KR102054423B1 - Reflection type holographic optical element and manufacturing method thereof, and screen device with reflection type holographic optical element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 다른 방향에서 입사되는 물체광과 참조광을 기초로 홀로그램 기록 방법에 따라 패턴을 형성시키는 반사형 홀로그래픽 광학 소자 및 그 제조 방법을 제안한다. 또한 본 발명은 상기한 방법에 따라 제조된 반사형 홀로그래픽 광학 소자를 구비하는 스크린 장치를 제안한다. 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 소자는 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름에 형성되는 것으로서, 상기 베이스 필름의 일측면으로 입사되는 물체광과 상기 베이스 필름을 투과하여 미리 설계된 구조의 반사체에서 반사된 광이 타측면으로 입사되어 획득되는 참조광 사이의 간섭을 기초로 형성되는 홀로그램 패턴을 포함한다.The present invention proposes a reflective holographic optical element for forming a pattern according to a hologram recording method based on object light and reference light incident in different directions, and a manufacturing method thereof. The present invention also proposes a screen device having a reflective holographic optical element manufactured according to the above method. Holographic optical device according to the present invention is a base film; And formed on the base film, based on interference between object light incident on one side of the base film and reference light obtained by incidence of light reflected from a reflector having a pre-designed structure passing through the base film to the other side. It comprises a hologram pattern formed with.
Description
본 발명은 홀로그래픽 광학 소자와 그 제조 방법 및 홀로그래픽 광학 소자를 구비하는 스크린 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반사형 홀로그래픽 광학 소자와 그 제조 방법 및 반사형 홀로그래픽 광학 소자를 구비하는 스크린 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic optical element, a method for manufacturing the same, and a screen device including the holographic optical element. More particularly, the present invention relates to a reflective holographic optical element, a method of manufacturing the same, and a screen device including the reflective holographic optical element.
오늘날 광고나 홍보 등이 상품의 매출에서 차지하는 비중이 점차 커지고 있다. 그래서 최근 들어 텔레비전이나 라디오 등과 같은 매스미디어(mass-media)를 이용하는 광고 외에 디스플레이 장치에 영상을 탑재한 상태에서 한정된 공간에서 실제품과 함께 이 영상을 재생하는 광고에 대한 관심이 급증하고 있다.Today, advertising and public relations account for a large portion of sales of products. Therefore, in recent years, there has been a surge in interest in advertisements that reproduce the images together with the actual products in a limited space in addition to advertisements using mass-media such as television or radio.
예컨대, 대형 상점 등의 건물이나 왕래하는 사람들이 많은 거리에 LCD(Liquid Crystal Display), 프로젝션 TV(projection TV), LED(Light Emitting Display) 등의 디스플레이 장치를 설치하고 이를 통해 광고 콘텐츠를 재생하는 것이 이에 해당한다.For example, installing a display device such as a liquid crystal display (LCD), a projection TV, or a light emitting display (LED) in a building such as a large store or on a busy street, and playing the advertisement contents through the display is possible. This corresponds.
그런데 이러한 디스플레이 장치를 운용하는 데에는 많은 비용이 소요되며, 실물과 제품 정보를 함께 보여 주려면 장소의 제약으로 광고 효율이 낮은 문제점이 있다. 또한 디스플레이 장치의 무게와 디스플레이 장치 자체에서 발생하는 열 때문에 보조 기구 없이 설치하기 어렵다는 문제점도 있다.However, it takes a lot of money to operate such a display device, there is a problem that the advertising efficiency is low due to the limitation of the place to show the real and product information together. In addition, due to the weight of the display device and the heat generated from the display device itself, there is a problem that it is difficult to install without the auxiliary mechanism.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 서로 다른 방향에서 입사되는 물체광과 참조광을 기초로 홀로그램 기록 방법에 따라 패턴을 형성시키는 반사형 홀로그래픽 광학 소자 및 그 제조 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and proposes a reflective holographic optical element for forming a pattern according to a hologram recording method based on object light and reference light incident in different directions, and a method of manufacturing the same. The purpose.
또한 본 발명은 상기한 방법에 따라 제조된 반사형 홀로그래픽 광학 소자를 구비하는 스크린 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to propose a screen device having a reflective holographic optical element manufactured according to the above method.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned matters, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 베이스 필름(base film); 및 상기 베이스 필름에 형성되는 것으로서, 상기 베이스 필름의 일측면으로 입사되는 물체광(object beam)과 상기 베이스 필름을 투과하여 미리 설계된 구조의 반사체에서 반사된 광이 타측면으로 입사되어 획득되는 참조광(reference beam) 사이의 간섭을 기초로 형성되는 홀로그램 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자를 제안한다.The present invention has been made to achieve the above object, a base film (base film); And a reference light formed on the base film, the object light incident on one side of the base film and the light reflected from a reflector having a pre-designed structure passing through the base film being incident on the other side of the base film. A holographic optical device comprising a holographic pattern formed based on interference between reference beams is provided.
또한 본 발명은 베이스 필름을 미리 정해진 지점에 위치시키는 단계; 및 상기 베이스 필름의 일측면으로 입사되는 물체광과 상기 베이스 필름을 투과하여 미리 설계된 구조의 반사체에서 반사된 광이 타측면으로 입사되어 획득되는 참조광 사이의 간섭을 기초로 상기 베이스 필름에 홀로그램 패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자 제조 방법을 제안한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of positioning the base film at a predetermined point; And a hologram pattern on the base film based on interference between object light incident on one side of the base film and reference light obtained by incidence of light reflected from a reflector having a pre-designed structure passing through the base film on the other side. It proposes a holographic optical device manufacturing method comprising the step of forming.
또한 본 발명은 투명 소재로 형성되는 투명 소자; 및 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름에 형성되는 것으로서, 상기 베이스 필름의 일측면으로 입사되는 물체광과 상기 베이스 필름을 투과하여 미리 설계된 구조의 반사체에서 반사된 광이 타측면으로 입사되어 획득되는 참조광 사이의 간섭을 기초로 형성되는 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크린 장치를 제안한다.In addition, the present invention is a transparent element formed of a transparent material; And base film; And formed on the base film, based on interference between object light incident on one side of the base film and reference light obtained by incidence of light reflected from a reflector having a pre-designed structure passing through the base film to the other side. We propose a screen device comprising a holographic optical element comprising a holographic pattern formed by.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can achieve the following effects through the configuration for achieving the above object.
첫째, 광 효율이 크며, 휘도가 높다.First, the light efficiency is large and the luminance is high.
둘째, 색 분산이 제거되어 모든 시야각(FOV; Field Of View)에서 화이트(white)를 구현하는 것이 가능해진다.Second, color dispersion is eliminated, making it possible to implement white at every field of view (FOV).
셋째, 풀 칼라(full color)의 색 표현이 가능해진다.Third, the full color can be expressed.
넷째, 빔 프로젝터의 투사각 범위를 종래보다 확장시킬 수 있다.Fourth, the projection angle range of the beam projector can be extended than before.
다섯째, 대형 스크린 제작이 용이하다.Fifth, it is easy to produce large screens.
여섯째, 종래보다 저렴한 비용으로 빔 프로젝터 스크린 분야나 백라이트(backlight) 어셈블리 분야에도 적용될 수 있다.Sixth, the present invention can be applied to a beam projector screen field or a backlight assembly field at a lower cost than the conventional art.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스크린 장치의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 생성하는 데에 이용되는 물체광과 참조광의 입사 형태를 보여주는 참고도이다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스크린 장치를 이용하여 영상을 디스플레이하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a screen device according to an embodiment of the present invention.
2 is a reference diagram showing an incident form of an object light and a reference light used to generate a holographic optical device proposed by the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing the holographic optical device proposed by the present invention.
4 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the holographic optical device proposed by the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a method of displaying an image using a screen device according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto, but may be variously modified and modified by those skilled in the art.
