TWI252965B - Device for manufacturing hologram and method for manufacturing hologram with the device - Google Patents

Description

1252965 ---— 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域 本發明係關於一種全# 此裝置製作全像片之方半像片（Haologram)製備裝置及以 (Micro η ' 1 \ / ，尤其是一種利用光處理 广'〇-dlsplay)控制全像片曝光位：里产置 置，以及以此裝置製作全像片之方法。 仏片衣備裝 【先前技術】 ，按’在電腦技術、雷射全相技術、數位影像 :：密光學控制技術與雷射光學製造技術之發展基 i‘2:i:rrDlgltalHol°graphy)技術。透過 數：王倫技術所產生之圖形完全不同於普通之印刷 而疋具有空間動態變化之新型圖像。而這種新型圖像 包裝材料與印刷業帶來重大之衝擊，i具有很大的 用與商業價值。 〃 μ 請參照第一圖所示，係一典型數位全像刻板系統丨〇〇 之架構的示意圖。此數位全像刻板系統丨〇 〇包括一同調 (Coherent )光源120、分光單元140、一焦位光學系統 (Tel ecen trie System) 160 與一光阻片載台180。其中， 同調光源1 20 (例如雷射（Laser )光源）所產生之同調光 照C 0，經過分光單元1 4 0之反射與折射作用，產生二具有 相同頻率且相互平行之同調光C1與C2。此二同調光ci與C2 隨即射入焦位光學系統1 6 0中，並受到焦位光學系統丨6 〇之

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五、發明說明（2) 聚焦作用’重合於光阻片載台18〇上。而當光阻片2 置於，阻片載台18〇上，由於此二同調光π與以具有相同 之頻率’其所產生之干涉條紋並不會隨時間產生變化，°因 此，可提供穩定之曝光圖案，將干涉條紋忠實 片2 0 0上。 、科玍尤阻

如第一圖所示，分光單元140係包括一分光器142與一 ^射板144。同調光源之光照⑶射入分光器142後，部j分夫 文到分光器1 4 2之反射，而其餘部分則穿過分光器1 4 2。 經過此過程，同調光源之光照C0被轉換為前進方向不同之 第-同調光π與第二同調光C2。#中，第—同調光π係直 接射入焦位光學系統16〇，而第二同調光C2係射至反射板 1 4 4 ’經反射後再射入焦位光學系統1 β 〇。 /值得注意的是，在單—次刻板步驟中，數位全像刻核 =1 00僅針對光阻？ 200之單一畫素進行曝光。m為了完 卜ii之製作，逛必須移動光阻片載台180對光阻片200 上各旦素之位置逐個進杆令 所有晝素之曝光。 …方可以完成光阻片20 0上 由此可知，完全彳參U » ΡΆ Η 9 ()() ^ ^ m ^ 』板所需^匕費之時間，包括曝 无无阻片2 0 0所使用之時防

Η 9 η Π ^ ^ m db ]以及移動光阻片載台1 8 0以定位 光阻片2 0 0所使用之時間。 ..?

Ddr „ ., 其中’曝光光阻片2 0 0所使用之 牯間係受到同調光源12 〇之# ώ、η 、， σ 庳佥处1βΛ τ 仏曰 強度以及分光單元140與焦位光 學系統1 6 0之光吸收s所決… 杜一 χ τ σ t 开疋。亦即，同調光源12 0之能量 越南，分光單元140與焦位朵與， 曰 m先學糸統1 60之光吸收量越低， 相對的在光阻片2 0 0上單伤；μ 1 〜, 位面積可以付到之光能量也就越

