KR102123174B1 - 광시야 홀로그래픽 스큐 미러 - Google Patents

광시야 홀로그래픽 스큐 미러 Download PDF

Info

Publication number
KR102123174B1
KR102123174B1 KR1020187028192A KR20187028192A KR102123174B1 KR 102123174 B1 KR102123174 B1 KR 102123174B1 KR 1020187028192 A KR1020187028192 A KR 1020187028192A KR 20187028192 A KR20187028192 A KR 20187028192A KR 102123174 B1 KR102123174 B1 KR 102123174B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wavelength
grating
holographic
delete delete
medium
Prior art date
Application number
KR1020187028192A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180117180A (ko
Inventor
마크 알. 아이레스
아담 어네스
케네스 이. 앤더슨
프리소 스클로타우
Original Assignee
아코니아 홀로그래픽스 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/174,938 external-priority patent/US10180520B2/en
Application filed by 아코니아 홀로그래픽스 엘엘씨 filed Critical 아코니아 홀로그래픽스 엘엘씨
Publication of KR20180117180A publication Critical patent/KR20180117180A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102123174B1 publication Critical patent/KR102123174B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/024—Hologram nature or properties
    • G03H1/0248—Volume holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H1/0408—Total internal reflection [TIR] holograms, e.g. edge lit or substrate mode holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/2645—Multiplexing processes, e.g. aperture, shift, or wavefront multiplexing
    • G03H1/265—Angle multiplexing; Multichannel holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/28—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique superimposed holograms only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G02B2027/0105—Holograms with particular structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G02B2027/0109—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements comprising details concerning the making of holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0415—Recording geometries or arrangements for recording reflection holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0439—Recording geometries or arrangements for recording Holographic Optical Element [HOE]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2223—Particular relationship between light source, hologram and observer
    • G03H2001/2226—Edge lit holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286—Particular reconstruction light ; Beam properties
    • G03H2001/2289—Particular reconstruction light ; Beam properties when reconstruction wavelength differs form recording wavelength
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/18—Prism

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

홀로그래픽 스큐 미러(skew mirror)는, 그의 표면 법선에 대해 기울어질 수 있는, 반사 축 또는 스큐 축을 갖는다. 스큐 축을 표면 법선에 대해 2개의 치수들에 있어서 기울이는 것은, 홀로그래픽 스큐 미러의 가능한 시야를, 예컨대 60 이상으로 확장시킨다. 이러한 추가적인 각도들은 매칭된 전체 내부 지표각 확장 회전(total internal grazing extension rotation, TIGER) 프리즘들을 갖는 면외(out-of-plane) 기입 기하형상을 사용하여 액세스될 수 있다.

