KR102161250B1

KR102161250B1 - 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법

Info

Publication number: KR102161250B1
Application number: KR1020180037959A
Authority: KR
Inventors: 김은수; 황용석; 김형식
Original assignee: 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2038-04-02
Also published as: KR20190115215A

Abstract

본 발명에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 있어서, 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 정 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 정 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열하여 홀로그램 광학 소자(VHOE) 기반의 풀 컬러 증강 현실 투영 디스플레이 시스템을 구현을 가능하게 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법이 개시된다.

Description

홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법{Apparatus for Holographic Display, Hologram Optical System and Method for Recording Hologram}

홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것으로, 특히 증강 공간 투사 디스플레이를 위한 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것이다.

홀로그래피 방식으로 기록된 스크린은 동일한 물체의 이미지를 다른 방향으로 바라보아 3차원 이미지를 만들어 낸다. 투과 기록 방법은 전체 색상 이미지를 나타낼 수 있는 화면을 기록할 수 있도록 한다.

반사형 홀로그래픽 스크린에서 광전자는 물체광과 참조광의 간섭 패턴에 의해 반대 방향으로 기록된다. 따라서 참조광을 기록된 화면에 비추면, 조절되지 않은 빛이 다른 각도로 반사되는 것처럼 보인다. 반사형은 투과형과 같이 색 분산 문제가 없지만, 가장 큰 문제는 녹색 레이저로 기록할 경우에는 녹색으로만 복원된다는 점이다. 적색, 녹색 및 청색 레이저로 각각 기록하여 색 이미지를 복원할 수 있지만 전체 색상을 복원할 수 없다.

본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것으로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열하여 홀로그램 광학 소자(VHOE) 기반의 풀 컬러 증강 현실 투영 디스플레이 시스템을 구현하는데 그 목적이 있다.

또한, 두 종류의 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 이용한 두 단계의 회절 방법이 색 분산을 보정하고 수직 시차 정보(DC component)을 효과적으로 제거하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는, 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열된다.

여기서, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭되는 구조이다.

여기서, 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이룬다.

여기서, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이룬다.

여기서, 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도이다.

여기서, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 0도이다.

여기서, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템은, 홀로그램 영상 재생을 위해 광을 생성하는 광원, 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열된다.

여기서, 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하며, 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루고, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며, 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭되는 구조이다.

여기서, 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도이고, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 패턴 격자에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 패턴 격자면의 법선과 이루는 회절각은 0도이다.

여기서, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광원으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법은, 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제1 건판상에 기록되는 단계 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제2 건판상에 기록되는 단계를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이룬다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것으로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자 및 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 포함하며, 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열하여 홀로그램 광학 소자(VHOE) 기반의 풀 컬러 증강 현실 투영 디스플레이 시스템을 구현할 수 있다.

또한, 두 종류의 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 이용한 두 단계의 회절 방법이 색 분산을 보정하고 수직 시차 정보(DC component)을 효과적으로 제거할 수 있다.

이에 따라, LCD디스플레이 패널과 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 각도와 두 홀로그램 광학 소자(VHOE)사이의 거리를 제어하는 것 만으로 전체 컬러 이미지를 재구성하는 투영 디스플레이 시스템을 최적으로 설계 및 구현할 수 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼륨 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템의 광학적 설정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 거리에 따른 영상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 관련된 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 홀로그래픽 디스플레이 장치, 홀로그램 광학 시스템 및 홀로그램 영상 기록 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.

홀로그래픽 디스플레이 장치는, 투명한 속성의 매질을 이용하여 이미지를 투사한 후 형상화하는 기술로 허공에 이미지를 띄우는 홀로그램이다. 홀로그래픽 디스플레이는 스크린 없이 이미지를 표현할 수 있다. 예를 들어, 투영 증강 모델에서 사용될 수 있다. 투영 증강 모델은 증강 현실 시스템에서 사용되며, 물리적인 입체 모델로 구성되어 컴퓨터 이미지가 현실감 있게 보이는 물체를 만들기 위해 투영된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램은 빛의 진폭과 위상을 기록하고 재생하는 것이다. 물체에서 반사되어 인간의 눈에 도달하는 빛의 파면을 그대로 재현할 수 있어 완전한 3차원 영상을 재생할 수 있는 장점을 지닌다.

