KR20230115729A - 곡면 홀로그래픽 광학 소자 평면 복제 기술 - Google Patents

곡면 홀로그래픽 광학 소자 평면 복제 기술 Download PDF

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KR20230115729A
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Abstract

본 발명은,
곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 준비하는 단계;
포토폴리머 수지를 포함하는 피복제용 매체의 일면에 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 평면으로 배치하는 단계;및
피복제용 매체의 일면에 대면하는 타면에 제1각도로 입사하는 평행한 광인 참조광을 조사하는 단계;를 포함하고,
조사된 참조광이 마스터 홀로그래픽 광학 소자에서 회절된 재생광 및 조사된 참조광의 간섭에 의해, 마스터 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴이 피복제용 매체에 복제되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법과,
상기 방법에 따라 상기 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 복제된 홀로그래픽 광학 소자를 제공한다.

Description

곡면 홀로그래픽 광학 소자 평면 복제 기술 {Plane duplicating technology of round holographic optical element}
본 발명은 곡면 홀로그래픽 광학 소자를 평면에 복제하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 곡면에서 기록된 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴을 평면 상태의 홀로그래픽 매체에 평행한 참조광을 조사해 복제하는 방법 및 이 방법에 의하여 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 복제된 홀로그래픽 매체에 관한 것이다.
홀로그래피(holography)는 두 개의 레이저광이 서로 만나 일으키는 빛의 간섭 현상을 이용하여 입체 정보를 기록하고 재생하는 기술을 의미하며, 홀로그램(hologram)은 홀로그래피로 촬영된 것을 의미한다.
홀로그래피는 완벽한 3차원 영상을 제공할 수 있는 특성을 가지며, 이러한 특성으로 인하여 신용카드의 위조 방지 및 소프트웨어의 복제 방지, 지폐 또는 서류의 위조 방지, 광통신, 홀로그램 아트 등 다양한 응용 분야에 사용되고 있다.
근래에는 광학 기능을 갖춘 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical elements, HOE)의 구현에 많은 관심이 집중되고 있다. 홀로그래픽 광학 소자는 높은 회절 효율과 협대역 주파수 특성, 그리고 여러 가지 광학 기능을 하나의 소자로 구현 가능하다. 이러한 특성으로 인하여. 홀로그래픽 광학 소자는 비행기와 자동차의 정보 표시를 위한 HUD(head-up display), 증강현실용 HMD(head mounted display), 2D/3D 디스플레이용 스크린 등에 널리 활용되고 있다.
홀로그래픽 광학 소자에는 기준광(참조광)과 물체광에 의하여 특정 격자 패턴이 형성되어 있으며, 특정 격자 패턴이 형성된 홀로그래픽 광학 소자에 기준광이 조사되면 홀로그램이 재생될 수 있다.
이러한 홀로그래픽 광학 소자는 광학적으로 복제될 수 있다. 광학식 복제 방법에서는, 먼저 레이저와 같은 간섭성(coherence)이 높은 빛으로 구성된 기준광과 물체광 사이의 간섭패턴 정보를 감광성 매질에 기록하는 방식으로 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 생성한다. 다음으로, 마스터 홀로그래픽 광학 소자와 피복제용 매체(예를 들어, 포토폴리머)를 밀착 또는 근접시킨 후에 참조광을 조사하는 방식으로 복제가 이루어진다.
광학식 복제 방법은 복제를 위한 광(참조광)이 마스터 홀로그래픽 광학 소자와 피복제용 매체 중에서 어느 것으로 먼저 조사되는지 여부에 따라 투과형과 반사형으로 구분될 수 있다.
반사형에서는 참조광이 피복제용 매체에 먼저 조사된 다음에, 피복제용 매체를 통과한 참조광이 마스터 홀로그래픽 광학 소자에 조사된다. 마스터 홀로그래픽 광학 소자에 조사된 참조광은 마스터 홀로그래픽 광학 소자에 의해 회절된다. 마스터 홀로그래픽 광학 소자에서 회절된 광은 재생광으로 지칭되며, 이는 물체광으로 작용하여 참조광과 간섭을 일으키고, 이러한 과정을 통해 마스터 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴이 피복제용 매체에 복제된다.
