KR102161250B1 - Apparatus for Holographic Display, Hologram Optical System and Method for Recording Hologram - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 있어서, 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 정 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 정 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열하여 홀로그램 광학 소자(VHOE) 기반의 풀 컬러 증강 현실 투영 디스플레이 시스템을 구현을 가능하게 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법이 개시된다. According to the present invention, in a holographic display device, a holographic optical system, and a holographic image recording method, a diffractive holographic optical element that diffracts incident light, and a color-compensated positive holographic optical that deflects light diffracted by the diffraction holographic optical element. An element, wherein the diffraction hologram optical element and the color-compensated positive hologram optical element are arranged in the order of the diffraction hologram optical element and the color-compensated holographic optical element from the incident light side to provide a holographic optical element (VHOE)-based full color Disclosed are a holographic display device, a holographic optical system, and a holographic image recording method that enable an augmented reality projection display system to be implemented.
Description
홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것으로, 특히 증강 공간 투사 디스플레이를 위한 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것이다.It relates to a holographic display device, a holographic optical system, and a holographic image recording method, and more particularly, to a holographic display device, a holographic optical system and a holographic image recording method for augmented space projection display.
홀로그래피 방식으로 기록된 스크린은 동일한 물체의 이미지를 다른 방향으로 바라보아 3차원 이미지를 만들어 낸다. 투과 기록 방법은 전체 색상 이미지를 나타낼 수 있는 화면을 기록할 수 있도록 한다.The screen recorded by the holographic method creates a three-dimensional image by looking at the image of the same object in different directions. The transmissive recording method makes it possible to record a screen capable of representing a full color image.
반사형 홀로그래픽 스크린에서 광전자는 물체광과 참조광의 간섭 패턴에 의해 반대 방향으로 기록된다. 따라서 참조광을 기록된 화면에 비추면, 조절되지 않은 빛이 다른 각도로 반사되는 것처럼 보인다. 반사형은 투과형과 같이 색 분산 문제가 없지만, 가장 큰 문제는 녹색 레이저로 기록할 경우에는 녹색으로만 복원된다는 점이다. 적색, 녹색 및 청색 레이저로 각각 기록하여 색 이미지를 복원할 수 있지만 전체 색상을 복원할 수 없다.In a reflective holographic screen, photoelectrons are recorded in opposite directions by the interference pattern of the object light and the reference light. Therefore, when the reference light is shining on the recorded screen, the unadjusted light appears to be reflected at different angles. The reflective type has no color dispersion problem like the transmissive type, but the biggest problem is that when recording with a green laser, only green is restored. Color images can be restored by recording with red, green, and blue lasers respectively, but the entire color cannot be restored.
본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것으로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열하여 홀로그램 광학 소자(VHOE) 기반의 풀 컬러 증강 현실 투영 디스플레이 시스템을 구현하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a holographic display device, a holographic optical system, and a holographic image recording method, comprising a diffractive holographic optical element that diffracts incident light, and a color compensation holographic optical element that deflects the light diffracted by the diffractive holographic optical element. And, the diffraction hologram optical element and the color compensation hologram optical element are arranged in the order of the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element from the incident light side, and a holographic optical element (VHOE) based full-color augmented reality projection display Its purpose is to implement the system.
또한, 두 종류의 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 이용한 두 단계의 회절 방법이 색 분산을 보정하고 수직 시차 정보(DC component)을 효과적으로 제거하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, a two-stage diffraction method using two types of holographic optical elements (VHOE) has another object to correct color dispersion and effectively remove vertical parallax information (DC component).
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects, not specified, of the present invention may be additionally considered within the range that can be easily deduced from the following detailed description and effects thereof.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열된다.In order to solve the above problem, a holographic display device according to an embodiment of the present invention includes a diffraction holographic optical element that diffracts incident light, and a color compensation holographic optical element that deflects light diffracted by the diffraction holographic optical element. And the diffraction hologram optical element and the color compensation hologram optical element are arranged in order from the incident light side to the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element.
여기서, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭되는 구조이다.Here, the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element each include a grating pattern for implementing a diffraction grating, and the grating pattern of the diffraction hologram optical element and the grating pattern of the color compensation hologram optical element are in opposite directions. It is a symmetrical structure.
여기서, 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이룬다.Here, the diffraction hologram optical element includes a first reference light for pattern recording and a pattern grating according to an interference fringe of the first reference light and the first object light by making the first reference light and the first object light incident on the first key plate, and the The first reference light and the first object light form an angle of 55 to 65 degrees, and the pattern grid forms an angle of 25 to 35 degrees with the normal of the first key plate.
여기서, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이룬다.Here, the color compensation hologram optical element includes a second reference light for pattern recording and a pattern grating according to an interference fringe between the second reference light and the second object light by incidence of the second reference light and the second object light on the second key plate, The second reference light and the second object light form an angle of 25 to 35 degrees, the second object light is vertically incident on the second key plate, and the pattern grid is 25 to 35 degrees to the normal line of the second key plate. Angle
여기서, 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도이다.Here, the diffraction hologram optical element reconstructs an image from the pattern of the interference fringe recorded on the diffraction hologram optical element when light is incident, and the incident angle formed by the incident light and the normal of the diffraction hologram optical element is 25~ The diffraction angle between the light diffracted by the pattern grating and the normal line of the pattern grating surface of the diffraction hologram optical element is 25 to 35 degrees.
여기서, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 0도이다.Here, the color compensation hologram optical element reconstructs an image from the pattern of the interference fringe recorded in the color compensation hologram optical element when light diffracted by the diffraction hologram optical element is incident, and the diffraction hologram optical element The incident angle formed by the light diffracted by the light and the normal line of the color compensation hologram optical element is 25 to 35 degrees, and the diffraction made between the light diffracted by the pattern grating and the normal line of the pattern grating surface of the color compensation holographic optical element The angle is 0 degrees.
여기서, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성한다.Here, the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element each include a photopolymer that stores wavefront information of light provided from the light by changing a refractive index of a constituent material, and the photopolymer starts a reaction by the light. Photoinitiator Components including a matrix element including a material having a crystalline structure and a monomer positioned around the photoinitiator form a volume lattice through a chemical reaction.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템은, 홀로그램 영상 재생을 위해 광을 생성하는 광원, 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열된다.The holographic optical system according to another embodiment of the present invention includes a light source that generates light for reproducing a holographic image, a diffraction hologram optical element that diffracts incident light, and a color compensation that deflects light diffracted by the diffraction holographic optical element. Including a holographic optical element, the diffractive holographic optical element and the color compensation holographic optical element are arranged in the order of the diffractive holographic optical element and the color compensation holographic optical element from the incident light side.