도 1을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(10)는, 회절 홀로그램 광학 소자(200), 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)을 포함하며, 별도의 디스플레이 패널(100)을 더 포함할 수 있다.

회절 홀로그램 광학 소자(200)는 입사되는 광을 회절한다.

칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)는 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시킨다.

회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열된다.

초기 디스플레이 패널의 이미지는 회절 홀로그램 광학 소자(200), 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300) 두 VHOE를 통해 보정된 색 분산으로, 관찰자의 눈에 보정된 완전한 컬러의 영상으로 나타난다.

구체적으로, 초기 디스플레이 패널의 광(B1)은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절되며, 회절된 광(B2)은 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에 의해 병렬로 전파되어 분산 보정된 빛(B3)이 관찰자의 눈에 나타나게 된다.

회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절된 광(B2)은 B1에서 수직 시차 정보가 제거된 광이며, B1은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 30°로 입사되는 것이 바람직하다.

영상의 재구성 과정에서, 회절 격자가 기록된 두 VHOE는 색 분산 보정을 위해 나란히 놓여진다.

구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하며, 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭되는 구조로 놓여진다.

이에 따라, 광은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절 되고 분산된 광원이 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300) 통과 후에 병렬로 전파된다. 이것은 서로 격자 방향이 다르고 색 분산 방향이 다르기 때문이다. 이 방법을 사용하면 수직 시차 정보(DC component)를 제거할 수 있다. 수직 시차 정보 는 VHOE를 통해 디스플레이 패널에서 전송되는 구성 요소이다. 이렇게 제거하지 않으면 영상이 중첩되거나 흐리게 표시된다. 하지만, 전송 방식의 경우에는 심각한 문제였지만, 회절 된 이미지만 보여 줄 수 있는 방법이 제안되었다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 도면이다.

도 2의 (a)는 회절 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 분산을 나타낸 것이다.

본 발명의 실시예에서, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)로 구현되는 것이 바람직하다.

볼륨 홀로그램은 기록 재료의 두께가 기록에 사용 된 광 파장보다 훨씬 큰 홀로그램이다. 이 경우 홀로그램으로부터의 빛 회절은 브래그 회절(Bragg diffraction)에서만 가능하다. 즉, 빛은 올바른 파장(색)을 가져야하고 파는 올바른 모양(빔 방향, 파면 프로파일)을 가져야한다.

볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)는 홀로그램과 같은 전통적인 광학 소자로 전방(파면)을 녹화할 수 있는 광학 소자이다. VHOE는 광 폴리머를 사용하여 제작된다. 광 폴리머는 투명도가 높은 홀로그램 기록 재료 중 하나이다.

구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광원으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 광 폴리머는, 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제, 광 개시제 주변에 위치하는 단량체 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함한다.

광 폴리머는 구성 물질의 굴절률을 변경하여 전방(파면) 정보를 저장한다. 광 폴리머는 광 개시제, 단량체 및 매트릭스 요소로 이루어지는 것이 바람직하다.

빛이 켜지면, 광 개시제가 활성화되고 광 개시제 근처의 단량체는 중합체로 성장한다. 매트릭스 요소와 중합 면적 사이의 굴절률 차이는 홀로그래픽 볼륨 격자를 형성한다. 즉, 입사된 광이 상기 광 개시제에 도달하면, 상기 광 개시제의 반응이 활성화되고, 상기 광 개시제의 반응에 의해 상기 단량체가 중합체로 성장하며, 매트릭스 요소와 상기 중합체 면적 사이의 굴절률의 차이가 볼륨 격자를 형성한다.

