WO2023101274A1 - 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터 - Google Patents

자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터 Download PDF

Info

Publication number
WO2023101274A1
WO2023101274A1 PCT/KR2022/018178 KR2022018178W WO2023101274A1 WO 2023101274 A1 WO2023101274 A1 WO 2023101274A1 KR 2022018178 W KR2022018178 W KR 2022018178W WO 2023101274 A1 WO2023101274 A1 WO 2023101274A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
holographic
reference light
object light
intermediate plate
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/018178
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
한준구
김영민
문운찬
전호성
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
한국전자기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단, 한국전자기술연구원 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Publication of WO2023101274A1 publication Critical patent/WO2023101274A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0476—Holographic printer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/50—Geometrical property of the irradiating beam
    • G03H2222/53—Collimated beam

Definitions

  • the present invention relates to a holographic printer for recording a free-curved holographic optical element, and more particularly, to a holographic printer for recording a free-curved holographic optical element capable of recording a free-curved surface having a continuous wavefront. It's about
  • optical elements corresponding to the original object such as lenses, mirrors, aspherical optical elements, etc. are required.
  • the optical element can be reproduced using a light source similar to the light source, and various functions can be performed by replacing the optical element required for the existing immersive display.
  • this technology can be applied as a free-form optical element to increase the field of view and reduce aberrations in augmented reality displays and head-up display combiners for vehicles.
  • a method of outputting a hologram that reproduces a desired wavefront using a hologram printer is a method having high flexibility if the hologram to be output can be calculated.
  • a hologram output digitally is called a DDHOE, and a recording unit of the hologram is defined as a hogel.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is a free curved holographic optical element capable of recording a wavefront having a smooth curved surface by changing the curvature of the wavefront of the reference light and the object light in each hogel. It is to provide a holographic printer for recording.
  • a holographic printer for achieving the above object includes an intermediate plate for fixing a hologram medium; an object light unit for adjusting the wavenumber vector of the object light emitted from the light source and recording the holographic optical element in units of hogels on the hologram medium; and a reference light unit for recording holographic optical elements in hogel units on the hologram medium by adjusting the wavenumber vector of the reference light emitted from the light source.
  • the object light unit and the reference light unit may be provided symmetrically up and down with respect to the intermediate plate.
  • the object light unit may include a first fixing plate positioned at a predetermined distance from the intermediate plate; a first linear stage provided on one surface of the first fixing plate adjacent to the intermediate plate and changing a position to which the object light is irradiated; a first goniometer connected to the first linear stage to change a direction of a wave number vector of the object light; and a first collimator coupled to the first goniometer to form a light wave of the object light.
  • the reference light unit may include a second fixing plate spaced apart from the intermediate plate by a predetermined distance; a second linear stage provided on one surface of the second fixing plate adjacent to the intermediate plate and changing a position to which the reference light is irradiated; a second goniometer connected to the second linear stage to change the direction of the wavenumber vector of the reference light; and a second collimator coupled to the second goniometer to form a light wave of the reference light.
  • the object light unit further includes a first adjusting member coupled to the first collimator to adjust the curvature of the wavefront of the object light within the hogel, and the reference light unit coupled to the second collimator to adjust the curvature of the wavefront of the object light within the hogel.
  • a second adjusting member for adjusting the curvature of the wavefront of the reference light may be further included.
  • first and second adjusting members may be lenses or mirrors capable of adjusting a focal length based on an electrical signal.
  • a wavefront having a smooth curved surface can be recorded by changing the curvature of the wavefront of the reference light and the object light in each hogel.
  • FIG. 2 is a perspective cross-sectional view for explaining the holographic printer of the present invention
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the direction of the wavenumber vector of the reference light and the object light in the holographic printer of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram comparing the curvatures of wavefronts recorded on each hogel in the holographic printer of the present invention and the conventional holographic printer.
  • Figure 1 is a cross-sectional view for explaining the holographic printer 10 of the present invention
  • Figure 2 is a perspective cross-sectional view for explaining the holographic printer 10 of the present invention
  • Figures 3a and 3b is a reference light in a conventional holographic printer
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the direction of the wavenumber vector of the reference light and the object light in the holographic printer 10 of the present invention
  • FIG. It is a diagram comparing the curvatures of wavefronts recorded on each hogel in the graphic printer 10 and the conventional holographic printer.
  • the holographic printer 10 of the present invention is a holographic printer for recording free-curved holographic optical elements. More specifically, in order to solve the problem of the conventional holographic printer in which distortion occurs by recording the fragmented wavefront in the form of a plane, it is necessary to record a wavefront having a smooth curved surface by changing the curvature of the reference light and the object light in each hogel. can Through this, even when non-parallel reference light is used, it is possible to solve the problem of low light efficiency of reproduction light.
  • the object miner 200 includes a first fixing plate 210, a first linear stage 220, a first goniometer 230, a first collimator 240 and a first adjusting member 250. can do.
  • the first fixing plate 210 is located at a predetermined distance from the intermediate plate 100 and is provided to fix a part of the first linear stage 220 .
  • the distance between the first fixing plate 210 and the intermediate plate 100 is the component positioned between the intermediate plate 100 and the first fixing plate 210, that is, the first linear stage 220, the first gonier. It is larger than the height formed by combining the meter 230, the first collimator 240, and the first adjusting member 250, and means a distance suitable for recording the hogel on the hologram medium 110, which is determined by the designer in advance. It may be a set distance.
  • the first linear stage 220 may be provided on one surface of the first fixing plate 210 adjacent to the intermediate plate 100 to change a position where object light is irradiated. And, as shown, the first linear stage 220 may be prepared to include rails to be movable in two axes including the X axis and the Y axis. In addition, the position to which the object light is irradiated can be changed by having the first goniometer 230 partially fixed to the first linear stage 220 change its position on the X-axis and Y-axis lines. Therefore, the first linear stage 220 has an x-axis and a y-axis, respectively, so that the hogel can be recorded on the hologram medium 110 in the form of a 2D array.