Description

광시야 홀로그래픽 스큐 미러
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 8월 24일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Skew Mirrors, Methods of Use, and Methods of Manufacture"인 국제 출원 PCT/US16/48499호의 일부계속출원이며, 이는 2016년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Skew Mirrors, Methods of Use, and Methods of Manufacture"인 미국 출원 제15/174,938호의 일부계속출원인데, 이는 이어서, 2016년 4월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Skew Mirrors, Methods of Use, and Methods of Manufacture"인 미국 출원 제62/318,917호, 및 2015년 8월 24일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Multiwavelength Diffraction Grating Mirrors, Methods of Use, and Methods of Manufacture"인 미국 출원 제62/209,290호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119 하에서의 우선권 이익을 주장한다. 본 출원은 또한, 2016년 12월 16일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Wide Field of View Skew Mirror"인 미국 출원 제62/435,676호, 및 2016년 10월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "TIGER Prisms and Methods of Use"인 미국 출원 제62/407,994호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119 하에서의 우선권 이익을 주장한다. 이들 출원들 각각은 본 명세서에 참고로 포함된다.
홀로그래픽 스큐 미러(skew mirror)는 입사광이 충돌하는 표면에 수직일 필요가 없는 반사 축에 대해 입사광을 반사시키는 홀로그래픽 광학 요소이다. 다시 말하면, 홀로그래픽 스큐 미러의 반사 축은 홀로그래픽 광학 요소의 표면 법선에 평행하거나 또는 그와 일치할 필요가 없다. 반사 축과 표면 법선 사이의 각도는 반사 축 각도로 지칭되고, 홀로그래픽 스큐 미러의 원하는 응용에 기초하여 선택될 수 있다.
용어 "반사" 및 유사한 용어들은 본 발명에서 "회절"이 대체로 적절한 용어로 고려될 수 있는 일부 경우에 사용된다. 이러한 "반사"의 사용은 스큐 미러들에 의해 나타내지는 미러형 특성들과 일치하고, 잠재적으로 용어를 혼동하는 것의 방지를 돕는다. 예를 들어, 격자(grating) 또는 스큐 미러가 입사광을 "반사"시키도록 구조화된다고 칭해지는 경우, 종래의 숙련자는 격자 구조가 입사광을 "회절"시키도록 구조화된다고 말하는 것을 선호할 수 있는데, 이는 격자 구조들이 일반적으로 회절에 의해 광에 작용한다고 생각되기 때문이다. 그러나, 용어 "회절"의 그러한 사용은 "입사광이 실질적으로 일정한 반사 축들에 대해 회절된다"와 같은 표현들을 생성할 것인데, 이는 혼동을 일으킬 수 있다.
따라서, 입사광이 격자 구조에 의해 "반사"된다고 칭해지는 경우, 당업자는, 본 발명의 이점을 고려하여, 격자 구조가 사실상 회절 메커니즘에 의해 광을 "반사"시키고 있음을 인식할 것이다. 종래의 유전체 미러들이 일반적으로, 그러한 반사에서 회절이 작용하는 주된 역할에도 불구하고 광을 "반사"시킨다고 칭해지기 때문에, "반사"의 그러한 사용은 광학계에서 선례가 없는 것은 아니다. 따라서, 당업자들은, 대부분의 "반사"가 회절의 특성들을 포함하고, 스큐 미러 또는 그의 컴포넌트들에 의한 "반사"가 또한 회절을 포함한다는 것을 인식한다.
본 발명의 실시예들은, 홀로그래픽 스큐 미러들, 홀로그래픽 입력/출력 커플러들, 및 다른 홀로그래픽 광학 반사형 디바이스들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 홀로그래픽 광학 요소들을 포함한다. 일례는 격자 매체 내에 존재하는 격자 구조를 포함하는 광학 반사형 디바이스이다. 이러한 격자 구조는 입사광을 반사된 광으로서 주로 반사시키도록 구조화되는데, 여기서 입사광 및 반사된 광 양쪽 모두는 제1 파장을 포함한다. 제1 파장의 입사광과 제1 파장의 반사된 광은 반사 축에 의해 이등분되는 각도를 형성하고, 반사 축은, 입사광이 적어도 15도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 격자 매체 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변한다. 또한, 반사 축은 격자 매체의 표면 법선과 적어도 2.0도만큼 상이하다.
이러한 광학 반사형 디바이스의 일부 구현예들에서, 반사 축은, 입사광이 적어도 30도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 격자 매체 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변한다. 마찬가지로, 격자 구조는 적어도 미터당 2.00 × 105 라디안의 범위에 걸쳐 있는 격자 주파수(|KG|)를 갖는 하나 이상의 홀로그램들을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 입사광 및 반사된 광 양쪽 모두는 제1 파장과 적어도 약 50 nm만큼 상이한 제2 파장을 포함한다(예컨대, 제1 파장은 제2 파장보다 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 또는 그 이상 더 클 수 있다). 그리고, 이러한 경우들 중 일부에서, 입사광 및 반사된 광은 제1 파장 및 제2 파장 각각과 적어도 약 50 nm만큼 상이한 제3 파장을 포함한다(예컨대, 제1 파장은 제2 파장보다 50 내지 100 nm 더 클 수 있는데, 제2 파장은 이어서, 제3 파장보다 50 내지 100 nm 더 클 수 있다). 예를 들어, 제1 파장은 전자기 스펙트럼의 적색 영역에 존재할 수 있고, 제2 파장은 녹색 영역에 존재할 수 있고, 제3 파장은 청색 영역에 존재할 수 있다.
광학 반사형 디바이스에서의 격자 구조는 적어도 미터당 1.68 × 106 라디안, 적어도 미터당 5.01 × 106 라디안, 또는 적어도 미터당 1.24 × 107 라디안의 범위에 걸쳐 있는 격자 주파수(|KG|)를 갖는 하나 이상의 홀로그램들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격자 구조는 미터당 5.10 × 105 라디안 초과 그리고 미터당 3.15 × 107 라디안 미만의 범위에 걸쳐 있는 격자 주파수들(|KG|)을 갖는 하나 이상의 홀로그램들을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 격자 구조는 적어도 9개의 홀로그램들을 포함한다. 이러한 홀로그램들의 평균 인접 |ΔKG|는 5.0 × 103 rad/m 내지 1.0 × 107 rad/m의 범위에 존재할 수 있다.
광학 반사형 디바이스는 출력 커플러로서 작용하도록 구성되거나 구조화될 수 있는데, 이때 입사광은 광학 반사형 디바이스 내부로부터 격자 구조 상에 입사되고 반사된 광은 광학 반사형 디바이스에서 나온다.
광학 반사형 디바이스는 격자 매체에 인접한 적어도 하나의 기판을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 반사형 디바이스는 2개의 기판들을 포함할 수 있는데, 이때 격자 매체가 2개의 기판들 사이에 배치된다. 이러한 경우에, 격자 매체는 적어도 100 μm 두께의 광중합체 매체를 포함할 수 있고, 2개의 기판들은 입사광의 적어도 60% 및 반사된 광의 적어도 60%를 투과시킬 수 있다. 격자 매체 및 2개의 기판들의 굴절률들은 서로의 약 0.1 이내에 있을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 광학 반사형 디바이스를 사용하는 방법을 포함한다. 이 방법은, 격자 매체 내에 존재하는 격자 구조를 제1 파장의 입사광으로 조명하는 단계를 포함한다. 이러한 입사광은 격자 구조에서 반사되어 제1 파장의 반사된 광을 생성한다. 입사광과 반사된 광은, 격자 매체의 표면 법선에 대해 적어도 약 2.0도만큼 기울어진 반사 축에 의해 이등분되는 각도를 형성한다. 이러한 반사 축은, 입사광이 적어도 15도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 격자 매체 내의 격자 구조 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변한다. 일부 경우에, 반사 축은, 입사광이 적어도 30도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 격자 매체 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변한다.
이 방법의 예들에서, 격자 구조를 조명하는 단계는, 입사광을 격자 매체 안으로, 예컨대 홀로그래픽 입력 커플러, 프리즘, 또는 에지 커플링을 통해 커플링시키는 단계, 및 입사광을 격자 매체 내에서 내부 전반사시키는 단계를 포함한다. 달리 말하면, 격자 매체는 입사광을 격자 구조로 적어도 부분적으로 안내할 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 입사광 및 반사된 광은 제1 파장과 적어도 약 50 nm만큼 상이한 제2 파장을 포함할 수 있다. 입사광 및 반사된 광은 또한 제1 파장 및 제2 파장 각각과 적어도 약 50 nm만큼 상이한 제3 파장을 포함할 수 있다.
이 방법의 예들은 또한, 반사된 광을 격자 매체의 표면 법선에 대해 약 25도의 각도로 격자 매체 밖으로 커플링시키는 단계를 포함할 수 있다. 격자 매체는, 반사된 빔이 사람의 눈을 적어도 부분적으로 조명하도록 이러한 반사된 광을 격자 매체와 광 통신 상태에 있는 사람의 눈을 향해 커플링시킬 수 있다. 이 경우에, 격자 구조를 조명하는 단계는, 반사된 이미지가 사람의 눈에 가시적으로 보이도록 격자 구조를 이미지로 조명하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예는 이미징하는 방법을 포함한다. 이 방법은 사람의 눈과 광 통신 상태로 격자 구조를 포함하는 격자 매체를 배치하는 단계를 포함한다. 이러한 격자 매체는 표면 법선을 정의하는 근접 표면을 갖는다. 가시 이미지는 격자 매체 안으로 커플링되고, 격자 매체 내에서 적어도 하나의 내부 전반사를 통해 격자 구조로 안내된다. 격자 구조는 가시 이미지를, 표면 법선에 대해 적어도 약 2도의 각도를 형성하는 반사 축에 대해 반사시킨다. 가시 이미지는 근접 표면을 통해 사람의 눈을 향해 격자 매체 밖으로 커플링된다. 가시 이미지는 적어도 약 30도의 자유 공간에서의 시야에 걸쳐 있다.
본 발명의 또 다른 예는 감광성 매체에 홀로그래픽 격자들을 기입하는 방법을 포함한다. 이 방법은 감광성 매체를 제1 프리즘의 경사 면과 제2 프리즘의 경사 면 사이에 배치하는 단계를 포함한다. 제1 빔이 감광성 매체의 제1 표면 및 제1 프리즘의 경사 면을 통해 감광성 매체 안으로 커플링된다. 이러한 제1 빔은 제1 표면의 표면 법선에 대해 제1 각도를 이룬다. 제2 빔이 감광성 매체의 제2 표면 및 제2 프리즘의 경사 면을 통해 감광성 매체 안으로 커플링된다. 이러한 제2 빔은 제1 각도의 크기와 실질적으로 동일한 크기를 갖고서 제2 표면의 표면 법선에 대해 제2 각도를 이룬다. 일부 경우에, 이 방법은 또한 감광성 매체 내에 제2 홀로그래픽 격자를 형성하기 위해 제3 빔 및 제4 빔을 감광성 매체에 간섭시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예는, 제1 치수에서 적어도 약 50°의 시야에 걸쳐 가시광을 반사시키도록 구조화된 적어도 하나의 격자를 갖는 홀로그래픽 광학 요소를 갖는 디바이스를 포함한다. 시야는 홀로그래픽 광학 요소의 외부에서 측정되고 홀로그래픽 광학 요소의 표면 법선에 실질적으로 중심을 둔다. 그리고, 격자는 표면 법선에 대해 적어도 약 15° 내지 약 45°의 각도로 배향되는 격자 벡터를 갖는다.
일부 구현예들에서, 홀로그래픽 광학 요소는, 시야에 걸쳐 약 400 nm 내지 약 700 nm의 범위의 파장들의 가시광을 반사시키도록 구조화된 단일 격자를 포함한다. 다른 구현예들에서, 홀로그래픽 광학 요소는 복수의 격자들을 포함하는데, 격자들 각각은 가시광의 하나의 파장에서의 입사광을 시야 내에서 상이한 각도로 반사시키도록 구조화된다. 이러한 구현예들에서, 디바이스는 또한, 복수의 격자들을 가시광으로 조명하기 위해 홀로그래픽 광학 요소와 광 통신 상태에 있는 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다.
시야는 제1 치수에 직교하는 제2 치수에서 적어도 약 30°일 수 있다. 또한, 반사 축과 표면 법선에 의해 형성된 각도가 약 20° 내지 약 40°일 수 있다. 그리고, 홀로그래픽 광학 요소는 가시광에 민감한 광개시제들을 실질적으로 갖지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 경우는 광을 반사시키는 방법을 포함한다. 이 방법은 홀로그래픽 광학 요소 내의 적어도 하나의 격자를 가시광으로 조명하는 단계를 포함한다. 격자는 적어도 약 50°의 시야에 걸쳐 광의 적어도 일부분을 반사시킨다. 이러한 시야는 홀로그래픽 광학 요소의 표면 법선에 대해 적어도 약 15° 내지 약 45°의 각도를 형성하는 반사 축에 중심을 둔다.
본 발명의 또 다른 경우는 홀로그래픽 광학 요소를 제조하는 방법(및 생성된 홀로그래픽 광학 요소)을 포함한다. 이 방법은 제1 격자를 형성하기 위해 홀로그래픽 기록 매체 내부에서 제1 빔 및 제2 빔을 간섭시키는 단계를 포함한다. 홀로그래픽 기록 매체는 평표면을 갖는다. 제1 격자는 적어도 약 50°의 시야에 걸쳐 제1 가시광 파장의 입사광을 반사시키도록 구조화된다. 이러한 시야는 홀로그래픽 광학 요소의 평표면의 표면 법선에 대해 적어도 약 15° 내지 약 45°의 각도를 형성하는 반사 축에 중심을 둔다. 일부 경우에, 제1 빔 및 제2 빔을 간섭시키는 단계는, 제1 프리즘의 경사 표면을 통해 제1 빔을 홀로그래픽 기록 매체 안으로 커플링시키는 단계 및 제2 프리즘의 경사 표면을 통해 제2 빔을 홀로그래픽 기록 매체 안으로 커플링시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 경우는 복수의 반사 격자들을 갖는 홀로그래픽 광학 요소를 포함하는 디바이스를 포함한다. 복수의 반사 격자들 중 각각의 반사 격자는, 홀로그래픽 광학 요소의 표면 법선과 약 15° 내지 약 45°의 각도를 형성하는 격자 벡터(KG) 및 적어도 미터당 2.00 × 105 라디안의 격자 주파수 (|KG|)를 갖는다.
전술한 개념들 및 아래에서 더욱 상세하게 논의되는 추가적인 개념들의 모든 조합들은(그러한 개념들이 상호 모순되지 않는다면) 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부이다. 특히, 본 발명의 말미에 나타나는 청구된 주제의 모든 조합들은 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 일부이다. 참고로 포함되는 임의의 개시내용에 또한 나타날 수 있는 본 명세서에 사용되는 용어는 본 명세서에 개시된 특정 개념들과 가장 일치하는 의미를 부여받아야 한다.
당업자는, 도면들이 주로 예시 목적을 위한 것이고 본 명세서에 기술되는 본 발명의 주제의 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 도면은 반드시 축척대로 도시되지는 않고; 일부 경우에, 본 명세서에 개시되는 본 발명의 주제의 다양한 태양들은, 상이한 특징들의 이해를 용이하게 하기 위해 도면들에서 과장되거나 또는 확대되어 도시될 수 있다. 도면들에서, 유사한 도면 부호들은 일반적으로 유사한 특징부들(예컨대, 기능적으로 유사하고/하거나 구조적으로 유사한 요소들)을 지칭한다.
도 1은 비교적 좁은 시야를 갖는 홀로그래픽 스큐 미러를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 각각 입사 빔을 갖지 않는 경우 및 그를 갖는 경우의 도 1에 도시된 홀로그래픽 스큐 미러의 k-공간 표현을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 홀로그래픽 스큐 미러들을 제조하기에 적합한 면내(in-plane) 홀로그래픽 기록 시스템을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b의 면내 홀로그래픽 기록 기하형상을 사용하여 홀로그래픽 스큐 미러를 제조하는 k-공간 표현들을 도시한다.
도 5a 및 도 5c는 면외(out-of-plane) 홀로그래픽 스큐 미러 기입 기하형상의 실제 공간 사시도들을 도시한다.
도 5b 및 도 5d는 각각 도 5a 및 도 5c에 도시된 실제 공간 도면들의 k-공간 표현들을 도시한다.
도 6은 면내 및 면외 홀로그래픽 스큐 미러 기록 기하형상들 양쪽 모두로 달성가능한 각도 기록 대역들을 도시하는 플롯이다.
도 7a 내지 도 7c는 광시야들을 갖는 홀로그래픽 스큐 미러들을 기입하기 위한 전체 내부 지표각 확장 회전(Total Internal Grazing-Extension Rotation, TIGER) 프리즘들 사이에 개재된 홀로그래픽 기록 매체의 상이한 도면들을 도시한다.
도 7d는 도 7a 내지 도 7c의 홀로그래픽 기록 기하형상에 사용되는 TIGER 프리즘들의 사시도를 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7a 내지 도 7c에 도시된 TIGER 프리즘들 및 면외 홀로그래픽 기록 기하형상을 갖는 홀로그래픽 기록 시스템을 도시한다.
도 9는 쐐기들의 쌍들을 사용하는 각도 보정을 예시한다.