1252965 五、發明說明（3) 高，而曝光所需之時間也 另外，移動光阻片載 時間，係由每一次移動光 要之時間以及移動之次數 180帶動光阻片200至下一 來，而必須經過短暫之震 才能進行後續之曝光步驟 言，共有640x 480個晝素 動三十萬次以上，方能完 全像片製作所需付出之時· 在定位光阻片200之過程( 爰是，如何縮短全像 全‘片之製作成本，提高 全像技術應用上一個φ要 就可以縮短。 台1 8 0以定位光阻片2 〇 〇所使用之 阻片載台180以定位光阻片2q〇需 所決定。一般而言，光阻片載台 個疋位點後，並不會立刻穩定下 盪（Damping )後才會穩定，也 。又，就一VGA規格之全像片而 ’也就是光阻片載台18〇必須移 成全像片之製作。也因此，完成 間’通常有相當大之部份係花費 > 片刻板所需花費之時間，以降低 全像片之製作速率，已成為數位 的課題。 發明内容 本發明之主要目的A认μ ^ 費之時間，以提高全像片枯：f全像片，刻板所需要花 商業價值。 竹之競爭力，並提高全像片之 本發明之全像片制/共壯_ 程中，花費於移動光係藉由縮短在全像片刻板過 間，以縮短完成全像J丨f口以定位光阻片所使用之時 本發明提C板所需之時間。 王心片製備裝置包括一同調光產生器、

1252965 五、發明說明（4) 二個光處理裝置與一焦位光學系統，以在一光阻片上製作 干涉條紋產生全像片。其中，同調光產生器係用以提供一 第一同調光與一第二同調光。二個光處理裝置係分別具有 複數個晝素元件排列於其上。而第一同調光與第二同調光 係分別射向此二個光處理裝置。焦位光學系統係位於光處 理裝置與光阻片間，用以將射入之光線重合於光阻片以產 生干涉條紋。並且，各畫素元件係可獨立調整，以決定射 入晝素元件之第一同調光或第二同調光是否射入焦位光學 系統。 在本發明之一實施例中，二空間濾波器係分別位於同 調光產生器與二光處理裝置間，以使第一同調光與第二同 調光均勻射入此二個光處理裝置。 在本發明之一實施例中，上述光處理裝置係一典型之 液晶顯示面板，而透過個別調整此液晶顯示面板上各晝素 元件之透光度，即可決定射入此晝素元件之第一同調光或 第二同調光是否穿透射入焦位光學系統。 在本發明之一實施例中，上述光處理裝置係一微鏡元 件（Digital Micromirror Device, DMD)，而透過調整 此微鏡元件上各微鏡片之反射角度，即可決定射入此微鏡 片之第一同調光或第二同調光是否反射射入焦位光學系 統。 關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及 所附圖式得到進一步的瞭解。

1252965 五、發明說明（5) 【實施方式】 請參照第二圖所示，係本發明全像片製備裝置3 〇 〇 _ 較佳實施例之示意圖。如圖中所示，本發明之^像片製 裝置300包括一同調光產生器310、二個光處理^置 360a，36 0b與一焦位光學系統38 0，藉以在一光阻片2〇〇上 製作干涉條紋以產生全像片。選用同調光之目的在於形成 穩定而不會隨著時間變化之干涉條紋，以對光阻片2〇〇進 行有效之曝光。其中’同調光產生器32〇係用以提供一第 一同调光C5與一第二同調光C6分別射向二個光處理裝置 360a，36 0b。焦位光學系統380係位於光處理褒置 、 360a，3 6 0b與光阻片20 0間’用以將射入之同調光線重合於 光阻片2 0 0以產生干涉條紋。 同調光產生器310包括一同調光源32〇與一分光單元 340。其中，分光單元340包括一分光器342與一鏡片344。 同調光源320所提供之同調光以係首先射入分光器342。鄯 分同调^4係經分光器342反射，以形成第一同調光C5離 開分光單元340。而其餘同調光C4係穿透分光器342，並鐵 鏡片3J4反射後形成第二同調光C6離開分光單元㈣。就^ ===言，前述分光器342與鏡片344係相互平行， 第々：：ί?之前進方向係實質平行於第二同調光c6。 I 二地理裝置36〇具有複數個晝素元件排列於其 個责音扭Γ /固畫素70件係、分別對應至光阻片2 0 0上 u耩由個別調整此光處理裴置36〇上各畫素元件 1252965 五、發明說明（6) 即可決定光阻片200上欲曝光之畫素的位置。而就一較佳 實施例而言，如第三圖所示，此光處理裝置可以係一典型 之液晶顯示面板4 0 0，而透過調整此液晶顯示面板4 0 0上各 晝素元件402透光與否，即可決定射入此晝素元件402之第 一同調光C5或第二同調光C6是否穿透射入焦位光學系統 380。除此之外，如第四A與B圖所示，此光處理裝置也可 以係一微鏡元件（Digital Micromirror Device，DMD) 500。而透過調整此微鏡元件500上各微鏡片502之反射角 度’即可決定射入此微鏡片502之第一同調光C5或第二同 調光C6是否反射射入焦位光學系統38 0。 如上述，經過光處理裝置3 6 0之處理後，部份第一同 調今C5與第二同調光C6係射入焦位光學系統380。而為了 使射入焦位光學系統3 8 0之光線得以重合於光阻片2 0 0並產 生干涉條紋，如第二圖所示，此焦位光學系統38 0包括二 前段透鏡組382a，382b與一後段透鏡組384。其中，前段透 鏡組382a，382b係分別位於上述二個光處理裝置360a，360b 之後端’用以將射入此焦位光學系統3 8 〇之部分第一同調 光C5與第二同調光C6，分別聚焦於一聚焦平面（未圖示 )°後段透鏡組384係位於此聚焦平面與光阻片2〇〇之間， 用以將聚焦於聚焦平面之部分第一同調光C5與第二同調光 C 6分別轉換為平行光，並且重合聚焦於光阻片2 〇 〇上以產 生干涉條紋。 值得注意的是，如第五圖所示，由於干涉條紋係由第 同。周光C5與第一同調光C6作用形成，因此，此二個光處