여기서, 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하며, 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루고, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며, 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭되는 구조이다.Here, the diffraction hologram optical element and the color compensation hologram optical element each include a grating pattern for implementing a diffraction grating, and the diffraction hologram optical element includes a first reference light for pattern recording and a first object light on a first key plate. And a pattern grating according to an interference pattern between the first reference light and the first object light, wherein the first reference light and the first object light form an angle of 55 to 65 degrees, and the pattern grating is the first key plate The color compensation holographic optical element makes a second reference light for pattern recording and a second object light incident on a second key plate, and the second reference light and the second object light interfere with each other at an angle of 25 to 35 degrees. It includes a pattern grid according to a pattern, the second reference light and the second object light form an angle of 25 to 35 degrees, the second object light is perpendicularly incident on the second key plate, and the pattern grid is 2 It forms an angle of 25 to 35 degrees with the normal line of the keyboard, and the grating pattern of the diffraction hologram optical device and the grating pattern of the color compensation hologram optical device are symmetrical in opposite directions.
여기서, 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도이고, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 0도이다.Here, the diffraction hologram optical element reconstructs an image from the pattern of the interference fringe recorded on the diffraction hologram optical element when light is incident, and the incident angle formed by the incident light and the normal of the diffraction hologram optical element is 25~ 35 degrees, the diffraction angle formed by the light diffracted by the pattern grating and the normal line of the pattern grating surface of the diffraction hologram optical element is 25 to 35 degrees, and the color compensation hologram optical element, the diffraction hologram optical element When the diffracted light is incident, the image is reconstructed from the pattern of the interference fringe recorded on the color compensation holographic optical element, and the light diffracted by the diffraction hologram optical element and the normal line of the color compensation holographic optical element are The incident angle formed is 25 to 35 degrees, and the diffraction angle formed between the light diffracted by the pattern grating and the normal line of the pattern grating surface of the color compensation hologram optical element is 0 degrees.
여기서, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광원으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성한다.Here, the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element each include a photopolymer that stores wavefront information of light provided from the light source by changing a refractive index of a constituent material, and the photopolymer starts a reaction by the light. Photoinitiators; A monomer located around the photoinitiator; And components including a matrix element including a material having a crystalline structure form a volume lattice through a chemical reaction.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법은, 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제1 건판상에 기록되는 단계 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제2 건판상에 기록되는 단계를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이룬다.In a holographic image recording method according to another embodiment of the present invention, when recording a grating pattern implementing a diffraction grating of a diffraction holographic optical element, a pattern of interference fringes of two lights of the first reference light and the first object light is on the first key plate. Recording and recording a pattern of interference fringes of two light of a second reference light and a second object light on a second key plate when recording a grating pattern that implements a diffraction grating of an optical element, the diffraction hologram The optical element includes a first reference light for pattern recording, and a pattern grating according to an interference fringe of the first reference light and the first object light by making a first reference light and a first object light incident on a first key plate, and the first reference light and The first object light has an angle of 55 to 65 degrees, the pattern grating forms an angle of 25 to 35 degrees with a normal of the first key plate, and the color compensation hologram optical element comprises a second reference light for pattern recording, A second object light is incident on the second key plate, and includes a pattern grid according to an interference pattern between the second reference light and the second object light, and the second reference light and the second object light form an angle of 25 to 35 degrees. , The second object light is vertically incident on the second key plate, and the pattern grating forms an angle of 25 to 35 degrees with a normal line of the second key plate.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것으로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열하여 홀로그램 광학 소자(VHOE) 기반의 풀 컬러 증강 현실 투영 디스플레이 시스템을 구현할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the present invention relates to a holographic display device, a holographic optical system, and a holographic image recording method, and a diffraction holographic optical element for diffracting incident light, and the diffractive holographic optical element. And a color compensation holographic optical element for deflecting the light diffracted by, and the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element are arranged in order from the incident light side to the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element. It is possible to implement a full-color augmented reality projection display system based on a holographic optical element (VHOE).
또한, 두 종류의 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 이용한 두 단계의 회절 방법이 색 분산을 보정하고 수직 시차 정보(DC component)을 효과적으로 제거할 수 있다.In addition, a two-step diffraction method using two types of holographic optical elements (VHOE) can correct color dispersion and effectively remove vertical parallax information (DC component).
이에 따라, LCD디스플레이 패널과 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 각도와 두 홀로그램 광학 소자(VHOE)사이의 거리를 제어하는 것 만으로 전체 컬러 이미지를 재구성하는 투영 디스플레이 시스템을 최적으로 설계 및 구현할 수 있다.Accordingly, it is possible to optimally design and implement a projection display system that reconstructs the entire color image simply by controlling the angle of the LCD display panel and the holographic optical element (VHOE) and the distance between the two holographic optical elements (VHOE).
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effect described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the provisional effect thereof are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼륨 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템의 광학적 설정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 거리에 따른 영상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a holographic display device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing dispersion of a holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a pattern recording method of a volume hologram optical device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an optical setting of a holographic optical system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an image according to a focal length according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a holographic image recording method according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a grating pattern of a holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 관련된 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, a holographic display device, a holographic optical system, and a holographic image recording method according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic display device, a holographic optical system, and a holographic image recording method.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a holographic display device according to an embodiment of the present invention.
홀로그래픽 디스플레이 장치는, 투명한 속성의 매질을 이용하여 이미지를 투사한 후 형상화하는 기술로 허공에 이미지를 띄우는 홀로그램이다. 홀로그래픽 디스플레이는 스크린 없이 이미지를 표현할 수 있다. 예를 들어, 투영 증강 모델에서 사용될 수 있다. 투영 증강 모델은 증강 현실 시스템에서 사용되며, 물리적인 입체 모델로 구성되어 컴퓨터 이미지가 현실감 있게 보이는 물체를 만들기 위해 투영된다.A holographic display device is a hologram that floats an image in the air by projecting an image using a transparent medium and then shaping it. Holographic displays can display images without a screen. For example, it can be used in a projection augmented model. Projection augmented models are used in augmented reality systems, and are composed of physical three-dimensional models, and computer images are projected to make objects that look realistic.
본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램은 빛의 진폭과 위상을 기록하고 재생하는 것이다. 물체에서 반사되어 인간의 눈에 도달하는 빛의 파면을 그대로 재현할 수 있어 완전한 3차원 영상을 재생할 수 있는 장점을 지닌다.The hologram according to an embodiment of the present invention records and reproduces the amplitude and phase of light. It has the advantage of reproducing a complete 3D image as it can reproduce the wavefront of light that is reflected from an object and reaches the human eye.
도 1을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는, 회절 홀로그램 광학 소자(200), 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)을 포함하며, 별도의 디스플레이 패널(100)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
회절 홀로그램 광학 소자(200)는 입사되는 광을 회절한다.The diffraction holographic
칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)는 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시킨다.The color compensation holographic
회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열된다.The diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element are arranged in the order of the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element from the incident light side.
