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KR20230015747A - Large-area color hologram duplication method - Google Patents

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KR20230015747A
KR20230015747A KR1020210097267A KR20210097267A KR20230015747A KR 20230015747 A KR20230015747 A KR 20230015747A KR 1020210097267 A KR1020210097267 A KR 1020210097267A KR 20210097267 A KR20210097267 A KR 20210097267A KR 20230015747 A KR20230015747 A KR 20230015747A
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KR
South Korea
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hologram
recording medium
master
replication
axis moving
Prior art date
Application number
KR1020210097267A
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Korean (ko)
Inventor
신동학
오용석
김재홍
정종성
박재우
임명진
Original Assignee
주식회사 홀로랩
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Publication date
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

The present invention relates to a large-area color hologram replication method, which can perform accurate replication, comprising: a light source unit for forming a reference beam, a replicated beam; a beam relay unit including a mirror, a structure, and accessories; a record medium moving unit; a master moving unit including a master hologram and a Z-axis moving stage; and a control unit for controlling X- and Y-axis moving stages and the Z-axis moving stage and an optical shutter.

Description

대면적 컬러 홀로그램 복제 방법{Large-area color hologram duplication method}Large-area color hologram duplication method}

본 발명은 대면적 컬러 홀로그램 복제 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀로그램 기록매질 및 마스터 홀로그램을 서로 밀착되도록 Z축 이동스테이지를 이용하여 마스터 홀로그램을 배치하기 때문에 정확한 복제의 실행이 가능하며, 마스터 홀로그램 및 홀로그램 기록매질을 수평으로 배치하고, 복제빔(또는 기준빔)이 상부방향에서 하부방향으로 입사되도록 구성을 하기 때문에 중력에 의하여 단면의 회전진동 및 다른 진동을 빠르게 감소시킬 수 있으며, XY 스테이지를 이용하여 홀로그램 기록매질을 수평방향으로 이동시키면서 타일링(Tiling) 기법으로 소면적 복제를 수행하여 MxN 회의 소면적 복제를 수행함으로써, 대면적 복제를 완성할 수 있는 대면적 컬러 홀로그램 복제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for replicating a large-area color hologram, and more particularly, since the master hologram is placed using a Z-axis moving stage so that the hologram recording medium and the master hologram come into close contact with each other, accurate replication is possible, and the master hologram And since the hologram recording medium is arranged horizontally and the replication beam (or reference beam) is configured so that it is incident from the upper direction to the lower direction, it is possible to quickly reduce rotational vibration and other vibrations of the cross section by gravity, and the XY stage A large-area color hologram copying method capable of completing large-area copying by performing MxN small-area copying by performing small-area copying using a tiling technique while moving a hologram recording medium in a horizontal direction using a hologram recording medium.

본 발명에서 서술하는 대표적인 용어 정리 마스터 홀로그램은 복제할 내용을 가지고 있는 원본 홀로그램이다.Representative glossary of terms described in the present invention A master hologram is an original hologram that has content to be copied.

홀로그램 기록매질은 빛 또는 레이저광에 노출되어 홀로그램이 생성되는 광감응성 물질. 복제과정이 끝나면 복제 홀로그램이 되는 물체이다.The hologram recording medium is a photosensitive material in which a hologram is created by exposure to light or laser light. It is an object that becomes a cloned hologram after the cloning process is over.

복제 홀로그램은 복제작업의 결과물. 마스터 홀로그램의 사본. 홀로그램 기록매질에 원본 내용이 옮겨진 것이다.The cloning hologram is the result of cloning work. A copy of the master hologram. The original content is transferred to the hologram recording medium.

홀로그래피(holography)는 두 개의 레이저광이 서로 만나 일으키는 빛의 간섭현상을 이용하여 입체정보를 기록하고 재생하는 기술을 의미하며, 홀로그램(hologram)은 그 기술로 촬영된 것을 가리킨다.Holography refers to a technology of recording and reproducing three-dimensional information using the interference of light caused by two laser beams meeting each other, and a hologram refers to a photograph taken with the technology.

홀로그래피는 완벽한 3차원 영상을 제공할 수 있으며, 신용카드의 위조방지 및 소프트웨어의 복제방지, 지폐 또는 서류의 위조방지, 광통신, 홀로그램 아트 등 다양한 응용분야에 사용되고 있다.Holography can provide a perfect three-dimensional image and is used in various applications such as anti-counterfeiting of credit cards, anti-counterfeiting of software, anti-counterfeiting of banknotes or documents, optical communication, and hologram art.

근래에는 광학 기능을 갖춘 홀로그램 광학 소자 (HOE; holographic optical elements)의 구현에 많은 관심이 집중되고 있는데, HOE는 높은 회절효율과 협대역 주파수 특성, 그리고 여러가지 광학기능을 하나의 소자로 구현가능하기 때문에 비행기와 자동차의 정보 표시를 위한 HUD(head-up display), 증강현실용 HMD(head mounted display), 2D/3D 디스플레이용 스크린 등에 널리 활용되고 있다.In recent years, much attention has been focused on the implementation of holographic optical elements (HOE) with optical functions. Since HOE can implement high diffraction efficiency, narrowband frequency characteristics, and various optical functions with one element, It is widely used in HUD (head-up display) for displaying information of airplanes and automobiles, HMD (head mounted display) for augmented reality, and 2D/3D display screens.