최근 들어 매스미디어를 이용한 광고와 차별화된 광고 기법으로 시트 형태의 투영 스크린을 형성하고 이 스크린에 광고 콘텐츠를 재생하는 방법이 확대되고 있다. 일례로 이러한 방법은 상점의 윈도우 후면에 투과형 투명 필름(rear projection film)을 부착하고, 상점 내에 설치된 빔 프로젝터로부터 투과형 필름에 광고 영상을 투사시켜 상점 밖의 사람들이 윈도우를 통하여 빔 프로젝터로부터 투사된 영상을 볼 수 있도록 제공된다.Recently, a method of forming a projection screen in the form of a sheet and advertising content on the screen has been expanded by using an advertisement technique differentiated from an advertisement using mass media. For example, this method attaches a transparent projection film to the back of a window of a store, and projects an advertisement image onto the transmissive film from a beam projector installed in the store so that people outside the store can project the image projected from the beam projector through the window. It is provided for viewing.
투명한 프로젝션 스크린들은 광범위한 응용 분야에 적용될 수 있는데, 그 중 하나가 인터랙티브 쇼윈도(interactive shop windows)에 적용되는 것이다. 스크린의 배후의 물체들을 보는 것을 허용하면서 스크린 상에 정보를 투사하기 위해 소위 홀로 스크린들(holo-screens)이 이용되고 있다. 그러나 홀로 스크린들은 불투명한 상태의 것들로서 쇼윈도의 배후의 물체들의 가시성을 방해하는 문제점을 가지고 있다.Transparent projection screens can be applied to a wide range of applications, one of which is applied to interactive shop windows. So-called holo-screens are used to project information onto the screen while allowing viewing of objects behind the screen. However, screens alone are opaque and have the problem of obstructing the visibility of objects behind the show window.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 VHOE(Volume Holographic Optical Element) 기반의 홀로그래픽 광학 소자 및 그 제조 방법에 대하여 제안한다. 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자는 빔 프로젝터 스크린과 같은 투명 스크린 장치에 적합하며, 넓은 시야각과 고휘도의 특성을 가진다. 또한 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자는 빔 프로젝터에 의한 투사각이 큰 경사각을 가지더라도 영상을 효과적으로 투영하는 것이 가능하며, 풀 칼라(full color) 표현도 가능하다.The present invention proposes a holographic optical element based on Volume Holographic Optical Element (VHOE) and a method of manufacturing the same to solve this problem. The holographic optical device proposed in the present invention is suitable for a transparent screen device such as a beam projector screen, and has a wide viewing angle and high brightness. In addition, the holographic optical device proposed in the present invention can effectively project an image even when the projection angle of the beam projector has a large inclination angle, and can also express full color.
이하 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스크린 장치의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a screen device according to an embodiment of the present invention.
도 1에 따르면, 스크린 장치(100)는 투명 소자(110) 및 홀로그래픽 광학 소자(120)를 포함한다. 본 발명에서 스크린 장치(100)는 빔 프로젝터 스크린으로 이용될 수 있다.According to FIG. 1, the
투명 소자(110)는 판 형태의 것으로서, 투명한 재질의 것을 소재로 하여 형성될 수 있다. 투명 소자(110)는 일례로 유리 성분을 소재로 하여 형성될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 아크릴 성분 등을 소재로 하여 형성되는 것도 가능하다.The
홀로그래픽 광학 소자(120)는 사전에 설계된 방향으로 회절되는 볼륨 회절 소자들을 포함하는 회절판으로서, 서로 다른 파장 대역을 갖는 광들을 같은 방향으로 투과 및 회절시키는 기능을 한다. 이러한 홀로그래픽 광학 소자(120)는 단일 계층으로 형성되어 투명 소자(110)의 저면에 적층될 수 있다.The holographic
홀로그래픽 광학 소자(120)는 라미네이션(lamination) 방법을 이용하여 투명 소자(110)의 저면에 적층될 수 있다. 스크린 장치(100)는 코팅층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 투명 소자(110)의 저면에 홀로그래픽 광학 소자(120)가 적층되는 경우, 코팅층은 투명 소자(110)의 상면에 적층될 수 있다. 본 발명에서 코팅층은 AR(Anti-Reflection) 코팅층(coating layer)으로 형성될 수 있다.The holographic
홀로그래픽 광학 소자(120)는 반사형 홀로그램 기록 방법을 이용하여 VHOE(Volume Holographic Optical Element) 필름에 패턴을 형성시킴으로써 생성될 수 있다. 반사형 홀로그램 기록 방법에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.The holographic
홀로그래픽 광학 소자(120)는 넓은 각을 가지는 다중 발산광을 물체광으로 이용하여 VHOE 필름에 기록함으로써 생성될 수 있다. 자세하게는, 백색 광을 주변 광원으로 이용하여 VHOE 필름 상에서 R, G, B 등 각각의 컬러 광들을 분산 및 회절시킴으로써 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자(120)를 생성할 수 있다. 또한 분산 및 회절된 컬러 광들이 중첩되어 발산되도록 함으로써 홀로그래픽 광학 소자(120)를 투명 스크린 기능을 수행하는 소자로 생성할 수 있다.The holographic
홀로그래픽 광학 소자(120)는 어떠한 파장 대역의 광이 입사되더라도 투명 스크린 기능을 수행할 수 있도록 적색 광(red beam), 녹색 광(green beam), 청색 광(blue beam) 등을 정해진 순서에 따라 차례대로 투과시켜 생성될 수 있다. 여기서 적색 광은 적색(R)과 관련된 파장 대역을 갖는 광을 의미하고, 녹색 광은 녹색(G)과 관련된 파장 대역을 갖는 광을 의미하며, 청색 광은 청색(B)과 관련된 파장 대역을 갖는 광을 의미한다.The holographic
홀로그래픽 광학 소자(120)는 일례로 다음 순서에 따라 투명 스크린 기능을 수행할 수 있는 소자로 생성될 수 있다.For example, the holographic
먼저 홀로그래픽 광학 소자(120)의 일면에 대해 적색 광을 제1 각도로 투과시킨다. 그러면 적색 광에 의해 홀로그래픽 광학 소자(120)에 1차 분산 및 회절이 반영된다.First, red light is transmitted to one surface of the holographic
제1 각도는 물체광(object beam)과 참조광(reference beam) 사이의 각을 기초로 결정될 수 있다. 물체광의 입사각은 스크린 장치(100)를 바라보는 시청자의 시선 각도를 기초로 결정될 수 있다. 또한 참조광의 입사각은 스크린 장치(100)에 투영되는 프로젝터 빔의 입사각을 기초로 결정될 수 있다. 본 발명에서 제1 각도는 이와 같이 결정된 물체광의 입사각과 참조광의 입사각을 기초로 결정될 수 있다.The first angle may be determined based on an angle between the object beam and the reference beam. The angle of incidence of the object light may be determined based on a viewing angle of the viewer looking at the
이후 홀로그래픽 광학 소자(120)의 동일면에 대해 녹색 광을 제2 각으로 투과시킨다. 그러면 적색 광에 이어 녹색 광에 의해 홀로그래픽 광학 소자(120)에 2차 분산 및 회절이 반영된다.Thereafter, green light is transmitted at a second angle with respect to the same surface of the holographic
서로 다른 파장 대역을 갖는 광들은 스크린 장치(100)를 투과할 때 각기 다른 회절각을 형성한다. 본 발명에서는 이 점을 고려하여 파장별로 고유한 광학 회절각을 기초로 제2 각도를 결정할 수 있다. 제2 각도는 파장별 회절각과 관련되기 때문에, 스크린 장치(100)가 종래보다 넓은 시야각을 확보하기 위해서는 제2 각도가 최소화되어야 한다. 따라서 제2 각도는 제1 각도보다 훨씬 작은 각도로 형성되는 것이 바람직하다.Light having different wavelength bands forms different diffraction angles as they pass through the
한편 녹색 광의 파장 대역은 청색 광의 파장 대역보다 적색 광의 파장 대역에 인접한다. 본 발명에서는 색분산 법칙을 고려하여 제1 각도에서 소정의 각도를 뺀 제2 각도를 녹색 광의 입사각으로 이용한다.On the other hand, the wavelength band of green light is closer to the wavelength band of red light than the wavelength band of blue light. In the present invention, a second angle obtained by subtracting a predetermined angle from the first angle is used as an incident angle of green light in consideration of the law of color dispersion.
