KR20200036238A - 광학소자 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 광학소자에 관한 것이다. 상기 광학소자는 사용자에게 시인되는 이미지 재생을 위한 홀로그램이 기록된 제 1 광학층, 및 상기 제 1 광학층의 일면 상에 위치하고, 홀로그램 재생에 사용되지 않는 제 1 광학층에 대한 투과광이 사용자 시인측의 광학소자 출사면에 대해 수직 방향으로 출사될 수 있도록 마련되는 제 2 광학층을 포함한다. 상기 광학소자는 간단한 구조를 가지면서 사용자 시인측에서의 휘도를 증가시킬 수 있고, 그 결과 홀로그램 이미지에 대한 사용자 시인성을 높일 수 있다.
Description
본 출원은 광학소자에 관한 것이다.
홀로그래픽 광학소자는 물체에서 반사/회절된 빛인 물체파(object wave)를 그 빛과 간섭성이 있는 다른 파인 참조파(reference wave)와 간섭시켜 감광재료에 간섭패턴을 기록한 광학소자를 지칭한다. 간섭패턴이 기록된 감광재료는 반사나 굴절 대신 회절을 이용하여 영상정보를 재생하므로, 이러한 감광 재료는 회절 광학소자(diffraction optical elements, DOEs)의 한 종류로 분류되기도 한다.
최근에는 홀로그래피의 응용 분야가 점점 증가하는 추세이다. 예를 들어, 건축물 또는 차량에 사용되는 입체간판이나 점등기구 등에 대한 적용뿐 아니라, 환부에 대한 단층 사진을 홀로그래피를 이용하여 입체적으로 보여줄 수 있는 의료 관련 기술도 개발되고 있다.
본 출원의 일 목적은 홀로그램에 대한 사용자 시인성을 높일 수 있는 광학소자를 제공하는 것이다.
본 출원의 상기 목적 및 기타 그 밖의 목적은 하기 상세히 설명되는 본 출원에 의해 모두 해결될 수 있다.
본 출원의 일례에 따르면, 홀로그램 재생을 위한 광학소자가 제공된다. 상기 광학소자는 사용자에게 시인되는 이미지 재생을 위한 홀로그램이 기록된 제 1 광학층, 및 상기 제 1 광학층의 일면 상에 위치하고, 홀로그램 재생에 사용되지 않는 제 1 광학층에 대한 투과광이 사용자 시인측의 광학소자 출사면에 대해 수직 방향으로 출사될 수 있도록 마련되는 제 2 광학층을 포함한다.
본 출원에 관한 다른 일례에서, 상기 광학소자는 투광성 기재를 더 포함할 수 있다.
본 출원에 관한 또 다른 일례에서, 상기 광학소자는 상기 제 1 광학층으로부터의 출사광과 제 2 광학층으로부터의 출사광은 서로 간섭하지 않도록 마련될 수 있다.
본 출원에 관한 또 다른 일례에서, 상기 제 1 광학층 및 제 2 광학층은 회절 소자 또는 굴절 소자를 포함할 수 있다.
본 출원에 관한 또 다른 일례에서, 상기 광학소자는 제 1 광학층, 제 2 광학층 및 투광성 기재를 순차로 포함할 수 있다.
본 출원에 관한 또 다른 일례에서, 상기 광학소자는 제 2 광학층, 제 1 광학층 및 투광성 기재를 순차로 포함할 수 있다.
본 출원에 관한 또 다른 일례에서, 상기 광학소자는 제 1 광학층, 투광성 기재, 및 제 2 광학층을 순차로 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 출원을 상세히 설명한다.
본 출원의 일례에 따르면, 구조가 간단하고, 입사되는 광에 대한 활용 정도가 우수하여 사용자 시인측 정면에서의 휘도를 높일 수 있는 홀로그램 광학 소자가 제공될 수 있다. 상기 광학소자는 홀로그램에 대한 사용자 시인성을 높일 수 있다.
도 1은 투과형 홀로그램 소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 출원의 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 도 5에 도시된 구조를 갖는 광학소자를 이용하여 홀로그램을 재생한 결과이다.
도 2는 본 출원의 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 출원의 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 출원의 또 다른 일례에 따른 광학소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 도 5에 도시된 구조를 갖는 광학소자를 이용하여 홀로그램을 재생한 결과이다.
