WO2017094928A1 - 가변초점 광학소자를 이용한 레이저 광원 셔터 시스템 - Google Patents

가변초점 광학소자를 이용한 레이저 광원 셔터 시스템 Download PDF

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variable focus
variable
focus optical
pinhole
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홍지수
강훈종
홍성희
신춘성
김영민
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0085—Modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity

Definitions

  • the present invention relates to optical technology, and more particularly to an electronic shutter system.
  • the shutters for adjusting the exposure time of the laser light source are largely divided into mechanical shutters and electronic shutters without mechanical movement.
  • Mechanical shutters have advantages such as low cost and excellent blocking rate, but they are difficult to use in situations in which a precise environment such as hologram recording is required due to vibration caused by mechanical movement when the shutter operates.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser light source shutter system showing a high blocking rate at a relatively low cost by using a variable focus lens or a mirror, which is a variable focus optical element. have.
  • a light source shutter system the light source; A variable focus optical device for transmitting the beam irradiated from the light source; A pinhole positioned on an optical path through which the beam transmitted from the variable focus optical device travels; And a controller configured to control a focal length of the variable focus optical device to a 'distance from the variable focus optical device to the pinhole' or 'other distance'.
  • controller may control the focal length of the variable focus optical element to a distance from the variable focus optical element to the pinhole when the shutter is opened.
  • the controller may control the focal length of the variable focus optical device to 'other distance' when the shutter is blocked.
  • variable focus optical device may be a variable focus lens.
  • the variable focus optical device may be a variable focus mirror.
  • the light source shutter system may further include an emission optical element that emits a beam passing through the pinhole, and the emission optical element may be an emission lens or an emission mirror. .
  • the light source may be a laser light source.
  • the light source shutter method according to another embodiment of the present invention, the light source, the step of irradiating the beam; A variable focus optical device, transmitting a beam irradiated from the light source and transferring the beam to a pinhole positioned on an optical path through which the beam travels; And controlling, by the controller, a focal length of the variable focus optical element to 'distance from the variable focus optical element to the pinhole' or 'other distance'.
  • variable focusing optical element variable focusing lens, variable focusing mirror
  • FIG. 1 and 2 are views illustrating the operating principle of a laser light source shutter using a variable focus lens when f open ⁇ f block ;
  • 3 and 4 are views illustrating the operation principle of the laser light source shutter using the variable focus lens when f open > f block ;
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a laser light source shutter system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a laser light source shutter system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a laser light source shutter system according to another embodiment of the present invention.
  • 1 to 4 are explanations for the principle of the laser light source shutter using the variable focus lens according to the embodiment of the present invention.
  • the laser light source shutter according to the embodiment of the present invention is a shutter capable of transmitting / blocking the laser light source through an electric change of a focal length using a variable focus lens. Through this, the laser light source shutter according to the embodiment of the present invention can have high blocking rate and light efficiency at low cost without generating vibration such as a mechanical shutter.
  • FIG. 1 and 2 illustrate the operation principle of the laser light source shutter using the variable focus lens 111 when f open ⁇ f block . Specifically, FIG. 1 depicts the case where the shutter is opened, and FIG. 2 depicts the case where the shutter blocks the light source.
  • the variable focus lens 111 may be implemented as a liquid lens, a liquid crystal lens, or the like. As will be described later with reference to FIGS. 6 and 7, the variable focus lens 111 may include other types of variable focus elements, such as a variable focus mirror, a phase deformable mirror (DM), and a spatial light modulator (SLM), in which a focal length may be changed. ) And the like.
  • DM phase deformable mirror
  • SLM spatial light modulator
  • the laser light source shutter performs a shutter function by changing a focal length of the variable focus lens 111.
  • the f focal length when the shutter is opened is denoted by f open
  • the focal length when the shutter blocks the light source is denoted by f block (f open ⁇ f block ).
  • the laser light source shutter according to the embodiment of the present invention, the variable focus lens 111, the pinhole 121 and the exit lens (131) aligned in line with the optical axis of the incident collimated laser beam (Collimated Laser Beam) ).
  • the distance between the variable focus lens 111 and the pinhole 121 is f open .
  • the distance between the pinhole 121 and the exit lens 131 is f exit which is the focal length of the exit lens 131.
  • variable focus lens 111 has a focal length of f open .
  • the variable focus lens 111 has a focal length of f open .
  • the incident collimated laser beam focuses on the hole of the pinhole 121, and most of the beams pass through the pinhole 121.
