KR102041261B1

KR102041261B1 - 반응형 다초점 광학계 및 이를 이용한 증강현실 장치

Info

Publication number: KR102041261B1
Application number: KR1020180172200A
Authority: KR
Inventors: 윤선규; 이동길; 이광훈; 김양규
Original assignee: 한국광기술원
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2019-11-07
Also published as: US11415729B2; US20200209443A1

Abstract

다초점 광학계 및 이를 이용한 다초점 영상 생성방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 광 정보를 출력하는 영상 출력부와 입사되는 광을 반사시키는 제1 및 제2 반사부와 상기 광 정보를 상기 제1 및 제2 반사부로 분기시키며, 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 반사시켜 반사된 광 정보가 하나의 초점을 형성하도록 하는 광 분배부 및 상기 광 정보의 편광방향을 제어하여, 상기 광 분배부에 의해 상기 제1 및 제2 반사부로 분기되는 각 광 정보의 밝기를 조절하는 편광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치를 제공한다.

Description

반응형 다초점 광학계 및 이를 이용한 증강현실 장치{Reactive Multifocal Optical System and Augmented Reality Device Using the Same}

본 발명은 반응형 다초점 광학계 및 이를 이용한 증강현실 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

증강현실(Augmented Reality)이란, 실제 환경에 가상의 정보 영상을 삽입하여 현실 세계 정보와 가상의 영상을 혼합한 것을 의미한다.

현실 세계 정보에는 사용자가 필요로 하지 않는 정보도 있고, 때로는 사용자가 필요로 하는 정보가 부족할 수도 있다. 그러나 증강현실 시스템은 현실 세계와 가상 세계를 결합함으로써 실시간으로 사용자에게 현실 세계와 필요한 정보의 상호 작용이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 증강현실 장치는 가상의 정보 또는 3차원 영상을 생성하기 위한 다초점 광학계를 포함하고 있다. 다초점 광학계란 초점이 상이한 영상을 출력하는 장치로서, 종래의 다초점 광학계는 초점이 상이한 영상을 생성하기 위해, 영상 출력장치로부터 광학계까지의 거리를 변화시켰다. 즉, 하나의 영상 출력장치는 소정의 위치에 허상이 결상되는 광을 출력하였으며, 다른 하나의 영상 출력장치는 광학계까지의 거리를 변화시키기 위해 또 다른 하나의 허상이 상이한 관찰거리에서 결상되도록, 미러 등의 추가적인 구성을 이용하여 광을 출력하고 있었다.

그러나 생성되는 복수의 영상 간에 결상 거리를 변화시키고자 하는 경우, 종래의 광학계는 영상 출력장치로부터 광학계까지의 거리를 조정을 하였기 때문에, 영상 출력장치의 위치 변화로 인한 구성상의 문제가 있다. 영상 출력장치의 위치가 변경되는 경우, 영상 출력장치를 포함하는 다초점 광학계의 크기가 변경될 수 있어 기구를 재설계해야 하는 문제를 포함하고 있다. 또한, 복수의 영상출력 장치와 복수의 광학계가 모두 구비되어야 하므로, 부피가 커지고 비용도 증가하는 문제를 갖는다.

한편, 증강현실 기술의 발전으로, 증강현실 장치가 단순히 가상의 3차원 영상을 현실 세계에 혼합하여 출력하는 수준을 넘어, 가상의 3차원 영상이 점점 가까워지는 효과를 주거나 점점 멀어지는 효과를 주는 등에 대한 요구가 존재하고 있다. 그러나 이러한 효과는 생성되는 초점이 상이한 영상들의 영상 정보를 각각 수정하여야 하기 때문에, 종래에는 영상 출력장치가 복수 개가 포함된 증강현실 장치만이 이러한 효과에 대해 구현 가능하였으며, 하나의 영상 출력장치를 포함한 증강현실 장치는 이러한 효과를 구현해낼 수 없었다. 이에 따라, 사용자에 출력될 영상의 위치를 변경하는 등의 효과를 갖는 증강현실 장치는 부피가 커지고 비용도 증가하게 되는 문제를 갖는다.