홀로그래피 기술은 향후 더 광범위한 응용 분야에 적용될 것으로 예상된다. Holographic technology is expected to be applied to a wider range of applications in the future.

이처럼 다양한 응용분야와 응용사례에 대응하기 위해서는 향후에 홀로그램의 대량 생산과 보급이 필요하기 때문에 홀로그램 생산 및 복제 기술이 필수적이다.In order to respond to such diverse application fields and application cases, hologram production and replication technology is essential because mass production and dissemination of holograms are required in the future.

홀로그램 복제란 마스터 홀로그램(원본 홀로그램)에 저장되어 있는 간섭정보를 기록매질에 옮기는 것을 의미한다.Replicating a hologram means transferring interference information stored in a master hologram (original hologram) to a recording medium.

마스터 홀로그램과 기록매질에 동시에 가간섭성 빛(보통 레이저빔)을 조사함으로써 홀로그램이 복사된다.A hologram is copied by simultaneously irradiating a master hologram and a recording medium with coherent light (usually a laser beam).

기록매질로 주로 포토폴리머 또는 실버할라이드 같은 감광성 기록매질이 사용된다.A photosensitive recording medium such as photopolymer or silver halide is mainly used as a recording medium.

마스터 홀로그램 및 기록매질을 밀착 또는 근접시킨 후에 기준빔(복제빔)을 입사시키면, 홀로그램 복제가 이루어진다.When a reference beam (replication beam) is incident after bringing the master hologram and the recording medium into or close to each other, hologram replication is performed.

이 때, 평행빔(collimated beam) 또는 평행빔에 가까운 구면파가 복제빔으로 주로 사용된다.At this time, a collimated beam or a spherical wave close to the collimated beam is mainly used as the replica beam.

종래특허기술의 일례로서 공개특허공보 공개번호 10-2021-0046485호에는 As an example of prior patent technology, in Publication No. 10-2021-0046485

청구항 1. 광원부(10), 복제부(20), 이동부(30)로 구성되며, 하나의 빔이 아닌 여러 개의 빔이 공간에 배열된 공간다중빔을 기준빔으로 사용하여 복사체를 피복사체에 복제하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 복제 시스템이 공개되어 있다. 또한, 등록특허공보 등록번호 10-1942975호에는 홀로그램 기록 장치가 공개되어 있다.Claim 1. Consisting of a light source unit (10), a duplication unit (20), and a moving unit (30), a spatial multiplex beam in which several beams are arranged in a space instead of a single beam is used as a reference beam so that the radiator is applied to the coated object. A hologram duplication system characterized by duplicating is disclosed. In addition, a hologram recording device is disclosed in Registered Patent Publication No. 10-1942975.

도 1은 홀로그램 복제 구조를 나타낸다.1 shows a hologram replication structure.

홀로그램 복제 구조는 마스터 홀로그램이 제작된 구조와 관계있으며, 크게 투과형과 반사형으로 분류된다. The hologram replication structure is related to the structure in which the master hologram is produced, and is largely classified into a transmissive type and a reflective type.

투과형과 반사형의 구조적인 차이를 살펴보면, 입사빔(기준빔 또는 복제빔) 기준으로 기록매질과 마스터 홀로그램의 배치 순서가 반대임을 알 수 있다.Looking at the structural difference between the transmissive type and the reflective type, it can be seen that the arrangement order of the recording medium and the master hologram is reversed based on the incident beam (reference beam or replica beam).

투과형에서는 입사빔이 마스터 홀로그램을 먼저 통과한 다음에 기록매질을 만나고, 반면에 반사형에서는 입사빔이 기록매질을 먼저 통과한 다음에 마스터 홀로그램을 만난다.In the transmissive type, the incident beam first passes through the master hologram and then encounters the recording medium, whereas in the reflective type, the incident beam passes through the recording medium first and then encounters the master hologram.

홀로그램 복제 기술은 도 2와 같이 마스터 홀로그램과 홀로그램 기록매질 사이의 간격 또는 부착 상태에 따라서 부착식과 비부착식으로 분류할 수 있다. As shown in FIG. 2, hologram duplication technology can be classified into an adhesive type and a non-adhesive type according to the distance or attachment state between the master hologram and the hologram recording medium.

마스터 홀로그램과 기록매질 사이의 간격은 홀로그램 복제의 결과물인 복제 홀로그램의 질(Quality)에 큰 영향을 준다. The distance between the master hologram and the recording medium greatly affects the quality of the duplicate hologram, which is the result of hologram duplication.