  • the passed beam is collimated again by the exit lens 131, and is emitted back to the collimated laser beam as it is without loss of light quantity of the incident collimated laser beam.
  • the ratio of f open and f exit the effect of beam expanding can also be seen.
  • variable focus lens 111 has a focal length of f block .
  • the incident collimated laser beam focuses on a position (distance) other than the pinhole 121.
  • FIG. 3 and 4 illustrate the operation principle of the laser light source shutter using the variable focus lens 111 when f open > f block . Specifically, FIG. 3 illustrates the case where the shutter is opened, and FIG. 4 illustrates the case where the shutter blocks the light source.
  • the shutter function is performed by changing the focal length of the variable focus lens 111, and the variable focus lens 111, the pinhole 121, and the exit lens 131 are included. It is composed.
  • f open > f block Same as the laser light source shutter shown in Figs. 1 and 2, except that f open > f block . Even when f open > f block , as shown in FIG. 3, when the variable focus lens 111 has a focal length of f open , most beams pass through the pinhole 121, and as shown in FIG. 4. When the variable focus lens 111 has a focal length of f block , most of the beams are blocked by the pinhole 121.
  • variable focus lens 110, the pinhole 120, and the exit lens 130 illustrated in FIG. 5 collectively refer to the components illustrated in FIGS. 1 and 2 and the components illustrated in FIGS. 3 and 4. That is, the variable focus lens 110, the pinhole 120, and the exit lens 130 illustrated in FIG. 5 may be configured as the type f open ⁇ f block illustrated in FIGS. 1 and 2, as well as FIG. 3. And the type (f open > f block ) shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 includes a laser 140 for emitting a laser beam, a beam expander / collimator 150 and a controller 160 for beam amplification and collimation in a configuration of a laser light source shutter system. .
  • the controller 160 controls the focal length of the variable focus lens 110 to f open when the shutter is opened, and controls the focal length of the variable focus lens 110 to f block when the shutter is blocked.
  • FIG. 6 is a block diagram of a laser light source shutter system according to another embodiment of the present invention.
  • the laser light source shutter system shown in FIG. 6 differs from the laser light source shutter system shown in FIG. 5 in that the variable focus lens 110 is replaced with the variable focus concave mirror 240. That is, the laser light source shutter system shown in FIG. 6 implements the laser light source shutter in a reflection type.
  • the laser 210 the beam expander / collimator (Beam Expander / Collimator) 220, PBS (Polarizing Beam Splitter) -1 (230), QWP (Quarter Wave Plate) -1 (235), variable focus concave mirror 240, controller 250, pinhole 260, PBS-2 (270), QWP-2 (275) and concave mirror (280).
  • Beam Expander / Collimator Beam Expander / Collimator
  • PBS Polarizing Beam Splitter
  • QWP Quadrater Wave Plate
  • variable focus concave mirror 240 is a type of reflective variable focus device capable of changing a focal length, and may be implemented as a DM (deformable mirror) phase spatial light modulator (SLM).
  • DM deformable mirror
  • SLM phase spatial light modulator
  • the collimated laser beam emitted from the laser 210 and expanded / colated in the beam expander / collimator 220 may be bent by 90 degrees by the PBS-1 230. At this time, the polarization state of the laser beam is aligned to match the reflected polarization of the PBS-1 (230).
  • the laser beam reflected by the PBS-1 230 passes through the QWP-1 235 and is reflected by the variable focus concave mirror 240 connected to the controller 250.
  • the variable focus concave mirror 240 has two focal lengths f open and f block by the controller 250, and the pinhole 260 is positioned at a distance f open from the variable focus concave mirror 240.
  • the laser beam reflected by the variable focus concave mirror 240 passes through the QWP-1 235 one more time, and the polarization state is changed by the transmission polarization of the PBS-1 230, and thus the PBS-1 230 Pass through to reach the pinhole 260.
  • the concave mirror 280 having a focal length of the PBS-2 270, the QWP-2 275 and the f exit is sequentially located.
  • the distance from the pinhole 260 to the concave mirror 280 is such that the distance is f exit .
  • the transmission polarization state of the PBS-2 270 is aligned with the polarization state of the laser beam passing through the pinhole 260, the laser beam passing through the pinhole 260 reaches the concave mirror 280, and the concave mirror The laser beam reflected by 280 passes through the QWP-2 275 once more and becomes the reflected polarization state of the PBS-2 270 to exit to the right of the PBS-2 270.