본 발명의 일 실시예는, 하나의 영상 출력장치만을 구비하더라도 다초점 영상을 제공할 수 있는 다초점 광학계 및 이를 이용한 다초점 영상 생성방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는, 하나의 영상 출력장치만을 구비하더라도 다초점 영상이 융합되며 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변할 수 있는 다초점 광학계 및 이를 이용한 다초점 영상 생성방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 광 정보를 출력하는 영상 출력부와 통과하는 광 정보를 일 방향으로 편광시키는 선 편광부와 제1 방향의 광 만을 통과시키는 제1 편광부를 포함하며, 상기 제1 편광부를 통과한 광을 반사시키는 제1 반사부와 제1 방향과 수직인 제2 방향의 광 만을 통과시키는 제2 편광부를 포함하며, 상기 제2 편광부를 통과한 광을 반사시키는 제2 반사부와 상기 선 편광부를 통과한 광 정보를 상기 제1 반사부와 제2 반사부로 분기시키며, 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 반사시켜 반사된 광 정보가 하나의 초점을 형성하도록 하는 광 분배부 및 상기 선 편광부의 편광 방향이 가변하도록 상기 선 편광부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 반사부 및 제2 반사부 중 적어도 하나는 반투명 미러로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 반사부 및 제2 반사부는 각 반사부를 구성하는 매질의 굴절률이 상이한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 반사부 및 제2 반사부는 상기 광 분배부와 떨어진 거리가 각각 상이한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광 분배부는 하나의 초점을 형성함으로써, 결상거리가 상이한 2개의 허상을 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 다초점 광학장치가 다초점 영상을 생성하는 방법에 있어서, 광 정보를 출력하는 출력과정과 선 편광부를 이용하여 출력된 광 정보를 일 방향으로 편광시키는 편광과정과 편광된 광 정보를 서로 다른 두 방향으로 분기시키는 분기과정과 제1 방향의 광만을 통과시키는 제1 편광부를 이용하여 상기 분기과정에서 분기된 제1 분기 광정보의 광의 세기를 조절하는 제1 조절과정과 상기 제1 조절과정을 거친 제1 분기 광정보를 반사시키는 제1 반사과정과 제1 방향과 수직인 방향의 광만을 통과시키는 제2 편광부를 이용하여 상기 분기과정에서 분기된 제2 분기 광정보의 광의 세기를 조절하는 제2 조절과정과 상기 제2 조절과정을 거친 제2 분기 광정보를 반사시키는 제2 반사과정 및 상기 제1 반사과정과 제2 반사과정에서 반사된 제1 분기 광정보와 제2 분기 광정보를 하나의 영상으로 표시하는 표시과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 영상 생성방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 반사과정 및 제2 반사과정 중 적어도 하나는 반투명 미러에 의해 동작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 광 정보를 출력하는 영상 출력부와 통과하는 광 정보를 원 편광시키는 원 편광부와 입사되는 광을 반사시키는 제1 및 제2 반사부와 상기 원 편광부를 통과한 광 정보를 편광 방향에 따라 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부로 분기시키며, 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 반사시켜 반사된 광 정보가 하나의 초점을 형성하도록 하는 광 분배부 및 상기 원 편광부의 편광 방향이 가변하도록 상기 원 편광부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 다초점 광학장치가 다초점 영상을 생성하는 방법에 있어서, 광 정보를 출력하는 출력과정과 원 편광부를 이용하여 출력된 광 정보를 원 방향으로 편광시키는 편광과정과 편광된 광 정보를 편광 방향에 따라 서로 다른 두 방향으로 분기시키는 분기과정과 상기 분기과정에서 분기된 제1 분기 광정보를 반사시키는 제1 반사과정과 상기 분기과정에서 분기된 제2 분기 광정보를 반사시키는 제2 반사과정 및 상기 제1 반사과정과 제2 반사과정에서 반사된 제1 분기 광정보와 제2 분기 광정보를 하나의 영상으로 표시하는 표시과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 영상 생성방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 광 정보를 출력하는 영상 출력부와 입사되는 광을 반사시키는 제1 및 제2 반사부와 상기 광 정보를 상기 제1 및 제2 반사부로 분기시키며, 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 반사시켜 반사된 광 정보가 하나의 초점을 형성하도록 하는 광 분배부 및 상기 광 정보의 편광방향을 제어하여, 상기 광 분배부에 의해 상기 제1 및 제2 반사부로 분기되는 각 광 정보의 밝기를 조절하는 편광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 영상장치만을 출력하더라도 다초점 영상을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 영상 출력장치만을 구비하더라도 다초점 영상이 융합되며 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다초점 광학계를 포함한 증강현실 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계가 다초점 영상을 생성하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계가 다초점 영상을 생성하는 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 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. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다초점 광학계를 포함한 증강현실 장치의 실시예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 장치의 구성도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 장치(100)는 통신부(210), 영상 출력부(220), 광학계(230), 제어부(240) 및 전원부(250)를 포함한다.

통신부(210)는 외부로부터 디스플레이하고자 하는 영상을 수신한다. 통신부(210)는 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있으며, 유선 또는 무선 통신을 이용해 외부장치로부터 영상을 수신할 수 있다. 또는, 통신부(210)는 USB 단자 등과 같은 물리적 연결수단으로 구현되어, 물리적인 연결수단을 이용해 외부장치로부터 영상을 수신할 수 있다.

영상 출력부(220)는 입력받은 영상을 출력한다. 영상 출력부(220)는 입력받은 영상에 대응되는 광을 출력함으로써, 실제 환경 상(像)에 수신한 영상을 출력한다. 이에 따라, 사용자는 실제 환경 상과 증강현실 영상을 함께 인식할 수 있다.

광학계(230)는 영상 출력부(220)로부터 출력된 광 정보를 수신하여, 결상거리가 상이한 복수의 허상(虛像)을 생성한다. 광학계(230)에 대한 구체적인 설명은 도 3 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.

제어부(240)는 각 구성(210 내지 230 및 250)의 동작을 제어한다. 제어부(240)는 증강현실 장치(100)의 사용자로부터 각 구성의 동작 제어신호(예를 들어, 증강현실 장치의 온. 오프 등)를 수신할 수 있으며, 이에 따라, 동작하도록 각 구성을 제어할 수 있다.