본 출원에 관한 일례에서, 본 출원은 광학소자에 관한 것이다. 구체적으로, 본 출원은 홀로그램 이미지를 제공하는 광학소자에 관한 것이다. 상기 광학소자는 사용자에게 시인되는 홀로그램 이미지를 제공하는 제 1 광학층; 및 사용자 시인측 정면 휘도를 증가시키는 제 2 광학층을 포함한다.
홀로그램 소자의 경우, 홀로그램 재생을 위한 특정 광에 대한 선택성이 매우 높기 때문에, 홀로그램 재생에 사용되지 않고 홀로그램 필름을 투과하는 광은 어쩔 수 없는 손실(loss)로 여겨지는 것이 일반적이었다. 그러나, 본 출원의 발명자는 홀로그램 재생에 불필요한 광을 (재)활용하여 광학소자 전면, 예를 들어 사용자 시인측에 대한 정면 휘도를 증가시키는 필름을 개발하였다.
구체적으로, 본 출원의 광학소자는 사용자에게 시인되는 이미지 재생을 위한 홀로그램이 기록된 제 1 광학층; 및 상기 제 1 광학층의 일면 상에 위치하고, 홀로그램 재생에 사용되지 않는 제 1 광학층에 대한 투과광이 사용자 시인측의 광학소자 출사면에 대해 수직 방향으로 출사될 수 있도록 마련되는 제 2 광학층을 포함할 수 있다. 상기 구성의 광학소자는, 종래 기술과 달리, 홀로그램 재생에 사용되지 않고 홀로그램 필름(층) 구성을 투과하게 되는 광을 휘도 향상에 사용하기 때문에, 홀로그램 이미지에 대한 사용자 시인성을 높일 수 있다. 그에 따라, 반사판과 같은 휘도 향상을 위한 별도의 구성이 요구되지 않는 것과 같이, 본 출원은 간단한 구조의 홀로그램 재생 광학소자를 제공할 수 있다.
본 출원에서, 광학소자에 입사되는 광의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 자외선, 가시광선, 및 적외선을 포괄할 수 있는 파장의 광을 의미할 수 있다. 자외선은 예를 들어, 그 파장이 약 380 nm 이하인 광을 의미할 수 있고, 가시광선은 그 파장이 약 380 nm 내지 780 nm 범위인 광을 의미할 수 있으며, 그리고 적외선은 그 파장이 약 780 nm 내지 25㎛ 범위인 광을 의미할 수 있다.
본 출원에서 「참조광」이란 특정 각도로 제 1 광학층에 입사하고, 제 1 광학층에 의하여 사용자에게 시인되는 이미지를 제공하는 회절광으로 변화될 수 있는 광을 의미한다. 즉, 상기 제 1 광학층은 사용자에게 보여주고자 하는 이미지 관련 정보를 제공할 수 있도록 소정의 회절패턴을 갖는 구성으로서, 이미지 재생과 관련된 특정 각도의 참조광을 회절광으로 변환하는 기능을 갖는다. 본 출원에서 「투과광」이란, 제 1 광학층에 입사하는 광 중에서 상기 참조광 외의 광을 의미할 수 있다. 또는, 제 1 광학층의 회절 효율이 100% 미만인 경우, 상기 투과광은 제 1 광학층에 입사된 참조광 중에서 회절광으로 변환되지 않고, 제 1 광학층에서 출사되는 광을 의미할 수 있다. 상기 투과광은 제 2 광학층에 의하여 광학소자의 사용자 시인측에서 휘도를 높이는데 사용될 수 있다. 상기와 같이, 본 출원에서, 참조광, 회절광, 또는 투과광은 제 1 광학층의 홀로그램 이미지 재생과 관련된 광의 특성(기능)을 기준으로 구별될 수 있다. 본 출원의 각 구체예와 관련된 도면에서는, 이해를 돕기 위하여 광학소자를 구성하는 층의 위치나 광의 입사 위치와 무관하게, 홀로그램 이미지 재생과 관련된 광의 특성(기능)에 따라 참조광, 회절광, 및 투과광을 각각 (1), (2) 및 (3)으로 표현하였다.
본 출원에서 광의 입사 또는 출사 방향과 관련하여, 「수직」이란, 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 의미로 사용된다. 이 때, 오차나 편차는 ± 10° 이내, ± 8° 이내, ± 6° 이내, ± 4° 이내, ± 2° 이내, ± 1° 이내, ± 0.5° 이내, ± 0.2° 이내, 또는 ± 0.1° 이내 일 수 있다.