부착식 복제의 경우, 마스터 홀로그램과 홀로그램 기록매질을 보통 직접적으로 합착시키기 때문에 두 필름의 간격이 없어져서, 복제 홀로그램의 복제 질이 높은 편이다. In the case of adhesive replication, since the master hologram and the hologram recording medium are usually directly bonded, the gap between the two films disappears, so the replication quality of the replica hologram is high.

하지만 부착식 복제의 경우, 복제용 필름을 마스터 홀로그램에 합착하는 공정 및 벗겨내는 공정이 필요하며, 그리고 벗겨낸 복제 홀로그램 필름을 다른 투명판에 옮겨 붙이는 후공정도 필수적으로 요구된다. However, in the case of adhesive duplication, a process of attaching the duplication film to the master hologram and a peeling process are required, and a post-process of transferring the peeled off duplication hologram film to another transparent plate is also essential.

이 과정에서 마스터 홀로그램 또는 복제 홀로그램에 휨, 긁힘, 파손, 이물질 삽입 등의 손상이 일어날 우려가 크다.In this process, there is a high risk of damage to the master hologram or duplicate hologram, such as bending, scratching, breakage, or insertion of foreign substances.

특히, 마스터 홀로그램의 손상 또는 파손은 홀로그램 복제에서 반드시 피해야 되는 사항이다.In particular, damage or destruction of the master hologram must be avoided in hologram replication.

또한 부착식 복제 기술은 종합적인 복제 소요시간이 길어질 수 밖에 없으며, 시간을 줄이려면 다수의 마스터 홀로그램이 필요하다.In addition, the attachable cloning technology inevitably increases the overall cloning time, and requires a large number of master holograms to reduce the time.

그래서 부착식 복제 방식은 소량 또는 소면적 복제에는 적용할 수 있겠지만, 대량 또는 대면적 복제에는 적합하지 않다. Therefore, the adhesive cloning method can be applied to small or small area cloning, but it is not suitable for large scale or large scale cloning.

비부착식 복제 방식의 경우, 마스터 홀로그램과 홀로그램 기록매질을 In the case of the non-adhesive copying method, the master hologram and the hologram recording medium

합착시키지 않고 인접시켜서 복제하기 때문에 홀로그램 기록매질을 이동시켜서 복제를 반복적으로 수행한다. Since the hologram recording medium is copied by being adjacent to each other without bonding, the copying is repeatedly performed by moving the hologram recording medium.

그래서 1장의 마스터 홀로그램만으로 충분하며, 마스터 홀로그램의 손상 또는 파손 위험을 감소시킬 수 있고, 대량 복제가 가능하다.Therefore, only one master hologram is sufficient, the risk of damage or destruction of the master hologram can be reduced, and mass duplication is possible.

마스터 홀로그램과 기록매질 사이의 간격(gap)이 작을수록 복제가 정확하게 잘 이루어진다. The smaller the gap between the master hologram and the recording medium, the more accurate replication is performed.

그런데 비부착식 홀로그램 복제 기술에서 마스터 홀로그램과 기록매질이 물리적으로 붙은 상태(간격=0)인 경우, 유리판(또는 기록매질)이 이동할 때의 물리적인 마찰 때문에 마스터 홀로그램과 기록매질의 표면이 긁히고 손상되는 문제가 발생한다. However, in the non-adhesive hologram duplication technology, when the master hologram and the recording medium are physically attached (interval = 0), the surface of the master hologram and the recording medium is scratched and damaged due to physical friction when the glass plate (or recording medium) moves. problem arises

그렇다고 마스터 홀로그램과 기록매질 사이의 물리적인 마찰을 피하려고, 두 필름의 간격을 두게 되면 홀로그램 복제가 명확하게 이루어지기 어렵다. However, if the two films are spaced apart to avoid physical friction between the master hologram and the recording medium, it is difficult to clearly reproduce the hologram.

한편, 복제 시스템을 구성할 때에 마스터 홀로그램 및 홀로그램 기록매질을 수직으로 배치하면, 마스터 홀로그램 또는 홀로그램 기록매질의 단면 방향으로 작용하는 회전 진동이 존재하는데, 보통 마스터 홀로그램 또는 홀로그램 기록매질의 하부에 비해 상부의 회전 진동이 크며, 진동 감소시간도 길어진다. On the other hand, if the master hologram and the hologram recording medium are arranged vertically when constructing the duplication system, there is rotational vibration acting in the direction of the cross section of the master hologram or hologram recording medium. The rotational vibration is large, and the vibration reduction time is also long.

만약 마스터 홀로그램과 홀로그램 기록매질을 수평방향으로 배치하게 되면, 단면 방향으로 작용하는 회전 진동을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 다른 진동도 중력에 의하여 빠르게 감소시킬 수 있을 것이다. If the master hologram and the hologram recording medium are arranged horizontally, rotational vibration acting in the sectional direction can be reduced, and other vibrations can also be rapidly reduced by gravity.

본 발명에서는 반사형 홀로그램 복제를 중심으로 서술하는데, 마스터 홀로그램과 기록매질의 위치를 바꾸면 투과형 마스터 홀로그램의 복제에도 동일하게 적용될 수 있다. In the present invention, the reflection type hologram replication is mainly described, but the same can be applied to the transmission type master hologram replication by changing the position of the master hologram and the recording medium.