도 10은 면외 홀로그래픽 기록 시스템을 사용하여 이루어진 60° 대각선 시야(53.4° 수평 시야, 31.6° 수평 시야, 및 16:9 종횡비)를 갖는 홀로그래픽 스큐 입력/출력 커플러의 평면도를 도시한다.
도 11은 도 10의 홀로그래픽 스큐 미러에서의 제1 및 제228 격자들에 대한 기록 빔들의 k-공간 표현을 도시한다.
도 12는 53.4° 시야 홀로그래픽 스큐 미러 출력 커플러에 대한 스큐 미러 내부 각도 기록 대역들의 플롯이다.
도 13은 도파관에 커플링된 53.4° 수평 시야 및 31.6° 수직 시야를 갖는 실험적으로 실현된 홀로그래픽 스큐 출력 커플러를 예시한다.
도 14는 도 13의 홀로그래픽 스큐 미러의 변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF) 플롯들의 모자이크이다.
도 15는 광시야 홀로그래픽 스큐 미러를 갖는 헤드 마운트 디스플레이(head-mounted display)를 도시한다.
홀로그래픽 스큐 미러
도 1은 홀로그래픽 스큐 미러(100)의 실제 공간 표현을 도시한다. 이러한 홀로그래픽 스큐 미러(100)는, 홀로그래픽 격자 매체(110), 예컨대 미국 콜로라도주 롱몬트 소재의 Akonia Holographics LLC로부터의 Tapestry® 홀로그래픽 광중합체 매체, 또는 독일 레버쿠젠 소재의 Covestro AG로부터의 Bayfol® HX200 광 감응형 자체 현상(self-developing) 광중합체 필름에 기록된 격자 구조(120)를 포함한다. 격자 구조(120)는 많은 이산 홀로그래픽 격자들을 포함할 수 있는데, 이들 홀로그래픽 격자들 각각은 좁은 범위의 각도들 및/또는 파장들에 걸쳐 광을 반사시킨다.
이 경우에, 격자 구조(120)는, 스큐 축(121) 및 반사 축 양쪽 모두를 정의하는 많은 홀로그래픽 격자들을 포함한다. 각각의 홀로그래픽 격자에 대한 격자 벡터는 스큐 축(121)에 평행하거나 또는 그와 일치하는데, 스큐 축은 홀로그래픽 격자 매체(110)의 표면 법선(111)에 대해 스큐 각도(Ø)를 이룬다. 앞서 간략하게 언급된 바와 같이, 각각의 홀로그래픽 격자는 특정 파장 또는 일정 범위의 파장들의 광을 특정 범위의 내부 입사각들에 걸쳐 반사시키는데, 내부 입사각들은 홀로그래픽 격자 매체(110) 내에서 측정된 바와 같은 격자 구조(120) 상의 입사각들이다. 각각의 홀로그래픽 격자가 입사광을 반사시키는 축이 반사 축으로 불린다.
각각의 홀로그래픽 격자의 반사 축은 파장에 따라 스큐 축(121)과 약간, 예컨대 약 0.1° 미만, 0.01° 미만, 0.001° 미만 등만큼 다를 수 있다. 이러한 매우 약간의 편차를 고려하여, 스큐 축/반사 축은, 스큐 미러의 제조를 언급할 때(예를 들어, 스큐 미러 격자 매체에 홀로그램을 기록하는 것을 기술할 때) 스큐 축으로, 그리고 스큐 미러의 광 반사 특성들을 언급할 때 반사 축으로 불릴 수 있다.
(홀로그램들의 집합에 대한 평균 스큐 각도를 포함하는) 홀로그램에 대한 평균 스큐 각도는, 반사 축 각도와 실질적으로 동일할 수 있고, 이는 스큐 각도 또는 평균 스큐 각도가 반사 축 각도의 1.0°, 0.1°, 0.05°, 0.02°, 0.0167°(1 arcmin), 또는 그 이하 이내에 있음을 의미한다. 본 발명의 이점을 고려하여, 당업자들은, 스큐 각도 및 반사 축 각도가 이론적으로 동일할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그러나, 시스템 정밀도 및 정확도의 제한들, 홀로그램들을 기록하는 동안 발생하는 기록 매체의 수축, 및 오차의 다른 공급원들로 인해, 기록 빔 각도들에 기초하여 측정되거나 추정되는 바와 같은 스큐 각도 또는 평균 스큐 각도는, 스큐 미러에 의해 반사되는 광의 반사각들 및 입사각들에 의해 측정되는 바와 같은 반사 축 각도와 완벽하게 매칭되지 않을 수 있다. 이러한 편차는 단일 홀로그램 레벨에서 발생하고, 홀로그램의 두께에 반비례한다. 그럼에도 불구하고, 매체 수축 및 시스템 결함들이 스큐 각도 및 반사 축 각도를 추정하는 데에 있어서 오차들에 기여하더라도, 기록 빔 각도들에 기초하여 결정되는 스큐 각도는, 입사광 및 그의 반사의 각도들에 기초하여 결정되는 반사 축 각도의 1.0°, 0.1°, 0.05°, 0.02°, 0.0167°, 또는 그 이하 이내일 수 있다.
도 1에서, 가시광의 입사 빔(101')이 스큐 축(121)에 대해 각도(θ i ')로 홀로그래픽 격자 매체(110)의 표면(112)에 충돌한다. 이러한 빔(101')은 단색, 다색, 또는 광대역 가시광 빔일 수 있다. 홀로그래픽 격자 매체(110)는 주위 공기보다 더 높은 굴절률을 가져서, 입사 빔(101')이 표면(112)에서 굴절되어 굴절된 입사 빔(101)을 형성하도록 한다. 굴절된 입사 빔(101)은 스큐 축(121)에 대해 각도(θ i )로 체적 홀로그램(120)을 조명한다. 각도(θ i )는 또한, 그것이 홀로그래픽 격자 매체(110) 내부에서 측정되는 체적 홀로그램(120) 상의 입사각이기 때문에 내부 입사각으로 불린다.
체적 홀로그램(120)은 굴절된 입사 빔(101)의 적어도 일부분을 스큐 축(121)에 대해 각도(θ r )로 반사시킨다. 각도(θ r )는 또한 내부 반사각으로 불리고, 도 1에 도시된 바와 같이 내부 입사각(θ i )과 동일하다. 달리 말하면, 스큐 축(121)은 내부 입사각(θ i )의 두 배와 같은 각도를 이등분한다.
굴절된 입사 빔(101)의 반사된 부분은 주 반사된 빔(103)으로 불린다. 주 반사된 빔(103)은 홀로그래픽 격자 매체(110)의 표면(112)에 충돌한다. 그것은 이러한 경계에서 굴절되어, 스큐 축(121)에 대해 각도(θ r ')로 굴절된 주 반사된 빔(103')을 형성한다. 홀로그래픽 격자 매체(110) 외부의 자유 공간에서 측정된 바와 같은, 홀로그래픽 스큐 미러의 시야는 외부 반사각들(θ r ' )의 범위에 의해 결정된다.
홀로그래픽 스큐 미러의 k-공간 표현
도 2a 및 도 2b는 각각 입사 빔(101) 및 주 반사된 빔(103)을 갖지 않는 경우 및 그들을 갖는 경우의 도 1에 도시된 홀로그래픽 스큐 미러(100)의 k-공간 표현을 도시한다. 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 이러한 k-공간 표현은 다수의 동심원들을 포함하는데, 동심원들 각각은 홀로그래픽 매체에서 특정 파장의 광에 대한, 광학 전파 벡터들 또는 파수 벡터들을 표현하는 k-구(k-sphere)의 2차원 투영이다. 파수 벡터의 길이는 하기로서 표현될 수 있다:
Figure 112018096311542-pct00001
,
여기서, n은 굴절률이고 λ는 파장이다.
홀로그래픽 격자 매체(110)를 포함하는, 일반적으로 분산형인 매체에서, 파수 벡터들(및 그에 따라서 k-구 반경들)은 더 짧은 파장들보다 더 길다. 따라서, 최내측 원(290)은 홀로그래픽 격자 매체(110)에서의 적색 광에 대한 파수 벡터들을 표현하고, 2번째 최내측 원(291)은 홀로그래픽 격자 매체(110)에서의 녹색 광에 대한 파수 벡터들을 표현하고, 2번째 최외측 원(292)은 홀로그래픽 격자 매체(110)에서의 청색 광에 대한 파수 벡터들을 표현하고, 최외측 원(293)은 홀로그래픽 격자 매체(110)에서의 기록 파장의 파수 벡터들을 표현한다.
도 2a 및 도 2b는 또한, k-공간에서 격자 벡터들(KG)의 분포가 반사/스큐 축(121)에 평행한 라인 세그먼트형 분포로서 나타나는 체적 홀로그램(120)을 도시한다. 도 2b는 또한 체적 홀로그램의 격자 벡터에 대해 입사 굴절된 빔(101) 및 주 반사된 빔(103)의 파수 벡터들을 도시한다. k-공간에서, 주 반사된 빔(103)의 파수 벡터는, 체적 홀로그램의 격자 벡터와 입사 굴절된 빔(101)의 파수 벡터의 벡터 합이다.
면내 홀로그래픽 스큐 미러 기록 시스템
도 3a 및 도 3b는, 면내 기록 프리즘들(330a, 330b)(집합적으로, 면내 기록 프리즘들(330))을 사용하여 홀로그래픽 기록 매체(310) - 이는 한 쌍의 투명 기판들(도시되지 않음) 사이에 배치됨- 안으로 광을 커플링시키게 하는 스큐 미러 기록 시스템(300)을 예시한다. 기록 매체(310) 및 기판들은 면내 기록 프리즘들(330) 사이에 개재되어서, 기록 빔들(331)로도 불리는 신호 빔(331a) 및 참조 빔(331b)이, 면내 기록 프리즘들(330)이 존재하지 않은 경우 기판-공기 경계에서 내부 전반사(TIR)를 생성하는 각도들로 홀로그래픽 기록 매체(310) 안으로 도입될 수 있도록 한다. 면내 기록 프리즘들은 전형적으로 기판들에 굴절률-매칭되고, 프리즘/기판 경계들에서의 반사 및 굴절을 감소시키기 위해 프리즘들(330)과 기판들(도시하지 않음) 사이의 경계에 굴절률-매칭 유체가 적용될 수 있다. 실제로, 굴절률-매칭은, 홀로그래픽 기록 매체(310), 기판들, 및 프리즘들(330)의 굴절률들이 약 0.1 이하 이내에 있다는 것을 의미할 수 있다.
미러들(350a, 350b)(집합적으로, 미러들(350))은 각각 프리즘들(330a, 330b)을 통해 기록 빔들(331a, 331b)을 각각 홀로그래픽 기록 매체(310) 안으로 반사시킨다. 각각의 미러(350a, 350b)는, 대응하는 기록 빔(331a, 331b)이 대응하는 프리즘(330a, 330b)의 베이스를 조명하도록 기록 빔을 지향시키기 위해 배향된다. 기록 빔들(331)은 공기/베이스 계면에서 굴절되고, 이어서 홀로그래픽 매체(310) 안으로 전파할 수 있는데, 여기서 그들은 간섭하여, 홀로그래픽 기록 매체(310)에 의해 기록되는 (반사) 격자를 생성한다. 홀로그래픽 기록 매체(310) 및 프리즘들(330)은 병진 스테이지(도시되지 않음)를 사용하여 미러들(350)에 대해 z G 축을 따라 전후로 병진되고, 미러들(350)은 도 3b에 도시된 바와 같이 스큐 미러를 구성하는 일련의 격자들을 기록하기 위해 회전된다.
도 3a 및 도 3b는 또한, 면내 프리즘들의 경우에 대해 글로벌, 또는 기록기 좌표들(x G , y G , z G )을 예시한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 글로벌 좌표들의 원점은 홀로그래픽 기록 매체(310)의 기록 층의 중심에서의 출력 커플러의 중심에 있는 것으로 정의된다. 기록을 위한 글로벌 각도(θG)는 홀로그래픽 기록 매체(310)/프리즘(330a) 내에서 x G 축에 대한 기록 빔(331a)의 각도로서 정의된다. 다른 기록 빔(331b)의 공칭 각도가 180o ― θG(표시되지 않음)이어서, 기록된 격자 벡터들이 실질적으로 x G 축과 정렬되게 된다는 것에 유의한다. 홀로그래픽 기록 매체(310)/프리즘(330a) 내에서, 기록 빔들(331) 사이의 각도, 또는 빔간 각도는 α로서 표시된다. 글로벌 스큐 각도는 x G 축과 z 축 사이의 각도이고, Ø G 로서 표시된다.
본 발명의 이점을 고려하여, 당업자는, 표준 좌표들(홀로그래픽 기록 매체(310)의 기준 프레임에서의 직교 좌표들)이 하기에 의해 면내 프리즘들의 경우에 대한 글로벌 좌표들로 변환될 수 있음을 확인할 것이다
Figure 112018096311542-pct00002
글로벌 좌표들로부터 표준 좌표들로의 변환은 또한 쉽게 도출될 수 있다.
글로벌 좌표 프레임에서, 홀로그래픽 기록 매체(310)의 표면 법선은 z G 축에 대해 각도(Ø G )(글로벌 스큐 각도)를 이룬다. 다시 말하면, 홀로그래픽 기록 매체(310)와 z G 축 사이의 각도는 홀로그래픽 스큐 미러의 스큐 축을 설정한다. 이러한 스큐 축은, 스테이지들 및 장착부(mount)들의 적절한 조합을 사용하여, 예컨대 기록 빔들(331)에 대해 홀로그래픽 기록 매체(310) 및 프리즘들(330)을 회전시킴으로써 변경될 수 있다.
홀로그래픽 스큐 미러들 및 홀로그래픽 스큐 미러들을 제조하고 사용하는 방법들에 대한 더 많은 정보에 대해서는, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2016년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Skew Mirrors, Methods of Use, and Methods of Manufacture"인 미국 출원 제15/174,938호를 참조하라.
면내 기록에 의한 시야에 대한 제약
유감스럽게도, 면내 기록 시스템들은 일반적으로 광시야들을 갖는 홀로그래픽 스큐 미러들을 제조하는 데 사용될 수 없다. 이는 홀로그래픽 스큐 미러에 대한 체적 홀로그래픽 격자들을 기록하는 데 사용되는 빔들의 파장들 및 기하형상에 대한 제약들 때문이다. 이러한 제약들은 스큐 각도, 반사각을 결정하는 격자 주파수, 및 통상 전자기 스펙트럼의 진청색 영역(예컨대, 400 nm 내지 430 nm)에 있는 기록 빔 파장과 통상 전자기 스펙트럼의 가시광 영역에 있는 판독 빔 파장 사이의 차이를 포함한다.
앞서 간략하게 언급된 바와 같이, 격자 파수 벡터의 크기로서 표현될 수 있는 홀로그래픽 격자의 격자 주파수(|KG|)는 그의 반사각을 결정한다: 격자 주파수가 작을수록 반사각이 크다. 스큐 미러의 경우, 시야를 증가시키거나 넓히기 위해 격자 구조에서의 격자 벡터 크기들의 범위를 증가시키는 것이 필요하다. 그러나, 홀로그래픽 기록 매체의 굴절률 및 스큐 각도 양쪽 모두는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 것들과 같이 면내 프리즘들을 통해 액세스될 수 있는 기록 각도들의 범위를 제한한다. 스큐 각도들 및 기록 빔들 사이의 각도들의 소정의 조합들의 경우, 기록 빔들 중 하나 또는 양쪽 모두가 홀로그래픽 기록 매체 표면에 평행하게 되어, 불가능하지는 않더라도, 홀로그래픽 기록 매체 내에서 기록 빔들을 간섭하는 것을 어렵게 할 수 있다.
이러한 기하학적 제약들이 홀로그래픽 스큐 미러의 시야를 어떻게 제한하는지를 알기 위하여, 도 3a 및 도 3b에 도시된 면내 기록 시스템(300)을 고려한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 하나의 기록 빔(331b')은, 다른 기록 빔(331a')에 의해 이루어진 것보다 기록 매체(310)의 표면에 대해 더 가파른(더 높은) 지표각을 이룬다. 이러한 지표각을 증가시키는 것은, 홀로그래픽 기록 매체에 의해 기록되는 홀로그래픽 격자의 공간 주파수(크기)를 감소시키는데, 이는 이어서 스큐 미러의 시야를 증가시킨다. 유감스럽게도, 지표각을 증가시키는 것은, 프리즘들(330)과 홀로그래픽 기록 매체(310) 사이의 굴절률 미스매칭 및 수차 효과들을 확대하기 때문에 기록 품질을 열화시킬 수 있다.
게다가, 스넬의 법칙(Snell's Law)이 최대 지표각을 제한할 수 있다(정확한 제한은 기록 파장, 기록 매체 및 주위 매체들의 굴절률들, 및 스큐 각도에 의존한다). 이러한 제한을 초과하면, 기록 빔(331b')은 홀로그래픽 기록 매체(310) 안으로 커플링하는 대신에 그에서 반사될 수 있다. 지표각에 대한 상한은 더 낮은 주파수 홀로그램들을 기록하는 능력을 제한할 수 있는데, 이는 특히 큰 스큐 각도들의 경우, 일부 색상들에 대한 스큐 미러의 시야를 제한할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b에서의 면내 기록 기하형상들의 k-공간 표현들을 도시한다. 도 4a에서, 기록 빔들(331a, 331b)은 홀로그래픽 기록 매체 상에 입사되어서, 그들의 파수 벡터들이 빔간 각도(α)를 형성하고 스큐 축(421)에 평행한 격자 벡터(KG)를 갖는 홀로그래픽 격자를 기록하도록 한다. 도 4b에서, 기록 빔들(331a', 331b')은 홀로그래픽 기록 매체 상에 입사되어서, 그들의 파수 벡터들이 빔간 각도(α')를 형성하고 스큐 축(421)에 또한 평행한 격자 벡터(KG')를 갖는 홀로그래픽 격자를 기록하도록 한다.
격자 벡터의 크기는, 대응하는 홀로그래픽 격자가 입사광을 반사시키는 내부 입사각(들)을 결정한다. 더 작은 격자들을 갖는 홀로그래픽 격자들은 스큐 축으로부터 측정된 바와 같은 더 큰 내부 입사각들의 광을 반사시키고, 더 큰 격자들을 갖는 홀로그래픽 격자들은 스큐 축으로부터 측정된 바와 같은 더 작은 내부 입사각들의 광을 반사시킨다. 최대 가능한 격자 벡터는, 기록 빔들의 파수 벡터들이 역평행하고 스큐 축(421)과 정렬될 때 기록된다. 대응하는 홀로그래픽 격자는 스큐 축(421)을 따라 격자 매체 상에 입사되는 광(홀로그래픽 스큐 미러에 대한 "수직 입사")을 재귀반사시킨다.
기록 빔(331b')과 x 축 사이의 각도가 감소됨에 따라, 빔간 각도(α)도 또한 감소되어, 격자 벡터(KG)의 크기를 감소시키고 가능한 시야를 증가시킨다. 그러나, 결국, 기록 빔(331b')과 x 축 사이의 각도는 기록 빔(331b')이 홀로그래픽 기록 매체(310) 안으로 굴절되는 대신에 홀로그래픽 기록 매체(310)의 표면에 평행하게 될 정도로 작아지게 된다. 다시 말하면, 기록 빔(331b')의 격자 벡터가 k x 와 정렬될 때, 즉, 기록 빔(331b')이 홀로그래픽 기록 매체(310)의 표면에 평행할 때 제한이 발생한다. 이때, 기록 빔(331b')은 더 이상 홀로그래픽 기록 매체(310) 내에서 다른 기록 빔(331a')과 간섭하지 않아서 반사 격자를 기록하게 된다. 이는 격자 벡터의 최소 크기 및 따라서 시야를 제한한다. 스큐 축을 회전시키는 것이 이러한 효과를 보상할 수 있지만, 그것이 또한 허용 스큐 각도/시야 조합들의 범위를 제한한다.
요약하면, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b는 면내 기록 기하형상에서의 허용 시야와 허용 스큐 각도 사이의 트레이드오프(tradeoff)를 예시한다: 일반적으로, 면내 기록에 의한 큰 스큐 각도 또는 큰 시야를 갖는 것이 가능하지만, 양쪽 모두를 가질 수는 없다.
기록 빔들 사이의 최소 액세스가능한 각도 차이는 기록 빔들 및 판독 빔들의 파장들 및 홀로그래픽 기록 매체의 분산에 부분적으로 의존한다. 대부분의 홀로그래픽 기록 매체는 진청색 파장들, 예컨대 405 nm에서 격자들을 기록하고 더 긴 파장들의 가시광에 둔감하도록 최적화된다. 그러나, 면내 기록 시스템에서 가시광 파장들에서의 광시야를 생성하기에 충분히 낮은 공간 주파수들에서 반사 격자들을 생성하기에 충분히 작은 각도 차이들로 홀로그래픽 기록 매체 내에서 진청색 빔들을 간섭하는 것은 불가능하거나 어렵다.