본 출원에서, 광의 입사각 또는 출사각과 관련된 「각도」는 수평면에 놓인 층 또는 소자에 대한 법선으로부터 광의 진행 방향이 이루는 각도로서, 그 단위는 ° (degree)이고, 0 ° 초과 내지 90 ° 미만의 크기를 가질 수 있다. 또한, 광이 갖는 각도는, 광의 진행방향에 따른 각 구성의 상대적인 위치에 따라, 입사각 또는 출사각으로 호칭될 수 있다.
본 출원에서, 「출사면」이란, 광학소자에 입사된 광이 각 구성을 거쳐 사용자 시인측을 향하여 출사되는 경우, 사용자 시인측에 위치한 최외곽 광학소자 구성의 일면을 의미할 수 있다. 하기 설명되는 도면에서는 광의 경로에 따라 사용자 시인측을 S1 또는 S2로 표시하였다.
본 출원에서, 구성(또는 층) 간 적층 위치와 관련하여 사용되는 「상」 또는 「상에」라는 용어는, 어떤 구성이 다른 구성 바로 위에 형성되는 경우뿐 아니라 이들 구성 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미할 수 있다.
홀로그램 이미지 재생과 관련하여, 상기 제 1 광학층은 특정 각도로 입사되는 광(참조광)에 대해서만 홀로그램 이미지 재생과 관련된 회절광을 제공할 수 있는 구성일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 광학층은 참조광을 회절광을 변환할 수 있는 구성일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 광학층은 회절광학소자를 포함할 수 있다. 회절광학소자(diffractive optical elements)는 패턴의 모양과 패턴 사이의 간격에 의해 빛의 진행 방향이나 각도가 결정되는 특성의 소자를 의미할 수 있다. 본 출원의 제 1 광학층이 회절광학소자를 포함하는 경우, 하기 설명되는 본 출원의 광경로를 만족하도록 각 층간 굴절률과 회절 패턴이 고려되어 제 1 광학층이 구성될 수 있다.
상기 회절광학소자는 필름 형태의 홀로그래픽 광학소자(HOE: holographic optical elements)일 수 있다. 홀로그래픽이란, 홀로그램이라 불리는 3차원 상을 재생하기 위해 감광 매질에 간섭 패턴을 기록하는 기술이다. 또한, 홀로그래픽 필름은, 홀로그래픽 기록이 기록된 필름을 의미하며, 감광 입자가 매우 작은 필름 상에 기록광을 이용하여 간섭무늬를 기록하고, 재생광을 이용하여 이를 재현할 수 있는 필름을 의미할 수 있다. 홀로그래픽 필름은 기록된 광에 대해서만 기능을 수행하고, 기록된 광 외의 광에 대해서는 요구되는 기능을 수행하지 않을 수 있으므로, 상기 제 1 광층층이 홀로그래픽 필름을 사용하는 경우, 본 출원에서 요구되는 광의 각도, 광로 및/또는 광량을 조절하는데 특히 유리하다.
상기 홀로그래픽 필름은, 기록 매질로서 감광 재료를 포함할 수 있다. 상기 감광 재료로는 포토폴리머(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 실버 팔라이드 에멀젼(silver halide emulsion), 중크롬산 젤라틴(dichromated gelatin), 포토그래픽 에멀젼(photographic emulsion), 포토써모플라스틱(photothermoplastic) 또는 광회절(photorefractive) 재료 등이 사용될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 홀로그래픽 필름은 감광재료로서 포토폴리머를 포함할 수 있으며, 구체적으로는 포로폴리머 만으로 이루어진 필름이거나, 또는 포토폴리머층(photopolymer layer) 및 상기 층에 대한 기재(substrate)를 함께 포함하는 중층 구조의 필름일 수 있다. 