마스터 홀로그램과 기록매질 사이의 간격(gap)이 작을수록 복제가 정확하게 잘 이루어진다. The smaller the gap between the master hologram and the recording medium, the more accurate replication is performed.

그러므로 홀로그램 복제가 잘 수행되도록 마스터 홀로그램과 기록매질 사이의 간격을 매우 좁히거나 밀착시킬 필요가 있다.Therefore, it is necessary to make the distance between the master hologram and the recording medium extremely narrow or close so that hologram replication can be performed well.

그런데 비부착식 홀로그램 복제 기술에서 두 필름이 물리적으로 붙은 상태(간격=0)인 경우, 유리판(또는 기록매질)이 이동하게 되면, 물리적인 마찰 때문에 마스터 홀로그램과 기록매질의 표면이 긁히고 손상되는 문제가 발생한다. However, in the non-adhesive hologram duplication technology, when the two films are physically attached (gap = 0), when the glass plate (or recording medium) moves, the surface of the master hologram and the recording medium is scratched and damaged due to physical friction. occurs.

그러므로 마스터 홀로그램과 기록매질의 손상을 피하기 위해서는 두 필름 간격을 벌릴 필요가 있다.Therefore, in order to avoid damage to the master hologram and the recording medium, it is necessary to widen the gap between the two films.

정리하면, 홀로그램 복제질을 높이기 위하여 마스터 홀로그램 및 기록매질의 간격을 좁혀야 하는 조건, 마스터 홀로그램 및 기록매질의 보호를 위해서 간격을 벌려야 하는 조건, 이 두 조건이 동시에 만족 또는 해결될 수 있는 방법이 필요하다. In summary, the condition that the distance between the master hologram and the recording medium must be narrowed in order to increase the quality of hologram reproduction, and the condition that the distance between the master hologram and the recording medium must be widened to protect the master hologram and the recording medium. need.

이에 본 발명에서는 이 문제를 해결할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. Accordingly, the present invention intends to suggest a method to solve this problem.

또한 복제 시스템을 구성할 때에 마스터 홀로그램 및 홀로그램 기록매질을 수직으로 배치하면, 마스터 홀로그램 또는 홀로그램 기록매질의 단면 방향으로 작용하는 회전 진동이 존재하는데, 보통 마스터 홀로그램 또는 홀로그램 기록매질의 하부에 비해 상부의 회전 진동이 크며, 진동 감소시간도 길어진다. In addition, when the master hologram and the hologram recording medium are arranged vertically when constructing a duplication system, there is rotational vibration acting in the direction of the cross section of the master hologram or hologram recording medium. The rotational vibration is large, and the vibration reduction time is long.

이에 본 발명에서는 기록매질 단면의 회전진동 및 기타 진동을 빠르게 감소시킬 수 있는 방법을 제시하고자 한다.Accordingly, the present invention intends to propose a method capable of quickly reducing rotational vibration and other vibrations of the cross section of a recording medium.

또한 대면적 복제를 한 번에 수행할 수 있는 시스템을 설계하는 것은 어렵지 않으나, 그 시스템을 실제로 구현하고 대면적 복제를 실행하는 것은 현실적으로 쉽지 않다.In addition, it is not difficult to design a system capable of performing large-area replication at once, but it is not easy to actually implement the system and perform large-area replication.

이에 본 발명에서는 시스템 구현이 가능한 대면적 홀로그램 복제 방법 및 시스템을 제시하고자 한다.Therefore, in the present invention, a large-area hologram replication method and system capable of system implementation are proposed.

본 발명은 대면적 컬러 홀로그램 복제 시스템에 관한 것으로, 레이저, 렌즈, 거울, 광셔터로 구성되어 기준빔, 복제빔을 형성하는 광원부;The present invention relates to a large-area color hologram replication system, comprising: a light source unit comprising a laser, a lens, a mirror, and an optical shutter to form a reference beam and a replication beam;

거울, 구조물, 부속물로 구성된 빔 중계부;a beam relay unit composed of mirrors, structures, and appendages;

홀로그램 기록매질, xy축 이동스테이지, 부속물로 구성된 기록매질 이동부;a recording medium moving unit composed of a hologram recording medium, an xy-axis moving stage, and accessories;

마스터 홀로그램, z축 이동스테이지로 구성된 마스터 이동부;A master moving unit composed of a master hologram and a z-axis moving stage;

xy축 이동스테이지, z축 이동스테이지, 광셔터를 제어하는 제어부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.a controller for controlling the xy-axis moving stage, the z-axis moving stage, and the optical shutter; It is characterized by consisting of.