  • the controller 250 controls the focal length of the variable focus concave mirror 240 to f open when the shutter is opened, and controls the focal length of the variable focus concave mirror 240 to f block when the shutter is blocked.
  • variable focus concave mirror 240 since there is no wavelength dependency of the variable focus concave mirror 240, it is necessary to configure the system for each wavelength in an environment in which multiple wavelength bands must be used simultaneously, such as the implementation of color holograms. There is no advantage.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a laser light source shutter system according to another embodiment of the present invention.
  • the laser light source shutter system shown in FIG. 7 emits PBS-2 270, QWP-2 275, and concave mirror 280, which are the components after the pinhole 260, in the laser light source system shown in FIG. Replaced with (290).
  • the distance from the pinhole 260 to the exit lens 290 is to be the focal length f exit of the exit lens 290.
  • the laser is referred to as a light source, which is merely exemplary.
  • the technical idea of the present invention may be applied.

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Abstract

가변초점 광학소자를 이용한 레이저 광원 셔터 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 광원 셔터 시스템은, 광원, 광원에서 조사되는 빔을 투과시키는 가변초점 광학소자, 가변초점 광학소자에서 투과된 빔이 진행하는 광 경로 상에 위치하는 핀홀 및 가변초점 광학소자의 초점거리를 '가변초점 광학소자로부터 핀홀까지의 거리' 또는 '그 외의 거리'로 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 이에 의해, 가변초점 광학소자(가변초점 렌즈, 가변초점 거울)를 이용하여, 저비용으로 높은 차단율을 갖는 레이저 광원용 셔터를 진동으로부터 자유로운 전자식으로 구현할 수 있게 된다.

Description

가변초점 광학소자를 이용한 레이저 광원 셔터 시스템
본 발명은 광학 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자식 셔터 시스템에 관한 것이다.
레이저 광원의 노출 시간을 조정하기 위한 셔터는, 크게 기계식 셔터와 기계적 움직임이 없는 전자식 셔터로 구분된다.
기계식 셔터는 저비용이고 차단율이 우수하다는 장점 등이 있으나, 셔터가 동작할 때 기계적 움직임에 의한 진동 때문에 홀로그램 기록 등 정밀한 환경이 요구되는 상황에서는 사용이 어려운 단점이 있다.
이에 반해, 전자식 셔터, 이를 테면, AOM(Acousto-Optic Modulator), LC 셔터는, 진동이 발생하지 않는 장점이 있는 반면 고비용이며 차단율 및 광효율 측면에서 기계식 셔터에 미치지 못하는 등의 단점이 있다.
이에, 기계식 셔터와 전자식 셔터의 단점을 보완한 새로운 방식의 셔터 시스템에 대한 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 가변초점 광학 소자인, 가변초점 렌즈나 거울을 이용하여 상대적으로 저비용으로 높은 차단율을 보이는 레이저 광원 셔터 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 광원 셔터 시스템은, 광원; 상기 광원에서 조사되는 빔을 투과시키는 가변초점 광학소자; 상기 가변초점 광학소자에서 투과된 빔이 진행하는 광 경로 상에 위치하는 핀홀; 및 상기 가변초점 광학소자의 초점거리를, '상기 가변초점 광학소자로부터 상기 핀홀까지의 거리' 또는 '그 외의 거리'로 제어하는 컨트롤러;를 포함한다.
그리고, 상기 컨트롤러는, 셔터 개방시에는, 상기 가변초점 광학소자의 초점거리를 '상기 가변초점 광학소자로부터 상기 핀홀까지의 거리'로 제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 셔터 차단시에는, 상기 가변초점 광학소자의 초점거리를 '그 외의 거리'로 제어할 수 있다.
그리고, 상기 가변초점 광학소자는, 가변초점 렌즈일 수 있다.
또한, 상기 가변초점 광학소자는, 가변초점 거울일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광원 셔터 시스템은, 상기 핀홀을 통과한 빔을 출사하는 출사용 광학소자;를 더 포함하고, 상기 출사용 광학소자는, 출사 렌즈 또는 출사 거울일 수 있다.