이 경우, 포토폴리머와 함께 사용되는 기재는 투명 기재일 수 있고, 예를 들어, 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌 테르프탈레이트(PET), 또는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등을 포함하는 기재일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 본 출원에서, 특별히 달리 정의하지 않는 이상, 어떤 구성의 성질과 관련하여 「투명 또는 투광성」이란, 380 nm 내지 780 nm 파장의 가시광에 대한 투과율의 하한이 70 % 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상이고, 그 상한은 약 100% 로서 100 % 미만 범위인 경우를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 홀로그램 이미지를 제공하는 제 1 광학층의 회절효율은 5% 이상일 수 있다. 본 출원에서 회절효율은 (회절광의 세기)/(회절광의 세기 + 투과광의 세기)로 계산될 수 있는 것으로, 공지된 파워미터(power meter)에 의해 측정된 값을 기초로 계산될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 광학층의 회절 효율은 10% 이상, 20% 이상, 30 % 이상, 40 % 이상, 50 % 이상, 60 % 이상, 70 % 이상, 80% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상일 수 있고, 그 상한은 예를 들어 100% 일 수 있고, 경우에 따라 상기 상한은 100% 미만, 99% 이하, 98% 이하, 97% 이하, 96% 이하, 또는 95% 이하일 수 있다. 상기 제 1 광학층의 회절효율은 그 전체 면적에서 동일 또는 상이한 회절 효율을 가질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 광학층은 투과형 홀로그램 소자를 포함할 수 있다. 투과형 홀로그램이란, 도 1 에서와 같이, 홀로그램 기록시 참조광과 물체광이 필름의 동일면으로 입사하게 되어 제조된 광학 소자를 의미한다. 이러한 소자를 이용하여 홀로그램을 재생하는 경우, 소자의 일면에서 참조광이 입사하고, 입사면의 반대 일면에서 관찰자가 홀로그램 이미지를 시인할 수 있다.
상기 제 2 광학층은, 사용자에게 시인되는 홀로그램 재생과 무관한 광, 즉, 제 1 광학층에 대한 투과광의 경로를 조절하여, 광학소자 정면에서의 휘도를 높일 수 있는 구성이다.
하나의 예시에서, 상기 제 2 광학층은 회절광학소자 또는 굴절광학소자를 포함할 수 있다. 굴절광학소자(refractive optical elements)는 인접 매질과의 굴절률 차이에 의해 진행하는 광의 방향이나 각도가 결정되는 특성의 소자를 의미할 수 있다. 상기 제 2 광학층이 굴절광학소자인 경우, 본 출원에서 설명되는 광경로를 만족하도록 각 구성간 굴절률이 고려되어 광학소자가 구성될 수 있다.
하나의 예시에서, 제 2 광학층은 회절광학소자일 수 있다. 회절광학소자의 경우, 상기 설명한 바와 동일한 구성을 가질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 2 광학층의 회절효율은 사용자에게 시인되는 정면 밝기에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어, 제 1 광학층에 대한 투과광을 광학소자 출사면에 대하여 정면으로 출사하도록 마련되는 제 2 광학층의 경우, 일반적으로 0 % 초과 내지 100 % 미만 범위의 회절효율을 가질 수 있는데, 홀로그램이미지의 주변부가 너무 밝은 경우에는 제 2 광학층의 회절효율을 낮출 수 있다. 구체적으로, 홀로그램이미지의 주변부가 밝게 인식되는 경우에 제 2 광학층의 회절효율이 60 % 라고 한다면, 주변부의 밝기를 낮추기 위해서 회절효율이 40 % 이하, 30% 이하, 20 % 이하 또는 10% 이하인 제 2 광학층을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 2 광학층은 회절광학소자를 포함할 수 있다. 제 2 광학층이 홀로그래픽 필름과 같은 회절광학소자를 포함하는 경우, 제 2 광학층의 광에 대한 선택성이 높아지기 때문에, 제 2 광학층을 이용하여 제 1 광학층에 대한 투과광을 사용자 시인측의 광학소자 출사면에 대해 수직 방향으로 출사하는데 유리하다.
하나의 예시에서, 상기 광학소자는 투광성 기재를 더 포함할 수 있다. 상기 기재는 앞서 설명된 가시광 투과율을 가질 수 있다.