  • the first goniometer 230 is connected to the first linear stage 220 and may be provided to change the direction of the wave number vector of the object light. In a state where the first goniometer 230 is fixed to the first linear stage 220, the location where the object light is irradiated can be changed according to the movement of the first linear stage 220.
  • the first goniometer 230 is provided to be rotatable on two axes as indicated by the arrows shown in FIG. The irradiation direction can be changed.
  • the first goniometer 230 in the holographic printer 10 of the present invention, light waves of object light emitted from the first collimator 240 via the first adjusting member 250 are incident on the hogel at the designed angle. can make it
  • the first collimator 240 may be coupled to the first goniometer 230 to form a light wave of object light.
  • the first adjusting member 250 may be coupled to the first collimator 240 to adjust the curvature of the wavefront of the object light in the hogel.
  • a liquid lens is used as a variable focus lens, but is not limited thereto, and the first adjusting member 250 may be provided as a lens or a mirror if the focal length can be adjusted based on an electrical signal.
  • the holographic printer 10 of the present invention records the fragmented plane-shaped wavefront of each hogel as a wavefront with an optimal curvature shape through the first adjusting member 250 so that only the fragment does not have distortion caused by the plane wavefront. can
  • the reference light unit 300 may be provided to record the holographic optical element in hogel units on the hologram medium 110 by adjusting the wave number vector of the reference light emitted from the light source, and as shown in the figure, the intermediate plate ( 100) may be located above or below the intermediate plate 100. That is, since the object light unit 200 and the reference light unit 300 only need to be symmetrical up and down with respect to the intermediate plate 100, the position of the object light unit 200 or the reference light unit 300 can be changed.
  • the reference light unit 300 is positioned above the intermediate plate 100 as shown in the drawing will be described.
  • the reference beam unit 300 includes a second fixing plate 310, a second linear stage 320, a second goniometer 330, a second collimator 340, and a second adjusting member 350. can do.
  • the second fixing plate 310 is located at a predetermined distance from the intermediate plate 100 and may be provided to fix a part of the second linear stage 320 .
  • the distance between the second fixing plate 310 and the intermediate plate 100 is the component located between the intermediate plate 100 and the second fixing plate 310, that is, the second linear stage 320, the second gonier. It is larger than the height formed by combining the meter 330, the second collimator 340, and the second adjusting member 350, and means a distance suitable for recording the hogel on the hologram medium 110, which is determined by the designer in advance. It may be a set distance.
  • the second linear stage 320 may be provided on one surface of the second fixing plate 310 adjacent to the intermediate plate 100 to change a position where the reference light is irradiated. Also, the second linear stage 320 may be prepared to include a rail movable in two axes including the X axis and the Y axis, like the first linear stage 220 described above. Also, a part of the second goniometer 330 may be fixed to the second linear stage 320, and the position of the fixed second goniometer 330 may be moved along the X-axis and Y-axis lines. Therefore, the second linear stage 320 has an X axis and a Y axis, respectively, so that hogel recording can be performed on the hologram medium 110 in the form of a 2D array.
  • the second goniometer 330 may be connected to the second linear stage 320 to change the direction of the wavenumber vector of the reference light. In a state where the second goniometer 330 is fixed to the second linear stage 320, the position to which the reference light is irradiated can be changed according to the movement of the second linear stage 320.
  • the second goniometer 330 is provided to be rotatable about two axes like the first goniometer 230, as shown by the arrow shown in FIG. 2, and the X axis and Y axis through the second linear stage 320. Simultaneously with the movement on the ship, the irradiation direction of the reference light can be changed.
  • the light wave of the reference light emitted from the second collimator 340 via the second adjusting member 350 is incident on the hogel at the designed angle. can make it
  • the holographic printer 10 of the present invention unlike the conventional holographic printer having a structure in which only the parallel reference light is recorded by adjusting only the wavenumber vector of the object light, the wavenumber of the reference light through the second goniometer 330 Since Hogel recording is possible by adjusting the vector, it is possible to solve the problem of low light efficiency of reproduction light even when non-parallel reference light is used.
  • FIG. 3A is a diagram for a case where the reference light is a plane wave and the object light diverges
  • FIG. 3B is a diagram for a case where the reference light is a plane wave and the object light converges. That is, in the conventional holographic printer, as shown in FIGS. 3A and 3B , a holographic optical element is recorded by adjusting the direction of the wave number vector of the object light while the direction of the wave number vector of the reference light is fixed. Therefore, there is a problem that the reference light can only record the hogel with a fixed wave number vector.
  • FIG. 4A is a diagram when the reference light diverges and the object light converges
  • FIG. 4B is a diagram when the reference light converges and the object light also converges. That is, since the holographic printer 10 of the present invention can adjust the direction of the wave vector of the reference light by the second goniometer 330 as well as the parallel reference light, the holographic optical element is recorded with the reference light that diverges or the reference light that converges. can do. The holographic optical element recorded in this way can improve diffraction light efficiency even when reproduced with non-parallel reference light.
  • the second collimator 340 may be coupled to the second goniometer 330 to form a reference light wave.
  • the second adjusting member 350 may be coupled to the second collimator 340 to adjust the curvature of the wavefront of the reference light within the hogel.
  • a liquid lens is used as a variable focus lens, but is not limited thereto, and the second adjusting member 350 may be provided as a lens or a mirror if the focal length can be adjusted based on an electrical signal.
  • the holographic printer 10 of the present invention records the fractured plane-shaped wavefronts of each hogel as optimal curvature-shaped wavefronts through the second adjusting member 350 so that only the fragments do not have distortion caused by the plane wavefronts. can
  • the holographic printer 10 of the present invention can change the curvature of the wavefronts of the reference light and the object light recorded on each hogel, unlike conventional holographic printers that reproduce arbitrary wavefronts in hogel units through the above-described configuration. there is. Therefore, as shown in the solid line shown in FIG. 5, the size of the reproduced beam can be compensated by adjusting the curvature of the wavefront of each hogel to be recorded.
  • the holographic printer 10 of the present invention can record a holographic optical element of a free-curved surface having a continuous wavefront, and thus can record phase information of a complex-shaped free-curved optical element.
  • middle plate 110 hologram medium
  • first fixing plate 220 first linear stage
  • first goniometer 240 first collimator