이후 홀로그래픽 광학 소자(120)의 동일면에 대해 청색 광을 제3 각도로 투과시킨다. 그러면 적색 광 및 녹색 광에 이어 청색 광에 의해 홀로그래픽 광학 소자(120)에 3차 분산 및 회절이 반영된다.Thereafter, blue light is transmitted to the same surface of the holographic
제3 각도는 제2 각도와 마찬가지로 파장별로 고유한 광학 회절각을 기초로 결정될 수 있다. 제3 각도도 제2 각도와 마찬가지로 제1 각도보다 훨씬 작은 각으로 형성되는 것이 바람직하다.The third angle may be determined based on the optical diffraction angle unique to each wavelength, like the second angle. The third angle is also preferably formed at an angle much smaller than the first angle like the second angle.
한편 청색 광의 파장 대역은 적색 광의 파장 대역보다 녹색 광의 파장 대역에 인접한다. 본 발명에서는 색분산 법칙을 고려하여 제2 각도와 동일한 각도를 제3 각도로 하여 청색 광의 입사각으로 이용하거나, 제2 각도에서 소정의 각도를 더하거나 뺀 각도를 제3 각도로 하여 청색 광의 입사각으로 이용할 수 있다.Meanwhile, the wavelength band of blue light is closer to the wavelength band of green light than the wavelength band of red light. In the present invention, in consideration of the law of color dispersion, the angle equal to the second angle is used as the incident angle of blue light as the third angle, or the angle added or subtracted from the second angle as the third angle is used as the incident angle of blue light. Can be.
한편 홀로그래픽 광학 소자(120)는 투명 스크린 기능을 효과적으로 수행할 수 있다면 적색 광, 녹색 광, 청색 광 등 외에 다른 색상과 관련된 광들을 이용하여 생성되는 것도 가능하다.Meanwhile, the holographic
한편 홀로그래픽 광학 소자(120)는 대형으로 제작할 경우 다음과 같은 방식으로 생성될 수 있다.Meanwhile, the holographic
첫째, 홀로그래픽 광학 소자(120)는 발산형 물체광과 발산형 참조광을 이용하여 대면적에 기록함으로써 생성될 수 있다.First, the holographic
둘째, 홀로그래픽 광학 소자(120)는 마스킹(masking) 기술과 시프팅(shifting) 기술을 이용하여 다중(multiple) 기록 방식으로 생성될 수 있다.Second, the holographic
셋째, 홀로그래픽 광학 소자(120)는 타일링(tiling) 기술을 이용하여 대면적으로 기록함으로써 생성될 수 있다.Third, the holographic
한편 홀로그래픽 광학 소자(120)는 생성된 뒤 투명 소자(110)의 저면에 적층되기 전에 열 압착 방식이나 접착제 압착 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 실링(sealing) 처리될 수 있다. 본 발명은 이러한 실링 처리를 통해 홀로그래픽 광학 소자(120)가 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 외부 환경으로부터 홀로그래픽 광학 소자(120)를 보호하는 것이 가능해진다.Meanwhile, the holographic
홀로그래픽 광학 소자(120)는 투명 스크린 기능을 수행할 때 넓은 시야각(FOV; Field Of View)을 확보하기 위해 서로 다른 파장 대역을 갖는 광들 사이의 입사각 차이를 크게 할 수 있다. 종래의 시야각은 일반적인 산란형 화이트(white) 스크린의 시야각을 기준으로 하는 것이다. 상기에서 말하는 '넓은 시야각'은 이러한 종래의 시야각보다 상대적으로 더 넓은 시야각을 의미한다.When performing the transparent screen function, the holographic
본 발명에서는 물체광과 참조광 사이의 간섭을 이용하여 VHOE 필름에 기록함으로써 홀로그래픽 광학 소자(120)를 생성할 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자(120)를 생성하는 데에 이용되는 물체광과 참조광의 형태는 각각 다음 사항들에 유의하여 설계될 수 있다.In the present invention, the holographic
(1) 입사되는 컬러 광들의 회절 효율을 최대한 높이고, 최적화된 넓은 시야각(FOV)이 확보될 수 있도록 물체광의 모양을 설계한다. 이를 위해 물체광은 다음과 같이 설계될 수 있다.(1) The shape of the object light is designed to maximize the diffraction efficiency of the incident color light and to ensure an optimized wide field of view (FOV). To this end, the object light can be designed as follows.
① 전체적으로 균일한 세기 분포를 형성하는 빔으로 설계될 수 있다.① can be designed as a beam to form a uniform distribution of intensity throughout.
② 일반적인 화이트 스크린의 시야각과 관련된 산란각을 가지는 빔으로 설계될 수 있다.② It can be designed as a beam having a scattering angle related to the viewing angle of a general white screen.
③ 최대 효율의 광 세기를 가지는 빔으로 설계될 수 있다.③ It can be designed as a beam having light intensity of maximum efficiency.
(2) 투사되는 광에 대해 투명 스크린으로 작용하기 위한 최적화된 광 효율을 얻을 수 있도록 참조광의 모양을 설계한다. 이를 위해 참조광은 다음과 같이 설계될 수 있다.(2) Design the shape of the reference light so as to obtain an optimized light efficiency for acting as a transparent screen for the projected light. For this purpose, the reference light may be designed as follows.
① 원하는 크기와 비율을 가진 스크린 모양을 하면서 전체적으로 균일한 세기 분포를 형성하는 빔으로 설계될 수 있다.① It can be designed as a beam that has the shape of a screen with the desired size and ratio and forms a uniform distribution of intensity throughout.
② 최대 효율의 광 세기를 가지는 빔으로 설계될 수 있다.② It can be designed as a beam having the light intensity of maximum efficiency.
도 2는 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 생성하는 데에 이용되는 물체광과 참조광의 입사 형태를 보여주는 참고도이다.FIG. 2 is a reference diagram illustrating an incident form of an object light and a reference light used to generate a holographic optical device proposed by the present invention.
물체광(210)은 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 발산하는 광의 형태로 홀로그래픽 광학 소자(120)의 일측면에 입사된다. 반면 참조광(220)은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 평행하는 광의 형태로 홀로그래픽 광학 소자(120)의 타측면에 입사되거나, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 발산하는 광의 형태로 홀로그래픽 광학 소자(120)의 타측면에 입사될 수 있다. 본 발명에서는 보다 넓은 시야각을 얻기 위해 물체광(210)과 더불어 참조광(220)도 발산하는 광의 형태로 홀로그래픽 광학 소자(120)에 입사시키는 것이 바람직하다.The
홀로그래픽 광학 소자(120)는 최적화된 넓은 시야각(FOV)를 얻기 위해 렌즈 시트(lens sheet), 프리즘 시트(prism sheet), 확산판(light diffusion plate) 등을 이용하여 생성될 수 있다. 이하 이에 대해 설명한다.The holographic
도 3은 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 3 및 도 4를 참조한다.3 is a conceptual view illustrating a method of manufacturing the holographic optical device proposed in the present invention, and FIG. 4 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the holographic optical device proposed in the present invention. The following description refers to FIGS. 3 and 4.