상기 설명된 투과율을 만족하는 경우라면, 상기 투광성 기재의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 유리 또는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 고분자 수지로는, PC(Polycarbonate), PEN(poly(ethylene naphthalate)) 또는 PET(poly(ethylene terephthalate))와 같은 폴리에스테르 필름, PMMA(poly(methyl methacrylate))와 같은 아크릴 필름, 또는 PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene)와 같은 폴리올레핀 필름 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하나의 예시에서, 상기 투광성 기재는 상기 복수의 유리 또는 고분자 수지가 적층된 구성을 가질 수 있다. 이러한 적층 구성을 갖는 경우에도, 본 출원에서 요구되는 기능을 수행할 수 있도록 투광성 기재가 마련될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광학소자는 제 1 광학층, 제 2 광학층 또는 투광성 기재의 일면 상에 기능성층 또는 기능성 필름을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학소자는 경도 강화 필름, 방오 필름, 반사 방지 필름 및 데코 필름으로 구성된 기능성 필름 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 기능성 필름 또는 기능성 층은 하기 설명되는 적층 구조의 광학소자를 제조하는 경우에, 상기 광학소자의 최외측으로 상기 기능성 필름이 위치할 수 있도록 위치할 수 있다. 다만, 상기와 같은 기능성 필름 또는 기능성층은 본 출원에서 설명되는 광 경로를 만족하도록 마련된다.
하나의 예시에서, 상기 광학소자는 본 출원에서 요구되는 광경로를 만족할 수 있는 것을 전제로, 제 1 광학층, 제 2 광학층 및/또는 투광성 기재를 접합하는데 사용되는 점착층(pressure sensitive adhesive layer)을 더 포함할 수 있다. 점착층의 종류나 조성은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 아크릴계 점착층 또는 실리콘계 점착층일 수 있다. 점착층이 사용되는 경우에도, 본 출원에서 설명되는 광 경로를 만족하도록 점착층이 마련된다.
본 출원에서, 제 1 광학층, 제 2 광학층 및 투광성 기재 각각은 서로 동일하거나 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 구성들은 각각 독립적으로 1 초과 내지 5 이하, 1 초과 내지 3 이하, 또는 1 초과 내지 2.5 이하 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 이들 층 간 굴절률 차이의 하한은 0.0001 이상, 0.01 이상 또는 0.1 이상일 수 있고, 그 상한은 2 이하, 1.5 이하, 1.0 이하 또는 0.5 이하, 0.4 이하, 0.3 이하 또는 0.2 이하일 수 있다. 제 1 광학층과 제 2 광학층의 경우, 본 출원에서 요구되는 기능을 수행할 수 있는 범위에서, 그 굴절률이 서로 동일 또는 상이하게 조절될 수 있다.
본 출원에서, 제 1 광학층, 제 2 광학층, 투광성 기재 및 그 외 포함될 수 있는 구성의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 출원에서 설명되는 소자의 기능이 발휘되는 경우라면, 상기 구성들의 두께는 제한되지 않고, 예시적으로는 그 하한이 0.1 ㎛ 이상 또는 1 ㎛ 이상일 수 있고, 그 상한은 1,000 ㎛ 이하 또는 500 ㎛ 이하일 수 있다.
하나의 예시에서, 성가 제 1 광학층으로부터의 출사광과 제 2 광학층으로부터의 출사광은 서로 간섭관계를 갖지 않을 수 있다. 간섭관계를 가질 경우, 각 광학층으로부터 출사되는 광에 의해 각 층의 기능이 영향을 받을 수 있기 때문에, 본 출원에서 요구되는 기능을 수행하기 어렵다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 출원의 일례에 따른 광학소자를 적층 순서에 따라 상세히 설명한다. 설명의 편의를 위하여, 도시된 각 구성의 크기나 형상은 과장되거나 축소될 수 있다. 투과형 회절 소자를 사용하는 경우, 상기 적층 순서는 광학소자에 입사된 광이 사용자 시인측 출사면으로 출사되기까지의 광 경로와 일치할 수 있다. 이러한 광 경로를 만족하기 위하여, 각 층은 층 간 계면에서 전반사가 이루어지지 않도록 굴절률 등이 적절히 조절되어야 한다.
실시예 1
하나의 예시에서, 상기 광학소자는 상기 투광성 기재, 상기 제 1 광학층, 및 상기 제 2 광학층을 순차로 포함할 수 있다. 상기와 같이 광학소자가 투광성 기재/제 1 광학층/제 2 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 본 출원의 광학소자는 아래와 같은 광 경로를 가질 수 있도록 구성될 수 있다.
도 2에서와 같이, 광학소자가 투광성 기재/제 1 광학층/제 2 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 외부 광은 투광성 기재의 외측(S1) 일면에 대하여 입사할 수 있고, 제 2 광학층의 외측(S2)에서 사용자가 홀로그램 이미지를 인식할 수 있다. 구체적으로, 상기 투광성 기재의 외측(S1) 입사면에 광이 입사하는 경우, 상기 투광성 기재는 외측 입사광(0)을 제 1 광학층에 대한 참조광(1)으로 변환하여 제 1 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 이때, 투광성 기재에 의한 입사광의 변환은 굴절에 의하여 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 제 2 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 광학층은 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사할 수 있다. 즉, 상기 광학소자의 각 구성은 상기와 같은 기능을 수행할 수 있도록 마련될 수 있다.