투과형에서는 참조광이 마스터 홀로그래픽 광학 소자에 먼저 조사된 다음에, 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 통과한 참조광이 피복제용 매체에 조사된다.
특히, 안경이나 고글 등 곡면으로 이루어진 장치에서 증강현실을 구현하기 위해서는 곡면에서 작동하는 홀로그래픽 광학 소자가 필요한데, 이는 제작된 환경과 같은 조건에서 작동하는 것이 일반적이므로 곡면에서 제작하는 것이 원칙이다.
다만, 곡면에서 복제하는 방법은 커버 윈도우 글라스와 제작된 패널을 합착시키는 공정인 라미네이션(lamination)이 평면에 비해 수월하지 않고, 대량 생산에도 적합하지 않다.
또한, 평면에서 복제하는 방법은 곡면에서 작동하는 홀로그래픽 광학 소자의 특성상 참조광을 발산하는 빔을 통해 제작하였는데, 이는 빔을 통해 간섭무늬를 생성하는 경우 정확한 광을 조사하기가 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 곡면에서 작동하는 홀로그래픽 광학 소자를 평면 상태의 홀로그래픽 매체에 평행한 참조광을 조사해 대량으로 생산할 수 있는 새로운 복제 방법 및 이 방법에 의해 복제된 홀로그래픽 광학소자를 제공하는 것이다.
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 실시 예에 따르면, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법은, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 준비하는 단계, 포토폴리머 수지를 포함하는 피복제용 매체의 일면에 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 평면으로 배치하는 단계, 및 피복제용 매체의 일면에 대면하는 타면에 제1각도로 입사하는 평행한 광인 참조광을 조사하는 단계를 포함하고, 조사된 참조광이 마스터 홀로그래픽 광학 소자에서 회절된 재생광 및 조사된 참조광의 간섭에 의해, 마스터 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴이 피복제용 매체에 복제되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 준비하는 단계는, 홀로그래픽 매체를 곡면의 곡률을 가지도록 구성하는 단계, 물체광을 홀로그래픽 매체의 일면에 미리 설정된 방향으로 평행하게 조사하고, 기준광을 홀로그래픽 매체의 일면에 대면하는 타면에 제2각도로 평행하게 조사하여 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 형성하는 단계를 포함하고, 제2각도는, 물체광이 조사된 방향을 기준으로 한 각도인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제2각도는, 홀로그래픽 매체의 사이즈와 곡면의 곡률 반경에 의해 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 참조광을 조사하는 단계에서, 참조광이 피복제용 매체의 타면에 조사되는 제1각도는, 피복제용 매체의 타면에 평행하고 서로 수직으로 형성되는 x축과 y축 및 타면에 수직인 축인 z축에서, z축에서 로, y축에서 로 조사되는 경우, 마스터 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서 회절된 재생광의 반사율 피크값이 겹치는 부분의 와 에서 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 와 는 수학식 1의 관계에서 형성될 수 있다.
[수학식 1]
여기에서, 는 참조광이 입사하는 매질의 굴절률이고, 는 참조광이 입사하는 입사평면의 법선인 축에 대한 각도이고, 는 참조광이 입사하는 입사평면에서 가상의 축인 y축에 대한 입사한 광의 각도이고, 은 회절차수이고, 는 참조광의 파장이고, 는 회절격자의 피치이고, 은 물체광이 투과하는 매질의 굴절률이고, 은 물체광이 투과하는 입사평면의 법선인 축에 대한 각도이고, 은 물체광이 입사하는 입사평면에서 가상의 축인 y축에 대한 투과한 광의 각도이다.