초기 디스플레이 패널의 이미지는 회절 홀로그램 광학 소자(200), 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300) 두 VHOE를 통해 보정된 색 분산으로, 관찰자의 눈에 보정된 완전한 컬러의 영상으로 나타난다.The image of the initial display panel is a color dispersion corrected by two VHOEs of the diffraction hologram
구체적으로, 초기 디스플레이 패널의 광(B1)은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절되며, 회절된 광(B2)은 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에 의해 병렬로 전파되어 분산 보정된 빛(B3)이 관찰자의 눈에 나타나게 된다.Specifically, the light B1 of the initial display panel is diffracted by the diffraction hologram
회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절된 광(B2)은 B1에서 수직 시차 정보가 제거된 광이며, B1은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 30°로 입사되는 것이 바람직하다.The light B2 diffracted by the diffraction hologram
영상의 재구성 과정에서, 회절 격자가 기록된 두 VHOE는 색 분산 보정을 위해 나란히 놓여진다. In the image reconstruction process, the two VHOEs on which the diffraction gratings are recorded are placed side by side for color dispersion correction.
구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하며, 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭되는 구조로 놓여진다.Specifically, the diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element each include a grating pattern for implementing a diffraction grating, and the grating pattern of the diffraction hologram optical element and the grating pattern of the color compensation holographic optical element are symmetrical in opposite directions. It is placed in a structure that becomes.
이에 따라, 광은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절 되고 분산된 광원이 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300) 통과 후에 병렬로 전파된다. 이것은 서로 격자 방향이 다르고 색 분산 방향이 다르기 때문이다. 이 방법을 사용하면 수직 시차 정보(DC component)를 제거할 수 있다. 수직 시차 정보 는 VHOE를 통해 디스플레이 패널에서 전송되는 구성 요소이다. 이렇게 제거하지 않으면 영상이 중첩되거나 흐리게 표시된다. 하지만, 전송 방식의 경우에는 심각한 문제였지만, 회절 된 이미지만 보여 줄 수 있는 방법이 제안되었다.Accordingly, the light is diffracted by the diffraction holographic
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing dispersion of a holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
도 2의 (a)는 회절 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 것이다.FIG. 2A is a view showing dispersion of a diffraction hologram optical element, and FIG. 2B shows a dispersion of a color compensation hologram optical element.
본 발명의 실시예에서, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)로 구현되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element are preferably implemented as a volume holographic optical element (VHOE).
볼륨 홀로그램은 기록 재료의 두께가 기록에 사용 된 광 파장보다 훨씬 큰 홀로그램이다. 이 경우 홀로그램으로부터의 빛 회절은 브래그 회절(Bragg diffraction)에서만 가능하다. 즉, 빛은 올바른 파장(색)을 가져야하고 파는 올바른 모양(빔 방향, 파면 프로파일)을 가져야한다.Volume holograms are holograms in which the thickness of the recording material is much larger than the wavelength of light used for recording. In this case, light diffraction from the hologram is only possible with Bragg diffraction. In other words, the light must have the correct wavelength (color) and the correct wave shape (beam direction, wavefront profile).
볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)는 홀로그램과 같은 전통적인 광학 소자로 전방(파면)을 녹화할 수 있는 광학 소자이다. VHOE는 광 폴리머를 사용하여 제작된다. 광 폴리머는 투명도가 높은 홀로그램 기록 재료 중 하나이다. Volume hologram optical element (VHOE) is an optical element capable of recording the front (wavefront) with a traditional optical element such as a hologram. VHOE is fabricated using photopolymers. Photopolymer is one of high transparency holographic recording materials.
구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광원으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 광 폴리머는, 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제, 광 개시제 주변에 위치하는 단량체 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함한다.Specifically, the diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element each include a photopolymer for storing wavefront information of light provided from the light source by changing a refractive index of a constituent material, and the photopolymer is a light that starts a reaction by light. It comprises a matrix element comprising an initiator, a monomer located around the photoinitiator, and a material of crystal structure.
광 폴리머는 구성 물질의 굴절률을 변경하여 전방(파면) 정보를 저장한다. 광 폴리머는 광 개시제, 단량체 및 매트릭스 요소로 이루어지는 것이 바람직하다.Photopolymers store forward (wavefront) information by changing the refractive index of the constituent material. It is preferable that the photopolymer consists of a photoinitiator, a monomer and a matrix element.
빛이 켜지면, 광 개시제가 활성화되고 광 개시제 근처의 단량체는 중합체로 성장한다. 매트릭스 요소와 중합 면적 사이의 굴절률 차이는 홀로그래픽 볼륨 격자를 형성한다. 즉, 입사된 광이 상기 광 개시제에 도달하면, 상기 광 개시제의 반응이 활성화되고, 상기 광 개시제의 반응에 의해 상기 단량체가 중합체로 성장하며, 매트릭스 요소와 상기 중합체 면적 사이의 굴절률의 차이가 볼륨 격자를 형성한다.When the light is turned on, the photoinitiator is activated and the monomer near the photoinitiator grows into a polymer. The difference in refractive index between the matrix element and the polymerization area forms a holographic volume grating. That is, when incident light reaches the photoinitiator, the reaction of the photoinitiator is activated, the monomer grows into a polymer by the reaction of the photoinitiator, and the difference in refractive index between the matrix element and the polymer area is volume Form a lattice.
물체 파형과 참조 파형은 간섭을 생성하여, 볼륨 격자는 간섭 패턴에 따라 형성된다. 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에서 브랙 회절과 일치하는 빛이 입사되면, 물체 파형이 브랙 회절 법칙에 의해 다시 생성된다.The object waveform and the reference waveform generate interference, and the volume grating is formed according to the interference pattern. When light matching the Brack diffraction is incident on the volume holographic optical element (VHOE), the object waveform is regenerated by the Brack diffraction law.
브랙 회절은 X선이나 전자선 등의 결정 격자면에 의한 회절이다. 브랙 조건을 충족시키는 특정한 각도에서는 입사한 X선이나 전자선 등의 각 결정 격자면으로부터의 반사파가 특정한 방향에서 동상(同相)으로 서로 강화하여 강한 회절파를 낳는다. 이것을 브랙 반사라고도 한다. 두꺼운 홀로그램 내에서의 간섭 무늬나 비교적 두꺼운 초음파 셀 내에서의 파면이 X선이나 전자선에 대한 결정 격자면과 같은 역할을 하여 광파의 브랙 회절이 일어난다.Brack diffraction is diffraction caused by crystal lattice surfaces such as X-rays and electron beams. At a specific angle that satisfies the Brack condition, reflected waves from each crystal lattice surface, such as incident X-rays and electron beams, reinforce each other in phase in a specific direction, resulting in strong diffracted waves. This is also called the Brack reflection. The interference fringes in the thick hologram or the wavefront in the relatively thick ultrasonic cell act like a crystal lattice surface for X-rays or electron beams, and the Brac diffraction of light waves occurs.