기록 빔 파장을 증가시키는 것은 이러한 문제를 완화시킬 것이지만, 또한 더 긴 파장 광에 민감한 홀로그래픽 기록 매체를 요구할 것이다. 그러나, 더 긴 파장 광에 대한 홀로그래픽 기록 매체의 민감도를 증가시키는 것은 홀로그래픽 기록 매체가 가시광 파장들에서의 불완전한 표백에 더 영향을 받기 쉽게 할 것이다. 이는 가시광에 민감한 광개시제들을 갖는 홀로그래픽 기록 매체가 가시광에 노출될 때 중합될 수 있고 따라서 가시광 파장들에서 동작하는 홀로그래픽 광학 요소들을 제조하기에 덜 적합하기 때문이다. 또한, 가시광에 민감한 광개시제들이 격자 매체에서 바람직하지 않은 가시광 흡광도를 야기할 수 있다. 이는 홀로그래픽 기록 매체가 가시광 파장들의 광을 반사시키는 스큐 미러에서 사용하기에 덜 적합하게 할 것이다.
광시야 홀로그래픽 스큐 미러를 제조하기 위한 면외 기록
앞서 설명된 바와 같이, 기하형상은 면내 기록 시스템들에 의해 홀로그래픽 스큐 미러들을 기입하기 위한 액세스가능한 빔간 각도들(및 따라서 최대 시야)의 범위를 제한한다. 그러나, 발명자들은 면내 기록 시스템에 의해 액세스되는 평면으로부터 표면 법선을 기울임으로써 더 작은 빔간 각도들에 액세스하는 것이 가능하다는 것을 인식하였다. 다시 말하면, 스큐 축을 중심으로 매체를 90o 회전시키는 것은 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b에 도시된 제약들을 완화시킨다.
도 5a 내지 도 5d는, 홀로그래픽 기록 매체(310)의 x-z 평면에 있는 y G 축을 중심으로 기록 빔들(531a, 531b)(집합적으로, 기록 빔들(531))을 회전시켜, 면내 기록 기하형상으로 가능한 것보다 더 짧은 홀로그래픽 격자들을 기록하는 것을 가능하게 하는 방식을 도시한다. 도 5a 및 도 5c는 기록 시스템의 좌표 프레임의 z G 축(즉, 홀로그래픽 기록 매체(510)의 y 축)에 대해 기울어진 홀로그래픽 기록 매체(510) 상에 입사되는 기록 빔들(531)의 상이한 관점들에서의 실제 공간 도면들을 도시한다. 기록 빔들(531)은 x G ― z G 평면 내에서 회전되어, x G ― z G 평면에 또한 놓이는 격자 벡터들을 기록한다.
도 5b 및 도 5d는 각각 도 5a 및 도 5c에 도시된 실제 공간 도면들의 k-공간 표현들이다. 도 5b 및 도 5d 양쪽 모두에 도시된 바와 같이, 기록 빔들(531)의 파수 벡터들은 x G ― z G 평면 내에 놓이는데, 이는 홀로그래픽 기록 매체(510) 내의 기록 빔들의 운동량을 표현하는 k-구(591)의 축외 슬라이스(off-axis slice)를 형성한다. 면내 기록 기하형상에서와 같이, 기록 빔들(531) 사이의 빔간 각도를 변경하는 것이 격자 벡터의 길이를 변경한다. 기록 빔들(531)이 x G 축을 따라 반대 방향으로 전파하고 있을 때 가장 긴 격자 벡터(최대 |KG|)가 기입되고, 기록 빔들(531')이 z G 축(y 축)을 따라 공동 전파하고 있을 때 가장 작은 격자 벡터(최소 |KG|)가 발생한다. 이것은 도 5a에 도시된 바와 같이 기록 빔들(531') 양쪽 모두에 대한 지표각 조건이다.
당업자들은, 도 5a 내지 도 5c가 기록 빔들 및 스큐 각도들의 많은 가능한 배향들 중 단지 하나를 도시한다는 것을 인식할 것이다. 스큐 각도 및 각각의 기록 빔은, 매우 다양한 공간 주파수들에서 홀로그래픽 격자들을 기록하기 위해, 기입 파장 및 홀로그래픽 기록 매체의 굴절률에 의해 부과되는 제약들 내에서 원하는 대로 조정될 수 있다. 홀로그래픽 격자들의 정확한 수 및 공간 주파수들은, 무엇보다도, 홀로그래픽 스큐 미러의 원하는 시야에 의존한다.
면내 대 면외 기록
도 6은 특정 기록 기하형상에 대한 면외 대 면내 기록 프리즘들의 능력들을 예시하는 플롯이다. 이 플롯은, 53.4°의 수평 시야를 지원하는 스큐 축 Ø = ―30.25°를 갖는, 도파형(waveguided) 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 스큐 미러 출력 커플러에 대한 공간 격자 주파수들을 나타낸다. 수평 축은 격자 주파수(rad/m 단위)이고, 수직 축은 격자 벡터/스큐 축에 대한 브래그-매칭 각도(Bragg-matching angle)를 나타낸다. 5개의 곡선들은 5개의 상이한 나타낸 파장들에 대한 브래그-매칭 각도를 예시한다: 곡선(690)은 홀로그램들이 기록되는 파장(405 nm)에 대한 것이고; 곡선(691)은 463 nm(청색)에 대한 것이고; 곡선(692)은 522 nm(녹색)에 대한 것이고; 곡선(693)은 622 nm(적색)에 대한 것이고; 곡선(694)은 860 nm에 대한 것이다. 47.75° 및 12.75°에서의 수평선들은, 색상별로 코딩된, 적색, 녹색, 및 청색 파장들에 필요한 공간 격자 주파수들의 범위를 디마킹한다.
면내 기록 프리즘들에 의하면, 속이 찬 화살표로 나타낸 바와 같이, 기입 파장 곡선이 59.75°(= 90° -Ø)를 교차하는 경우에 참조 빔 지표각 조건이 발생한다. 이것은 면내 기록 시스템이 속이 찬 화살표의 좌측에 있는 격자들을 기록할 수 없음을 나타낸다. 속이 찬 화살표의 우측에 가까운 격자들은, 참조 빔이 매우 얕은 각도로 굴절률-매칭된 경계 상에 입사되기 때문에 열화를 겪을 수 있다.
그러나, 면외 기록에 의하면, 지표각 조건은 기입 파장 곡선이 플롯의 좌측 에지에서 90°를 교차할 때까지 발생하지 않는다. 속이 빈 화살표로 나타낸 가장 낮은 기입 각도는 참조 빔 및 신호 빔 양쪽 모두에 대한 내부 경계들에 대해 약 22°의 각도들을 이루는데, 이 각도는 쉽게 실행가능하다.
면외 홀로그래픽 스큐 미러 기록 시스템에 대한 TIGER 프리즘
도 7a 내지 도 7c는 광시야들을 갖는 홀로그래픽 스큐 미러들을 기록할 수 있는 면외 홀로그래픽 기록 시스템(700)의 상이한 관점들을 도시한다. 이러한 홀로그래픽 기록 시스템(700)에서, 홀로그래픽 기록 매체(710)는 한 쌍의 전체 내부 지표각 확장 회전(TIGER) 프리즘들(730a, 730b)(집합적으로, TIGER 프리즘들(730)) 사이에 배치된다. 홀로그래픽 기록 매체(710)는 또한 한 쌍의 투명 기판들(도시하지 않음) 사이에 개재될 수 있는데, 이때 굴절률-매칭 유체가 프리즘들(730)에 접촉하는 투명 기판들의 표면들 상에 배치된다. 이러한 기판들은 가시광 파장들의 광의 60%, 70%, 80%, 90%, 또는 그 이상을 투과시킬 수 있다. TIGER 프리즘들(730)은, 내부 전반사(TIR) 및 지표각 제약들 때문에 면내 기록 기하형상들을 사용하여 액세스 불가능한 각도로 기록 빔들을 홀로그래픽 기록 매체(710) 안으로 도입하는 것을 가능하게 한다.
도 7a 내지 도 7c(및 도 5a 내지 도 5d)는 또한 기록 빔들(731a, 731b)(도 5a 내지 도 5d에서의 531a 및 531b)의 대칭을 도시한다. 보다 구체적으로, 이러한 도면들은 기록 빔들과 홀로그래픽 기록 매체(710)의 표면 법선들 사이의 각도들의 크기들이 실질적으로 동일한 것을 보여준다. 달리 말하면, 기록 빔(731a)이 홀로그래픽 기록 매체의 표면 법선에 대해 제1 각도(예컨대, 32°)를 형성하는 경우, 기록 빔(731b)과 홀로그래픽 기록 매체의 표면 법선은 동일한 크기를 갖는 각도(예컨대, -32°)를 이룬다. (여기서, 기록 빔들(731)은, 평행한 홀로그래픽 기록 매체(710)의 표면들 상에 입사되고, 따라서 일치하는/평행한 표면 법선들을 갖는다.) 이것은, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 기록 빔들(731)이 홀로그래픽 기록 매체(710)에 대해 회전됨에 따라 유지된다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 각각의 TIGER 프리즘(730)은, 프리즘 베이스에 대해 경사진 프리즘 주 면(732a, 732b)(집합적으로, 주 면들(732))을 갖는다. 이 예에서, 각각의 TIGER 프리즘(730)의 주 면(732)은, 프리즘(730) 및 홀로그래픽 기록 매체(710)가 스큐 미러 기록 시스템 내에 존재하는 경우에 홀로그래픽 기록 매체(710)에 평행하게 그리고 바로 인접하게 존재하는 육각형 면이다. 주 면(730)의 경사짐은 도 5a 내지 도 5d에 예시된 것들과 같이 면외 기록 빔 각도들 및 스큐 각도들에 액세스하는 것을 가능하게 한다.
TIGER 프리즘들(730)은 유리 직육면체, 또는 직각 프리즘을 2개의 섹션들로 절단하는 것을 상정함으로써 가시화될 수 있다. 직육면체에서의 절단은, 직육면체의 면들 중 하나의 면의 인접한 측면들(프리즘 면들(734a, 734b))을 연결하는 대각선을, 직육면체의 반대편 면의 다른 2개의 측면들(프리즘 면들(736a, 736b))을 연결하는 다른 대각선과 접합하는 평면을 따른다. 직육면체의 생성된 섹션들은 TIGER 프리즘들(730)의 매칭된 쌍을 형성한다.
실제로, TIGER 프리즘들은, 그들이 면외 기록 각도들의 액세스를 가능하게 하도록 각을 이루고 있는(angled) 경사 면들 또는 소면(facet)들을 갖는 한 임의의 적합한 형상의 것일 수 있다. 예를 들어, TIGER 프리즘은, 평행육면체들 및 정직각(기하학적 프리즘들)을 포함하는 임의의 적합한 다면체의 섹션으로서 형성될 수 있다. 마찬가지로, 면/소면은 원하는 대로 배향되거나 각을 이루고 있을 수 있고, 반드시 다면체의 대칭 분할을 야기할 필요는 없다. 면(및 홀로그래픽 기록 매체)은 또한, 예컨대 구형, 원통형, 또는 원추형 표면의 적어도 일부분을 형성하도록 만곡될 수 있다. 임의로 만곡되거나 휜 표면들을 포함하는 다른 표면들이 또한 가능하다.
TIGER 프리즘들의 경사 주 면들(732) 및 다른 면들(예컨대, 면들(734, 736))은 도 7a 내지 도 7c에 도시된 2개의 상이한 좌표계들을 정의하는 데 사용될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 면내 기록 시스템에서와 같이, 축들(x G , y G , z G )은 TIGER 프리즘들(730)의 기준 프레임에서의 직교 좌표들이다. 그리고, 축들(x, y, z)은 홀로그래픽 기록 매체(710)의 기준 프레임에서의 직교 좌표들(표준 좌표들로도 알려짐)인데, 이때 z 축은 홀로그래픽 기록 매체(710)의 표면에 수직으로 연장된다. 축들(x, y, z)은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 k-공간 축들(k x , k y , k z )의 실제 공간 등가물들이다.
도 7c는 TIGER 프리즘들의 경우에 대한 스큐 미러 기록기의 프리즘들에서 표준 좌표 축들이 어떻게 정렬되는지를 예시한다. 보다 구체적으로, 그것은 z G 축을 따른 TIGER 프리즘들(730)의 도면을 도시하는데, 이때 홀로그래픽 기록 매체(710)가 그들 사이에 Ø와 동일한 각도로 개재된다. 예시된 기하형상에서, Ø가 음의 부호를 갖는다는 것에 유의한다(예컨대, Ø = ―30.25°). 홀로그래픽 기록 매체(710)가 y G 축에 대해 기울어지기 때문에, TIGER 프리즘 기록 시스템(700)의 경우 표준 좌표들로부터 글로벌 좌표들로의 변환은 도 3a 및 도 3b에 도시된 면내 기록 시스템(300)의 경우와 상이하다. 본 발명의 이점을 고려하여, 당업자는, TIGER 프리즘들의 경우에 대해 수학식(2)에 의해 표준 좌표들이 글로벌 좌표들로 변환될 수 있음을 확인할 것이다:
Figure 112018096365394-pct00049
기록 빔(331b) 지표각에 대해 최악의 경우의 각도를 부과하는, 도 3a 및 도 3b의 "면내" 구성과는 대조적으로, TIGER 프리즘들(730)은 기록 매체(710)가 x G 축을 중심으로 회전되게 하여, 기록 빔들(731a, 731b)의 지표각들 사이의 "차이를 분할한다". TIGER 프리즘 구성(700) 및 면내 구성(300) 양쪽 모두는 x G 축과 정렬된 격자 벡터들을 기록하고, 따라서 등가의 기입된 스큐 미러들을 야기할 수 있다. 그러나, TIGER 프리즘 구성(700)은 또한 더 작은 기록 각도들에 액세스할 수 있고, 따라서 면내 구성보다 더 낮은 공간 주파수의 격자들을 기록할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는, TIGER 프리즘들(730)을 사용하여 광시야 홀로그래픽 스큐 미러들을 제조하기 위한 도 7a 내지 도 7c에 도시된 기록 기하형상(700)을 구현하는 TIGER 프리즘 기반 스큐 미러 기록기(800)를 도시한다. 그것은, 각각 기록 빔들(731a, 731b)을 홀로그래픽 기록 매체(710)로 지향시킨 미러들(850a, 850b)(집합적으로, 미러들(850))을 포함하는데, 홀로그래픽 기록 매체는 장착부(860)에서 TIGER 프리즘들(730) 사이에 장착된다. TIGER 프리즘 기반 스큐 미러 기록기(800)는 또한 홀로그래픽 기록 매체(730)에 대한 기록 빔들(731)의 각도 및 병진 정렬을 조정하기 위한 스테이지들을 포함한다. 이러한 스테이지들은 3개의 고니오미터들(870a 내지 870c)(집합적으로, 고니오미터들(870)), 수직 병진 스테이지(880), 각각의 미러(850)에 대한 회전 스테이지(872a, 872b)(집합적으로, 회전 스테이지들(872)), 및 장착된 홀로그래픽 기록 매체(710) 및 TIGER 프리즘들(730)을 전후로 이동시키기 위한 수평 병진 스테이지(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
면내 기록 프리즘들의 경우, 굴절 보정 및 다른 조정들은 전형적으로 미러들(350)을 회전시키고 홀로그래픽 기록 매체를 병진시킴으로써 수행된다. 그러나, TIGER 프리즘들에 의하면, 미러들(850)을 회전시키거나 또는 홀로그래픽 기록 매체를 병진시킴으로써 이루어질 수 없는 원하는 면외 각도 조정들이 있을 수 있다. 이것은, TIGER 프리즘 스큐 기록기(800)에, 면외 각도 조정들을 수행하기 위해, 고니오미터들(870) 및 수직 스테이지(880)와 같은 다른 액추에이터들이 장착될 수 있는 이유이다.
제1 고니오미터(870a)는 회전 미러(850a) 아래의, 제1 회전 스테이지(872a)의 상부에 위치되어, 미러 표면의 수평 중간선에 실질적으로 정렬된 축을 중심으로 한 미러(850a)의 회전을 허용한다. 제1 고니오미터(870a)의 작동은 기록 빔(731a)이 x G ― z G 평면으로부터 최대 몇 도까지 위로 또는 아래로 반사되게 한다. 유사하게, 제2 고니오미터(870b)는 기록 빔(731b)이 미러(850b)에 의해 독립적으로 위로 또는 아래로 또한 반사되게 하도록 위치된다. 제3 고니오미터(870c)는 유사하게, 회전 미러(850a)의 상류측에 있는 미러(라벨링되지 않음)가 위로 그리고 아래로 젖혀지게 하여, 제1 및 제3 고니오미터들(870a, 870c)이 조합하여, (기계적 한계들 내에서) 임의의 원하는 빔(731a) 높이 및 수직 각도 조합을 생성할 수 있게 한다. 수직 스테이지(880)는 기록 매체(710)를 포함하는, 전체 프리즘 패키지(860)의 높이(y G 좌표)를 높이거나 낮출 수 있다.
보정을 수행하기 위한 추가적인 방법은, 제1 및 제3 고니오미터들(870a, 870c)이 원하는 높이 및 수직 각도 조합을 생성하는 것과 대체로 동일한 방식으로 임의의 원하는 높이 및 수직 각도 조합을 생성하기 위해 기록 빔(731b)의 경로를 조정하기 위한 추가적인 고니오미터(도시하지 않음)를 추가하는 것일 것이다.
도 9는 하나의 쐐기가 달성하는 크기의 2배의 원추 내의 각도들을 달성하도록 서로에 대해 정렬될 수 있는 회전 장착부들 내의 한 쌍의 광학 쐐기들을 사용하여 이러한 굴절 보정을 달성하기 위한 다른 방법을 예시한다.
본 발명의 이점을 고려하여, 당업자는, 이러한 구성이 빔들과 기록 매체 사이의 중첩을 유지하면서 작은 임의의 수직 각도 성분들이 각각의 기록 빔 안으로 또한 도입되게 할 것이라는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 고니오미터(870b)를 사용하여 참조 빔(731b)의 원하는 수직 각도 성분을 설정할 수 있고, 이어서 참조 빔(731b)이 원하는 기록 영역을 통과하도록 수직 스테이지 높이를 설정할 수 있다. 이어서, 신호 빔(731a)이 수직 스테이지에 의해 설정된 것에 매칭되는 높이에서 원하는 수직 각도로 도입되도록 고니오미터들(870a, 870c)을 설정할 수 있다. 전형적으로, 원하는 굴절 보정 및 다른 조정들을 구현하기 위해서는 몇 도의 수직 각도 범위 및 수 cm의 수직 모션만으로 충분할 것이다.
면외 홀로그래픽 스큐 미러에 대한 빔간 각도 및 스큐 각도 선택
도 8a 내지 도 8c에 도시된 면외 스큐 미러 기록기(800)는 홀로그래픽 기록 매체의 체적 내에서 하나 이상의 체적 홀로그램들을 기록함으로써 광시야 홀로그래픽 스큐 미러를 제조하는 데 사용될 수 있다. 이러한 홀로그램들을 기록하기 위해 선택된 빔간 및 스큐 각도들은 홀로그래픽 스큐 미러의 동작 파장 범위 및 원하는 시야에 의존한다.
일부 경우에, 면외 스큐 미러 기록기(800)는 많은 이산 격자들을 기록하는 데 사용될 수 있으며, 이들 격자들 각각은 상이한 좁은 범위의 입사각들에 걸쳐 하나 이상의 파장들의 광을 주로 반사시킨다. 이러한 범위의 입사각들이 중첩되거나 서로 가까운 경우, 격자들은 넓은 범위의 입사각들에 걸쳐 광을 반사시켜 광시야를 제공할 것이다. 대안적으로, 홀로그래픽 스큐 미러는, 빔간 각도가 변함에 따라 한 쌍의 기록 빔들 사이의 간섭을 연속적으로 기록함으로써 기입되는 홀로그래픽 격자를 포함할 수 있다. 이러한 연속적으로 기록된 격자는 넓은 범위의 입사각들에 걸쳐 광을 반사시켜 광시야를 제공한다. 예컨대, 소정 범위의 입사각들에 걸쳐 광을 반사시키지만 다른 것들에서는 그렇지 않거나, 또는 소정 범위의 파장들에 걸쳐 광을 반사시키지만 다른 것들에서는 그렇지 않은 홀로그래픽 스큐 미러를 생성하기 위해, 격자의 다른 조합들이 또한 가능하다.
적어도 하나의 예에서, 스넬의 법칙의 벡터 형태는 기록 매체와 프리즘 사이의 내부 경계에서의 굴절시에 기록 빔의 방향을 계산하는 데 사용될 수 있다. 홀로그래피의 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 스넬의 법칙의 벡터 형태는 하나 초과의 좌표 축에서 0이 아닌 성분들을 포함하는 각도로, 프리즘 표면과 같은 광학 경계에 충돌하는 광선들에 대해 무엇이 발생하는지를 기술한다. 스넬의 법칙의 벡터 형태는 하기와 같이 그러한 표면에서의 생성된 굴절을 제공한다:
