과한 광의 편광상태를 조절하는 반파장판(Half wave plate); 반파장판을 통과한 광을 집광할 수 있는 커플러; 및 광섬유로 제작되어, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되도록 하는 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler);를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a holographic stereogram printing system using an optical fiber includes: a laser emitting light; When the emitted light passes, a half wave plate for adjusting the polarization state of the passed light; A coupler capable of condensing light passing through the half-wave plate; And a 1x2 polarization-maintain coupler that is made of an optical fiber and distributes light passing through the coupler into an object wave and a reference wave.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은, 1x2 편광유지 커플러를 통과하여 분배된 물체광이 공간광변조기(Spatial light modulator)에 변조되도록 하기 위해, 물체광의 가로와 세로 크기를 키우는 시준기(Collimator);를 더 포함할 수 있다. In addition, the holographic stereogram printing system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention, in order to modulate the object light distributed through a 1x2 polarization maintaining coupler by a spatial light modulator, And a collimator for increasing the vertical size and may further include.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은, 시준기를 통과한 물체광을 홀로그래픽 패턴을 통해 변조시키는 공간광변조기; 변조된 물체광이 통과하는 편광 광 분배기(Polarization beam splitter); 편광 광 분배기를 통과한 물체광이 입사하는 비구면 렌즈; 및 비구면 렌즈를 통과한 물체광이 참조광에 의해 간섭되어 홀로그래픽 파면을 기록하기 위해 마련되는 홀로그램 기록 매질을 구성하는 복수의 호겔;을 더 포함할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, a holographic stereogram printing system using an optical fiber includes: a spatial light modulator for modulating object light passing through a collimator through a holographic pattern; A polarization beam splitter through which the modulated object light passes; An aspherical lens into which object light passing through the polarized light splitter is incident; And a plurality of Hogels constituting a holographic recording medium provided for recording a holographic wavefront by interference with the object light passing through the aspherical lens.
그리고 1x2 편광유지 커플러는, 복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 함으로써, 광효율이 향상되도록 할 수 있다. In addition, the 1x2 polarization maintaining coupler allows the ratio of the object light passing through the plurality of optical elements to be distributed at a higher ratio than the ratio of the reference light immediately emitted without passing through the optical element, thereby improving light efficiency.
또한, 1x2 편광유지 커플러는, 물체광의 비율이 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록, 물체광으로 분배되는 광이 통과하는 제1 광섬유의 직경 크기가 참조광으로 분배되는 광이 통과하는 제2 광섬유의 직경 크기보다 크게 형성될 수 있다.In addition, the 1x2 polarization maintaining coupler has a diameter of the first optical fiber through which the light distributed as the object light passes so that the ratio of the object light is distributed at a higher ratio than the ratio of the reference light. It can be formed larger than the size of the diameter.
그리고 1x2 편광유지 커플러는, 제1 광섬유의 면적 크기와 제2 광섬유의 면적 크기의 비율이 75:25, 90:10 및 99:1 중 어느 하나가 되도록 형성될 수 있다.In addition, the 1x2 polarization maintaining coupler may be formed such that a ratio of the area size of the first optical fiber and the area size of the second optical fiber is one of 75:25, 90:10, and 99:1.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은, 홀로그래픽 면적의 확장에 용이하도록, 비구면 렌즈를 통과한 물체광이 참조광에 의해 간섭되어 변조된 최종 변조광을 집광시키는 광섬유 헤드(Fiber collimation head);를 더 포함할 수 있다. In addition, the holographic stereogram printing system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention, in order to facilitate the expansion of the holographic area, the object light passing through the aspherical lens is interfered by the reference light and modulated final modulated light. It may further include an optical fiber head (Fiber collimation head) for condensing.