전원부(250)는 각 구성(210 내지 240)에 각 구성(210 내지 240)이 동작할 수 있도록 하는 전원을 제공한다.

증강현실 장치(100)는 증강현실(AR: Augmented Reality) 영상을 생성하여 실제 환경 상에 출력하는 장치로서, 하나의 영상 출력부(220)와 광학계(230)만을 이용하면서도 사용자가 양안(兩眼)은 물론, 단안(單眼)으로도 가상의 정보 또는 3D 영상을 시청할 수 있도록 한다. 증강현실 장치(100)는 영상 출력부(220)와 광학계(230)를 이용하여 결상거리가 상이한 복수의 허상을 생성하기 때문에, 단안으로도 가상의 정보 또는 3D 영상을 시청할 수 있다. 또한, 증강현실 장치(100)는 광학계(230)를 제어하여, 복수의 허상이 융합되어 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변할 수 있어, 사용자에게 보다 현실감있는 증강현실 영상을 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계(230)는 제1 렌즈(310), 제2 렌즈(320), 광 분배부(330), 제1 반사부(340), 제2 반사부(345), 선 편광부(350), 제1 편광부(360) 및 제2 편광부(365)를 포함한다. 나아가, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계(230)는 상 왜곡 방지부(390)를 더 포함할 수 있다.

렌즈부는 제1 렌즈(310) 및 제2 렌즈(320)를 포함한다.

렌즈부는 영상 출력부(220)가 출력하는 광 정보의 광축 진행 경로상에 배치되어, 영상 출력부(220)로부터 영상에 대응되는 광 정보를 수신하며, 수신한 광선(여기서, 광선은 광 정보를 의미함)을 굴절시킨다. 광 반사부(340, 345)에서 반사된 광선이 기 설정된 초점(370)으로 모여 관찰자가 임의의 거리에 배치된 허상들(380, 385)을 관찰할 수 있도록, 렌즈부는 광선을 굴절시킨다.

제1 렌즈(310)는 영상 출력부(220)로부터 수신한 광 정보가 지향성을 갖도록 한다. 제1 렌즈(310)는 콜리메이터(Collimator)로 구현될 수 있으며, 영상 출력부(220)로부터 수신한 광 정보를 평행광과 유사하게 형성할 수 있다. 이와 같이, 영상 출력부(220)가 출력하는 진행광의 경로(-z축 방향)상에 제1 렌즈(310)가 배치됨으로써, 영상 출력부(220)에서 출력된 광 정보가 온전히 제2 렌즈(320) 내로만 입사되도록 한다. 제1 렌즈(310)가 배치되지 않는 경우, 영상 출력부(220)는 광 정보를 xy 평면으로 방향성 없이 출력하기 때문에, 광 정보가 제2 렌즈(320)의 외부로 조사될 수 있다. 광 정보가 제2 렌즈(320)의 외부로 조사되는 경우, 제2 렌즈(320)로 입사되는 광량이 줄어 광 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 광학계(230)는 영상 출력부(220)가 출력하는 진행광의 경로 상에 배치된 제1 렌즈(310)를 포함함으로써, 전술한 문제를 해소한다.

제2 렌즈(320)는 제1 렌즈(310)를 통과한 광 경로상에 배치되어, 제1 렌즈(310)를 통과한 광 정보를 분산시킨다. 제2 렌즈(320)는 오목렌즈로 구현될 수 있으며, 제1 렌즈(310)를 통과한 광 정보를 분산시킨다. 이에 따라, 제2 렌즈(320)를 통과한 광 정보가 추후 반사부(340, 345)에서 반사됨으로써, 온전히 상으로 형성될 수 있다.

광 분배부(330)는 제2 렌즈(320)를 통과한 광 정보를 분기시키거나, 제1 반사부(340) 또는 제2 반사부(345) 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 재반사시킨다.

광 분배부(330)는 제2 렌즈(320)를 통과한 광 정보를 제1 반사부(340)와 제2 반사부(345)로 분기시킨다. 광 분배부(330)는 빔 스플리터(Beam Splitter)와 같이, 입사되는 광을 분기시키는 구성으로 구현되어, 제2 렌즈(320)를 통과한 광 정보의 일부는 제1 반사부(340)로 통과시키고, 나머지 일부는 제2 반사부(340)로 반사시킨다.

광 분배부(330)는 제1 반사부(340) 또는 제2 반사부(345) 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 재반사시킨다. 특히, 광 분배부(330)는 제1 반사부(340) 또는 제2 반사부(345) 중 초점(370)이 형성되고 두 개의 허상(380, 385)이 형성되는 광축 상에 배치된 반사부(도 3에 도시된 일 예에서는 제2 반사부(345))가 아닌 나머지 반사부로부터 반사된 광 정보를 초점(370)이 형성될 방향으로 재반사시킨다. 전술한 광축으로는 실제 환경 상이 사용자에게 제공되어야 하며, 반사부에서 반사된 광 정보가 하나의 초점(370)을 형성하도록 해야 하기 때문에, 광 분배부(330)는 광축 상에 배치된 반사부로부터 반사된 광 정보는 통과시킨다.

