KR100417570B1 - Reflex reflector having double hologram diffraction grating layers - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 접합 홀로그램 회절격자층을 갖는 재귀반사체에 관한 것으로, 보호필름 층(10); 제1 홀로그램 회절격자층(20); 제2 홀로그램 회절격자층(30); 및 반사층(40)을 포함하며, 상기 보호필름 층(10)을 통과하여 외부로부터 입사된 빛이 상기 제1 홀로그램 회절격자층(20)에서 회절되어 상기 제2 홀로그램 회절격자층(30)으로 입사되고 상기 제2 홀로그램 회절격자층에 입사된 빛은 반사층(40)에서 전반사되며, 반사층(40)에서 전반사된 빛은 다시 제2 홀로그램 회절격자층(30)을 통하여 제1 홀로그램 회절격자층(20)으로 입사되고 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 입사된 빛은 제1 홀로그램 회절격자층에서 회절되어 상기 보호필름 층(10)을 통하여 외부로 재귀반사되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라 홀로그램 회절격자에 의한 회절 및 전반사 원리를 사용함으로써 금형 제조과정이 필요 없는 간단한 구성으로 효과적으로 재귀반사시킬 수 있다.The present invention relates to a retroreflective body having a double bonded hologram diffraction grating layer, comprising: a protective film layer (10); A first hologram diffraction grating layer 20; A second hologram diffraction grating layer 30; And a reflective layer 40, and the light incident from the outside through the protective film layer 10 is diffracted in the first hologram diffraction grating layer 20 to be incident to the second hologram diffraction grating layer 30. The light incident on the second hologram diffraction grating layer is totally reflected by the reflective layer 40, and the light totally reflected by the reflective layer 40 is again transmitted through the second hologram diffraction grating layer 30 to the first hologram diffraction grating layer 20. Light incident to the first hologram diffraction grating layer 20 is diffracted in the first hologram diffraction grating layer is characterized in that the retroreflective to the outside through the protective film layer (10). According to the present invention, by using the principle of diffraction and total reflection by the hologram diffraction grating, it is possible to effectively retroreflect to a simple configuration that does not require a mold manufacturing process.
Description
본 발명은 재귀반사체에 관한 것으로, 특히, 이중 접합 홀로그램 회절격자층을 갖는 재귀반사체에 관한 것이다.The present invention relates to a retroreflector, and more particularly, to a retroreflector having a double junction hologram diffraction grating layer.
재귀반사체는 외부의 광원으로부터 반사체에 입사되는 입사광을 다시 광원 쪽으로 입사광과 평행하게 반사시킬 수 있는 물질을 말한다.The retroreflector refers to a material capable of reflecting incident light incident on the reflector from an external light source in parallel with the incident light toward the light source.
이러한 재귀반사체는 도로 표지판, 안전 표지판 또는 광고 표지판 등에 널리 사용되고 있다. 재귀반사체는 특히 도로 표지판에 많이 사용되고 있는데, 야간에 자동차를 운행할 때 자동차의 전조등에서 나온 빛이 도로 표지판을 비추게 되고, 도로 표지판은 입사된 빛을 반사시키며, 도로 표지판에서 반사된 빛이 다시 자동차 운전자의 방향으로 되돌아오게 되어 운전자가 도로 표지판을 식별할 수 있는 것이다. 또한, 이러한 재귀반사체의 특성을 이용하여 도로 표지판뿐만 아니라 야간에 작업하는 작업자나 근무 중인 경찰관 등이 재귀반사체가 부착된 옷을 착용함으로써, 자동차 운전자가 야간에도 작업자 또는 경찰관을 잘 식별할 수 있도록 하여 위험을 방지할 수 있으며, 또한, 공사 중인 지점을 표시하도록 설치하는 경고판 등에도 재귀반사체를 부착함으로써 사고를 방지할 수 있다.Such retroreflective bodies are widely used in road signs, safety signs or advertising signs. Retroreflectors are especially used for road signs. When driving a car at night, the light from the headlights of the car shines on the road sign, the road sign reflects the incident light, and the light reflected from the road sign is reflected again. It will return to the driver's direction so that the driver can identify the road sign. In addition, by using the characteristics of the retroreflective body, not only road signs but also workers who work at night or police officers at work wear clothes with retroreflective objects, so that motorists can identify the workers or police officers well at night. The risk can be prevented and an accident can be prevented by attaching a retro-reflective body to a warning sign installed to mark a point under construction.
종래의 재귀반사체에서는 직각프리즘의 모양을 조금씩 변형한 삼각뿔 프리즘 형태를 갖는 것으로서, 빛이 정면뿐만 아니라 사각에서도 입사되어 들어오기 때문에 여러 방향에서 입사되는 빛을 입사된 방향과 반대방향으로 전반사시켜 되돌려 보내기 위해서는 프리즘 면의 각도를 조금씩 다르게 변형시킨 미세한 삼각뿔 프리즘을 여러 개 조합한 형태를 취하고 있다.Conventional retroreflectors have a triangular pyramid prism shape that slightly changes the shape of a rectangular prism. Since light is incident from a square as well as from the front, the incident light from various directions is totally reflected in the opposite direction to the incident direction and sent back. To do this, it takes a combination of several fine triangular pyramid prisms with slightly different angles of the prism face.
종래의 미세 삼각뿔 프리즘 구조를 갖는 재귀반사체는 광원으로부터 재귀반사체에 사각으로 입사되는 빛을 삼각뿔 구조를 갖는 프리즘 내에서 효과적으로 반사시켜 원래 광이 입사된 방향으로 되돌려 보내기 위해서 삼각뿔 프리즘의 면과 면 사이의 각도를 서로 다르게 변형하여 제작하여야 하므로 미세 프리즘 구조가 매우 복잡하게 되고 제조하기가 어려운 단점이 있다.The retroreflective body having a conventional triangular pyramid prism structure effectively reflects light incident from the light source into the retroreflector within the prism having a triangular pyramid structure to return the original light in the direction in which the original light is incident. Since the angles must be manufactured differently, the fine prism structure becomes very complicated and difficult to manufacture.