그리고 각각의 호겔은, 복수의 서브 호겔들로 분할되어, 분할된 각각의 서브 호겔에 대응되는 컬러의 홀로그래픽 파면이 개별적으로 기록되도록 할 수 있다. In addition, each Hogel may be divided into a plurality of sub Hogels so that a holographic wavefront of a color corresponding to each divided sub Hogel may be individually recorded.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은, 반파장판와 커플러 사이에 마련되어, 반파장판를 통과한 광의 투과를 조절하는 음향광학소자(Acoustic optic modulator);를 더 포함할 수 있다. In addition, a holographic stereogram printing system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention further includes an acoustic optic modulator that is provided between the half-wave plate and the coupler and controls the transmission of light passing through the half-wave plate. can do.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 방법은 레이저를 통해 광이 출사되는 단계; 출사된 광이 반파장판(Half wave plate)을 통과하는 과정에서 광의 편광상태가 조절되는 단계; 반파장판을 통과한 광이 커플러를 통해 집광되는 단계; 및 광섬유로 제작된 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler)를 통해, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되는 단계;를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a holographic stereogram printing method using an optical fiber includes the steps of emitting light through a laser; Adjusting a polarization state of light while the emitted light passes through a half wave plate; Condensing light passing through the half-wave plate through a coupler; And distributing the light passing through the coupler into an object wave and a reference wave through a 1x2 polarization-maintain coupler made of an optical fiber.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은 광을 출사시키는 레이저; 출사된 광이 통과하면, 통과한 광의 편광상태를 조절하는 반파장판(Half wave plate); 반파장판을 통과한 광을 집광할 수 있는 커플러; 및 광섬유로 제작되어, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되도록 하되, 복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 하는 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler);를 포함한다.And according to another embodiment of the present invention, a holographic stereogram printing system using an optical fiber includes a laser emitting light; When the emitted light passes, a half wave plate for adjusting the polarization state of the passed light; A coupler capable of condensing light passing through the half-wave plate; And optical fiber, so that the light that has passed through the coupler is distributed as an object wave and a reference wave, but the ratio of the object light passing through the plurality of optical elements does not pass through the optical elements, but is emitted directly. It includes a 1x2 polarization-maintain coupler that distributes at a higher ratio than that of the 1x2 polarization-maintain coupler.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 방법은 레이저를 통해 광이 출사되는 단계; 출사된 광이 반파장판(Half wave plate)을 통과하는 과정에서 광의 편광상태가 조절되는 단계; 반파장판을 통과한 광이 커플러를 통해 집광되는 단계; 및 광섬유로 제작된 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler)를 통해, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되는 단계;를 포함하고, 이때, 분배되는 단계는, 복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a holographic stereogram printing method using an optical fiber includes the steps of emitting light through a laser; Adjusting a polarization state of light while the emitted light passes through a half wave plate; Condensing light passing through the half-wave plate through a coupler; And distributing the light passing through the coupler into an object wave and a reference wave through a 1x2 polarization-maintain coupler made of an optical fiber. In the step, the ratio of the object light passing through the plurality of optical elements may be distributed at a higher ratio than the ratio of the reference light immediately emitted without passing through the optical element.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 광섬유 기반의 광정렬이 용이한 소형 홀로그래픽 프린터를 제작할 수 있다. As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to manufacture a small holographic printer based on optical fibers that facilitates optical alignment.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀로그래픽 프린터에 이용되는 고효율 레이저 광원 대신 출력이 낮은 저비용의 레이저를 활용가능하다. In addition, according to embodiments of the present invention, it is possible to utilize a low-cost laser having a low output instead of a high-efficiency laser light source used in a holographic printer.