그리고, 본 발명은 대면적 컬러 홀로그램 복제 방법에 관한 것으로,And, the present invention relates to a large-area color hologram replication method,

HM이 상승하여 (1,1)에 밀착하는 단계;HM rises and comes into close contact with (1,1);

기록매질(1,1)에 복제빔 노출, 복제 수행 단계:Steps of exposing the replication beam to the recording medium (1,1) and performing replication:

마스터 홀로그램이 하강하여 홀로그램 기록매질(1,1)에서 분리되는 단계;step of descending the master hologram and separating it from the hologram recording medium (1, 1);

유리판이 이동하여 홀로그램 기록매질(1,2)가 복제위치로 이동되는 단계;Moving the glass plate to move the hologram recording medium (1, 2) to the copy position;

마스터 홀로그램이 상승하여 홀로그램 기록매질(1,2)에 밀착되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it consists of; the step of raising the master hologram and adhering to the hologram recording medium (1, 2).

또한, 상기 HM이 상승하여 (1,1)에 밀착하는 단계;는In addition, the HM rises and adheres to (1,1);

광셔터가 차단된 상태에서 홀로그램 기록매질(1,1)이 XY축 이동스테이지에 의하여 복제 위치로 이동된 후, 마스터 홀로그램이 Z축 이동스테이지에 의해서 상승하여 홀로그램 기록매질(1,1)에 밀착되는 것을 특징으로 한다.After the hologram recording medium (1,1) is moved to the copy position by the XY-axis moving stage in the state where the optical shutter is blocked, the master hologram is raised by the Z-axis moving stage and adheres to the hologram recording medium (1,1). characterized by being

따라서 본 발명은 홀로그램 기록매질 및 마스터 홀로그램을 서로 밀착되도록 Z축 이동스테이지를 이용하여 마스터 홀로그램을 배치하기 때문에 정확한 복제의 실행이 가능하며, 마스터 홀로그램 및 홀로그램 기록매질을 수평으로 배치하고, 복제빔(또는 기준빔)이 상부방향에서 하부방향으로 입사되도록 구성을 하기 때문에 중력에 의하여 단면의 회전진동 및 다른 진동을 빠르게 감소시킬 수 있으며, XY 스테이지를 이용하여 홀로그램 기록매질을 수평방향으로 이동시키면서 타일링(Tiling) 기법으로 소면적 복제를 수행하여 MxN 회의 소면적 복제를 수행함으로써, 대면적 복제를 완성할 수 있는 현저한 효과가 있다.Therefore, since the present invention arranges the master hologram using the Z-axis moving stage so that the hologram recording medium and the master hologram are in close contact with each other, accurate replication is possible, the master hologram and the hologram recording medium are horizontally arranged, and the copy beam ( Or, since the reference beam) is configured to be incident from the upper direction to the lower direction, it is possible to quickly reduce rotational vibration and other vibrations of the cross section by gravity, and tiling (while moving the hologram recording medium in the horizontal direction using the XY stage) There is a remarkable effect of completing large-area replication by performing small-area replication by performing MxN rounds of small-area replication by performing small-area replication using the tiling technique.

도 1은 홀로그램 복제의 기본 구조. (a)투과형 홀로그램, (b)반사형 홀로그램, (c)반사형 구조의 측면 확대도
도 2는 홀로그램 복제구조도<(a)부착식, (b)비부착식>
도 3은 본 발명 시스템의 블록도
도 4는 본 발명 방법의 동작 원리도
도 5는 본 발명 방법에 따른 홀로그램 복제공정 순서도
도 6a는 본 발명 시스템의 광학적 구성도. (a)상면도
도 6b는 본 발명 시스템의 광학적 구성도. (b)측면도
도 7은 본 발명 시스템의 3D 모델링 사시도
도 8은 본발명 복제 실험에 사용된 마스터 홀로그램. (a)백색광 조사, (b)녹색광레이저광 조사이미지
도 9는 본 발명 복제 시스템을 이용한 복제 실험 결과. (a)복제 홀로그램(1,1), (b)30인치급 대면적 홀로그램이미지
1 is a basic structure of hologram replication. (a) transmissive hologram, (b) reflective hologram, (c) enlarged side view of reflective structure
Figure 2 is a hologram replication structure diagram <(a) attached type, (b) non-adhesive type>
3 is a block diagram of the system of the present invention
4 is a schematic diagram of the operation of the method of the present invention
5 is a flow chart of a hologram replication process according to the method of the present invention
Figure 6a is an optical configuration diagram of the system of the present invention. (a) top view
Figure 6b is an optical configuration diagram of the system of the present invention. (b) side view
7 is a 3D modeling perspective view of the system of the present invention
8 is a master hologram used in the replication experiment of the present invention. (a) white light irradiation, (b) green light laser light irradiation image
9 is a replication experiment result using the replication system of the present invention. (a) duplicate hologram (1,1), (b) 30-inch large-area hologram image

도 3은 본 발명 시스템의 블럭도를 나타낸다3 shows a block diagram of the system of the present invention

본 발명 시스템은 레이저, 렌즈, 거울, 광셔터 등으로 구성되어 기준빔(복제빔)을 형성하는 광원부;The system of the present invention includes a light source unit configured of a laser, a lens, a mirror, an optical shutter, etc. to form a reference beam (replicated beam);