물체 파형과 참조 파형은 간섭을 생성하여, 볼륨 격자는 간섭 패턴에 따라 형성된다. 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에서 브랙 회절과 일치하는 빛이 입사되면, 물체 파형이 브랙 회절 법칙에 의해 다시 생성된다.

브랙 회절은 X선이나 전자선 등의 결정 격자면에 의한 회절이다. 브랙 조건을 충족시키는 특정한 각도에서는 입사한 X선이나 전자선 등의 각 결정 격자면으로부터의 반사파가 특정한 방향에서 동상(同相)으로 서로 강화하여 강한 회절파를 낳는다. 이것을 브랙 반사라고도 한다. 두꺼운 홀로그램 내에서의 간섭 무늬나 비교적 두꺼운 초음파 셀 내에서의 파면이 X선이나 전자선에 대한 결정 격자면과 같은 역할을 하여 광파의 브랙 회절이 일어난다.

두 파장의 전기장은 수학식 1에 의해 묘사된다.

여기서, E_R, E_O는 물체 및 참조 파형이며, A_R, A_O는 각각 진폭이다. w는 각 주파수를 의미하며, k_R, k_O 는 각각 물체와 참조 파형의 격자 파형 벡터이다. 이에 따라, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)와 같은 홀로그램 위의 두 평면 파 사이의 간섭 패턴 강도는 수학식2에 의해 주어진다.

E_R과 E_O가 연속적으로 E_R와 합쳐지면, I의 광학적 강도는 상기 수학식 2에 의해 구현된다. 또한, I에 해당하는 격자 패턴이 광 폴리머 기반 VHOE 에 기록된다. 여기서 K는 물체와 참조 파형의 격자 파형 벡터이며, 수학식 3에 의해 주어진다.

상기 수학식 3에서, K는 가장자리에 직각인 격자 벡터이다. 두개의 평면 파형 사이의 간섭 조건은 수학식 4에 의해 주어진다. 수학식 4와 같은 조건은 브랙 조건(Bragg condition)을 의미한다.

수학식 4는 브랙 조건으로, 여기에서 "θ"가 빔의 입사 각도이고, n이 굴절률이고, N은 회절 숫자이며, λ는 파장이고, K는 가장자리에 직각인 격자 벡터이다. 또한 격자의 주기는 Λ=λ/2sinθ로 구현된다.

Kogelnik의 결합 파장 이론에서, 회절 효율에 대한 연관된 공식은 수학식 5에 의해 주어진다.

여기서, φ 와 χ는 수학식 6에 의해 주어진다.

수학식 6에서 기록 매체 외부에서 측정되는 참조광 및 물체광 α와β의 입사 각도는 기본적으로 편향되지 않는 기록 매체에 대해 동일한 반면, 편향된 홀로그램에 대해서는 다르다. 또한, Δn과 Δα는 변조 지수와 Bragg각도에서의 각도 편차를 나타내며, 각각 기록 매체와 격자 주기의 굴절률과 두께를 나타낸다.

도 2를 참조하면, R, G 및 B 색상은 분산 각도에서 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 분산 각도에서 이론적으로 모든 색상이 병렬로 회절된다. 색 분산 시스템에 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 적용하기 위해 광 폴리머는 높은 회절 효율, 회절된 광원의 저 왜곡 및 회절된 광원의 고른 강도와 속성을 가지고 있어야 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 이 기법은 광 폴리머로 만들어진 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 기반으로 하므로, 제안된 VHOE기반의 3D디스플레이 시스템의 해상도와 시차 수는 주로 광 폴리머의 물질적, 광학적 속성에 의해 제한된다. 광 폴리머는 볼륨 홀로그램과 광학 장치에 이상적인 재료이다. 이러한 장점에는 자체 개발 기능, 건식 처리, 우수한 안정성, 두꺼운 유제, 높은 감도, 큰 회절 효율, 고분해능 및 비휘발성 저장소가 포함된다. 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에서 참조광과 물체광이 주어지는 경우, 이들의 고정 간섭 패턴이 형성된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼륨 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 도면이다.