또한, 상기 방법에 의해 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 복제된 홀로그래픽 광학 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 곡면에서 작동하는 홀로그래픽 광학 소자를 평면 상태의 홀로그래픽 매체에 평행한 참조광을 조사하여 생산할 수 있으므로, 대량 생산 또는 대량 복제할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 평면에서 홀로그래픽 광학 소자를 생산할 수 있으므로 생산 공정이 간소화될 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법의 일 실시 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 준비하는 과정에 대한 일 실시 예를 도시한 예시도이다.
도 3은 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 통해 평행한 참조광으로 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 과정에 대한 일 실시 예를 도시한 예시도이다.
도 4는 참조광이 피복제용 매체의 타면에 조사되는 제1각도와 에돌이발 벡터(grating vector)를 도시한 예시도이다.
도 5a는 참조광의 가 0°인 경우, 에 따른 피복제용 매체의 각 부분에 형성되는 홀로그래픽 광학 소자의 반사율을 도시한 그래프이다.
도 5b는 참조광의 가 -45°인 경우, 에 따른 피복제용 매체의 각 부분에 형성되는 홀로그래픽 광학 소자의 반사율을 도시한 그래프이다.
도 6a는 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 곡면에서 복제한 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서의 투과율을 도시한 그래프이다.
도 6b는 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 각도를 최적화하지 않고 평면에서 복제한 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서의 투과율을 도시한 그래프이다.
도 6c는 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 각도를 최적화하여 평면에서 복제한 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서의 투과율을 도시한 그래프이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서 전체에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 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 않으며, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 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 명세서 전체에서, 용어 "회절광학소자"는 소정의 방향을 따라 고굴절부와 저굴절부가 서로 교번하여 배치되는 회절 격자 패턴으로 구비하는 광학소자를 의미하며, 회절광학소자에 도달하는 광은 회절되어 광경로가 변경될 수 있다.
본 명세서 전체에서, 용어 "홀로그래픽 회절광학소자"는 소정의 방향을 따라 고굴절부와 저굴절부가 서로 교번하여 배치되는 홀로그래픽 격자 패턴을 구비하는 광학소자를 의미하며, 홀로그래픽 회절광학소자에 도달하는 광은 회절되어 광경로가 변경될 수 있다. 이러한 홀로그래픽 격자 패턴은 포토폴리머 (photopolymer)와 같은 감광 재료에 복수의 레이저가 간섭되어 기록될 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법(S1)은, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 준비하는 단계(S10), 포토폴리머 수지를 포함하는 피복제용 매체(20)의 일면에 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 평면으로 배치하는 단계(S20), 피복제용 매체(20)의 일면에 대면하는 타면에 제1각도로 입사하는 평행한 광인 참조광을 조사하는 단계(S30)로 형성될 수 있다.
먼저, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 준비하는 단계(S10)가 수행될 수 있다.
마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)는 포토폴리머 또는 다른 홀로그램 물질을 이용하여 구현될 수 있으며, 미리 설정된 형상을 가지는 간섭패턴이 형성 또는 기록될 수 있다. 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)에 기록된 간섭패턴은 곡면에서 작동할 수 있다.
여기서, 간섭패턴이 곡면에서 작동한다는 것은 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)가 곡면인 상태에서 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)에 참조광을 조사하는 경우에, 간섭패턴에 대응되는 홀로그램이 재생될 수 있음을 의미한다.
또한, 간섭패턴이 작동하는 곡면은 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)와 이를 이용하여 복제된 피복제용 매체(20)가 부착 또는 이용되는 안경이나 고글 등과 같이 곡면 형상으로 이루어진 기구의 곡면에 해당할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따라 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 준비하는 단계(S10)에 대한 것이다. 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)는 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록됨으로써 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)로 형성되는 홀로그래픽 매체에 해당한다. 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)는 곡면의 곡률을 가지도록 구성(S11)될 수 있다. 예를 들어, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)는, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)와 이를 이용하여 복제된 피복제용 매체(20)가 부착 또는 이용되는 안경이나 고글 등과 같이 곡면 형상으로 이루어진 기구의 곡면에 해당할 수 있다. 이의 소재나 형상 등은 특정 일 실시 예에 따라 제한되지 않는다.