도 3에서와 같이, 광학소자가 투광성 기재/제 1 광학층/제 2 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 외부 광은 제 2 광학층의 외측(S2) 일면에 대하여 입사할 수 있고, 투광성 기재의 외측(S1)에서 사용자가 홀로그램 이미지를 인식할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 광학층의 외측(S2) 입사면에 광이 입사하는 경우, 상기 제 2 광학층은 외측 입사광(0)을 상기 제 1 광학층에 대한 참조광(1); 및 상기 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사되는 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)으로 변환하여 제 1 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 이어서, 상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사할 수 있다. 그리고, 상기 투광성 기재는 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고, 상기 투과광(3)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 투광성 기재의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사할 수 있다. 즉, 상기 광학소자의 각 구성은 상기와 같은 기능을 수행할 수 있도록 마련될 수 있다. 본 출원에서 광의 경로와 관련하여 「변환이 없다」라는 것은, 참조광, 회절광 또는 투과광이 수행할 수 있는 각 기능에 장애가 되지 않도록 광의 특성(입사각, 출사각 또는 광량)이 유지되는 것을 의미한다.
실시예 2
하나의 예시에서, 상기 광학소자는 상기 투광성 기재, 상기 제 2 광학층, 및 상기 제 1 광학층을 순차로 포함할 수 있다. 상기와 같이 광학소자가 투광성 기재/제 2 광학층/제 1 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 본 출원의 광학소자는 아래와 같은 광 경로를 가질 수 있도록 구성될 수 있다.
도 4에서와 같이, 광학소자가 투광성 기재/제 2 광학층/제 1 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 외부 광은 투광성 기재의 외측(S1) 일면에 대하여 입사할 수 있고, 제 1 광학층의 외측(S2)에서 사용자가 홀로그램 이미지를 인식할 수 있다. 구체적으로, 상기 투광성 기재의 외측(S1) 입사면에 광이 입사하는 경우, 상기 투광성 기재는 외측 입사광(0)을 변환하여 또는 변환없이 제 2 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 이어서, 상기 제 2 광학층은 상기 투광성 기재로부터 입사된 광을 상기 제 1 광학층에 대한 참조광(1); 및 상기 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사되는 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)으로 변환하여 제 1 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 제 1 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고, 상기 투과광(3)을 변환없이 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 제 1 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사할 수 있다. 즉, 상기 광학소자의 각 구성은 상기와 같은 기능을 수행할 수 있도록 마련될 수 있다.
도 5에서와 같이, 광학소자가 투광성 기재/제 2 광학층/제 1 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 외부 광은 제 1 광학층의 외측(S2) 일면에 대하여 입사할 수 있고, 투광성 기재의 외측(S1)에서 사용자가 홀로그램 이미지를 인식할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 광학층의 외측(S2) 입사면에 광이 입사하는 경우, 상기 제 1 광학층은 참조광(1)을 포함하는 입사광(0)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 제 2 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 이때, 상기 입사광은 제 1 광학층에 대한 참조광일 수도 있고, 또는 입사광 중 일부가 참조광일 수도 있다. 이어서, 상기 제 2 광학층은 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재를 향하여 출사하고, 그리고 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사할 수 있다. 그리고, 상기 투광성 기재는 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고 제 2 광학층으로부터 출사된 제 2 광학층의 출사면에 대한 수직광을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 그 출사면에 대하여 수직방향으로 출사할 수 있다. 즉, 상기 광학소자의 각 구성은 상기와 같은 기능을 수행할 수 있도록 마련될 수 있다.