또한, 종래의 삼각뿔 프리즘 구조는 단순히 거울면 반사 법칙에 의해 반사층과의 경계면에서 전반사되는 방식으로 재귀 반사체 역할을 하기 때문에, 삼각뿔 프리즘의 면과 면 사이의 각도에 의해 결정되는 거울면 반사 각도와 다른 사각으로 입사된 빛에 대하여는 입사광의 방향과 다른 방향으로 반사되어 나가게 되어 전체적인 휘도가 떨어지게 되는 단점이 있다.In addition, since the conventional triangular pyramid prism structure simply acts as a retroreflector in a manner that is totally reflected at the interface with the reflective layer by the mirror reflection law, it is different from the mirror reflection angle determined by the angle between the faces of the triangular pyramid prism. The light incident to the blind spot is reflected in a direction different from that of the incident light, so that the overall brightness is lowered.
도 1에 종래의 재귀반사체에서 사용되고 있는 삼각뿔 프리즘 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 삼각뿔 프리즘 구조에서는 사각으로 입사된 빛을 재귀반사시키기 위하여 정삼각형 구조를 갖는 삼각뿔 구조를 변형시켜 삼각뿔을 이루고 있는 세면의 경사각을 다르게 형성하고 있으며, 특히 이중 한 면의 각도는 경사각을 크게 하고 있는데 이는 어떤 한 면에 입사된 빛이 삼각뿔 프리즘의 세 개의 면과 접해있는 반사면에서 순차적으로 전반사되어 결국 마지막 면에서는 전반사되지 않고 삼각뿔 프리즘의 밖으로 빠져 나와 원래 입사된 빛의 방향으로 돌아가게 하기 위한 것이다.1 shows a triangular pyramid prism structure used in a conventional retroreflective body. As shown in FIG. 1, in the conventional triangular pyramid prism structure, a triangular pyramid structure having an equilateral triangular structure is modified to retroreflect light incident in a square, thereby forming different angles of inclination of three surfaces forming a triangular pyramid, in particular, a double surface. The angle of is increasing the angle of inclination, which means that the light incident on one side is totally reflected on the reflective surface that is in contact with the three sides of the triangular pyramid prism, so that it is not totally reflected on the last side but eventually exits the triangular pyramid prism. To return in the direction of.
그러나, 빛은 여러 방향에서 입사될 수 있으므로 여러 방향에서 사각으로 입사되는 빛을 재귀반사시키기 위해서는 도 1과 같은 구조를 갖는 한 개의 삼각뿔 프리즘만으로는 해결이 안되고, 도 2에 예시된 바와 같이 6개 정도의 삼각뿔 프리즘이 조합된 형태의 복잡한 구조를 이루게 된다. 이러한 복잡한 구조를 갖는 재귀반사체를 만들기 위해서는 정밀한 금형이 필요하며, 필요한 금형을 만들기는 매우 어렵다.However, since light may be incident in various directions, only one triangular pyramid prism having the structure as shown in FIG. 1 is not solved to retroreflect light incident in a square direction in various directions. As illustrated in FIG. The triangular pyramid prism of is combined to form a complex structure. In order to make a retroreflective body having such a complicated structure, a precise mold is required, and it is very difficult to make the required mold.
또한, 미세 삼각뿔 프리즘의 굴절률은 그 주위를 둘러 싸고있는 반사층 물질의 굴절률보다 높아야 전반사가 일어날 수 있으므로, 미세 삼각뿔 프리즘의 굴절률과 반사층의 굴절률에 따라 전반사할 수 있는 각도가 정해지고 이 조건을 만족하도록 미세 삼각뿔 프리즘을 이루고 있는 세 개의 면의 각도를 잘 조절하여야 한다. 그러나, 삼각뿔 프리즘 면의 각도를 서로 다르게 깎아 만든 미세 프리즘이 여러 개 조합된 형태의 재귀반사체를 제작하기는 매우 어렵다.In addition, since the total refractive index of the fine triangular pyramid prism must be higher than the refractive index of the reflective layer material surrounding it, the total reflectance angle is determined according to the refractive index of the fine triangular pyramid prism and the refractive index of the reflective layer to satisfy this condition. The angles of the three sides of the fine triangular pyramid prism should be adjusted well. However, it is very difficult to produce a retroreflective body in which a plurality of fine prisms made by shaving different angles of a triangular pyramid prism face are combined.
따라서, 미세 삼각뿔 프리즘이 여러 개 조합된 재귀반사체를 만들기 위해서는 상술한 것처럼 전반사 조건을 만족하도록 삼각뿔 프리즘 면의 각도를 설계하여야 하고, 금속판에 미세 삼각뿔 프리즘의 형상이 형성된 금형을 제조하여 대량생산을 할 수 있어야 한다.Therefore, in order to make a retroreflective body having a combination of several fine triangular pyramid prisms, the angle of the triangular pyramid prism plane must be designed to satisfy the total reflection conditions as described above, and a mold in which the shape of the fine triangular pyramid prism is formed on a metal plate can be mass produced. It should be possible.
그러나, 종래의 기술로는 이러한 복잡한 구조를 지닌 미세 금형을 만들기는 매우 어려우며, 금형을 제작하는데 시간과 비용이 많이 드는 단점이 있다.However, in the conventional technology, it is very difficult to make a fine mold having such a complicated structure, and there is a disadvantage that it is time and costly to manufacture the mold.
본 발명은 순수한 홀로그래픽 방법에 의하여 제작된 이중 접합 홀로그램 회절격자층을 포함하는 새로운 재귀반사체를 제안한다. 즉, 본 발명은 홀로그램 회절격자층에서의 회절(diffraction)과 반사층에서의 전반사(total reflection) 원리를 이용하여 재귀반사체에 입사되어 들어온 빛을 입사된 방향으로 평행하게 되돌려 보낼 수 있는 새로운 형태의 재귀반사체에 관한 것이다.The present invention proposes a new retroreflector including a double junction hologram diffraction grating layer fabricated by a pure holographic method. That is, the present invention utilizes the principle of diffraction in the hologram diffraction grating layer and total reflection in the reflective layer to return light incident to the retroreflector in parallel to the incident direction. It is about a reflector.
