KR102156417B1 - 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템 - Google Patents

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박수원
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(주)엘비전테크
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Abstract

스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템은, 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자를 구동시키는 구동부; 상기 디스플레이 소자에서 출사된 화상광이 확대되도록 하는 확대 렌즈부; 복수의 다면체 프리즘이 구비되되, 공급 전압의 on/off에 따라 상기 확대된 화상광의 광경로가 변경되어, 사용자의 눈에 결상되도록 하는 광경로 변경부; 및 상기 광경로 변경부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하는 제어부;를 포함한다. 이에 의해, 스위칭 미러 렌즈를 이용하여 반사면을 구성함으로써, 투과율을 높이는 동시에, 디스플레이 소자에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 할 수 있다.

Description

스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템{See-through optical system with switching mirror lens}
본 발명은 See-through 광학 시스템에 관한 것으로, 사용자가 디스플레이 패널에서 생성되는 영상을 시청할 수 있는 See-through 광학 시스템에 관한 것이다.
See-through 광학 시스템은 디스플레이 패널에서 형성되는 화상광을 광학계에 의해 확대한 후 사용자의 눈에 결상시키는 장치이다.
이러한 See-through 광학 시스템은 디스플레이 패널을 구성하는 디스플레이 소자에서 발생되는 화상광이 투과형 미러의 반사면 등을 통해 광경로가 변경되어 사용자에게 전달되는 과정에서 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비이 발생하는 문제점이 존재한다.
이에 따라, 디스플레이 소자에서 발생하는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 하기 위한 방안의 모색이 요구된다.
한국등록특허 제10-1478424호(발명의 명칭: 헤드 마운트 디스플레이 장치)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 스위칭 미러 렌즈를 이용하여 반사면을 구성함으로써, 투과율을 높이는 동시에, 디스플레이 소자에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 스위칭 미러 렌즈를 이용하여 반사면을 구성하되, 반사면을 분할 구성하고, 분할 구성된 반사면을 순차적으로 스위칭 제어함으로써, 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시키는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템은, 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자를 구동시키는 구동부; 상기 디스플레이 소자에서 출사된 화상광이 확대되도록 하는 확대 렌즈부; 복수의 다면체 프리즘이 구비되되, 공급 전압의 on/off에 따라 상기 확대된 화상광의 광경로가 변경되어, 사용자의 눈에 결상되도록 하는 광경로 변경부; 및 상기 광경로 변경부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하는 제어부;를 포함한다.
그리고 상기 광경로 변경부는, 상기 공급 전압의 on 시간 동안, 상기 화상광의 광경로가 변경되도록 하고, 상기 공급 전압의 off 시간 동안, 빛이 손실없이 투과되는 See-through 상태가 되어, 사용자가 사물을 시청 가능하도록 하며, 상기 제어부는, 상기 확대된 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록, 상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 광경로 변경부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 확대된 화상광의 전달 시간을 하나의 프레임의 영상이 출력되는 시간에 따라 조절함으로써, See-through 시간이 조절되도록 할 수 있다.
그리고 상기 제어부는, 상기 확대된 화상광의 평균 휘도값에 따라 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 상기 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시키기 위해, 상기 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 확대된 화상광의 움직임 크기에 대응하여, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 영상 끌림 현상(잔상)을 경감시키기 위해, 상기 움직임 크기가 작을수록, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템은, 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자를 구동시키는 구동부; 상기 디스플레이 소자에서 출사된 화상광이 프로젝션 되도록 하는 광학부; 프로젝션된 화상광을 가이드 하는 도파관(waveguide); 프로젝션된 화상광이 도파관으로 인커플링(incoupling)되도록 하는 인커플링부; 상기 도파관에 의해 가이드된 화상광이 공급 전압의 on/off에 따라 상기 도파관으로부터 아웃커플링(outcoupling)되도록 하는 아웃커플링부; 및 상기 아웃커플링부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하는 제어부;를 포함한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 개별적으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 상기 화면의 분할로 인하여, 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시키기 위해, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압이 순차적으로 on/off 스위칭되도록 할 수 있다.