먼저 프리즘 시트(310), 렌즈 시트(320), 확산판(330), 홀로그래픽 광학 소자(120), 미러(mirror) 조립체(340) 등을 순차적으로 배치시킨다(S410).First, the
이후 평행광 형태의 물체광(210)을 프리즘 시트(310)로 입사시킨다(S420). 프리즘 시트(310)로 입사된 물체광(210)은 프리즘 시트(310), 렌즈 시트(320), 확산판(330) 등을 차례대로 거쳐서 평행광 형태에서 발산광 형태(다중 발산하는 빔의 형태)로 변환되어 홀로그래픽 광학 소자(120)로 입사된다(S430). 본 발명에서는 프리즘 시트(310), 렌즈 시트(320), 확산판(330) 등을 이용하여 물체광(210)을 다중 발산하는 빔으로 형성함으로써 투명성을 확보할 수 있다.Thereafter, the
프리즘 시트(310)는 일면에 마이크로 프리즘 어레이(311)가 형성되어 있는 시트를 의미한다.The
프리즘 시트(310)는 입사되는 물체광(210)을 집광시키는 기능을 한다. 프리즘 시트(310)의 이러한 기능은 휘도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에서는 물체광(210)을 집광시키는 기능을 수행할 수 있다면 프리즘 시트(310) 외 다른 집광 시트나 집광 렌즈(ex. 프레넬 렌즈(fresnel lens))를 이용하는 것도 가능하다.The
렌즈 시트(320)는 일면에 마이크로 렌즈 어레이(321)가 형성되어 있는 마이크로 렌즈 시트를 의미한다. 본 발명에서 마이크로 렌즈 어레이(321)는 복수개의 볼록 렌즈들로 구성될 수 있다.The
렌즈 시트(320)는 넓은 시야각을 얻기 위해 직경 대비 초점 거리가 짧은 볼록 렌즈들로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 렌즈 시트(320)는 직경 대비 초점 거리가 짧은 조건을 만족시킨다면 볼록 렌즈들 외에 오목 렌즈들로 구성되는 것도 가능하다. 또한 렌즈 시트(320)는 위의 조건을 만족시키는 볼록 렌즈들과 오목 렌즈들의 조합으로 구성되는 것도 가능하다.The
확산판(330)은 그 내부에 마이크로 확산 소자(331)들이 포함되어 있는 부품을 의미한다. 확산판(330)은 프리즘 시트(310)와 렌즈 시트(320)를 차례대로 통과한 물체광(210)을 홀로그래픽 광학 소자(120)의 일면 전체로 확산시켜 주는 기능을 한다. 본 발명에서는 확산판(330) 대신에 광을 확산시키는 기능을 하는 다른 것(ex. 확산 시트)을 이용하는 것도 가능하다.The
한편 본 발명에서 홀로그래픽 광학 소자(120)를 생성할 때 프리즘 시트(310), 렌즈 시트(320), 확산판(330) 등은 모두 구비되지 않아도 무방하다. 프리즘 시트(310), 렌즈 시트(320) 및 확산판(330) 중 어느 하나만 구비하는 경우, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 홀로그래픽 광학 소자(120)에 입사되는 물체광(210)을 발산하는 광의 형태로 생성하기 위해 확산판(330)을 구비할 수 있다. 또한 프리즘 시트(310), 렌즈 시트(320) 및 확산판(330) 중 2개를 선택적으로 구비하는 경우, 확산판(330)과 더불어 프리즘 시트(310)와 렌즈 시트(320) 중 어느 하나를 구비할 수 있다.In the present invention, when generating the holographic
참조광(220)은 홀로그래픽 광학 소자(120)로 입사될 때 물체광(210)과 다른 입사각으로 입사되는 것이다. 홀로그래픽 광학 소자(120)로 입사된 물체광(210)이 홀로그래픽 광학 소자(120)를 통과하여 외부로 출력되면, 이 물체광(210)은 미러(mirror) 조립체(340)에 의해 홀로그래픽 광학 소자(120)로 반사된다(S440). 본 발명에서는 이렇게 반사된 광을 참조광(220)으로 이용한다.The
미러 조립체(340)는 광을 반사시키는 기능을 하는 것으로서, 본 발명에서 일면에 마이크로 미러 어레이(341)를 구비할 수 있다. 마이크로 미러 어레이(341)는 필름을 투과한 광을 되돌려서 설계된 경사각으로 빔을 반사시키는 역할을 하는 소자로서, 복수개의 오목 미러들로 구성될 수 있으며, 홀로그래픽 광학 소자(120)의 전면에 참조광이 골고루 입사될 수 있도록 일방향으로 미리 정해진 각도 기울어진(경사진) 복수개의 오목 미러들로 구성될 수 있다.The
미러 조립체(340)는 광을 반사시키는 기능을 수행할 수 있다면 복수개의 오목 미러들로 구성되는 마이크로 미러 어레이(341) 외에 다른 것(ex. 복수개의 오목 렌즈들로 구성되는 마이크로 렌즈 어레이)을 구비하는 것도 가능하다.The
마이크로 미러 어레이(341)는 앞서 설명한 바와 같이 복수개의 오목 미러들로 구성될 수 있다. 이때 경사진 방향은 참조 입사빔이 수직으로 입사될 때 투과한 광이 상측 방향에서 하측 방향으로, 그리고 좌측 방향에서 우측 방향으로 경사져서 반사되도록 하고, 이와 같이 설계된 시야각으로 발산하는 빔으로 미러 어레이들이 설계된다. 단, 기록 시스템에 따라 경사 방향은 바뀔 수 있다. 경사 각도는 30 ~ 70도 안에서 경사 반사되도록 기록 각도에 따라 각각 선택될 수 있다. 발산하는 각도는 응용되는 빔 프로젝트의 발산각에 의존한다.As described above, the
오목 미러의 크기는 이론적으로는 100 마이크로 이하가 되어야 하나, 현재 1mm ~ 10mm가 반사형 기록 패턴을 설계한 대로 생산될 수 있는 실제 크기가 된다.The size of the concave mirror should theoretically be 100 micrometers or less, but at present 1 mm to 10 mm is the actual size that can be produced as designed the reflective recording pattern.
미러 어레이에서 반사되는 광이 참조광이 되며, 30 ~ 70 도 범위에서 기울기 값을 가진다.The light reflected from the mirror array becomes a reference light and has an inclination value in the range of 30 to 70 degrees.
미러 조립체(340)에 의해 반사된 광이 참조광(220)으로써 홀로그래픽 광학 소자(120)로 입사되면, 물체광(210)과 참조광(220) 사이의 간섭으로 홀로그래픽 광학 소자(120)에 소정의 패턴(130)을 형성시킨다(S450).When the light reflected by the
본 발명에서는 준비된 광학 시스템(310, 320, 330)에 물체광(210)을 평행광으로 입사시켜 다중 발산되는 광에 의해 중첩되는 파면이 얻어지면, 이 파면과 참조광(220) 사이의 간섭 패턴을 광학 회절판에 기록하여 홀로그래픽 광학 소자(120)에 소정의 패턴(130)을 형성시킨다. 이러한 소정의 패턴(130)은 일정한 주기와 일정한 분포 비율을 가지는 것이다.In the present invention, when the
이상 도 3 및 도 4를 참조하여 홀로그래픽 광학 소자(120)를 제조하는 방법에 대하여 설명하였다. 도 3 및 도 4의 실시예는 물체광(210)이 발산하는 광의 형태로 홀로그래픽 광학 소자(120)의 일측면에 입사되고 참조광(220)이 평행하는 광의 형태로 홀로그래픽 광학 소자(120)의 타측면에 입사되는 경우의 예시이다.The method of manufacturing the holographic
한편 본 발명에서 미러 조립체(340)는 복수개의 오목 미러들을 포함하는 마이크로 미러 어레이(341) 대신에 복수개의 볼록 미러들을 포함하는 마이크로 미러 어레이, 복수개의 볼록 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 등을 구비하는 것도 가능하다. 본 발명에서는 이러한 구성들을 통하여 참조광(220)을 물체광(210)과 마찬가지로 발산하는 광의 형태로 홀로그래픽 광학 소자(120)에 입사시킬 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the
이상 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 홀로그래픽 광학 소자(120)의 제조 방법은 반사형으로 기록할 때 풀 컬러(full color)로 기록되는 확산 필름 기술로서, 색 분산(color dispersion)을 보상하면서 투명하면서도 풀 컬러 홀로그래픽 확산 필름을 구현하는 기술이다.The method of manufacturing the holographic
본 발명에서 제안하는 방법은 정반대 방향에서 입사되는 두개의 빔을 가지고 홀로그램을 기록해야 하는데, 기존과 같이 두개의 빔을 쓰지 않고 투과되는 빔을 미러로 반사시켜 간섭을 일으키는 구조이다. 이 구조는 데니슈크 타입의 반사형 홀로그램 기록 원리를 바탕으로 하고 있으나, 기존의 데니슈크와는 달리 반사된 빔을 참조빔으로 사용하는 구조이다. 따라서 기존 구조는 순수 홀로그램 기록으로서 색 분산을 회피할 수 없으나, 본 발명 기술은 그 문제를 해결할 수 있는 구조이다.The method proposed in the present invention should record a hologram with two beams incident in opposite directions, and it is a structure that causes interference by reflecting a transmitted beam to a mirror without using two beams as before. This structure is based on the Danish-type reflective hologram recording principle, but unlike the conventional Danishek, it uses a reflected beam as a reference beam. Therefore, the existing structure is pure hologram recording, and color dispersion cannot be avoided, but the present technology solves the problem.