Figure 112018096311542-pct00004
여기서,
Figure 112018096311542-pct00005
은 광학 경계의 단위 법선 벡터이고,
Figure 112018096311542-pct00006
및
Figure 112018096311542-pct00007
는 정규화된 입사 및 굴절된 광선 방향 벡터들이고, n 1 및 n 2 는 제1 및 제2 재료들의 굴절률들이다. TIGER 프리즘들의 경우, 그러한 굴절은 전형적으로 글로벌 좌표계의 하나 초과의 축에서 0이 아닌 성분들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 기록 매체 및 기록 프리즘과 같은 광학 요소들 사이의 굴절률 미스매칭들은 스넬의 법칙을 사용하여 보정된다. 예를 들어, 기록 노출 동안 기록 매체(710)(도 7a 내지 도 7d 및 도 8a 내지 도 8c) 내의 신호 빔에 대해 내부 광선 방향 벡터(
Figure 112018096311542-pct00008
)가 요구될 수 있다. 매체(710) 내에서 내부 각도(θG)로
Figure 112018096311542-pct00009
를 생성하기 위해 적용되어야 하는 외부 각도를 결정하기 위하여. 이 목적을 위해, 스넬의 법칙은 기록 프리즘(730a)과 기록 매체(710) 사이의 내부 경계에 적용되어,
Figure 112018096311542-pct00010
, 즉, 프리즘(730a) 내의 광선 방향 벡터를 결정할 수 있다(작은 굴절률 미스매칭이라도 상당한 굴절을 생성할 수 있음에 유의한다). 이어서, 스넬의 법칙은 기록 프리즘(730b)의 외부 표면에 다시 적용되어,
Figure 112018096311542-pct00011
로부터 외부 광선 방향 벡터(
Figure 112018096311542-pct00012
)를 결정할 수 있다. 따라서, 외부 광선 방향 벡터(
Figure 112018096311542-pct00013
)는 θ G 를 직접 결정하는데, 이는 회전 미러(850b)에 의해 설정될 수 있다. 유사하게, 회전 미러(850a)에 대한 각도는, 기록 프리즘(730a)의 내부 및 외부 표면들을 통해 추적함으로써 원하는 참조 광선 방향 벡터(
Figure 112018096311542-pct00014
)로부터 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 기록 각도들에 대한 조정들은 굴절 보정 이외의 이유로 수행될 수 있다. 다른 조정들의 예들은, 분산 보상, 매체 수축 사전보상, 및 변조 전달 함수(MTF) 또는 색상 평면 분리를 개선시키기 위한 경험적 조정들을 포함한다. 예를 들어, 이러한 조정들은 기구 오차, 수축, 굴절률 미스매칭 등을 보상하기 위해 이루어질 수 있다. 이러한 오차는 (불완전한) 홀로그램들을 갖는 완전한 테스트 스큐 미러를 기입하고 테스트 스큐 미러의 각도 분산을 파장의 함수로서 측정함으로써 홀로그램들의 결함들을 확인함으로써 경험적으로 결정될 수 있다. 이러한 측정들은 설계 각도들을 조정하는 데 사용될 수 있다. 일단 설계 각도들이 조정되었다면, 사실상 결함이 없는 홀로그래픽 스큐 미러들을 기록하는 것이 가능하다.
광시야 홀로그래픽 스큐 미러
실제로, 면외 스큐 미러 기록기는 홀로그래픽 기록 매체 내에 홀로그래픽 격자들 중 하나 이상(예컨대, 수십 개, 수백 개, 또는 수천 개)을 기록함으로써 광시야를 갖는 홀로그래픽 스큐 미러를 생성할 수 있다. 각도 스캐닝 빔들을 이용한 단일 연속 노출에서의 단일 격자와는 대조적으로 일련의 노출들에 걸쳐 이산 세트의 격자들을 기입하는 것은 몇 가지 이점들을 제공한다. 첫째, 그것은 노출 동안 진동을 억제하거나 보상할 필요성을 감소시킨다. 둘째, 연속 격자와 비교하여, 이산 격자들은 유입 광을 스펙트럼적으로 서브샘플링하는 것을 희생하여, 굴절률의 변화(Δn)를 보존한다(이산 격자들은 스큐 미러를 조명하는 광에 반사 콤(comb) 기능을 적용한다). 셋째, 광원의 스펙트럼에 매칭되도록 격자 간격을 선택하면, 디바이스가 더 효율적으로 된다.
도 10은 면외 기입 기하형상을 사용하여 제조된 광시야 홀로그래픽 입력/출력 커플러(1000)를 도시한다. 홀로그래픽 스큐 입력/ 출력 커플러(1000)는 홀로그래픽 격자 매체(1010)에 기록된 홀로그래픽 격자 구조(1020)를 포함하는데, 홀로그램 격자 매체는 약 100 마이크로미터 두께이거나 또는 더 두꺼울 수 있다. 격자 구조(1020)는 228개의 격자들을 포함하는데, 격자들 각각은 상이한 빔간 기록 빔 각도를 이루면서 기록되고, 따라서 기록 파장에서 상이한 격자 주파수(|KG|)를 갖는다. 이러한 격자들은 홀로그래픽 격자 매체(1010)의 표면 법선(1011)에 대해 약 Ø = ―30.25°의 스큐 각도를 형성하는 스큐 축(1021)에 대해 배향된다. 실제로, 다른 스큐 각도들, 예컨대 2.0°, 5.0°, 10.0°, 15.0°, 30.0°, 45.0°, 60.0° 등보다 더 큰 스큐 각도들이 가능하다. 스큐 각도들은 약 15.0° 내지 약 45.0°(예컨대, 약 20.0° 내지 약 40.0°, 약 25.0° 내지 약 35.0°, 약 27.5° 내지 약 32.5° 등)의 범위일 수 있다.
격자들은, 함께, 홀로그래픽 스큐 미러(1000)로 하여금, 반사 축(1021)으로부터 측정된 바와 같이, 입사각들의 범위 θ RAI = 34.5°에 대해, 13.1° 내지 47.6°의 범위의 입사각들에서, 내부 입사광을 실질적으로 일정한 반사 축(1021)에 대해 반사시키게 한다. 이것은 약 θ FOV = 54.3°의 홀로그래픽 격자 매체 외부의 공기에서 측정된 바와 같은 시야에 대응한다. 스큐 축(1021)에 대해 13.1° 내지 47.6°인 각도들의 범위(약 34.5°의 각도 범위)에 걸쳐 있는, 음영 영역(1001) 내에서 전파하는 광선들이 격자 구조(1020)를 조명한다. 격자 구조(1020)는 이 광을, 스큐 축(1021)의 다른 쪽에서 동일한 각도 범위(-13.1° 내지 -47.6°)에 걸쳐 있는 음영 영역(1003)으로 주로 반사시킨다. 제3 음영 영역(1003)에 대한 주 반사된 광은 표면(1020)에서 약 54.3°의 수평 시야에 걸쳐 있는 제4 음영 영역(1003')으로 굴절된다.
도 10을 참조하면, 이는 스큐 축(1021)으로부터 측정된 47.6°의 각도의 광선(1091)을 따르는 입사광이 스큐 축(1021)에 대해 광선(1091)과 대칭인 광선(1093)을 따라 격자 구조(1020)에서 반사되는 것을 의미한다. 이러한 주 반사된 광(1093)은 표면(1012)에서 광선(1093')을 따라 굴절된다. 유사하게, 광선(1081')을 따르는 입사광은 스큐 축(1021)으로부터 측정된 13.1°의 각도의 광선(1081)을 따라 홀로그래픽 스큐 미러(1000)의 표면(1012)에서 내부 전반사된다. 격자 구조(1020)는 이러한 입사광을, 스큐 축(1021)에 대해 광선(1081)과 대칭인 광선(1083)을 따라 반사시킨다. 그리고, 이러한 주 반사된 광(1083)은 표면(1012)에서 광선(1083')을 따라 굴절된다.
도 11은 격자들을 기록하는 데 사용된 기록 빔들에 대한 파수 벡터들과 함께, 제1 격자(KG1) 및 제228 격자(KG228)에 대한 격자 벡터들의 k-공간 표현을 도시한다. 격자 및 파수 벡터들은 405 nm의 기록 파장에서 약 1.5471의 굴절률을 갖는 홀로그래픽 격자 매체(1020)에 대한 k-구(1191)와 관련하여 도시된다. 평면으로 투영될 때, 격자 및 파수 벡터들의 선단들은 타원 상에 놓인다. 제1 격자에 대한 제1 및 제2 기록 빔 파수 벡터들(R11, R21)은 각각, 약 4.1 × 107 rad/m의 격자 주파수를 갖는 제1 격자를 생성하기 위해 반사 축(1021)에 대해 각각 32.0° 및 148.0°의 홀로그래픽 격자 매체에서의 각도들을 이룬다. 제228 격자에 대한 파수 벡터들(R1228, R2228)은, 약 2.1 × 107 rad/m의 격자 주파수를 갖는 제228 격자를 생성하기 위해 스큐 축(1021)에 대해 각각 64.1° 및 115.9°의 홀로그래픽 격자 매체에서의 각도들을 이룬다. 각각의 격자 벡터는 표면 법선(1011)에 대해 -30.25°의 각을 이루고 있다.
도 10의 격자 구조(1020)에서의 이러한 격자 벡터들은, 약 2.0 × 107 rad/m로 연장되는 격자 주파수들의 범위에 걸쳐 있다. 다른 격자 주파수들 및 격자 주파수들의 범위들이 또한 가능하고; 실제로, 격자 주파수들의 범위, 또는 최대 격자 주파수와 최소 격자 주파수 사이의 차이는 미터당 약 2.00 × 105 라디안 내지 미터당 약 3.15 × 107 라디안일 수 있다(예컨대, 미터당 약 2.00 × 105 라디안, 미터당 1.68 × 106 라디안, 미터당 5.01 × 106 라디안, 미터당 1.24 × 107 라디안, 미터당 3.15 × 107 라디안, 또는 임의의 다른 값 또는 하위범위).
격자들은 k-공간에서 균일하게 또는 불균일하게 이격될 수 있다. 약 2.1 × 107 rad/m 내지 약 4.1 × 107 rad/m의 격자 주파수들을 갖는 약 228개의 균일하게 이격된 격자들의 경우, 인접한 격자 벡터들 사이의 격자 주파수의 차이는 약 8.68 × 104 rad/m이다. 약 5.0 × 103 rad/m 및 1.0 × 107 rad/m의 범위 내의 간격들을 포함하는 다른 간격들이 또한 가능하다. 예컨대, 홀로그래픽 스큐 미러가 일부 파장들 또는 각도들에서의 광을 반사시켜야 하지만 다른 것들에서는 그렇지 않은 경우, 불균일한 간격이 또한 가능하다. 예를 들어, 격자 주파수들은 증가된 효율을 위해 입사광의 스펙트럼 및/또는 예상된 입사각들의 범위에 기초하여 선택될 수 있다.
각각의 격자가 상이한 격자 주파수를 갖기 때문에, 각각의 격자는 상이한 입사각으로부터의 광을 상이한 주 반사각으로 반사시킨다. 가능한 입사각들의 범위는 격자 주파수들의 범위에 의존하고, 시야를 결정한다. 예를 들어, 각각의 격자는 하나의 파장(예컨대, 460 nm, 518 nm, 또는 618 nm), 2개의 파장들(예컨대, 460 nm 및 518 nm 또는 518 nm 및 618 nm), 3개의 파장들(예컨대, 460 nm, 518 nm, 및 618 nm), 또는 그 이상의 파장들에서의 광을 반사시킬 수 있다. 격자들은 가시광 파장들, 근적외선(NIR) 파장들, 근자외선 파장들, 또는 이들의 조합들에서의 광을 반사시킬 수 있다. 이는 스큐 미러가 협대역 광(예컨대, 레이저로부터의 광), 광대역 광(예컨대, 유기 발광 다이오드(OLED)로부터의 광), 및 심지어 자연광(예컨대, 태양광)을 반사시키는 것을 가능하게 한다.
입력/출력 커플러의 경우, 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 스큐 축은 표면 법선에 가까운 각도로 격자 매체 안으로 또는 밖으로 광을 커플링시키도록 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 스큐 각도는, 공기와 격자 매체(예컨대, 가시광 파장들에서 n = 1.53) 사이의 경계에서 약 40.81°인 내부 전반사에 대한 임계각에 기초할 수 있다.
표 1은 228개의 균일하게 이격된 격자들 각각에 대한 기록 빔 각도들 및 격자 주파수들을 열거한다. 제1 기록 빔 각도(θR1) 및 제2 기록 빔 각도(θR2)는 기록 매체의 표면 법선에 대해 -30.25도의 스큐 각도를 갖는 스큐 축에 대한 것이다. 따라서, 표 1에 열거된 격자 벡터들은 기록 매체의 표면 법선에 대해 -30.25도로 배향되는데, 기록 매체는 228개의 격자들 모두가 기록된 후에 격자 매체로 지칭된다. 도 7b에 예시된 바와 같이, θR1 및 θR2가 프리즘(730)이 아닌 매체(710) 내에서 측정되는 것 이외에는, θR1 및 θR2는 각각 θGR1 및 θGR2와 유사하다.
집합적으로, 표 1에서의 228개의 격자들은, 실질적으로 일정한 반사 축에 대해 13.1 내지 47.6도의 범위(34.5도의 범위)의 입사각에서, 460nm, 518nm, 및 618nm의 입사광을 그 반사 축에 대해 반사시키도록 구조화된다. 반사 축은 표면 법선에 대해 -30.25도의 반사 축 각도를 갖는다. 격자들은 3개의 중첩하는 서브세트들로 그룹화될 수 있는데, 서브세트들 각각은 입사각들의 범위에서, 특정 파장의 입사광을 반사 축에 대해 반사시키도록 구조화된다.
격자 1 내지 격자 146을 포함하는 서브세트 1은, 실질적으로 일정한 반사 축에 대해 13.1 내지 47.7도의 범위의 입사각에서, 460nm에서의 또는 그 근처에서의(예컨대, 460nm에 중심을 둔 20 내지 40nm 대역에 걸친) 입사광(이는 프로브 빔으로 지칭될 수 있음)을 그 반사 축에 대해 반사시키도록 구조화된다. 격자 1 내지 격자 228(즉, 표 1에 있는 모든 격자들)은 집합적으로, 실질적으로 일정한 반사 축에 대해 13.1 내지 59.8도의 범위(46.7도의 범위)의 입사각들에서, 460 nm의 입사광을 그 반사 축에 대해 반사시킬 수 있다. 13.1 내지 47.6도의 범위는 실질적으로 일정한 반사 축에 대한 공통 입사각에서 청색, 녹색, 및 적색 광을 반사시키도록 구조화된 스큐 미러에 대해 관심 대상이다.
격자 53 내지 격자 182를 포함하는 서브세트 2는, 실질적으로 일정한 반사 축에 대해 12.8 내지 47.7도의 범위의 입사각들에서, 518 nm의 입사광을 그 반사 축에 대해 반사시키도록 구조화된다. 집합적으로, 격자 43 내지 격자 228은, 실질적으로 일정한 반사 축에 대해 3.1 내지 55.6도의 범위(52.5도의 범위)의 입사각들에서, 518 nm의 입사광을 그 반사 축에 대해 반사시킬 수 있다. 13.1 내지 47.6의 범위는 본 논의의 목적을 위한 관심 대상이다.
격자 120 내지 격자 228을 포함하는 서브세트 3은, 실질적으로 일정한 반사 축에 대해 12.5 내지 47.6도의 범위의 입사각들에서, 618 nm의 입사광을 그 반사 축에 대해 반사시키도록 구조화된다. 격자 112 내지 격자 228은, 실질적으로 일정한 반사 축에 대해 3.0 내지 47.6도의 범위(44.6도의 범위)의 입사각들에서, 618 nm의 입사광을 그 반사 축에 대해 반사시키도록 구조화된다. 13.1 내지 47.6의 범위는 본 논의의 목적을 위한 관심 대상이다.
적어도 격자 198 내지 격자 228은 도 3a 및 도 3b에 예시된 것과 같은 면내 기록을 사용하여 기록될 수 없는데, 이는 면내 기록 기하형상이 기록 매체의 표면 법선에 대해 90도 이상의 허용불가능한 기록 빔 각도들을 야기하기 때문이다. 실제적으로 말하면, 심지어 격자 115 내지 격자 198은, 이론적으로는 가능하지만, 면내 아키텍처를 사용하여 문제가 될 가능성이 있을 것인데, 이는 기록 빔 각도들이 지표각 조건에 접근하기 때문이다(즉, 90도에 접근하기 때문이다). 도 7a 내지 도 7c에 예시된 것과 같이, TIGER 프리즘들을 사용한 면외 기록은 표 1에서의 모든 격자들을 기입하는 것을 가능하게 한다.
기록 빔 각도 및 노출 시간 선택
면외 기입 기하형상을 갖는 홀로그래픽 스큐 미러를 제조하기 위해 기입 빔 각도들 및 노출 시간들을 계산하는 데 컴퓨터 코드가 사용될 수 있다. 컴퓨터 코드의 하기 조각은 대각선 시야로부터 수평 및 수직 시야들을 계산한다. 앞서 언급된 바와 같이, 이 홀로그래픽 스큐 미러(1000)는 (홀로그래픽 기록 매체(1020)의 외부에서 측정된) 60° 대각선 시야를 갖는다. 변수 g.aspect가 9/16일 때, 그것은 또한 종횡비가 16:9인데, 이는 많은 디스플레이들에 대해 일반적이다:
g.dFoV = 60; % 대각선 각도
g.dia = 2 * tand(g.dFoV/2); dist=1.0에서의 % 대각선 크기
g.width = g.dia * cos(atan(g.aspect));
g.height = g.dia * sin(atan(g.aspect));
g.vFoV = 2 * atand(g.height/2);
g.hFoV = 2 * atand(g.width/2);
60° 대각선 시야 및 16:9 종횡비는 53.4° 수평 시야 및 31.6° 수직(브래그 축퇴) 시야(또한, 홀로그래픽 기록 매체의 외부에서 측정되는 바와 같음)에 대응한다. (배향의 선택은 임의적이고 반전될 수 있으며, 즉, 수평 시야가 31.6°일 수 있고 수직 시야가 53.4°일 수 있다.) 약 1.5의 굴절률(예컨대, n = 1.53)을 갖는 홀로그래픽 기록 매체의 경우, 매체의 내부에서 측정된 홀로그래픽 격자들 상의 수평 입사각들의 범위는 약 35°(예컨대, 34.17°)이다.
도 12는 각각의 색상 대역에 대한 홀로그램들(홀로그래픽 격자들)을 예시하는, 상이한 컴퓨터 코드에 의해 생성된 곡선들의 세트를 예시한다. 이러한 곡선들은 53.4° 수평 시야를 갖는 홀로그래픽 출력 커플러에 대한 스큐 미러 내부 각도 파장 대역들(1201a 내지 1201e)을 나타낸다. 좌측 대역들(1201a)은 적색 광을 반사시키는 홀로그램들을 나타낸다. 중간 대역들(1201c)은 3개의 색상 대역들 모두에 대해 사용되는 홀로그램들을 나타낸다. 좌측 중간 대역들(1201b)은 녹색 및 적색 대역에 대해 공유되는 홀로그램들을 나타낸다. 우측 중간 대역들(1201d)은 청색 및 녹색 대역들에 대해 공유되는 홀로그램들을 나타낸다. 그리고, 우측 대역들(1201e)은 청색 광을 반사시키는 홀로그램들을 나타낸다.
코드는 또한, 아래의 표 1에 나타낸, 기록 파라미터들의 표를 생성하였다. 파라미터들은 각각, 620 nm, 520 nm, 및 460 nm에 중심을 둔 적색-녹색-청색(RGB) 색상 대역들에서 출력 커플러에 대한 53.4° 수평 시야를 지원하도록 선택되었다.