그리고 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀로그래픽 프린터의 핵심파트인 광헤드 부분을 간소화시키면서도 무게도 줄일 수 있기 때문에 상용화되어있는 기존의 다른 프린터와 마찬가지로 광헤드부분을 움직이면서 인쇄가 가능하여 홀로그래픽 프린터의 상용화를 앞당길 수 있다. In addition, according to embodiments of the present invention, since the optical head, which is a core part of a holographic printer, can be simplified while reducing the weight, it is possible to print while moving the optical head like other commercially available printers. Can accelerate the commercialization of
도 1은 종래의 홀로그래픽 프린터의 기본 광학 셋업이 예시된 도면,
도 2는 종래의 홀로그래픽 프린터의 기계적 스테이지 및 광헤드가 예시된 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템에 광섬유 헤드가 추가로 마련된 모습이 예시된 도면, 그리고
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 방법의 설명에 제공된 흐름도이다. 1 is a diagram illustrating a basic optical setup of a conventional holographic printer,
2 is a diagram illustrating a mechanical stage and an optical head of a conventional holographic printer;
3 is a diagram provided to explain a holographic stereogram printing system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating a state in which an optical fiber head is additionally provided in a holographic stereogram printing system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention, and
5 is a flowchart provided to explain a holographic stereogram printing method using an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템(이하에서는 '홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템'으로 총칭하기로 함)의 설명에 제공된 도면이다.3 is a diagram provided for explanation of a holographic stereogram printing system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as a'holographic stereogram printing system').
본 실시예에 따른 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은, 기존의 자유공간광학계를 광섬유 기반의 광학계로 변경함으로써, 광정렬이 이루어지기 때문에 기존 광학계보다 간소하고, 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)을 분배하는 비율을 자유롭게 조정할 수 있어, 광원을 보다 효율적으로 사용하는 것이 가능하며, 이로 인해 비교적 저효율의 레이저(110)로도 홀로그래픽 프린터의 구현이 가능하다.The holographic stereogram printing system according to the present embodiment is simpler than the existing optical system because optical alignment is achieved by changing the existing free space optical system to an optical fiber-based optical system. ), it is possible to freely adjust the distribution ratio, so that the light source can be used more efficiently, and thus a holographic printer can be implemented even with a relatively low-
이를 위해, 본 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은 레이저(110), 반파장판(120), 음향광학소자(125), 커플러(130), 1x2 편광유지 커플러(140), 시준기(150), 미러(155), 편광 광 분배기(160), 공간광변조기(170), 비구면 렌즈(175) 및 복수의 호겔(210)을 포함할 수 있다.To this end, the holographic stereogram printing system includes a
레이저(110)는 가간섭광원으로서, 광을 출사시킬 수 있으며, 반파장판(120)은 출사된 광이 통과하면, 통과한 광의 편광상태를 조절할 수 있다. The
또한, 음향광학소자(125)는 반파장판(120)와 커플러(130) 사이에 마련되어, 반파장판(120)를 통과한 광의 투과를 조절하는 셔터 역할을 수행할 수 있으며, 커플러(130)는 반파장판(120)을 통과한 광을 집광할 수 있다. In addition, the acoustic
그리고 1x2 편광유지 커플러(140)는 광섬유로 제작되어, 커플러(130)를 통과한 광이 물체광과 참조광으로 분배되도록 할 수 있다. In addition, the 1x2