본 발명 기술은 대형으로 기록하는 것도 가능해진다. 프로젝션할 때 전면 투사형으로 구성되어 투과형은 기본적으로 뒤편의 많은 공간이 필요하지만, 반사형일 경우는 기본적인 프로젝션 디스플레이의 공간이 벽면에 밀착되는 장점을 가지고 있다.The technique of the present invention can also be recorded in large format. When projecting, it is composed of the front projection type, so the transmissive type basically needs a lot of space behind, but the reflective type has the advantage that the space of the basic projection display is closely adhered to the wall.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIG. 1 again.
홀로그래픽 광학 소자(120)는 베이스 필름(base film)과 이 베이스 필름 상에 형성된 패턴(130)을 포함한다.The holographic
패턴(130)은 물체광(210)과 참조광(220)에 의한 간섭 패턴에 따라 노광될 때 모노머(monomer)가 작용기(functional group)와 결합하여 폴리머화(polymerized)되면서 특정 형태가 정렬되어 형성되는 것이다.When the
도 1에 도시된 패턴(130)의 형태는 하나의 예시에 불과하며, 본 발명에서 패턴(130)의 형태는 이에 한정되지 않는다. 패턴(130)은 확산판(330)과 홀로그래픽 광학 소자(120) 사이의 거리, 홀로그래픽 광학 소자(120)로 입사되는 참조광(220)의 형태(ex. 발산광, 평행광 등) 등에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.The shape of the
확산판(330)과 홀로그래픽 광학 소자(120) 사이의 거리는 물체광(210)이 확산판(330)에 의해 다중 발산한 뒤 홀로그래픽 광학 소자(120)에 도달하기까지 이동한 거리를 의미한다.The distance between the
확산판(330)과 홀로그래픽 광학 소자(120) 사이의 거리는 광 효율의 균일도, 시야각 등 스크린 장치(100)의 특성에 따라 변화시킬 수 있다. 확산판(330)과 홀로그래픽 광학 소자(120) 사이의 거리를 좁게 설정하면 광 효율의 균일도를 감소시키면서 시야각을 확대시킬 수 있다. 반면 확산판(330)과 홀로그래픽 광학 소자(120) 사이의 거리를 넓게 설정하면 광 효율의 균일도를 증가시키면서 시야각을 수축시킬 수 있다.The distance between the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스크린 장치를 이용하여 영상을 디스플레이하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a method of displaying an image using a screen device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 빔 프로젝터(510)에서 투사되는 광을 이용하여 회절 확산 기능을 하는 투과형 홀로그래픽 광학 소자(120)가 부착된 스크린 장치(100)로 영상을 디스플레이하는 광학적 원리를 도시한 것이다. 도 5의 예시에서는 빔 프로젝터(510)를 1개 도시하였으나, 본 발명에서 빔 프로젝터(510)는 서로 다른 방향에 복수개가 구비되는 것도 가능하다.FIG. 5 illustrates an optical principle of displaying an image on the
홀로그래픽 광학 소자(120)는 주변에 적어도 하나의 빔 프로젝터(510)에 의해 출력되는 광들이 존재하는 상태에서 디스플레이되는 이미지의 풀 칼라(full color)를 제공하기 위해 투명 소자(110) 위에 적층되어 이용된다. 이러한 홀로그래픽 광학 소자(120)는 볼륨 홀로그래픽 풀 칼라 표현 가능한 투과 회절 소자로 구현된다.The holographic
홀로그래픽 광학 소자(120)는 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 물체광(210)과 참조광(220)에 의해 다중 발산 정보가 기록된 것이다. 본 발명에서는 이러한 홀로그래픽 광학 소자(120)를 통해 시역을 종전보다 더욱 넓히는 것이 가능해진다.As described with reference to FIGS. 3 and 4, the holographic
빔 프로젝터(510)는 일반적으로 발산광을 투사한다. 본 발명에서는 이 점을 참작하여 투명하면서도 광 효율을 최대화한 회절판을 홀로그래픽 광학 소자(120)로 얻기 위해 참조광(220)을 발산하는 빔으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 물체광(210)은 2D에 맞는 넓은 시야각을 얻기 위해 다중 발산하는 빔으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 넓은 시야각과 색분산 없이 발산하는 홀로그래픽 회절판을 얻기 위해 광학 시스템(310, 320, 330)도 이용되는 것이 바람직하다.
빔 프로젝터(510)에 의해 투사되는 색조 광들을 스크린 장치(100)에 입사시키면, 이 색조 광들은 홀로그래픽 광학 소자(120)에 의해 분산 및 회절되며, 이후 이 색조 광들은 다중 발산에 의해 중첩되어 백색광을 형성할 수 있다. 본 발명에서는 홀로그래픽 광학 소자(120)를 생성할 때에 이용된 렌즈 시트(320)에 의한 빔의 발산각(divergent angle)을 기초로 화이트 뷰잉 존(white viewing zone; 520)의 크기를 제어할 수 있다. 화이트 뷰잉 존(520)은 도 5에 도시된 바와 같이 V 타입 뷰잉 존(V type viewing zone)으로 구현될 수 있다.When the hue lights projected by the
한편 빔 프로젝터(510)와 스크린 장치(100) 사이의 기울기 값은 다음 수학식에 따라 산출할 수 있다.Meanwhile, the inclination value between the
L = D × tan(π/2 - θ)L = D × tan (π / 2-θ)
상기에서 D는 빔 프로젝터(510)로부터 스크린 장치(100)가 위치하는 평판(ex. 지면) 상의 일 지점까지의 수직 거리를 의미한다. L은 평판 상의 일 지점으로부터 스크린 장치(100)까지의 수평 거리를 의미한다. θ는 빔 프로젝터(510)와 스크린 장치(100) 사이의 기울기, 즉 스크린 장치(100)에 대한 빔 프로젝터(510)에 의해 출사되는 빔의 입사각을 의미한다.In the above, D means a vertical distance from the
위 수학식으로부터 θ는 다음과 같이 구할 수 있다.Θ from the above equation can be obtained as follows.
θ = arctan (D / L)θ = arctan (D / L)
기존의 빔 투사형 표시 소자는 주로 반사형으로서, 표시 소자로서 역할을 하기 위해서는 별도의 스크린이라는 수광 소자가 필요하다. 옥내에서는 주변광의 밝기가 한계가 있어서 기존 빔 투사형 표시 소자의 휘도가 주변 광에 비해서 높기 때문에 사용하는 데에 문제가 없으나 별도의 결상 소자인 스크린을 반투명 또는 투명한 표시 소자로 제작하여 사용함으로써, 휘도 손실이 매우 크고, 빔 프로젝터로부터 직접 투과하는 광이 이미지 결상에 영향을 미치면서 휴대형 또는 광고용 투명 디스플레이로 사용하는 데에 여전히 커다란 문제가 되고 있다.Conventional beam projection display devices are mainly reflective and require a light receiving device called a separate screen to serve as a display device. In indoor, the brightness of the ambient light is limited and the brightness of the conventional beam projection display device is higher than that of the ambient light, so there is no problem in using it. However, by using a separate image forming screen as a translucent or transparent display device, the brightness is lost. This very large, light transmitted directly from the beam projector still affects image imaging and is still a major problem for use in portable or commercial transparent displays.