또한, 상기 광원은, 레이저 광원일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 광원 셔터 방법은, 광원이, 빔을 조사하는 단계; 가변초점 광학소자가, 상기 광원에서 조사되는 빔을 투과시켜, 빔이 진행하는 광 경로 상에 위치하는 핀홀로 전달하는 단계; 및 컨트롤러가, 상기 가변초점 광학소자의 초점거리를, '상기 가변초점 광학소자로부터 상기 핀홀까지의 거리' 또는 '그 외의 거리'로 제어하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 가변초점 광학소자(가변초점 렌즈, 가변초점 거울)를 이용하여, 저비용으로 높은 차단율을 갖는 레이저 광원용 셔터를 진동으로부터 자유로운 전자식으로 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 오목거울을 이용한 반사형 구조를 통해, 파장 의존성이 없는 다양한 파장을 사용하는 시스템 구성에 편리하다는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는, fopen < fblock 인 경우, 가변초점 렌즈를 이용한 레이저 광원용 셔터의 동작 원리를 묘사한 도면,
도 3 및 도 4는, fopen > fblock 인 경우, 가변초점 렌즈를 이용한 레이저 광원용 셔터의 동작 원리를 묘사한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 셔터 시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광원 셔터 시스템의 구성도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광원 셔터 시스템의 구성도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 가변초점 렌즈를 이용한 레이저 광원 셔터의 원리에 대한 설명이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 광원 셔터는, 가변초점 렌즈를 이용하여 초점거리의 전기적 변경을 통해 레이저 광원을 투과/차단시킬 수 있는 셔터이다. 이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 광원 셔터는, 기계식 셔터와 같은 진동 발생이 없이도, 저비용으로 높은 차단율 및 광효율을 갖을 수 있다.
도 1 및 도 2에는, fopen < fblock 인 경우, 가변초점 렌즈(111)를 이용한 레이저 광원용 셔터의 동작 원리가 묘사되어 있다. 구체적으로, 도 1은 셔터가 열린 경우, 도 2는 셔터가 광원을 차단한 경우, 각각을 묘사하고 있다.
가변초점 렌즈(111)는, 액체 렌즈, 액정 렌즈(LC Lens) 등으로 구현할 수 있다. 도 6 및 도 7을 통해 후술하겠지만, 가변초점 렌즈(111)는, 초점거리가 바뀔 수 있는 다른 종류의 가변초점 소자, 이를 테면, 가변초점 거울, 위상 DM(Deformable Mirror), SLM(Spatial Light Modulator) 등으로 대체될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 광원 셔터는, 가변초점 렌즈(111)의 초점거리 변화를 통해 셔터 기능을 수행한다. 셔터가 열렸을 때의 초점거리를 fopen, 셔터가 광원을 차단할 때의 초점거리를 fblock 으로 표기한다(fopen ≠ fblock).
본 발명의 실시예에 따른 레이저 광원 셔터는, 입사되는 콜리메이트 레이저 빔(Collimated Laser Beam)의 광축에 일렬로 정렬된 가변초점 렌즈(111), 핀홀(121) 및 출사 렌즈(Exit Lens)(131)를 포함한다.
여기서, 가변초점 렌즈(111)와 핀홀(121) 사이의 거리는 fopen 이다. 그리고, 핀홀(121)과 출사 렌즈(131) 사이의 거리는, 출사 렌즈(131)의 초점거리인 fexit 이다.
도 1은 셔터가 광원에 대해서 열리는 상황으로, 이 경우 가변초점 렌즈(111)는 fopen의 초점거리를 갖는다. 가변초점 렌즈(111)가 fopen의 초점거리를 가질 때에는, 입사한 콜리메이트 레이저 빔이 핀홀(121)의 구멍에 초점을 맺게 되어, 대부분의 빔들이 핀홀(121)을 통과하게 된다.
통과한 빔은 출사 렌즈(131)에 의해 다시 콜리메이팅 되어, 입사된 콜리메이트 레이저 빔의 광량 손실 없이 그대로 다시 콜리메이트 레이저 빔으로 출사된다. 이때, fopen과 fexit의 비율을 조정하면 빔 익스팬딩(Beam Expanding)의 효과도 볼 수 있다.
도 2는 셔터가 광원을 차단할 때의 상황으로, 이 경우 가변초점 렌즈(111)는 fblock의 초점거리를 갖는다. 가변초점 렌즈(111)가 fblock의 초점거리를 가질 때에는, 입사한 콜리메이트 레이저빔은 핀홀(121)이 아닌 다른 위치(거리)에 초점을 맺게 된다.
따라서, 핀홀(121)에 의해서 대부분의 빔들이 차단되어, 핀홀(121)을 통과하는 광량은 매우 작다. 특히, fopen과 fblock의 차이가 클수록, 그리고 핀홀(121)의 크기가 작을수록 차단율이 높아지게 된다.