반사부(340, 345)는 광 분배부(330)로부터 분기된 광 정보를 반사시킨다. 반사부(340, 345)는 일정한 굴절률의 매질과 광 정보를 반사시키는 반사면으로 구성된다. 각 반사부(340, 345)는 광 분배부(330)로부터 분기된 광 정보를 다시 광 분배부(330)로 재반사시킴으로써, 광학계(230)의 일측에 각 광 정보가 하나의 초점(370)을 형성할 수 있도록 한다. 이때, 각 반사부(340, 345)는 서로 상이한 굴절률을 갖는 매질로 구현된다. 이에 따라, 각 분기된 광 정보가 각 반사부(340, 345)를 거쳐 반사되어 나오는 시간이 상이해져, 각 분기된 광 정보는 서로 상이한 결상거리를 갖는 두 허상(380, 385)을 형성한다. 이에 따라, 사용자는 단안으로도 결상거리가 상이한 두 허상(380, 385)를 시청할 수 있어, 눈의 피로도를 최소화하며 3차원 영상(증강현실 영상)을 시청할 수 있다. 형성되는 두 허상(380, 385)의 위치는 각 반사부(340, 345) 내 반사면의 곡률 및 매질의 굴절률에 따라 달라질 수 있다.

초점(370)이 형성되고 두 개의 허상(380, 385)이 형성되는 광축 상에 배치된 반사부(제2 반사부(345))는 일부의 광은 반사시키고 일부의 광은 투과시킬 수 있도록 반투명 미러로 구현될 수 있다. 전술한 대로, 사용자가 제2 반사부(345) 너머로 실제 환경 상을 볼 수 있어야 하며, 실제 환경 상과 함께 실제 환경 상이 시청되는 방향으로 생기는 두 허상(380, 385)이 융합되며 사용자에게 제공될 디스플레이면을 시청할 수 있어야 하므로, 적어도 전술한 광축 상에 배치된 반사부는 반투명 미로러 구현될 수 있다.

선 편광부(350)는 제2 렌즈(320)와 광 분배부(330)의 사이에서 제2 렌즈(320)를 통과하여 광 분배부(330)로 입사하는 광 정보를 일 방향으로 편광시킨다. 이때, 선 편광부(350)는 제어부(미도시)의 제어에 따라, 광 정보를 편광시키는 방향을 가변할 수 있다. 편광방향을 가변함에 따라, 선 편광부(350)는 제1 편광부(360)와 제2 편광부(365)를 통과하는 광 정보의 광량을 조절할 수 있다. 선 편광부(350)에 의해 광 정보의 밝기가 조절됨으로써, 광 정보에 의해 형성되는 각 허상(380, 385)의 밝기가 각각 조절된다. 각 허상(380, 385)의 밝기에 따라, 두 허상(380, 385)이 융합되며 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치가 가변한다. 예를 들어, 편광방향에 의해 제1 허상(380)의 밝기가 최대이고, 제2 허상(385)의 밝기가 최소인 상황이라면, 사용자는 제1 허상(380)의 위치에서 3차원 영상이 제공되는 것처럼 인식할 것이다. 반면, 편광방향에 의해 제1 허상(380)의 밝기가 최소이고, 제2 허상(385)의 밝기가 최대인 상황이라면, 사용자는 제1 허상(380)의 위치에서 3차원 영상이 제공되는 것처럼 인식할 것이다. 다른 예로, 편광방향에 의해 제1 허상(380)의 밝기와 제2 허상(385)의 밝기가 동일한 상황이라면, 사용자는 제1 허상(380)과 제2 허상(385)의 가운데 위치에서 3차원 영상이 제공되는 것처럼 인식할 것이다. 이처럼, 선 편광부(350)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 편광방향을 가변함으로서, 하나의 영상출력(220) 장치만을 이용하고도 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변할 수 있으며, 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 점진적으로 변하는 효과를 줄 수 있다. 도 3 및 이하의 도면에서는 선 편광부(350)가 제2 렌즈(320)와 광 분배부(330)의 사이에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고, 영상 출력부(220)와 광분배부(330) 사이의 어느 위치에 배치되어도 무방하다.