이 상태에서, 물체광이 홀로그래픽 광학 소자의 일면에 미리 설정된 방향으로 평행하게 조사될 수 있다. 미리 설정된 방향은, 도 2를 기준으로 하여 아래 방향(또는, 수직 방향)에 해당할 수 있으며, 물체광(실선)들은 아래 방향으로 서로 평행하게 조사될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면 기준광(점선)이 홀로그래픽 광학 소자의 타면에 제2각도로 조사될 수 있다
홀로그래픽 광학 소자의 타면은 물체광이 조사된 홀로그래픽 광학 소자 일면에 대면하는 면일 수 있다. 제2각도는 물체광이 조사된 방향을 기준으로 한 각도일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 물체광이 아래 방향으로 조사된 경우에, 제2각도는 이 물체광의 방향에 대해 의 각도를 가질 수 있다.
물체광이 홀로그래픽 광학 소자의 일면에 미리 설정된 방향으로 조사되고, 기준광이 홀로그래픽 광학 소자의 타면에 제2각도로 조사됨으로써, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 홀로그래픽 광학 소자에 형성(S12)될 수 있다. 즉, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)가 형성 또는 준비될 수 있다.
도 2에 표현된 는 '평면 상태인 홀로그래픽 광학 소자의 타면에 대해 수직한 방향'과 '미리 설정된 방향(예를 들어, 아래 방향)' 사이의 각도를 나타낼 수 있다.
'평면 상태인 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 타면에 대해 수직한 방향(일점 쇄선의 직선)'과 '미리 설정된 방향(예를 들어, 아래 방향)' 사이의 각도는 '곡면 상태인 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 곡률 반경'과 '마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 크기(도 2를 기준으로 가로 방향의 길이)'에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 는 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 크기와 곡면의 곡률 반경에 의해 결정되는 것으로 이해될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 기준광은 제2각도로 조사되며, 이 제2각도는 물체광의 방향에 대해 의 각도를 가질 수 있다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 일점 쇄선의 직선과 물체광이 이루는 각도는 로부터 까지의 범위를 가질 수 있으며, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 중간 지점에서는 일 수 있다.
특히, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)는 위치에 따라 피치(Pitch)가 상이하게 형성되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 피치는, 기준광이 입사되는 각이 작은 곳을 기준으로 A0(좌측), A1(중앙), A2(우측)으로 정의하는 경우, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 A0에서 A2로 갈수록 피치가 작아지도록 형성될 수 있다.
마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)가 준비되면, 포토폴리머 수지를 포함하는 피복제용 매체(20)의 일면에 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 평면으로 배치하는 단계(S20)와 피복제용 매체(20)의 일면에 대면하는 타면에 제1각도로 입사하는 평행한 광인 참조광(발산광)을 조사하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 포토폴리머 수지를 포함하는 피복제용 매체(20)와 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)가 모두 평면으로 배치된다.
종래 기술의 경우, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)는, 곡면의 곡률반경과 동일한 곡면에 부착하여 평행한 참조광을 조사하거나, 혹은 평면에 부착하여 발산/또는 수렴되는 참조광을 조사하여 생성하였다.
본 발명은, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 평면에 부착하고 평행한 참조광을 피복제용 매체(20)의 타면에 조사하여 복제하기 위한 것으로, 이는 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 피치가 상이함에 따라 발생하는 회절된 재생광과 평행한 참조광을 통해 간섭패턴이 복제되는 것을 특징으로 한다.
이 상태에서, 피복제용 매체(20)의 타면에는 제1각도로 입사하는 평행한 광인 참조광이 조사될 수 있다. 여기서, 피복제용 매체(20)의 타면은 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)가 부착된 일면에 대면하는 면일 수 있다.