따라서, 본 발명은 종래와 같이 금형 기술을 이용하여 미세한 구조의 프리즘 반사체를 필름에 형성하는 형태가 아니라, 순수한 홀로그래픽 방법에 의한 회절격자를 사용하여 재귀반사의 역할을 효과적으로 수행하며 금형 기술이 전혀 필요 없는 새로운 개념의 재귀반사체를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is not a form of forming a prismatic reflector having a fine structure on a film by using a mold technology as in the prior art, but effectively performs a role of retroreflection by using a diffraction grating by a pure holographic method, and the mold technology is completely absent. The purpose is to provide a retroreflective body of a new concept that is not needed.
금형 기술로 제작된 종래의 미세 프리즘 구조를 갖는 재귀반사체는 단순히 전반사원리를 이용하므로 프리즘의 구조가 복잡한 형태를 갖게 되고, 또한 이에 따라 복잡하고 미세한 프리즘 형상을 가공하기 위해서는 고도의 금형 기술이 필요한 반면에, 본 발명에 따른 이중 접합 홀로그램 회절격자층을 포함하는 재귀반사체는 간단한 이중 접합 구조의 홀로그램 회절격자 층을 포함함으로써 홀로그램 회절격자층의 회절원리 및 반사층에서의 전반사 원리를 함께 이용하므로 재귀반사체의 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.Since the retroreflective body having the conventional fine prism structure manufactured by the mold technique simply uses the total reflection principle, the structure of the prism has a complicated shape, and accordingly, a high mold technique is required to process a complicated and fine prism shape. The retroreflector comprising a double junction hologram diffraction grating layer according to the present invention includes a hologram diffraction grating layer having a simple double junction structure, thereby utilizing both the diffraction principle of the hologram diffraction grating layer and the total reflection principle in the reflection layer. Function can be performed effectively.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 보호필름 층; 상기 보호필름 하단에 형성되고 제1 홀로그램 회절격자를 포함하는 제1 홀로그램 회절격자층; 상기 제1 홀로그램 회절격자층 하단에 접합되는 제2 홀로그램 회절격자를 포함하는 제2 홀로그램 회절격자층; 및 상기 제2 홀로그램 회절격자층 하단에 형성되는 반사층을 포함하며, 상기 보호필름 층을 통과하여 외부로부터 입사된 빛이 상기 제1 홀로그램 회절격자층에서 회절되어 상기 제2 홀로그램 회절격자층으로 입사되고 상기 제2 홀로그램 회절격자층에 입사된 빛은 반사층에서 전반사되며, 반사층에서 전반사된 빛은 다시 제2 홀로그램 회절격자층을 통하여 제1 홀로그램 회절격자층으로 입사되고 제1 홀로그램 회절격자층에 입사된 빛은 제1 홀로그램 회절격자층에서 회절되어상기 보호필름 층을 통하여 외부로 재귀반사되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a protective film layer; A first hologram diffraction grating layer formed under the protective film and including a first hologram diffraction grating; A second hologram diffraction grating layer including a second hologram diffraction grating bonded to a lower end of the first hologram diffraction grating layer; And a reflective layer formed at a lower end of the second hologram diffraction grating layer, wherein light incident from the outside passing through the protective film layer is diffracted in the first hologram diffraction grating layer and incident on the second hologram diffraction grating layer. The light incident on the second hologram diffraction grating layer is totally reflected in the reflective layer, and the light totally reflected on the reflection layer is incident on the first hologram diffraction grating layer through the second hologram diffraction grating layer and incident on the first hologram diffraction grating layer. Light is diffracted in the first hologram diffraction grating layer and is retroreflected to the outside through the protective film layer.
또한, 상기 홀로그램 회절격자를 제조하는 방법은 유리기판을 제공하는 단계; 상기 유리기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트 상에 레이저 간섭법에 의해 얻어진 간섭무늬를 기록하는 단계; 및 상기 간섭무늬가 기록된 유리기판을 현상액에 담가 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing the hologram diffraction grating comprises the steps of providing a glass substrate; Applying a photoresist on the glass substrate; Recording an interference fringe obtained by laser interferometry on the photoresist; And immersing and developing the glass substrate on which the interference fringe is recorded in a developing solution.
도 1은 종래의 재귀반사체에 있는 삼각뿔 프리즘 구조의 구성도.1 is a block diagram of a triangular pyramid prism structure in a conventional retroreflective body.
도 2는 종래의 삼각뿔 프리즘 구조의 복합 구성도.2 is a composite configuration diagram of a conventional triangular pyramid prism structure.
도 3은 본 발명에 따른 이중 접합 홀로그램 회절격자(回折格子, hologram diffraction grating) 층의 구조를 갖는 재귀반사체의 구성도.3 is a block diagram of a retroreflective body having a structure of a double junction hologram diffraction grating layer according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 이중 접합 홀로그램 회절격자층의 구조를 갖는 재귀반사체의 부분 상세 구성도.4 is a partial detailed block diagram of a retroreflective body having a structure of a double junction hologram diffraction grating layer according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 회절격자층을 제조하기 위한 레이저 간섭장치의 구성도.5 is a block diagram of a laser interference device for producing a diffraction grating layer according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 보호필름 층 20: 제1 홀로그램 회절격자층10: protective film layer 20: first hologram diffraction grating layer
30: 제2 홀로그램 회절격자층 40: 반사층30: second hologram diffraction grating layer 40: reflective layer
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 홀로그램 회절격자층을 갖는 재귀반사체의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the retroreflective body having a holographic diffraction grating layer according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 홀로그램 재귀반사체의 구성을 나타내고 있다.3 shows a configuration of a hologram retroreflective body according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 보호필름 층(10), 제1 홀로그램 회절격자층(20), 제2 홀로그램 회절격자층(30) 및 반사층(40)으로 이루어진다. 따라서, 본 발명에 따른 재귀반사체는 순수한 홀로그래픽 방법에 의하여 제작된 홀로그램 회절격자층을 제1 홀로그램 회절격자층(20)과 제2 홀로그램 회절격자층(30)의 이중구조로 형성한 이중 접합 홀로그램 회절격자층을 포함한다.As shown in FIG. 3, the present invention includes a protective film layer 10, a first hologram diffraction grating layer 20, a second hologram diffraction grating layer 30, and a reflective layer 40. Therefore, the retroreflective body according to the present invention is a double-junction hologram in which the hologram diffraction grating layer manufactured by the pure holographic method is formed in the double structure of the first hologram diffraction grating layer 20 and the second hologram diffraction grating layer 30. And a diffraction grating layer.