이와 같은 근본적인 문제를 해결하기 위한 최선책은 투사되는 광을 회절과 확산 기능을 포함하는 풀 칼라 홀로그래픽 광 소자의 투명 회절 확산 소자로서의 적용이다. 본 발명에서 제안하는 것은 투사되는 광 기반의 투명 홀로그래픽 스크린 소자 구성 및 그것을 생성하는 방법들이다.The best way to solve this fundamental problem is to apply the projected light as a transparent diffractive diffusing element of a full color holographic optical element that includes diffraction and diffusing functions. What is proposed in the present invention is the construction of the projected light-based transparent holographic screen element and its creation.
이상 설명한 본 발명의 특징을 정리하여 보면 다음과 같다.The features of the present invention described above are summarized as follows.
첫째, 본 발명은 이미지 투영기 기능을 하는 빔 프로젝터(510)와 스크린 장치(100) 사이의 각도를 크게 하여 스크린에 의해 회절되지 않고 직접 투과하는 광이 상 관측에 미치는 영향을 없애며, 서로 다른 파장 대역을 갖는 광을 투과시키고 투명 소자(110) 위에 회절시키는 단일 계층의 고효율 홀로그래픽 광학 소자(120)를 통해 색분산 없는 풀 칼라 투명 스크린을 제공한다.First, the present invention increases the angle between the
둘째, 홀로그래픽 광학 소자(120)는 보색(complementary color) 관계를 가지는 서로 다른 색상들과 관련된 파장 대역을 갖는 광들을 투과 및 회절시키는 회절판으로 구성될 수 있다. 여기서 보색 관계는 서로 다른 광들을 혼합했을 때 백색이 되는 색의 조합(ex. RGB)을 의미한다. 또한 홀로그래픽 광학 소자(120)는 회절판에 위 광들의 발산각을 크게 하여 분산된 위 광들이 서로 중첩하여 백색 시야를 가지도록 구성될 수 있다.Second, the holographic
셋째, 스크린 장치(100)는 투명 소자(110)의 후면에 홀로그래픽 광학 소자(120)가 적층된 형태의 것이다. 본 발명은 이러한 스크린 장치(100)를 통해 주변 투사광을 회절 및 확산시킨다. 즉 본 발명은 단일 계층의 볼륨 투과 회절 소자들을 포함하고 있는 홀로그래픽 광학 소자(120)를 통해 빔 프로젝터(510)에 의해 투사된 이미지 정보를 집광하고 그 집광된 광을 다시 설계된 FOV 안에서 회절 및 투과시킨다. 본 발명은 이를 통해 광 이용 효율을 극대화시킴으로써 종전 빔 프로젝터 스크린이 가지는 문제점을 해결할 수 있으며, 자유로운 입사각과 풀 칼라 표시가 가능해지는 효과도 얻을 수 있다.Third, the
넷째, 스크린 장치(100)를 구성하는 홀로그래픽 광학 소자(120)는 VHOE 필름으로 형성된다. 홀로그래픽 광학 소자(120)는 이를 통해 고도의 광 효율 디스플레이 패널을 구축하는 것을 가능하게 한다. 또한 홀로그래픽 광학 소자(120)는 입사되는 방향으로 주변광을 제한할 경우 투명한 상태를 유지할 수 있다.Fourth, the holographic
다섯째, 스크린 장치(100)는 프로젝션 디스플레이 분야에서 투명 스크린으로 이용할 경우 풀 칼라(full color) 표현이 가능하며, 투명 쇼윈도(Show windows) 등과 같이 실내의 여러 곳에서 광고나 장식으로 사용 가능하다.Fifth, the
이상 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.As mentioned above, one Embodiment of this invention was described with reference to FIGS. Hereinafter, the preferable form of this invention which can be inferred from such one Embodiment is demonstrated.
본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자는 반사형 홀로그래픽 광학 소자로서, 베이스 필름(base film) 및 홀로그램 패턴을 포함한다. 홀로그래픽 광학 소자는 도 1, 도 3 및 도 5의 홀로그래픽 광학 소자(120)에 대응하는 개념이다.The holographic optical device proposed in the present invention is a reflective holographic optical device, and includes a base film and a hologram pattern. The holographic optical element is a concept corresponding to the holographic
베이스 필름은 VHOE(Volume Holographic Optical Element) 필름으로 형성될 수 있다.The base film may be formed of a volume holographic optical element (VHOE) film.
홀로그램 패턴은 베이스 필름에 형성되는 것으로서, 베이스 필름의 일측면으로 입사되는 물체광(object beam)과 베이스 필름의 타측면으로 입사되는 참조광(reference beam) 사이의 간섭을 기초로 형성되는 것이다. 참조광은 베이스 필름을 투과하여 미리 설계된 구조의 반사체에서 반사된 광이 타측면으로 입사되어 획득되는 것일 수 있다. 홀로그램 패턴은 도 1 및 도 3의 홀로그램 패턴(130)에 대응하는 개념이다.The hologram pattern is formed on the base film, and is formed based on interference between an object beam incident on one side of the base film and a reference beam incident on the other side of the base film. The reference light may be obtained by passing the base film and the light reflected from the reflector having a predesigned structure incident on the other side. The hologram pattern is a concept corresponding to the
홀로그램 패턴은 물체광과 다른 각도로 입사되는 참조광을 기초로 형성될 수 있다.The hologram pattern may be formed based on reference light incident at an angle different from that of the object light.
홀로그램 패턴은 베이스 필름을 통과한 뒤 반사되는 반사광을 참조광으로 이용하여 형성될 수 있다.The hologram pattern may be formed using the reflected light reflected after passing through the base film as a reference light.
홀로그램 패턴은 광을 반사시키는 반사 유닛을 이용하여 반사광으로 형성되는 참조광을 기초로 형성될 수 있다. 본 발명에서는 반사 유닛으로 일측면에 오목 미러 어레이가 형성되어 있는 유닛, 특히 일측면에 미리 정해진 각도 기울어진 오목 미러 어레이가 형성되어 있는 유닛을 이용할 수 있다. 상기에서 반사 유닛은 도 3의 미러 조립체(340)에 대응하는 개념이다.The hologram pattern may be formed based on reference light formed of reflected light by using a reflection unit that reflects light. In the present invention, a unit in which a concave mirror array is formed on one side as a reflection unit, in particular, a unit in which a concave mirror array having a predetermined angle inclination is formed on one side can be used. The reflection unit is a concept corresponding to the
홀로그램 패턴은 물체광으로 다중 발산광을 이용하여 형성될 수 있다. 홀로그램 패턴은 광을 다중 발산시키는 확산 유닛을 이용하여 다중 발산광으로 생성되는 물체광을 기초로 형성될 수 있다. 상기에서 확산 유닛은 도 3의 확산판(330)에 대응하는 개념이다.The hologram pattern may be formed using multiple divergent light as object light. The hologram pattern may be formed based on the object light generated by the multi-emission light using a diffusion unit that multi-emits the light. The diffusion unit is a concept corresponding to the
홀로그램 패턴은 프리즘 시트, 렌즈 시트 및 확산 유닛을 차례대로 통과하여 다중 발산광으로 생성되는 물체광을 기초로 형성될 수 있다.The hologram pattern may be formed based on the object light that is sequentially passed through the prism sheet, the lens sheet, and the diffusion unit to generate multiple divergent light.
홀로그램 패턴은 조합하여 화이트(white)를 생성하는 색상들과 관련된 광들을 차례대로 물체광으로 이용하여 형성될 수 있다. 홀로그램 패턴은 적색과 관련된 광, 녹색과 관련된 광 및 청색과 관련된 광을 차례대로 물체광으로 이용하여 형성될 수 있다. 홀로그램 패턴은 적색과 관련된 광, 녹색과 관련된 광 및 청색과 관련된 광의 순서로 물체광으로 이용하여 형성될 수 있다.The hologram pattern may be formed by using, as the object light, light associated with colors that combine to produce white. The hologram pattern may be formed by using light associated with red, light associated with green, and light associated with blue as object light. The hologram pattern may be formed using object light in the order of light associated with red, light associated with green, and light associated with blue.