제1 편광부(360)와 제2 편광부(365)는 각각 광 분배부(330)와 각 미러부(340, 345)의 사이에서, 광 분배부(330)로부터 분기되어 각 미러부(340, 345)로 입사하는 광 정보를 일 방향으로 편광시킨다. 제1 편광부(360)와 제2 편광부(365)는 서로 수직인 방향으로 광정보를 각각 편광시킨다. 이에 따라, 선 편광부(350)에 의해 일 방향으로 편광된 광정보는 제1 편광부(360)와 제2 편광부(365)를 거치며 광 정보의 밝기가 조정된다. 예를 들어, 선 편광부(350)에 의해 제1 편광부(360)의 편광방향과 동일한 방향으로 광 정보가 편광된 경우, 제1 편광부(360)로 분기된 광 정보는 제1 편광부(360)를 거치더라도 밝기 변화없이 최대의 밝기를 가질 수 있으나, 제2 편광부(365)로 분기된 광 정보는 제2 편광부(365)를 거치며 최소의 밝기를 갖거나 차단된다. 이처럼, 선 편광부(350)의 방향에 따라, 제1 편광부(360)와 제2 편광부(365)를 통과하는 광 정보의 밝기는 가변하게 되어, 분기된 각 광 정보에 의해 형성되는 허상의 밝기도 함께 가변된다. 허상의 밝기가 각각 독립적으로 가변하기 때문에, 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치는 가변될 수 있다. 또한, 편광부(350, 360, 365)를 이용하여 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변하기 때문에, 하나의 영상 출력장치(220)와 광학계(230)로도 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치가 가변될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계(230)는 상 왜곡 방지부(390)를 더 포함할 수 있다. 상 왜곡 방지부(390)는 제2 반사부(345)의 굴절률 및 곡률에 의해, 사용자가 관찰하는 실제 환경 상에 왜곡이 발생하는 것을 방지한다. 정상 시력을 가진 사용자를 위해서, 상 왜곡방지부(390)는 제2 반사부(345)와 동일한 굴절률 및 제2 반사부(345)의 음의 곡률로 구성될 수 있다. 또한, 근시, 원시 또는 난시의 사용자를 위해서, 상 왜곡 방지부(390)는 실제 환경 상의 왜곡 및 시력 보정을 위한 보정시를 제공할 수 있는 굴절률 및 곡률로 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계(230)는 제1 실시예에 따른 광학계(230)의 구성에서 선 편광부(350) 대신 원 편광부(410)를 포함하며, 광 분배부(330) 대신 편광 분배부(420)를 포함한다.

원 편광부(410)는, 선 편광부(350)와 마찬가지로, 제2 렌즈(320)와 광 분배부(330)의 사이에서 제2 렌즈(320)를 통과하여 광 분배부(330)로 입사하는 광 정보를 편광시키되, 광 정보를 원편광시킨다. 즉, 원 편광부(410)는 선 편광부(350)처럼 광 정보를 일 방향으로 편광시키는 것이 아니라, 광 정보를 원편광시킨다. 제어부(미도시)는 원 편광부(410)를 제어하여, 원편광되는 광 정보의 각 성분(S Pol, P Pol)의 크기를 조절한다. 원 편광부(410)에 의해 각 성분의 크기가 조절됨으로써, 분기된 광 정보에 의해 생성되는 각 허상(380, 385)의 밝기가 가변할 수 있다. 도 4 및 이하의 도면에서는 원 편광부(410)가 제2 렌즈(320)와 광 분배부(330)의 사이에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고, 영상 출력부(220)와 광분배부(330) 사이의 어느 위치에 배치되어도 무방하다.

편광 분배부(420)는, 광 분배부(330)와 마찬가지로, 제2 렌즈(320)를 통과한 광 정보를 분기시키거나, 제1 반사부(340) 또는 제2 반사부(345) 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 재반사시킨다. 다만, 편광 분배부(420)는 제2 렌즈(320)를 통과한 광 정보를 분기시킴에 있어, 편광방향에 따라 광 정보를 서로 상이한 방향으로 분기시킨다. 이에 따라, 원 평관판(410)에 의해 원 편광된 광 정보가 각 성분(S Pol, P Pol)의 크기에 따라 서로 동일하거나 상이한 양만큼 분기된다. 편광 분배부(420)는 편광 빔 스플리터와 같이, 편광 방향에 따라 분기시키는 광 정보의 크기을 달리하는 구성이면 어떠한 구성으로 구현되어도 무방하다.

제어부(미도시)는 원 편광부(410)를 제어하여 편광 분배부(420)에서 분기되는 각 정보의 크기를 조절할 수 있으며, 생성되는 각 허상(380, 385)의 밝기를 조절할 수 있다, 이에 따라, 제2 실시예에 따른 광학계(230)도 마찬가지로, 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변할 수 있다.

제2 실시예에 따른 광학계(230)는 원 편광부(410)와 편광 분배부(420)를 구비하여 광을 분기시키기 때문에, 하나의 영상출력장치(220)와 광학계(230)로도 결상 거리가 상이한 두 허상을 생성할 수 있으며, 추가적인 편광부를 구비하지 않더라도 생성되는 두 허상의 밝기를 각각 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학계(230)는 제1 실시예에 따른 광학계(230)와 제1 및 제2 반사부를 제외한 나머지 구성은 동일하게 구성된다.

제1 실시예에 따른 광학계(230) 내 제1 및 제2 반사부(340, 345)와는 같이 제1 반사부(510)와 제2 반사부(520)는 양 반사부를 구현하는 매질의 굴절률이 반드시 다를 필요는 없으며, 서로 동일한 굴절률을 갖는 매질로 구현되어도 무방하다. 다만, 제1 반사부(510)와 제2 반사부(520)는 광 분배부(330)와 떨어진 거리가 서로 상이하다. 각 반사부(510, 520)는 광 분배부(330)와 떨어진 거리가 상이하기 때문에, 광 분배부(330)에서 분기된 광이 각 반사부(510, 520)까지 입사하는 시간과 각 반사부(510, 520)에서 반사되어 광 분배부(330)를 거치거나 재반사되는 시간이 상이해진다. 이에 따라, 광 분배부(330)에서 각 분기된 광 정보는 서로 상이한 결상거리를 갖는 두 허상(380, 385)을 형성한다. 마찬가지로, 제3 실시예에 따른 광학계(230)도 분기된 광 정보의 경로 차를 형성하여 두 허상을 형성하기 때문에, 하나의 영상 출력장치(220)와 광학계(230)로도 두 허상을 형성할 수 있다.

제3 실시예에 따른 광학계(230)도 제1 실시예에 따른 광학계와 같이, 선 편광부(350)와 제1 및 제2 편광부(360, 365)를 포함하기 때문에, 두 허상의 밝기를 각각 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학계(230)는 제1 실시예에 따른 광학계(230)와 제1 및 제2 반사부를 제외한 나머지 구성은 동일하게 구성된다.

제1 반사부 및 제2 반사부(610, 620)도 제3 실시예에 따른 제1 반사부(510)와 제2 반사부(520)와 같이, 서로 동일하거나 상이한 굴절률을 갖는 매질로 구현되나, 각 반사부(610, 620)와 광 분배부(330)가 떨어진 거리가 서로 상이하다. 이에 따라, 분기된 광 정보의 경로 차를 형성하여 두 허상을 형성한다.

또한, 제4 실시예에 따른 광학계(230)도 제2 실시예에 따른 광학계와 같이, 원 편광부(410)와 편광 분배부(420)를 포함하기 때문에, 두 허상의 밝기를 각각 조절할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 광학계(230)는 제1 실시예에 따른 광학계(230)에 추가적인 영상 출력부(220b), 추가적인 제1 렌즈(310b), 추가적인 제2 렌즈(320b), 추가적인 선 편광부(350b) 및 제2 광 분배부(710)를 더 포함한다.

제2 광 분배부(710)는 제2 렌즈(320a)를 통과한 광은 통과시키고, 제2 렌즈(320b)를 통과한 광은 반사시킨다. 제2 렌즈(320a)를 통과하여 -z축 방향으로 입사되는 광은 제2 광 분배부(710)를 통과하며, 제2 렌즈(320b)를 통과하여 제2 광 분배부(710)를 기준으로 +y축 방향으로 입사되는 광은 제2 광 분배부(710)에 의해 반사되어 -z축 방향으로 진행한다. 이에 따라, 상이한 방향에서 제2 광 분배부(710)로 입사된 두 광은 제2 광 분배부(710)에 의해 동일한 방향으로 진행하게 된다.

제2 광 분배부(710)에서 반사되거나 제2 광 분배부(710)를 통과한 광은 각각 광 분배부(330), 제1 반사부(340), 제2 반사부(345), 제1 편광부(360) 및 제2 편광부(365)를 거치며 각각 두 허상들(720a, 725a 또는 720b, 725b)을 형성한다. 도 7에는 각 허상의 위치가 서로 상이한 것으로 도시되어 있으나, 영상 출력부에서 출력되는 광의 파장이나 반사부(340, 345)의 곡률 또는 굴절률에 따라, 허상(725a)와 허상(720b)의 위치가 서로 일치할 수도 있다.

제어부(미도시)는 각 영상 출력부(220a, 220b)의 출력이나 선 편광부(350a, 350b)의 편광 방향을 제어하여, 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변시킨다.

제어부(미도시)는 선 편광부(350a, 350b)의 편광 방향과 함께 각 영상 출력부(220a, 220b)의 출력을 제어하여 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치를 가변시킨다. 제어부(미도시)가 영상 출력부(220a)만이 동작하도록 영상 출력부를 제어할 경우, 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치는 선 편광부(350a)의 편광 방향에 따라 두 허상(720a 및 725a) 사이에서 가변된다. 제어부(미도시)가 영상 출력부(220b)만이 동작하도록 영상 출력부를 제어할 경우, 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치는 선 편광부(350a)의 편광 방향에 따라 두 허상(720b 및 725b) 사이에서 가변된다. 또한, 제어부(미도시)가 모든 영상 출력부(220a, 220b)가 동작하도록 영상 출력부를 제어할 경우, 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치는 선 편광부(350a)의 편광 방향에 따라 두 허상(725a 및 720b) 사이에서 가변된다.

이처럼, 복수의 영상 출력부 등이 광학계 내에 포함될 경우, 하나의 영상 출력부 등이 광학계에 포함될 경우보다 사용자에게 제공될 디스플레이면의 깊이가 보다 깊어지는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광학계(230)는 선 편광부(350a, 350b) 대신 원 편광부(410a, 410b)를 포함하며, 광 분배부(330) 대신 편광 분배부(420)를 포함한다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 광학계(230)는 원 편광부(410a, 410b)와 편광 분배부(420)를 포함함으로써, 각 영상 출력부에서 출력되는 광을 이용하여 두 개의 허상을 형성할 수 있다. 도 8에는 각 영상 출력부에 의해 형성되는 허상들 중 일부(820)의 위치가 일치하는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 각 영상 출력부에 의해 형성되는 허상들의 모든 위치가 서로 상이할 수 있다.

또한, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광학계(230)는 복수의 영상 출력부 등을 포함함으로써, 하나의 영상 출력부 등을 포함할 경우보다 사용자에게 제공될 디스플레이면의 깊이가 보다 깊어지는 장점이 있다.

도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학계(230)는 제5 실시예에 따른 광학계(230)와 제1 및 제2 반사부를 제외한 나머지 구성은 동일하게 구성된다.

제1 반사부(510)와 제2 반사부(520)는 광 분배부(330)와 떨어진 거리가 서로 상이하도록 구현되며, 서로 동일하거나 상이한 굴절률을 갖는 재질로 구현된다. 이에 따라, 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학계(230)는 각 영상 출력부에서 출력되는 광을 이용하여 두 개의 허상을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학계(230)는 복수의 영상 출력부 등을 포함함으로써, 하나의 영상 출력부 등을 포함할 경우보다 사용자에게 제공될 디스플레이면의 깊이가 보다 깊어지는 장점이 있다.

도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 광학계(230)는 제6 실시예에 따른 광학계(230)와 제1 및 제2 반사부를 제외한 나머지 구성은 동일하게 구성된다.

제1 반사부(610)와 제2 반사부(620)는 광 분배부(330)와 떨어진 거리가 서로 상이하도록 구현되며, 서로 동일하거나 상이한 굴절률을 갖는 재질로 구현된다. 이에 따라, 본 발명의 제8 실시예에 따른 광학계(230)는 각 영상 출력부에서 출력되는 광을 이용하여 두 개의 허상을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 제8 실시예에 따른 광학계(230)는 복수의 영상 출력부 등을 포함함으로써, 하나의 영상 출력부 등을 포함할 경우보다 사용자에게 제공될 디스플레이면의 깊이가 보다 깊어지는 장점이 있다.

도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계가 다초점 영상을 생성하는 방법을 도시한 순서도이다.

영상 출력부(220)는 광 정보를 출력한다(S1110).

제어부(미도시)는 선 편광부(350)를 이용하여 출력된 광 정보의 편광 방향을 제어한다(S1120).

광 분배부(330)에 의해 광 정보가 분기된다(S1130).

제1 분기 광정보는 제1 방향의 광만을 통과시키는 제1 편광부(360)를 포함하는 제1 반사부(340)를 거치며 반사된다(S1140). 제1 반사부(340)로 분기된 제1 분기 광 정보는 제1 방향의 광만을 통과시키는 제1 편광부를 거쳐 제1 반사부(340)로 입사되어 반사된다. 선 편광부(350)에 의해 일 방향의 편광방향을 갖는 제1 분기 광 정보는 제1 편광부의 편광 방향에 따라 밝기가 제어된다.

제2 분기 광정보는 제2 방향의 광만을 통과시키는 제2 편광부(365)를 포함하는 제2 반사부(345)를 거치며 반사된다(S1150). 제2 반사부(345)로 분기된 제2 분기 광 정보는 제1 방향의 광만을 통과시키는 제2 편광부를 거쳐 제2 반사부(345)로 입사되어 반사된다. 선 편광부(350)에 의해 일 방향의 편광방향을 갖는 제2 분기 광 정보는 제2 편광부의 편광 방향에 따라 밝기가 제어된다. 이때, 각 반사부(340, 345)는 각 반사부를 구성하는 매질의 굴절률이 서로 상이할 수도 있고, 각 반사부(340, 345)와 광 분배부(330)까지의 거리가 서로 상이할 수도 있다.

광 분배부(330)는 반사된 제1 분기 광정보와 제2 분기 광정보가 하나의 초점을 형성하도록 한다(S1160).

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계가 다초점 영상을 생성하는 방법을 도시한 순서도이다.

영상 출력부(220)는 광 정보를 출력한다(S1210).

제어부(미도시)는 원 편광부(410)를 이용하여 출력된 광 정보의 편광 방향을 제어한다(S1220)

편광 분배부(420)에 의해 광 정보가 편광 방향에 따라 서로 상이한 방향으로 분기된다(S1230).

제1 분기 광정보는 제1 반사부를 거치며 반사된다(S1240).

제2 분기 광정보는 제2 반사부를 거치며 반사된다(S1250). 이때, 각 반사부(340, 345)는 각 반사부를 구성하는 매질의 굴절률이 서로 상이할 수도 있고, 각 반사부(340, 345)와 광 분배부(330)까지의 거리가 서로 상이할 수도 있다.

광 분배부(330)는 반사된 제1 분기 광정보와 제2 분기 광정보가 하나의 초점을 형성하도록 한다(S1260).

도 11 및 12에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 11 및 12에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 11 및 12는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 11 및 12에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 증강현실 장치
210: 통신부
220: 영상 출력부
230: 광학계
240: 디스플레이부
250: 제어부
260: 전원부
310: 제1 렌즈
320: 제2 렌즈
330: 광 분배부
340, 510, 610: 제1 반사부
345, 520, 620: 제2 반사부
350: 선 편광부
360: 제1 편광부
365: 제2 편광부
390: 상 왜곡 방지부
410: 원 편광부
420: 편광 분배부

Claims

광 정보를 출력하는 영상 출력부;
통과하는 광 정보를 일 방향으로 편광시키는 선 편광부;
제1 방향의 광 만을 통과시키는 제1 편광부를 포함하며, 상기 제1 편광부를 통과한 광을 반사시키는 제1 반사부;
제1 방향과 수직인 제2 방향의 광 만을 통과시키는 제2 편광부를 포함하며, 상기 제2 편광부를 통과한 광을 반사시키는 제2 반사부;
상기 선 편광부를 통과한 광 정보를 상기 제1 반사부와 제2 반사부로 분기시키며, 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 반사시켜 반사된 광 정보가 하나의 초점을 형성하도록 하는 광 분배부; 및
상기 선 편광부의 편광 방향이 가변하도록 상기 선 편광부를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 광 분배부에 의해 분기된 각 광 정보는 서로 상이한 결상거리를 갖는 두 허상을 형성하며,
상기 선 편광부는 상기 제1 편광부 및 상기 제2 편광부를 통과하는 광 정보의 광량을 조절하여 광 정보에 의해 형성되는 각 허상의 밝기를 조절하며, 각 허상의 밝기에 따라 허상이 융합되며 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치가 가변하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부 중 적어도 하나는,
반투명 미러로 구현되는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부는,
각 반사부를 구성하는 매질의 굴절률이 상이한 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부는,
상기 광 분배부와 떨어진 거리가 각각 상이한 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 광 분배부는,
하나의 초점을 형성함으로써, 결상거리가 상이한 2개의 허상을 생성하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
다초점 광학장치가 다초점 영상을 생성하는 방법에 있어서,
광 정보를 출력하는 출력과정;
선 편광부를 이용하여 출력된 광 정보를 일 방향으로 편광시키는 편광과정;
편광된 광 정보를 서로 다른 두 방향으로 분기시키는 분기과정;
제1 방향의 광만을 통과시키는 제1 편광부를 이용하여 상기 분기과정에서 분기된 제1 분기 광정보의 광의 세기를 조절하는 제1 조절과정;
상기 제1 조절과정을 거친 제1 분기 광정보를 반사시키는 제1 반사과정;
제1 방향과 수직인 방향의 광만을 통과시키는 제2 편광부를 이용하여 상기 분기과정에서 분기된 제2 분기 광정보의 광의 세기를 조절하는 제2 조절과정;
상기 제2 조절과정을 거친 제2 분기 광정보를 반사시키는 제2 반사과정; 및
상기 제1 반사과정과 제2 반사과정에서 반사된 제1 분기 광정보와 제2 분기 광정보를 하나의 영상으로 표시하는 표시과정을 포함하며,
상기 분기과정에 의해 분기된 각 광 정보는 서로 상이한 결상거리를 갖는 두 허상을 형성하며,
상기 선 편광부는 상기 제1 편광부 및 상기 제2 편광부를 통과하는 광 정보의 광량을 조절하여 광 정보에 의해 형성되는 각 허상의 밝기를 조절하며, 각 허상의 밝기에 따라 허상이 융합되며 사용자에게 제공될 디스플레이면의 위치가 가변하는 것을 특징으로 하는 다초점 영상 생성방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 반사과정 및 제2 반사과정 중 적어도 하나는,
반투명 미러에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 다초점 영상 생성방법.
광 정보를 출력하는 영상 출력부;
통과하는 광 정보를 원 편광시키는 원 편광부;
입사되는 광을 반사시키는 제1 및 제2 반사부;
상기 원 편광부를 통과한 광 정보를 편광 방향에 따라 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부로 분기시키며, 상기 제1 반사부 또는 제2 반사부 중 어느 하나에서 반사된 광 정보를 반사시켜 반사된 광 정보가 하나의 초점을 형성하도록 하는 광 분배부; 및
상기 원 편광부의 편광 방향이 가변하도록 상기 원 편광부를 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부 중 적어도 하나는,
반투명 미러로 구현되는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부는,
각 반사부를 구성하는 매질의 굴절률이 상이한 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부는,
상기 광 분배부와 떨어진 거리가 각각 상이한 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 광 분배부는,
하나의 초점을 형성함으로써, 결상거리가 상이한 2개의 허상을 생성하는 것을 특징으로 하는 다초점 광학장치.
다초점 광학장치가 다초점 영상을 생성하는 방법에 있어서,
광 정보를 출력하는 출력과정;
원 편광부를 이용하여 출력된 광 정보를 원 방향으로 편광시키는 편광과정;
편광된 광 정보를 편광 방향에 따라 서로 다른 두 방향으로 분기시키는 분기과정;
상기 분기과정에서 분기된 제1 분기 광정보를 반사시키는 제1 반사과정;
상기 분기과정에서 분기된 제2 분기 광정보를 반사시키는 제2 반사과정; 및
상기 제1 반사과정과 제2 반사과정에서 반사된 제1 분기 광정보와 제2 분기 광정보를 하나의 영상으로 표시하는 표시과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 영상 생성방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 반사과정 및 제2 반사과정 중 적어도 하나는,
반투명 미러에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 다초점 영상 생성방법.
삭제