제1 및 제2 홀로그램 회절격자층은 홀로그래픽 레이저 간섭법으로 제조되어 접합된다.The first and second hologram diffraction grating layers are manufactured and bonded by holographic laser interferometry.
제1 홀로그램 회절격자(20)는 외부로부터 사각으로 입사된 빛을 재귀반사체의 내부로 회절시키는 역할을 하며, 제2 홀로그램 회절격자(30)는 제1 홀로그램 회절격자(20)에서 회절된 빛을 하단의 반사층(40)에서 전반사할 수 있도록 회절시킨다. 이러한 이중 구조의 홀로그램 회절격자에 의해 회절된 빛이 반사층(40)에서 반사되어 다시 제2 홀로그램 회절격자층(30) 및 제1 홀로그램 회절격자층(20)에서 각각 회절되어 원래 빛이 입사된 방향으로 평행하게 되돌려 보낸다.The first hologram diffraction grating 20 serves to diffract light incident in a square from the outside into the retroreflective body, and the second hologram diffraction grating 30 receives the light diffracted by the first hologram diffraction grating 20. It is diffracted to allow total reflection at the bottom reflective layer 40. The light diffracted by the hologram diffraction grating having such a double structure is reflected by the reflective layer 40 and diffracted by the second hologram diffraction grating layer 30 and the first hologram diffraction grating layer 20, respectively, and the original light is incident. Send back in parallel.
제1 홀로그램 회절격자(20)의 제조시에 회절격자의 간격을 조절하여 사각으로 입사되는 빛의 각도의 범위 및 재귀반사되어 다시 되돌아 나가는 각도의 범위를 조절하고, 홀로그램 회절격자의 깊이를 조절하여 휘도를 조절한다.When manufacturing the first hologram diffraction grating 20, by adjusting the interval of the diffraction grating 20 to adjust the range of the angle of light incident to the square and the angle of retroreflected and back out again, by adjusting the depth of the hologram diffraction grating Adjust the brightness.
또한, 제2 홀로그램 회절격자층(30)의 제조시에 회절격자의 간격을 조절하여 하단의 반사층(40)에서 전반사할 수 있는 전반사 각도의 범위를 조절하고, 제1 홀로그램 회절격자층(20)과 마찬가지로 홀로그램 회절격자의 제조시에 회절격자의 깊이를 조절하여 휘도를 조절한다.In addition, when manufacturing the second hologram diffraction grating layer 30, by adjusting the interval of the diffraction grating 30 to adjust the range of the total reflection angle that can be totally reflected in the lower reflection layer 40, the first hologram diffraction grating layer 20 Similarly, the brightness of the diffraction grating is adjusted by adjusting the depth of the hologram diffraction grating.
본 발명에 따른 재귀반사체는 홀로그램 회절격자의 회절 원리를 이용하는데 홀로그램 회절격자에 입사되는 빛을 회절시켜 투과시키는 회절각도는 홀로그램 회절격자의 제작 과정에서 레이저의 기록 각도에 의해 결정된다. 이러한 기록 각도로 홀로그램 회절격자에 입사된 광은 가장 높은 회절효율을 갖도록 회절되며 기록 각도와 다른 각도로 입사된 광의 회절효율은 다소 떨어지게 된다.The retroreflector according to the present invention uses the diffraction principle of the hologram diffraction grating. The diffraction angle for diffracting and transmitting light incident on the hologram diffraction grating is determined by the recording angle of the laser in the manufacturing process of the hologram diffraction grating. Light incident on the hologram diffraction grating at such a recording angle is diffracted to have the highest diffraction efficiency, and the diffraction efficiency of light incident at an angle different from the recording angle is slightly lowered.
그러나, 홀로그램 회절격자로부터 회절되는 각도는 거의 변화가 없다. 이렇듯 홀로그램 회절격자의 회절각도는 회절격자에 입사되는 광의 입사각에 민감하지 않으므로 홀로그램 회절격자에 사각으로 입사되는 광의 입사각 범위의 허용한계가 종래의 재귀반사체에 비하여 크다고 할 수 있다.However, the angle diffracted from the hologram diffraction grating is hardly changed. As described above, since the diffraction angle of the hologram diffraction grating is not sensitive to the incident angle of light incident on the diffraction grating, the tolerance of the incident angle range of light incident in the square on the hologram diffraction grating is larger than that of the conventional retroreflective body.
또한, 본 발명에 따른 재귀반사체는 제1 홀로그램 회절격자와 제2의 홀로그램 회절격자로 이루어진 이중 접합 구조로 되어 있으며, 이 때 이중 접합구조를 이루는 각각의 회절격자는 동일한 격자 간격을 갖는 홀로그램 회절격자를 사용할 수 있다. 즉, 격자 간격이 같은 동일한 홀로그램 회절격자층을 두 개 만들어 이를 쌍으로 이중 접합시킨 매우 간단한 구조의 재귀반사체를 만들 수 있다.In addition, the retroreflective body according to the present invention has a double junction structure composed of a first hologram diffraction grating and a second hologram diffraction grating, wherein each diffraction grating constituting the double junction structure has a hologram diffraction grating having the same lattice spacing. Can be used. In other words, it is possible to make a retroreflector with a very simple structure in which two identical holographic diffraction grating layers having the same lattice spacing are made and double bonded in pairs.
또한, 본 발명에서는 이중 접합 홀로그램 회절격자 하단에 부착된 반사필름의 종류에 따라 반사필름 면에서의 전반사 각도가 달라질 수 있으므로 제2 홀로그램 회절격자의 격자 간격은 제1 홀로그램 회절격자의 격자 간격과 다르게 제작할 수 있다.In addition, in the present invention, since the total reflection angle at the reflective film surface may vary according to the type of the reflective film attached to the bottom of the double junction hologram diffraction grating, the grating spacing of the second hologram diffraction grating is different from that of the first hologram diffraction grating. I can make it.
