KR0154906B1 - 자동차용 홀로그래픽 광결합기 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사율 및 성능을 향상된 자동차용 홀로그래픽 광결합기의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 젤라틴 유제내의 은염이 포함된 필림을 사진정착액에 담구어 은염을 제거하는 단계와, 상기 은염이 제거된 필름을 상온의 증류수에 담구어 사진정착액과 반응생성물을 제거하는 세정단계와, 상기 세정된 필름을 80-90℃의 물속에 담궈 제라틴을 부풀리는 단계와, 상기 부풀려진 필름을 1.5%의 암모늄 중크롬산염 용액에 담구어 암모늄 중크롬산염을 젤라틴 내부로 침투시키는 단계와, 상기 중크롬산염이 침투된 필름을 건조시키고 표면의 이물을 닦아내는 단계와, 상기 건조된 필름을 유리기판의 후면에 부착시킨 상태에서 현미경렌즈와 핀홀 및 평행광렌즈를 순차적으로 통과시킨 레이저빛을 상기 유리기판의 전면으로 조사하여 상기 필름에 홀로그램(간섭무늬)을 기록하는 단계와, 상기 홀로그램이 기록된 필름을 0.5%의 암모늄 중크롬산염 용액에 담궈 기록된 홀로그램의 굴절율을 변조증폭시키는 단계와, 상기 변조증폭된 필름을 경화제가 포함되지 않은 정착액에 담궈 잔류 크롬액을 제거하는 단계 및 상기 정착액을 증류수로 세정하는 단계와, 상기 세정된 필름을 50%와 100%의 이소프로필 알코올에 각각 담궈 필름을 탈수시키는 단계와, 상기 탈수된 필름을 건조시키고 열처리하여 기록된 홀로그램을 안정화시키는 단계를 포함한다.

Description

자동차용 홀로그래픽 광결합기 제조방법

제1도는 본 발명의 제조방법에 사용되는 홀로그램 기록장치를 도시한 개략도.

제2도는 본 발명에 의해 제조된 자동차용 홀로그래픽 광결합기의 설치예를 도시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 아르곤 레이저 20 : 현미경렌즈

30 : 핀홀 40 : 평행광렌즈

50 : 지지대 60 : 중크롬산 젤라틴 감광필름

70 : 광원 80 : 앞유리창

90 : 투명비닐판 100 : 광결합기

본 발명은 자동차 주행정보를 나타내는 영상이 자동차의 앞유리상에 투사되어 운전자가 주행시 전방을 주시하면서도 주행상황을 알 수 있도록 하는 헤드업 디스플레이 장치(Head Up Display : HUD)에 사용되는 핵심부품인 홀로그래픽 광결합기의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 헤드업 디스플레이 장치는 자동차의 주행속도, 연료상태 및 각종 등화장치와 같이 자동차 주행시 운전자가 알아야할 주행정보가 표시되는 계기판의 영상을 자동차의 앞유리창(windshield)상에 광학적으로 투사시키므로 운전자가 전방을 주시하면서도 주행정보를 용이하게 판독할 수 있어 안전하고 편안한 주행을 할수 있도록 하는 장치이다.

이러한 자동차용 헤드업 디스플레이 장치는, 광원의 역할을 수행하는 진공형광 디스플레이(V.F.D : vacuum fluoresent display), 액정 디스플레이(L.C.D : liquid crystal display), 음극선관(C.R.T : cathode ray tube)등과 같은 계기판과, 상기 광원으로 사용된 계기판에서 투사되는 주행정보를 운전자의 눈으로 반사시키는 광결합기(combiner)로 구성되어 있다.