도 3의 (a)는 회절 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 도면이고, 도 3의 (b)는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법을 나타낸 것이다.

구체적으로, 볼륨 홀로그램 광학 소자의 패턴 기록 방법에서, 참조광 및 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 감광 건판상에 기록하며 이것을 홀로그램이라 한다. 물체의 상을 볼 때는 얻은 홀로그램에 참조광을 조사(照射)하여 원래의 상을 재생하는 것이다. 그를 위한 광원으로서는 레이저가 사용되는 것이 바람직하다.

참조광은 홀로그래피 법에서 광파의 진폭과 위상을 기록하는 경우, 광원으로부터 나오는 광속(光束)은 빔 분사기(beam splinter)에서 2개로 분할되는데, 이 안의 1개의 광속은 물체 광으로서 물체 면을 조사하는데 사용되지만, 또 1개의 광속은 홀로그램 건판에 직접 투영된다. 이 때, 직접 투영되는 쪽의 광속이다.

이와 같이 만든 홀로그램에 참조광과 같은 광선을 쬐면 간섭무늬가 회절격자의 역할을 해서 참조광이 입사한 방향과 다른 위치에서 빛이 회절되는데, 이 같은 회절광이 모인 것이 마치 처음 물체에서 반사해서 생긴 빛과 같이 된다. 이와 같이 하여 홀로그램에서 처음의 물체광이 재생된다. 그렇기 때문에 재생된 파면(波面) 안에서 들여다보면 처음 물체가 보이기는 하나 마치 물체가 저 안쪽에 있는 것처럼 보인다. 다시 보는 점을 옮기면 물체가 보이는 위치도 변하여 마치 입체사진을 보는 것처럼 보인다. 또 원래 물체의 파면(波面)이 재생되기 때문에 아주 약간 변형한 물체에서 나오는 파면과도 간섭시킬 수가 있다.

도 3의 (a)는 회절 홀로그램 광학 소자는 색 분산을 제거하기 위한 광학 소자이다.

회절 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상에 기록하며, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도 50°내지 70°를 반으로 절단하는 각도로 기록된다. 구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자는 참조광과 물체광 사이의 각도 60°를 반으로 절단하는 각도로 기록되는 것이 바람직하다.

제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도가 50도 이하 또는 70도 이상일 경우, 회절 된 빛이 칼라 보상 홀로그램에 의해 회절되더라도, 색 분산이 보정되지 않을 수 있으므로, 회절 홀로그램 광학 소자에서 R, G 및 B 로만 구분되어 디스플레이 패널의 원래 이미지에 가까운 이미지를 구현하기 힘들어진다.

회절격자는 평면 혹은 오목면에 다수의 홈을 새기고, 각 홈에서의 회절광끼리의 간섭으로 스펙트럼을 얻을 수 있게 만든 것이다. 투과형 [평면(회절)격자뿐]과 반사형이 있으나 실제로 사용되고 있는 것은 대부분 반사형이다. 선이 새겨져 있는 면에 따라 평면(회절)격자, 오목면(회절)격자, 트로이덜(회절)격자 등으로 분류할 수 있다.

도 3의 (b)는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 빔을 병렬로 전파하기 위한 광학 소자이다.

칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제2 건판상에 기록하며, 상기 제2 참조광과 제2 물체광 사이 20° 내지 40°의 각도로 기록된다. 구체적으로, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 물체광과 참조광 사이의 각이 30°각도로 기록되는 것이 바람직하다.

제2 참조광과 제2 물체광 사이의 각도가 20도 이하 또는 40도 이상일 경우, 또는 제2 물체광이 수직으로 입사하지 않는 경우 R, G 및 B 로만 구분된 빛을 병렬로 전파할 수 없으므로, 디스플레이 패널의 원래 이미지에 가까운 이미지를 구현하기 힘들어진다.