결과적으로, 제1 홀로그램 회절격자는 재귀반사체에 사각으로 입사되는 빛의 사각의 각도 범위를 결정하며 제2 홀로그램 회절격자는 반사층에서 전반사되는 전반사 각도에 의해 결정된다.As a result, the first hologram diffraction grating determines the angle range of the square of the light incident in the square on the retroreflective body and the second hologram diffraction grating is determined by the total reflection angle totally reflected in the reflective layer.
본 발명에서 제1 홀로그램 회절격자와 제2의 홀로그램 회절격자가 동일한 경우 및 다른 경우 모두 제1 홀로그램 회절격자에 사각으로 입사된 빛이 제1 회절격자 면과 수직으로 회절되어 제2 홀로그램 회절격자에 수직으로 입사되도록 하고, 제2 홀로그램 회절격자에서 회절되어 나갈 때는 그 하단에 위치한 반사층에서의 전반사 조건에 맞는 각도를 유지하도록 한다.In the present invention, in the case where the first hologram diffraction grating and the second hologram diffraction grating are the same and in other cases, light incident in a square on the first hologram diffraction grating is diffracted perpendicularly to the plane of the first diffraction grating, so that When the light is incident vertically and diffracted from the second hologram diffraction grating, an angle corresponding to the total reflection condition in the reflective layer located at the bottom thereof is maintained.
도 4는 도 3에 도시되어 있는 본 발명에 따른 홀로그램 재귀반사체의 원리를 보다 상세하게 설명하기 위하여 도 3을 자세하게 도시한 것이다.4 is a detailed view of FIG. 3 in order to explain in more detail the principle of the holographic retroreflector according to the present invention shown in FIG.
외부의 광원으로부터 각도 α로 입사된 빛(50)은 보호필름 층(10)을 지나 보호필름 층 하단에 위치한 제1 홀로그램 회절격자층(20)으로 입사된다. 실제로 외부로부터 입사된 빛은 보호필름 층(10)에서 굴절되어 각도 θ의 입사각으로 제1 홀로그램 회절격자층(20)으로 입사된다. 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 입사되는 입사각 θ는 후술하는 홀로그램 회절격자 제조장치에서 레이저의 기록 각도에 의해 결정되며, 본 발명에서는 기록시 한쪽에 들어오는 레이저 빛은 감광재료에 수직으로 입사되게 하고 다른 한 개의 레이저 빛은 수직으로 입사되는 레이저 빛과 θ의 각도를 이루도록 하였다. 이렇게 하면 각도 θ의 입사각으로 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 입사된 빛은 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 형성된 회절격자에 의해 제1 홀로그램 회절격자(20)에 수직인 방향으로 회절되어 나간다. 이 때 보호필름 층(10)을 지나 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 입사된 빛은 여러 가지의 파장, 즉 여러 가지의 색이 포함된 텅스텐 할로겐램프와 같은 백색광원에서 나온 빛이므로 입사된 빛 가운데 포함되어 있는 여러 파장의 빛은 파장별로 서로 약간 다른 각도로 회절 된다. 따라서, 각도 θ로 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 입사된 빛은 회절격자에 의해 회절격자와의 수직각도를 중심으로 약간 다른 각도로 파장별로 제1 홀로그램 회절격자층(20)을 빠져 나와 제2 홀로그램 회절격자층(30)에 입사하게 된다. 도 4에서는 이러한 원리를 설명하기 위해 과장되게 도시되어 있지만, 실제로는 제1 홀로그램 회절격자층(20)과 제2 홀로그램 회절격자층(30)이 이중 접합구조로 접해 있기 때문에 거의 모든 파장의 빛이 제2 홀로그램 회절격자층(30)에 정면으로 수직 입사된다고 할 수 있다. 제2 홀로그램 회절격자층(30)에 수직으로 입사된(그러나, 실제적으로는 파장별로 다소 다른 각도로 입사된) 빛은 제2 홀로그램 회절격자층(30)에 형성된 회절격자에 의해 회절되는데 제1 홀로그램 회절격자층(20)과 제2 홀로그램 회절격자층(30)에 형성된 회절격자의 격자간격이 동일하게 제작한 경우에는 입사각과 동일한 θ의 각도로 회절되고 서로 다른 격자간격을 갖게 제작된 경우에는 입사각과 다른 β의 각도로 회절된다. 제1 홀로그램 회절격자층(20)과 제2 홀로그램 회절격자층(30)을 동일한 격자간격을 갖도록 만들어 이중 접합 구조로 만들 경우에 동일한 홀로그램 회절격자를 두 개 만들어 이를 쌍으로 이중 접합시킨 매우 간단한 구조의 재귀반사체를 만들 수 있다.The light 50 incident at an angle α from an external light source passes through the protective film layer 10 and enters the first hologram diffraction grating layer 20 positioned at the bottom of the protective film layer. In fact, the light incident from the outside is refracted by the protective film layer 10 and is incident on the first hologram diffraction grating layer 20 at an incident angle of the angle θ. The incident angle θ incident on the first hologram diffraction grating layer 20 is determined by the recording angle of the laser in the hologram diffraction grating manufacturing apparatus described later, and in the present invention, the laser light entering one side is perpendicular to the photosensitive material during recording. The other laser light was made to form an angle of θ with the laser light incident vertically. In this way, light incident on the first hologram diffraction grating layer 20 at an incident angle of angle θ is diffracted in a direction perpendicular to the first hologram diffraction grating 20 by a diffraction grating formed on the first hologram diffraction grating layer 20. It goes out. In this case, light incident on the first hologram diffraction grating layer 20 after passing through the protective film layer 10 is light emitted from a white light source such as a tungsten halogen lamp having various wavelengths, that is, various colors. Light of different wavelengths in the light is diffracted at slightly different angles for each wavelength. Accordingly, light incident on the first hologram diffraction grating layer 20 at an angle θ exits the first hologram diffraction grating layer 20 for each wavelength at a slightly different angle with respect to the vertical angle with the diffraction grating by the diffraction grating. It is incident on the second hologram diffraction grating layer 30. In FIG. 4, the principle is exaggerated to explain this principle. However, since the first hologram diffraction grating layer 20 and the second hologram diffraction grating layer 30 are in contact with each other in a double junction structure, light of almost all wavelengths is generated. The second hologram diffraction grating layer 30 can be said to be perpendicularly incident to the front. Light incident perpendicularly to the second hologram diffraction grating layer 30 (but actually at slightly different angles for each wavelength) is diffracted by the diffraction grating formed in the second hologram diffraction grating layer 30. When the grating spacings of the diffraction gratings formed on the hologram diffraction grating layer 20 and the second hologram diffraction grating layer 30 are the same, the grating spacing is diffracted at the same angle of incidence as the incident angle and is made to have different grating spacings. It is diffracted at an angle of β different from the incident angle. When the first hologram diffraction grating layer 20 and the second hologram diffraction grating layer 30 have the same lattice spacing to make a double junction structure, a very simple structure in which two identical hologram diffraction gratings are made and double bonded in pairs Can create a retroreflector.