구체적으로, 가간섭광원인 레이저(110)로부터 반파장판(120)과 음향광학소자(125)를 통과하여 광섬유로 집광할 수 있는 커플러(130)를 통과하면, 1x2 편광유지 커플러(140)를 통해 도 3의 초록색 부분에 해당하는 제1 광섬유(141)는 물체광으로, 빨간색 부분에 해당하는 제2 광섬유(142)는 참조광으로 분배가 될 수 있다. Specifically, when passing through the half-
기존의 자유공간광학계에서는 편광 광 분배기(160)가 50:50의 비율로만 분배가 가능하지만, 1x2 편광유지 커플러(140)는, 복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 함으로써, 광효율이 향상되도록 할 수 있다. In the existing free space optical system, the
이는, 물체광과 참조광을 50:50으로 분배한다면, 물체광은 1x2 편광유지 커플러(140)를 통해 분배된 이후, 시준기(150), 공간광변조기(170), 편광 광 분배기(160) 및 비구면 렌즈(175)를 통과하는 과정에서 광량이 감소하는 반면에, 참조광은 1x2 편광유지 커플러(140)를 통해 분배되어 바로 출사되기 때문에, 광량이 물체광에 비해 높을 수 있기 때문이다. This is, if the object light and the reference light are distributed by 50:50, after the object light is distributed through the 1x2
예를 들면, 1x2 편광유지 커플러(140)는, 물체광의 비율이 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록, 물체광으로 분배되는 광이 통과하는 제1 광섬유(141)의 직경 크기가 참조광으로 분배되는 광이 통과하는 제2 광섬유(142)의 직경 크기보다 크게 형성될 수 있다.For example, the 1x2
구체적으로, 1x2 편광유지 커플러(140)는, 제1 광섬유(141)의 면적 크기와 제2 광섬유(142)의 면적 크기의 비율이 75:25, 90:10 및 99:1 중 어느 하나가 되도록 형성될 수 있다. Specifically, the 1x2
시준기(150)는 1x2 편광유지 커플러(140)를 통과하여 분배된 물체광이 공간광변조기(170)에 변조되도록 하기 위해, 물체광의 가로와 세로 크기를 키울 수 있다. The
공간광변조기(170)는 시준기(150)를 통과한 물체광을 홀로그래픽 패턴을 통해 변조시킬 수 있다. The spatial
복수의 호겔(210)은 비구면 렌즈(175)를 통과한 물체광이 참조광에 의해 간섭되어 기록하고자 하는 물체에 대한 홀로그래픽 파면을 기록하기 위해, 마련되는 홀로그램 기록 매질(200)을 구성한다. 또한, 각각의 호겔(210)은, 복수의 서브 호겔(210)들로 분할되어, 분할된 각각의 서브 호겔(210)에 대응되는 컬러의 홀로그래픽 파면이 개별적으로 기록되도록 할 수 있다.The plurality of
물체광은 공간광변조기(170)에 변조될 수 있도록 광의 가로와 세로 크기를 키우는 시준기(150)를 거쳐 공간광변조기(170)의 홀로그램 패턴을 이용하여 변조된 광이 다시 편광 광 분배기(160)를 통과한 후에 비구면 렌즈(175)로 입사하여 참조광과 간섭을 하여 홀로그램을 기록한다. The object light is modulated using the hologram pattern of the spatial
이를 통해, 본 실시예에 따른 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은 광섬유 광학계를 사용함으로써, 기존의 자유공간광학계에 비해 공간적인 효율성을 가지면서도 광정렬이 간단하고, 1x2 편광유지 커플러(140)의 활용으로 인해 광분배의 비율을 조정할 수 있다는 장점이 있다.Through this, the holographic stereogram printing system according to the present embodiment uses an optical fiber system, so that optical alignment is simple while having spatial efficiency compared to the existing free space optical system, and the use of the 1x2
또한, 본 실시예에 따른 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은 광원으로 사용되는 레이저(110)를 상대적으로 저출력 레이저(110)를 사용할 수 있으며, 공간적인 효율성과 광정렬이 간단하다는 장점은 홀로그램을 기록할 때 발생되는 노이즈 문제를 해결할 수 있다. In addition, the holographic stereogram printing system according to the present embodiment can use a relatively low-
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템에 광섬유 헤드(180)가 추가로 마련된 모습이 예시된 도면이다.4 is a diagram illustrating a state in which an
도 4를 참조하면, 기존의 홀로그래픽 프린터는 광헤드 부분, 즉 공간광변조기(170)를 통해 변조된 이후 비구면 렌즈(175)를 통과하는 일련의 부분들이 광정렬이 복잡하고 무게가 높아 그 자체의 이동이 불편하기 때문에 상용 프린터에서 동작하는 기록 헤드가 움직이지 않고 스테이지가 움직이는 방식을 활용하였으나, 본 실시예에 따른 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은 홀로그래픽 프린터의 광헤드 부분에 해당되는 광원을 광섬유로 집광함으로써 광헤드 부분을 간소화시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, in the conventional holographic printer, the optical head portion, that is, a series of portions that pass through the