第10頁 1252965 五、發明說明（7) ，，置3 6 0a，3 6 0b上之各畫素元件必須是同步作用。也就 是說’此二個光處理裝置3 6 0a，3 6 0 b上同樣位置的晝素元 件係具有相同之作動模式，使經光處理裝置36〇a，36〇b處 理後之部份第一同調光〔5與第二同調光⑶可以在光阻片上 定義出相同之範圍，以確保干涉條紋之形成。 為了使光阻片2 0 0上各晝素之所在位置都能得到清晰 之干涉條紋，光處理裝置3 6 〇上各畫素元件均必須獲得足 夠之光照 '因此，如第二圖所示，二空間濾波器

3 5 0a，3 5 0b係分別位於同調光產生器32〇與二光處理裝置 360a’360b間，其目的在於使第一同調光C5與第二同調光 C6均勻射入光處理裝置360a，3 6 0b，以避免照射在光阻片 200上不同晝素位置之光強度有太大之落差而導致曝光時 間有太大之變異。 士其1人’為了提供最清晰之干涉條紋並縮短曝光所需i 寸間就車乂佺貫施例而言，此二個光處理裝置 3j〇a，36>〇b係軸對稱於焦位光學系統380之中心軸A方向。 $此，第一同调光C5與第二同調光⑼由光處理裝置

C5與第二同調光Ϊ6提片=光徑長度相同，而第-同調〉 、尤b楗七、至光阻片2 〇 〇之照度也相同。 此f針為了控制此二光處理裝置3 6 0a，36 0b間之距 R園郎以周正光阻一片2 〇 〇上干涉條、紋之密度。請參照第六A多 可在二個光處理裝置3 6 0 a，3 6 0b間增設一線性3 執（未圖不)，而-乂m u上 鏡組3823,3咖係^/此\處；^置36(^議連同前段透 于^者此線性滑軌之方向移動，以調整其