또한, 이중 접합 홀로그램 회절격자 하단에 부착된 반사층(40)의 반사필름의 종류에 따라 반사층(40)에서의 전반사 각도가 달라질 수 있으므로, 이중 접합 구조의 홀로그램 회절격자를 이루는 제1 홀로그램 회절격자층(20)과 제2 홀로그램 회절격자층(30)의 회절격자 간격을 다르게 제작할 수 있다.In addition, since the total reflection angle of the reflective layer 40 may vary depending on the type of the reflective film of the reflective layer 40 attached to the lower portion of the double-junction hologram diffraction grating, the first hologram diffraction grating layer forming a hologram diffraction grating having a double junction structure. The diffraction grating spacing between the 20 and the second hologram diffraction grating layer 30 may be manufactured differently.
이제 제1 홀로그램 회절격자와 제2 홀로그램 회절격자를 동일하게 제작했을 경우를 기준으로 설명하면, 제2 홀로그램 회절격자층(30)에서 각도 θ로 회절된 빛은 반사층(40)에서 전반사되어 다시 반사층(40) 상단에 있는 제2 홀로그램 회절격자층(30)으로 각도 θ로 입사되어 수직으로 회절되어 나가게 되며, 결과적으로 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 수직으로 입사된다. 제1 홀로그램 회절격자층(20)에 수직으로 입사된 빛은 각도 θ로 회절되어 나가게 되며 이 때 파장별로 분리되어 진행하던 모든 파장의 빛이 함께 모아져 보호필름 층(10)을 지나 원래 입사된 백색광의 형태로 처음 입사된 방향으로 평행하게 재귀반사되어 나가는 결과를 얻게된다.Now, the first hologram diffraction grating and the second hologram diffraction grating will be described based on the case. The light diffracted at an angle θ in the second hologram diffraction grating layer 30 is totally reflected by the reflection layer 40 and is reflected again. 40 is incident on the second hologram diffraction grating layer 30 at the upper end and is diffracted vertically, and as a result, is incident on the first hologram diffraction grating layer 20 perpendicularly. Light incident perpendicularly to the first hologram diffraction grating layer 20 is diffracted at an angle θ, and at this time, light of all wavelengths separated by wavelengths is collected together and passes through the protective film layer 10, and the white light originally entered This results in a retroreflective parallel parallel to the first incident direction in the form of.
도 5는 본 발명의 홀로그램 회절격자층을 제조하는 방법을 도시한 것이다. 본 발명에서의 중요한 특징의 하나인 제1 및 제2 홀로그램 회절격자층은 레이저 홀로그램 장치를 사용하여 레이저 간섭 원리로 제작한다. 홀로그램 회절격자층을 제작하기 위해서는 감광재료인 포토레지스트(70)의 도포과정, 레이저 간섭과정, 현상과정 그리고 니켈 전기도금 과정으로 크게 나뉜다.5 illustrates a method of manufacturing the hologram diffraction grating layer of the present invention. The first and second hologram diffraction grating layers, which are one of the important features in the present invention, are fabricated on the principle of laser interference using a laser hologram device. In order to fabricate the hologram diffraction grating layer, the photoresist 70, which is a photosensitive material, is divided into a coating process, a laser interference process, a developing process, and a nickel electroplating process.
먼저 포토레지스트(70)를 유리기판(80) 상에 도포하기 위해 초음파세척기로 포토레지스트(70)를 도포할 유리기판(80)을 세척한다. 유리기판을 세척한 후에 오븐에서 약 30분간 건조시키고 감광물질인 포토레지스트(70)를 유리기판(80) 상에 도포한다. 유리기판 상에 포토레지스트(70)를 도포하기 위해서는 유리기판(80)을 스핀 코터(spin coater)에 부착한 후 포토레지스트 용액을 소량 떨어뜨리고 약 4500 rpm의 속도로 회전시킨다. 이렇게 해서 유리기판(80) 상에 일정한 두께로 포토레지스트(70)를 도포하는데 도포된 포토레지스트의 두께는 약 1.5 ㎛ 정도가 된다. 그 후, 포토레지스트(70)가 도포된 유리기판(80)을 오븐 속에 넣고 약 30분 정도 구우면 포토레지스트(70)가 유리기판(80) 위에 견고하게 부착된다.First, in order to apply the photoresist 70 on the glass substrate 80, the glass substrate 80 to which the photoresist 70 is to be applied is cleaned by an ultrasonic cleaner. After the glass substrate is washed, it is dried in an oven for about 30 minutes, and a photoresist 70, which is a photosensitive material, is applied onto the glass substrate 80. In order to apply the photoresist 70 on the glass substrate, the glass substrate 80 is attached to a spin coater, and then a small amount of the photoresist solution is dropped and rotated at a speed of about 4500 rpm. In this way, the thickness of the photoresist applied to apply the photoresist 70 to the glass substrate 80 with a predetermined thickness is about 1.5 μm. Thereafter, the glass substrate 80 coated with the photoresist 70 is placed in an oven and baked for about 30 minutes, whereby the photoresist 70 is firmly attached onto the glass substrate 80.