거울, 구조물, 부속물 등으로 구성된 빔 중계부;A beam relay unit composed of mirrors, structures, accessories, and the like;

홀로그램 기록매질, xy축 이동스테이지, 부속물 등으로 구성된 기록매질 이동부;a recording medium moving unit composed of a hologram recording medium, an xy-axis moving stage, and accessories;

마스터 홀로그램, z축 이동스테이지 등으로 구성된 마스터 이동부;a master moving unit composed of a master hologram, a z-axis moving stage, and the like;

xy축 이동스테이지, z축 이동스테이지, 광셔터를 제어하는 제어부; a controller for controlling the xy-axis moving stage, the z-axis moving stage, and the optical shutter;

로 구성된다.consists of

도 4는 본 발명 방법의 동작 원리를 보여준다.4 shows the principle of operation of the method of the present invention.

본 발명에서는 평행빔 또는 구면파빔을 입사빔(또는 복제빔)으로 사용할 수 있으며, 일단 평행빔 사용을 기본 전제로 설명한다. In the present invention, a parallel beam or a spherical wave beam can be used as an incident beam (or a duplicate beam), and the use of a parallel beam will be described as a basic premise.

풀컬러 복제 홀로그램을 만들기 위해서는 RGB 레이저 광원은 하나의 레이저 빔이 되도록 미러등의 광학소자를 통하여 모이도록 한다.In order to create a full-color replica hologram, the RGB laser light source is converged through an optical element such as a mirror to form a single laser beam.

하나로 합쳐진 RGB 광원은 셔터를 통과하고, 2개의 렌즈에 의하여 평면파로 바뀌어 홀로그램 기록매질로 향하게 되는데, 상향에서 하향으로 입사키시기 위하여 중간에 여러 개의 거울 및 부속 구조물이 사용된다. The combined RGB light source passes through a shutter, is converted into a plane wave by two lenses, and is directed to a hologram recording medium. Several mirrors and auxiliary structures are used in the middle to illuminate from upward to downward.

마스터 홀로그램 및 홀로그램 기록매질은 수평방향으로 배치되는데, 마스터 홀로그램과 홀록램 기록매질은 필름 형태의 물질이라서 보통 투명판(유리, 아크릴 등)에 부착 또는 고정되어 사용된다. The master hologram and hologram recording medium are arranged in a horizontal direction, and since the master hologram and hologram recording medium are film-type materials, they are usually attached or fixed to a transparent plate (glass, acrylic, etc.).

Z축 이동스테이지에 연결된 마스터 홀로그램을 홀로그램 기록매질에 밀착시킨 다음에 복제빔을 노출시킨다. After the master hologram connected to the Z-axis moving stage is brought into close contact with the hologram recording medium, a replica beam is exposed.

복제빔이 입사되면 마스터 홀로그램에서 회절빔(물체빔 역할)이 생성되어 홀로그램 기록매질에 마스터 홀로그램과 동일한 새로운 홀로그램이 기록(복제)되게 된다.When the copy beam is incident, a diffraction beam (acting as an object beam) is generated in the master hologram, and a new hologram identical to the master hologram is recorded (replicated) on the hologram recording medium.

복제빔 노출이 끝나면, 마스터 홀로그램과 홀로그램 기록매질 사이의 거리를 약간 벌린 다음, XY축 이동스테이지에 연결된 홀로그램 기록매질을 이동시키고 복제를 반복하는, 타일링 기법을 적용하며, 그 결과로 대면적 복제가 가능해진다.After the replication beam exposure is over, the distance between the master hologram and the hologram recording medium is slightly increased, and then the tiling technique is applied to move the hologram recording medium connected to the XY-axis moving stage and repeat the replication, resulting in large-area replication. it becomes possible

마스터 홀로그램의 크기(또는 면적)에 따라서 타일링 횟수가 정해진다.The number of tiling is determined according to the size (or area) of the master hologram.

마스터 홀로그램의 크기가 커지면 타일링 횟수가 줄어들지만 복제 Increasing the size of the master hologram reduces the number of tiling, but duplicates

품질이 낮아질 수 있고, 마스터 홀로그램의 크기가 작아지면 복제 품질이 좋아지지만 타일링 수가 증가한다.The quality can be lowered, and the smaller the size of the master hologram is, the better the clone quality is, but the number of tilings increases.

따라서 마스터 홀로그램 크기와 복제품질 사이에 절충이 필요하다.Therefore, a compromise is needed between master hologram size and replica quality.

본 발명에서는 반사형 홀로그램 복제 구성을 기본으로 설명하고 있지만, 마스터 홀로그램과 기록매질의 위치를 서로 바꾸고, 그에 따른 광학적 구성의 변경이 추가된다면, 투과형 홀로그램 복제에도 본 발명의 적용이 가능하다.In the present invention, the reflective hologram replication configuration is basically described, but if the location of the master hologram and the recording medium is exchanged and the optical configuration is changed accordingly, the present invention can be applied to transmission hologram replication as well.