이를 위해, 본 실시예에 따른 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은 전술한 레이저(110), 반파장판(120), 음향광학소자(125), 커플러(130), 1x2 편광유지 커플러(140), 시준기(150), 미러(155), 편광 광 분배기(160), 공간광변조기(170), 비구면 렌즈(175) 및 복수의 호겔(210) 이외에, 추가로 광섬유 헤드(180)를 더 포함할 수 있다. To this end, the holographic stereogram printing system according to the present embodiment includes the above-described
광섬유 헤드(180)는, 홀로그래픽 면적의 확장에 용이하도록, 비구면 렌즈(175)를 통과한 물체광이 참조광에 의해 간섭되어 변조된 최종 변조광을 집광시킬 수 있으며, 이를 통해, 보다 쉽게 최종 변조광의 핸들링할 수 있어, 홀로그래픽 파면을 기록할 수 있는 홀로그래픽 면적을 확장하여, 대면적의 홀로그래픽 프린터를 구현하는데 도움을 줄 수 있다. The
즉, 본 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템은 변조된 최종 광이 도 4와 같이 다시 광섬유로 집광되어 최종 변조광의 핸들링이 용이하다는 장점을 지니고 있어 대면적의 홀로그래픽 프린터로 확장하는데 장점을 가질 수 있다. That is, the present holographic stereogram printing system has an advantage that the modulated final light is condensed back into an optical fiber as shown in FIG. 4 to facilitate handling of the final modulated light, and thus can have an advantage in expanding to a large area holographic printer.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 방법의 설명에 제공된 흐름도이다. 5 is a flowchart provided to explain a holographic stereogram printing method using an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 방법은 레이저(110)를 통해 광이 출사되면(S510), 출사된 광은 반파장판(120)을 통과하는 과정에서 광의 편광상태가 조절될 수 있다(S520). 5, in the holographic stereogram printing method using an optical fiber according to an embodiment of the present invention, when light is emitted through the laser 110 (S510), the emitted light passes through the half-
또한, 반파장판(120)을 통과한 광은 커플러(130)를 통해 집광되고(S530), 집광된 광은 광섬유로 제작된 1x2 편광유지 커플러(130)를 통해 물체광과 참조광으로 분배될 수 있다(S540).In addition, the light passing through the half-
구체적으로, 전술한 바와 같이 가간섭광원인 레이저(110)로부터 반파장판(120)과 음향광학소자(125)를 통과하여 광섬유로 집광할 수 있는 커플러(130)를 통과하면, 1x2 편광유지 커플러(140)를 통해 도 3의 초록색 부분에 해당하는 제1 광섬유(141)는 물체광으로, 빨간색 부분에 해당하는 제2 광섬유(142)는 참조광으로 분배가 될 수 있다. Specifically, as described above, when passing through the half-
이때, 1x2 편광유지 커플러(140)는, 복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 함으로써, 광효율이 향상되도록 할 수 있다. In this case, the 1x2
한편, 물체광은, 시준기(150)를 통해 가로와 세로 크기가 증가될 수 있으며(S550), 시준기(150)를 통과한 물체광은 홀로그래픽 패턴에 따라 변조되어(S560), 편광 광 분배기(160)를 통과할 수 있다(S570). Meanwhile, the object light can be increased in horizontal and vertical sizes through the collimator 150 (S550), and the object light passing through the
그리고 편광 광 분배기(160)를 통과한 물체광은 비구면 렌즈(175)에 입사하면(S580), 참조광에 의해 간섭되어 기록하고자 하는 물체에 대한 홀로그래픽 파면을 기록할 수 있다(S590).In addition, when the object light passing through the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is generally in the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible by those skilled in the art of course, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or perspective of the present invention.
