KR19980064433A - 홀로그램장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

단색을 사용해서 바람직한 관찰 각도에서 완전한 색재생을 실행할 수 있는 홀로그램 및 그 홀로그램을 제조하는 방법. 복수의 광감지부재가 연결수단을 구성하는 접착층(80)을 사용해서 연결되는 각 홀로그램을 얻기 위해 독립적으로 노광되어 2차원으로 확장되는 집적된 홀로그램을 얻는다. 홀로그램이 기준 광(22)의 간섭 및 광확산몸체(24)를 통해 통과된 대물 광에 의해 얻어져서 광확산몸체(24)로 하여금 광감지부재상에 기록되도록 된다. 광확산몸체(24)의 크기는 홀로그램으로부터 확산된 광의 스펙트랄 특성이 가시광의 파장범위 전체에 걸쳐 최소한의 바람직한 효율을 얻을 수 있게 된다.

Description

홀로그램장치 및 그 제조방법
본 발명은 홀로그램장치 및 홀로그램을 제조하는 방법 및 특히 홀로그램이 스크린용으로 사용되는 스크린 홀로그램 및 그 스크린을 제조하는 방법에 관한 것이다.
스크린 홀로그램이 종래기술에서 공지된다. 예를 들어, 일본특허 공고공보 제52-12568호를 참고하시오. 그런 스크린 홀로그램에서, 표시장치의 내용이 홀로그램의 원리하에서 생성된 투명 스크린상에 투영되어, 관찰자(viewer)는 영상을 볼 수 있는 반면에 관찰자로 하여금 투명 스크린을 경유해서 배경을 볼 수 있게 한다. 표시장치가 사용되지 않을 때, 스크린 홀로그램은 투명판으로서만 동작한다.
그런 스크린 홀로그램이 예를 들어 지하 쇼핑 몰 또는 백화점에서 쇼윈도우의 광고 등의 내용을 표시하고 은행 또는 병원에서 고객 또는 환자용 카운터에서 필요한 정보를 표시하는 반면에 응접원으로 하여금 고객 또는 환자를 식별하도록 허여하기 위해 사용된다. 사용안된 상태에서, 스크린 홀로그램은 투명판으로서 단지 기능하여, 관찰을 홀로그램 스크린에 의해 방해되지 않도록 한다.
도 52는 스크린 홀로그램의 투명형태를 사용하는 표시장치의 개략 배열을 도시한다. 상기 위치의 스크린 홀로그램(1)의 후측에서, 투사기(3) 등의 영상을 투사하는 장치인 스크린 홀로그램(1)이 배열된다. 투사기(3)로부터의 광(31)이 스크린 홀로그램(1)로 투사되어, 영상이 스크린 홀로그램(1)상에서 생성된다. 광(32)이 스크린 홀로그램(1)으로부터 방출되어, 홀로그램 스크린의 전면측이 스크린 홀로그램상에서 표시된 영상을 볼 수 있다. 또한, 배경 광(33)이 방해없이 스크린 홀로그램(1)을 통해 통과하여, 관찰자로 하여금 표시된 내용뿐만 아니라 배경(7)을 볼 수 있게 한다.
변경된 배열이 가능한데, 거기에서 투사기(3)가 홀로그램(1) 아래의 위치에서 스크린 홀로그램(1)의 후면측에서 배열된다.
부가적으로 변형된 실시예에서, 홀로그램(1)의 투명형태를 대신해서, 표시 장치는 그 자체로 공지되는 스크린 홀로그램의 반사형태를 사용할 수 있다. 반사형태에서, 투사기는 홀로그램의 전면측상에서 배열되어, 홀로그램의 전면측상의 관찰자는 표시된 내용을 볼 수 있다.
현재, 투명형태의 스크린 홀로그램을 재조하는 시스템은 도 53을 참고로 설명된다. 도면번호(110)는 레이저 광 발생기를 표시하고, 레이저 빔이 레이저 광발생기로부터 방출되고 빔 스플리터에서 2개의 빔(112 및 113)으로 분할된다. 제1분할된 빔(112)은 대물렌즈(122)로 지향되어, 분기된 광이 얻어지고, 중심을 벗어난 오목 미러(114)로 지향되어, 평행 빔(115)은 얻어진다. 평행 빔(115)이 예를 들어 얼게 된 유리로서 구성된 광확산몸체(116)를 통해 통과되어, 대물 광(117)으로서 확산된 광이 얻어진다. 다른 한편으로, 제2분할된 빔(113)은 대물렌즈(121)로 도입되어 분기된 광을 기준 광(118)으로서 얻는다.
대물 광(116) 및 기준 광(118)이 광감지부재(120)로 지향되어, 광 간섭이 발생하여, 광감지부재(120)상에 기록되는 광 간섭 프린지를 발생한다. 상기 경우에, 홀로그램으로서 광확산몸체(116)는 광감지부재(120)에서 기록된다. 그러므로, 재생 과정동안, 광확산몸체는 재생되어, 홀로그램에서 재생광의 회절 및 확산이 발생한다. 결과로서, 확산된 광이 홀로그램으로부터 방출되고, 스크린으로서 기능한다.
도 53은 투명형태의 스크린 홀로그램의 제조용 방법을 예시하고, 거기에서 대물 및 기준 광에 대한 노광이 광감지부재(120)의 동일측상에서 행해진다. 투명형태의 스크린 홀로그램의 경우에, 대물 및 기준 광에 대한 노광이 광감지부재(120)의 대향측상에서 행해진다.
또한, 예시된 방법에서 노광용 광시스템의 배열은 기준 광 및 대물 광인 레이저 빔이 동일한 수평평면을 통해 통과되도록 되어, 바람직한 크기의 홀로그램으로 하여금 단일 노광 과정의 실행에 의해 얻어지게 된다. 상기 평명은 하기에서 노광수평평면으로서 하기에서 언급된다.
그러나, 도 53을 참고로 설명된 방법에 의해 제조된 홀로그램이 도 54에 도시했듯이 재생용 광시스템에서 사용될 때, 홀로그램에 대한 백색 광의 투사는 관찰자의 시야에서 상부로 하여금 청색을 갖게 하고 하부로 하여금 황색 또는 적색을 갖게 한다.
상기 문제를 극복하기 위해, 일본특허공고 번호 제52-12568호는 다단계 노광 방법을 제안하고, 거기에서 광감지부재에 대한 일련의 노광이 적, 녹 및 청색 각각을 사용함으로써 행해진다. 대안으로서, 적, 녹 및 청색의 레이저 빔을 사용하는 노광이 박층되는 분리된 광감지부재로 행해진다.
그러나, 종래기술의 상기 방법은 적, 녹 및 청색의 레이저 빔용 3개의 레이저장치가 필요하다는 단점을 가져서, 시스템을 복잡하게 한다.
또한, 도 53의 종래기술의 방법은 홀로그램의 큰 크기가 확산몸체의 크기 제한으로 인해 필요로 될 때, 홀로그램의 바람직한 품질이 얻어질 수 없다는 단점을 또한 갖는다. 그 이유는 도 54를 참고로 설명된다. 투사기(3)로부터의 광이 스크린 홀로그램(1)의 재생을 실행하는 스크린 홀로그램(1)으로 투사될 때, 투사된 광이 스크린 홀로그램(1)에서 회절되어, 홀로그램에서 기록된 분산특성과 같은 분산특성을 갖는 분산된 광(11)이 얻어져서, 관찰자로 하여금 스크린 홀로그램상에서 영상을 관찰하도록 한다. 상기 경우에, 스크린 홀로그램의 관찰범위는 광감지부재에 기록된 광확산몸체의 영상을 관찰할 수 있다. 그러므로, 스크린 홀로그램(1)에 기록된 확산몸체의 크기는 스크린 홀로그램(1)의 관찰영역을 결정한다.
현재, 바람직한 관찰영역을 갖는 스크린 홀로그램을 제조하는 확산몸체의 크기 결정은 도 55를 참고로 현재 설명된다. 도 55에서, 확산몸체는 도면번호(116)로 지정된다. 확산몸체(116)의 전면에서, 상부 및 하부단부(120a 및 120b)를 갖는 광감지부재(120)는 거리(L1)로 배열된다. 관찰자(5)는 광감지부재(120)의 전면에서 거리(L2)로 위치된다. 관찰범위가 단부(125a 및 125b)를 갖는 도면번호(125)에 의해 형성된다. 광 감지 소자의 노광에 필요한 확산몸체(116)의 크기는 관찰영역(125)의 하부단부(125b)를 광감지부재(120)의 상부단부(120a)와 연결하는 라인a가 확산몸체(116)의 평면과 상호 교차하는 점으로부터 관찰영역(125)의 상부단부(125a)를 광감지부재(120)의 하부단부(120b)와 연결하는 라인b가 확산몸체(116)의 수직 평면과 상호 교차하는 점까지로 확산몸체(116)의 평면을 따른 길이A이다.
확산몸체(116)의 크기는 광시스템의 특정한 배열에 의해 사실상 제한되고, 그것은 광감지부재(120) 및 확산몸체(116)간의 거리(L1) 및 광감지부재(120) 및 관찰자(5)의 위치간의 거리(L2)의 값에 의해 결정된다.