① HM 상승하여 (1,1)에 밀착① HM rises and sticks to (1,1)

광셔터가 차단된 상태에서 홀로그램 기록매질(1,1)이 XY축 이동스테이지에 의하여 복제 위치로 이동된 후, 마스터 홀로그램이 Z축 이동스테이지에 의해서 상승하여 홀로그램 기록매질(1,1)에 밀착된다. After the hologram recording medium (1,1) is moved to the copy position by the XY-axis moving stage in the state where the optical shutter is blocked, the master hologram is raised by the Z-axis moving stage and adheres to the hologram recording medium (1,1). do.

② (1,1)에 복제빔 노출, 복제 수행 ② Expose the replication beam to (1,1) and perform replication

광셔터가 열리고, 레이저광이 홀로그램 기록매질(1,1) 및 마스터 홀로그램에 조사되며, (1,1) 영역에 대한 홀로그램 복제가 수행되며, 노출 시간이 끝나면 광셔터가 닫힌다.The optical shutter is opened, laser light is irradiated to the hologram recording medium (1,1) and the master hologram, hologram replication of the (1,1) area is performed, and the optical shutter is closed when the exposure time is over.

③ HM 하강하여 (1,1)에서 분리③ HM descends and separates from (1,1)

마스터 홀로그램이 하강하여 홀로그램 기록매질(1,1)에서 분리된다.The master hologram descends and is separated from the hologram recording medium (1,1).

④ (1,2)를 복제위치로 이동 ④ Move (1,2) to the copy position

유리판이 한 칸 이동하여 홀로그램 기록매질(1,2)가 복제위치로 이동된다.The glass plate is moved by one space, and the hologram recording mediums 1 and 2 are moved to the copy position.

⑤HM 밀착⑤ HM adhesion

마스터 홀로그램이 상승하여 홀로그램 기록매질(1,2)에 밀착된다.The master hologram rises and adheres to the hologram recording medium (1, 2).

⑥ 위 과정 반복⑥ Repeat the above process

도 6은 본 발명 시스템의 광학적 구성도를 나타내며, 도 6(a)는 상면도이고, 도 6(b)는 옆에서 본 측면도이다.Figure 6 shows the optical configuration of the system of the present invention, Figure 6 (a) is a top view, Figure 6 (b) is a side view seen from the side.

3개의 레이저 빔(R, G, B)이 광학소자(거울, Dichroic 거울 등)에 의해서 하나의 빔으로 혼합되어 컬러 빔이 생성된다. Three laser beams (R, G, B) are mixed into one beam by an optical element (mirror, dichroic mirror, etc.) to generate a color beam.

하나의 RGB 광원은 셔터를 통과하고, 2개의 렌즈와 공간필터를 통하여 잡광을 제거한다.One RGB light source passes through the shutter and removes miscellaneous light through two lenses and a spatial filter.

컬러 빔은 2개의 렌즈와 공간필터 통해서 평행빔으로 변환되며, 여러 개의 거울을 통해서 홀로그램 기록매질로 전달된다.The color beam is converted into a parallel beam through two lenses and a spatial filter, and is transmitted to the hologram recording medium through several mirrors.

복제빔(기준빔)과 마스터 홀로그램에서 회절되는 회절빔(신호빔)이 홀로그램 기록매질에서 간섭패턴을 형성하면서 복제가 수행된다. Replication is performed while the duplicate beam (reference beam) and the diffraction beam (signal beam) diffracted from the master hologram form an interference pattern in the hologram recording medium.

이때에 마스터 홀로그램 과 홀로그램 기록매질은 밀착되어 있어야한다.At this time, the master hologram and the hologram recording medium must be in close contact.

홀로그램 기록매질의 (1,1)에 대한 복제가 완료되면, Z축 이동스테이지가 동작하여 마스터 홀로그램이 기록매질과 떨어지게 되고, XY축 이동스테이지가 동작하여 노출 지점에 홀로그램 기록매질(1,2)를 위치시킨다.When the replication of (1,1) of the hologram recording medium is completed, the Z-axis moving stage operates to separate the master hologram from the recording medium, and the XY-axis moving stage operates to move the hologram recording medium (1,2) to the exposure point. to place

한편, 광셔터의 개폐, Z축 이동스테이지, XY축 이동스테이지의 구동은 제어부의 컴퓨터에서 자동으로 제어되도록 한다. Meanwhile, the opening and closing of the optical shutter and the driving of the Z-axis moving stage and the XY-axis moving stage are automatically controlled by the computer of the control unit.

도 7은 전문적인 3D 설계 프로그램을 사용하여 설계한 본 발명 시스템에 대한 3D 모델링 그림이다.7 is a 3D modeling picture of the system of the present invention designed using a professional 3D design program.

도 7에는 복제빔이 기록매질의 상부에서 하부로 조사되기 위하여 거울을 설치할 수 있는 복층 구조물이 홀로그램 기록매질 주위에 배치되도록 설계된다.In FIG. 7, a multi-layered structure in which mirrors can be installed is designed to be disposed around the hologram recording medium so that the copy beam is irradiated from the top to the bottom of the recording medium.