110 : 레이저(Laser)
120 : 반파장판(Half wave plate)
125 : 음향광학소자(Acoustic optic modulator)
130 : 커플러(Coupler)
140 : 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler)
141 : 제1 광섬유
142 : 제2 광섬유
150 : 시준기(Large beam collimator)
155 : 미러(Mirror)
160 : 편광 광 분배기(Polarization beam splitter)
170 : 공간광변조기(Spatial light modulator)
175 : 비구면 렌즈(Aspheric lens)
180 : 광섬유 헤드(Fiber collimation head)
200 : 홀로그램 기록 매질(Holographic material)
210 : 호겔(Printed hogel)110: Laser
120: Half wave plate
125: Acoustic optic modulator
130: Coupler
140: 1x2 Polarization-maintain Coupler
141: first optical fiber
142: second optical fiber
150: Collimator (Large beam collimator)
155: Mirror
160: Polarization beam splitter
170: Spatial light modulator
175: Aspheric lens
180: Fiber collimation head
200: Holographic material
210: Printed hogel
Claims (12)
출사된 광이 통과하면, 통과한 광의 편광상태를 조절하는 반파장판(Half wave plate);
반파장판을 통과한 광을 집광할 수 있는 커플러; 및
광섬유로 제작되어, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되도록 하는 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler);를 포함하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
A laser emitting light;
When the emitted light passes, a half wave plate for adjusting the polarization state of the passed light;
A coupler capable of condensing light passing through the half-wave plate; And
Holographic stereogram printing using an optical fiber including a 1x2 polarization-maintain coupler that is made of an optical fiber and distributes the light passing through the coupler into an object wave and a reference wave. system.
1x2 편광유지 커플러를 통과하여 분배된 물체광이 공간광변조기(Spatial light modulator)에 변조되도록 하기 위해, 물체광의 가로와 세로 크기를 키우는 시준기(Collimator);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method according to claim 1,
In order to modulate the object light distributed through the 1x2 polarization maintaining coupler by a spatial light modulator, a collimator that increases the horizontal and vertical size of the object light; Holographic stereogram printing system.
시준기를 통과한 물체광을 홀로그래픽 패턴을 통해 변조시키는 공간광변조기;
변조된 물체광이 통과하는 편광 광 분배기(Polarization beam splitter);
편광 광 분배기를 통과한 물체광이 입사하는 비구면 렌즈; 및
비구면 렌즈를 통과한 물체광이 참조광에 의해 간섭되어 홀로그래픽 파면을 기록하기 위해 마련되는 홀로그램 기록 매질을 구성하는 복수의 호겔;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method according to claim 2,
A spatial light modulator for modulating object light passing through the collimator through a holographic pattern;
A polarization beam splitter through which the modulated object light passes;
An aspherical lens into which object light passing through the polarized light splitter is incident; And
A holographic stereogram printing system using an optical fiber further comprising a; a plurality of Hogels constituting a hologram recording medium provided for recording a holographic wavefront by interference with the object light passing through the aspherical lens by the reference light.
1x2 편광유지 커플러는,
복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 함으로써, 광효율이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method of claim 3,
The 1x2 polarization maintaining coupler,
A holographic stereogram printing system using an optical fiber, characterized in that the optical efficiency is improved by distributing the ratio of the object light passing through the plurality of optical elements at a ratio higher than the ratio of the reference light immediately emitted without passing through the optical element.
1x2 편광유지 커플러는,
물체광의 비율이 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록, 물체광으로 분배되는 광이 통과하는 제1 광섬유의 직경 크기가 참조광으로 분배되는 광이 통과하는 제2 광섬유의 직경 크기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method of claim 4,
The 1x2 polarization maintaining coupler,
The diameter of the first optical fiber through which the light distributed as the object light passes is larger than the diameter of the second optical fiber through which the light distributed as the reference light passes so that the ratio of the object light is distributed at a higher ratio than the ratio of the reference light. Holographic stereogram printing system using optical fiber.
1x2 편광유지 커플러는,
제1 광섬유의 면적 크기와 제2 광섬유의 면적 크기의 비율이 75:25, 90:10 및 99:1 중 어느 하나가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method of claim 5,
The 1x2 polarization maintaining coupler,
A holographic stereogram printing system using an optical fiber, characterized in that the ratio of the area size of the first optical fiber and the area size of the second optical fiber is formed to be any one of 75:25, 90:10, and 99:1.
