초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 과제는 기존 광학 소자의 한계를 뛰어넘는 회절 기반 차세대 광학 소자를 설계 및 응용하기 위해 디지털 HOE 전용 저작도구 및 기록 광학계를 개발하는 것을 목적으로 함.

◼ 전체 내용
1. 디지털 HOE 제작을 위한 시뮬레이션 툴 및 저작 도구 기술 개발
2. 디지털 HOE 저작도구의 광학 설계툴 연동 기술 개발
3. 디지털 HOE 제작을 위한 기록 광학계 기술 개발
4. 디지털 HOE 검증을 위한 성능/품질 평가 및 실증용 테스트베드 개발

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 과제는 기존 광학 소자의 한계를 뛰어넘는 회절 기반 차세대 광학 소자를 설계 및 응용하기 위해 디지털 HOE 전용 저작도구 및 기록 광학계를 개발하는 것을 목적으로 함.

◼ 전체 내용
1. 디지털 HOE 제작을 위한 시뮬레이션 툴 및 저작 도구 기술 개발
2. 디지털 HOE 저작도구의 광학 설계툴 연동 기술 개발
3. 디지털 HOE 제작을 위한 기록 광학계 기술 개발
4. 디지털 HOE 검증을 위한 성능/품질 평가 및 실증용 테스트베드 개발

◼ 1단계 4차 연도
❏ 목표
< 주관연구개발기관(KETI) >
▪ 2인치/16K급 풀 컬러 파장대역 디지털 HOE의 기록/재현 파장차로 인한 파장 보정이 가능한 기록 광학 시스템 구현
- 풀컬러 디지털 HOE 파장 보정을 위한 16K급 CGH 생성 엔진 고도화
- 2인치급 풀컬러 디지털 HOE 파장 보정이 가능한 기록 광학계 고도화
< 공동연구개발기관 1(레티널) >
▪ HOE 광학렌즈 최적화 제작
▪ HOE 프로젝션형 디스플레이 광학모듈 구조 최적화
▪ HOE 프로젝션형 AR 스마트 안경형 최적화 시제품 제작
< 공동연구개발기관 2(홀로랩) >
▪ 단일 및 복합 광학 소자 기반 홀로그램 저작도구 합성 기술 최적화 및 인터렉티브 시각화 기술 개발
▪ 2인치급 복합 복제 HOE용 컬러/shrinkage 보정기록 방법 최적화
< 공동연구개발기관 3(충북대) >
▪ HOE의 성능평가 방법 검증 및 최적화 방법 개발
< 공동연구개발기관 4(경북대) >
▪ HMD 시스템 개선 및 최적화 설계
▪ 이미지 품질 분석 도구 개발
< 공동연구개발기관 5(인하대) >
▪ 디지털 HOE 제작을 위한 시뮬레이션 툴 고도화 및 최적화 설계
❏ 내용
< 주관연구개발기관(KETI) >
▪ 2인치/16K급 풀 컬러 디지털 HOE의 기록/재현 파장차로 인한 파장 보정이 가능한 기록 광학 시스템 고도화 및 실증용 HOE 출력
- 디지털 HOE 파장 보정을 위한 16K급 CGH 생성 엔진 최적화
· 풀컬러 디지털 HOE의 파장 보정을 위한 최적 Hogel CGH 생성 기술 개발
· 파장 보정을 위한 CGH 생성 엔진 고속화 및 HOE 저작도구와의 통합 고도화
- 2인치급 디지털 HOE 파장 보정이 가능한 기록 광학계 고도화
· 파장 보정이 가능한 대면적(2인치급) 풀컬러 디지털 HOE 기록을 위한 파면 프린터 고도화
· 실증용 테스트베드를 위한 디지털 HOE 제작
< 공동연구개발기관 1(레티널) >
▪ HOE 광학렌즈 최적화 제작
- HOE 광학계 적용 광학렌즈 기능 설계
- HOE 프로젝션형 디스플레이 광학모듈 구조 최적화
- HOE 프로젝션형 AR 스마트 안경형 최적화 디바이스 시제품 제작
< 공동연구개발기관 2(홀로랩) >
▪ 단일 및 복합 광학 소자 기반 홀로그램 저작도구 합성 기술 최적화 및 인터렉티브 시각화 기술 개발
- 단일 및 복합 광학 소자 기반 홀로그램 저작도구 합성 기술 최적화
- 고속화 기법을 적용한 홀로그램 저작도구의 인터렉티브 시각화 기술 개발
▪ 2인치급 복합 복제 HOE용 컬러/shrinkage 보정기록 방법 최적화
- 복합 기능 광소자용 컬러 복제 HOE 제작 기술 개발
- 컬러 HOE의 Shrinkage 보정기록 기술 개발
- Roll-to-roll 생산을 위한 프로세스 및 구성요소 도출
< 공동연구개발기관 3(충북대) >
▪ HOE의 평가 방법에 대한 검증
- 광학적 HOE의 평가 방법에 대한 검증
▪ HOE의 평가 방법에 대한 최적화 방법개발
- 구축된 광학적 HOE의 평가 방법 검증을 통한 최적화 방법개발
< 공동연구개발기관 4(경북대) >
▪ HMD 시스템 개선 및 최적화 설계
- HMD 시스템 개선을 위한 광학 구조 모색
- HMD 시스템의 최적화 설계
▪ 이미지 품질 분석 도구 개발
- HMD 시스템 분석을 위한 시각화 도구로서 이미지 품질 분석 도구 개발
- 수차 및 비네팅에 의한 이미지 비균일성 및 파장 의존성 분석 도구 개발
< 공동연구개발기관 5(인하대) >
▪ 복합 광소자 디지털 HOE 설계 및 기록조건 최적화 기술
- 광학 설계툴과의 연동을 통한 기록 광학계 최적화
- HOE의 기록/재상 파장 차이, HOE 매질 Shrinkage 특성을 동시 반영한 수차 사전보상 기술
- 실측 매질 데이터를 이용한 디지털 HOE 설계 및 기록조건 최적화 기술
▪ 복합 광소자 디지털 HOE 시뮬레이션 툴 고도화
- 매질 기록 특성 모델링을 이용한 HOE 광학 특성 출력
- Curved surface의 HOE 설계 및 시뮬레이션 구현