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

본 발명은 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터에 관한 것으로, 홀로그램 매질이 고정되도록 하는 중간판; 광원으로부터 조사되는 물체광의 파수벡터를 조절해 상기 홀로그램 매질에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하는 물체광부; 및 상기 광원으로부터 조사되는 참조광의 파수벡터를 조절해 상기 홀로그램 매질에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하는 참조광부를 포함한다. 이에 의해 각각의 호겔에서 참조광과 물체광의 파면의 곡률을 변경함으로써 부드러운 곡면을 가지는 파면을 기록할 수 있다.

Description

자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터
본 발명은 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적인 파면을 가진 자유곡면을 기록할 수 있는 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터에 관한 것이다.
일반적으로 홀로그램 광학소자를 제작하기 위해서는 원 물체에 해당하는 광학소자, 예를 들면 렌즈, 거울, 비구면광학소자 등이 필요하며, 이를 이용하여 HOE(holographic optical element)를 제작하게 되면 제작 시에 사용하였던 광원과 유사한 광원을 이용하여 광학소자를 재현할 수 있고, 이를 이용하여 기존 사용하던 몰입형 디스플레이에 요구되었던 광학소자를 대체하여 다양한 기능을 수행할 수 있다.
특히 이 기술은 증강현실 디스플레이 및 차량용 헤드업 디스플레이 컴바이너에서 시야갹 증대, 수차 저감을 위하여 자유곡면 광학소자로 적용될 수 있다.
항상 홀로그램을 기록하기 위한 원 물체를 구현하기는 쉽지 않으며 홀로그램 프린터를 이용하여 원하는 파면을 재생하는 홀로그램을 출력하는 방법은 출력하고자 하는 홀로그램을 연산할 수 있다면 높은 유연성을 가지는 방법이다. 이와 같이 디지털 방식으로 출력한 홀로그램을 DDHOE라고 부르며, 홀로그램의 기록 단위를 호겔이라고 정의한다.
종래에는 호겔 단위로 임의의 파면을 재현하는데, 이는 호겔 단위의 부드러운 곡면이 아닌 평면 형태로 조각난 파면을 기록하여 왜곡이 발생할 수 밖에 없다. 특히 관찰자가 몰입감을 느낄 수 있도록 곡면 형태를 가지는 스크린에 영상을 투사하는 경우, 관찰자의 상부에 프로젝터를 위치시키게 되는데, 프로젝터의 기준점과 관찰자의 시점이 동일한 위치에 놓여 있지 않으므로 스크린의 곡률에 따른 왜곡이 발생하게 되며, 이러한 왜곡은 특히 좌우 면에서 크게 발생할 수 밖에 없다.
이에 복잡한 형태의 자유곡면 광학 소자의 위상 정보를 기록할 수 있는 홀로그래픽 프린터의 필요성이 대두되고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
한국등록특허공보 제10-1423163호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 각각의 호겔에서 참조광과 물체광의 파면의 곡률을 변경함으로써 부드러운 곡면을 가지는 파면을 기록할 수 있는 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터는, 홀로그램 매질이 고정되도록 하는 중간판; 광원으로부터 조사되는 물체광의 파수벡터를 조절해 상기 홀로그램 매질에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하는 물체광부; 및 상기 광원으로부터 조사되는 참조광의 파수벡터를 조절해 상기 홀로그램 매질에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하는 참조광부를 포함한다.
여기서, 상기 물체광부 및 상기 참조광부는 상기 중간판을 기준으로 상하 대칭으로 마련될 수도 있다.
그리고 상기 물체광부는, 상기 중간판과 일정거리 이격되어 위치하는 제1 고정판; 상기 중간판과 인접한 상기 제1 고정판의 일면에 마련되어 상기 물체광이 조사되는 위치를 변경하는 제1 선형 스테이지; 상기 제1 선형 스테이지와 연결되어 상기 물체광의 파수벡터 방향을 변경하는 제1 고니어미터(Goniometer); 및 상기 제1 고니어미터에 결합되어 상기 물체광의 광파를 형성하는 제1 콜리메이터를 포함할 수도 있다.
또한 상기 참조광부는, 상기 중간판과 일정거리 이격되어 위치하는 제2 고정판; 상기 중간판과 인접한 상기 제2 고정판의 일면에 마련되어 상기 참조광이 조사되는 위치를 변경하는 제2 선형 스테이지; 상기 제2 선형 스테이지와 연결되어 상기 참조광의 파수벡터 방향을 변경하는 제2 고니어미터(Goniometer); 및 상기 제2 고니어미터에 결합되어 상기 참조광의 광파를 형성하는 제2 콜리메이터를 포함할 수도 있다.
그리고 상기 물체광부는, 상기 제1 콜리메이터에 결합되어 호겔 내에서 상기 물체광의 파면의 곡률을 조절하는 제1 조절부재를 더 포함하고, 상기 참조광부는, 상기 제2 콜리메이터에 결합되어 호겔 내에서 상기 참조광의 파면의 곡률을 조절하는 제2 조절부재를 더 포함할 수도 있다.