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五、發明說明（8) 間距D 1與D 2。值得注意的是，在調整二光處理裝置 3 6 0a，3 6 0b之間距時，係以焦位光學系統之&中心軸A為定 位，同步調整二光處理裝置3 6 0 a，3 6 0b*中心軸A之距離， 以獲得最清晰之干涉條紋。 而透過使用第二圖所示之全像片製備裝置3〇〇，全像 片刻板之步驟可以簡化如下： i 一、 首先，將欲製作於光阻片20 0上的晝素資料，依 據所設計之干涉條紋的方向與間距分組，也^尤是將具有相 同方向與間距之干涉條紋的晝素分為同一組。 二、 隨後，跟據分組結果，同步調整二個光處理裝置 360a，360b上’對應於同一組晝素之畫素元件，以使射入 這今晝素元件之同調光可以射入焦位光學系統3 8 〇。 三、 接下來，依據這一組晝素的畫素資料，也就是其 干涉條紋的方向與間距，調整二光處理裝置3 6 〇 a，3 6 〇 b之 間距與其對應於焦位光學系統38〇之中心軸A方向的旋轉角 度0 四、 最後’啟動曝光光源，以產生第一同調光C5與第 二同調光C6曝光光阻片2〇〇，以將這一組畫素之干涉條 紋’於一次曝光步驟中全數紀錄於光阻片2 〇 〇上。 五、 重複上述步驟一至四，將不同組之晝素逐次曝 光，以完成此全像片之製作。 由此可知’相較於第一圖所示之傳統全像片刻板系統 1 〇 〇 ’本發明之全像片製備裝置3 0 0具有下列優點： 一、傳統之全像片刻板系統1 0 0，在單一次刻板步驟

第12頁 1252965 五、發明說明（9) 中僅針對光阻片2 0 0之單—全 ^ 像片所需進行之曝光次數，^素進行曝光，因此，完戍 量。反之，本發明之全像j相當於全像片之全部晝4 上之晝素資料予以分組，衣備裝置3〇〇係預先將全像教 成，因此’可以大幅減少所；】-2素於-次曝光h 程。 而要之曝光次數。簡化製作'

二、如第一圖所示 L 每次曝光之前，都需利用f、，'先全像片刻板系統100在it γ 定位。而隨著全像片之制作阻片載台180移動光阻片20〇丁 定位次數將大幅增力σ，ς:日趨精細，可以想見所需要^ 幅上升。反之，本發明之^全像片刻板所需耗費之時間太 理¥置3 60定義曝光之王像片製備裝置3〇〇係利用光處 時間。另外，由於本笋置’因此，可以縮短定位所t之 成，因此’完成全像：：：一組晝素於-次曝光中完 而可以縮短製作全作μ衣作所需定位之次數也大幅減少， 業價值。 ""片之時間成本，同時提高全像片之商 以上所述係利用妒 — 制本發明之範圍，而乂佳貫施例詳細說明本發明，而非限 而作些微的改變及調^熟知此類技藝人士皆能明瞭，適當 不脫離本發明之_二正，仍將不失本發明之要義所在，亦 之精砷和範圍。 1252965 圖式簡單說明 圖示簡單說明： 第一圖係一傳統全像片刻板系統之示意圖。 第二圖係本發明全像片製備裝置一較佳實施例之示意圖。 第三圖係本發明全像片製備裝置中光處理裝置一較佳實施 例之示意圖。 第四A圖係本發明全像片製備裝置中光處理裝置另一實施 例之示意圖。 第四B圖係本發明全像片製備裝置另一實施例之示意圖， 並且，此全像片製備裝置係採用第四A圖之光處理裝置。 第五圖係本發明全像片製備裝置中光處理裝置作動模式之 示意圖。 第六A與B圖係本發明全像片製備裝置中，透過調整二光處 理裝置之間距以改變干涉條紋之密度的示意圖。 圖號說明： 數位全像刻板系統1 0 0 同調光源1 2 0，3 2 0 分光單元1 40, 340 焦位光學系統1 6 0，3 8 0 光阻片載台1 8 0 光阻片2 0 0 分光器1 42, 342

第14頁 1252965 圖式簡單說明 反射板1 44, 344 全像片製備裝置3 0 0 同調光產生器3 1 0 空間濾波器3 5 0 光處理裝置3 6 0 前段透鏡組382 後段透鏡組384 液晶顯不面板4 0 0 晝素元件402 微鏡元件5 0 0 微鏡片5 0 2

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Claims (1)