포토레지스트(70)가 도포된 유리기판(80)이 준비되면 이제 레이저 간섭법에 의해 회절격자를 포토레지스트(70)에 기록한다. 도 5에 예시된 바와 같이, 포토레지스트(70)가 도포된 유리기판(80)을 홀더(holder)(90)에 부착하고 He-Cd 레이저를 사용하여 레이저 간섭법에 의해 얻어진 간섭무늬(180)를 포토레지스트(70)에 기록하면 회절격자가 얻어지는데 그 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.When the glass substrate 80 coated with the photoresist 70 is prepared, the diffraction grating is now recorded on the photoresist 70 by laser interference. As illustrated in FIG. 5, an interference fringe 180 obtained by attaching a glass substrate 80 coated with a photoresist 70 to a holder 90 and by laser interferometry using a He-Cd laser. Is recorded in the photoresist 70, a diffraction grating is obtained. The process is described in detail as follows.
먼저 레이저(100)를 간섭무늬 발생장치로 사용하는데 He-Cd 레이저, Ar 이온 레이저 등을 사용한다.First, the laser 100 is used as an interference fringe generator, and a He-Cd laser and an Ar ion laser are used.
본 발명의 실시예에서는 He-Cd와 Ar 레이저를 모두 광원으로 사용하였다. 레이저(100)에서 나온 빛은 광속분할기(110)에 의해 두 개의 광으로 분할된다. 두 개로 분할된 광은 각각 거울 1(120)과 거울 2(130)에 입사되어 원하는 각도로 반사된다. 이 때 거울에 의해 반사되는 두 개의 광의 반사각도를 조절하기 위하여 회전각도가 표시된 회전체 1(140)과 회전체 2(150) 위에 거울 1(120)과 거울 2(130)를 부착하였다. 이렇게 해서 원하는 반사각도로 반사된 두 개의 광은 각기 렌즈 1(160)과 렌즈 2(170)에 입사되어 확대된다. 확대된 두 개의 레이저광이 포토레지스트(70)가 도포된 유리기판(80) 상에서 만나게 되며, 이렇게 만난 두 개의 레이저광에 의해 간섭무늬(180)가 형성되며 이 간섭무늬(180)가 포토레지스트(70)에 기록되는 것이다. 간섭무늬(180)는 도 5에 예시된 것처럼 밝고 어두운 직선무늬가 일정한 간격으로 교대로 형성된 무늬를 말하며 이러한 간섭무늬(180)의 간격은 두 개의 광이 만나는 각도를 조절함으로써 결정할 수 있다. 본 발명에서는 두 개의 광의 간섭 각도를 거울 1(120)과 거울 2(130)가 부착된 회전체 1(140)과 회전체 2(150)의 회전각도를 조절하여 해결하였다.In the embodiment of the present invention, both He-Cd and Ar laser were used as the light source. Light emitted from the laser 100 is split into two lights by the beam splitter 110. The light divided into two is incident on the mirror 1 120 and the mirror 2 130 and reflected at a desired angle. At this time, in order to adjust the reflection angle of the two light reflected by the mirror, the mirror 1 (120) and the mirror 2 (130) were attached on the rotating body 1 140 and the rotating body 2 (150) indicated the rotation angle. In this way, the two lights reflected at the desired reflection angles are incident on the lens 1 160 and the lens 2 170 and enlarged. The two enlarged laser beams meet on the glass substrate 80 to which the photoresist 70 is applied. The two interfering laser beams form an interference pattern 180, and the interference pattern 180 is a photoresist ( 70). The interference pattern 180 refers to a pattern in which bright and dark linear patterns are alternately formed at regular intervals as illustrated in FIG. 5, and the interval of the interference pattern 180 may be determined by adjusting an angle at which two lights meet. In the present invention, the interference angle of the two lights is solved by adjusting the rotation angles of the rotating body 1 140 and the rotating body 2 150 to which the mirror 1 120 and the mirror 2 130 are attached.
간섭무늬(180)를 포토레지스트(70)에 기록한 후 포토레지스트(70)가 도포된 유리기판(80)을 포토레지스트 현상액에 담가 현상을 하면 밝은 무늬 부분은 현상액에 의해 씻겨 나가고 어두운 부분만 남게 된다. 이로 인하여, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 표면 양각된 요철 모양의 제1과 제2의 홀로그램 회절격자층이 만들어진다. 이때 표면 양각된 회절격자의 깊이는 현상시간에 비례하게 되며, 본 발명에서는 현상시간을 조절함으로써 회절격자의 깊이를 조절하여 재귀반사판의 휘도를 조절한다.After the interference pattern 180 is recorded in the photoresist 70, the glass substrate 80 coated with the photoresist 70 is immersed in the photoresist developer, and the bright pattern part is washed away by the developer and only the dark part remains. . As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, first and second holographic diffraction grating layers having a surface-embossed irregular shape are made. In this case, the depth of the surface-embossed diffraction grating is proportional to the development time, and in the present invention, the brightness of the retroreflective plate is controlled by controlling the depth of the diffraction grating by adjusting the development time.
또한, 레이저 간섭에 의해 생긴 간섭무늬(180)의 간격은 두 개의 레이저광이만나는 각도에 의해 결정된다고 언급하였는바, 이렇게 형성된 간섭무늬(180)의 간격을 조절하여 얻어진 제1 및 제2 홀로그램 회절격자층은 각각 재귀반사체에서 입사된 빛의 사각의 허용각도 및 반사층(40)에서의 전반사 각도를 결정하는 중요한 역할을 한다.In addition, it is mentioned that the spacing of the interference fringes 180 generated by the laser interference is determined by the angle at which the two laser beams meet, and thus, the first and second hologram diffractions obtained by adjusting the spacing of the interference fringes 180 formed as described above. The grating layer plays an important role in determining the allowable angle of the square of light incident from the retroreflective body and the total reflection angle in the reflective layer 40, respectively.