홀로그래픽 면적의 확장에 용이하도록, 비구면 렌즈를 통과한 물체광이 참조광에 의해 간섭되어 변조된 최종 변조광을 집광시키는 광섬유 헤드(Fiber collimation head);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method of claim 4,
Holo using an optical fiber, characterized in that it further comprises a fiber collimation head for condensing the final modulated light modulated by interference of the object light passing through the aspherical lens by the reference light so as to facilitate the expansion of the holographic area. Graphic stereogram printing system.
각각의 호겔은,
복수의 서브 호겔들로 분할되어, 분할된 각각의 서브 호겔에 대응되는 컬러의 홀로그래픽 파면이 개별적으로 기록되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method of claim 4,
Each Hogel,
A holographic stereogram printing system using an optical fiber, characterized in that it is divided into a plurality of sub-hogels so that a holographic wavefront of a color corresponding to each divided sub-hogel is individually recorded.
반파장판와 커플러 사이에 마련되어, 반파장판를 통과한 광의 투과를 조절하는 음향광학소자(Acoustic optic modulator);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
The method according to claim 1,
A holographic stereogram printing system using an optical fiber, further comprising: an acoustic optic modulator that is provided between the half-wave plate and the coupler and controls the transmission of light passing through the half-wave plate.
출사된 광이 반파장판(Half wave plate)을 통과하는 과정에서 광의 편광상태가 조절되는 단계;
반파장판을 통과한 광이 커플러를 통해 집광되는 단계; 및
광섬유로 제작된 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler)를 통해, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되는 단계;를 포함하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 방법.
Emitting light through a laser;
Adjusting a polarization state of light while the emitted light passes through a half wave plate;
Condensing light passing through the half-wave plate through a coupler; And
Through a 1x2 polarization-maintain coupler made of an optical fiber, the step of distributing the light passing through the coupler into an object wave and a reference wave; holographic stereo using an optical fiber including Gram printing method.
출사된 광이 통과하면, 통과한 광의 편광상태를 조절하는 반파장판(Half wave plate);
반파장판을 통과한 광을 집광할 수 있는 커플러; 및
광섬유로 제작되어, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되도록 하되, 복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 하는 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler);를 포함하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 시스템.
A laser emitting light;
When the emitted light passes, a half wave plate for adjusting the polarization state of the passed light;
A coupler capable of condensing light passing through the half-wave plate; And
It is made of optical fiber, so that the light that has passed through the coupler is distributed as an object wave and a reference wave, but the ratio of the object light passing through a plurality of optical elements is the ratio of the reference light that is directly emitted without passing through the optical element. A holographic stereogram printing system using an optical fiber including a 1x2 polarization-maintain coupler that distributes at a higher ratio than the ratio.
출사된 광이 반파장판(Half wave plate)을 통과하는 과정에서 광의 편광상태가 조절되는 단계;
반파장판을 통과한 광이 커플러를 통해 집광되는 단계; 및
광섬유로 제작된 1x2 편광유지 커플러(1x2 Polarization-maintain Coupler)를 통해, 커플러를 통과한 광이 물체광(Object wave)과 참조광(Reference wave)으로 분배되는 단계;를 포함하고,
분배되는 단계는,
복수의 광학소자를 통과하는 물체광의 비율이 광학소자를 통과하지 않고 바로 출사되는 참조광의 비율보다 높은 비율로 분배되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 홀로그래픽 스테레오그램 프린팅 방법.
Emitting light through a laser;
Adjusting a polarization state of light while the emitted light passes through a half wave plate;
Condensing light passing through the half-wave plate through a coupler; And
Including; through a 1x2 polarization-maintain coupler (1x2 Polarization-maintain Coupler) made of an optical fiber, distributing the light passing through the coupler into an object wave and a reference wave; including,
The dispensing stage is,
A holographic stereogram printing method using an optical fiber, characterized in that the ratio of the object light passing through the plurality of optical elements is distributed at a higher ratio than the ratio of the reference light immediately emitted without passing through the optical element.
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