표 1의 228개의 행들은 도 7a 내지 도 7d 및 도 8a 내지 도 8c에 도시된 면외 기입 기하형상 및 시스템을 사용하여 스큐 미러를 프로그래밍하기 위한 228개의 노출들에 대응한다. 첫 번째 열인 글로벌 각도는, 회전 미러(850a)(도 8a)에 의해 설정되는, 매체 내부의 x G 축에 대한 신호 빔(731a)(도 7a)의 각도(θG)를 나타낸다. 회전 미러(850b)는 매체 내부에서 180° ― θG의 각도로 기준 빔(731b)을 전달하도록 설정된다. 열 3인 조정 각도는, 매체 내부의 양쪽 빔들(731)에 대해 나타낸 면외 각도 성분들을 생성하기 위해 고니오미터들(870)을 설정하는 데 사용된다. 조정들은 2개의 빔들(731)에 대해 동일한 크기이지만 반대의 부호를 가져서, 신호 빔이 상향 각도를 이루면서 전달되게 하거나 기준 빔이 동일한 크기의 하향 각도를 이루면서 전달되거나 또는 그 반대로 되도록 한다. 선형 스테이지 및 수직 스테이지(880)는 기록 빔들(731)의 교차점에서 기록 매체(710)를 중심에 두도록 설정된다. 이어서, 열 2에 나타낸 시간 동안 기록 매체(710)를 노출시키기 위해 셔터가 열린다. 표 1에서의 모든 노출들은 그렇게 기록되고, 이어서 기록 매체(710)는 노출 직후에 스큐 미러 기록기로부터 제거되고 비간섭성 UV LED 소스로 후경화된다.
[표 1]
Figure 112018096311542-pct00015
Figure 112018096311542-pct00016
Figure 112018096311542-pct00017
Figure 112018096311542-pct00018
Figure 112018096311542-pct00019
Figure 112018096311542-pct00020
실험 증명
도 13은 표 1에 나타낸 파라미터들에 따라 제조되었던 홀로그래픽 스큐 미러 출력 커플러(1300)(예컨대, 도 10에 도시된 출력 커플러(1000)와 같음)를 갖는 슬래브 도파관(1350)을 도시한다. 홀로그래픽 스큐 출력 커플러(1300)는 53.4° 수평 시야 및 31.6° 수직(브래그 축퇴) 시야를 가졌다. 스큐 미러 출력 커플러는 표 1의 파라미터들에 따라 기록 매체 내에 프로그래밍되었다. Akonia 제형 AK291 광중합체 매체의 500 μm 기록 층(1310)을 갖는 2개의 1"× 2" 500 μm 두께의 Eagle XG 유리 기판들(1354)을 사용하여 광학적으로 편평한 도파관 패키지가 제작되었다. 이러한 기판들은 입사 가시광의 약 90%를 양방향으로 투과시킨다. TIGER 프리즘 스큐 기록기는 각각의 빔에 대해 대략 2 mW/㎠의 광학 파워에서 직경이 대략 40mm인 시준된 신호 및 참조 빔들을 전달했다. 각각의 빔은 25 × 21 mm(폭 × 높이)인 직사각형 개구(aperture)에 의해 아포다이징(apodizing)되었다.
생성된 도파관(1350) 및 출력 커플러(1300)는 그들의 특성들을 검증하기 위해 테스트되었다. 광학 접착제를 사용하여 도파관(1350)의 좌측(x < 0) 단부에 커플링 프리즘이 부착되었고, 기성품인 피코프로젝터(picoprojector)를 사용하여 커플링 프리즘을 통해 도파관 내로 이미지(1301)가 투영되었다. 이러한 이미지는 출력 커플러(1300) 내의 격자들에 대한 기판 경계들에서의 내부 전반사를 통해 기록 층 내에서 안내되었다. 이러한 격자들은 표면 법선에 대해 약 -30.25도의 각도를 형성하는 반사 축에 대해 커플러(1300)로부터 (예컨대, 눈을 향해) 이미지를 반사시킨다. 출력 이미지(1303')는 53.4°의 수평 시야를 근사적으로 확인하기 위해 시각적으로 검사되었다(피코프로젝터는 약 30° 시야만을 가져서, 그것은 도파관 범위의 양쪽 단부들을 검토하기 위해 수동으로 회전되었다).
투영된 이미지 품질을 검증하기 위해 시야를 가로질러 변조 전달 함수(MTF) 테스트가 수행되었다. 도 14는 시야를 가로질러 측정된 MTF의 9개의 플롯들의 모자이크를 도시하는데, 여기서 도면 내의 플롯의 위치는 시야에서의 위치에 대응한다(즉, 상부 좌측 플롯은 시야의 상부 좌측에 대응하고, 중심 플롯은 시야의 중심에 대응하고 등등이다). 도 14의 각각의 플롯의 수평 축은 공간 주파수(사이클/도)이고, 수직 축은 콘트라스트 비(CR)이다. 더 어두운 선들은 수직 MTF에 대응하고, 더 밝은 선들은 수평 MTF에 대응한다. 열화의 대부분은 프로젝터 렌즈로 인한 것인데, 이는 출력 커플러에 의해 유해하게 영향을 받지 않는, 수직 MTF의 낮은 CR에 의해 증명된다.
스큐 미러 기반 헤드 마운트 디스플레이
도 15는 관찰자의 눈(1599)에 이미지들을 투영하기 위한 광시야 스큐 미러 기반 커플러들을 갖는 헤드 마운트 디스플레이(1500)를 도시한다. 안경 템플(1504) 내에 또는 그를 따라 배치된, 하나 이상의 레이저들 또는 발광 다이오드(LED)들에 의해 조명되는 마이크로디스플레이와 같은 이미지 소스(1502)가, 하나 이상의 색상들에서의 이미지 광(1501)(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 광)을 안경 템플(1504)에 실질적으로 평행한 방향으로 방출한다. 한 쌍의 투명 기판들(1512) 사이에 개재된 격자 매체에 기록된 격자 구조를 포함하는 스큐 입력 커플러(1510)가 광을 슬래브 도파관(1520) 안으로 커플링시킨다. (이미지 소스(1502)로부터의 광(1501)을 슬래브 도파관(1520) 안으로 커플링시키기 위해 프리즘 또는 에지 커플링이 또한 사용될 수 있다.) 슬래브 도파관(1520)은 이러한 광(1511)을 도 10에 도시된 것과 같은 스큐 출력 커플러(1530)로 안내한다.
이러한 스큐 출력 커플러(1530)는 투명 기판들(1512) 사이에 개재된 더 많은 격자 매체에 기록된 다른 격자 구조를 포함한다. 스큐 출력 커플러(1530)는 이러한 광(1531)을, 광시야, 예컨대 관찰자에 의해 인지되는 바와 같이 수평으로 약 50도 및 수직으로 약 30도에 걸쳐 있는 시야에 걸쳐 관찰자를 향해 밖으로 커플링시킨다. 이것은 관찰자가 광시야로 이미지를 인지하게 한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 스큐 입력 커플러(1510)는 약 +30.25도의 스큐 각도를 가지며 스큐 출력 커플러(1530)는 약 -30.25도의 스큐 각도를 갖는다(예컨대, 도 10에 도시된 스큐 입력/출력 커플러와 같음).
결론
다양한 본 발명의 실시예가 본 명세서에서 기술되고 예시되었지만, 당업자는 그 기능을 수행하고 그리고/또는 결과 및/또는 본 명세서에서 기술된 이점 중 하나 이상을 획득하기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 용이하게 구상할 것이고, 이러한 변형예 및/또는 수정예 각각은 본 명세서에서 기술되는 본 발명의 실시예의 범주 내인 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자는, 본 명세서에서 기술된 모든 파라미터, 치수, 재료 및 구성이 예시적인 것으로 의도되고, 실제 파라미터, 치수, 재료 및/또는 구성은 본 발명의 교시 내용이 사용되는 특정 응용 또는 응용들에 의존할 것임을 용이하게 인식할 것이다. 당업자는, 본 명세서에서 기술된 특정한 본 발명의 실시예에 대해 통상적인 것을 넘지 않는 실험을 사용하여 많은 등가물을 인식할 것이거나 확인할 수 있다. 따라서, 전술된 실시예는 오직 예로서 제시되며, 첨부된 청구범위 및 이에 대한 등가물의 범주 내에서, 본 발명의 실시예는 구체적으로 기술되고 청구된 것 이외에 달리 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 창작적 실시예는 본 명세서에서 기술된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트(kit) 및/또는 방법으로 의도된다. 또한, 둘 이상의 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법이 상호 모순되지 않는다면, 본 발명의 창작적 범주 내에 포함된다.
전술된 실시예는 임의의 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 개시된 기술을 설계 및 수행하는 실시예는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 소프트웨어 코드는, 단일 컴퓨터에 제공되든 또는 다수의 컴퓨터 사이에 분산되든지 간에, 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서의 집합물 상에서 실행될 수 있다.
본 명세서에 개요가 서술된 (예를 들어, 앞서 개시된 기술을 설계 및 수행하는) 다양한 방법 또는 프로세스는, 다양한 운영 체제 또는 플랫폼 중 임의의 것을 채용하는 하나 이상의 프로세서 상에서 실행가능한 소프트웨어로서 코딩될 수 있다. 추가적으로, 이러한 소프트웨어는 다수의 적절한 프로그래밍 언어 및/또는 프로그래밍 또는 스크립팅 툴(scripting tool) 중 임의의 것을 사용하여 기입될 수 있고, 또한 프레임워크 또는 가상 머신 상에서 실행되는 실행가능한 기계 언어 코드 또는 중간적 코드로서 컴파일링될 수 있다.
이와 관련하여, 다양한 본 발명의 개념은, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상에서 실행되는 경우 앞서 논의된 발명의 다양한 실시예를 구현하는 방법을 수행하는 하나 이상의 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 저장 매체(또는 다수의 컴퓨터 판독가능 저장 매체)(예를 들어, 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 광학 디스크, 자기 테이프, 플래시 메모리, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 또는 다른 반도체 디바이스 내의 회로 구성, 또는 다른 비일시적 매체 또는 유형적(tangible) 컴퓨터 저장 매체)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체 또는 매체들은 운반가능할 수 있어서, 그에 저장된 프로그램 또는 프로그램들은, 앞서 논의된 본 발명의 다양한 태양들을 구현하도록 하나 이상의 상이한 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상으로 로딩될 수 있다.
용어 "프로그램" 또는 "소프트웨어" 또는 "코드"는 본 명세서에서, 앞서 논의된 바와 같은 실시예의 다양한 태양들을 구현하도록 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 프로그래밍하기 위해 채용될 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 실행가능 명령어들의 세트를 지칭하는 일반적 의미로 사용된다. 추가적으로, 일 태양에 따르면, 실행되는 경우 본 발명의 방법을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은 단일 컴퓨터 또는 프로세서 상에 상주할 필요가 없지만, 본 발명의 다양한 태양들을 구현하기 위해 다수의 상이한 컴퓨터 또는 프로세서 사이에 모듈 방식으로 분산될 수 있음을 인식해야 한다.
컴퓨터 실행가능 명령어는, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 디바이스에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 많은 형태일 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은, 특정 작업을 수행하거나 특정한 추상적 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 통상적으로, 프로그램 모듈의 기능은 다양한 실시예에서 원하는 대로 결합 또는 분산될 수 있다.
또한, 데이터 구조는 임의의 적절한 형태로 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 예시의 단순화를 위해, 데이터 구조는, 데이터 구조의 위치를 통해 관련되는 필드를 갖는 것으로 도시될 수 있다. 이러한 관계는, 필드 사이의 관계를 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체에서의 위치들을 필드에 대한 저장소에 할당함으로써 마찬가지로 달성될 수 있다. 그러나, 데이터 구조의 필드들 내의 정보 사이의 관계를 설정하기 위해, 포인터, 태그, 또는 데이터 요소 사이의 관계를 설정하는 다른 메커니즘의 사용을 통하는 것을 포함한, 임의의 적절한 메커니즘이 사용될 수 있다.
또한, 다양한 본 발명의 개념은 하나 이상의 방법으로 구현될 수 있고, 그 중의 일례가 제공되었다. 방법의 일부로서 수행되는 동작은 임의의 적절한 방식으로 순서화될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예에서 순차적인 동작으로 도시된 경우에도, 일부 동작을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있는, 예시된 것과 상이한 순서로 동작이 수행되는 실시예가 구성될 수 있다.
본 명세서에서 정의되고 사용되는 모든 정의는 사전적 정의, 참조로 통합된 문헌에서의 정의 및/또는 정의된 용어의 통상적 의미에 대한 제어로 이해되어야 한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 부정관사 "a" 및 "an"은 명시적으로 반대로 표시되지 않는 한 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 문구 "및/또는"은, 그렇게 결합된 요소, 즉, 일부 경우에는 결합적으로 존재하고 다른 경우에는 분리적으로 존재하는 요소 중 "어느 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 나열된 다수의 요소는 동일한 방식으로, 즉, 그렇게 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. "및/또는" 구에 의해 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소는, 그러한 요소와 관련되는 것이 구체적으로 식별되든 관련되지 않는 것으로 구체적으로 식별되든지 간에 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "포함하는"과 같은 확장가능(open-ended) 언어와 함께 사용되는 경우 "A 및/또는 B"에 대한 언급은, 일 실시예에서는 오직 A(선택적으로 B 이외의 요소를 포함함); 다른 실시예에서는 오직 B(선택적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 실시예에서는 A 및 B 둘 모두(선택적으로 다른 요소를 포함함) 등을 지칭할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"은 앞서 정의된 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 리스트 내의 항목을 분리하는 경우, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉, 적어도 하나의 포함 뿐만 아니라 다수의 요소 또는 요소들의 리스트 중 하나보다 많이, 그리고 선택적으로 추가적인 나열되지 않은 항목들의 포함으로 해석될 것이다. 오직 반대로 명시적으로 나타낸 용어, 예를 들어, "~중 오직 하나" 또는 "~중 정확히 하나" 또는 청구범위에서 사용되는 경우 "~로 이루어진"은, 다수의 요소 또는 요소들의 리스트 중 정확히 하나의 요소의 포함을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 용어 "또는"은 오직, "어느 하나", "~중 하나", "~중 오직 하나" 또는 "~중 정확히 하나"와 같은 배타성 용어로 선행되는 경우의 배타적 대안을 나타내는 것으로 해석될 것이다(즉, 하나 또는 다른 하나, 그러나 둘 모두는 아님). "~로 본질적으로 이루어진"은, 청구범위에서 사용되는 경우 특허법 분야에서 사용되는 바와 같은 그의 통상적인 의미를 가질 것이다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소들의 리스트에 대한 참조에서 문구 "적어도 하나"는, 요소들의 리스트 내에 구체적으로 나열된 각각의 및 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것 및 요소들의 리스트 내의 요소들의 임의의 조합을 배제하는 것이 아니라, 그 요소들의 리스트 내의 요소들 중 임의의 하나 이상으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 정의는 또한, 문구 "적어도 하나"가 지칭하는 요소들의 리스트 내에서 구체적으로 식별된 요소 이외의 요소가, 그러한 요소와 관련되는 것이 구체적으로 식별되든 관련되지 않는 것으로 구체적으로 식별되든지 간에 선택적으로 존재할 수 있도록 허용한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 등가적으로, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 등가적으로 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 실시예에서는, 적어도 하나 - 선택적으로 하나보다 많이 포함 - 의 A, 및 B 없음(및 선택적으로 B 이외의 요소를 포함함); 다른 실시예에서는, 적어도 하나 - 선택적으로 하나보다 많이 포함 -의 B, 및 A 없음(및 선택적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 실시예에서는, 적어도 하나 - 선택적으로 하나보다 많이 포함 - 의 A 및 적어도 하나 - 선택적으로 하나보다 많이 포함 - 의 B(및 선택적으로 다른 요소를 포함함) 등을 지칭할 수 있다.
상기 명세서에서 뿐만 아니라 청구범위에서, "포함하는(comprising)", "구비하는(including)", "지닌(carrying)", "갖는(having)", "포함한(containing)", "수반하는(involving)", "유지하는(holding)", "구성된(composed of)" 등과 같은 모든 전이 문구는 확장가능한 것으로, 즉, 포함하지만 그로 제한하는 것은 아닌 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 단지, 전이 문구 "~로 이루어진" 및 "~로 본질적으로 이루어진"은, 미국 특허 상표청의 특허 심사 절차 매뉴얼, 섹션 2111.03에 기재된 바와 같이, 각각 폐쇄형 또는 반-폐쇄형 전이 문구여야 할 것이다.

Claims (41)

  1. 광학 반사형 디바이스로서,
    격자 매체(grating medium) 내에 존재하는 격자 구조를 포함하고,
    상기 격자 구조는 입사광을 반사된 광으로서 반사시키도록 구조화되고,
    상기 입사광은 제1 파장을 포함하고,
    상기 반사된 광은 상기 제1 파장을 포함하고,
    상기 제1 파장의 상기 입사광과 상기 제1 파장의 상기 반사된 광은 반사 축에 의해 이등분되는 각도를 형성하고,
    상기 반사 축은, 상기 입사광이 적어도 15도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 상기 격자 매체 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변하고,
    상기 반사 축은 상기 격자 매체의 표면 법선과 0이 아닌 각도만큼 상이한, 광학 반사형 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 축은, 상기 입사광이 적어도 30도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 상기 격자 매체 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변하는, 광학 반사형 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입사광은 제2 파장을 포함하고,
    상기 반사된 광은 상기 제2 파장을 포함하고,
    상기 제2 파장은 상기 제1 파장과 적어도 50 nm만큼 상이한, 광학 반사형 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입사광은 제3 파장을 포함하고,
    상기 반사된 광은 상기 제3 파장을 포함하고,
    상기 제3 파장은 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 각각과 적어도 50 nm만큼 상이한, 광학 반사형 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 파장은 적색 영역에 존재하고, 상기 제2 파장은 녹색 영역에 존재하고, 상기 제3 파장은 청색 영역에 존재하는, 광학 반사형 디바이스.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입사광은 상기 광학 반사형 디바이스 내부로부터 상기 격자 구조 상에 입사되고,
    상기 반사된 광은 상기 광학 반사형 디바이스에서 나오는, 광학 반사형 디바이스.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 격자 매체에 인접한 적어도 하나의 기판을 추가로 포함하는, 광학 반사형 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기판은 2개의 기판들을 포함하는데, 이때 상기 격자 매체가 상기 2개의 기판들 사이에 배치되는, 광학 반사형 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 격자 매체는 적어도 100 μm 두께의 광중합체 매체를 포함하고, 상기 2개의 기판들은 상기 입사광의 적어도 60% 및 상기 반사된 광의 적어도 60%를 투과시키는, 광학 반사형 디바이스.
  10. 제8항에 있어서, 상기 격자 매체는 제1 굴절률을 갖고, 상기 2개의 기판들은 상기 제1 굴절률의 0.1 이내의 제2 굴절률을 갖는, 광학 반사형 디바이스.
  11. 방법으로서,
    격자 매체 내에 존재하는 격자 구조를 제1 파장의 입사광으로 조명하는 단계를 포함하고, 상기 입사광은 상기 격자 구조에서 반사되어 상기 제1 파장의 반사된 광을 생성하고,
    상기 입사광과 상기 반사된 광은, 상기 격자 매체의 표면 법선에 대해 0이 아닌 각도만큼 기울어진 반사 축에 의해 이등분되는 각도를 형성하고,
    상기 반사 축은, 상기 입사광이 적어도 15도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 상기 격자 매체 내의 상기 격자 구조 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 반사 축은, 상기 입사광이 적어도 30도에 걸쳐 있는 내부 입사각들의 범위에서 상기 격자 매체 상에 입사되는 경우 1도 미만으로 변하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 격자 구조를 조명하는 단계는,
    상기 입사광을 상기 격자 매체 안으로 커플링시키는 단계; 및
    상기 입사광을 상기 격자 매체 내에서 내부 전반사시키는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 격자 구조를 조명하는 단계는,
    상기 입사광을 상기 격자 매체를 통해 상기 격자 구조로 적어도 부분적으로 안내하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 입사광 및 상기 반사된 광은 상기 제1 파장과 적어도 50 nm만큼 상이한 제2 파장을 포함하고, 상기 입사광 및 상기 반사된 광은 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 각각과 적어도 50 nm만큼 상이한 제3 파장을 포함하는, 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 반사된 광을 상기 격자 매체의 상기 표면 법선에 대해 25도의 각도로 상기 격자 매체 밖으로 커플링시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
KR1020187028192A 2016-04-06 2017-03-01 광시야 홀로그래픽 스큐 미러 KR102123174B1 (ko)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662318917P 2016-04-06 2016-04-06
US62/318,917 2016-04-06
US15/174,938 2016-06-06
US15/174,938 US10180520B2 (en) 2015-08-24 2016-06-06 Skew mirrors, methods of use, and methods of manufacture
USPCT/US2016/048499 2016-08-24
PCT/US2016/048499 WO2017035283A1 (en) 2015-08-24 2016-08-24 Skew mirrors, methods of use, and methods of manufacture
US201662407994P 2016-10-13 2016-10-13
US62/407,994 2016-10-13
US201662435676P 2016-12-16 2016-12-16
US62/435,676 2016-12-16
PCT/US2017/020087 WO2017176389A1 (en) 2016-04-06 2017-03-01 Wide field-of-view holographic skew mirrors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180117180A KR20180117180A (ko) 2018-10-26
KR102123174B1 true KR102123174B1 (ko) 2020-06-15