짧게 말해서, 광감지부재(120)의 노광용 광확산몸체(116)의 필요한 크기는 결정된다. 즉, 광감지부재(120)의 크기가 커질수록, 광확산몸체(116)의 크기가 커져야 한다. 특히, 스크린 홀로그램을 쇼윈도우 등의 표시장치로 적용하는 경우에, 증가된 크기의 홀로그램 스크린이 필요로 되어, 광확산몸체의 크기를 매우 증가시킨다. 예를 들어, 1미터의 대각선 크기 및 ±20°의 관찰영역(관찰 각도)의 스크린 홀로그램을 제조하기 위해, 3미터의 대각선 크기의 확산몸체는 필요로 된다. 증가된 크기의 확산몸체의 사용은 광시스템 설계의 제한으로 인해 사실상 가능하다. 즉, 광확산몸체의 크기 제한이 증가된 크기의 홀로그램 스크린을 얻기가 힘들다.
증가된 크기의 스크린 홀로그램 제조시 발생된 다른 문제로서, 도 53에서 대물 광(117)을 제조하는 광확산몸체(116)를 조사하는 광(115)은 광확산몸체(116)의 크기보다 더 큰 크기로 확장되어야 하고, 기준 광(118)이 홀로그램의 제조용 광감지부재(120)의 크기보다 더 큰 크기로 확장되어야 함이 필요하다. 그것은 레이저 빔의 밀도를 광감지부재(120)의 단위 영역당 감소되게 하고, 그것은 노광 시간을 연장하고, 그것은 간섭 프린지가 광감지부재(120)상에서 안정된 상태로 머물러있는 주기보다 매우 길어져서, 증가된 크기의 홀로그램의 제조를 매우 어렵게 한다. 즉, 잘 알다시피, 제조용 광감지부재의 노광용 레이저 광의 에너지는 광감지부재를 구성하는 특정한 재료에 따라 결정된다. 예를 들어, 광감지부재용 바람직한 노광량은 2색성 젤라틴의 경우에 100 내지 300mJ/cm2간의 및 광 폴리머의 경우에 수 내지 50 mJ/cm2간의 범위에 있다. 그러므로, 30분 내지 수 시간의 범위에서 노광시간은 10와트의 출력전력의 레이저가 사용될 때에도 필요로 된다. 다른 한편으로, 홀로그램 제조용으로 허여되는 시간이 상기 언급된 바람직한 노광 시간보다 매우 짧아지는 약 10분만큼 보통 짧아져서, 홀로그램을 제조하는 것을 매우 어렵게 한다.
짧게 말해서, 종래기술은 증가된 크기의 스크린 홀로그램의 제조가 광확산몸체의 증가된 크기 및 노광시간의 연장된 지속기간의 요구사항 덕분에 어렵다는 단점을 갖는다.
본 발명은 종래기술에서 상기 언급된 어려움을 극복하고 증가된 크기의 홀로그램장치, 이전에 어렵다고 고려되는 제조 및 홀로그램장치를 제조하는 방법을 구비하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따라, 복수의 홀로그램 소자는 광감지부재로 하여금 독립적인 노광으로 되게 함으로써 및 증가된 크기의 단일 홀로그램으로 2차원으로 집적되기 위해 홀로그램 소자를 서로 연결함으로써 광감지부재로부터 제조된다.
광확산몸체가 홀로그램 소자에 기록하는 것이 바람직하다. 확산몸체를 기록하는 집적된 홀로그램 소자의 2차원 배열이 얻어져서, 홀로그램 스크린의 증가된 크기를 얻는 것을 가능하게 한다.
홀로그램 소자에 기록된 광확산몸체는 홀로그램의 그것보다 더 큰 영역을 갖는 것이 바람직해서, 홀로그램 스크린의 관찰 각도를 증가시키는 것이 가능하다.
상기 연결수단이 홀로그램의 적어도 하나의 표면상에 배열하는 것이 바람직해서, 홀로그램장치가 엄격한 대기 조건에서 지속될 수 있는 것을 가능하게 한다.
접착수단이 상기 연결수단 및 홀로그램을 연결하기 위해 구비되는 것이 바람직하다. 상기 구조의 결과로서, 명확하게 연결된 상태는 홀로그램 및 연결수단간에 연결된다. 양호하게는, 접착수단이 접착재료 또는 핫(hot)용해 재료중 적어도 하나로부터 제조된다.
접착재료가 홀로그램의 적어도 하나의 표면상에서 배열되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 윈도우 유리 등의 선택된 위치에 홀로그램을 적용하는 것이 쉽게 행해질 수 있다.
짧게 말해서, 큰 크기의 홀로그램의 원 숏(one shot)제조를 대신해서, 2차원 방향으로 부분으로 된 홀로그램의 집적에 의해 추종되는 부분으로 된 홀로그램의 제조는 본 발명에 따라 사용된다. 그러므로, 본 발명은 증가된 크기의 홀로그램을 얻기가 쉽다.
그러나, 고르지 못한 색의 상기 언급된 문제가 해결되지 않은 채로 남는다. 상기 문제를 극복하기 위해, 발명자는 광확산몸체 및 광감지부재의 크기들간의 특정한 관계가 문제를 해결할 수 있다는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명의 해결책에 따라, 광확산몸체의 크기가 설계되어 백색광 크기의 확산 광의 스펙트랄 특성이 가시 광의 파장범위 전체를 커버한다. 상기 해결책에 의해, 완전히 색으로 된 홀로그램의 제조는 단색의 레이저가 사용된다는 사실과 무관하게 가능하게 된다.
광확산몸체를 기록하는 복수의 홀로그램이 집적해서 집적된 홀로그램이 2차원 방향으로 있는 크기를 갖는 것이 바람직하다.
서로 인접하는 홀로그램이 부분적으로 겹쳐지고 그 겹쳐진 부분이 절단 및 제거되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 접합부분에서 갭을 갖지 않는 증가된 크기의 집적된 홀로그램이 얻어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 색의 고르지못함을 억제하기 위해, 광확산몸체의 크기 결정이 다음의 고려 사항으로써 행해진다. 처음에, 가시광의 파장범위 전체를 커버할 수 있는 광확산몸체의 크기를 결정하기 위해, 홀로그램 영상에 관한 이론적인식이 사용되어 재생 과정의 실행동안 가시광 모두를 회절되게 하는 노광 광시스템에서 필요로 된 대물 광의 입사각의 범위를 얻는다. 상기 과정의 상세한 설명은 현재 설명된다.
즉, 도 1은 광감지부재의 노광용 광시스템을 도시하고 도 2는 도 1의 시스템에 의해 제조된 홀로그램의 재생시스템을 도시한다. 도 1에서, θr는 광감지부재(20)에 횡단하는 방향으로 점A에서 광감지부재(20)로 도입된 기준 광(22)의 입사각도이고, θ0는 점A에서 광감지부재(20)로 도입된 대물 광(26)의 입사각도이고, λ0는 레이저의 파장이다. 또한, 도 2에서, θc는 홀로그램(30)에 횡단하는 방향으로 점C에서 발생된 스크린 홀로그램(30)으로 도입된 재생 광(32)(도시안된 영상장치로부터의 투사 광에 대응하는)의 입사각도이고, θi는 화살에 의해 도시된 방향(홀로그램(30)에 횡단하는 방향)으로 스크린 홀로그램(30)으로부터 방출된 회절 광(34)의 각도이고, λc는 회절 광(34)의 파장이다.
sinθi=sinθc+μ(sinθ0- sinθr) (1)
=λc/λ0(2)
상기 식에서, 광감지부재의 점A에서 및 그 점A에 대응하는 홀로그램(30)의 점C에서 θr및 θc는 일정하다. 레이저 파장λ0는 예를 들어 아르곤 레이저의 경우에 514.5nm이다. 또한, 확산 광(34)의 방출 각 θi이 예를 들어 0°의 바람직한 값으로 결정될 때, 상기 식(1)은 θ0및 θc간의 바람직한 관계를 결정한다. 상기 식을 사용함으로써, 재생과정의 실행동안 스크린 홀로그램(30)전체로부터 방출된 회절광의 파장λc이 가시 파장 영역을 커버하는 방법으로 입사각θ0는 결정될 수 있고, 그것에 의해 광확산몸체(24)의 바람직한 크기S의 결정이 행해질 수 있다.
본 경우에, 광감지부재(20)의 측면의 길이 M 및 광확산몸체(24)의 길이 S간의 차(S1+S2)는 가시광의 파장이 380 및 780nm간의 범위하에 있을 때, 다음의 식을 만족해야 한다.
S1≥L×tan(sin-1((sinθi- sinθc) ×(λ0/λc2) + sinθr) - M1및
S2≥L×tan(sin-1((sinθi- sinθc) ×(λ0/λc1) + sin?r) - M2
그러므로, 본 발명에 따라, 상기 식에 의해 결정된 광확산몸체 크기의 선택으로 인해, 스크린 홀로그램이 매우 증가된 관찰영역으로 제조될 수 있는 반면에, 광감지부재로의 기록이 단색 레이저에 의해 행해질 때에도 고르지못함의 발생을 방지한다. 즉, 홀로그램의 설계용 상기 방법을 사용함으로써, 홀로그램의 표면 모두에 걸친 회절 광의 파장이 가시파장을 커버할 수 있다. 그러므로, 색을 갖는 영상이 투사기 등의 영상장치를 사용함으로써 스크린상에서 알맞게 발생될 수 있다.
상기 설명했듯이, 본 발명에 따라, 복수의 부분으로 된 홀로그램이 2차원 방향으로 있게 되는 집적된 홀로그램을 구비하기 위해 집적된다. 그러나, 다음의 문제는 광시스템에서 광감지부재의 노광의 실행동안 발생된다. 즉, 광감지부재의 노광동안, 광감지부재(20)의 중심점(C)이 노광수평표면에서 위치되야 하고, 거기에서 기준 광(22)의 축(22a) 및 대물 광(26)의 축(26a)이 위치되야 한다. 도 3에서 α로 도시된 방향에서 관찰되듯이 광감지부재(20), 기준 광의 축(22a) 및 대물 광(26)의 축(26a)간의 상대 배열은 광감지부재, 기준 광의 축 및 대물 광의 축이 도 3에서 120, 118a 및 117a 각각으로 도시되는 것을 제외하고는 도 53에 도시된 것과 같다.
그러나, 2차원 방향으로 있게 되는 부분으로 된 홀로그램의 집적된 배열의 경우에, 부분으로 된 홀로그램을 각기 구성하는 각 부분으로 된 광감지부재의 중심점(C1 및 C2)이 분할 이전에 광감지부재(20)의 중심점(C)에 대해 상향 및 하향으로 시프트된다. 그러므로, 기준 광(22)의 분기점(22b) 및 부분으로 된 광감지부재(20a)의 중심점(C1 및 C2)을 연결하는 기준 광(22)의 축(22c)은 노광수평평면에 대해 기울어진다. 그것은 기준 광(22)이 기울어진 각도θs에서 광감지부재로 도입되도록 배열을 이루게 한다는 것을 의미하여, 한편으로 광시스템의 설계를 복잡하게 하고, 다른 한편으로 관찰자 또는 운용자가 광시스템의 필요한 조절 과정동안 레이저 광에 의해 볼수 없게 된다.
상기 문제를 극복하기 위해, 본 발명에 따라, 해결책이 제안되고, 거기에서 광감지부재의 노광용 광시스템이 수평으로 유지되도록 하는 방법으로 광감지부재의 노광이 동일한 각도로 광감지부재의 축에 대해 시스템에서 광감지부재 및 광확산몸체를 회전함으로써 행해진다. 결과로써, 노광이 광감지부재를 수직으로 분할함으로써 행해지는 경우에도, 분할된 광감지부재의 노광 동작이 수평 평면에 유지된 광시스템에 의해 행해지는 것이 가능하다.
광감지부재 및 광확산몸체의 회전이동이 서로 직교하는 세 개의 축 각각에 대해 독립적으로 행해지는 것이 바람직하다. 결과로서, 부분으로 된 광감지부재용 노광 과정이 수평 평면에서 유지된 광시스템에 의해 쉽게 행해진다. 또한, 광확산몸체의 크기보다 더 큰 폭의 평행 빔이 제조될 수 없는 상황에서, 광감지부재의 노광이 가능하다.
또한, 광감지부재의 노광동안 광확산몸체를 조사하는 대물 광이 노광수평평면외측의 위치로부터 광감지부재에 기울어지게 도입되어, 종래의 장치에서 광시스템을 알맞게 배열하는 어렵고 레이저 빔이 예측할 수 없는 방향으로 방출되게 된다. 노광용 광시스템이 노광수평평면상에 쉽게 배열되기 때문에 상기 문제는 본 발명에 따라 발생되지 않는다.
적어도 광확산몸체의 불필요한 부분이 불투명하게 재조되는 방법으로 광감지부재의 노광이 행해지는 것이 바람직하다. 결과로써, 부분으로된 광감지부재 모두의 노광은 홀로그램이 제조될 때마다 광감지부재 및 광확산몸체를 회전시키지 않고 실행될 수 있어, 광감지부재의 노광을 실행하는 광시스템의 세트업을 매우 간단하게 한다.
도 1은 광감지부재의 노광용 광시스템의 부분도.
도 2는 도 1의 시스템에 의해 얻어지는 홀로그램의 재생용 광시스템의 부분도.
도 3은 광감지부재의 노광용 광시스템의 부분 개략 투사도.
도 4는 본 발명에 따른 광감지부재의 노광용 광시스템의 전체 평면도.
도 5는 홀로그램의 재생용 광시스템의 부분도이고, 관찰범위 및 광확산몸체간의 크기 관계의 예시도.
도 6은 광시스템의 부분, 측면도이고, 수직 분할된 광감지부재의 노광의 실행동안 발생되는 문제의 예시도.
도 7은 홀로그램의 집적용 기판 및 부분으로 된 홀로그램간의 관계를 예시하는 부분, 개략, 투시도.
도 8 내지 13은 부분으로 된 홀로그램의 집적용 방법의 예시도.
도 14a 및 14b, 15a 및 15b 및 16a 및 16b는 부분으로 된 홀로그램의 단일화용 다른 실시예의 예시도.
도 17는 노광수평표면에 대한 조절 완료후 광감지부재의 노광용 광시스템의 부분 측면도.
도 18은 도 17와 비슷하나 광감지부재의 회전이동의 실행 이전의 도시도.
도 19는 분할된 광감지부재의 노광용 광시스템의 부분, 개략, 사시도.
도 20은 도 19와 비슷하나 다른 실시예의 예시도.
도 21 내지 27은 도 20에서 광시스템의 측면도이고, 분할된 광감지부재의 노광동안 다양한 단계의 예시도.
도 28은 다른 실시예에서 광확산몸체 및 광감지부재간의 관계의 도시도.
도 29는 도 28의 광시스템의 투시도.
도 30은 다른 실시예에서 노광시스템의 부분, 개략, 사시도.
도 31은 다른 실시예에서 표시시스템의 개략, 측면도.
도 32는 도 31의 시스템에서 사용된 홀로그램을 제조하기 위한 노광용 광시스템의 개략, 측면도.
도 33은 도 32의 광시스템의 사시도.
도 34는 다른 실시예에서 노광용 광시스템의 측면, 부분도.
도 35는 도 34의 시스템에서 광확산몸체의 조립체의 사시도.
도 36 내지 38는 도 34의 노광시스템의 부분, 측면도이고 실시예의 동작 예시도.
도 39 내지 48은 다른 실시예에서 홀로그램의 각종 변형의 횡단면도의 예시도.
도 49a는 다른 변형에서 홀로그램의 평면도.
도 49b는 도 49a에서 홀로그램의 횡단면도.
도 50은 변형에서 홀로그램의 횡단면도의 예시도.
도 51a는 도 50에서 홀로그램의 스펙트랄 특성을 측정하는 방법.
도 51b는 재생 파장 및 효율간의 관계의 도시도.
도 51c는 색도 다이어그램의 도시도.
도 52는 종래기술에서 표시시스템의 개략도.
도 53는 홀로그램을 제조하는 광시스템의 개략도.
도 54는 종래기술에서 홀로그램 재생의 개략적인 예시도.
도 55는 광확산몸체 및 관찰범위(각도)의 크기간의 관계의 예시도.
제1실시예
현재, 상기 언급된 곤란성을 극복하기 위한 본 발명의 실시예는 설명된다. 도 4는 본 발명에 따른 노광용 광시스템을 도시하고, 빔 스플리터(52)로 지향되는 레이저 빔의 발생용 레이저 빔 발생기(50)를 포함하고, 거기에서 레이저 빔(51)은 2개의 빔인 제1빔(53) 및 제2빔(54)으로 분할된다. 제1빔(53)이 제1미러(55) 및 제2미러(55)를 경유해서 확장된 빔(58)을 생성하는 제1대물렌즈(56)로 지향된다. 상기 확장된 빔(58)은 중심을 벗어난 포물선 표면 오목 미러(59)로 지향되어 수평평행 빔(60)이 얻어지고, 광확산몸체(24)를 통해 통과한다. 광확산몸체(24)를 통한 평행 빔의 통과는 대물 광(26)으로 하여금 발생되게 하고, 광감지부재(20)를 조사한다.
나머지 레이저 빔(54)은 제3미러(61) 및 제4미러(62)를 경유해서 제2대물렌즈(63)로 지향되고, 거기에서 기준 광으로서 분기된 광(22)이 얻어지고, 광감지부재(20)를 조사한다.
광감지부재(20)에서, 간섭이 기준 광(22) 및 대물 광(26)간에 발생되고, 프린지(fringe)로 하여금 광감지부재(20)에서 기록되도록 한다.
또한, 상기 제1실시예에서, 기준 광(22)을 도입되게 하는 표면에 대향하는 광감지부재(20)의 표면상에서 또는 광감지부재(20)의 양 표면상에서, 반-반사(anti-reflection ; AR) 유리(도시안된)는 지수 정합 액체를 경유해서 부착됨으로써, 그렇치않으면 잡음 광에 의해 발생되는 간섭 프린지의 발생을 방지한다.
레이저 빔 발생기(50)는 예를 들어 514.5nm의 파장의 레이저 빔을 발생하는 아르곤 레이저로서 구성된다. 광감지부재(20)는 예를 들어 포토폴리머 또는 중크롬 젤라틴 등의 재료로부터 형성된다. 또한, 확산몸체(24)는 예를 들어 얼어 붙은 유리 또는 오팔 유리로부터 구성된다.
광시스템의 상기 언급된 구성에서, 광감지부재(20) 및 광확산몸체(24)간의 위치 관계, 광확산몸체(24)의 크기 및 기준 광(22)의 입사각 및 기준 광(22)으로부터의 입사 거리는 이하에서 충분히 임계 계수이다.
바람직한 관찰(view)영역(관찰각도)을 발생시키는 광감지부재(120) 및 광확산몸체(116)의 크기들간의 관계는 종래기술에서 단일 숏(shot) 노광 과정에 의해 도 55를 참고로 해서 이미 설명된다. 본 발명의 도 4에 도시된 제 1 실시예에서, 홀로그램이 상부 및 하부로 분할된다. 그러나, 각 분할된 부분이 바람직한 관찰 각도값(범위)를 가짐을 필요로 한다.
필요한 관찰 각도를 얻게 하는 확산몸체(24)의 크기는 다음과 같이 결정된다. 즉, 상부의 관찰 각도 즉 분할된후 분할된 홀로그램을 만족하는 광확산몸체(24)의 크기는 관찰 각도(125)의 하단(125b)을 홀로그램(30)의 상단(30a)으로써 연결하는 라인a가 광확산몸체(24)의 수직 평면p와 교차하는 점 및 관찰 각도(125)의 상단(125a)을 홀로그램(30)의 상단(30b)으로써 연결하는 라인b가 광확산몸체(24)의 수직 평면p와 교차하는 점간에 있는 것이다. 환언해서, 도 4의 광시스템은 도 5에 도시했듯이 홀로그램(30) 및 광확산몸체(24)간의 관계에 정확하게 대응하는 광확산몸체(24) 및 광감지부재(20)간의 위치 관계가 얻어지게 한다.
하측에서 홀로그램의 하부 분할된 부분(30b)에 대해, 광감지부재 및 광확산몸체간의 배열은 관찰영역(125)의 중심점을 연결하는 축(70)에 대해 대칭으로 되는 확산몸체 및 홀로그램의 배열을 구비한다.
도 5를 참고로 설명했듯이, 홀로그램을 상부 및 하부로 분할하는 노광시스템에 따라, 광확산몸체의 크기는 도 5의 점선(24A)으로 도시된 길이로 감소된다. 그러므로, 기준 광(22) 및 대물 광(26)의 밀도의 증가는 얻어지고, 광감지부재(20)의 노광을 쉽게 한다.
현재, 입사각 및 입사 거리간의 관계는 도 6을 참고로 설명된다. 도 6에서, 광감지부재(20)는 분할 이전의 상태에 있다. 기준 광(22)의 분기점이 점(22b)에 의해 지정된다. 광감지부재(20)는 상부(20a) 및 하부(20b)로 라인을 따라 분할된다. 상부(20a)는 중심점(C1)을 갖는 반면에 하부(20b)는 중심점(C2)을 갖는다. 상부(20a)에 대한 기준 광(22)의 입사 거리는 점(22b) 및 중심점(C1)을 연결하는 축을 따른 분기점(22b) 및 중심점(C1)간의 거리이다. 또한, 홀로그램 상부(20a)에 대한 기준 광(22)의 입사각이 θ1로 지정된다. 비슷한 방법으로, 광감지부재(20)의 하부(20b)에 대한 기준 광(22)의 입사 거리는 점(C2 및 22b)을 연결하는 축(22c)을 따라 중심점(C2) 및 분기점(22b)간의 거리이다. 또한, 홀로그램 하부(20b)에 대한 기준 광(22)의 입사각이 θ2로 지정된다.
짧게 해서, 분할형 홀로그램의 발생은 기준 광(22)의 분기점(22b) 및 상부 및 하부 홀로그램(20a 및 20b)의 위치간의 배열을 유지하는 동안, 즉 입사 거리 및 입사각도를 유지하는 동안 도 4에 도시했듯이 광시스템에 의해 가능하다.
현재, 홀로그램에 기록된 광확산몸체 색의 고르지못함을 억제하는 광확산몸체 및 광감지부재의 크기들간의 관계는 도 1 및 2를 참고로 설명된다.
도 1 및 2에서
θr는 광감지부재(20)에 대한 기준 광(22)의 입사각도이고;
θ0는 광감지부재(20)로 도입된 광확산몸체(24)로부터의 대물 광(26)의 입사각도이고;
θc는 발생된 홀로그램(30)으로 도입된 재-발생 광(32)의 입사각도이고;
θi는 홀로그램(30)으로부터의 회절 광(34)의 출구 각도이고;
λ0는 기록동안 레이저 빔의 파장이고;
λc는 회절된 방향(λi)의 파장이고, 거기서 ?c는 범위(λc1내지 λc2)에 있고 λc1는 380nm이고 λc2는 780nm이고,
L는 광감지부재(20)에 대한 기록동안 광확산몸체(24) 및 광감지부재(20)간의 거리이고,
S는 광확산몸체(24)의 측면 길이이고,
M는 광감지부재(20)의 측면 길이이고,
S1은 기준 빔(22)의 입구측에 인접한 측면상에서 광감지부재(20) 및 광확산몸체(24)의 길이차이고,
S2은 기준 빔(22)의 입구측에 대향하는 측면상에서 광감지부재(20) 및 광감지부재(20) 및 광확산몸체(24)의 길이차이고,
M1은 기준 광(22)의 입구측에 인접하는 광감지부재(20)의 단부 및 기준 광(22)을 도입하게 하는 광감지부재(20)의 점A간의 거리이고,
M2은 기준 광(22)의 입구측에 대향하는 광감지부재(20)의 단부 및 점(A)을 도입하게 하는 광감지부재(20)의 점A간의 거리이고,
m은 확산몸체(24)의 측면 길이 광감지부재간의 차(m =S-M=S1+S2)이다.
본 발명에 따라, 가시 광 영역에서 적어도 파장의 모든 범위를 따라 바람직한 효율을 얻기 위해, 본 발명자는다음의 식이 만족됨을 발견했다.
S1≥L×tan(sin-1((sinθi- sinθc) × (λ0/λc2) + sinθr) - M1(3)
S2≥L×tan(sin-1((sinθi- sinθc) × (λ0/λc1) + sinθr) - M2(4)
본 발명을 작동시킬 때, 광감지부재에 대한 기준 광의 입사각도θr는 35°이고; 광감지부재로의 대물 광의 입사각θ0는 -31.3 내지 27.3°의 범위이고; 홀로그램에 대한 재생 광의 입사각도θc는 35°이고; 홀로그램(λi)에 의한 재생 광의 회절 각도θi는 ±10°이고; 레이저 빔 파장λ0는 기록동안 514.5 nm이고; 재생용 레이저 빔 파장λc는 380 내지 780nm간의 범위에 있고; 기록동안 확산몸체 및 광감지부재간의 거리 L은 780mm이고; 광감지부재의 측면의 길이 M은 300mm이다. 상기 경우에, 상기 식으로부터, 790mm의 값의 광확산몸체(24)의 측면 길이 S는 결정된다.
본 발명의 상기 배열에 따라, 색 정합이 홀로그램의 분할부들간의 접합(seam) 영역에서 얻어지도록 하는 방법으로 바람직한 관찰영역내의 색으로써의 재생이 가능하다.
더 상세하게, 상기 실시예의 구조에서, 요구된 관찰 범위에 따라 결정되는 도 2의 회절 광(34)의 출구 각도θi의 총 범위내에서 회절 광(34)의 파장λc가 가시 파장에 있는 방법으로 확산몸체의 바람직한 크기 및 위치의 결정이 가능하다.
광확산몸체의 분할후 노광용 광시스템에서, 분할된 확산몸체를 조사하는 광이 평행 빔일 필요는 없다. 환언해서, 분기 빔이 사용될 수 있다. 상기 경우에, 확산몸체의 확산 용량이 넓은 분기 범위를 구비해야함이 필요함으로써, 확산몸체의 단부에 대한 분기 광의 입사각이 확산몸체의 확산용량을 증가시키기 위해 대응하는 각도보다 적다.
도 7은 접합에서 간격없이 배열되는 상기 구성된 상부 및 하부 홀로그램(310 및 320)에 의해 구성되는 홀로그램장치(30)를 도시한다. 홀로그램(310 및 320)은 수지판 등의 기판(73)에 인가되거나 수지시트(커버 막)는 연결수단으로서 접착층(72)에 인가되어, 예를 들어 쇼윈도우에서 전시할 목적으로 응용되어 사용될 수 있는 바람직한 관찰 범위를 갖는 증가된 크기의 단일 홀로그램의 제조를 완성한다. 그런 커버막에 의해 커버된 홀로그램장치의 제조방법은 상기 방법을 실현하는 단계를 예시하는 도 8 내지 13을 참고로 설명된다.
잘 알다시피, 홀로그램을 형성하는 도 4에서 광시스템에 의한 노광 과정동안 광감지부재는 하부 유리판 및 상부 투명막간에 접착제에 의해 유지되어 광감지부재가 손상으로부터 보호된다. 그러므로, 도 8에서 도시했듯이 제1단계에서, 상부 보호막(76 및 77)과 함께 홀로그램(310 및 320)이 유리기판(74 및 75)으로부터 벗겨진다. 그후, 연결되는 상부 홀로그램(310) 및 하부 홀로그램(320)은 나란한 관계로 주의깊게 위치되어, 간격이 접합부분에 남지않는 반면에, 홀로그램(310 및 320)이 투명막(76 및 77)위에서 위치된다. 또한, 기판(72)은 단부 대 단부로 접촉하는 상태에 있는 홀로그램(310 및 320)위에 위치되는 반면에, 접착층(73)이 기판(72)위에 위치된다.
접착층(73)이 이오노머(ionomer) 수지, 에틸렌 수지, 에틸렌-에틸 아크릴 공중합체 수지 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지로부터 선택된 적어도 하나의 핫(hot) 용해 재료 종류로부터 형성된다. 또한, 기판(72)은 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate ; pet) 등의 재료로부터 제조된다.
분할된 상부 및 하부 홀로그램(310 및 320)의 집적의 다음 단계에서, 도 9에서 도시했듯이 핫 프레스 롤러(90 및 91)를 구비하는 핫 라미네이터(laminator)(H)는 사용된다. 홀로그램(310 및 320)을 직면하는 접착층(72)을 갖는 기판(73)과 함께 홀로그램(310 및 320)은 회전되는 핫 롤러(90 및 91)간에 프레스된다. 그러므로, 홀로그램(310 및 320)이 접착층(72)을 경유해서 기판(73)에 단단히 고정된다. 그후, 도 10에 도시했듯이, 투명막(76 및 77)이 벗겨진다.
도 11에 도시했듯이, 접착층(72)을 경유해서 기판(73)으로써 박층된 홀로그램(310 및 320)이 홀로그램(310 및 320)을 직면하는 접착층(78)으로써 커버막(79)에 의해 커버되고 비슷한 방법으로 핫 라미네이터(H)의 핫 프레스 롤러(90 및 91)간에 통과된다. 결과적으로, 집적되고 박층된 홀로그램 조립체는 도 12에 도시했듯이 얻어진다.
최종 단계에서, 도 13에 도시했듯이, 홀로그램 조립체의 막 형태의 상부 또는 하부측상에서, 접착재료의 층(80)이 라미네이터 또는 수성 접착제 등의 알맞은 수단에 의해 박층된다. 집적된 홀로그램의 상기 구조 덕택에, 홀로그램장치(30)의 바람직한 크기를 바람직한 위치로 적용하는 것이 가능한다.
제2실시예
본 발명에 따라, 집적된 조립체(30)를 얻기 위해 홀로그램(310 및 320)이 배열되어 간격이 홀로그램(310 및 320)간의 접합에서 생성되지 않게 하는 것을 필요로 한다. 현재, 서로 인접하는 홀로그램(310 및 320)간의 간격을 발생하지 않고 홀로그램을 배열하는 본 발명에 따른 방법이 도 14a 및 14b 내지 16a 및 16b를 참고로 설명된다.
과정의 제1단계에서, 도 1 내지 13을 참고로 설명된 방법에 의해 제조된 홀로그램(310)은 도 14a 및 14b에 도시된 유리판(74)으로부터 벗겨진다. 비슷하게, 홀로그램(320)은 또한 유리판(75)으로부터 벗겨진다. 그후, 홀로그램 부분(310 및 320)이 배열되어 서로 인접하는 홀로그램 부분의 측면 에찌가 특히 도 15b에서 도시했듯이 약간 겹쳐진다. 그후, 절단이 절단도구를 사용함으로써 도 15a에 도시되는 겹쳐진 부분을 따라 위치된 접합 라인 A-A 및 B-B을 따라 이루어져서, 겹쳐진 부분이 도 16a 및 16b에 도시했듯이 제거된다. 그후, 접착층(72)을 경유해서 기판(73)을 적용하는 것이 행해지고, 도 9 내지 13를 참고로 이미 설명된 홀로그램 조립체와 비슷한 조립체(30)를 얻는 비슷한 과정이 뒤따른다.
간단히 말해서, 본 실시예에 따라, 연결수단으로서의 기판(73)에 의해 서로 연결된 2차원 공간의 복수의 홀로그램(310 및 320)을 얻기 위해, 홀로그램들은 그 에찌 부분에서 겹쳐지고 그 겹쳐진 부분이 절단된다. 그러므로, 홀로그램 부분이 단지 연결되어 단부 대 단부로 연결된 상태가 얻어지고 그후 서로 연결되도록 하는 방법과 비교해서, 더 가까운 단부 대 단부로 연결된 구조, 즉, 홀로그램 조립체(30)의 접합없는 구조가 얻어질 수 있다.
제3실시예
실시예에 따라, 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 홀로그램장치(30)의 최적 배열이 시험에 의해 결정된다. 즉, 신뢰성의 평가, 홀로그램장치(30)의 단부의 보이지않음 및 작동 능력이 행해진다.
본 실시예에서, 기판(73)이 폴리에틸렌 테레프타레이트로부터 제조되고, 접착층(72)이 이오노폴리머(ionopolymer)로부터 제조된다.
핫 라미네이트는 150mm의 직경을 갖는 도 9의 핫 롤(90 및 91)을 갖는 핫 라미네이터 및 직경 63mm을 가지면서 프레스하는 공기 실린더에 의해 행해진다. 롤의 온도는 100 내지 130℃간의 범위에 있고. 압력 실린더의 압력이 1 내지 4.5kg/cm2간의 범위에 있다.
신뢰성은 파장의 변화도, 효율의 변화도 및 절반 대역폭의 변화도에 의해 평가된다.
홀로그램 소자의 단부의 비-가시성이 집적된 다수의 홀로그램 소자로 제조되는 증가된 크기의 스크린에 관하여 감지 시험에 의해 평가된다. 즉, 서로 인접하는 홀로그램 소자의 단부간의 경계가 관찰자에 의해 지각할 수 없을 때 양호한 결과의 결정은 얻어진다.
작동 능력이 홀로그램 소자를 윈도우 유리로 적용을 사실상 실행함으로써 평가된다.
시험 결과는 다음의 표 Ⅰ에서 도시된다.
로진(Rosin)막의 두께(㎛) 고용해의 두께(㎛) 신뢰성의 평가결과 홀로그램 단부의비-가시성 작동능력
파길이의 변화(%) 효율의 변화도(%) 절반 대역폭의 변화도(%)
12 30 -0.9 ○ -2.3 ○ -1.8 ○ ○ ○
50 +0.7 ○ -1.9 ○ -2.2 ○ ○ ○
25 30 -1.2 ○ +1.6 ○ -3.0 ○ ○ ○
50 +1.1 ○ -1.5 ○ -1.2 ○ ○ ○
50 30 -2.5 ○ -2.2 ○ -1.5 ○ ○ ○
50 +0.2 ○ -2.2 ○ +2.1 ○ ○ ○
100 30 +1.8 ○ +1.9 ○ +0.5 ○ ○ △
50 -2.9 ○ -1.5 ○ -3.0 ○ ○ △
75 -1.4 ○ -1.2 ○ -2.3 ○ ○ △
188 50 +2.2 ○ +1.8 ○ -2.3 ○ ○ △
75 +0.8 ○ -1.2 ○ -2.1 ○ ○ △
250 50 -2.6 ○ -1.9 ○ -2.3 ○ ○ ×
75 -1.9 ○ -1.3 ○ -0.9 ○ ○ ×
○ : 양호
△ : 중간
× : 불량
상기 표에서 명백하듯이, 기판(73)의 두께가 12 내지 250μm 간의 범위이고 핫 용해 층의 두께가 30 내지 37μm간의 범위에 있을 때, 양호한 결과는 비-가시성뿐만 아니라 신뢰성에 관해서 얻어진다. 그러나, 작동 능력의 관점으로부터, 홀로그램 조립체(30)의 총 두께는 바람직하게는 약 500μm 이하이고, 더 바람직하게는 약 200μm이하이다. 즉, 증가된 두께의 막은 그 자체의 막으로 하여금 충분한 강도를 갖도록 하고, 홀로그램을 유리 기판에 적용해서 실행하는 데, 덜 효과적이게 한다.
제4실시예
본 발명은 단일 홀로그램 조립체를 구성하기 위해 결합되는 도 16a에 도시했듯이 길이 및 폭을 따라 2×2 등의 바람직한 숫자의 분할된 홀로그램 부분의 노광용 방법에 또한 관련된다. 광시스템은 도 18에 도시된 광감지부재의 부분(20a)의 노광시스템의 회전도인 도 17에 도시된다. 다른 한편으로, 도 19는 길이 및 폭을 따라 2×2 숫자의 부분(20a)에 대해 분할하기전에 광감지부재(20)의 원 숏(shot) 시스템을 도시한다. 도 18은 대물 광(26)의 입사각(26a) 방향에 대응하는 도 19에 도시된 z축 방향을 향해 기준 광(22)의 방향에 대향하는 방향으로부터 광감지부재까지 관찰된 확산몸체(24a)뿐만 아니라 분할후 부분(20a)의 노광의 도시도이다. 그러므로, 도 17은 종이에 횡단하는 축에 대해 도 18의 광시스템을 회전시킴으로써 및 부분으로된 광감지부재(20a)의 중심점(C1)을 통과함으로써 얻어지는 도시도이고, 기준 광(22)의 분기점(22g)을 부분으로된 광감지부재(20a)의 중심점(C1)으로써 연결하는 기준 광(22)의 축(22c)은 축 대물 광(도시안된)을 포함하는 x-z 평면에서 노광용 수평 평면(x1)과 일치한다. 상기로부터 관찰된 본 실시예의 광시스템의 배열이, 도 4의 그것에 대해 변화되지 않는다.
본 실시예에서, 도 18에서, 광감지부재(20a) 및 광확산몸체(24a)가 광감지부재(20a)의 중심점(C1)을 통과하고 도 18의 종이 평면으로 횡단하는 축에 대해 설정된 각도θb로 회전되는 반면에, 부재(20a 및 24a)간의 상대 위치 관계는 유지되어 기준 광(22)의 분기점(22b)은 노광용 수평 평면(x1)으로 도달하고, 그 수평 평면(85)상에서 기준 광(22)의 축(22a) 및 대물 광의 축(23b) 모두가 위치된다. 그러므로, 분할된 4개의 홀로그램 부분용 광시스템이 노광용의 동일한 수평 평면상에 위치된다는 장점이 얻어진다.
현재, 본 실시예의 장점이 더 설명된다. 도 19는 분할 이전의 광감지부재 및 필요한 크기의 광확산몸체(24)간의 바람직한 배열을 3차원 좌표시스템으로 도시한다. 도 19는 광감지부재(20)로부터 분할된 4개의 부분(20a) 및 분할된 하나의 부분(20a)에 대해 필요한 크기의 확산몸체(24a)를 또한 도시한다. 도 19에서, 좌표의 원점이 분할 이전의 광감지부재(20)의 중심점(C)에 대응한다. 또한, 좌표시스템에서, x축은 부재(20)의 측면 방향에 대응하는 반면에, y축은 부재(20)의 길이 방향에 대응한다. 최종적으로, z축이 광감지부재에 횡단하고 대물 광(26a)은 중심점(C)를 향해 광감지부재에 수직해서 도입된다.
분할에 앞서서, 기준 광(22)의 분기점(22b)뿐만 아니라 광감지부재(20)의 중심점(C)이 대물 광(도시안된)의 축을 포함하는 동일한 수평 평면(x)상에 위치된다. 기준 광(22)의 축(22a) 및 대물 광(26)의 축(26a)을 포함하는 상기 평면이 노광수평평면으로서 언급된다. 그러나, 광감지부재를 4개(2×2) 부분으로의 분할이 행해진 후, 광감지부재(20)의 분할된 부분(20a)의 중심점(C1)의 높이는 분기점(26a)으로부터 변화된다. 환언해서, 기준 광(22)의 축(22c)이 노광수평평면에 대해 기울어진다. 도 20은 부분으로된 광감지부재(20a)의 노광용 광시스템을 도시하고, 거기에서 기준 광(22)의 축(22c)이 노광수평평면에 대응하는 x-z 평면에 위치되지 않으나 평면에 대해 기울어진다.
도 20에서, 축(26c)은 도 19에서 대물 광의 축(26a)에 평행하고 중심점(C1)으로 지향되는 것이다. 또한, 도 18은 도 20의 화살표 D로 도시된 방향을 따라 관찰된 광시스템의 도시도이다. 도 18에서, 기준 광(22)의 축(22c)이 θb각도에서 노광수평표면(x)으로 기울어진다. 그러므로 광감지부재(2Oa)의 중심점(C1)을 통해 통과되고 종이 평면에 횡단하는 대물 광을 기준 광(22)의 축(22c) 및 축으로 구성되게 하는 평면이 θb각도로서 노광수평평면(x)에 대해 또한 기울어진다. 그런 기울어짐은 광시스템의 알맞게 배열시키는 데 어렵다. 그러나, 본 발명에 따라, 도 18의 상태로부터 도 17의 상태까지 광감지부재(20a)의 중심점(C1)에 대해 각도θb로의 회전 이동이 광감지부재(20a) 및 광확산몸체(24a)간의 상대 위치를 유지하는 동안 행해지고, 상기 문제가 극복되는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 본 발명의 실행에서, 대물 광(26)의 축(26a)뿐만 아니라 기준 광(22)의 축(22c), 즉, 광감지부재(20a)의 중심점(C1)이 동일한 수평 평면(x1)에 위치된다. 기준 광(22)의 입사각이 기준 광(22)의 축(22c)을 포함하고 종이 평면에 횡단하는 평면(85)에서 광감지부재(20a)의 중심점(C1)에 대한 입사각이다. 또한, 입사 거리는 사실상 발생되는 기준광의 분기점(22b) 및 광감지부재(20a)의 중심점(C1)간의 거리이다.
짧게 말해서, 광감지부재(20a)의 중심점(C1)을 통해 통과하고 도면의 평면에 횡단하는 대물 광의 축(26a)에 대한 각도θb의 회전이동이 도 17의 광시스템으로 하여금 얻어지게 되고, 노광 과정이 쉽게 실행되도록 한다.
상기 설명은 광감지부재(20)가 길이 및 측면 방향 각각으로 2×2인 4개의 부분(20a)으로 분할되는 경우에 관련된다. 그러나, 측면 및 또는 길이 방향으로 2개 이상의 다수의 분할을 사용하는 것이 또한 가능하다.
또한, 도 4를 참고로 설명된 실시예와 비슷하게, 광확산몸체를 조사하기 위한 광이 평행 빔보다 오히려 분기 빔이다. 분기 빔이 사용될 때, 광확산몸체의 광 분기 성능이 증가된 분기 범위를 얻을 수 있는 것이고, 그 단부에서 광확산몸체의 단부에 대한 입사각이 광확산몸체의 분기 용량의 증가에 대응하는 각도보다 적어야하는 것을 필요로 한다.
또한, 본 실시예에서 노광용 광시스템에서, 광확산몸체의 크기가 제 1 실시예에서 행해진 것과 비슷한 방법으로 결정되는 것이 바람직함으로써, 홀로그램 부분의 접합 라인에서 일치된 색을 얻는 동안 채색된 영상의 재생을 바람직한 관찰 범위로 되게 한다.
제5실시예
현재 설명되는 다음의 실시예는 광확산몸체의 조사용 레이저 광으로서 분기 광을 사용하는 것에 관한 것이다. 즉, 도 21 및 22에서 도시된 본 실시예에서, 분기점이 단일 노광에 의해 바람직한 크기의 홀로그램을 제조하는 광시스템의 점(201)에서 지정된다. 도 21은B방향에서 보이는 도 19의 광시스템의 측면도인 반면에 도 22는C방향에서 보이는 광시스템의 측면도이다. 도 21 및 22로부터 보이듯이, 분기점(210)을 통해 통과하는 분기 광(201)의 축(200a)이 광확산몸체(24) 및 광감지부재(20)로 횡단해서 지향된다.
광감지부재(20)로 하여금 분할되도록 하기 위해, 빗금친 부분에 의해 도시했듯이 분기점(210)으로부터의 분기 광(200)이 분할된 광감지부재(20a)의 중심점(C1)으로 지향되고 광확산몸체(24)로 기울어지게 도입된 축(220)을 갖는 것을 필요로 한다. 특히, 4개(2×2)이상의 부분으로의 분할이 행해지면, 분기 광(200)의 축(220)이 분기 광(201)의 축(200a)을 포함하고 도 22의 종이 평면에 횡단하고, 도 21에서 분기 광(201)의 축(200a)을 포함하는 종이 자체의 평면에 대응하는 노광수평평면에 또한 기울어진다. 또한, 도 21에 도시했듯이, 분기점(22b)으로부터의 기준 광(22)이 광감지부재(20a) 자체의 중심점(C1)에 지향되는 반면에, 기울어진 상태로 또한 있다.
그것을 검토하면, 제4실시예를 참고로 설명한 비슷한 문제가 야기한다. 즉, 광확산몸체(24a)를 조사하는 분기 광(200) 및 노광수평평면 외측에 위치된 분기점(210 및 22b) 각각으로부터의 기준 광(22)이 기울어지게 도입되고, 노광용 광시스템은 노광수평평면에서 위치될 수 없고, 시스템 배열을 어렵게 한다.
본 실시예는 광감지부재가 분할되고, 독립적인 노광이 분할된 부분에 대해 행해지고, 증가된 크기의 홀로그램 스크린을 구비하기 위해 부분의 집적이 뒤따르는 상기 문제를 해결하는 것에 관한 것이다. 현재, 상기 사상을 실현하는 방법이 4개(2×2)부분으로 분할된 광감지부재에 대한 노출용 광시스템을 도시하는 도 23 및 25를 참고로 상세하게 설명된다.
도 22 및 25에서, 노광수평평면은 광감지부재(20a)에 대한 분할의 중심점(C1)에 횡단하고 종이 평면에 횡단하는 축(90)을 포함하는 평면이다. 분기 광(200)의 축(220)이 광감지부재(20a)의 중심점(C1)에 횡단하는 노광수평평면상에서 축(90)과 일치하는 반면에 분기점(22a)이 노광수평평면상에서 위치되게 되도록 하는 방법으로 중심점(C1)에 횡단하는 좌표시스템(x, y, z)에서 노광용 광시스템의 회전이 행해진다.
더 상세하게, 도 23에서, 제1단계로서, 광확산몸체(24a)를 조사하는 분기광의 축(220)이 축(90)과 일치하는 방법으로 모든 광시스템의 회전 이동이 θy의 각도를 통해 y축에 대해 행해진다. 도 24는 광시스템의 상기 회전 이동이 완료되는 상태를 도시한다.
다음 단계에서, 도 25에서, 축(220)이 축(90)과 일치하도록 하는 방법으로 각도θx로 모든 광시스템의 x축에 대한 회전 이동이 행해져서, 도 26에 도시된 상태를 얻는다.
최종 단계에서, 기준 광(22)의 축(22b)이 노광수평평면상에 위치되도록하는 방법으로 z축에 대한 회전이 행해진다. 상기 회전이동이 제2실시예, 즉, 도 18의 위치로부터 z축을 따라 후방 방향으로부터 관찰될 때의 도 17까지로의 회전 이동에서의 그것과 같다.
3개의 축 방향에서 독립적인 회전 이동의 결과로서, 광시스템이 도 27에 도시했듯이 좌표시스템(x, y, z)에 최종적으로 위치된다. 본 실시예를 사용하기 때문에, 3개의 축(x, y 및 z)에서 회전 이동은 독립적으로 행해지고, 노광용 광시스템의 세팅이 쉽게 행해지게 하는 것을 가능하게 한다.
최종적으로, 본 실시예에서, 예시는 광확산몸체를 조사하는 레이저 빔이 분기 광인 경우로 설정된다. 그러나, 기울어져서 배열된 평행 빔에서, 노광용 광시스템의 설계는 본 실시예의 사상을 사용해서 가능하다.
제6실시예
상기 실시예의 노광시스템에서, 노광 완료후 회전되고 부분으로 된 광감지부재가 도면번호(350, 360, 370 및 380) 각각으로 도시했듯이 기울어진다. 양호한 현재 설명되는 본 실시예에서, 단일 광감지부재(20a) 또는 단일 확산몸체(24a)는 광감지부재 또는 확산몸체의 크기를 갖고, 하기에서 충분히 설명하듯이 350, 360, 370 및 380의 위치에서 기울어진 광감지부재(20a) 또는 확산몸체(24a)로 하여금 노광되게 한다.
특히, 도 28은 단일 광확산몸체(24a)를 도시하고, 광감지부재 모두로 하여금 노출되게 한다. 즉, 본 실시예에서, 노광 과정의 실행동안, 광감지부재(20a)는 기울어진 위치(350, 360, 370 및 380) 각각에서 그리고 광감지부재(20a)의 각 기울어진 위치에서 유지되고, 노광 과정은 광감지부재용 마스크(390a) 및 각 기울기에 대한 확산몸체의 마스크(390b)와 함께 실행된다. 본 실시예는 광확산몸체(24b)뿐만 아니라 광감지부재(20a)를 회전하는 단계가 제거된다는 점에서 바람직하다.
상기 실시예에서, 마스크(390a 및 390b)는 위치(350, 360, 370 및 380) 각각에서 도 29에 도시했듯이 각 기울어진 개구를 갖는 얼게된 블랙(frosted black) 불투명판으로 제조되는 것이 바람직하다.
마지막 실시예에서, 광감지부재가 재료에 따라 필요한 위치에서만 부착 또는 페인트되면 광감지부재(20a)용 마스크(390a)가 제거될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 기울어진 광감지부재(350 및 380)간의 그리고 360 및 370간의 홀로그램 노광시스템에서, 도 29의 기준 광(22)이 일반적으로 사용된다. 즉, 기울어진 광감지부재(350 및 380)간의 그리고 360 및 370간의 홀로그램 노광시스템에서, 교환되는 마스크(390a)를 제외한 광시스템이 일반적으로 사용될 수 있다. 환언해서, 우측 및 좌측 광감지부재의 노광이 마스크(390a)를 단지 변화시킴으로써 행해질 수 있다. 그러므로, 본 실시예는 광시스템의 세팅용 단계가 매우 단순화된다는 점에서 장점을 갖는다. 최종적으로, 본 실시예는 도 17 내지 19를 참고로 설명했듯이 실시예를 포함하는 분할된 부분수로 또한 실현될 수 있다.
제7실시예
현재, 홀로그램 스크린에 관한 것이 아니라 가상 영상의 투사용으로 사용되고 분할된 노광으로 되어지는 증가된 크기의 홀로그램에 관한 실시예는 설명된다. 본 실시예에서, 도 31에 도시했듯이, 형태 표시에서 결정 액체 등의 영상 발생 소자로부터의 영상이 사용되고 광원이 그 후측에서 배열된다. 영상이 홀로그램(404)상으로 투사되어 가상 영상을 관찰자(5)에 의해 관찰되도록 구비한다. 도 32에 도시했듯이 그런 시스템에서 사용된 홀로그램(404)을 얻기위해, 광감지부재(410)는 그 대향측상에서 2개의 분기 광(406 및 410)에 의해 노출되게 된다.
광감지부재가 4(2×2)개로 분할되는 경우에, 중심점(C1, C2, C3및C4)에 지향된 분기점(406 및 408)으로부터의 축이 분할전의 중심점 광감지부재(C) 및 분기점(406 및 408)을 포함하는 노광수평평면상에서 위치되는 방법으로 회전 이동이 행해진다. 결과적으로, 4개의 홀로그램용 노광이 하나 및 동일한 노광수평평면상에 위치된 각 노광 광시스템에 의해 실현된다.
제8실시예
부가적인 실시예는 제1실시예의 시스템에서 광확산몸체에 횡단하는 미러를 배열함으로써 광확산몸체의 미소화에 관한 것이다. 상기 배열을 사용함으로써, 홀로그램 광감지부재의 크기와 같은 크기로 광확산몸체의 크기를 감소시키는 것이 홀로그램의 스펙트랄 특성, 즉, 재생 과정동안 영상 색조를 변화시킴으로써 및 관찰 각도(범위)를 변화시키지 않고 실현된다. 현재, 본 실시예의 상세한 설명은 도 34 및 35를 참고로 설명된다.
도 34에서, 미러(81, 82, 83 및 84)는 광확산몸체(24)에 횡단해서 고정되게 연결된다. 상기 미러(81, 82, 83 및 84)는 내부 방향으로 직면되는 미러 표면을 갖는 다. 또한, 미러중에서, 기준 광(22)의 입구측상의 미러(82)는 짧게 되어 기준 광(22)으로 하여금 미러(82)에 의해 차단되는 것을 방지하고, 광감지부재(20)로 하여금 그 전체 표면에 걸쳐서 조사되도록 한다. 나머지 미러(81, 83 및 84)는 도 35에 도시한 바와 같은 길이를 갖는다.
본 실시예에 의해 제조된 홀로그램이 제1실시예에 의해 제조된 홀로그램의 스펙트랄 특성과 같은 스펙트랄 특성을 갖는다. 그 이유는 하기에서 상세하게 설명된다. 즉, 도 36에서, 광확산몸체(24)를 통해 통과하는 대물 광(26)중에서, 대물 광(85)의 부분이 광감지부재(20)로 도입되어, 홀로그램을 제조하는 데 기여한다. 그러나, 도 37에 도시했듯이 미러(80)를 사용하는 덕택에, 그렇치 않았더라면 사용되지 않는 대물 광(86)이 미러에서 반사되고 광감지부재(20)로 도입된다. 그러므로, 미러(89)는 환영(phantom) 라인에 의해 도시했듯이 광확산몸체(24a)와 비슷한 방법으로 기능할 수 있다. 그러므로, 미러(80)의 크기 세팅은 바람직한 크기의 광확산몸체로서 기능하는 것을 가능하게하여, 제1실시예의 경우처럼 광확산몸체에 의해 순수하게 제조된 홀로그램의 스펙트랄 특성과 같은 스펙트랄 특성을 얻는다.
본 실시예에서, 미러 크기는 다음의 식에 의해 결정될 수 있다.
M = L1/tan θ
θ = tan-1((L1+L2)/L)
여기서, 도 38에서, θ는 필요한 관찰영역에 따라 결정된 크기의 확산몸체(24)의 단부(24b)를 광감지부재(20)의 단부(20a)로써 연결하고 광감지부재(20)의 단부(20a)로부터의 확산몸체(24)에 수직하는 라인에 의해 형성된 각도이고, L는 광감지부재(20) 및 확산몸체(24)간의 거리이고, L1는 광확산몸체의 길이이고, L2는 광감지부재(20)의 단부(20a) 및 미러간의 측면 거리이고, M은 미러(80)의 길이이다.
상기 형성된 길이의 미러를 사용함으로써, 홀로그램 제조가 가능하고, 여기서 필요한 관찰 범위는 만족되고 광확산몸체만을 사용하는 경우의 스펙트랄 특성과 같은 스펙트랄 특성을 유지한다. 또한, 광확산몸체의 크기 감소는 실현되고, 대물 광의 강도를 증가되게 하여, 홀로그램을 제조하는 노광 시간을 감소시킨다.
제9실시예
홀로그램(30)의 구조에 관해서, 도 13을 참고로 설명된 것이 사용될 수 있으나 그것이 그것에 제한되지 않는다. 즉, 도 39 내지 48에서 도시된 구조는 사용될 수 있다. 접착층(72) 및 기판은 그들이 공간적으로 확장된 크기를 얻는 홀로그램(310 및 320)을 집적하는 연결수단으로서 기능하기만하면 바람직한 크기로 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 홀로그램 조립체(30)는 도 49a 및 49b의 집적된 구조에 의해 예시했듯이 길이 및 측면 방향에서 분할수로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 홀로그램 조립체(30)에서, 홀로그램(310 및 320)의 영상 품질로 하여금 저하되도록 야기하지 않는 색의 색으로된 막이 사용될 수 있고, 그럼으로써 증가된 장식(decorative)효과를 얻는다.
또한, 도 50에 도시했듯이, 동일한 광시스템에 의해 제조된 홀로그램의 박층 구조는 홀로그램의 바람직한 투명성이 유지하는 동안 바람직한 수의 중간층(500)을 사용함으로써 사용될 수 있고, 접착제 또는 핫 용해 재료로 제조된다. 그 결과로서, 개선이 표시 특성뿐만 아니라 색 재생 특성에 관해서 얻어진다.
도 51a는 도 50에서 홀로그램의 단일 박층(2중층) 구조를 평가하는 장치를 도시한다. 도 51b는 단일층 홀로그램의 결과와 비교해서 재생 파장 및 효율간의 관계이다. 도 51c는 백색광이 샤프사에 의해 제조된 투사기 XV-E500를 광원으로서 사용함으로써 재생될 때 색도 다이어그램을 도시한다.
도 51a에 도시했듯이, 조사 광이 홀로그램의 평면에 대해 31°각도로 홀로그램으로 도입된다. 홀로그램의 수직 평면에서 회절 광에 관해서, 스펙트랄 특성의 평가는 도 51b 및 51c에 도시했듯이 파장 및 재생 효율을 측정함으로써 행해진다. 도 51b에서, 곡선(H1 및 H2)은 단일 홀로그램용 재생 효율인 반면에, 곡선(H)은 도 50에서 박층된 홀로그램 구조용 재생 특성이다. 알다시피, 효율의 증가된 값이 본 발명의 실시예에서 얻어진다.
또한, 도 51c에서, H1 및 H2는 단일층 홀로그램이 사용될 때 색도 다이어그램에서 재생 광의 좌표 위치를 각각 도시한다. H는 결합되거나 박층된 홀로그램이 사용될 때 색도 다이어그램에서 재생 광의 좌표 위치를 도시한다. 백색 위치(P)에 가까운 색조 특성이 본 실시예에서 결합된(박층된) 구조에 의해 얻어짐이 명백하다.
복수의 홀로그램 소자는 광감지부재로 하여금 독립적인 노광으로 되게 함으로써 및 증가된 크기의 단일 홀로그램으로 2차원으로 집적되기 위해 홀로그램 소자를 서로 연결함으로써 광감지부재로부터 제조될 수 있다.

Claims (14)

  1. 홀로그램장치에 있어서,
    홀로그램 소자들이 2차원으로 증가된 크기의 단일 홀로그램을 얻기위해 집적되도록 독립적으로 노광되는 광감지부재 및 홀로그램 소자를 서로 연결하는 연결수단으로부터 제조된 홀로그램 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 홀로그램장치.
  2. 제2항에 있어서, 광확산몸체가 홀로그램 소자에 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그램장치.
  3. 제1항에 있어서, 홀로그램 소자에 기록된 광확산몸체가 홀로그램의 영역보다 더 큰 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그램장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연결수단이 홀로그램의 적어도 하나의 표면상에 배열하는 것을 특징으로 하는 홀로그램장치.
  5. 제4항에 있어서, 접착수단이 상기 연결수단 및 홀로그램을 연결하기 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 홀로그램장치.
  6. 제5항에 있어서, 접착수단이 접착재료 또는 핫(hot) 용해 재료중 적어도 하나로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 홀로그램장치.
  7. 제1항에 있어서, 접착재료가 홀로그램의 적어도 하나의 표면상에서 배열되는 것을 특징으로 하는 홀로그램장치.
  8. 홀로그램을 제조하는 방법에 있어서,
    기준 광을 발생시키는 단계와,
    광확산몸체를 통해 통과된 대물 광을 발생시키는 단계와,
    광확산몸체에 대응하는 회절 격자가 광감지부재상에 기록되도록 간섭이 발생하게 되어 기준 광 및 대물 광에 의해 광감지부재를 노광시키는 단계를 구비하며,
    광확산몸체의 크기는 홀로그램이 홀로그램으로부터 확산된 광의 스펙트랄 특성을 가져서 가시광의 최소한 파장 범위에서 바람직한 효율이 얻어지는 되도록 되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 광확산몸체를 기록하는 복수의 홀로그램이 집적해서 배열되어 집적된 홀로그램이 2차원으로 있는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 서로 인접하는 홀로그램을 부분적으로 겹쳐지게 하는 단계와, 그 겹쳐진 부분을 절단하는 단계를 더 구비하여, 홀로그램이 집적되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 홀로그램으로 하여금 확산된 광의 스펙트랄 특성을 갖도록 허여하는 광확산몸체의 바람직한 크기는 광감지부재의 측면의 길이M 및 광확산몸체의 측면 길이 S간의 차(m)는 다음의 식을 만족하는 크기이고,
    m=S-M=S1+S2;
    S1≥L×tan(sin-1((sinθi- sinθc) ×(λ0/λc2) + sinθr) - M1, 및
    S2≥L×tan(sin-1((sinθi- sinθc) ×(λ0/λc1) + sin?r) - M2,
    여기서:
    θr는 광감지부재에 대한 기준 광(22)의 입사각도이고;
    θ0는 광감지부재(20)로 도입된 광확산몸체(24)로부터의 대물 광(26)의 입사각도이고;
    θc는 발생된 홀로그램(30)으로 도입된 재-발생 광(32)의 입사각도이고;
    θi는 홀로그램(30)으로부터의 회절 광 (34)의 출구 각도이고;
    λ0는 기록동안 레이저 빔의 파장이고;
    λc는 회절된 방향(θi)의 파장이고, 거기서 λc는 범위(λc1내지 λc2)에 있고 λc1는 380nm이고 λc2는 780nm이고,
    L는 광감지부재(20)에 대한 기록동안 광확산몸체(24) 및 광감지부재(20)간의 거리이고,
    S1은 기준 빔(22)의 입구측에 인접한 측면상에서 광감지부재(20) 및 광확산몸체(24)간의 길이차이고,
    S2은 기준 빔(22)의 입구측에 대향하는 측면상에서 광감지부재(20) 및 광확산몸체(24)간의 길이차이고,
    M1은 기준 광(22)의 입구측에 인접하는 광감지부재(20)의 단부 및 기준 광(22)을 도입하게 하는 광감지부재(20)의 점A간의 거리이고,
    M2은 기준 광(22)의 입구측에 대향하는 광감지부재(20)의 단부 및 점(A)간의 거리인 것을 특징으로 하는 홀로그램 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 광감지부재의 노광은 광감지부재의 노광용 광시스템이 수평으로 유지되는 방법에서 동일한 각도에 의해 광감지부재의 중심에 횡단하고 그 중심에 통과된 축에 대해 시스템에서 광감지부재 및 광확산몸체를 회전함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 광감지부재 및 광확산몸체의 회전 이동이 서로 직교하고 광감지부재의 중심으로 횡단하고 그 중심을 통해 통과되는 세 개의 축 각각에 대해 독립적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제조방법.
  14. 제9항에 있어서, 최소한 광확산몸체의 불필요한 부분이 불투명하게 제조되는 방법으로 광감지부재의 노광이 행해지는 것을 특징으로 하는 홀로그램 제조방법.
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