제1각도는, 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 평면에 부착하고 평행한 참조광을 피복제용 매체(20)의 타면에 조사하여 복제하는 경우, 복제를 위해 형성되는 복제 각도가 최적으로 되기 위한 각도이다. 이는, 곡면에서 작동하는 간섭 패턴이 복제된 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서 기록된 파장에 따른 투과율(Transmittance)에 따라 판단할 수 있다.
도 4를 참조하면, 참조광(빨간색)의 제1각도는, 피복제용 매체(20)의 타면에 평행하고 서로 수직으로 형성되는 x축과 y축 및 타면에 수직인 축인 z축으로 가정하는 경우, z축에서 로, y축에서 로 입사되는 것으로 정의된다. 즉, 참조광이 입사평면의 법선인 축에 대한 각도는 , 입사평면에서 가상의 축인 y축에 대한 각도는 이다.
또한, 와 은 [수학식 1]의 관계에서 형성될 수 있다.
[수학식 1]
여기에서, 는 참조광이 입사하는 매질의 굴절률이고, 는 참조광이 입사하는 입사평면의 법선인 축에 대한 각도이고, 는 참조광이 입사하는 입사평면에서 가상의 축인 y축에 대한 입사한 광의 각도이고, 은 회절차수이고, 는 참조광의 파장이고, 는 회절격자의 피치이고, 은 물체광이 투과하는 매질의 굴절률이고, 은 물체광이 투과하는 입사평면의 법선인 축에 대한 각도이고, 은 물체광이 입사하는 입사평면에서 가상의 축인 y축에 대한 투과한 광의 각도이며, 는 -180°~ 180°범위에서, 는 -180°~ 180°범위에서 형성될 수 있다.
도 5a와 5b를 참조하면, 상기 각을 형성하는 참조광이 조사되는 경우, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10) 제조 시 기준광이 입사되는 각이 작은 곳을 기준으로 정의한 A0(좌측), A1(중앙), A2(우측)에 형성되는 홀로그래픽 광학 소자의 반사율(Reflectance)에 대한 그래프이다. 여기서, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)의 각 부분에서 회절된 재생광의 반사율 피크값이 겹치는 부분의 와 값으로 참조광을 조사할 수 있다. 특히, 와 값은 공기 중의 각도를 기준으로 형성된다.
특히, 도 5a는 참조광의 A0, A1 및 A2의 가 0°로 조사하는 경우, A0(Left, 파란색), A1(Middle, 빨간색), A2(Right, 녹색)부분의 에 따른 반사율의 정도를 도시한 표이다. 이 경우, A0, A1, 및 A2의 반사율 피크값이 겹치는 부분은 = 7°~ 9°로, 해당 로 조사하는 경우 최적의 복제 각도를 형성할 수 있다.
또한, 도 5b는 참조광의 A0, A1 및 A2의 가 -45°로 조사하는 경우, A0(Left, 파란색), A1(Middle, 빨간색), A2(Right, 녹색)부분의 에 따른 반사율의 정도를 도시한 표이다. 이 경우, A0, A1, 및 A2의 반사율 피크값이 겹치는 부분은 = 10°~ 30°로, 해당 로 조사하는 경우 최적의 복제 각도를 형성할 수 있다.
이는 이하 실제 제작을 통한 실시 예와 비교 예를 통해 판단할 수 있다.
비교 예와 실시 예
본 발명의 일 실시 예에 따른 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 복제된 홀로그래픽 광학 소자에서, 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)는 기록 파장이 640nm, 물체광의 방향에 대한 제2각도()는 60°로 형성된다. 피복제용 매체(20)는 covestro사의 HHP 17 ~0.045 필름이고, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하기 위한 참조광의 조건은 2mV에 dosage 20mJ의 광을 10초 동안 조사하였다.