본 발명에서는 이러한 사각의 범위를 조절하기 위하여 회절격자 제작시에 간섭각도를 조절하는 방법을 사용한다. 이렇게 유리기판(80) 위에 도포된 포토레지스트(70)에 제작된 홀로그램 회절격자 층은 니켈 전기도금 방식에 의해 대량 생산을 하기 위한 금형으로 전환되며 포토레지스트 층에 전기도금을 하는 방식은 무전해 전기도금 방식과 포토레지스트 위에 얇은 은층을 도포시키는 은 스프레이 방식을 사용하여 은층을 형성하여 금속 층을 만든 후에 그 위에 니켈 전기도금을 하는 방식이 있는데 본 발명에서는 두 가지 방식을 모두 사용할 수 있다.In the present invention, in order to control the range of the square, a method of adjusting the interference angle during fabrication of the diffraction grating is used. The hologram diffraction grating layer fabricated on the photoresist 70 coated on the glass substrate 80 is converted into a mold for mass production by nickel electroplating, and the electroplating method on the photoresist layer is electroless. There is a method of forming a silver layer using a plating method and a silver spray method to apply a thin layer of silver on the photoresist to form a metal layer, and then nickel electroplating thereon. Both methods may be used in the present invention.
본 발명에 따른 재귀반사체에 따르면 사각으로 입사되는 빛을 입사된 방향으로 효과적으로 되돌려 보낸다. 예를 들면, 운전자가 도로를 주행할 때 도로 표지판이 도로의 상단, 좌측 또는 우측 등에 설치되어 운전자의 주행방향과 다른 여러 방향에서 사각으로 설치되어 있는 경우에도, 도포 표지판에 입사된 빛을 효과적으로 입사된 방향으로 되돌려 보낼 수 있다.According to the retroreflective body according to the present invention, the light incident in a rectangular direction is effectively returned in the incident direction. For example, when a driver drives a road, even when the road sign is installed on the top, left or right side of the road and is installed in a square in various directions different from the driving direction of the driver, the incident light is effectively incident on the application sign. You can send it back in the correct direction.
또한, 본 발명에 따른 재귀반사체는 도로 표지판, 도로작업자 또는 경찰관 등의 야간용 의류, 버스나 트럭 등에 부착하는 광고판, 자동차의 백라이트, 거리측정기 등에 다양하게 이용할 수 있다.In addition, the retroreflective body according to the present invention can be used in various ways such as road signs, night clothes such as road workers or police officers, billboards attached to buses or trucks, backlights of automobiles, and distance measuring devices.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 재귀반사체는 이중 접합구조를 갖는 홀로그램 회절격자 층에 의한 회절현상과 반사층에서의 전반사 현상을 동시에 이용함으로써 간단한 구성으로 효과적으로 재귀반사시킬 수 있으며, 또한 입사각의 범위가 큰 경우에도 원래 입사된 빛의 방향으로 재귀반사시킬 수 있으며, 높은 회절 효율 및 휘도를 갖는 재귀반사체를 제공할 수 있다.The retroreflective body according to the present invention as described above can be effectively retroreflected with a simple configuration by simultaneously using the diffraction phenomenon by the hologram diffraction grating layer having a double junction structure and the total reflection phenomenon in the reflective layer, and also has a large range of incidence angles. In this case, it is possible to retroreflect in the direction of the originally incident light, and provide a retroreflector having high diffraction efficiency and brightness.
본 발명에 따른 홀로그램 재귀반사체는 레이저 간섭방법으로 홀로그램 회절격자를 제조하여 이중 접합시키는 기술을 사용하여 용이하게 제조될 수 있으므로, 종래의 미세한 구조를 갖는 삼각뿔 프리즘 형태의 재귀반사체를 제작하기 위해 필수적이었던 복잡한 금형 과정이 생략되어 제조상의 어려움을 해결할 수 있다.Since the hologram retroreflector according to the present invention can be easily manufactured using a technique of manufacturing a double-bonded hologram diffraction grating by a laser interference method, it was necessary to manufacture a retroreflector in the form of a triangular pyramid prism having a conventional fine structure. The complicated mold process can be omitted to solve manufacturing difficulties.
또한, 본 발명에 따른 홀로그램 회절격자는 표면 양각된 형태를 지니고 있으므로 이를 니켈 전기도금으로 금속원판을 만들어 대량생산을 할 수 있다.In addition, since the hologram diffraction grating according to the present invention has a surface-embossed shape, it can be mass-produced by making a metal disc using nickel electroplating.
본 발명에 따른 재귀반사체는 회절 격자의 제조시에 회절격자의 간격을 조절하여 사각으로 입사되는 빛의 각도 및 재귀반사되어 다시 되돌아 나가는 각도의 범위를 조절하며, 홀로그램 회절격자의 깊이를 조절하여 휘도를 조절할 수 있다.The retroreflective body according to the present invention controls the range of the angle of light incident to the square and the angle of retroreflective return back by adjusting the spacing of the diffraction grating in the manufacture of the diffraction grating, and the brightness by adjusting the depth of the hologram diffraction grating Can be adjusted.
따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따라 간단한 제조방법으로 이중 접합 구조를 갖는 재귀반사체를 제공함으로써, 수입에만 의존하고 있는 재귀반사체의 국내수요를 대체할 수 있고 국외에도 공급할 수 있는 계기를 마련할 수 있는 우수한 효과를 기대할 수 있다.Therefore, by providing a retroreflective body having a double junction structure by a simple manufacturing method according to the present invention as described above, it is possible to replace the domestic demand of the retroreflective body that depends only on imports and to provide an instrument that can be supplied abroad. You can expect an excellent effect.
이와 같이, 본 발명은 홀로그램 방법으로 제작된 이중 접합 홀로그램 회절격자 층을 갖는 새로운 형태의 재귀반사체에 관한 것으로, 본 발명은 충분히 변경,변환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 상술한 것에만 한정되지 않는다.As such, the present invention relates to a new type of retroreflector having a double junction hologram diffraction grating layer fabricated by the hologram method, and the present invention may be sufficiently modified, converted, substituted, and replaced, but not limited to the foregoing. Do not.
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| WO2024054731A1 (en) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | Apple Inc. | Reflective structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030015730A (en) | 2003-02-25 |
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