도 8은 상기 도 5에 도시된 적층 구성과 광경로를 갖는 광학 소자에 대한 실제 홀로그램 재생 결과를 보여준다. 구체적으로, 도 8(a)는 소정의 홀로그램 이미지를 재생할 수 있도록 제조된 포토폴리머로부터 형성된 홀로그램필름을 사용한 경우의 재생된 홀로그램 이미지를 보여준다. 도 8(b)는 특정 광에 대하여 소정의 회절 및/또는 투과 효율을 갖도록 제조된 포토폴리머로부터 형성된 필름을 사용한 경우의 회절 효율에 관한 이미지이다. 도 8(c)는 도 8(a)의 홀로그램필름을 제 1 광학층으로, 도 8(b)의 필름을 제 2 광학층으로 사용하고, 그리고, 제 1 광학층, 제 2 광학층 및 유리기재를 순차로 포함하는 광학소자를 제조한 결과이고, 도 8(d)는 상기 도 8(a) 내지 8(d)에 도시된 결과를 비교한 것이다.
실시예 3
하나의 예시에서, 상기 광학소자는 상기 제 1 광학층, 상기 투광성 기재, 및 상기 제 2 광학층을 순차로 포함할 수 있다. 상기와 같이 광학소자가 제 1 광학층/투광성 기재/제 2 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 본 출원의 광학소자는 아래와 같은 광 경로를 가질 수 있도록 구성될 수 있다.
도 6에서와 같이, 광학소자가 제 1 광학층/투광성 기재/제 2 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 외부 광은 제 1 광학층의 외측(S1) 일면에 대하여 입사할 수 있고, 제 2 광학층의 외측(S2)에서 사용자가 홀로그램 이미지를 인식할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 광학층의 외측(S1) 입사면에 광이 입사하는 경우, 상기 제 1 광학층은 참조광(1)을 포함하는 입사광(0)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사할 수 있다. 이어서, 상기 투광성 기재는 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 제 2 광학층을 향하여 출사하고, 그리고 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 상기 제 2 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 광학층은 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고 상기 투광성 기재로부터 입사된 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사하도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 광학소자의 각 구성은 상기와 같은 기능을 수행할 수 있도록 마련될 수 있다.
도 7에서와 같이, 광학소자가 제 1 광학층/투광성 기재/제 2 광학층의 적층 순서를 갖는 경우, 외부 광은 제 2 광학층의 외측(S2) 일면에 대하여 입사할 수 있고, 제 1 광학층의 외측(S1)에서 사용자가 홀로그램 이미지를 인식할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 광학층의 외측(S2) 입사면에 광이 입사하는 경우, 상기 제 2 광학층은 외측 입사광(0)을 상기 제 1 광학층에 대한 참조광(1); 및 상기 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사되는 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사할 수 있다. 이어서, 상기 투광성 기재는 상기 투과광(3) 및 참조광(1)을 변화없이 제 1 광학층을 향하여 출사할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 제 1 광학층의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고, 상기 투과광(3)을 변환없이 상기 제 2 광학층의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 제 1 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사할 수 있다. 즉, 상기 광학소자의 각 구성은 상기와 같은 기능을 수행할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기와 같은 본 출원의 광학소자의 용도는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 광학소자는 의료용 영상기구 또는 차량/건물용 점등기구에 포함될 수 있다. 특별히 제한되지는 않으나, 점등기구의 경우 LED를 광원으로 사용하는 램프일 수 있다.
상기와 같이, 첨부된 도면을 참고한 본 출원에 관한 예시적인 실시예를 통해 본 출원 발명을 설명하였지만, 본 출원 발명의 보호 범위는 상기 특정된 실시예와 도면에 한정되지 않는다. 또한, 본 기술 분야가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 출원된 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서, 특허청구범위에 기재된 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음을 이해할 것이다.
(0): 광학소자에 대한 입사광
(1): 참조광
(2): 회절광
(3): 투과광
10: 제 1 광학층
20: 제 2 광학층
30: 투광성 기재
S1: 광학소자의 외측
S2: S1과 반대되는 광학소자의 외측
(1): 참조광
(2): 회절광
(3): 투과광
10: 제 1 광학층
20: 제 2 광학층
30: 투광성 기재
S1: 광학소자의 외측
S2: S1과 반대되는 광학소자의 외측
Claims (15)
- 홀로그램 재생을 위한 광학소자이고,
사용자에게 시인되는 이미지 재생을 위한 홀로그램이 기록된 제 1 광학층; 및
상기 제 1 광학층의 일면 상에 위치하고, 홀로그램 재생에 사용되지 않는 제 1 광학층에 대한 투과광이 사용자 시인측의 광학소자 출사면에 대해 수직 방향으로 출사될 수 있도록 마련되는 제 2 광학층을 포함하는 광학소자. - 제 1 항에 있어서, 투광성 기재를 더 포함하는 광학소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 광학층으로부터의 출사광과 제 2 광학층으로부터의 출사광은 서로 간섭하지 않는 광학소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광학층 및 제 2 광학층은 회절 소자 또는 굴절 소자를 포함하는 광학소자.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 광학층 또는 제 2 광학층은 투과형 회절 소자를 포함하는 광학소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 투광성 기재, 상기 제 1 광학층, 및 상기 제 2 광학층을 순차로 포함하는 광학소자.