이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 광학 구성을 통해, 가변초점 렌즈(111)의 초점거리만을 변화시켜줌으로써, 콜리메이트 레이저 빔의 투과와 차단을 기계적 움직임 없이 제어할 수 있는 셔터 구현이 가능해진다.
도 3 및 도 4에는, fopen > fblock 인 경우, 가변초점 렌즈(111)를 이용한 레이저 광원용 셔터의 동작 원리가 묘사되어 있다. 구체적으로, 도 3은 셔터가 열린 경우, 도 4는 셔터가 광원을 차단한 경우, 각각을 묘사하고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 광원 셔터에서도, 가변초점 렌즈(111)의 초점거리 변화를 통해 셔터 기능을 수행하며, 가변초점 렌즈(111), 핀홀(121) 및 출사 렌즈(131)가 포함되어 구성된다.
fopen > fblock 라는 점을 제외하고, 도 1 및 도 2에 도시된 레이저 광원 셔터와 동일하다. fopen > fblock 인 경우에도, 도 3에 도시된 바와 같이 가변초점 렌즈(111)가 fopen의 초점거리를 가질 때에는 대부분의 빔들이 핀홀(121)을 통과하고, 도 4에 도시된 바와 같이 가변초점 렌즈(111)가 fblock의 초점거리를 가질 때에는 핀홀(121)에 의해 대부분의 빔들이 차단 된다.
지금까지, 가변초점 렌즈를 이용한 레이저 광원 셔터의 원리에 대해 상세히 설명하였다. 이하에서는, 위에서 설명한 레이저 광원 셔터를 이용한 레이저 광원 셔터 시스템들을 제시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 셔터 시스템의 구성도이다. 도 5에 도시된 가변초점 렌즈(110), 핀홀(120) 및 출사 렌즈(130)는, 도 1과 도 2에 도시된 구성들과 도 3과 도 4에 도시된 구성들을 통칭한다. 즉, 도 5에 도시된 가변초점 렌즈(110), 핀홀(120) 및 출사 렌즈(130)는, 도 1과 도 2에 도시된 타입(fopen < fblock)으로 구성 가능함은 물론, 도 3과 도 4에 도시된 타입(fopen > fblock)으로도 구성 가능하다.
도 5에는, 레이저 광원 셔터 시스템의 구성으로, 레이저 빔을 출사하는 레이저(140), 빔 증폭과 콜리메이팅을 위한 빔 익스팬더/콜리메이터(Beam Expander/Collimator)(150) 및 컨트롤러(160)를 포함한다.
컨트롤러(160)는, 셔터 개방시에는 가변초점 렌즈(110)의 초점거리를 fopen으로 제어하고, 셔터 차단시에는 가변초점 렌즈(110)의 초점거리를 fblock으로 제어한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광원 셔터 시스템의 구성도이다. 도 6에 도시된 레이저 광원 셔터 시스템은, 가변초점 렌즈(110)를 가변초점 오목거울(240)로 대체하였다는 점에서, 도 5에 도시된 레이저 광원 셔터 시스템과 차이가 있다. 즉, 도 6에 도시된 레이저 광원 셔터 시스템은, 레이저 광원 셔터를 반사형으로 구현한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 광원 셔터 시스템은, 레이저(210), 빔 익스팬더/콜리메이터(Beam Expander/Collimator)(220), PBS(Polarizing Beam Splitter)-1(230), QWP(Quarter Wave Plate)-1(235), 가변초점 오목거울(240), 컨트롤러(250), 핀홀(260), PBS-2(270), QWP-2(275) 및 오목거울(280)을 포함한다.
가변초점 오목거울(240)은 초점거리가 바뀔 수 있는 반사형 가변초점 소자의 일종으로, DM(Deformable Mirror) 위상 SLM(Spatial Light Modulator) 등으로 구현할 수 있다.
레이저(210)에서 출사되어 빔 익스팬더/콜리메이터(220)에서 익스팬딩/콜레이메이팅된 콜리메이트 레이저 빔은 PBS-1(230)에 의해 광경로가 90도 꺾이게 게 된다. 이때, 레이저 빔의 편광 상태는 PBS-1(230)의 반사 편광과 일치하도록 정렬한다.