또한 상기 제1 및 제2 조절부재는, 전기적인 신호에 기초하여 초점 거리를 조절할 수 있는 렌즈 또는 미러일 수도 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터를 제공함으로써, 각각의 호겔에서 참조광과 물체광의 파면의 곡률을 변경함으로써 부드러운 곡면을 가지는 파면을 기록할 수 있다.
또한 본 발명의 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터를 제공함으로써, 참조광의 파수 벡터를 변경해 기록이 가능하므로 평행하지 않은 참조광을 사용할 경우에도 재생광의 광효율이 낮아지는 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 홀로그래픽 프린터를 설명하기 위한 단면도,
도 2는 본 발명의 홀로그래픽 프린터를 설명하기 위한 사시단면도,
도 3a 및 도3b는 종래의 홀로그래픽 프린터에서 참조광 및 물체광의 파수벡터 방향을 설명하기 위한 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 홀로그래픽 프린터에서 참조광 및 물체광의 파수벡터 방향을 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명의 홀로그래픽 프린터와 종래의 홀로그래픽 프린터에서 각 호겔에 기록되는 파면의 곡률을 비교한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)를 설명하기 위한 단면도, 도 2는 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)를 설명하기 위한 사시단면도, 도 3a 및 도 3b는 종래의 홀로그래픽 프린터에서 참조광 및 물체광의 파수벡터 방향을 설명하기 위한 도면, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)에서 참조광 및 물체광의 파수벡터 방향을 설명하기 위한 도면, 그리고, 도 5는 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)와 종래의 홀로그래픽 프린터에서 각 호겔에 기록되는 파면의 곡률을 비교한 도면이다.
본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터이다. 보다 구체적으로, 평면 형태로 조각난 파면을 기록하여 왜곡이 발생하는 종래의 홀로그래픽 프린터의 문제를 해결하기 위해서, 각각의 호겔에서 참조광과 물체광이 파면 곡률을 변경함으로써 부드러운 곡면을 가지는 파면을 기록할 수 있다. 그리고 이를 통해 평행하지 않은 참조광을 사용할 경우에도 재생광의 광효율이 낮아지는 문제점을 해결할 수 있다.
이를 위해 본 실시예에 따른 홀로그래픽 프린터(10)는 중간판(100), 물체광부(200) 및 참조광부(300)를 포함할 수 있다.
중간판(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 물체광부(200) 및 참조광부(300) 사이에 마련되는 것으로, 이러한 중간판(100)에는 홀로그램의 기록을 위한 홀로그램 매질(110)이 고정될 수 있다. 그리고 중간판(100)을 기준으로 물체광부(200)와 참조광부(300)는 상하 대칭으로 마련되어 물체광부(200)에서 조사되는 물체광과 참조광부(300)에서 조사되는 참조광이 홀로그램 매질(110)을 향하도록 조사되어 호겔을 기록할 수 있다.
한편 물체광부(200)는 광원으로부터 조사되는 물체광의 파수벡터를 조절해 홀로그램 매질(110)에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위해 마련될 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이 중간판(100)을 기준으로 중간판(100)의 하부 또는 상부에 위치할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 물체광부(200)가 도면에 도시된 바와 같이 중간판(100)의 하부에 위치하는 경우를 기준으로 설명하기로 한다.
이러한 물체광부(200)는 제1 고정판(210), 제1 선형 스테이지(220), 제1 고니어미터(Goniometer)(230), 제1 콜리메이터(240) 및 제1 조절부재(250)를 포함할 수 있다.
제1 고정판(210)은 중간판(100)과 일정거리 이격되어 위치하고, 제1 선형 스테이지(220)의 일부를 고정하기 위해 마련된다. 여기서 제1 고정판(210)이 중간판(100)과 이격되는 거리는, 중간판(100)과 제1 고정판(210) 사이에 위치하는 구성요소, 즉 제1 선형 스테이지(220), 제1 고니어미터(230), 제1 콜리메이터(240) 및 제1 조절부재(250)가 결합되어 형성되는 높이보다 크고, 홀로그램 매질(110)에 호겔을 기록하기에 적당한 거리를 의미하는 것으로 설계자에 의해 사전에 설정되는 거리일 수 있다.
한편 제1 선형 스테이지(220)는 중간판(100)과 인접한 제1 고정판(210)의 일면에 마련되어 물체광이 조사되는 위치를 변경하기 위해 마련될 수 있다. 그리고 이러한 제1 선형 스테이지(220)는 도시된 바와 같이 X축 및 Y축을 포함하는 2축으로 이동가능하도록 하는 레일을 포함하도록 마련될 수 있다. 또한 제1 선형 스테이지(220)에 일부가 고정된 제1 고니어미터(230)가 X축 및 Y축 선상에서 위치를 변경하도록 하여 물체광이 조사되는 위치를 변경할 수 있다. 따라서 제1 선형 스테이지(220)는 x축, y축이 각각 존재하여 홀로그램 매질(110)에 2D array 형태로 호겔기록이 가능하도록 할 수 있다.