복제빔 경로의 마지막 거울의 위치를 조절하면, 복제빔이 홀로그램 기록매질에 입사하는 입사각을 변경할 수 있다. By adjusting the position of the last mirror in the copy beam path, the incidence angle of the copy beam incident on the hologram recording medium can be changed.

도 8은 본 발명 시스템을 이용한 복제 실험에 사용된 마스터 홀로그램의 사진이다.8 is a picture of a master hologram used in a replication experiment using the system of the present invention.

도 8(a) 및 도 8(b)는 각각 백색광 및 녹색 레이저광을 조사할 때에 관측되는 마스터 홀로그램의 모습이다. 8(a) and 8(b) are images of the master hologram observed when irradiating white light and green laser light, respectively.

도 9는 본 발명 복제 시스템을 이용한 복제실험 결과 사진이다.9 is a photograph of the results of a replication experiment using the replication system of the present invention.

도 9(a)는 복제 홀로그램 (1,1)을 녹색 레이저광으로 재생한 사진이다.FIG. 9(a) is a photograph of a duplicate hologram (1,1) reproduced with green laser light.

도 9(b)는 타일링 방식으로 제작된 30인치급 대면적 홀로그램(홀로그래픽 스크린)에 프로젝션 영상을 투사하였을 때에 관측되는 홀로그램 영상의 사진이다.9(b) is a photograph of a holographic image observed when a projection image is projected onto a 30-inch class large-area hologram (holographic screen) manufactured by a tiling method.

10 : 빔중계부 20 : 광원부
21 : 레이저 22 : 입사빔
23 : 입사빔(평행빔) 24 : 광셔터
30 : 광차단막 40 : 마스터이동부
41 : 마스터홀로그램
50 : 기록매질 이동부
1 : 거울 2 ; 유리
3 : 기록매질 4 : 렌즈
51 : xy축 이동스테이지 52 : z축 이동스테이지
10: beam relay unit 20: light source unit
21: laser 22: incident beam
23: incident beam (parallel beam) 24: optical shutter
30: light blocking film 40: master moving unit
41: Master Hologram
50: recording medium moving unit
1: mirror 2; glass
3: recording medium 4: lens
51: xy-axis movement stage 52: z-axis movement stage

Claims (3)

레이저(21), 렌즈(4), 거울(1), 광셔터(24)로 구성되어 기준빔,복제빔을 형성하는 광원부(20);
거울(1)을 포함하여 구성된 빔 중계부(10);
홀로그램 기록매질(3), xy축 이동스테이지로 구성된 기록매질 이동부(50);
마스터 홀로그램(41), z축 이동스테이지(52)로 구성된 마스터 이동부(40);
xy축 이동스테이지(51), z축 이동스테이지(52), 광셔터를 제어하는 제어부; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 컬러 홀로그램 복제 시스템
a light source unit 20 composed of a laser 21, a lens 4, a mirror 1, and an optical shutter 24 to form a reference beam and a duplicate beam;
A beam relay 10 comprising a mirror 1;
a recording medium moving unit 50 composed of a hologram recording medium 3 and an xy-axis moving stage;
A master moving unit 40 composed of a master hologram 41 and a z-axis moving stage 52;
a controller for controlling the xy-axis moving stage 51, the z-axis moving stage 52, and the optical shutter; Large-area color hologram replication system, characterized in that consisting of
HM이 상승하여 (1,1)에 밀착하는 단계;
기록매질(1,1)에 복제빔 노출, 복제 수행 단계:
마스터 홀로그램(41)이 하강하여 홀로그램 기록매질(1,1)에서 분리되는 단계;
유리판이 이동하여 홀로그램 기록매질(1,2)가 복제위치로 이동되는 단계;
마스터 홀로그램(41)이 상승하여 홀로그램 기록매질(1,2)에 밀착되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 컬러 홀로그램 복제 방법
HM rises and comes into close contact with (1,1);
Steps of exposing the replication beam to the recording medium (1,1) and performing replication:
step of separating the master hologram 41 from the hologram recording medium 1,1 by descending;
Moving the glass plate to move the hologram recording medium (1, 2) to the copy position;
A large-area color hologram copying method characterized in that it consists of;
제2항에 있어서, 상기 HM이 상승하여 (1,1)에 밀착하는 단계;는
광셔터(24)가 차단된 상태에서 홀로그램 기록매질(1,1)이 XY축 이동스테이지(51)에 의하여 복제 위치로 이동된 후, 마스터 홀로그램(41)이 Z축 이동스테이지(52)에 의해서 상승하여 홀로그램 기록매질(1,1)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 대면적 컬러 홀로그램 복제 방법
The method of claim 2, wherein the HM rises and adheres to (1, 1);
After the hologram recording medium 1,1 is moved to the duplicate position by the XY-axis moving stage 51 in the state where the optical shutter 24 is blocked, the master hologram 41 is moved by the Z-axis moving stage 52. A large-area color hologram copying method characterized in that it rises and adheres to the hologram recording medium (1,1)
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