PBS-1(230)에 의해 반사된 레이저 빔은 QWP-1(235)를 통과하게 되고, 컨트롤러(250)에 연결된 가변초점 오목거울(240)에 의해 반사되게 된다. 가변초점 오목거울(240)은 컨트롤러(250)에 의해 fopen과 fblock 두 가지 초점 거리를 가지며, 가변초점 오목거울(240)로부터 fopen 만큼의 거리에 핀홀(260)이 위치한다.
가변초점 오목거울(240)에 의해 반사된 레이저 빔은 QWP-1(235)를 한 번 더 통과하며 PBS-1(230)의 투과 편광으로 편광 상태가 변경되며, 이에 따라 PBS-1(230)를 통과하여 핀홀(260)에 도달한다.
핀홀(260)의 이후에는 PBS-2(270)와 QWP-2(275) 및 fexit의 초점거리를 가지는 오목거울(280)이 순차적으로 위치한다. 한편, 핀홀(260) 로부터 오목거울(280)까지는, 거리가 fexit가 되도록 한다.
PBS-2(270)의 투과 편광 상태가 핀홀(260)을 통과하는 레이저 빔의 편광 상태와 동일하도록 정렬시키면, 핀홀(260)을 통과한 레이저 빔은 오목거울(280)에 도달하며, 오목거울(280)에 의해 반사된 레이저 빔은 QWP-2(275)를 한 번 더 거치며 PBS-2(270)의 반사 편광 상태가 되어 PBS-2(270)의 오른쪽으로 출사하게 된다.
이때, 컨트롤러(250)는, 셔터 개방시에는 가변초점 오목거울(240)의 초점거리를 fopen으로 제어하고, 셔터 차단시에는 가변초점 오목거울(240)의 초점거리를 fblock으로 제어한다.
도 6에 도시된 반사형 구조의 셔터 시스템의 경우, 가변초점 오목거울(240)의 파장 의존성이 없기 때문에, 컬러 홀로그램의 구현 등 여러 파장 대역을 동시에 사용하여야 하는 환경에서 파장 별로 시스템을 구성할 필요가 없다는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광원 셔터 시스템의 구성도이다. 도 7에 도시된 레이저 광원 셔터 시스템은, 도 6에 도시된 레이저 광원 시스템에서 핀홀(260) 이후의 구성들인 PBS-2(270), QWP-2(275) 및 오목거울(280)을 출사 렌즈(290)로 대체한 것이다.
핀홀(260)로부터 출사 렌즈(290)까지의 거리는 출사 렌즈(290)의 초점거리 fexit가 되도록 한다.
지금까지, 가변초점 광학소자를 이용한 레이저 광원 셔터 시스템에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서는, 광원으로 레이저를 언급하였는데 예시적인 것에 불과하다. 레이저 광원 이외의 다른 광원에 대한 셔터 시스템을 구현하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (8)

  1. 광원;
    상기 광원에서 조사되는 빔을 투과시키는 가변초점 광학소자;
    상기 가변초점 광학소자에서 투과된 빔이 진행하는 광 경로 상에 위치하는 핀홀; 및
    상기 가변초점 광학소자의 초점거리를, '상기 가변초점 광학소자로부터 상기 핀홀까지의 거리' 또는 '그 외의 거리'로 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 셔터 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    셔터 개방시에는, 상기 가변초점 광학소자의 초점거리를 '상기 가변초점 광학소자로부터 상기 핀홀까지의 거리'로 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 셔터 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    셔터 차단시에는, 상기 가변초점 광학소자의 초점거리를 '그 외의 거리'로 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 셔터 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변초점 광학소자는, 가변초점 렌즈인 것을 특징으로 하는 광원 셔터 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변초점 광학소자는, 가변초점 거울인 것을 특징으로 하는 광원 셔터 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 핀홀을 통과한 빔을 출사하는 출사용 광학소자;를 더 포함하고,
    상기 출사용 광학소자는,
    출사 렌즈 또는 출사 거울인 것을 특징으로 하는 광원 셔터 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은,
    레이저 광원인 것을 특징으로 하는 광원 셔터 시스템.
  8. 광원이, 빔을 조사하는 단계;
    가변초점 광학소자가, 상기 광원에서 조사되는 빔을 투과시켜, 빔이 진행하는 광 경로 상에 위치하는 핀홀로 전달하는 단계; 및
    컨트롤러가, 상기 가변초점 광학소자의 초점거리를, '상기 가변초점 광학소자로부터 상기 핀홀까지의 거리' 또는 '그 외의 거리'로 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 셔터 방법.
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