그리고 상기 제어부는, 상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 상기 도파관이 복수로 마련되되, 각각이 서로 굴절율이 다른 경우, 각각의 굴절율에 대응되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 개별적으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 상기 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시키기 위해, 화상광의 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 상기 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 영상 끌림 현상(잔상)을 경감시키기 위해, 화상광의 움직임 크기가 작을수록, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
이에 의해, 스위칭 미러 렌즈를 이용하여 반사면을 구성함으로써, 투과율을 높이는 동시에, 디스플레이 소자에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 할 수 있다.
또한, 스위칭 미러 렌즈를 이용하여 반사면을 구성하되, 반사면을 분할 구성하고, 분할 구성된 반사면을 순차적으로 스위칭 제어함으로써, 투과율을 높이는 동시에, 디스플레이 소자에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 하고, 나아가 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 프리즘이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 프리즘이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 동작 특성을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템(이하에서는 'See-through 광학 시스템'으로 총칭하기로 함)을 설명하기 위해 도시된 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 프리즘(310)이 개략적으로 도시된 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 프리즘(320)이 개략적으로 도시된 도면이다. 그리고 도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(500)의 동작 특성을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
본 실시예에 따른 See-through 광학 시스템은, 스위칭 미러 렌즈를 이용하여, 투과율을 높이는 동시에, 디스플레이 소자(100)에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 하기 위해 마련된다.
이를 위해, See-through 광학 시스템은 디스플레이 소자(100), 확대 렌즈부(200), 광경로 변경부(300), 구동부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
디스플레이 소자(100)는, 사용자에게 영상 광정보를 제공하기 위해, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 등으로 구현되어, 화상광을 출사할 수 있다.
확대 렌즈부(200)는, 디스플레이 소자(100)에서 출사된 화상광이 입사되면, 입사된 화상광을 확대시키기 위해 마련된다.
이를 위해, 확대 렌즈부(200)는, 둘 이상의 렌즈가 구비될 수 있으며, 각 렌즈는 단면 오목렌즈, 단면 볼록렌즈, 양면 오목렌즈, 양면 볼록렌즈 등으로 이루어 질 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 확대 렌즈부(200)는, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220)를 구비하고, 이때, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220)는 출사된 화상광의 광경로를 따라 배치되되, 기설정된 거리만큼 이격될 수 있다.
광경로 변경부(300)는, 공급 전압의 on 시간 동안, 화상광의 광경로가 변경되도록 하여 사용자의 눈(10)에 결상되도록 하고, 공급 전압의 off 시간 동안, 빛이 손실없이 투과되는 See-through 상태가 되어, 사용자가 사물을 시청 가능하도록 할 수 있다.
이를 위해, 광경로 변경부(300)는 스위칭 미러 렌즈로 형성되는 복수의 다면체 프리즘이 구비될 수 있다. 여기서, 스위칭 미러 렌즈는 전압의 공급 여부에 따라 투과율이 조절되는 미러 렌즈를 의미한다.
구체적으로, 광경로 변경부(300)는, 확대된 확대된 화상광이 도달하면, 도달한 화상광의 광경로를 변경하도록 마련되는 제1 프리즘(310)과 1 프리즘과 밀착 형성되어, 제1 프리즘(310)을 통해 광경로가 변경된 화상광의 광경로를 재차 변경하여 사용자(10)의 눈에 결상시키도록 하는 제2 프리즘(320)을 구비할 수 있으며, 이때, 제1 프리즘(310)과 제2 프리즘(320)은, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 또는 EC(electroChromic) 등을 소재로 하는 스위칭 미러 렌즈로 형성된 다면체로서 구현될 수 있다.
제1 프리즘(310)은, 도 2에 도시된 바와 같이 공급 전압의 on/off에 따라 확대된 화상광이 도달하면, 도달한 화상광이 반사되어 반사되어, 광경로가 변경되도록 하되, 반사되어 광경로가 변경된 화상광의 해상도가 향상되도록, 화상광이 도달하는 반사면인 제1면(311)이 오목한 곡면으로 형성될 수 있으며, 제2 프리즘(320)과 밀착되는 제2면(312)은 비스듬한 형상의 평면으로 형성될 수 있다.
또한, 제1 프리즘(310)은, 진공 상태 또는 공기를 매질로 하는 외부에서 입사각(α)보다 굴절각(
Figure 112019054402650-pat00001
)이 크게 형성되어, 광경로 변경부(300)에서 출사되는 화상광의 FOV가 넓어지거나 또는 광경로 변경부(300)로부터 사용자(10)의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해, 공급 전압의 off 시, 투과율이 높고, 공급 전압의 on 시, 진공 상태 또는 공기보다 굴절률이 큰 스위칭 미러 렌즈로 형성될 수 있다.
제2 프리즘(320)은 도 3에 도시된 바와 같이 공급 전압의 on/off에 따라 각 면에서 화상광이 반사되거나 또는 투과될 수 있도록, 복수의 평면으로 구성되되, 복수의 평면 중 제2면(312)과 밀착하는 제3면(321)은 비스듬한 형상의 평면으로 형성될 수 있다.
이때, 제2면(312)과 제3면(321)은 서로 마주보고 밀착하도록 구현되어, 제2면(312)의 법선 방향과 제3면(321)의 법선 방향은 O°의 각도를 가지게 되며, 제1면(311) 및 제2면(312)의 경우, 표면이 스위칭 미러 렌즈로 형성되어, 공급 전압의 off 시, 사용자가 사물을 시청하기 위한 빛이 투과되고, 공급 전압의 on 시, 화상광이 반사되도록 할 수 있다.
특히, 제3면(321)의 경우, 제1면(311)에 의해, 반사된 화상광이 사용자(10)의 눈에 결상되도록 하기 위해, 제3면(321)에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기가 구동부(400)의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 결정됨으로써, 공급 전압의 off 시, 빛이 투과되고, 공급 전압의 on 시, 화상광이 반사되어, 높은 투과율을 가지면서 동시에, 디스플레이 소자(100)에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 할 수 있다.
이때, 공급 전압의 짧은 스위칭 주기로 인하여, 실제 See-through 시간과 화상광의 반사 시간은 교차되지만, 사용자의 눈으로 이를 인지하기 어렵기 때문에, 투과율의 감소로 인한 화상광의 손실 없이, 화상광을 사용자의 눈에 결상시킬 수 있다.
구동부(400)는, 전원을 공급하여, 디스플레이를 구동시킬 수 있다.
제어부(500)는, 광경로 변경부(300)에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하기 위해 마련된다. 이를 위해, 제어부(500)는, 복수의 스위칭 소자가 구비될 수 있다.
예를 들면, 제어부(500)는, on/off 스위칭 여부에 따라 구동 프레임 주파수인 FPS(field per second) 동기 신호를 디스플레이 소자(100)에 전달하는 제1 스위치(510)와, on/off 스위칭 여부에 따라 광경로 변경부(300)에 공급 전압을 전달하는 제2 스위치(520)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 제2 스위치(520)를 통해, 확대된 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록, 구동부(400)의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 광경로 변경부(300)에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정할 수 있다.
이때, 제어부(500)는 제2 스위치(520)를 통해, 도 4 내지 도 5에 예시된 바와 같이 확대된 화상광의 전달 시간을 하나의 프레임의 영상이 출력되는 시간에 따라 조절함으로써, See-through 시간이 조절되도록 할 수 있다.
도 4는, 제어부(500)가 제2 스위치(520)를 통해, 구동부(400)의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 50대 50으로 결정하여, See-through 시간과 화상광의 반사 시간을 50대 50으로 결정한 일 예를 보여주는 도면이며, 도 5는 제어부(500)가 제2 스위치(520)를 통해, 구동부(400)의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 70대 30으로 결정하여, See-through 시간과 화상광의 반사 시간을 70대 30으로 결정한 일 예를 보여주는 도면이다.
예를 들면, 제어부(500)는 제2 스위치(520)를 통해, 확대된 화상광의 평균 휘도값에 따라 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시키기 위해, 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 제2 스위치(520)를 통해, 구동부(400)의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 50대 50로 결정하되, 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 30대 70으로 조정함으로써, 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
또한, 다른 예를 들면, 제어부(500)는 제2 스위치(520)를 통해, 확대된 화상광의 움직임 크기에 대응하여, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 영상 끌림 현상(잔상)을 경감시키기 위해, 움직임 크기가 작을수록, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 제2 스위치(520)를 통해, 확대된 화상광의 움직임 크기에 대응하여, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 50대 50로 결정하되, 움직임 크기가 기설정된 범위 이내이면, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 30대 70으로 조정함으로써, 화상광을 제공하기 위한 영상 끌림 현상(잔상)을 경감시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 See-through 광학 시스템을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
본 실시예에 따른 See-through 광학 시스템은, 스위칭 미러 렌즈를 이용하여 반사면을 구성하되, 반사면을 분할 구성하고, 분할 구성된 반사면을 순차적으로 스위칭 제어함으로써, 투과율을 높이는 동시에, 디스플레이 소자(100)에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 하고, 나아가 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시킬 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 See-through 광학 시스템은, 디스플레이 소자(100), 구동부(400), 제어부(500), 광학부(600), 도파관(700), 인커플링부(800) 및 아웃커플링부(900)를 포함한다.
광학부(600)는, 단면 오목렌즈, 단면 볼록렌즈, 양면 오목렌즈, 양면 볼록렌즈 등과 같은 복수의 렌즈가 구비되어, 디스플레이 소자(100)에서 출사된 화상광이 프로젝션되도록 할 수 있다.
도파관(700)는, 프로젝션된 화상광을 가이드하기 위해 마련된다.
구체적으로 도파관(700)은 화면이 복수로 분할되는 경우, 복수로 마련되되, 각각이 서로 굴절율이 다르게 구현되어, 각각의 화면에 대응되는 화상광이 개별적으로 전달되도록 할 수 있다.
인커플링부(800)는 프로젝션된 화상광이 도파관(700)으로 인커플링(incoupling)되도록 하기 위해 마련되고, 아웃커플링부(900)는 도파관(700)에 의해 가이드된 화상광이 공급 전압의 on/off에 따라 도파관(700)으로부터 아웃커플링(outcoupling)되도록 하기 위해 마련된다.
아웃커플링부(900)는, 화면이 복수로 분할되는 경우, 각각의 화면에 대응되는 투과형 반사 미러(910)가 마련되어, 각각의 도파관(700)에 의해, 개별적으로 전달된 화상광이 아웃커플링(outcoupling)되도록 할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 제어부(500)는, 아웃커플링부(900)에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하기 위해, 복수의 스위칭 소자가 구비될 수 있다.
예를 들면, 제어부(500)는, on/off 스위칭 여부에 따라 구동 프레임 주파수인 FPS(field per second) 동기 신호를 디스플레이 소자(100)에 전달하는 제1 스위치(510)와 화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 개별적으로 결정하는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 구동부(400)의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 개별적으로 결정할 수 있다.
이때, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 화면의 분할로 인하여, 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시키기 위해, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압이 순차적으로 on/off 스위칭되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 도파관(700)이 복수로 마련되되, 각각이 서로 굴절율이 다른 경우, 각각의 굴절율에 대응되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 개별적으로 결정할 수 있다.
예를 들면, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 화면의 분할로 인하여, 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시키기 위해, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압이 순차적으로 on/off 스위칭되도록 할 수 있다.
다른 예를 들면, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 도파관(700)에 의해 가이드된 화상광의 평균 휘도값에 따라 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시키기 위해, 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 구동부(400)의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 50대 50로 결정하되, 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 30대 70으로 조정함으로써, 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 도파관(700)에 의해 가이드된 화상광의 움직임 크기에 대응하여, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되, 영상 끌림 현상(잔상)을 경감시키기 위해, 움직임 크기가 작을수록, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 제2 스위치(520) 내지 제4 스위치(540)를 통해, 도파관(700)에 의해 가이드된 화상광의 움직임 크기에 대응하여, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 50대 50로 결정하되, 움직임 크기가 기설정된 범위 이내이면, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 30대 70으로 조정함으로써, 화상광을 제공하기 위한 영상 끌림 현상(잔상)을 경감시킬 수 있다.
이를 통해, 투과율을 높이는 동시에, 디스플레이 소자(100)에서 발생되는 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록 하고, 나아가 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 사용자의 눈 100 : 디스플레이 소자
200 : 확대 렌즈부 210 : 제1 렌즈
220 : 제2 렌즈
300 : 광경로 변경부 310 : 제1 프리즘
311 : 제1면 312 : 제2면
320 : 제2 프리즘 321 : 제3면
400 : 구동부 500 : 제어부
510 : 제1 스위치 520 : 제2 스위치
530 : 제3 스위치 540 : 제4 스위치
600 : 광학부 700 : 도파관(waveguide)
800 : 인커플링부 900 : 아웃커플링부
910 : 투과형 반사 미러

Claims (11)

  1. 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이 소자를 구동시키는 구동부;
    상기 디스플레이 소자에서 출사된 화상광이 확대되도록 하는 확대 렌즈부;
    복수의 다면체 프리즘이 구비되되, 공급 전압의 on/off에 따라 상기 확대된 화상광의 광경로가 변경되어, 사용자의 눈에 결상되도록 하는 광경로 변경부; 및
    상기 광경로 변경부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하는 제어부;를 포함하고,
    상기 광경로 변경부는,
    상기 공급 전압의 on 시간 동안, 상기 화상광의 광경로가 변경되도록 하고, 상기 공급 전압의 off 시간 동안, 빛이 손실없이 투과되는 See-through 상태가 되어, 사용자가 사물을 시청 가능하도록 하며,
    상기 제어부는,
    상기 확대된 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록, 상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 광경로 변경부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하고,
    상기 제어부는,
    상기 확대된 화상광의 전달 시간을 하나의 프레임의 영상이 출력되는 시간에 따라 조절함으로써, See-through 시간이 조절되도록 하며,
    상기 제어부는,
    상기 확대된 화상광의 평균 휘도값에 따라 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되,
    상기 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시키기 위해, 상기 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정하는 것을 특징으로 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이 소자를 구동시키는 구동부;
    상기 디스플레이 소자에서 출사된 화상광이 확대되도록 하는 확대 렌즈부;
    복수의 다면체 프리즘이 구비되되, 공급 전압의 on/off에 따라 상기 확대된 화상광의 광경로가 변경되어, 사용자의 눈에 결상되도록 하는 광경로 변경부; 및
    상기 광경로 변경부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하는 제어부;를 포함하고,
    상기 광경로 변경부는,
    상기 공급 전압의 on 시간 동안, 상기 화상광의 광경로가 변경되도록 하고, 상기 공급 전압의 off 시간 동안, 빛이 손실없이 투과되는 See-through 상태가 되어, 사용자가 사물을 시청 가능하도록 하며,
    상기 제어부는,
    상기 확대된 화상광이 손실 없이 사용자의 눈에 결상되도록, 상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 광경로 변경부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하고,
    상기 제어부는,
    상기 확대된 화상광의 전달 시간을 하나의 프레임의 영상이 출력되는 시간에 따라 조절함으로써, See-through 시간이 조절되도록 하며,
    상기 제어부는,
    상기 확대된 화상광의 움직임 크기에 대응하여, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되,
    영상 끌림 현상(잔상)을 경감시키기 위해, 상기 움직임 크기가 작을수록, 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정하는 것을 특징으로 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템.
  6. 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이 소자를 구동시키는 구동부;
    상기 디스플레이 소자에서 출사된 화상광이 프로젝션 되도록 하는 광학부;
    프로젝션된 화상광을 가이드 하는 도파관(waveguide);
    프로젝션된 화상광이 도파관으로 인커플링(incoupling)되도록 하는 인커플링부;
    상기 도파관에 의해 가이드된 화상광이 공급 전압의 on/off에 따라 상기 도파관으로부터 아웃커플링(outcoupling)되도록 하는 아웃커플링부; 및
    상기 아웃커플링부에 공급되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되,
    상기 도파관이 복수로 마련되되, 각각이 서로 굴절율이 다른 경우, 각각의 굴절율에 대응되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 개별적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되,
    화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 개별적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    화상광이 표시되는 화면이 복수로 분할되는 경우, 상기 화면의 분할로 인하여, 전체화면의 휘도 값이 감소하는 것을 경감시키기 위해, 각각의 화면에 대응되는 공급 전압이 순차적으로 on/off 스위칭되도록 하는 것을 특징으로 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되,
    상기 화상광을 제공하기 위한 에너지 소비를 감소시키기 위해, 화상광의 평균 휘도값이 기설정된 휘도값 미만인 경우, 상기 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정하는 것을 특징으로 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구동부의 구동 프레임 주파수(field per second)를 기준으로 상기 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 결정하되,
    영상 끌림 현상(잔상)을 경감시키기 위해, 화상광의 움직임 크기가 작을수록, 상기 공급 전압의 off 시간이 on 시간에 비해 연장되도록, 공급 전압의 on/off 스위칭 주기를 조정하는 것을 특징으로 하는 스위칭 미러 렌즈를 이용한 See-through 광학 시스템.
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