도 3의 (a)와 (b)를 참조하면, 두 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에서 기록된 격자 패턴은 서로 반대 방향에서 대칭을 이루므로, 색 분산 방향도 반대가 된다. 디스플레이의 이미지를 1개의 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)에 의해 한번만 회절 하면, 색 분산이 보정되지 않으며, 이미지가 명백히 적색, 녹색 및 청색으로 분리된다. 색 분산은 회절되는 정도가 빛의 파장에 따라 다르기 때문에 발생한다. 그러나 LCD와 같은 디스플레이 패널을 사용하면 이미지가 R, G및 B로만 구분된다. 색의 분산이 지속적으로 나타나지 않는 이유는 디스플레이 패널의 이미지가 패널의 RGB픽셀로 만들어지기 때문이다. 우리가 보고 있는 이미지의 색상은 RGB의 적절한 조합이며, 따라서 색 분산이 일어났을 때 R, G, B이미지로 정확히 구분된다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에서는, 색 분산을 보정하기 위해서 두 가지 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 사용하므로 이 방법을 통해, 우리 눈의 색의 합인 디스플레이 패널의 원래 이미지에 가까운 이미지를 볼 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템의 광학적 설정을 나타낸 도면이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 시스템은 디스플레이 패널(100), 회절 홀로그램 광학 소자(200), 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300) 및 사진 촬영 설정(30)을 포함한다.

디스플레이 패널의 광이 회절 홀로그램 광학 소자(200)에서 회절 되고 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)로 이동하며, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에서 다시 회절 되어 수평으로 광 테이블로 이동하게 된다.

회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 광의 입사각이 20 내지 40도, 회절각이 20 내지 40도이다.

칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며, 상기 회절된 광의 입사각이 20 내지 40도, 회절각이 0도이다.

구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자(200)에서 입사각과 회절각의 크기는 둘 다 30°인 것이 바람직하다. 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에서 입사각은 30°이고 회절각은 0°이므로 광 테이블에 평행하게 된다. 영상의 색 분산이 보상되는 것을 볼 수 있다. 이것은 회절된 빛을 같은 각도로 볼륨 홀로그램 광학 소자에 넣었기 때문이다. 또한, 수직 시차 정보가 제거된 영상도 볼 수 있다. 수직 시차 정보는 디스플레이 패널에서 나오는 직사 광선이다.

초기 디스플레이 패널의 광(B1)은 회절 홀로그램 광학 소자(200)에 의해 회절되며, 회절된 광(B2)은 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(300)에 의해 병렬로 전파되어 분산 보정된 빛(B3)이 관찰자의 눈에 나타나게 된다.

도 4의 (b)는, 색 확산 보정 영상을 나타낸 것이다. 영상의 색상이 중첩되지 않고 개별적으로 구분된다. 또한, 투명한 특성도 확인할 수 있다. 투명성은 70%가 넘고 VHOE뒤의 물체가 분명하게 보이는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 특이한 점은 그것의 초점이다. 시선의 초점이 이미지가 형성된 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 표면과 일치하면 이미지가 흐릿하게 보이게 된다. 그 이유는 거울을 예로 들어 설명할 수 있다. 거울을 보고 거울 표면에 시선을 집중시키면 거울의 이미지가 흐릿하게 보일 것이다. 선명한 이미지를 보려면 거울 표면 뒤에 눈의 초점을 맞추어야 한다. 거울의 이미지는 가상 이미지이고 VHOE의 이미지도 가상 이미지이므로 이 원칙은 VHOE에 적용된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 거리에 따른 영상을 나타낸 도면이다.

구체적으로 도 5에 나타난 사진은 카메라 초점을 조절하여 사진을 찍은 결과이다. 사진들이 다양한 초점 거리에서 찍혔고, 초점 거리는 카메라와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)의 거리인 250mm에서 50mm간격으로 움직인다.