적색과 관련된 광, 녹색과 관련된 광 및 청색과 관련된 광은 서로 다른 입사각으로 베이스 필름에 입사될 수 있다. 적색과 관련된 광의 입사각은 녹색과 관련된 광의 입사각 및 청색과 관련된 광의 입사각보다 큰 값을 가질 수 있다.Light associated with red, light associated with green, and light associated with blue may be incident on the base film at different incident angles. An incident angle of light associated with red may have a value greater than an incident angle of light associated with green and an incident angle of light associated with blue.
홀로그램 패턴은 물체광을 다중 발산시키는 확산 유닛과 베이스 필름 사이의 거리, 및 참조광의 입사 형태 중 적어도 하나를 기초로 서로 다른 모양을 가질 수 있다.The hologram pattern may have a different shape based on at least one of the distance between the diffusion unit and the base film that multiply the object light, and the incident form of the reference light.
홀로그래픽 광학 소자는 발산광을 참조광으로 이용하는 홀로그램 기록 방법, 마스크 시프팅(mask shifting)을 이용하는 다중 기록 방식의 홀로그램 기록 방법, 및 패턴이 형성된 미리 정해진 크기의 필름을 대상으로 타일링(tiling)을 수행하는 홀로그램 기록 방법 중 적어도 하나의 홀로그램 기록 방법을 기초로 기준보다 큰 형태로 제조될 수 있다.The holographic optical element performs a hologram recording method using divergent light as a reference light, a hologram recording method using a multiple recording method using mask shifting, and tiling of a film having a predetermined size on which a pattern is formed. The hologram recording method may be manufactured in a form larger than a reference based on at least one hologram recording method.
다음으로 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing the holographic optical device proposed by the present invention will be described.
먼저 베이스 필름을 미리 정해진 지점에 위치시킨다(STEP A).First place the base film at a predetermined point (STEP A).
이후 베이스 필름의 일측면으로 입사되는 물체광과 베이스 필름의 타측면으로 입사되는 참조광 사이의 간섭을 기초로 베이스 필름에 홀로그램 패턴을 형성시킨다(STEP B).Thereafter, a hologram pattern is formed on the base film based on interference between the object light incident on one side of the base film and the reference light incident on the other side of the base film (STEP B).
홀로그램 패턴을 형성시키는 단계(STEP B)는 물체광과 다른 각도로 입사되는 참조광을 기초로 홀로그램 패턴을 형성시킬 수 있다.In the forming of the hologram pattern (STEP B), the hologram pattern may be formed based on reference light incident at an angle different from that of the object light.
홀로그램 패턴을 형성시키는 단계(STEP B)는 베이스 필름을 통과한 뒤 반사되는 반사광을 참조광으로 이용하여 홀로그램 패턴을 형성시킬 수 있다.In the forming of the hologram pattern (STEP B), the hologram pattern may be formed using the reflected light reflected after passing through the base film as a reference light.
홀로그램 패턴을 형성시키는 단계(STEP B)는 광을 반사시키는 반사 유닛을 이용하여 반사광으로 형성되는 참조광을 기초로 홀로그램 패턴을 형성시킬 수 있다.In the forming of the hologram pattern (STEP B), the hologram pattern may be formed based on the reference light formed as the reflected light by using a reflection unit that reflects light.
홀로그램 패턴을 형성시키는 단계(STEP B)는 광을 다중 발산시키는 확산 유닛을 이용하여 다중 발산광으로 생성되는 물체광을 기초로 홀로그램 패턴을 형성시킬 수 있다. 홀로그램 패턴을 형성시키는 단계(STEP B)는 프리즘 시트, 렌즈 시트 및 확산 유닛을 차례대로 통과하여 다중 발산광으로 생성되는 물체광을 기초로 홀로그램 패턴을 형성시킬 수 있다.In the forming of the hologram pattern (STEP B), the hologram pattern may be formed based on the object light generated by the multi-diffusion light using a diffusion unit that multiplies the light. The forming of the hologram pattern (STEP B) may sequentially pass through the prism sheet, the lens sheet, and the diffusion unit to form the hologram pattern based on the object light generated by the multi-diffusion light.
홀로그램 패턴을 형성시키는 단계(STEP B)는 조합하여 화이트(white)를 생성하는 색상들과 관련된 광들을 차례대로 물체광으로 이용하여 홀로그램 패턴을 형성시킬 수 있다.The forming of the hologram pattern (STEP B) may form the hologram pattern by sequentially using the light associated with the colors that produce the white as the object light.
홀로그램 패턴을 형성시키는 단계(STEP B)는 물체광을 다중 발산시키는 확산 유닛과 베이스 필름 사이의 거리, 및 참조광의 입사 형태(ex. 평행광, 발산광 등) 중 적어도 하나를 기초로 서로 다른 모양을 가지는 홀로그램 패턴을 형성시킬 수 있다.The step of forming the hologram pattern (STEP B) may be performed by different shapes based on at least one of the distance between the diffusion unit and the base film which multiply the object light and the incident form (eg, parallel light, divergent light, etc.) of the reference light. It is possible to form a hologram pattern having a.
다음으로 본 발명에서 제안하는 홀로그래픽 광학 소자를 구비하는 스크린 장치에 대하여 설명한다.Next, a screen device including the holographic optical element proposed by the present invention will be described.
스크린 장치는 빔 프로젝터에 의해 출력되는 광을 이용하여 영상을 출력하는 것으로서, 투명 소자 및 홀로그래픽 광학 소자를 포함한다. 스크린 장치는 도 1 및 도 5의 스크린 장치(100)에 대응하는 개념이다.The screen device outputs an image using light output by a beam projector, and includes a transparent element and a holographic optical element. The screen device is a concept corresponding to the
투명 소자는 투명 소재로 형성되는 것으로서, 일례로 유리 소자로 형성될 수 있다. 투명 소자는 도 1 및 도 5의 투명 소자(110)에 대응하는 개념이다.The transparent element is formed of a transparent material, and may be formed of, for example, a glass element. The transparent element is a concept corresponding to the
홀로그래픽 광학 소자에 대한 정의는 전술하였으므로, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다.Since the definition of the holographic optical element has been described above, a detailed description thereof will be omitted.
홀로그래픽 광학 소자는 투명 소자의 일면에 적층되는 것이다. 홀로그래픽 광학 소자는 투명 소자의 일면에 적층되기 전에 열 압착 방식 및 접착제 압착 방식 중 적어도 하나의 압착 방식을 기초로 실링(sealing) 처리될 수 있다.The holographic optical device is laminated on one surface of the transparent device. The holographic optical device may be sealed based on at least one of a thermal compression method and an adhesive compression method before being laminated on one surface of the transparent device.
홀로그래픽 광학 소자는 빔 프로젝터에 의해 스크린 장치로 출력되는 광이 평행광인지 여부에 따라 형태가 다른 참조광을 이용하여 홀로그램 패턴을 형성시킨 것일 수 있다. 빔 프로젝터에 의해 출력되는 광이 평행광이면 평행하게 나아가는 참조광을 이용하여 홀로그램 패턴을 형성시킨 것일 수 있으며, 빔 프로젝터에 의해 출력되는 광이 평행광이 아니면 발산하는 참조광을 이용하여 홀로그램 패턴을 형성시킨 것일 수 있다.The holographic optical element may be formed by forming a hologram pattern using reference light having a different shape depending on whether the light output by the beam projector to the screen device is parallel light. If the light output by the beam projector is parallel light, the hologram pattern may be formed by using parallel reference light. When the light output by the beam projector is not parallel light, the hologram pattern is formed by using reference light that is emitted It may be.
스크린 장치는 코팅층을 더 포함할 수 있다.The screen device may further comprise a coating layer.
코팅층은 홀로그래픽 광학 소자가 투명 소자의 일면에 적층될 때 투명 소자의 타면에 적층되는 것이다. 코팅층은 AR(Anti-Reflection) 코팅층으로 형성될 수 있다.The coating layer is laminated on the other side of the transparent element when the holographic optical element is laminated on one side of the transparent element. The coating layer may be formed of an anti-reflection (AR) coating layer.
한편 스크린 장치는 물체광을 다중 발산시키는 데에 이용되는 렌즈 어레이의 발산각(divergent angle)을 기초로 뷰잉 존(viewing zone)의 크기를 제어할 수 있다.Meanwhile, the screen device may control the size of the viewing zone based on the divergent angle of the lens array used to multiply the object light.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.Although all components constituting the embodiments of the present invention described above are described as being combined or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or some of the components of the program modules are selectively combined to perform some or all of the functions combined in one or a plurality of hardware It may be implemented as a computer program having a. In addition, such a computer program may be stored in a computer readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, and the like, and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. The recording medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium and the like.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined in the detailed description. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (21)
투명 소재로 형성되는 투명 소자; 및
베이스 필름(base film); 및 상기 베이스 필름에 형성되는 것으로서, 상기 베이스 필름의 일측면으로 입사되는 물체광(object beam)과 상기 베이스 필름을 투과하여 미리 설계된 구조의 반사체에서 반사된 광이 타측면으로 입사되어 획득되는 참조광(reference beam) 사이의 간섭을 기초로 형성되는 홀로그램 패턴을 포함하는 홀로그래픽 광학 소자를 포함하며,
상기 홀로그램 패턴은 (i) 집광하여 휘도를 향상시키는 프리즘 시트를 1차로 통과하고, (ii) 일면에 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 렌즈 시트를 2차로 통과하고, 및 (iii) 내부에 마이크로 확산 소자가 포함되어 광을 전체적으로 확산시키는 확산 유닛을 3차로 통과하여 다중 발산광으로 생성되는 상기 물체광을 기초로 형성되며,
상기 홀로그램 패턴은 상기 다중 발산광으로 생성되는 상기 물체광이 상기 베이스 필름을 통과한 뒤 상기 반사체를 이용하여 반사되는 반사광을 상기 참조광으로 이용하여 형성되며,
상기 반사체는 30도 ~ 70도 범위의 경사 각도로 형성되며, 상기 반사체가 볼록 미러 어레이 또는 일측면에 미리 정해진 각도로 기울어진 오목 미러 어레이로 형성되어 상기 볼록 미러 어레이에 의해 상기 참조광을 발산시켜 제1 참조광을 형성하고, 상기 오목 미러 어레이에 의해 상기 참조광을 평행하게 진행시켜 제2 참조광을 형성하고,
상기 스크린 장치는 빔 프로젝터에 의해 (i) 출력되는 광이 발산광이면 발산하는 상기 제1 참조광을 이용하고, (ii) 상기 출력되는 광이 평행광이면 평행하게 나아가는 상기 제2 참조광을 이용하여 상기 홀로그램 패턴을 형성시킨 상기 홀로그래픽 광학 소자를 포함하며,
상기 볼록 미러 어레이 또는 상기 오목 미러 어레이에 의해 상이한 참조광의 입사 형태를 갖는 상기 제1 참조광 또는 상기 제2 참조광을 기초로 상기 홀로그램 패턴은 서로 다른 모양을 가지며,
상기 홀로그램 패턴은 상기 물체광을 다중 발산시키는 확산 유닛과 상기 베이스 필름 사이의 거리를 기초로 서로 다른 모양을 가지며,
상기 홀로그램 패턴은 조합하여 화이트(white)를 생성하는 컬러 광들에 해당하는 (i) 적색과 관련된 광, (ii) 녹색과 관련된 광 및 (iii) 청색과 관련된 광을 상기 물체광으로 이용하여 형성되며,
상기 컬러 광들은 (i) 상기 집광하여 휘도를 향상시키는 프리즘 시트를 1차로 통과하고, (ii) 상기 일면에 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 렌즈 시트를 2차로 통과하고, 및 (iii) 상기 내부에 마이크로 확산 소자가 포함되어 광을 전체적으로 확산시키는 상기 확산 유닛을 3차로 통과하여, 다중 발산되는 각각의 컬러 광들의 발산각을 증가시켜 서로 중첩하여 V 타입 뷰잉 존에서 백색 시야를 형성하고,
상기 스크린 장치는 상기 프리즘 시트, 상기 렌즈 시트, 및 상기 확산 유닛 중에서 상기 렌즈 시트의 상기 마이크로 렌즈 어레이의 발산각(divergent angle)을 기초로 뷰잉 존(viewing zone)의 크기를 제어하여 상기 V 타입 뷰잉 존을 형성하는 것을 특징으로 하는 스크린 장치.In the screen device,
Transparent element formed of a transparent material; And
Base film; And a reference light formed on the base film, the object light incident on one side of the base film and the light reflected from a reflector having a pre-designed structure passing through the base film being incident on the other side of the base film. a holographic optical element including a hologram pattern formed based on interference between reference beams,
The hologram pattern includes (i) a primary pass through a prism sheet that focuses to improve brightness, (ii) a secondary pass through a lens sheet having a micro lens array formed on one surface thereof, and (iii) a microdiffusion element therein. Are formed on the basis of the object light generated by the multi-diffusion light through the diffusion unit for diffusing the light as a whole,
The hologram pattern is formed using the reflected light reflected by the reflector after the object light generated by the multi-diffusion light passes through the base film as the reference light,
The reflector is formed at an inclination angle ranging from 30 degrees to 70 degrees, and the reflector is formed as a convex mirror array or a concave mirror array inclined at a predetermined angle on one side to emit the reference light by the convex mirror array. 1 forming a reference light, advancing the reference light in parallel with the concave mirror array to form a second reference light,
The screen device uses (i) the first reference light that emits if the light output by the beam projector is divergent light, and (ii) the second reference light that travels in parallel if the output light is parallel light. A holographic optical element having a holographic pattern formed thereon;
The hologram pattern has a different shape based on the first reference light or the second reference light having an incident form of different reference light by the convex mirror array or the concave mirror array.
The hologram pattern has a different shape based on the distance between the diffusion unit and the base film for multiplexing the object light,
The hologram pattern is formed using (i) light associated with red, (ii) light associated with green, and (iii) light associated with blue as the object light, corresponding to color lights that combine to produce white. ,
The color light passes through (i) a primary prism sheet that focuses to improve brightness, (ii) secondarily passes through a lens sheet having a microlens array formed on one surface thereof, and (iii) microdiffuses therein. An element is included in the third pass through the diffusion unit which diffuses the light as a whole, increasing the divergence angle of each of the multiple diverging color lights to overlap each other to form a white field of view in the V-type viewing zone,
The screen device controls the size of a viewing zone based on the divergent angle of the micro lens array of the lens sheet among the prism sheet, the lens sheet, and the diffusion unit to view the V type viewing. And forming a zone.
상기 베이스 필름은 VHOE(Volume Holographic Optical Element) 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크린 장치.The method of claim 1,
The base film is a screen device, characterized in that formed of a Volume Holographic Optical Element (VHOE) film.
상기 홀로그래픽 광학 소자는 발산광을 상기 참조광으로 이용하는 홀로그램 기록 방법, 마스크 시프팅(mask shifting)을 이용하는 다중 기록 방식의 홀로그램 기록 방법, 및 패턴이 형성된 미리 정해진 크기의 필름을 대상으로 타일링(tiling)을 수행하는 홀로그램 기록 방법 중 적어도 하나의 홀로그램 기록 방법을 기초로 제조되는 것을 특징으로 하는 스크린 장치.The method of claim 1,
The holographic optical element includes a hologram recording method using divergent light as the reference light, a hologram recording method using a multiple recording method using mask shifting, and tiling of a film having a predetermined size on which a pattern is formed. And a hologram recording method based on at least one of the hologram recording methods.
상기 홀로그래픽 광학 소자는 상기 투명 소자의 일면에 적층되며,
상기 투명 소자의 타면에 적층되는 코팅층
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크린 장치.The method of claim 1,
The holographic optical device is stacked on one surface of the transparent device,
Coating layer laminated on the other side of the transparent element
The screen device further comprises.
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