두 파장의 전기장은 수학식 1에 의해 묘사된다.The electric field of two wavelengths is described by
여기서, ER, EO는 물체 및 참조 파형이며, AR, AO는 각각 진폭이다. w는 각 주파수를 의미하며, kR, kO 는 각각 물체와 참조 파형의 격자 파형 벡터이다. 이에 따라, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)와 같은 홀로그램 위의 두 평면 파 사이의 간섭 패턴 강도는 수학식2에 의해 주어진다.Here, E R and E O are the object and reference waveforms, and A R and A O are the amplitudes, respectively. w denotes each frequency, and k R and k O are the lattice waveform vectors of the object and reference waveforms, respectively. Accordingly, the intensity of an interference pattern between two plane waves on a hologram such as a volume hologram optical element (VHOE) is given by
ER과 EO가 연속적으로 ER와 합쳐지면, I의 광학적 강도는 상기 수학식 2에 의해 구현된다. 또한, I에 해당하는 격자 패턴이 광 폴리머 기반 VHOE 에 기록된다. 여기서 K는 물체와 참조 파형의 격자 파형 벡터이며, 수학식 3에 의해 주어진다.When E R and E O are continuously combined with E R , the optical intensity of I is implemented by
상기 수학식 3에서, K는 가장자리에 직각인 격자 벡터이다. 두개의 평면 파형 사이의 간섭 조건은 수학식 4에 의해 주어진다. 수학식 4와 같은 조건은 브랙 조건(Bragg condition)을 의미한다.In Equation 3, K is a lattice vector perpendicular to the edge. The interference condition between the two planar waveforms is given by Equation 4. A condition such as Equation 4 means a Bragg condition.
수학식 4는 브랙 조건으로, 여기에서 "θ"가 빔의 입사 각도이고, n이 굴절률이고, N은 회절 숫자이며, λ는 파장이고, K는 가장자리에 직각인 격자 벡터이다. 또한 격자의 주기는 Λ=λ/2sinθ로 구현된다.Equation 4 is a Brack condition, where "θ" is the incident angle of the beam, n is the refractive index, N is the diffraction number, λ is the wavelength, and K is the grating vector perpendicular to the edge. Also, the period of the grating is implemented as Λ=λ/2sinθ.
Kogelnik의 결합 파장 이론에서, 회절 효율에 대한 연관된 공식은 수학식 5에 의해 주어진다.In Kogelnik's combined wavelength theory, the associated formula for diffraction efficiency is given by Equation 5.
여기서, φ 와 χ는 수학식 6에 의해 주어진다.Here, φ and χ are given by Equation 6.
수학식 6에서 기록 매체 외부에서 측정되는 참조광 및 물체광 α와β의 입사 각도는 기본적으로 편향되지 않는 기록 매체에 대해 동일한 반면, 편향된 홀로그램에 대해서는 다르다. 또한, Δn과 Δα는 변조 지수와 Bragg각도에서의 각도 편차를 나타내며, 각각 기록 매체와 격자 주기의 굴절률과 두께를 나타낸다.In Equation 6, the incidence angles of the reference light and object lights α and β measured outside the recording medium are basically the same for the non-deflected recording medium, while different for the deflected hologram. In addition, Δn and Δα represent the angular deviation in the modulation index and the Bragg angle, and represent the refractive index and thickness of the recording medium and the grating period, respectively.
도 2를 참조하면, R, G 및 B 색상은 분산 각도에서 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 분산 각도에서 이론적으로 모든 색상이 병렬로 회절된다. 색 분산 시스템에 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 적용하기 위해 광 폴리머는 높은 회절 효율, 회절된 광원의 저 왜곡 및 회절된 광원의 고른 강도와 속성을 가지고 있어야 한다.Referring to FIG. 2, R, G and B colors are theoretically diffracted in parallel at the dispersion angle of the volume hologram optical element (VHOE) at the dispersion angle. To apply the volume holographic optical element (VHOE) to the color dispersion system, the photopolymer must have high diffraction efficiency, low distortion of the diffracted light source and even intensity and properties of the diffracted light source.
본 발명의 일 실시예에서, 이 기법은 광 폴리머로 만들어진 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 기반으로 하므로, 제안된 VHOE기반의 3D디스플레이 시스템의 해상도와 시차 수는 주로 광 폴리머의 물질적, 광학적 속성에 의해 제한된다. 광 폴리머는 볼륨 홀로그램과 광학 장치에 이상적인 재료이다. 이러한 장점에는 자체 개발 기능, 건식 처리, 우수한 안정성, 두꺼운 유제, 높은 감도, 큰 회절 효율, 고분해능 및 비휘발성 저장소가 포함된다. 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에서 참조광과 물체광이 주어지는 경우, 이들의 고정 간섭 패턴이 형성된다.In one embodiment of the present invention, since this technique is based on a volume holographic optical element (VHOE) made of a photopolymer, the resolution and parallax number of the proposed VHOE-based 3D display system are mainly dependent on the physical and optical properties of the photopolymer. Limited by Photopolymers are ideal materials for volume holograms and optical devices. These advantages include self-developed capabilities, dry processing, good stability, thick emulsion, high sensitivity, large diffraction efficiency, high resolution and non-volatile storage. When a reference light and an object light are given in the volume hologram optical element VHOE, a fixed interference pattern of them is formed.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼륨 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing a pattern recording method of a volume hologram optical device according to an embodiment of the present invention.
도 3의 (a)는 회절 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 도면이고, 도 3의 (b)는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 것이다.3A is a diagram showing a pattern recording method of a diffraction hologram optical element, and FIG. 3B shows a pattern recording method of a color compensation hologram optical element.
구체적으로, 볼륨 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법에서, 참조광 및 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 감광 건판상에 기록하며 이것을 홀로그램이라 한다. 물체의 상을 볼 때는 얻은 홀로그램에 참조광을 조사(照射)하여 원래의 상을 재생하는 것이다. 그를 위한 광원으로서는 레이저가 사용되는 것이 바람직하다.Specifically, in the pattern recording method of the volume hologram optical element, a pattern of interference fringes of two light of a reference light and an object light is recorded on a photosensitive key plate, and this is called a hologram. When viewing an image of an object, the original image is reproduced by irradiating the obtained hologram with a reference light. It is preferable to use a laser as a light source therefor.
참조광은 홀로그래피 법에서 광파의 진폭과 위상을 기록하는 경우, 광원으로부터 나오는 광속(光束)은 빔 분사기(beam splinter)에서 2개로 분할되는데, 이 안의 1개의 광속은 물체 광으로서 물체 면을 조사하는데 사용되지만, 또 1개의 광속은 홀로그램 건판에 직접 투영된다. 이 때, 직접 투영되는 쪽의 광속이다.In the case of recording the amplitude and phase of light waves in the holographic method, the reference light is divided into two by a beam splinter, and one light flux in it is used to irradiate the surface of the object as object light. However, another beam of light is projected directly onto the holographic key board. At this time, it is the beam of light on the directly projected side.