제1 고니어미터(230)는 제1 선형 스테이지(220)와 연결되고, 물체광의 파수벡터 방향을 변경하기 위해 마련될 수 있다. 이러한 제1 고니어미터(230)는 제1 선형 스테이지(220)에 고정된 상태에서 제1 선형 스테이지(220)의 이동에 따라 물체광이 조사되는 위치를 변경할 수 있다.
또한, 제1 고니어미터(230)는 도2에 도시된 화살표와 같이 2축을 기준으로 회동가능하도록 마련되어 제1 선형 스테이지(220)를 통한 X축 및 Y축 선상에서의 이동과 동시에 물체광이 조사되는 방향을 변경할 수 있다. 이러한 제1 고니어미터(230)를 통해 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 제1 콜리메이터(240)에서 제1 조절부재(250)를 경유하여 출사한 물체광의 광파가 설계된 각도로 호겔에 입사하도록 할 수 있다.
제1 콜리메이터(240)는 제1 고니어미터(230)에 결합되어 물체광의 광파를 형성하기 위해 마련될 수 있다.
제1 조절부재(250)는 제1 콜리메이터(240)에 결합되어 호겔 내에서 물체광의 파면의 곡률을 조절하기 위해 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 가변 초점 렌즈로 액체 렌즈를 사용하였으나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 조절부재(250)는 전기적인 신호에 기초하여 초점 거리를 조절할 수 있다면 렌즈 또는 미러로 마련될 수 있다. 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 이러한 제1 조절부재(250)를 통해 각 호겔의 조각난 평면 형태의 파면을 최적의 곡률 형태의 파면으로 기록하여 조각만 평면 파면에 의해 발생되는 왜곡이 없도록 할 수 있다.
한편, 참조광부(300)는 광원으로부터 조사되는 참조광의 파수벡터를 조절해 홀로그램 매질(110)에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위해 마련될 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이 중간판(100)을 기준으로 중간판(100)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 즉 물체광부(200)와 참조광부(300)는 중간판(100)을 기준으로 상하 대칭되도록 마련되면 되므로 물체광부(200) 또는 참조광부(300)의 위치는 서로 변경가능할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 참조광부(300)가 도면에 도시된 바와 같이 중간판(100)의 상부에 위치하는 경우를 기준으로 설명하기로 한다.
이러한 참조광부(300)는 제2 고정판(310), 제2 선형 스테이지(320), 제2 고니어미터(Goniometer)(330), 제2 콜리메이터(340) 및 제2 조절부재(350)를 포함할 수 있다.
제2 고정판(310)은 중간판(100)과 일정거리 이격되어 위치하고, 제2 선형 스테이지(320)의 일부를 고정하기 위해 마련될 수 있다. 여기서 제2 고정판(310)이 중간판(100)과 이격되는 거리는, 중간판(100)과 제2 고정판(310) 사이에 위치하는 구성요소, 즉 제2 선형 스테이지(320), 제2 고니어미터(330), 제2 콜리메이터(340) 및 제2 조절부재(350)가 결합되어 형성되는 높이보다 크고, 홀로그램 매질(110)에 호겔을 기록하기에 적당한 거리를 의미하는 것으로 설계자에 의해 사전에 설정되는 거리일 수 있다.
제2 선형 스테이지(320)는 중간판(100)과 인접한 제2 고정판(310)의 일면에 마련되어 참조광이 조사되는 위치를 변경하기 위해 마련될 수 있다. 그리고 제2 선형 스테이지(320)는 상술한 제1 선형 스테이지(220)와 동일하게 X축 및 Y축을 포함하는 2축으로 이동가능하도록 하는 레일을 포함하도록 마련될 수 있다. 그리고 제2 선형 스테이지(320)에는 제2 고니어미터(330)의 일부가 고정되고, 고정된 제2 고니어미터(330)의 위치가 X축 및 Y축 선상에서 이동하도록 할 수 있다. 따라서 제2 선형 스테이지(320)는 X축, Y축이 각각 존재하여 홀로그램 매질(110)에 2D array 형태로 호겔기록이 가능하도록 할 수 있다.
제2 고니어미터(330)는 제2 선형 스테이지(320)와 연결되어 참조광의 파수벡터 방향을 변경하기 위해 마련될 수 있다. 이러한 제2 고니어미터(330)는 제2 선형 스테이지(320)에 고정된 상태에서 제2 선형 스테이지(320)의 이동에 따라 참조광이 조사되는 위치를 변경할 수 있다.
또한 제2 고니어미터(330)는 도 2에 도시된 화살표와 같이 제1 고니어미터(230)와 마찬가지로 2축을 기준으로 회동가능하도록 마련되어 제2 선형 스테이지(320)를 통한 X축 및 Y축 선상에서의 이동과 동시에 참조광이 조사되는 방향을 변경할 수 있다. 이러한 제2 고니어미터(330)를 통해 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 제2 콜리메이터(340)에서 제2 조절부재(350)를 경유하여 출사한 참조광의 광파가 설계된 각도로 호겔에 입사하도록 할 수 있다.