그리고 자동차용 헤드업 디스플레이 장치를 구성하는 핵심부품인 광결합기는 그 제작방법에 의하여 크게 두가지로 나뉘어지는바, 투명한 유리판에 산화티타늄(TiO₂)과 같은 굴절율이 높은 물질과, 산화규소(SiO₂)와 같은 굴절율이 낮은 물질을 다층코팅하여 계기판에서 투사된 빛의 파장을 선택적으로 반사시키는 반사형 필터를 이용하는 방법과, 레이저와 같은 간섭성이 우수한 빛을 2개의 광로로 나누어 하나는 피사체에 투사한후 감광재에 조사하고, 다른 하나는 감광재에 직접 조사시켜 감광재상에 상기 2 개의 빛에의해 이루어진 간섭무늬 즉, 홀로그램상에 레이저를 조사하여 원래 물체의 상태를 공중에 입체적으로 부상시켜 재생시키는 홀로그래픽 방법을 사용한 반사형 또는 투과형필터를 이용하는 방법이 있다.

이중 반사형필터를 이용한 광결합기는, 자동차의 계기판에서 투사된 주행정보를 반사시키는 반사율이 약 30% 정도로 낮은편이며, 파장의 대역폭도 넓어 계기판의 주행정보를 효과적으로 판별하기가 어려우며, 특히 반사율이 낮으므로 주행시 외부로 부터 밝게 유입되는 빛과 결합할 경우 계기판의 주행정보를 정확하게 판별할 수 없고, 자동차의 앞유리창에 광결합기를 코팅할 경우 앞유리창의 뒷면에서 반사되는 빛으로 인하여 이중으로 주행정보가 나타나는 등의 문제점이 있었다.

그리고 홀로그래픽 방법을 사용한 반사형 또는 투과형필터를 이용한 광결합기는, 광속분리기(beam splitter)를 이용하여 레이저빛을 두개의 방향으로 분리시킨후 광학거울을 통해 두개의 레이저빛 방향을 바꾸어 각각 공간필터를 통과시키므로 공간적으로 깨끗한 빛을 얻어 평행광으로 만든후에 감광재상에서 서로 반대방향으로 입사시키므로 홀로그램을 형성하거나, 또는 중크롬산 젤라틴의 굴절율과 거의 동일한 굴절율을 갖는 크실렌 용액에서 처리된 감광재에 한개의 레이저 빛을 이용하는 방법을 사용하게 되는데, 이들은 장치의 복잡함 및 제작시 광학부품수의 증가와, 상기 크실렌 용액의 독성적인 냄새로 인한 취급상의 주의 및 레이저 기록시 거울면에서 반사되어 불필요한 홀로그램이 홀로그래픽 광결합기 전면에 형성되어 홀로그램의 질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 계기판의 주행정보를 반사시키는 반사율을 높이고(약 90%이상), 외부로 부터 유입되는 빛을 모두 투과시키므로 주행시 외부의 주위환경을 확실하게 인식가능하고, 광결합기를 통해 반사되는 주행정보를 명확하게 인식할 수 있는 자동차용 홀로그래픽 광결합기의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 젤라틴 유제내에 은염이 포함된 필림을 사진정착액에 담구어 은염을 제거하는 단계와, 상기 은염이 제거된 필름을 상온의 증류수에 담구어 사진정착액과 반응생성물을 제거하는 세정단계와, 상기 세정된 필름을 80-90℃의 물속에 담궈 제라틴을 부풀리는 단계와, 상기 부풀려진 필름을 1.5%의 암모늄 중크롬산염 용액에 담구어 암모늄 중크롬산염을 젤라틴 내부로 침투시키는 단계와, 상기 중크롬산염이 침투된 필름을 건조시키고 표면의 이물을 닦아내는 단계와, 상기 건조된 필름을 유리기판의 후면에 부착시킨 상태에서 현미경렌즈와 핀홀 및 평행광 렌즈를 순차적으로 통과시킨 레이저빛을 상기 유리기판의 전면으로 조사하여 상기 필름에 홀로그램(간섭무늬)을 기록 하는 단계와, 상기 홀로그램이 기록된 필름을 0.5%의 암모늄 중크롬산염 용액에 담궈 기록된 홀로그램의 굴절율을 변조증폭시키는 단계와, 상기 변조증폭된 필름을 경화제가 포함되지 않은 정착액에 담궈 잔류 크롬액을 제거하는 단계 및 상기 정착액을 증류수로 세정하는 단계와, 상기 세정된 필름을 50%와 100%의 이소프로필 알코올에 각각 담궈 필름을 탈수시키는 단계와, 상기 탈수된 필름을 건조시키고 열처리하여 기록된 홀로그램을 안정화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 홀로그래픽 광결합기 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 제1도는 본 발명에 따른 홀로그래픽 광결합기의 제조방법에 사용되는 홀로그램(간섭무늬) 기록장치를 도시한 것이며, 제2도는 본 발명에 따른 홀로그래픽 광결합기를 자동차의 앞유리창에 설치한 사용예를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 차량용 홀로그래픽 광결합기의 제조방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 아그파사의 홀로그래픽 필름을 사용하며, 상기 아그파사의 홀로그래픽 필름은 은염필름으로 젤라틴 유제내에 은염이 포함되어 있다. 이러한 은염필름을 그대로 사용하여 광결합기를 제작하게되면 회절효율이 낮아 계기판의 파장에 대한 반사율이 낮으며, 실외 또는 밝은 빛에서는 은염에 형성된 홀로그램이 다시 감광되어 검게 변색되므로 은염을 사용하여 효과적인 중크롬산 젤라틴 홀로그래픽 감광재를 만들기 위해서는 먼저 젤라틴내에 포함되어 있는 은염을 제거해야 한다.

이를 위해서 젤라틴을 경화시키지 않고 은염을 제거하기 위하여 사진정착액에 약 10분간 담그도록 한다. 이후 필름에 함유된 사진 정착액과 반응생성물을 제거하기 위하여 상온의 증류수에 약 10분정도 담그었다가 젤라틴의 부풀림을 크게하기 위하여 온도가 80 - 90 ℃ 사이의 뜨거운 물속에 약10분 정도 다시 담그도록 한다.

그리고 상기 과정이후 필름을 꺼내어 1.5% 정도의 암모늄 중크롬산염(ammomium dichromate) 용액속에 5분간 넣어 감광재를 젤라틴 내부로 침투시킨다. 이때 홀로그래픽 광결합기의 재생파장 즉, 자동차의 계기판 파장을 최대로 반사시킬 수 있는 광결합기의 파장 조절을 위해서는 상기 암모늄 중크롬산염 용액의 농도를 조절하는 방법을 사용한다.

그리고 상기 필름을 꺼낸후에 약 20 분정도 자연건조를 거쳐 필름 배면상에 묻어있는 감광제를 깨끗하게 닦아내면 매우 효과적인 중크롬산 젤라틴 감광필름이 완성되게 된다.

그리고 상기 과정에서 완성된 중크롬산 젤라틴 감광필름상에 제1도에 도시된 홀로그램 기록장치를 사용하여 홀로그램(간섭무늬)을 기록하게 된다.

먼저, 중크롬산 젤라틴 감광필름을 유리기판으로 이루어진 지지대의 후면에 부착시킨 상태에서 아르곤 레이저(10)로 레이저빛을 지지대의 전면을 향해 조사시키면, 아르곤 레이저(10)에서 조사되는 레이저빛이 배율 40배의 현미경렌즈(20)와 직경 10 ㎜의 핀홀(30)로 이루어진 공간필터를 통과하는 과정에서 공간적으로 잡음이 없는 깨끗한 레이저빛으로 변화게 되고, 이때 핀홀(30)을 통과한 레이저빛은 점차 커지는 구면파가 된다.

그리고 핀홀(30)을 통과한 구면파는 평행광렌즈(40)를 통과하는 과정에서 평행광렌즈(40)에 의해 거리에 관계없이 빛의 직경이 항시 일정한 평행광으로 변하게 되고, 상기 평행광은 유리기판으로 이루어진 지지대(50)를 통과하여 지지대(50)의 후면에 부착된 중크롬산 젤라틴 감광필름(60)에 입사되게 된다.

그리고 상기 중크롬산 젤라틴 감광필름(60)으로 입사된 평행광의 일부는 중크롬산 젤라틴 감광필름(60)을 통과하여 공기층으로 투과되어 나오게 되고, 일부는 중크롬산 젤라틴 감광필름(60)으로부터 반사되게 되는데, 이 과정에서 이들간의 간섭현상에 의해서 중크롬산 젤라틴면과 평행한 수많은 홀로그램 간섭무늬가 기록되게 된다.