- 제 6 항에 있어서, 상기 투광성 기재의 외측(S1) 입사면에 광이 입사하는 경우,
상기 투광성 기재는 외측 입사광(0)을 제 1 광학층에 대한 참조광(1)으로 변환하여 제 1 광학층을 향하여 출사하고, 상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 제 2 광학층을 향하여 출사하고,
상기 제 2 광학층은 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사하도록 마련되는 광학소자. - 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 광학층의 외측(S2) 입사면에 광이 입사하는 경우,
상기 제 2 광학층은 외측 입사광(0)을 상기 제 1 광학층에 대한 참조광(1); 및 상기 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사되는 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)으로 변환하여 제 1 광학층을 향하여 출사하고,
상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사하고,
상기 투광성 기재는 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고, 상기 투과광(3)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 투광성 기재의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사하도록 마련되는 광학소자. - 제 2 항에 있어서, 상기 투광성 기재, 상기 제 2 광학층, 및 상기 제 1 광학층을 순차로 포함하는 광학소자.
- 제 9 항에 있어서, 상기 투광성 기재의 외측(S1) 입사면에 광이 입사하는 경우,
상기 투광성 기재는 외측 입사광(0)을 변환하여 또는 변환없이 제 2 광학층을 향하여 출사하고,
상기 제 2 광학층은 상기 투광성 기재로부터 입사된 광을 상기 제 1 광학층에 대한 참조광(1); 및 상기 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사되는 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)으로 변환하여 제 1 광학층을 향하여 출사하고,
상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 제 1 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고, 상기 투과광(3)을 변환없이 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 제 1 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사하도록 마련되는 광학소자. - 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 광학층의 외측(S2) 입사면에 광이 입사하는 경우,
상기 제 1 광학층은 참조광(1)을 포함하는 입사광(0)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 제 2 광학층을 향하여 출사하고,
상기 제 2 광학층은 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재를 향하여 출사하고, 그리고 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사하고,
상기 투광성 기재는 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고 제 2 광학층으로부터 출사된 제 2 광학층의 출사면에 대한 수직광을 변환없이 상기 투광성 기재의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 상기 투광성 기재의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사하도록 마련되는 광학소자. - 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 광학층, 상기 투광성 기재 필름, 및 상기 제 2 광학층을 순차로 포함하는 광학소자.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 광학층의 외측(S1) 입사면에 광이 입사하는 경우,
상기 제 1 광학층은 참조광(1)을 포함하는 입사광(0)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사하고,
상기 투광성 기재는 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 제 2 광학층을 향하여 출사하고, 그리고 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 상기 제 2 광학층을 향하여 출사하고,
상기 제 2 광학층은 상기 회절광(2)을 변환없이 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고 상기 투광성 기재로부터 입사된 제 1 광학층에 대한 투과광(3)을 상기 제 2 광학층의 외측(S2)인 사용자 시인측을 향하여 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사하도록 마련되는 광학소자. - 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 광학층의 외측(S2) 입사면에 광이 입사하는 경우,
상기 제 2 광학층은 외측 입사광(0)을 상기 제 1 광학층에 대한 참조광(1); 및 상기 제 2 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사되는 상기 제 1 광학층에 대한 투과광(3)으로 변환하여 상기 투광성 기재를 향하여 출사하고,
상기 투광성 기재는 상기 투과광(3) 및 참조광(1)을 변화없이 제 1 광학층을 향하여 출사하고,
상기 제 1 광학층은 상기 참조광(1)을 회절광(2)으로 변환하여 상기 제 1 광학층의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 출사하고, 그리고, 상기 투과광(3)을 변환없이 상기 제 2 광학층의 외측(S1)인 사용자 시인측을 향하여 제 1 광학층의 출사면에 대하여 수직방향으로 출사하도록 마련되는 광학소자. - 제 1 항에 따른 광학소자를 포함하는 영상기구 또는 점등기구.
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