도 5를 참조하면, 초점 거리를 250mm로 설정하면 이미지가 흐리게 표시되며 이 거리에서 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)가 위치한다. 초점 거리가 길어질수록 영상이 더욱 선명해진다. 초점 길이가 카메라와 디스플레이 패널 사이의 거리와 같으면 이미지가 가장 눈에 띄게 나타난다. 초점이 훨씬 길어짐에 따라 이미지가 다시 흐려지게 된다.

도 5에서 각 영상의 위와 아래에서 약간의 색 분산을 볼 수 있다. 이러한 색 분산 방향은 VHOE를 사용할 때의 방향과 반대이다. 이는 색으로 구분된 이미지가 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(VHOE)를 통과할 때 각 RGB이미지가 수집된다는 사실을 보여 준다. 가장자리의 약간의 색 분산은 가장자리에 이미지가 형성되지 않고 VHOE의 중앙 부분만 사용되도록 더 크게 만들어 해결할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 영상 기록 방법은 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록하는 단계(S110)에서 시작한다.

단계 S110에서 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제1 건판상에 기록된다.

단계 S120에서 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제2 건판상에 기록된다.

단계 S110에서 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 패턴 격자는 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며, 단계 S120에서 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 패턴 격자를 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 패턴 격자는 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것이 바람직하다.

단계 S130 내지 S140에서 상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제, 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하며,

단계 S130에서 상기 입사된 광이 상기 광 개시제에 도달하면, 상기 광 개시제의 반응이 활성화되어, 상기 광 개시제의 반응에 의해 상기 단량체가 중합체로 성장하고,

단계 S140에서 상기 매트릭스 요소와 상기 중합체 면적 사이의 굴절률의 차이가 볼륨 격자를 형성한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴을 나타낸 도면이다.

도 7의 (a)에서 회절 홀로그램 광학 소자(200)는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴(220) 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상(221)에 기록하며, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도 50° 내지 70°를 반으로 절단하는 각도로 기록된다. 구체적으로, 회절 홀로그램 광학 소자는 참조광과 물체광 사이의 각도 60°를 반으로 절단하는 각도로 기록되는 것이 바람직하다.

도 7의 (b)에서 칼라 보상 홀로그램 광학 소자(200)의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴(320) 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제2 건판상(321)에 기록하며, 상기 제2 참조광과 제2 물체광 사이 20° 내지 40°의 각도로 기록된다. 구체적으로, 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 물체광과 참조광 사이의 각이 30°각도로 기록되는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