1252965 六、申請專利範圍 申請專利範圍： 1 · 一種全像片製備裝置，用以在一光阻片上製作干涉條紋 以產生全像片，該全像片製備裝置包括： 一同調光產生器，用以提供一第一同調光與一第二同 調光； 二個光處理裝置，分別具有複數個晝素元件排列於其 上，並且，該第一同調光與該第二同調光係分別射向該二 個光處理裝置；及. 一焦位光學系統，位於該光處理裝置與該光阻片之 間，用以將射入之同調光線重合於該光阻片並產生干涉條 紋； 其中，該晝素元件係可個別調整，以決定射入該晝素 元件之該第一同調光或該第二同調光是否射入該焦位光學 糸統。 2. 如申請專利範圍第1項之全像片製備裝置，其中，該畫 素元件係一微鏡片，透過調整該微鏡片之角度，以決定射 入該晝素元件之該第一同調光或該第二同調光是否射入該 焦位光學系統。 3. 如申請專利範圍第1項之全像片製備裝置，其中，該晝 素元件具有一液晶層，透過調整該液晶層之光穿透率，以 決定射入該晝素元件之該第一同調光或該第二同調光是否 射入該焦位光學系統。 4. 如申請-專利範圍第1項之全像片製備裝置，其中，該同 調光產生器包括一同調光源與一分光單元，其中，該同調

第16頁 1252965 /、、申請專利範圍 光源所產生之光線係射入該分来留 ^ 土 與第二同調光。 九早元以區分出第一同调光 5·如申請專利範圍第4項之全像片 光單元包括-分光器與-鏡片，置’其中？線 經該分光器反射之部分係形成該“二5周光源所產生=妨乂 光器並經該鏡片反射之部分係形#同凋光，而穿，以刀 該第-同調光之前進方向係實質第f同調光’炎且’ 6.如申請專利範圍第1項之全像片制^於该第二同調光。 位光學系統包括二前段透鏡組，片/備裝置，其中，該焦 份該第一同調光與部分該第二同锢^该焦位光學系統之部 透鏡組，並聚焦於同一個聚焦平面Y係刀別射入該二前段 7·如申請專利範圍第6項之全像片製備 位光學系統更包括一後段透鏡組 ^ 八中，该焦 阻片之間，用以將聚焦於該聚焦 於該聚焦平面與該光 與部分該第二同調光轉換為平^ 之部分該第一同調光 以產生干涉條紋。 ’並且重合於該光阻片 8·如申請專利範圍第！項之全像片製備 間濾波器，位於該同調光產生器^已括一空 使該第-同調光與該第二 ：ηι間’以 置。 7 q射入该二光處理裝 9 ·如申明專利範圍第1項之令德 光處理裝置係軸對稱於該、f裝置’其中’該二 10. —種全像片之製作方法、、、，先予糸統之中心軸方向。 光阻片上曝光產生干、、牛條#利/ —全像片製備裝置在一 /y條、、文，该全像片製備裝置包括二個 第17頁 1252965 六、申請專利範圍 光處理裝置與一焦位光學系統，其中，每一該光處理裝置 具有複數個晝素元件排列於其上，以控制該光阻片上之曝 光位置，該焦位光學系統係位於該二光處理裝置與該光阻 片之間，以聚焦光線產生干涉條紋，該製作方法包括： 將欲製作於該光阻片之各個晝素，依據其干涉條紋的 方向與間距分組； 依據分組結果，同步調整該二光處理裝置對應於同一 組晝素之晝素元件.； 調整該二光處理裝置之間距與對應於該光阻片之旋轉 角度，以決定干涉條紋之方向與間距；及 提供二同調光分別射入該二光處理裝置，並透過該晝 素元件之處理，將該同一組晝素於一次曝光步驟中全數紀 錄於該光阻片上。 11.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中，該晝素元件係 以反射之方式決定射入該晝素元件之同調光是否射入該焦 位光學系統。 1 2.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中，該晝素元件係 透過調整其透光率，以決定射入該晝素元件之同調光是否 射入該焦位光學系統。

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