□ 연구개발성과
< 당해연도 >
1. 정량적 연구개발성과
가. SCIE 논문 1편 게재 : 평균 mrnIF 83.9 (사업 목표 대비 122.4% 달성)
나. 기술이전 1건 달성 : 기술이전 금액 10,000 천원 달성
다. 사업화 매출액 : 87,963 천원 달성
라. 국제 특허 출원(2), 국내 특허 출원(5), 국내 특허 등록(5) 산출
마. 홍보(전시) 2건 달성
바. 기술문서 3건 산출
사. SW 등록 2건 달성
2. 연구개발성과 성능지표
가. 광소자 기능 : 2종 (2종 광학적 기능 수행)
나. 광소자 크기 : 2.1 인치 달성 (목표 대비 107% 달성)
다. 광소자 제작용 CGH 해상도(복합, 단색) : 30.4K×15.2K (목표 대비 112% 달성)
라. HOE의 기록/재현 파장 보정 성능 : 20 nm (목표 대비 100% 달성)
마. 복제 HOE 크기 : 25 cm² 달성
바. HOE Shrinkage 보정 CGH 패턴 생성 : 3% (목표 대비 100% 달성)
사. 광특성 평가 시스템의 신뢰성 : 99.93% 달성 (목표 대비 100% 달성)
아. 기록 셋업으로부터의 HOE 모델 생성 속도(16K, 컬러) : 0.46s (목표 대비 334% 초과 달성)
자. CGH 패턴 보정 속도(16K, 컬러 : 1.13s (목표 대비 76% 초과 달성)
차. Chromatic aberration 보정 비율 : 6.86% (풀컬러 HOE, 목표 대비 191% 초과 달성)
< 최종년도 >
가. 파장 보정이 가능한 디지털 HOE 설계를 위한 시뮬레이션 툴 및 저작 도구(완료)
나. 파장 보정이 가능한 디지털 HOE 제작을 위한 기록 광학계(완료)
다. 2인치, 16K급 복합 광소자 기능의 디지털 HOE 3종 제작(완료)
라. 20 nm 급의 파장 보정 및 3% shrinkage 보정 CGH 패턴 생성 기능(완료)
마. HOE 저작도구의 광학 설계툴 연동 및 최적화 기능(완료)
바. HOE 성능 검증 및 평가를 위한 평가 시스템(완료)
사. HOE 저작도구 실증용 테스트베드(AR glasses) 개발(완료)

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1. HOE 저작도구를 이용한 참여기업의 AR glasses 사업화(활용계획)
- 본 과제를 통해 개발된 “HOE 저작도구”를 활용하여, 공동 연구기관이 새로운 AR glasses용 광학 렌즈를 개발하여, 기존 제품의 성능 향상의 기회로 삼고 새로운 시장 창출의 기회를 모색함.
2. HOE 설계 및 제작 생태계 (Business Model)
- 본 과제에서는 HOE 설계 및 제작 서비스가 사업화에 성공하기 위해, 그와 관련된 설계 기업(HOE 저작도구 판매 및 설계 사업)과 제조 기업(HOE 프린팅 서비스 및 set 제조 사업)을 연결시켜주는 생태계 플랫폼을 개발하여, HOE 설계 및 제작 관련 산업의 새로운 서비스가 시장에서 계속 성장하고, 지속가능하도록 관련 생태계 환경을 제공함.

(출처 : 요약문 4p)