도 6a를 참조하면, 상기 조건에 따라 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 곡면에서 복제한 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서의 투과율을 도시한 도면(비교예 1)이다.
도 6b를 참조하면, 상기 조건에 따라 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 평면에서 각도를 최적화하지 않고 복제한 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서의 투과율을 도시한 도면(비교예 2)이다. 이는, 도 6a의 비교예 1에 비해 각 부분의 투과율이 고르지 않고 성능 또한 낮은 것을 볼 수 있다.
반면, 도 6c를 참조하면, 상기 조건에 따라 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 평면에서 참조광의 는 7°, 는 0°로 조사하여 복제한 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서의 투과율을 도시한 도면(비교예 3)이다. 이는, 도 6b의 비교예 2에 비해 각 부분의 투과율이 고르고 성능이 우수하며, 도 6a의 비교에 1과 비교했을 때 성능의 차이가 크지 않은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 곡면 상태에서 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자(10)를 평면 상태에서 복제할 수 있도록 구성되므로, 곡면 상태에서 간섭패턴을 복제하는 방법에 비해 복제 과정을 더욱 용이하게 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 곡면에서 작동하는 홀로그래픽 광학 소자를 대량 생산 또는 대량 복제할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있다.
10: 마스터 홀로그래픽 광학 소자
20: 피복제용 매체

Claims (6)

  1. 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 기록된 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 준비하는 단계;
    포토폴리머 수지를 포함하는 피복제용 매체의 일면에 상기 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 평면으로 배치하는 단계;및
    상기 피복제용 매체의 일면에 대면하는 타면에 제1각도로 입사하는 평행한 광인 참조광을 조사하는 단계;를 포함하고,
    상기 조사된 참조광이 상기 마스터 홀로그래픽 광학 소자에서 회절된 재생광 및 상기 조사된 참조광의 간섭에 의해, 상기 마스터 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴이 상기 피복제용 매체에 복제되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 준비하는 단계는,
    홀로그래픽 매체를 상기 곡면의 곡률을 가지도록 구성하는 단계;
    물체광을 상기 홀로그래픽 매체의 일면에 미리 설정된 방향으로 평행하게 조사하고, 기준광을 상기 홀로그래픽 매체의 일면에 대면하는 타면에 제2각도로 평행하게 조사하여 상기 마스터 홀로그래픽 광학 소자를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2각도는,
    상기 물체광이 조사된 방향을 기준으로 한 각도인 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2각도는,
    상기 홀로그래픽 매체의 사이즈와 상기 곡면의 곡률 반경에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 참조광을 조사하는 단계에서,
    상기 참조광이 상기 피복제용 매체의 타면에 조사되는 상기 제1각도는,
    상기 피복제용 매체의 타면에 평행하고 서로 수직으로 형성되는 x축과 y축 및 상기 타면에 수직인 축인 z축에서,
    상기 z축에서 θ°로, 상기 y축에서 °로 조사되는 경우,
    상기 마스터 홀로그래픽 광학 소자의 각 부분에서 회절된 재생광의 반사율 피크값이 겹치는 부분의 상기 θ°와 °에서 형성되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 θ°와 °는 수학식 1의 관계에서 형성되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법.
    [수학식 1]

    여기에서, 는 참조광이 입사하는 매질의 굴절률이고, 는 참조광이 입사하는 입사평면의 법선인 축에 대한 각도이고, 는 참조광이 입사하는 입사평면에서 가상의 축인 y축에 대한 입사한 광의 각도이고, 은 회절차수이고, 는 참조광의 파장이고, 는 회절격자의 피치이고, 은 물체광이 투과하는 매질의 굴절률이고, 은 물체광이 투과하는 입사평면의 법선인 축에 대한 각도이고, 은 물체광이 입사하는 입사평면에서 가상의 축인 y축에 대한 투과한 광의 각도이다.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 방법에 의해,
    상기 곡면에서 작동하는 간섭패턴이 복제된 홀로그래픽 광학 소자.
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