이와 같이 만든 홀로그램에 참조광과 같은 광선을 쬐면 간섭무늬가 회절격자의 역할을 해서 참조광이 입사한 방향과 다른 위치에서 빛이 회절되는데, 이 같은 회절광이 모인 것이 마치 처음 물체에서 반사해서 생긴 빛과 같이 된다. 이와 같이 하여 홀로그램에서 처음의 물체광이 재생된다. 그렇기 때문에 재생된 파면(波面) 안에서 들여다보면 처음 물체가 보이기는 하나 마치 물체가 저 안쪽에 있는 것처럼 보인다. 다시 보는 점을 옮기면 물체가 보이는 위치도 변하여 마치 입체사진을 보는 것처럼 보인다. 또 원래 물체의 파면(波面)이 재생되기 때문에 아주 약간 변형한 물체에서 나오는 파면과도 간섭시킬 수가 있다.When the same ray of light as the reference light is applied to the hologram, the interference pattern acts as a diffraction grating, and the light is diffracted at a position different from the direction in which the reference light is incident. The collected diffracted light is like the light reflected from the first object. Become together. In this way, the first object light is reproduced in the hologram. Therefore, if you look inside the reproduced wavefront, you can see the first object, but it looks as if the object is in there. If you move the point of view again, the position where the object is visible changes, making it appear as if you are viewing a stereoscopic picture. Also, since the original object's wavefront is reproduced, it can interfere with the wavefront from a very slightly deformed object.
도 3의 (a)는 회절 홀로그램 광학 소자는 색 분산을 제거하기 위한 광학 소자이다. 3A is a diffraction holographic optical element for removing color dispersion.
회절 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상에 기록하며, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도 50°내지 70°를 반으로 절단하는 각도로 기록된다. 구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자는 참조광과 물체광 사이의 각도 60°를 반으로 절단하는 각도로 기록되는 것이 바람직하다.The diffraction hologram optical element records a pattern of interference fringes of two light of a first reference light and a first object light on a first key plate when a grating pattern implementing the diffraction grating of the diffraction holographic optical element is recorded, and the first reference light and The angle between 50° and 70° between the first object light is recorded as an angle cut in half. Specifically, it is preferable that the diffraction holographic optical element is recorded at an angle that cuts the angle 60° between the reference light and the object light in half.
제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도가 50도 이하 또는 70도 이상일 경우, 회절 된 빛이 칼라 보상 홀로그램에 의해 회절되더라도, 색 분산이 보정되지 않을 수 있으므로, 회절 홀로그램 광학 소자에서 R, G 및 B 로만 구분되어 디스플레이 패널의 원래 이미지에 가까운 이미지를 구현하기 힘들어진다.If the angle between the first reference light and the first object light is 50 degrees or less or 70 degrees or more, even if the diffracted light is diffracted by the color compensation hologram, the color dispersion may not be corrected. Therefore, in the diffraction hologram optical element, R, G And B, it becomes difficult to implement an image close to the original image of the display panel.
회절격자는 평면 혹은 오목면에 다수의 홈을 새기고, 각 홈에서의 회절광끼리의 간섭으로 스펙트럼을 얻을 수 있게 만든 것이다. 투과형 [평면(회절)격자뿐]과 반사형이 있으나 실제로 사용되고 있는 것은 대부분 반사형이다. 선이 새겨져 있는 면에 따라 평면(회절)격자, 오목면(회절)격자, 트로이덜(회절)격자 등으로 분류할 수 있다.The diffraction grating is designed to engrave a plurality of grooves on a flat or concave surface, and obtain a spectrum by interference between diffracted light rays in each groove. There are transmission type [flat (diffraction) grid only] and reflection type, but most of them are actually used. It can be classified into flat (diffracted) grids, concave (diffracted) grids, and toroidal (diffracted) grids, depending on the side on which the lines are engraved.
도 3의 (b)는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 빔을 병렬로 전파하기 위한 광학 소자이다.3B is a color compensation hologram optical element for propagating a beam in parallel.
칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제2 건판상에 기록하며, 상기 제2 참조광과 제2 물체광 사이 20° 내지 40°의 각도로 기록된다. 구체적으로, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 물체광과 참조광 사이의 각이 30°각도로 기록되는 것이 바람직하다.When recording the grating pattern implementing the diffraction grating of the color compensation hologram optical element, the pattern of the interference fringe of the two light of the second reference light and the second object light is recorded on the second key plate, and between the second reference light and the
제2 참조광과 제2 물체광 사이의 각도가 20도 이하 또는 40도 이상일 경우, 또는 제2 물체광이 수직으로 입사하지 않는 경우 R, G 및 B 로만 구분된 빛을 병렬로 전파할 수 없으므로, 디스플레이 패널의 원래 이미지에 가까운 이미지를 구현하기 힘들어진다.When the angle between the second reference light and the second object light is less than 20 degrees or more than 40 degrees, or if the second object light does not enter vertically, light divided only into R, G and B cannot propagate in parallel, It becomes difficult to implement an image close to the original image of the display panel.
도 3의 (a)와 (b)를 참조하면, 두 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에서 기록된 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭을 이루므로, 색 분산 방향도 반대가 된다. 디스플레이의 이미지를 1개의 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에 의해 한번만 회절 하면, 색 분산이 보정되지 않으며, 이미지가 명백히 적색, 녹색 및 청색으로 분리된다. 색 분산은 회절되는 정도가 빛의 파장에 따라 다르기 때문에 발생한다. 그러나 LCD와 같은 디스플레이 패널을 사용하면 이미지가 R, G및 B로만 구분된다. 색의 분산이 지속적으로 나타나지 않는 이유는 디스플레이 패널의 이미지가 패널의 RGB픽셀로 만들어지기 때문이다. 우리가 보고 있는 이미지의 색상은 RGB의 적절한 조합이며, 따라서 색 분산이 일어났을 때 R, G, B이미지로 정확히 구분된다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에서는, 색 분산을 보정하기 위해서 두 가지 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 사용하므로 이 방법을 통해, 우리 눈의 색의 합인 디스플레이 패널의 원래 이미지에 가까운 이미지를 볼 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, since the grating patterns recorded in the two volume holographic optical elements VHOE are symmetrical in opposite directions, the color dispersion direction is also opposite. If the image on the display is diffracted only once by one volume holographic optical element (VHOE), the color dispersion is not corrected, and the image is clearly separated into red, green and blue. Color dispersion occurs because the degree of diffraction depends on the wavelength of light. However, with a display panel such as an LCD, the image is only divided into R, G and B. The reason the color dispersion does not appear continuously is that the image of the display panel is made of RGB pixels of the panel. The color of the image we are looking at is an appropriate combination of RGB, so when color dispersion occurs, it is accurately classified into R, G, and B images. On the other hand, in one embodiment of the present invention, since two volume holographic optical elements (VHOE) are used to correct color dispersion, through this method, an image close to the original image of the display panel, which is the sum of the colors of our eyes, is viewed. I can.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템의 광학적 설정을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing an optical setting of a holographic optical system according to an embodiment of the present invention.
도 4의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템은 디스플레이 패널(100), 회절 홀로그램 광학 소자(200), 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300) 및 사진 촬영 설정(30)을 포함한다. Referring to FIG. 4A, the holographic optical system according to an embodiment of the present invention includes a
디스플레이 패널의 광이 회절 홀로그램 광학 소자(200)에서 회절 되고 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)로 이동하며, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에서 다시 회절 되어 수평으로 광 테이블로 이동하게 된다.The light from the display panel is diffracted by the diffraction hologram
회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 광의 입사각이 20 내지 40도, 회절각이 20 내지 40도이다.The diffractive holographic optical element reconstructs an image from a pattern of interference fringes recorded on the diffractive holographic optical element when light is incident, and the incident angle of the light is 20 to 40 degrees and the diffraction angle is 20 to 40 degrees.
칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 회절된 광의 입사각이 20 내지 40도, 회절각이 0도이다.When the light diffracted by the diffraction holographic optical element is incident, the color compensation holographic optical element reconstructs an image from the pattern of interference fringes recorded in the color compensation holographic optical element, and the incident angle of the diffracted light is 20 to 40 Degrees, the diffraction angle is 0 degrees.
구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자(200)에서 입사각과 회절각의 크기는 둘 다 30°인 것이 바람직하다. 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에서 입사각은 30°이고 회절각은 0°이므로 광 테이블에 평행하게 된다. 영상의 색 분산이 보상되는 것을 볼 수 있다. 이것은 회절된 빛을 같은 각도로 볼륨 홀로그램 광학 소자에 넣었기 때문이다. 또한, 수직 시차 정보가 제거된 영상도 볼 수 있다. 수직 시차 정보는 디스플레이 패널에서 나오는 직사 광선이다.Specifically, in the diffraction hologram
초기 디스플레이 패널의 이미지는 회절 홀로그램 광학 소자(200), 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300) 두 VHOE를 통해 보정된 색 분산으로, 관찰자의 눈에 보정된 완전한 컬러의 영상으로 나타난다.The image of the initial display panel is a color dispersion corrected by two VHOEs of the diffraction hologram
초기 디스플레이 패널의 광(B1)은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절되며, 회절된 광(B2)은 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에 의해 병렬로 전파되어 분산 보정된 빛(B3)이 관찰자의 눈에 나타나게 된다.Light (B1) of the initial display panel is diffracted by the diffraction hologram
회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절된 광(B2)은 B1에서 수직 시차 정보가 제거된 광이며, B1은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 30°로 입사되는 것이 바람직하다.The light B2 diffracted by the diffraction hologram
영상의 재구성 과정에서, 회절 격자가 기록된 두 VHOE는 색 분산 보정을 위해 나란히 놓여진다. In the image reconstruction process, the two VHOEs on which the diffraction gratings are recorded are placed side by side for color dispersion correction.
도 4의 (b)는, 색 확산 보정 영상을 나타낸 것이다. 영상의 색상이 중첩되지 않고 개별적으로 구분된다. 또한, 투명한 특성도 확인할 수 있다. 투명성은 70%가 넘고 VHOE뒤의 물체가 분명하게 보이는 것을 확인할 수 있다.4B shows a color diffusion correction image. The colors of the image are not overlapped and are individually classified. In addition, transparent properties can also be confirmed. The transparency is over 70%, and it can be seen that the object behind the VHOE is clearly visible.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 특이한 점은 그것의 초점이다. 시선의 초점이 이미지가 형성된 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 표면과 일치하면 이미지가 흐릿하게 보이게 된다. 그 이유는 거울을 예로 들어 설명할 수 있다. 거울을 보고 거울 표면에 시선을 집중시키면 거울의 이미지가 흐릿하게 보일 것이다. 선명한 이미지를 보려면 거울 표면 뒤에 눈의 초점을 맞추어야 한다. 거울의 이미지는 가상 이미지이고 VHOE의 이미지도 가상 이미지이므로 이 원칙은 VHOE에 적용된다.The unique point of the display system according to an embodiment of the present invention is its focus. When the focus of the line of sight coincides with the surface of the color compensation holographic optical element (VHOE) on which the image is formed, the image appears blurry. The reason can be explained using a mirror as an example. If you look at the mirror and focus your gaze on the mirror surface, the mirror image will look blurry. To see a clear image, you need to focus your eye behind the mirror surface. Since the image of the mirror is a virtual image and the image of VHOE is also a virtual image, this principle applies to VHOE.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 거리에 따른 영상을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing an image according to a focal length according to an embodiment of the present invention.
구체적으로 도 5에 나타난 사진은 카메라 초점을 조절하여 사진을 찍은 결과이다. 사진들이 다양한 초점 거리에서 찍혔고, 초점 거리는 카메라와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 거리인 250mm에서 50mm간격으로 움직인다. Specifically, the picture shown in FIG. 5 is a result of taking a picture by adjusting the camera focus. Photos were taken at various focal lengths, and the focal length moves at 50mm intervals from 250mm, which is the distance between the camera and the color-compensated hologram optical element (VHOE).
도 5를 참조하면, 초점 거리를 250mm로 설정하면 이미지가 흐리게 표시되며 이 거리에서 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)가 위치한다. 초점 거리가 길어질수록 영상이 더욱 선명해진다. 초점 길이가 카메라와 디스플레이 패널 사이의 거리와 같으면 이미지가 가장 눈에 띄게 나타난다. 초점이 훨씬 길어짐에 따라 이미지가 다시 흐려지게 된다.Referring to FIG. 5, when the focal length is set to 250 mm, an image is displayed blurred, and a color compensation hologram optical element (VHOE) is positioned at this distance. The longer the focal length, the clearer the image. If the focal length is equal to the distance between the camera and the display panel, the image is most prominent. As the focus becomes much longer, the image becomes blurred again.
도 5에서 각 영상의 위와 아래에서 약간의 색 분산을 볼 수 있다. 이러한 색 분산 방향은 VHOE를 사용할 때의 방향과 반대이다. 이는 색으로 구분된 이미지가 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 통과할 때 각 RGB이미지가 수집된다는 사실을 보여 준다. 가장자리의 약간의 색 분산은 가장자리에 이미지가 형성되지 않고 VHOE의 중앙 부분만 사용되도록 더 크게 만들어 해결할 수 있다.In FIG. 5, some color dispersion can be seen from the top and bottom of each image. This direction of color dispersion is opposite to the direction when using VHOE. This shows that each RGB image is collected as the color-coded image passes through a color-compensated holographic optical element (VHOE). Slight color dispersion at the edges can be solved by making it larger so that no image is formed at the edges and only the center of the VHOE is used.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a holographic image recording method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법은 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록하는 단계(S110)에서 시작한다.The holographic image recording method according to an exemplary embodiment of the present invention starts at step S110 of recording a grating pattern for implementing a diffraction grating of a diffraction holographic optical element.
단계 S110에서 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제1 건판상에 기록된다.In step S110, when recording a grating pattern for implementing the diffraction grating of the diffraction hologram optical element, the pattern of the interference fringe of the first reference light and the first object light is recorded on the first key plate.
단계 S120에서 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제2 건판상에 기록된다.In step S120, when a grating pattern for implementing the diffraction grating of the color compensation hologram optical element is recorded, an interference fringe pattern of two light of the second reference light and the second object light is recorded on the second key plate.
단계 S110에서 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며, 단계 S120에서 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것이 바람직하다.In step S110, the diffraction hologram optical element includes a first reference light for pattern recording and a first object light incident on a first key plate, and a pattern grating according to an interference fringe between the first reference light and the first object light, The first reference light and the first object light form an angle of 55 to 65 degrees, the pattern grid forms an angle of 25 to 35 degrees with the normal of the first key plate, and in step S120, the color compensation hologram optical element comprises a pattern A second reference light for recording and a second object light are incident on a second keyboard, and include a pattern grating according to an interference pattern between the second reference light and the second object light, and the second reference light and the second object light Is formed at an angle of 25 to 35 degrees, the second object light is vertically incident on the second key plate, and the pattern grating preferably forms an angle of 25 to 35 degrees with a normal line of the second key plate.
단계 S130 내지 S140에서 상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제, 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하며, In steps S130 to S140, the diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element each include a photopolymer for storing wavefront information of light provided from the light by changing a refractive index of a constituent material, and the photopolymer is Components including a photoinitiator initiating a reaction, a matrix element including a monomer located around the photoinitiator and a material having a crystal structure form a volume lattice through a chemical reaction
단계 S130에서 상기 입사된 광이 상기 광 개시제에 도달하면, 상기 광 개시제의 반응이 활성화되어, 상기 광 개시제의 반응에 의해 상기 단량체가 중합체로 성장하고,When the incident light reaches the photoinitiator in step S130, the reaction of the photoinitiator is activated, and the monomer grows into a polymer by the reaction of the photoinitiator,
단계 S140에서 상기 매트릭스 요소와 상기 중합체 면적 사이의 굴절률의 차이가 볼륨 격자를 형성한다.In step S140, a difference in refractive index between the matrix element and the polymer area forms a volume grid.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴을 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a grating pattern of a holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
도 7의 (a)에서 회절 홀로그램 광학 소자(200)는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴(220) 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상(221)에 기록하며, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도 50° 내지 70°를 반으로 절단하는 각도로 기록된다. 구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자는 참조광과 물체광 사이의 각도 60°를 반으로 절단하는 각도로 기록되는 것이 바람직하다.In FIG. 7 (a), the diffraction hologram
도 7의 (b)에서 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(200)의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴(320) 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제2 건판상(321)에 기록하며, 상기 제2 참조광과 제2 물체광 사이 20° 내지 40°의 각도로 기록된다. 구체적으로, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 물체광과 참조광 사이의 각이 30°각도로 기록되는 것이 바람직하다.In FIG. 7B, when the
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The above description is only an embodiment of the present invention, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to those described in the claims.
10: 홀로그래픽 디스플레이 장치
200: 회절 홀로그램 광학 소자
300: 칼라 보상 홀로그램 광학 소자10: holographic display device
200: diffraction hologram optical element
300: color compensation holographic optical element
Claims (13)
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자; 를 포함하며,
상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열되되,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)이며, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하고,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상에 기록하며,
상기 입사되는 광의 기 설정된 각도는, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도를 반으로 절단한 각도이고,
상기 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)들에 의해 상기 입사되는 광이 두 단계 회절되어, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 통과한 광은 수직 시차 정보(DC component)가 제거된 광인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.A diffraction holographic optical element that diffracts light incident at a predetermined angle; And
A color compensation holographic optical element for deflecting the light diffracted by the diffraction holographic optical element; Including,
The diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element are arranged in order from the incident light side,
The diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element are volume holographic optical elements (VHOE), each including a grating pattern implementing a diffraction grating,
The diffraction hologram optical element records a pattern of interference fringes of two light of the first reference light and the first object light on a first key plate when the grating pattern of the diffraction holographic optical element is recorded,
The preset angle of the incident light is an angle obtained by cutting the angle between the first reference light and the first object light in half,
A holographic display, characterized in that the incident light is diffracted by the volume hologram optical elements (VHOE) in two stages, and the light passing through the color compensation holographic optical element is light from which vertical parallax information (DC component) has been removed. Device.
배열된 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴이 두 소자 사이의 중앙선을 기준으로 좌우 모양이 대칭되는 구조인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.The method of claim 1,
A holographic display device, characterized in that the arranged grating patterns of the diffraction hologram optical elements and the grating patterns of the color compensation holographic optical elements have a structure in which the left and right shapes are symmetrical with respect to a center line between the two elements.
상기 회절 홀로그램 광학 소자는,
상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 제1 격자 패턴을 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 제1 격자 패턴은 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.The method of claim 2,
The diffraction holographic optical element,
And a first grating pattern according to an interference pattern between the first reference light and the first object light, the first reference light and the first object light form an angle of 55 to 65 degrees, and the first grating pattern is the first A holographic display device, characterized in that it forms an angle of 25 to 35 degrees with the normal line of the keyboard.
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는,
패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 제2 격자 패턴을 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 제2 격자 패턴은 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.The method of claim 2,
The color compensation holographic optical element,
A second reference light for pattern recording and a second object light are incident on a second key plate, and include a second grating pattern according to an interference pattern between the second reference light and the second object light, and the second reference light and the second 2 The object light forms an angle of 25 to 35 degrees, the second object light is perpendicularly incident on the second key plate, and the second grating pattern forms an angle of 25 to 35 degrees with the normal line of the second key plate. Holographic display device.
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제1 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 제1 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.The method of claim 3,
The diffractive holographic optical element reconstructs an image from the pattern of interference fringes recorded on the diffractive holographic optical element when light is incident,
The incident angle formed by the incident light and the normal of the diffraction hologram optical element is 25 to 35 degrees, and the light diffracted by the first grating pattern and the normal of the surface on which the first grating pattern of the diffraction holographic optical element is located A holographic display device, characterized in that the formed diffraction angle is 25 to 35 degrees.
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제2 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 제2 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 0도인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.The method of claim 4,
The color compensation holographic optical element reconstructs an image from the pattern of interference fringes recorded in the color compensation holographic optical element when light diffracted by the diffraction holographic optical element is incident,
The incident angle formed by the light diffracted by the diffraction hologram optical element and the normal line of the color compensation holographic optical element is 25 to 35 degrees, and the light diffracted by the second grating pattern and the color compensation holographic optical element A holographic display device, characterized in that a diffraction angle formed with a normal of a surface on which the second grating pattern is located is 0 degrees.
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.The method of claim 5,
The diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element each include a photopolymer for storing wavefront information of light provided from the light by changing a refractive index of a constituent material, and the photopolymer is a light that initiates a reaction by the light. Initiator; A monomer located around the photoinitiator; And components including a matrix element including a material having a crystal structure to form a volume lattice through a chemical reaction.
상기 광원으로부터 기 설정된 각도로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자; 및
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자; 를 포함하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는,
상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열되되,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)이며, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하고,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상에 기록하며,
상기 입사되는 광의 기 설정된 각도는, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도를 반으로 절단한 각도이고,
상기 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)들에 의해 상기 입사되는 광이 두 단계 회절되어, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 통과한 광은 수직 시차 정보(DC component)가 제거된 광인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.A light source generating light for reproducing a holographic image;
A diffraction holographic optical element that diffracts light incident from the light source at a predetermined angle; And
A color compensation holographic optical element for deflecting the light diffracted by the diffraction holographic optical element; Including,
The diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element,
The diffraction hologram optical element and the color compensation holographic optical element are arranged in order from the incident light side,
The diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element are volume holographic optical elements (VHOE), each including a grating pattern implementing a diffraction grating,
The diffraction hologram optical element records a pattern of interference fringes of two light of the first reference light and the first object light on a first key plate when the grating pattern of the diffraction holographic optical element is recorded,
The preset angle of the incident light is an angle obtained by cutting the angle between the first reference light and the first object light in half,
A holographic optical system, characterized in that the incident light is diffracted by the volume hologram optical elements (VHOE) in two stages, and the light passing through the color compensation holographic optical element is light from which vertical parallax information (DC component) has been removed. .
상기 회절 홀로그램 광학 소자는,
상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 제1 격자 패턴을 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 제1 격자 패턴은 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루고,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는,
패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 제2 격자 패턴을 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 제2 격자 패턴은 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며,
배열된 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴이 두 소자 사이의 중앙선을 기준으로 좌우 모양이 대칭되는 구조인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.The method of claim 8,
The diffraction holographic optical element,
And a first grating pattern according to an interference pattern between the first reference light and the first object light, the first reference light and the first object light form an angle of 55 to 65 degrees, and the first grating pattern is the first It forms an angle of 25 to 35 degrees with the normal of the dry plate,
The color compensation holographic optical element,
A second reference light for pattern recording and a second object light are incident on a second key plate, and include a second grating pattern according to an interference pattern between the second reference light and the second object light, and the second reference light and the second 2 The object light forms an angle of 25 to 35 degrees, the second object light is incident perpendicularly to the second key plate, and the second grating pattern forms an angle of 25 to 35 degrees with the normal line of the second key plate,
A holographic optical system, characterized in that the arranged grating patterns of the diffraction holographic optical elements and the grating patterns of the color compensation holographic optical elements have a structure in which the left and right shapes are symmetrical with respect to a center line between the two elements.
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제1 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 제1 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도이고,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제2 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 제2 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 0도인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.The method of claim 9,
The diffractive holographic optical element reconstructs an image from the pattern of interference fringes recorded on the diffractive holographic optical element when light is incident,
The incident angle formed by the incident light and the normal of the diffraction hologram optical element is 25 to 35 degrees, and the light diffracted by the first grating pattern and the normal of the surface on which the first grating pattern of the diffraction holographic optical element is located The diffraction angle formed is 25 to 35 degrees,
The color compensation holographic optical element reconstructs an image from the pattern of interference fringes recorded in the color compensation holographic optical element when light diffracted by the diffraction holographic optical element is incident,
The incident angle formed by the light diffracted by the diffraction hologram optical element and the normal line of the color compensation holographic optical element is 25 to 35 degrees, and the light diffracted by the second grating pattern and the color compensation holographic optical element A holographic optical system, characterized in that a diffraction angle formed with a normal of a surface on which the second grating pattern is located is 0 degrees.
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.The method of claim 10,
The diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element each include a photopolymer for storing wavefront information of light provided from the light by changing a refractive index of a constituent material, and the photopolymer is a light that initiates a reaction by the light. Initiator; A monomer located around the photoinitiator; And components including a matrix element including a material of a crystal structure to form a volume grating through a chemical reaction.
칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제2 건판상에 기록되는 단계;를 포함하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)이며, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하고,
상기 입사되는 광의 기 설정된 각도는, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도를 반으로 절단한 각도이고, 상기 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)들에 의해 상기 입사되는 광이 두 단계 회절되어, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 통과한 광은 수직 시차 정보(DC component)가 제거된 광이며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 제1 격자 패턴을 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 제1 격자 패턴은 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루고,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 제2 격자 패턴을 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 제2 격자 패턴은 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 홀로그램 영상 기록 방법.Recording a pattern of interference fringes between the first reference light and the first object light on a first key plate when recording a grating pattern implementing a diffraction grating of a diffraction holographic optical element that diffracts light incident at a predetermined angle; And
Including; when recording a grating pattern implementing the diffraction grating of the color compensation holographic optical element, a pattern of an interference fringe of two light of the second reference light and the second object light is recorded on a second key plate, and
The diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element are volume holographic optical elements (VHOE), each including a grating pattern implementing a diffraction grating,
The preset angle of the incident light is an angle obtained by cutting the angle between the first reference light and the first object light in half, and the incident light is diffracted by two stages by the volume hologram optical elements (VHOEs), The light passing through the color compensation hologram optical element is light from which vertical parallax information (DC component) has been removed,
The diffraction hologram optical element includes a first reference light for pattern recording, and a first grating pattern according to an interference fringe between the first reference light and the first object light, by injecting the first object light onto the first key plate, The first reference light and the first object light form an angle of 55 to 65 degrees, and the first grid pattern forms an angle of 25 to 35 degrees with a normal line of the first key plate,
The color compensation hologram optical element includes a second reference light for pattern recording, and a second grating pattern according to an interference fringe between the second reference light and the second object light, and injects a second object light onto a second key plate, , The second reference light and the second object light form an angle of 25 to 35 degrees, the second object light is vertically incident on the second key plate, and the second grating pattern is 25 to the normal line of the second key plate. Holographic image recording method, characterized in that the angle of ~ 35 degrees.
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하며,
상기 입사된 광이 상기 광 개시제에 도달하면, 상기 광 개시제의 반응이 활성화되는 단계;
상기 광 개시제의 반응에 의해 상기 단량체가 중합체로 성장하는 단계; 및
상기 매트릭스 요소와 상기 중합체 면적 사이의 굴절률의 차이가 볼륨 격자를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 영상 기록 방법.The method of claim 12,
The diffraction holographic optical element and the color compensation holographic optical element each include a photopolymer for storing wavefront information of light provided from the light by changing a refractive index of a constituent material, and the photopolymer is a light that initiates a reaction by the light. Initiator; A monomer located around the photoinitiator; And components including a matrix element including a substance having a crystal structure to form a volume lattice through a chemical reaction,
When the incident light reaches the photoinitiator, the reaction of the photoinitiator is activated;
Growing the monomer into a polymer by reaction of the photoinitiator; And
And forming a volume grid in which a difference in refractive index between the matrix element and the polymer area is formed.
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