특히 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는, 물체광의 파수벡터만을 조절하여 평행한 참조광만으로만 기록되는 구조를 갖는 종래의 홀로그래픽 프린터와는 달리 제2 고니어미터(330)를 통해 참조광의 파수벡터도 조절하여 호겔기록이 가능하므로 평행하지 않은 참조광을 사용할 경우에도 재생광의 광효율이 낮아지는 문제를 해결할 수 있다.
보다 구체적으로 도 3a는 참조광이 평면파이고 물체광이 발산하는 경우의 도면이고, 도 3b는 여전히 참조광이 평면파이고, 물체광이 수렴하는 경우의 도면이다. 즉, 종래의 홀로그래픽 프린터는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 참조광의 파수벡터의 방향은 고정된 상태에서 물체광의 파수벡터 방향을 조절하여 홀로그래픽 광학소자를 기록하였다. 따라서 참조광은 고정된 파수벡터로 호겔을 기록할 수 밖에 없다는 문제가 있다.
하지만 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 참조광부(300)에 제2 고니어미터(330)를 포함하여 마련함으로써 참조광의 파수벡터 방향을 조절할 수 있고, 이렇게 기록된 홀로그래픽 광학소자는 다양한 종류의 참조광에 대하여 회절 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a는 참조광이 발산하고 물체광이 수렴하는 경우의 도면이고, 도 4b는 참조광이 수렴하고 물체광도 수렴하는 경우의 도면이다. 즉 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 평행한 참조광은 물론이거니와 제2 고니어미터(330)에 의해 참조광의 파수벡터 방향을 조절할 수 있으므로 발산하는 참조광 또는 수렴하는 참조광으로 홀로그래픽 광학소자를 기록할 수 있다. 이와 같이 기록된 홀로그래픽 광학 소자는 평행하지 않은 참조광으로 재생하더라도 회절 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
제2 콜리메이터(340)는 제2 고니어미터(330)에 결합되어 참조광의 광파를 형성하기 위해 마련될 수 있다.
그리고 제2 조절부재(350)는 제2 콜리메이터(340)에 결합되어 호겔 내에서 참조광의 파면의 곡률을 조절하기 위해 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 가변 초점 렌즈로 액체 렌즈를 사용하였으나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 조절부재(350)는 전기적인 신호에 기초하여 초점 거리를 조절할 수 있다면 렌즈 또는 미러로 마련될 수 있다. 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 이러한 제2 조절부재(350)를 통해 각 호겔의 조각난 평면 형태의 파면을 최적의 곡률 형태의 파면으로 기록하여 조각만 평면 파면에 의해 발생되는 왜곡이 없도록 할 수 있다.
종래의 홀로그래픽 프린터는 호겔마다 참조광과 물체광의 파수벡터만을 조절하여 기록하는 방식으로 이러한 종래의 기록방식은 도 5에 도시된 점선과 같이 조각난 형태의 곡률이 0인 평평한 파면이 기록된다. 이러한 형태로 기록된 파면이 재생되면, 각각의 호겔이 부드럽게 연결되지 못해 왜곡이 발생할 수 밖에 없다.
반면, 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 상술한 구성을 통해 호겔 단위로 임의의 파면을 재현하는 종래의 홀로그래픽 프린터와는 달리 각각의 호겔에 기록되는 참조광과 물체광의 파면의 곡률을 변경할 수 있다. 따라서 도 5에 도시된 실선과 같이, 기록되는 각 호겔의 파면의 곡률을 조정하여 재생된 빔의 크기를 보상할 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 홀로그래픽 프린터(10)는 연속적인 파면을 가지는 자유곡면의 홀로그래픽 광학소자를 기록할 수 있어 복잡한 형태의 자유곡면 광학소자의 위상정보를 기록할 수 있다.
본 발명에 따른 구성요소들은 물리적인 구분이 아니라 기능적인 구분에 의해서 정의되는 구성요소들로서 각각이 수행하는 기능들에 의해서 정의될 수 있다. 각각의 구성요소들은 하드웨어 또는 각각의 기능을 수행하는 프로그램 코드 및 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있을 것이며, 두 개 이상의 구성요소의 기능이 하나의 구성요소에 포함되어 구현될 수도 있을 것이다. 따라서 이하의 실시예에서 구성요소에 부여되는 명칭은 각각의 구성요소를 물리적으로 구분하기 위한 것이 아니라 각각의 구성요소가 수행되는 대표적인 기능을 암시하기 위해서 부여된 것이며, 구성요소의 명칭에 의해서 본 발명의 기술적 사상이 한정되지 않는 것임에 유의하여야 한다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
[부호의 설명]
10 : 홀로그래픽 프린터
100 : 중간판 110 : 홀로그램 매질
200 : 물체광부
210 : 제1 고정판 220 : 제1 선형 스테이지
230 : 제1 고니어미터 240 : 제1 콜리메이터
250 : 제1 조절부재
300 : 참조광부
310 : 제2 고정판 320 : 제2 선형 스테이지
330 : 제2 고니어미터 340 : 제2 콜리메이터
350 : 제2 조절부재