그리고 홀로그램이 기록된 중크롬산 젤라틴 감광필름을 현상하게 된다.

먼저, 홀로그램이 기록된 중크롬산 젤라틴 감광필름을 농도가 0.5%인 암모늄 중크롬산염 용액속에 5분간 담궈 기록된 홀로그램의 굴절율을 변조 증폭시킨 후에, 이를 경화제가 포함되지 않은 사진 정착액속에 다시 5분간 담궈 빛에 감광되지 않은 잔류 크롬이온을 제거하고, 이어서 이를 증류수에 담궈 사진정착액을 세정하게 된다.

그리고 세정이 완료된 중크롬산 젤라틴 감광필름을 각가 50%와 100%인 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 속에 순차적으로 담그었다가 꺼내는 과정을 거쳐 수분을 완전히 제거(탈수)하게 된다. 이때 중크롬산 젤라틴 감광필름을 100%의 이소프로필 알코올에 바로 담그면 중크롬산 젤라틴 감광필름이 변형(찌그러지기)되기 때문에 50%의 이소프로필 알코올에 먼저 담근후에 100%의 이소프로필 알코올에 담궈 탈수시키게 된다.

그리고 탈수가 완료된 중크롬산 젤라틴 감광필름은 건조시킨 후 열처리하여 형성된 홀로그램을 안정화시킴으로써 반사율이 우수한 약 90% 이상의 반사율을 가지는 홀로그램 광결합기(100)를 얻을 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 홀로그래픽 광결합기(100)는 제2도에 도시된 바와 같이 2중 유리로 이루어진 자동차용 앞유리창(80)내에 투명비닐판(90)과 함께 삽입되어 장착되거나, 내측유리면상에 부착되어 사용된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명 자동차용 홀로그램 광결합기 제조방법에 의하면, 계기판의 주행정보를 반사시키는 반사율을 높이고(약 90%이상), 외부로 부터 유입되는 빛을 모두 투과시키므로 주행시 외부의 주위환경을 확실하게 인식가능하고, 광결합기를 통해 반사되는 주행정보를 명확하게 인식할 수 있는 자동차용 홀로그래픽 광결합기를 얻을 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 젤라틴 유제내에 은염이 포함된 필림을 사진정착액에 담구어 은염을 제거하는 단계와, 상기 은염이 제거된 필름을 상온의 증류수에 담구어 사진정착액과 반응생성물을 제거하는 세정단계와, 상기 세정된 필름을 80-90℃의 물속에 담궈 제라틴을 부풀리는 단계와, 상기 부풀려진 필름을 1.5%의 암모늄 중크롬산염 용액에 담구어 암모늄 중크롬산염을 젤라틴 내부로 침투시키는 단계와, 상기 중크롬산염이 침투된 필름을 건조시키고 표면의 이물을 닦아내는 단계와, 상기 건조된 필름을 유리기판의 후면에 부착시킨 상태에서 현미경렌즈와 핀홀 및 평행광렌즈를 순차적으로 통과시킨 레이저빛을 상기 유리기판의 전면으로 조사하여 상기 필름에 홀로그램(간섭무늬)을 기록하는 단계와, 상기 홀로그램이 기록된 필름을 0.5%의 암모늄 중크롬산염 용액에 담궈 기록된 홀로그램의 굴절율을 변조증폭시키는 단계와, 상기 변조증폭된 필름을 경화제가 포함되지 않은 정착액에 담궈 잔류 크롬액을 제거하는 단계 및 상기 정착액을 증류수로 세정하는 단계와, 상기 세정된 필름을 50%와 100%의 이소프로필 알코올에 각각 담궈 필름을 탈수시키는 단계와, 상기 탈수된 필름을 건조시키고 열처리하여 기록된 홀로그램을 안정화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 홀로그래픽 광결합기 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 암모늄 중크롬산염 용액의 농도를 조절하여 상기 필름의 재생파장을 조절하는 것을 특징으로 하는 자동차용 홀로그래피 광결합기 제조방법.