10: 홀로그래픽 디스플레이 장치
200: 회절 홀로그램 광학 소자
300: 칼라 보상 홀로그램 광학 소자

Claims

기 설정된 각도로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자; 및
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자; 를 포함하며,
상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열되되,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)이며, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하고,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상에 기록하며,
상기 입사되는 광의 기 설정된 각도는, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도를 반으로 절단한 각도이고,
상기 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)들에 의해 상기 입사되는 광이 두 단계 회절되어, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 통과한 광은 수직 시차 정보(DC component)가 제거된 광인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
배열된 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴이 두 소자 사이의 중앙선을 기준으로 좌우 모양이 대칭되는 구조인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는,
상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 제1 격자 패턴을 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 제1 격자 패턴은 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는,
패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 제2 격자 패턴을 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 제2 격자 패턴은 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
제3항에 있어서,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제1 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 제1 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제2 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 제2 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 0도인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
홀로그램 영상 재생을 위해 광을 생성하는 광원;
상기 광원으로부터 기 설정된 각도로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자; 및
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광을 편향 시키는 칼라 보상 홀로그램 광학 소자; 를 포함하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자와 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는,
상기 입사되는 광측으로부터 상기 회절 홀로그램 광학 소자와 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자 순으로 배열되되,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)이며, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하고,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴을 제1 건판상에 기록하며,
상기 입사되는 광의 기 설정된 각도는, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도를 반으로 절단한 각도이고,
상기 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)들에 의해 상기 입사되는 광이 두 단계 회절되어, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 통과한 광은 수직 시차 정보(DC component)가 제거된 광인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.
제8항에 있어서,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는,
상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 제1 격자 패턴을 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 제1 격자 패턴은 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루고,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는,
패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 제2 격자 패턴을 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 제2 격자 패턴은 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루며,
배열된 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 격자 패턴이 두 소자 사이의 중앙선을 기준으로 좌우 모양이 대칭되는 구조인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.
제9항에 있어서,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 광이 입사될 때, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 입사되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제1 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 회절 홀로그램 광학 소자의 상기 제1 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 25~35도이고,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절된 광이 입사될 때, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자에 기록된 간섭 무늬의 패턴으로부터 영상을 재구성하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자에 의해 회절되어 입사되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 법선이 이루는 입사각은 25~35도이고, 상기 제2 격자 패턴에 의해 회절되는 광과 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 상기 제2 격자 패턴이 위치한 면의 법선과 이루는 회절각은 0도인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.
제10항에 있어서,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학 시스템.
기 설정된 각도로 입사되는 광을 회절하는 회절 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제1 참조광 및 제1 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제1 건판상에 기록되는 단계; 및
칼라 보상 홀로그램 광학 소자의 회절 격자를 구현하는 격자 패턴 기록 시 제2 참조광 및 제2 물체광 두 빛의 간섭 무늬의 패턴이 제2 건판상에 기록되는 단계;를 포함하며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)이며, 각각 회절 격자를 구현하는 격자 패턴을 포함하고,
상기 입사되는 광의 기 설정된 각도는, 상기 제1 참조광과 제1 물체광 사이의 각도를 반으로 절단한 각도이고, 상기 볼륨 홀로그램 광학 소자(VHOE)들에 의해 상기 입사되는 광이 두 단계 회절되어, 상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자를 통과한 광은 수직 시차 정보(DC component)가 제거된 광이며,
상기 회절 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제1 참조광과, 제1 물체광을 제1 건판에 입사시키고, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광의 간섭 무늬에 따른 제1 격자 패턴을 포함하며, 상기 제1 참조광과 상기 제1 물체광은 55~65도의 각도를 이루며, 상기 제1 격자 패턴은 상기 제1 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루고,
상기 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는, 패턴 기록을 위한 제2 참조광과, 제2 물체광을 제2 건판에 입사시키고, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광의 간섭 무늬에 따른 제2 격자 패턴을 포함하며, 상기 제2 참조광과 상기 제2 물체광은 25~35도의 각도를 이루며, 상기 제2 물체광은 상기 제2 건판에 수직으로 입사되고, 상기 제2 격자 패턴은 상기 제2 건판의 법선과 25~35도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 홀로그램 영상 기록 방법.
제12항에 있어서,
상기 회절 홀로그램 광학 소자 및 칼라 보상 홀로그램 광학 소자는 각각 구성물질의 굴절률을 변경하여 상기 광으로부터 제공된 광의 파면 정보를 저장하는 광 폴리머를 포함하며, 상기 광 폴리머는, 상기 광에 의해 반응을 시작하는 광 개시제; 상기 광 개시제 주변에 위치하는 단량체; 및 결정 구조의 물질을 포함하는 매트릭스 요소를 포함하는 성분들이 화학 반응을 통해 볼륨 격자를 형성하며,
상기 입사된 광이 상기 광 개시제에 도달하면, 상기 광 개시제의 반응이 활성화되는 단계;
상기 광 개시제의 반응에 의해 상기 단량체가 중합체로 성장하는 단계; 및
상기 매트릭스 요소와 상기 중합체 면적 사이의 굴절률의 차이가 볼륨 격자를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 영상 기록 방법.