Claims (6)

  1. 홀로그램 매질이 고정되도록 하는 중간판;
    광원으로부터 조사되는 물체광의 파수벡터를 조절해 상기 홀로그램 매질에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하는 물체광부; 및
    상기 광원으로부터 조사되는 참조광의 파수벡터를 조절해 상기 홀로그램 매질에 호겔 단위로 홀로그래픽 광학소자를 기록하는 참조광부를 포함하는 홀로그래픽 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물체광부 및 상기 참조광부는 상기 중간판을 기준으로 상하 대칭으로 마련되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 물체광부는,
    상기 중간판과 일정거리 이격되어 위치하는 제1 고정판;
    상기 중간판과 인접한 상기 제1 고정판의 일면에 마련되어 상기 물체광이 조사되는 위치를 변경하는 제1 선형 스테이지;
    상기 제1 선형 스테이지와 연결되어 상기 물체광의 파수벡터 방향을 변경하는 제1 고니어미터(Goniometer); 및
    상기 제1 고니어미터에 결합되어 상기 물체광의 광파를 형성하는 제1 콜리메이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 참조광부는,
    상기 중간판과 일정거리 이격되어 위치하는 제2 고정판;
    상기 중간판과 인접한 상기 제2 고정판의 일면에 마련되어 상기 참조광이 조사되는 위치를 변경하는 제2 선형 스테이지;
    상기 제2 선형 스테이지와 연결되어 상기 참조광의 파수벡터 방향을 변경하는 제2 고니어미터(Goniometer); 및
    상기 제2 고니어미터에 결합되어 상기 참조광의 광파를 형성하는 제2 콜리메이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 물체광부는,
    상기 제1 콜리메이터에 결합되어 호겔 내에서 상기 물체광의 파면의 곡률을 조절하는 제1 조절부재를 더 포함하고,
    상기 참조광부는,
    상기 제2 콜리메이터에 결합되어 호겔 내에서 상기 참조광의 파면의 곡률을 조절하는 제2 조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 조절부재는,
    전기적인 신호에 기초하여 초점 거리를 조절할 수 있는 렌즈 또는 미러인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 프린터.
PCT/KR2022/018178 2021-12-01 2022-11-17 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터 WO2023101274A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210170001A KR102670718B1 (ko) 2021-12-01 2021-12-01 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터
KR10-2021-0170001 2021-12-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023101274A1 true WO2023101274A1 (ko) 2023-06-08