Family

ID=60001406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187028192A KR102123174B1 (ko) 2016-04-06 2017-03-01 광시야 홀로그래픽 스큐 미러

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3420415A4 (ko)
JP (1) JP7001613B2 (ko)
KR (1) KR102123174B1 (ko)
CN (1) CN109074026A (ko)
WO (1) WO2017176389A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11119261B1 (en) 2017-11-01 2021-09-14 Akonia Holographics Llc Coherent skew mirrors
EP3707548A1 (en) * 2017-12-19 2020-09-16 Akonia Holographics, LLC Optical system with dispersion compensation
US11966053B2 (en) 2017-12-19 2024-04-23 Apple Inc. Optical system with dispersion compensation
JP6993916B2 (ja) 2018-03-27 2022-01-14 株式会社日立エルジーデータストレージ 導光板、導光板製造方法及び映像表示装置
CN111371980B (zh) * 2020-04-18 2020-12-18 重庆哆来目科技有限公司 一种基于光学原理的adas摄像头结构
CN112987277A (zh) * 2021-03-29 2021-06-18 奥提赞光晶(山东)显示科技有限公司 全息瞄准系统、其显示元件的光路制备装置与使用方法
CN115453679B (zh) * 2022-10-26 2023-01-31 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 制备耦出光栅的装置及制备耦出光栅的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004023174A2 (en) 2002-09-07 2004-03-18 The University Of Manchester Photorefractive devices
US20060182391A1 (en) 2005-02-11 2006-08-17 Dan Cifelli High dispersion diffraction grating including multiple holographic optical elements
US20060280095A1 (en) 2003-08-28 2006-12-14 Tdk Corporation Holographic recording medium, its manufacturing method, and holographic recording/reproducing system

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4930847A (en) * 1987-07-09 1990-06-05 Environmental Research Institute Of Michigan Multicolor holographic element and apparatus for head-up display applications
JPH11265139A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Asahi Glass Co Ltd 多層体積ホログラムの作製方法
JP4218553B2 (ja) * 2004-03-08 2009-02-04 ソニー株式会社 画像表示装置
CN101174028B (zh) * 2004-03-29 2015-05-20 索尼株式会社 光学装置以及虚像显示装置
JP4655771B2 (ja) * 2005-06-17 2011-03-23 ソニー株式会社 光学装置及び虚像表示装置
JP4862298B2 (ja) * 2005-06-30 2012-01-25 ソニー株式会社 光学装置及び虚像表示装置
JP2008191527A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Konica Minolta Holdings Inc ホログラム光学素子およびその製造方法と、映像表示装置
TW200947002A (en) * 2008-05-14 2009-11-16 Ind Tech Res Inst Gratings at optical fiber side and coupling apparatus using the same
JP4518193B2 (ja) * 2008-06-10 2010-08-04 ソニー株式会社 光学装置および虚像表示装置
CN102667549B (zh) 2009-11-18 2015-08-19 日本电气株式会社 光学元件、光源装置和投影式显示装置
FR2957683B1 (fr) * 2010-03-17 2012-03-23 Delphi Tech Inc Combineur diffractif pour afficheur tete haute couleur
CN101866141B (zh) * 2010-05-25 2012-02-22 上海理工大学 大折射率调制度的斜条纹全息波导器件制作方法
US8703363B2 (en) * 2011-02-16 2014-04-22 Sabic Innovative Plastic Ip B.V. Reflection hologram storage method
US9151881B2 (en) * 2012-11-12 2015-10-06 Kla-Tencor Corporation Phase grating for mask inspection system
CN102928981B (zh) * 2012-11-14 2016-08-03 中航华东光电有限公司 全息光波导头盔显示器光学系统
JP6362364B2 (ja) * 2014-03-10 2018-07-25 キヤノン株式会社 回折格子、および回折格子の製造方法
CN104777535B (zh) * 2015-03-25 2017-05-24 东南大学 一种复用体全息光栅
US10180520B2 (en) * 2015-08-24 2019-01-15 Akonia Holographics, Llc Skew mirrors, methods of use, and methods of manufacture

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004023174A2 (en) 2002-09-07 2004-03-18 The University Of Manchester Photorefractive devices
US20060280095A1 (en) 2003-08-28 2006-12-14 Tdk Corporation Holographic recording medium, its manufacturing method, and holographic recording/reproducing system
US20060182391A1 (en) 2005-02-11 2006-08-17 Dan Cifelli High dispersion diffraction grating including multiple holographic optical elements

Also Published As

Publication number Publication date
CN109074026A (zh) 2018-12-21
EP3420415A1 (en) 2019-01-02
EP3420415A4 (en) 2019-11-06
WO2017176389A1 (en) 2017-10-12
KR20180117180A (ko) 2018-10-26
JP7001613B2 (ja) 2022-01-19
JP2019514049A (ja) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102123174B1 (ko) 광시야 홀로그래픽 스큐 미러
US11774681B2 (en) Ducted pupil expansion
US20210231961A1 (en) Pupil expansion
US10185069B2 (en) Skew mirrors, methods of use, and methods of manufacture
US11762198B2 (en) Pupil equalization
US20230393320A1 (en) Spatially Varying Skew Mirrors
US11835746B2 (en) Coherent skew mirrors
US20200192101A1 (en) Pupil expansion
WO2018209108A2 (en) Ducted pupil expansion
US20210337172A1 (en) Laser device, projection type image display device and sensing device
US11988854B2 (en) Wide field-of-view holographic skew mirrors
KR102574653B1 (ko) 콤-시프팅된 스큐 미러
TW201823773A (zh) 廣視角全像偏斜鏡

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant