KR20200049308A - 회절 도광판 품질 평가 시스템 및 평가 방법 - Google Patents

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KR20200049308A
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 일 실시형태는 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광을 분리하는 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 시스템으로서, 상기 특정 파장대역과 중첩되되 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 동일한 입사각으로 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 광원모듈; 및 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상하는 촬상모듈;을 포함하는 회절 도광판 품질 평가 시스템을 제공한다.

Description

회절 도광판 품질 평가 시스템 및 평가 방법{SYSTEM AND METHOD FOR EVALUATING QUALITY OF DIFFRACTIVE LIGHT GUIDE}
본 발명은 회절 도광판 품질 평가 시스템 및 평가 방법에 관한 것이다.
최근 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 유닛에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 디스플레이 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 도광판을 포함하고 있다.
회절 도광판은 광을 안내하기 광가이드부와, 광가이드부 상에 배치되는 복수의 격자선 패턴을 갖는 복수의 회절 광학소자(Diffraction Optical Element)를 구비할 수 있다.
회절 도광판을 이용하는 디스플레이 유닛은 광원으로부터 출력된 광을 입력받아 각각 R, G, B 파장대의 광으로 분리하여 광가이드부 상에서 광을 안내한 뒤 다시 출력할 필요가 있는데, 이렇게 R, G, B 파장대를 각각 담당하는 서로 다른 회절 도광판을 복수개 구비할 수 있다. 복수의 회절 도광판은 적층되어 회절 도광판 모듈로서 디스플레이 유닛에 이용된다.
회절 도광판 모듈을 이용하는 디스플레이 유닛의 품질은 입력된 회절 도광판 모듈을 통해 출력된 영상 품질에 좌우된다. 영상 품질의 불량을 야기하는 원인은 개별 회절 도광판에 대한 문제일 수도 있으나, 개별 회절 도광판은 문제가 없으나 개별 회절 도광판을 적층하는 과정 중에 정렬이 제대로 되지 않아 발생하는 문제일 수도 있다.
한편, 종래에는 개별 회절 도광판에 대한 품질 검증 없이 복수의 회절 도광판을 모두 적층한 뒤 회절 도광판 모듈 상태로 품질 검증을 하다보니, 복수의 회절 도광판 중 일부 회절 도광판에만 문제가 있는 경우에도 회절 도광판 모듈 내의 개별 회절 도광판 모두를 포함하여 회절 도광판 모듈 자체를 불량으로 판정하게 되는 문제가 있었다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 회절 도광판 평가 시스템 및 평가 방법을 제공하기 위함이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 일 실시형태는 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광을 분리하는 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 시스템으로서, 상기 특정 파장대역과 중첩되되 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 동일한 입사각으로 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 광원모듈; 및 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상하는 촬상모듈;을 포함하는 회절 도광판 품질 평가 시스템을 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 광원모듈은, 서로 다른 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 도광판이 적층된 회절 도광판 적층체의 양 최외각 중 어느 하나의 최외각에 배치된 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 입사시키며, 상기 촬상모듈은, 상기 회절 도광판 적층체의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광원모듈은 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 상기 복수의 입사광의 중심을 서로 일치시키는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 상기 광원모듈은 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 복수의 입사광의 크기를 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 상기 촬상모듈에 의해 촬상된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석하는 분석모듈;을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 분석모듈은 상기 복수의 출사광의 이미지 각각의 중심좌표를 비교할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광가이드부의 두께 편차에 따른 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 관한 평가정보를 미리 저장하고 있는 평가정보 저장부; 및 상기 평가정보 저장부에 저장된 평가정보와, 상기 분석모듈에 의해 분석된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 기초로 상기 회절 도광판의 광가이드부 두께 편차를 판별할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 다른 실시형태는 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 시스템으로서, 상기 특정 파장대역과 중첩되는 파장대역을 가지는 입사광을 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 광원모듈; 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광을 촬상하는 촬상모듈; 및 상기 촬상모듈에 의해 촬상된 상기 출사광의 이미지의 해상도를 분석하는 분석모듈;을 포함하는 회절 도광판 품질 평가 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 일 실시형태는, 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 방법으로서, (a) 상기 특정 파장대역과 중첩되되 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 동일한 입사각으로 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 단계; 및 (b) 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상하는 단계;를 포함하는 회절 도광판 품질 평가 방법을 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 서로 다른 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 도광판이 적층된 회절 도광판 적층체의 양 최외각 중 어느 하나의 최외각에 배치된 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 입사시키며, 상기 (b) 단계는, 상기 회절 도광판 적층체의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 상기 복수의 입사광의 중심을 서로 일치시키는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 복수의 입사광의 크기를 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, (c) 상기 (b) 단계에 의해 촬상된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 복수의 출사광의 이미지 각각의 중심좌표를 비교할 수 있다.
본 실시예에 있어서, (d) 상기 광가이드부의 두께 편차에 따른 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 관한 평가정보를 미리 저장하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계를 통해 미리 저장된 평가정보와, 상기 (c) 단계에 의해 분석된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 기초로 상기 회절 도광판의 광가이드부 두께 편차를 판별할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다른 실시 형태는, 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 방법으로서, (a) 상기 특정 파장대역과 중첩되는 파장대역을 가지는 입사광을 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 단계; (b) 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광을 촬상하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에 의해 촬상된 상기 출사광의 이미지의 해상도를 분석하는 단계;를 포함하는 회절 도광판 품질 평가 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 회절 도광판의 두께 편차 정도 또는 복수의 회절 도광판의 정렬 정도를 기준으로 하는 품질 평가를 정량적으로 할 수 있다.
상기 정량적 품질 평가를 통해 회절 도광판의 최적 가공 및 복수의 회절 도광판 최적 적층, 정렬 방법을 용이하게 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 광가이드부의 두께 편차가 소정의 기준보다 작은 회절 도광판에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 일 실시형태를 보여주는 개략도이다.
도 4는 광가이드부의 두께 편차가 소정의 기준보다 큰 회절 도광판에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하는 일 실시형태를 보여주는 개략도이다.
도 5는 광가이드부의 두께 편차에 따른 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도의 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6는 복수의 회절 도광판이 소정의 기준에 부합하도록 적층된 회절 도광판 적층체에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하는 일 실시형태를 보여주는 개략도이다.
도 7은 복수의 회절 도광판이 소정의 기준에 부합하지 않도록 적층된 회절 도광판 적층체에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하는 일 실시형태를 보여주는 개략도이다.
도 8은 복수의 회절 도광판이 서로에 대해 틸팅되어 있는 각도에 따른 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도의 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
도 10는 복수의 회절 도광판 샘플에 대해 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하여 출사광의 이미지 해상도를 분석한 결과를 도시한 도면이다.
도 11은 복수의 회절 도광판 샘플의 혼탁함 정도와 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용한 출사광의 이미지 해상도의 상관 관계를 도시한 도면이다.
도 12는 복수의 회절 도광판 샘플 별로 입력 회절 광학소자 영역에 원형을 띄는 입사광을 입사시킨 뒤 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광의 이미지 크기 정도와 본 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용한 출사광의 이미지 해상도의 상관 관계를 도시한 도면이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, 용어 "광가이드부"는 내부 전반사를 이용하여 내부에서 광을 안내하는 구조로 정의될 수 있다. 내부 전반사를 위한 조건은 광가이드부의 굴절률이 광가이드부의 표면에 인접한 주변 매체의 굴절률보다 커야 한다. 광가이드부는 유리 및/또는 플라스틱 소재를 포함하여 형성될 수 있으며, 투명 또는 반투명할 수 있다. 광가이드부는 플레이트 타입에 다양한 레이아웃으로 형성될 수 있다. 여기서, 용어 "플레이트"는 일면 및 그 반대측인 타면 사이에 소정의 두께를 가지는 3차원 구조체를 의미할 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "회절 광학소자"는 광가이드부 상에서 광을 회절시켜 광경로를 변경하기 위한 구조로 정의될 수 있다. 여기서, "회절 광학소자"는 광가이드부 상에 일방향으로 배향된 복수의 격자선이 미리 정한 방향으로 배열되어 패턴을 가지면서 소정의 면적을 형성하는 부분을 의미할 수 있다.
본 명세서에서, "회절 광학소자가 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된다"는 것은, 예를 들어, RGB의 세 개의 컬러 성분 중 적어도 어느 하나의 컬러 성분에 대응되는 파장대역의 광을 회절시킬 수 있도록 격자선의 굴절률, 격자선의 방향, 격자선 패턴의 주기, 격자선 두께 등과 같은 설계변수들을 조절하여 광가이드부 상에 배치된다는 의미일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 두께 편차가 소정의 기준보다 작은 회절 도광판에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 일 실시형태를 보여주는 개략도이며, 도 4는 두께 편차가 소정의 기준보다 큰 회절 도광판에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하는 일 실시형태를 보여주는 개략도이다.
본 발명의 일 측면에 따른 일 실시형태는 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 시스템을 제공한다.
여기서, 회절 도광판(100)은 광을 안내하기 위한 광가이드부(10)와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자(20, 30)를 구비할 수 있다. 복수의 회절 광학소자(20, 30) 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되 광가이드부(10) 상에서 안내될 수 있도록 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자(20)이고, 다른 하나는 광가이드부(10) 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 광가이드부(10)로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자(30)일 수 있다.
회절 도광판은 광가이드부(10) 상에 광이 입력되는 입력면과 광이 출광되는 출력면이 동일한지 여부에 따라 투과형 회절 도광판과 반사형 회절 도광판으로 분류할 수 있다. 구체적으로, 투과형 회절 도광판은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 광가이드부(10)의 일면(11) 측으로 광이 입력되어 타면(12) 측으로 광이 출력되도록 구성되며, 반사형 회절 도광판은 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 광가이드부(10)의 일면(11) 측으로 광이 입력되어 다시 일면(11) 측으로 광이 출력되도록 구성될 수 있다. 투과형 회절 도광판에서 입력 회절 광학소자(20) 및 출력 회절 광학소자(30)는 모두 광가이드부(10)의 일면(11)에 배치되도록 구성될 수 있으며, 반사형 회절 도광판에서 입력 회절 광학소자(20)는 광가이드부(10)의 일면(11)에 배치되고 출력 회절 광학소자(30)은 광가이드부(10)의 타면(12)에 배치되도록 구성될 수 있다.
회절 도광판(100)이 구비하는 복수의 회절 광학소자(20, 30)은 전술한 바와 같이, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성될 수 있다. 일 예를 들어, 복수의 회절 광학소자(20, 30)가 RGB 세 개의 컬러 성분 중 R 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성된다면, R 컬러 성분에 해당하는 파장대역은 550 nm 이상 700 nm 이하의 파장대역이므로, 상기 회절 광학소자(20, 30)은 R 컬러 성분의 광 외에 G 컬러 성분에 해당하는 파장대역 중 일부 550 nm 이상 650 nm 이하의 파장의 G 컬러 성분의 광도 회절시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 회절 광학소자(20, 30)가 RGB 세 개의 컬러 성분 중 G 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성된다면, G 컬러 성분에 해당하는 파장대역은 450 nm 이상 650 nm 이하의 파장대역이므로, 상기 회절 광학소자(20, 30)은 G 컬러 성분의 광 외에 R 컬러 성분에 해당하는 파장대역 중 일부 550 nm 이상 650 nm 이하의 파장의 R 컬러 성분의 광 및 B 컬러 성분에 해당하는 파장대역 중 일부 450 nm 이상 500 nm 이하의 파장의 G 컬러 성분의 광을 회절시킬 수 있다. 또 다른 예를 들어, 복수의 회절 광학소자(20, 30)가 RGB 세 개의 컬러 성분 중 B 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성된다면, B 컬러 성분에 해당하는 파장대역은 400 nm 이상 500 nm 이하의 파장대역이므로, 상기 회절 광학소자(20, 30)은 B 컬러 성분의 광 외에 G 컬러 성분에 해당하는 파장대역 중 일부 450 nm 이상 500 nm 이하의 파장의 G 컬러 성분의 광을 회절시킬 수 있다. 즉, 복수의 회절 광학소자(20, 30)은 RGB 세 컬러 성분 중 서로 다른 파장대역을 가지는 적어도 2개의 컬러 성분의 광을 회절시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템(1000)은, 광원모듈(200) 및 촬상모듈(300)을 포함할 수 있다.
광원모듈(200)은 특정 파장대역과 중첩되되 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 동일한 입사각으로 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 입사광은 RGB 세 개의 컬러 성분 중 R 컬러 성분에 해당하는 파장대역을 가지는 제1입사광(L1), G 컬러 성분에 해당하는 파장대역을 가지는 제2입사광(L2), B 컬러 성분에 해당하는 파장대역을 가지는 제3입사광(L3)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1입사광(L1)은 550 nm 이상 700 nm 이하의 파장대역을 가지는 광일 수 있고, 제2입사광(L2)은 450 nm 이상 650 nm 이하의 파장대역을 가지는 광일 수 있으며, 제3입사광(L3)은 400 nm 이상 500 nm 이하의 파장대역을 가지는 광일 수 있다. 이 경우, 제1입사광(L1)은 제2입사광(L2)과 450 nm 이상 500 nm 이하의 파장대역에서 중첩될 수 있으며, 제2입사광(L2)은 제3입사광(L3)과 550 nm 이상 650 nm 이하의 파장대역에서 중첩될 수 있다. 광원모듈(200)은 제1입사광(L1), 제2입사광(L2) 및 제3입사광(L3) 중 적어도 2개가 동시에 출력 및 동일한 입사각으로 회절 도광판의 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사시킬 수 있다.
여기서, 광원모듈(200)은 회절 도광판(100)의 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사되는 복수의 입사광(L1, L2, L3)의 중심을 서로 일치시키는 것이 바람직하다. 광원모듈(200)은 회절 도광판(100)의 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사되는 복수의 입사광(L1, L2, L3)의 크기를 서로 일치시키는 것이 바람직하다. 여기서, 광원모듈(200)은 복수의 입사광(L1, L2, L3)을 평행광선속(collimated light beam)으로 조절하여 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사시키는 것이 바람직하다. 광가이드부의 두께 편차가 없는 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 복수의 입사광을 입사시켰을 때, 출력 회절 광학소자 영역에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광이 동일 출사각으로 동심을 형성하며 동일 사이즈로 출사될 수 있도록 하기 위함이다.
예를 들어, 광원모듈(200)에서 제1입사광(L1), 제2입사광(L2) 및 제3입사광(L3)이 모두 출력된다면, 도 3 및 도 4 기준으로 회절 도광판(100)을 상면에서 바라보았을 때, 제1입사광(L1), 제2입사광(L2) 및 제3입사광(L3)은 각각 제1영역(S1a), 제2영역(S2a), 제3영역(S3a)을 차지하며 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사되는데, 제1영역(S1a), 제2영역(S2a) 및 제3영역(S3a)은 실질적으로 동심을 형성하며 동일 영역에 동일 사이즈로 중첩되어 백색광을 띌 수 있다.
한편, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자(20, 30)를 구비하는 회절 도광판의 입력 회절 광학소자(20) 영역에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광(L1, L2, L3)이 동일한 입사각으로 입사되면, 특정 파장대역의 광이 회절되어 광가이드부(10) 내부에서 전반사되며 출력 회절 광학소자(30) 영역에 도달하게 된다. 이 때 특정 파장대역의 광은 RGB 세 개의 컬러 성분 중 서로 다른 파장대역을 가지는 적어도 2개의 컬러 성분의 광(C1, C2)을 포함할 수 있다. 여기서, 출력 회절 광학소자(30) 영역으로부터 출사되는 광 또한 RGB 세 개의 컬러 성분 중 서로 다른 파장대역을 가지는 적어도 2개의 컬러 성분의 광(C1', C2')을 포함하며, 본 실시예에서는 상기 출사되는 적어도 2개의 컬러 성분의 광 중 어느 하나의 컬러 성분의 광을 제1출사광(C1')이라 칭하고, 다른 어느 하나의 컬러 성분의 광을 제2출사광(C2')로 칭하기로 한다.
여기서, 광가이드부의 두께 편차가 소정의 기준보다 작은 회절 도광판의 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 출력 회절 광학소자(30) 영역에서 출력되는 복수의 출사광(C1', C2')이 실질적으로 각각 동심을 형성하며 중첩되면서 동일 사이즈의 크기로 동일 영역(S1b, S2b)를 차지하여 출사될 수 있다. 즉, 복수의 출사광(C1', C2')은 회절 도광판(100)의 출사면에 대해 실질적으로 동일 출사각으로 출사될 수 있다. 여기서, 복수의 출사광(C1', C2')이 실질적으로 동일 출사각으로 출사되는 것의 기준은 본 발명에 따른 회절 도광판 평가 시스템 운용자가 선택적으로 설정할 수 있으며, 예를 들어, 출사각의 오차가 1' 이하인 것으로 설정할 수 있다. 상기 광가이드부의 두께 편차 관련 소정의 기준 또한 복수의 출사광(C1', C2')이 실질적으로 동일 출사각으로 출사되는 것의 기준에 부합하는 것으로 설정될 수 있다.
만약, 광가이드부의 두께 편차가 소정의 기준보다 작은 회절 도광판의 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 출력 회절 광학소자(30) 영역에서 출력되는 복수의 출사광(C1', C2')이 실질적으로 각각 동심을 형성하지 못하고 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃이 틀어지며 출사될 수 있다. 즉, 복수의 출사광(C1', C2')은 회절 도광판(100)의 출사면에 대해 실질적으로 서로 다른 출사각으로 출사되어 상호 간에 출사각의 차이(θ)를 형성할 수 있다.
촬상모듈(300)은 회절 도광판(100)의 출력 회절 광학소자(30) 영역으로부터 출사되는 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광(C1', C2')을 구별하여 촬상할 수 있다. 이러한 촬상모듈(300)은 예를 들어, 2D 휘도대면측정기(2D Color Analyzer)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템(1000)은, 촬상모듈(300)에 의해 촬상된 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석하는 분석모듈(400)을 더 포함할 수 있다.
분석모듈(400)은 회로기판, 집적회로칩, 하드웨어에 탑재된 일련의 컴퓨터 프로그램, 펌웨어, 소프트웨어 등의 다양한 모습으로 구현될 수 있다. 이러한 분석모듈(400)은 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 각각의 중심좌표를 비교하여 상기 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도는 복수의 출사광(C1', C2')의 출사각 차이(θ)에 대응되는 정보일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템(1000)은, 평가정보 저장부(500)와 두께 편차 산출부(600)를 더 포함할 수 있다.
평가정보 저장부(500)는 광가이드부(10)의 두께 편차에 따른 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 관한 평가정보를 미리 저장할 수 있다. 이러한 평가정보 저장부(500)는 통상적인 저장매체로서, 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하드디스크드라이브(Hard Disk Drive, HDD), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬메모리(Flash Memory) 및　메모리카드(Memory Card) 중 적어도 하나를 포함함을 알 수 있다.
도 5는 광가이드부의 두께 편차에 따른 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도의 결과의 일 예를 나타낸 도면이다. 상세히, 도 5의 (a)에는 광가이드부의 가로 방향으로의 두께 편차(Horizontal TTV)가 서로 다른 여러 회절 도광판 샘플에 대하여 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 가로 방향으로의 틀어짐 정도(Horizontal misalignment)를 도출한 결과를 나타내었으며, 도 5의 (b)에는 광가이드부의 세로 방향으로의 두께 편차(Vertical TTV)가 서로 다른 여러 회절 도광판 샘플에 대하여 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 세로 방향으로의 틀어짐 정도(Vertical misalignment)를 도출한 결과를 나타내었다.
평가정보 저장부(500)는 도 5에 도시된 바와 같은 광가이드부의 두께 편차에 따른 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도의 결과를 미리 데이터화하여 저장할 수 있다.
두께 편차 산출부(600)는 평가정보 저장부(500)에 저장된 평가정보와, 분석모듈(400)에 의해 분석된 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 기초로 회절 도광판의 광가이드부 두께 편차를 산출할 수 있다. 이러한 두께 편차 산출부(600)는 회로기판, 집적회로칩, 하드웨어에 탑재된 일련의 컴퓨터 프로그램, 펌웨어, 소프트웨어 등의 다양한 모습으로 구현될 수 있다.
한편, 회절 도광판 품질 평가자는 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 따라 광가이드부의 두께 편차를 기준으로 하는 회절 도광판의 정상/불량 기준을 설정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도 또는 복수의 출사광의 출사각의 오차가 소정 범위 내인 회절 도광판에 대해서는 복수의 출사광이 회절 도광판의 출사면에 대해 실질적으로 동일 출사각으로 출사되는 것으로 취급하여 이러한 회절 도광판은 정상으로 분류하며, 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도 또는 복수의 출사광의 출사각의 오차가 소정 범위 밖인 회절 도광판에 대해서는 복수의 출사광이 회절 도광판의 출사면에 대해 실질적으로 상이한 출사각으로 출사되는 것으로 취급하여 이러한 회절 도광판은 불량으로 분류할 수 있다. 상세히, 일 예로 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도(Horizontal misalignment, Vertical misalignment)가 1' 이하인 경우를 광가이드부의 두께 편차가 정상인 회절 도광판으로 판별할 수 있는 기준(제1판별기준)으로 설정할 수 있다.
두께 편차 산출부(600)는 평가정보 저장부(500)에 저장된 평가정보와, 분석모듈(400)에 의해 분석된 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 기초로 제1판별기준에 부합하는 회절 도광판은 정상 회절 도광판으로 판별하며, 제1판별기준에 부합하지 회절 도광판은 불량 회절 도광판으로 판별할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 일 실시형태는 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 방법(이하, 회절 도광판 품질 평가 방법)을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 방법은 전술한 회절 도광판 품질 평가 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 방법은 (a) 특정 파장대역과 중첩되되 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광(L1, L2, L3)을 동일한 입사각으로 회절 도광판(100)의 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사시키는 단계 및 (b) 회절 도광판(100)의 출력 회절 광학소자(30) 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광(C1', C2')을 구별하여 촬상하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, (a) 단계는 광원모듈(200)을 통해 수행될 수 있으며, (b) 단계는 촬상모듈(300)을 통해 수행될 수 있다.
여기서, (a) 단계는, 회절 도광판(100)의 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사되는 복수의 입사광(L1, L2, L3)의 중심을 서로 일치시키는 것이 바람직하다. (a) 단계는, 회절 도광판(100)의 입력 회절 광학소자(20) 영역에 입사되는 복수의 입사광(L1, L2, L3)의 크기를 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다. 광가이드부의 두께 편차가 없는 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 복수의 입사광을 입사시켰을 때, 출력 회절 광학소자 영역에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광이 동일 출사각으로 동심을 형성하며 동일 사이즈로 출사될 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 방법은, (c) 상기 (b) 단계에 의해 촬상된 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, (c) 단계는 분석모듈(400)을 통해 수행될 수 있다.
여기서, (c) 단계는, 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 각각의 중심좌표를 비교하여 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 방법은, (d) 광가이드부(10)의 두께 편차에 따른 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 관한 평가정보를 미리 저장하는 단계 및 (e) 상기 (d) 단계를 통해 미리 저장된 평가정보와, 상기 (c) 단계에 의해 분석된 복수의 출사광(C1', C2')의 이미지(S1b, S2b) 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 기초로 회절 도광판(100)의 광가이드부(10) 두께 편차를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, (c) 단계는 평가정보 저장부(500)을 통해 수행될 수 있으며, (e) 단계는 두께편차 산출부(600)를 통해 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 방법 및/또는 회절 도광판 품질 평가 시스템은 서로 다른 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 도광판에 각각 적용할 수 있다.
상세히, RGB 세 개의 컬러 성분 중 R 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성되는 복수의 회절 광학소자를 구비하는 회절 도광판, G 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성되는 복수의 회절 광학소자를 구비하는 회절 도광판 및 B 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성되는 복수의 회절 광학소자를 구비하는 회절 도광판 중 적어도 2개의 회절 도광판(100a, 100b)에 대해 회절 도광판 품질 평가 방법 및/회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용할 수 있다.
이를 통해 서로 다른 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 도광판 각각에 대해 정상 회절 도광판으로 판별된 회절 도광판만을 선별한다. 그리고 이와 같이, 선별된 정상 회절 도광판을 서로 다른 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 적층된 회절 도광판 적층체로 구성한다.
도 6은 복수의 회절 도광판이 소정의 기준에 부합하도록 적층된 회절 도광판 적층체에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하는 일 실시형태를 보여주는 개략도이며, 도 7은 복수의 회절 도광판이 소정의 기준에 부합하지 않도록 적층된 회절 도광판 적층체에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하는 일 실시형태를 보여주는 개략도이다.
본 명세서에서 복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 소정의 기준에 부합하도록 적층된 것의 의미는, 복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 실질적으로 평행하게 정렬되어 적층된 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템(1000) 및/또는 회절 도광판 품질 평가 방법에서, 광원모듈(200) 및/또는 상기 (a) 단계는 복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 적층된 회절 도광판 적층체의 양 최외각(100a, 100b) 중 어느 하나의 최외각에 배치된 회절 도광판(100a)의 입력 회절 광학소자 영역(20a)에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광(Lk , Lk + 1)을 입사시킬 수 있다. 예를 들어, 제1회절 도광판(100a)이 R 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성되는 복수의 회절 광학소자(20a, 30a)를 구비하는 회절 도광판이고, 제2회절 도광판(100b)이 G 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성되는 복수의 회절 광학소자(20b, 30b)를 구비하는 회절 도광판이라면, 광원모듈(200) 및/또는 상기 (a) 단계는 적어도 R 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광(Lk)과, G 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광(Lk + 1)을 입사시키는 것이 바람직하다.
이 경우, 제1회절 도광판(100a)은 출력 회절 광학소자(30a) 영역에서 주로 R 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광(L'k)을 출력하며, 제2회절 도광판(100b)는 출력 회절 광학소자(30b) 영역에서 G 컬러 성분에 해당하는 파장대역의 광(L'k + 1)을 출력할 수 있다.
촬상모듈(300) 및/또는 상기 (b) 단계는 회절 도광판 적층체의 출력 회절 광학소자 영역(30a, 30b)으로부터 출사되는 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광(L'k, L'k+1)을 구별하여 촬상할 수 있다.
분석모듈(400) 및/또는 상기 (c) 단계는 촬상모듈(300) 및/또는 상기 (b) 단계에 의해 촬상된 복수의 출사광(L'k, L'k+1)의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 회절 도광판이 소정의 기준에 부합하도록 적층된 회절 도광판 적층체의 경우에는 회절 도광판 적층체의 출력 회절 광학소자 영역(30a, 30b)으로부터 출사되는 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광(L'k, L'k+1)이 실질적으로 동심을 이루며 평행하게 진행할 수 있다.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 회절 도광판이 소정의 기준에 부합하지 않도록, 즉 복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 소정의 틸팅각도(α)를 이루며 적층된 회절 도광판 적층체의 경우에는 회절 도광판 적층체의 출력 회절 광학소자 영역(30a, 30b)으로부터 출사되는 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광(L'k, L'k+1)이 서로 평행하지 않은 채로 진행할 수 있다.
도 8은 복수의 회절 도광판이 서로에 대해 틸팅되어 있는 각도에 따른 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도의 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 서로에 대해 틸팅되어있는 틸팅각도(Tilting angle)가 증가할수록 복수의 출사광(L'k, L'k+1)의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도는 증가하는 것을 확인할 수 있다.
한편, 회절 도광판 품질 평가자는 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 따라 회절 도광판 적층체의 정상/불량 기준을 설정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도가 소정 범위 내인 회절 도광판 적층체에 대해서는 복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 실질적으로 평행하게 정렬되어 적층된 것으로 취급하여 이러한 회절 도광판 적층체는 정상으로 분류하며, 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도가 소정 범위 밖인 회절 도광판 적층체에 대해서는 복수의 회절 도광판(100a, 100b)이 실질적으로 평행하게 정렬된 상태로 적층되지 않은 것으로 취급하여 이러한 회절 도광판 적층체는 불량으로 분류할 수 있다. 상세히, 일 예로 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도(Misalignment)가 1' 이하인 경우를 복수의 회절 도광판이 실질적으로 평행하게 정렬되어 적층된 정상 회절 도광판 적층체인 것으로 판별하는 기준(제2판별기준)으로 설정할 수 있다.
분석모듈(400) 및/또는 상기 (c) 단계는 분석된 복수의 출사광(L'k, L'k+1)의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도 및 제2판별기준을 기초로 회절 도광판 적층체의 정상 여부를 판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템 및/또는 회절 도광판 품질 평가 방법에 따르면, 광가이드부의 두께 편차를 기준으로 하는 회절 도광판의 정상 여부를 정량적으로 판별할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템 및/또는 회절 도광판 품질 평가 방법에 따르면, 광가이드부의 두께 편차를 기준으로 정상으로 판정된 복수의 회절 도광판만을 적층하여 제조되는 회절 도광판 적층체에 대해서도 적층 정상/불량 여부를 정량적으로 판별할 수 있는 장점이 있다.
즉, 회절 도강판의 품질 평가를 정량적으로 할 수 있으며, 이를 통해 회절 도광판의 최적 가공 및 복수의 회절 도광판의 최적 적층, 정렬 방법을 용이하게 도출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템(2000)은, 입사광을 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 광원모듈(2200)과, 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광을 촬상하는 촬상모듈(2300) 및 촬상모듈(2300)에 의해 촬상된 출사광의 이미지의 해상도를 분석하는 해상도 분석모듈(2700)을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템(2000)에서, 광원모듈(2200) 및 촬상모듈(2300)은 일 실시예에서의 광원모듈(200) 및 촬상모듈(300)를 그대로 이용할 수 있다.
여기서, 회절 도광판이 구비하는 복수의 회절 광학소자는 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성되는데, 광원모듈(2200)은 적어도 상기 특정 파장대역과 중첩되는 파장대역을 가지는 입사광을 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시킨다. 예를 들어, 회절 도광판이 구비하는 복수의 회절 광학소자가 RGB 세 개의 컬러 성분 중 G 컬러 성분에 대응하는 파장대역의 광을 회절시키도록 구성된다면, 광원모듈(2200)은 적어도 G 컬러 성분에 대응하는 파장대역의 입사광을 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시킨다.
여기서, 광원모듈(2200)은 패턴을 가지는 입사광을 송출할 수 있다. 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광에 대한 명암차 변조(Contrast Modulation)의 계산을 용이하게 하기 위함이다. 예를 들어, 패턴은 복수의 선 패턴, 해상도 차트(Resolution chart) 등이 이용될 수 있다.
해상도 분석모듈(2700)은 촬상모듈(2300)에 의해 촬상된 출사광의 이미지에 대한 휘도를 분석하여 공지의 변조전달함수(Modulation Transfer Function, MTF)를 이용해 출사광의 이미지에 대한 해상도를 정량화할 수 있다.
도 10는 복수의 회절 도광판 샘플에 대해 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용하여 출사광의 이미지 해상도를 분석한 결과를 도시한 도면이다.
도 10의 (a), (b) 및 (c)는 복수의 회절 도광판 샘플에 대해 광원모듈(2200)을 통해 3개의 선 패턴을 가지는 입사광을 송출하여 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광의 이미지에 대해 MTF 특성을 도출한 것이다.
출사광의 이미지 해상도, 즉 선명도는 높을수록 MTF 값은 높게 도출된다.
도 11은 복수의 회절 도광판 샘플의 혼탁함 정도와 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용한 출사광의 이미지 해상도의 상관 관계를 도시한 도면이다.
회절 도광판 샘플의 혼탁함 정도(Haze)는 회절 도광판 샘플에 입사되는 직진성 광의 광량대비 산란되는 광의 비율을 헤이즈미터(Haze meter)를 이용하여 산출하였다.
도 11을 참조하면, 회절 도광판 샘플의 혼탁함 정도(Haze)가 낮을수록 본 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용한 출사광의 이미지 해상도가 높은 경향을 띄는 것을 확인할 수 있었다.
도 12는 복수의 회절 도광판 샘플 별로 입력 회절 광학소자 영역에 원형을 띄는 입사광을 입사시킨 뒤 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광의 이미지 크기 정도와 본 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용한 출사광의 이미지 해상도의 상관 관계를 도시한 도면이다.
복수의 회절 도광판 샘플 별로 입력 회절 광학소자 영역에 원형을 띄는 입사광을 입사시킨 뒤 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광의 이미지 크기 정도를 도출하는 실험은 다음과 같이 진행되었다.
우선, 복수의 회절 도광판 샘플 별로 입력 회절 광학소자 영역에 동일한 크기, 일 예로 10' 크기의 원형 입사광을 입사시킨다.
그리고 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광을 2D 휘도대면측정기(2D Color Analyzer)로 촬상하여 출사광의 이미지 크기를 측정한다.
도 12를 참조하면, 출사광의 이미지 크기가 클수록 본 회절 도광판 품질 평가 시스템을 적용한 출사광의 이미지 해상도가 낮아지는 경향을 띄는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템을 이용하여 수행되는 회절 도광판을 품질을 평가하기 위한 방법은 (a) 상기 특정 파장대역과 중첩되는 파장대역을 가지는 입사광을 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 단계와, (b) 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광을 촬상하는 단계 및 (c) 상기 (b) 단계에 의해 촬상된 상기 출사광의 이미지의 해상도를 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, (a) 단계는 광원모듈(2200)을 통해 수행될 수 있으며, (b) 단계는 촬상모듈(2300)을 통해 수행될 수 있으며, (c) 단계는 해상도 분석모듈(2700)을 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 도광판 품질 평가 시스템 및/또는 회절 도광판 품질 평가 방법에 따르면, 출력 광학 소자 영역에서의 출사광의 이미지 해상도 또는 출사광의 이미지 크기를 기초로 회절 도광판의 혼탁함 정도를 정량적으로 판별할 수 있는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100, 100a, 100b : 회절 도광판
10, 10a, 10b : 광가이드부
20, 20a, 20b : 입력 회절 광학소자
30, 30a, 30b : 출력 회절 광학소자
1000, 2000 : 회절 도광판 평가 시스템
200, 2200 : 광원모듈
300, 2300 : 촬상모듈
400 : 분석모듈
500 : 평가정보 저장부
600 : 두께편차 산출부
2700 : 해상도 분석모듈

Claims (16)

  1. 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 시스템으로서,
    상기 특정 파장대역과 중첩되되 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 동일한 입사각으로 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 광원모듈; 및
    상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상하는 촬상모듈;을 포함하는 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원모듈은, 서로 다른 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 도광판이 적층된 회절 도광판 적층체의 양 최외각 중 어느 하나의 최외각에 배치된 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 입사시키며,
    상기 촬상모듈은, 상기 회절 도광판 적층체의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상하는, 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원모듈은 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 상기 복수의 입사광의 중심을 서로 일치시키는, 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원모듈은 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 복수의 입사광의 크기를 서로 동일하게 하는, 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상모듈에 의해 촬상된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석하는 분석모듈;을 포함하는 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분석모듈은 상기 복수의 출사광의 이미지 각각의 중심좌표를 비교하는, 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광가이드부의 두께 편차에 따른 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 관한 평가정보를 미리 저장하고 있는 평가정보 저장부; 및
    상기 평가정보 저장부에 저장된 평가정보와, 상기 분석모듈에 의해 분석된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 기초로 상기 회절 도광판의 광가이드부 두께 편차를 산출하는 두께 편차 산출부를 포함하는, 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  8. 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 시스템으로서,
    상기 특정 파장대역과 중첩되는 파장대역을 가지는 입사광을 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 광원모듈;
    상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광을 촬상하는 촬상모듈; 및
    상기 촬상모듈에 의해 촬상된 상기 출사광의 이미지의 해상도를 분석하는 해상도 분석모듈;을 포함하는 회절 도광판 품질 평가 시스템.
  9. 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 특정 파장대역과 중첩되되 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 동일한 입사각으로 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 단계; 및
    (b) 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상하는 단계;를 포함하는 회절 도광판 품질 평가 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 서로 다른 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 도광판이 적층된 회절 도광판 적층체의 양 최외각 중 어느 하나의 최외각에 배치된 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 입사광을 입사시키며,
    상기 (b) 단계는, 상기 회절 도광판 적층체의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 상기 서로 다른 파장대역을 가지는 복수의 출사광을 구별하여 촬상하는, 회절 도광판 품질 평가 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 상기 복수의 입사광의 중심을 서로 일치시키는, 회절 도광판 품질 평가 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사되는 복수의 입사광의 크기를 서로 동일하게 하는, 회절 도광판 품질 평가 방법.
  13. 제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    (c) 상기 (b) 단계에 의해 촬상된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 분석하는 단계;를 포함하는 회절 도광판 품질 평가 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 복수의 출사광의 이미지 각각의 중심좌표를 비교하는, 회절 도광판 품질 평가 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    (d) 상기 광가이드부의 두께 편차에 따른 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도에 관한 평가정보를 미리 저장하는 단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계를 통해 미리 저장된 평가정보와, 상기 (c) 단계에 의해 분석된 상기 복수의 출사광의 이미지 간 레이아웃의 틀어짐 정도를 기초로 상기 회절 도광판의 광가이드부 두께 편차를 산출하는 단계를 포함하는, 회절 도광판 품질 평가 방법.
  16. 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 특정 파장대역의 광에 대응하도록 구성된 복수의 회절 광학소자를 구비하며, 상기 복수의 회절 광학소자 중 어느 하나는 광원으로부터 출력된 광이 입력되어 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 상기 입력된 광을 회절시키는 입력 회절 광학소자이고, 다른 하나는 상기 광가이드부 상에서 안내되는 광이 회절에 의해 상기 광가이드부로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절 광학소자인 회절 도광판의 품질을 평가하기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 특정 파장대역과 중첩되는 파장대역을 가지는 입사광을 상기 회절 도광판의 입력 회절 광학소자 영역에 입사시키는 단계;
    (b) 상기 회절 도광판의 출력 회절 광학소자 영역으로부터 출사되는 출사광을 촬상하는 단계; 및
    (c) 상기 (b) 단계에 의해 촬상된 상기 출사광의 이미지의 해상도를 분석하는 단계;를 포함하는 회절 도광판 품질 평가 방법.
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