Family

ID=86612534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/018178 WO2023101274A1 (ko) 2021-12-01 2022-11-17 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102670718B1 (ko)
WO (1) WO2023101274A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2067397U (zh) * 1990-05-15 1990-12-12 机械电子工业部机械科学研究院可靠性技术研究中心 全信息功能x射线测角仪
JPH06266277A (ja) * 1993-03-12 1994-09-22 Toppan Printing Co Ltd ホログラムの作成方法および装置
JP2001147634A (ja) * 1999-11-22 2001-05-29 Sony Corp ホログラムの多重記録方法及びホログラム記録装置
JP2002170247A (ja) * 2000-11-27 2002-06-14 Sony Corp ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生装置並びにホログラム記録再生方法
JP2005071557A (ja) * 2003-08-28 2005-03-17 Tdk Corp ホログラフィック記録媒体、その製造方法、ホログラフィック記録再生システム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6266167B1 (en) * 1998-02-27 2001-07-24 Zebra Imaging, Inc. Apparatus and method for replicating a hologram using a steerable beam
JP2010118092A (ja) * 2008-11-11 2010-05-27 Nec Corp 光学ヘッド装置、光学式情報記録再生装置、誤差信号生成方法および集光位置調整方法
KR101423163B1 (ko) 2012-11-19 2014-07-28 전자부품연구원 홀로그래픽 프린지 패턴을 호겔 단위로 필터링하여 홀로그래픽 기록매질에 기록하는 홀로그래픽 프린터 및 그의 홀로그래픽 프린팅 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2067397U (zh) * 1990-05-15 1990-12-12 机械电子工业部机械科学研究院可靠性技术研究中心 全信息功能x射线测角仪
JPH06266277A (ja) * 1993-03-12 1994-09-22 Toppan Printing Co Ltd ホログラムの作成方法および装置
JP2001147634A (ja) * 1999-11-22 2001-05-29 Sony Corp ホログラムの多重記録方法及びホログラム記録装置
JP2002170247A (ja) * 2000-11-27 2002-06-14 Sony Corp ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生装置並びにホログラム記録再生方法
JP2005071557A (ja) * 2003-08-28 2005-03-17 Tdk Corp ホログラフィック記録媒体、その製造方法、ホログラフィック記録再生システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230082252A (ko) 2023-06-08
KR102670718B1 (ko) 2024-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5694180A (en) Projection system for projecting a color video picture and transformation optical system for same
US6095652A (en) Projection system
US7766483B2 (en) Optical projection system and methods for configuring the same
US5999147A (en) Virtual image display device
KR101168776B1 (ko) 촬영 장치
US20050046795A1 (en) Autostereoscopic projection viewer
EP1640783A2 (en) Optical projection system for an image display apparatus
EP0298119A1 (en) COMA CONTROL PLATE IN AN AUXILIARY LENS.
EP0704071A4 (en) STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE
US11061223B2 (en) Distortion controlled projector for scanning systems
US4962422A (en) Stereoscopic image display apparatus
US6011654A (en) Optical arrangement for several individual beams with a segmented mirror field
CN108107570A (zh) 双dmd变焦红外中/长波场景模拟系统
CA2349612A1 (en) Variable ratio anamorphic lens
CN111538223B (zh) 一种基于光束偏转的全息投影方法
WO2021112302A1 (ko) 헤드 업 디스플레이를 위한 홀로그래픽 광학 소자 기록 방법
WO2023101274A1 (ko) 자유곡면 홀로그래픽 광학소자를 기록하기 위한 홀로그래픽 프린터
US4249805A (en) Composite photography system
Okada et al. 3-D distortion of observed images reconstructed from a cylindrical holographic stereogram.(2) white light reconstruction type.
JPH04322212A (ja) 光マルチプレクサ
WO2016188358A1 (zh) 曝光装置
JP2903673B2 (ja) ホログラム露光法
WO2019164241A1 (ko) 접안 디스플레이 장치
WO2023219251A1 (ko) 홀로그래픽 광학 소자 기반 슬림형 공간 영상 디스플레이 시스템
WO2019132188A1 (ko) 3차원 입체 영상 디스플레이용 광학계

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22901632

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE