KR102412249B1 - 광학장치 및 이를 구비하는 결상장치 - Google Patents

광학장치 및 이를 구비하는 결상장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학장치 및 이를 구비하는 결상장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치는, 제1 매질과 제2 매질이 반복되어 배치되며, 제1 매질과 제2 매질이 제1 방향으로 연장되는, 제1 광학 플레이트와, 제3 매질과 제4 매질이 반복되어 배치되며, 제3 매질과 제4 매질이, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는, 제2 광학 플레이트를 구비하며, 입사광이, 제1 광학 플레이트의 제1 매질에서 굴절되어, 제1 매질과 제2 매질의 경계에서 반사되며, 제3 매질과 제4 매질의 경계에서 반사되어, 제3 매질의 외부로 출력된다. 이에 의해, 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

광학장치 및 이를 구비하는 결상장치{Optical device and image forming device including the same}
본 발명은 광학장치 및 이를 구비하는 결상장치이며, 더욱 상세하게는 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있는 광학장치 및 이를 구비하는 결상장치이다.
결상장치는 영상을 출력하는 장치이다. 결상장치는, 디스플레이 패널을 통해 영상을 출력하거나, 가시광 등을 이용하여 영상을 외부로 투사하는 등 다양한 방식이 있다.
한편, 영상출력의 일 방법으로 미러를 이용하여 공중에 영상이 결상되도록 하는 방법이 연구되고 있다.
본 발명의 목적은, 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있는 광학장치 및 이를 구비하는 결상장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치는, 제1 매질과 제2 매질이 반복되어 배치되며, 제1 매질과 제2 매질이 제1 방향으로 연장되는, 제1 광학 플레이트와, 제3 매질과 제4 매질이 반복되어 배치되며, 제3 매질과 제4 매질이, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는, 제2 광학 플레이트를 구비하며, 입사광이, 제1 광학 플레이트의 제1 매질에서 굴절되어, 제1 매질과 제2 매질의 경계에서 반사되며, 제3 매질과 제4 매질의 경계에서 반사되어, 제3 매질의 외부로 출력된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 결상장치는, 영상 표시부와, 소정 영상을 출력하도록 영상 표시부를 제어하는 제어부와, 영상 표시부에서 출력되는 영상을 공중에 결상하는 광학장치를 구비하고, 광학장치는, 제1 매질과 제2 매질이 반복되어 배치되며, 제1 매질과 제2 매질이 제1 방향으로 연장되는, 제1 광학 플레이트와, 제3 매질과 제4 매질이 반복되어 배치되며, 제3 매질과 제4 매질이, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는, 제2 광학 플레이트를 구비하며, 입사광이, 제1 광학 플레이트의 제1 매질에서 굴절되어, 제1 매질과 제2 매질의 경계에서 반사되며, 제3 매질과 제4 매질의 경계에서 반사되어, 제3 매질의 외부로 출력된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학장치 및 이를 구비하는 결상장치는, 제1 매질과 제2 매질이 반복되어 배치되며, 제1 매질과 제2 매질이 제1 방향으로 연장되는, 제1 광학 플레이트와, 제3 매질과 제4 매질이 반복되어 배치되며, 제3 매질과 제4 매질이, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는, 제2 광학 플레이트를 구비하며, 입사광이, 제1 광학 플레이트의 제1 매질에서 굴절되어, 제1 매질과 제2 매질의 경계에서 반사되며, 제3 매질과 제4 매질의 경계에서 반사되어, 제3 매질의 외부로 출력된다. 따라서, 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 제1 매질과 제2 매질의 굴절율 차이에 의해, 제1 매질과 제2 매질의 경계면에서, 전반사가 수행되며, 제3 매질과 제4 매질의 굴절율 차이에 의해, 제3 매질과 제4 매질의 경계면에서, 전반사가 수행됨으로써, 미러와 같이 광의 반사가 수행된다.
특히, 미러를 형성하기 위해, 메탈 소재의 코팅면이 불필요하게 되므로, 메탈 소재에서 발생하는 반사 시의 광 흡수 등이 발생하지 않게 된다. 따라서, 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결상장치의 외관의 다양한 예를 예시한다.
도 2는 도 1a 또는 도 1b의 결상장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 3은 도 1의 광학 장치의 원리를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 도 4의 광학 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술되는 광학 장치는, 출력 영상을 공중에서 결상할 수 있는 광학 장치이다. 이러한 광학장치는, 결상장치에 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에서 기술되는 결상장치는, 하나의 부품으로서 다른 기기 내에 장착되는 것도 가능하다. 예를 들어, 이동 단말기에 장착되는 것이 가능하며, 또는 에어컨, 냉장고, 조리기기, 로봇 청소기 등의 전자기기 내에 포함되는 것도 가능하며, 또는 자동차 등의 차량 내에 장착되는 것도 가능하다.
이하에서는 이러한 결상장치에 대해 상세히 기술한다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결상장치의 외관의 다양한 예를 예시한다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 결상장치(100a)는, 사선 방향으로 배치되는 광학장치(210)를 구비할 수 있다. 이하에서는, 광학 장치라는 용어와 광학부라는 용어를 동일한 의미로 사용한다.
결상장치(100a) 내에서, 출력 영상(50a)을 표시하는 영상 표시부가 수평 방향으로 배치되는 경우, 광학장치(210)에 의해, 출력 영상에 대응하는 수직 방향의 결상(image formation)이 발생하게 된다. 도면에서는 수직 방향의 결상(60a)을 예시한다. 사용자는 눈(30)을 통해, 수직 방향의 결상(60a)을 인식할 수 있게 된다.
다음, 도 1b를 참조하면, 결상장치(100b)는, 수평 방향으로 배치되는 광학장치(210)를 구비할 수 있다.
결상장치(100b) 내에서, 출력 영상(50b)을 표시하는 영상 표시부가 사선 방향으로 배치되는 경우, 광학장치(210)에 의해, 출력 영상에 대응하는 사선 방향의 결상(image formation)이 발생하게 된다. 도면에서는 사선 방향의 결상(60b)을 예시한다. 사용자는 눈(30)을 통해, 사선 방향의 결상(60b)을 인식할 수 있게 된다.
결국, 도 1a 내지 도 1b에 따르면, 결상장치(100a,100b)는, 일방향에서 출력되는 출력 영상을 교차하는 방향으로 결상한다. 특히, 공중(air)에 출력 영상을 결상(image formation)할 수 있다. 이를 위해, 결상장치(100a,100b)는, 광학 장치(210)를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 광학 장치(210)는, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)이 반복되어 배치되며, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)이 제1 방향으로 연장되는, 제1 광학 플레이트(도 4의 510a)와, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)이 반복되어 배치되며, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)이, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는, 제2 광학 플레이트(510b)를 구비한다. 이에 의해, 입사광(P)이, 제1 광학 플레이트(도 4의 510a)의 제1 매질(도 4의 511a)에서 굴절되어, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)의 경계에서 반사되며, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)의 경계에서 반사되어, 제3 매질(도 4의 511b)의 외부로 출력된다. 이에 따라, 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)의 굴절율 차이에 의해, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)의 경계면에서, 전반사가 수행되며, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)의 굴절율 차이에 의해, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)의 경계면에서, 전반사가 수행됨으로써, 미러와 같이 광의 반사가 수행된다.
특히, 미러를 형성하기 위해, 메탈 소재의 코팅면이 불필요하게 되므로, 메탈 소재에서 발생하는 반사 시의 광 흡수 등이 발생하지 않게 된다. 따라서, 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 광학 장치(210)에 대해서는 도 4 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 2는 도 1a 또는 도 1b의 결상장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 결상장치(100)는, 메모리(120), 제어부(170), 통신 모듈(160), 영상 표시부(185), 광학부(210), 및 전원 공급부(190) 등을 구비할 수 있다. 한편, 광학부(210)는, 상술한 광학 장치(210)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
한편, 영상 표시부(185)는, LCD, OLED, PDP 등의 다양한 디스플레이 패널을 구비할 수 있으며, 디스플레이 패널을 통해, 소정 영상을 표시할 수 있다.
광학부(210)는, 영상 표시부(185)에 표시되는 소정 영상을 공중(air)으로 결상되도록 할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른, 광학부(210)는, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)이 반복되어 배치되며, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)이 제1 방향으로 연장되는, 제1 광학 플레이트(도 4의 510a)와, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)이 반복되어 배치되며, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)이, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는, 제2 광학 플레이트(510b)를 구비한다. 이에 의해, 입사광(P)이, 제1 광학 플레이트(도 4의 510a)의 제1 매질(도 4의 511a)에서 굴절되어, 제1 매질(도 4의 511a)과 제2 매질(도 4의 512a)의 경계에서 반사되며, 제3 매질(도 4의 511b)과 제4 매질(도 4의 512b)의 경계에서 반사되어, 제3 매질(도 4의 511b)의 외부로 출력된다. 이에 따라, 입사광의 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 광학부(210)에 대해서는 도 4 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
메모리(120)는 제어부(170)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들(예를 들어, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
통신 모듈(135)은, 결상장치(100)에 유선 또는 무선으로 연결되는 모든 외부 장치 또는 네트워크와의 인터페이스 역할을 수행한다. 통신 모듈(135)은 이러한 외부 장치로부터 데이터 또는 영상을 전송받거나 전원을 공급받아 결상장치(100) 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 결상장치(100) 내부의 데이터가 외부 장치로 전송되도록 할 수 있다.
특히, 통신 모듈(135)은, 인접하는 이동 단말기(미도시)로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호, 또는 문자 데이터, 영상 데이터 등 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
이를 위해, 통신 모듈(135)은, 근거리 통신 모듈(미도시)를 구비할 수 있다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등이 이용될 수 있다.
제어부(170)는, 결상장치(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 결상장치(100) 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 메모리(120)에 저장되는 비디오 영상, 또는 통신 모듈(135)을 통해 외부 장치로부터 수신되는 비디오 영상을, 출력 영상으로서 출력하도록, 제어할 수 있다.
특히, 제어부(170)는, 소정 영상을 출력하도록 영상 표시부(185)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R,G,B 신호를, 영상 표시부(185)fh 출력할 수 있다. 이에 따라, 영상 표시부(185)는 소정 영상을 표시할 수 있게 된다.
전원 공급부(190)는 제어부(170)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 결상장치(100) 전반에 걸쳐 해당 전원을 공급한다. 특히, 시스템 온 칩(System On Chip,SOC)의 형태로 구현될 수 있는 제어부(170)와, 영상 표시를 위한 영상 표시부(185), 및 오디오 출력을 위한 오디오 출력부(미도시)에 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치의 원리를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 출력 영상(50)을 표시하는 영상 표시부가 수평 방향으로 배치된 상태에서, 광학 장치(210)가 사선 방향으로 배치되는 것을 예시한다.
출력 영상(50)으로부터 발해지는 광선은, 광학 장치(210)를 투과할 때에 입사광과 대칭한 경로로 진행하기 때문에, 광학 장치(210)를 사이에 두고, 출력 영상(50)과는 대칭한 위치에 결상(60)된다. 그 결과, 관찰자는 공중에 뜬 물리적 실체가 없는, 출력 영상(50)의 상(60)을 관찰하는 것이 가능해진다.
본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여, 광학 장치(210)에서, 출력 영상이 공중에서 결상되도록 한다.
한편, 영상을 광학적 기구 및 구조를 통하여 공중에 영상을 재 결상 시키는 기술은, 유사 홀로그램 기술 중 하나로, 디스플레의 영상에서 나오는 빛들을 공중에, 재 결상 시켜 공중에 부양된 영상을 만드는 기술에 대응할 수 있다. 이러한, 결상 장치는, 다양한 디스플레이 등에 사용 가능하며, 특히, ATM(automated teller machine)등에 사용될 수 있다.
한편, 거울면을 통한 반사를 이용하여 빛의 경로를 바꾸는 기술은 거울면 반사의 경우, 거울을 만들기 위한 메탈 소재의 코팅이 이루어 지며, 반사시 빛의 흡수가 발생하여 반사 효율이 낮아 지게 된다.
본 발명에서는 이러한 점을 개선하기 위해, 별도의 금속 코팅층이 필요 없는, 광학 장치(210)를 제안한다. 이에 대해서는, 도 4 이하를 참조하여 기술한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치를 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 6은 도 4의 광학 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 광학 장치(210)는, 서로 교차하는 제1 광학 플레이트(510a)와 제2 광학 플레이트(510b)를 구비할 수 있다.
도면과 같이, 제1 광학 플레이트(510a)가 제1 방향(D1)으로 연장되며, 제1 광학 플레이트(510a) 상부에, 제2 방향(D2)으로 연장되는, 제2 광학 플레이트(510b)가 배치될 수 있다.
제1 광학 플레이트(510a)와 제2 광학 플레이트(510b)는, 서로 이격되어 교차되는 것도 가능하나, 도면에서는 편의상, 서로 접촉하는 것으로 도시한다.
제1 광학 플레이트(510a)는, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)이 반복되어 배치되며, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)이 제1 방향(D1)으로 연장된다.
한편, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 굴절율은 서로 다르며, 본 발명은, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 굴절율 차이에 의해, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 경계면에서, 전반사가 수행되도록 한다.
제2 광학 플레이트(510b)는, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)이 반복되어 배치되며, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)이, 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된다.
한편, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 굴절율은 서로 다르며, 본 발명은, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 굴절율 차이에 의해, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 경계면에서, 전반사가 수행되도록 한다.
이러한 구조에 의해, 입사광(P)이, 제1 광학 플레이트(510a)의 제1 매질(511a)에서 굴절되어, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 경계에서 반사되며, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 경계에서 반사되어, 제4 매질(512b)의 외부로, 출력광(P')로서 출력되게 된다.
결국, 미러를 형성하기 위해, 메탈 소재의 코팅면이 불필요하게 되므로, 메탈 소재에서 발생하는 반사 시의 광 흡수 등이 발생하지 않게 된다. 따라서, 입사광(P)의 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4를 참조하여 광 경로를 보다 상세히 설명하면, 입사광(P)이, 제1 광학 플레이트(510a)의 제1 매질(511a) 중 제1 영역(A1)에서 굴절되어, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 경계 중 제2 영역(A2)에서 반사된다.
입사광(P)이, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 경계 중 제2 영역(A2)에서 반사된 후, 제1 매질(511a), 공기층, 및 제3 매질(511b)의 영역인 제3 영역(A3)에서 굴절되거나, 제1 매질(511a) 및 제2 매질(512a)의 영역인 제3 영역(A3)에서에서 굴절된다.
그리고, 입사광(P)이, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 경계 중 제4 영역(A4)에서에서 반사되며, 제2 광학 플레이트(510b)의 제3 매질(511b) 중 제5 영역(A5)에서 굴절되어, 외부로 출력광(P')으로서 출력된다.
이때, 입사광(P)은, 제3 매질(511b)의 외부로 출력되는 출력광(P')과 대칭인 것이 바람직하다.
한편, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)은, 서로 다른 재질이며, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)도 또한 서로 다른 재질인 것이 바람직하다.
한편, 제1 매질(511a)과 제3 매질(511b)은, 서로 동일한 재질일 수 있으며, 제2 매질(512a)과 제4 매질(512b)은 서로 동일한 재질일 수 있다.
예를 들어, 제2 매질(512a)과 제4 매질(512b)은, 공기층(air)일 수 있다. 이와 같이, 제2 매질(512a)과 제4 매질(512b)을 공기층으로 구성함으로써, 별도의 코팅이 필요 없게 되며, 제1 광학 플레이트(510a)와 제2 광학 플레이트(510b)를 대형으로 제조하기에 용이하게 된다.
따라서, 대형의 결상 장치(100) 구현시에, 본원의 실시예에 같은 구조에, 제2 매질(512a)과 제4 매질(512b)을, 공기층(air)으로 구현하는 것이 유리하다.
한편, 제1 매질(511a)과 제3 매질(511b)은, 서로 다른 재질이거나, 제2 매질(512a)과 제4 매질(512b)은, 서로 다른 재질인 것도 가능하다.
예를 들어, 제1 매질(511a)과 제3 매질(511b)은, 글래스, 플래스틱 등, 공기층(air) 보다 높은 굴절률을 가지는 것이 바람직하다.
즉, 제1 매질(511a)과 제3 매질(511b)의 굴절율은, 각각 제2 매질(512a)과 제4 매질(512b)의 굴절율 보다 큰 것이 바람직하다.
예를 들어, 제1 매질(511a)과 제3 매질(511b) 각각은, 굴절율 1.4의 플라스틱, 굴절율 1.5의 글래스 등일 수도 있다.
한편, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 굴절율의 차이가 클수록, 입사 각도의 마진이 커지며, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 굴절율의 차이가 클수록, 입사 각도의 마진이 커지게 된다.
한편, 입사광의 반사를 위해, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 굴절율의 차이가 있으면 충분하며, 반복되는, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 간격은, 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 간격은, 서로 다를 수 있다.
한편, 입사광의 반사를 위해, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 굴절율의 차이가 있으면 충분하며, 반복되는, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 간격은, 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 간격은, 서로 다를 수 있다.
한편, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a), 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 다양한 물성 특징에 대해서는, 도 5를 참조하여 기술한다.
도 5를 참조하면, 제1 매질(511a)의 폭(a1)은, 제2 매질(512a)의 폭(a2) 보다 크며, 제3 매질(511b)의 폭(a3)은, 제4 매질(512b)의 폭(a4) 보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 제2 매질(512a)의 폭(a2)이 작을수록, 또는 제1 매질(511a)의 폭(a1), 및 제2 매질(512a)의 폭(a2)이, 작을수록, 고해상도의 결상이 가능해진다.
또한, 제4 매질(512b)의 폭(a4)이 작을수록, 또는 제3 매질(511b)의 폭(a3) 및 제4 매질(512b)의 폭(a4)이 작을수록, 고해상도의 결상이 가능해진다.
한편, 제1 광학 플레이트(510a)의, 제1 매질(511a)의 굴절율(n1)과 제2 매질(512a) 사이의 굴절률(n2)의 차이는, 0 보다 크고 3 보다 작으며, 제2 광학 플레이트(510b)의, 제3 매질(511b)의 굴절율(n3)과 제4 매질(512b)의 굴절율(n4) 사이의 굴절률 차이는, 0 보다 크고 3 보다 작은 것이 바람직하다.
이에 의해, 입사광(P)이, 제1 광학 플레이트(510a)의 제1 매질(511a)에서 굴절되어, 제1 매질(511a)과 제2 매질(512a)의 경계에서, 전반사되며, 제3 매질(511b)과 제4 매질(512b)의 경계에서 전반사 된다.
한편, 제1 매질(511a)이 광학용 Glass 또는 Plastic 재질로 구현되는 경우, 제1 매질(511a)의 굴절율(n1)과 제2 매질(512a) 사이의 굴절률(n2)의 차이는, 0.4~0.8의 값일 수 있다.
한편, 제3 매질(511b)이 광학용 Glass 또는 Plastic 재질로 구현되는 경우, 제3 매질(511b)의 굴절율(n3)과 제4 매질(512b)의 굴절율(n4) 사이의 굴절률 차이는, 0.4~0.8의 값일 수 있다.
한편, 굴절률이 높은 매질의 두께를 크게 하는 것이 광학적인 효율을 높일 수가 있다. 이에 따라, 회절 현상이 발생되지 않는 범위에서 두께를 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는, 제1 광학 플레이트(510a)의, 제1 매질(511a)의 폭(a1) 대비 제2 매질(512a)의 폭(a2)의 비율은, 0 보다 크고 0.5 보다 작으며, 제2 광학 플레이트(510b)의, 제3 매질(511b)의 폭(a3) 대비 제4 매질(512b)의 폭(a4)의 비율은, 0 보다 크고 0.5 보다 작은 것으로 설정한다. 이에 따라, 광학적인 효율이 증대되며, 제2 매질(512a)의 폭(a2), 제4 매질(512b)의 폭(a4)에 의한, 회절 현상이 발생하지 않게 된다.
한편, 허상 (Virtual Image)을 최소화하고 실상 (Real Image)의 효율을 증대하기 위해, 매질의 두께 대비하여 높이를 설정하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에서는,제1 광학 플레이트(510a)의, 제1 매질(511a)의 높이(b1) 대비 제1 매질(511a)의 폭(a1)의 비율은, 0.2 보다 크고 2 보다 작으며, 제2 광학 플레이트(510b)의, 제3 매질(511b)의 높이(b3) 대비 제3 매질(511b)의 폭(a3)의 비율은, 0.2 보다 크고 2보다 작은 것으로 설정한다. 이에 따라, 허상 (Virtual Image)을 최소화하고 실상 (Real Image)의 효율을 증대할 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 플레이트(510a)와 제2 광학 플레이트(510b) 사이의 교차각은, 대략 90도인 것이 바람직하다. 최소한 ± 5.0도 내의 범위의 값을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 이중상(double image)의 발생이 최소화될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 광학장치 및 이를 구비하는 결상장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 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 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (11)

  1. 제1 매질과 제2 매질이 반복되어 배치되며, 상기 제1 매질과 상기 제2 매질이 제1 방향으로 연장되는, 제1 광학 플레이트;
    제3 매질과 제4 매질이 반복되어 배치되며, 상기 제3 매질과 상기 제4 매질이, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는, 제2 광학 플레이트;를 구비하며,
    입사광이, 상기 제1 광학 플레이트의 상기 제1 매질에서 굴절되어, 상기 제1 매질과 상기 제2 매질의 경계에서 반사되며, 상기 제3 매질과 상기 제4 매질의 경계에서 반사되어, 상기 제3 매질의 외부로 출력되며,
    상기 제1 매질의 폭은, 상기 제2 매질의 폭 보다 크며, 상기 제3 매질의 폭은, 상기 제4 매질의 폭 보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입사광은,
    상기 제1 매질과 상기 제2 매질의 경계에서 반사된 후,
    상기 제1 매질, 공기층, 및 상기 제3 매질에서 굴절되거나,
    상기 제1 매질 및 상기 제2 매질에서 굴절되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 매질 및 상기 제4 매질은 공기층인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입사광은,
    상기 제3 매질의 외부로 출력되는 출력광과 대칭인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광학 플레이트의, 상기 제1 매질과 상기 제2 매질 사이의 굴절률 차이는, 0 보다 크고 3 보다 작으며,
    상기 제2 광학 플레이트의, 상기 제3 매질과 상기 제4 매질 사이의 굴절률 차이는, 0 보다 크고 3 보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광학 플레이트의, 상기 제1 매질의 폭 대비 상기 제2 매질의 폭의 비율은, 0 보다 크고 0.5 보다 작으며,
    상기 제2 광학 플레이트의, 상기 제3 매질의 폭 대비 상기 제4 매질의 폭의 비율은, 0 보다 크고 0.5 보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광학 플레이트의, 상기 제1 매질의 높이 대비 상기 제1 매질의 폭의 비율은, 0.2 보다 크고 2 보다 작으며,
    상기 제2 광학 플레이트의, 상기 제3 매질의 높이 대비 상기 제3 매질의 폭의 비율은, 0.2 보다 크고 2보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광학 플레이트와 상기 제2 광학 플레이트의 교차각은, 90도인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    반복되는 상기 제1 매질과 제2 매질의 간격은 서로 다르며,
    반복되는 상기 제3 매질과 제4 매질의 간격은 서로 다른 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  11. 영상 표시부;
    소정 영상을 출력하도록 상기 영상 표시부를 제어하는 제어부;
    상기 영상 표시부에서 출력되는 영상을 공중에 결상하는 광학장치;를 구비하고,
    상기 광학장치는,
    상기 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항의 광학 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 결상장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008107746A (ja) * 2006-09-29 2008-05-08 Fujinon Sano Kk 投射型表示装置
JP2015106105A (ja) * 2013-12-02 2015-06-08 セイコーエプソン株式会社 光学デバイスおよび虚像表示装置

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