KR102544660B1 - 광학 렌즈 - Google Patents

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Abstract

광학 렌즈가 제공된다. 광학 렌즈는 광 입사 측에서 광 출사 측으로 순차적으로 배치된 제1 렌즈 요소 내지 제5 렌즈 요소를 포함한다. 광 입사 측에 이미지 생성 장치가 배치되고, 광학 렌즈는 이미지 생성 장치에 의해 제공되는 이미지 빔을 수광하도록 구성된다. 이미지 빔은 광 출사 측에 정지부를 형성한다. 정지부는 이미지 빔의 빔 수축의 최소 단면적을 갖는다. 본 발명에 의해 제공되는 광학 렌즈는 우수한 광학 품질 및 열 안정성을 나타낸다.

Description

광학 렌즈{OPTICAL LENS}
이 출원은 2020년 2월 27일 출원된 중국특허출원 제202010122428.9호의 우선권을 주장한다. 상기 언급된 특허 출원 전체가 본원에 참고로 포함되고 본 명세서의 일부가 된다.
본 발명은 광학 렌즈에 관한 것으로, 특히 도파관 디스플레이용 광학 렌즈에 관한 것이다.
도파관을 구비한 디스플레이(도파관 디스플레이)는 이미지 소스의 종류에 따라 자-발광 패널 프레임 워크(self-luminous panel framework), 투과 패널 프레임 워크(transmissive panel framework), 반사 패널 프레임 워크(reflective panel framework)로 구분될 수 있다. 자-발광 또는 투과형 패널 프레임 워크의 도파관 디스플레이에서, 상기 패널 중 어느 하나에 의해 제공된 이미지 빔은 광학 렌즈를 통과하고 결합 입구를 통해 도파관으로 들어간다. 다음으로, 이미지 빔은 도파관의 결합 출구로 전송되고, 이미지 빔은 인간의 눈 위치로 투사되어 이미지를 형성한다. 본원에서, 반사 패널 프레임 워크의 도파관 디스플레이에서, 광원에 의해 제공된 조명 광선이 조명 광학 장치에 의해 투과된 후, 조명 광선은 조명 프리즘을 통해 반사 패널을 조사한다. 반사 패널은 조명 광선을 이미지 빔으로 변환하고, 반사 패널은 이미지 빔을 광학 렌즈로 전송하고, 이미지 빔은 광학 렌즈를 통해 도파관 내로 안내된다. 다음으로, 이미지 빔은 도파관의 결합 출구로 전송되고, 이미지 빔은 사람의 눈 위치로 투사된다. 이미지 소스(패널)에 의해 생성된 이미지는 광학 렌즈로 처리되어 일정 거리에서 가상 이미지를 형성할 수 있으며, 가상 이미지는 사람의 눈을 통해 망막에 이미지화된다. 광학 렌즈는 도파관 디스플레이에 사용되며 광학 렌즈의 크기, 무게 및 열 안정성의 설계는 고려해야 할 중요한 문제이다.
이 배경 섹션에 개시된 정보는 설명된 기술의 배경에 대한 이해를 높이기 위한 것일 뿐이고, 따라서, 이는 당업자에게 이미 알려진 종래 기술을 형성하지 않는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 배경 섹션에 개시된 정보는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 의해 해결되어야 할 하나 이상의 문제를 당업자가 인지하였음을 의미하지 않는다.
본 발명은 우수한 광학 품질 및 열 안정성을 특징으로 하는 광학 렌즈를 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점들은 이하 광범위하게 구체화되고 설명되는 기술적 특징에 의해 추가로 설명될 수 있다.
상기 장점 또는 다른 이점들 중 하나 또는 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 본 발명의 실시예는 광 입사 측에서 광 출사 측으로 순차적으로 배치된 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소, 제4 렌즈 요소 및 제5 렌즈 요소를 포함하는 광학 렌즈를 제공한다. 제1 렌즈 요소 내지 제4 렌즈 요소의 굴절력은 순차적으로 양, 음, 양 및 양이고, 제5 렌즈 요소는 굴절력을 갖는다. 이미지 생성 장치는 광 입사 측에 배치된다. 광학 렌즈는 이미지 생성 장치에 의해 제공되는 이미지 빔을 수신하도록 구성된다. 이미지 빔은 광 출사측에 정지부(stop)를 형성한다. 정지부는 이미지 빔의 빔 수축의 최소 단면적을 갖는다.
요약하면, 본 발명의 실시예는 다음의 장점 또는 효과 중 적어도 하나를 갖는다. 본 발명의 실시예에서 광학 렌즈는 상기 굴절력 조합과 렌즈 요소들의 배열 방식 및 개수를 만족하도록 설계되었기 때문에, 광학 렌즈는 짧은 총 렌즈 길이로 우수한 이미지 품질을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들은 본 발명의 실시예에 의해 개시된 추가적인 기술적 특징으로부터 더 이해될 것인데, 본 발명을 수행하기에 가장 적합한 모드의 예시로서 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되고 설명된다.
첨부된 도면은 본 발명의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다.
도 2a는 도 1의 광학 렌즈의 측면 색수차 플롯(color aberration plot)이다.
도 2b는 도 1의 광학 렌즈의 난시 필드 곡률 플롯(astigmatism field curvature plot) 및 왜곡 플롯(distortion plot)을 도시한다.
도 2c는 도 1의 광학 렌즈의 가로 광선 팬 플롯(transverse ray fan plot)이다.
도 2d는 도 1의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯이다.
도 2e는 도 1의 광학 렌즈의 서로 다른 이미지 높이에서 파면 광 경로 차이의 시뮬레이션 데이터 플롯이다.
도 2f 내지 도 2j는 상이한 온도 하에서 도 1의 광학 렌즈의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯(modulation transfer function curve plots)이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다.
도 6a는 도 5의 광학 렌즈의 측면 색수차 플롯이다.
도 6b는 도 5의 광학 렌즈의 난시 필드 곡률 플롯 및 왜곡 플롯을 도시한다.
도 6c는 도 5의 광학 렌즈의 가로 광선 팬 플롯이다.
도 6d는 도 5의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯이다.
도 6e는 도 5의 광학 렌즈의 상이한 이미지 높이에서 파면 광 경로 차이의 시뮬레이션 데이터 플롯이다.
도 6f 내지 도 6j는 상이한 온도 하에서 도 5의 광학 렌즈의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다.
바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명에서, 이의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이와 관련하여, "상단", "하단", "앞", "뒤" 등과 같은 방향 용어는 설명되는 도면(들)의 방향을 참조하여 사용된다. 본 발명의 구성 요소는 다수의 상이한 배향들로 위치될 수 있다. 따라서 방향 용어는 설명 목적으로 사용되며 제한되지 않는다. 한편, 도면은 개략적일 뿐이며 구성 요소의 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 다른 실시예가 이용될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구조적 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용 된 어법 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 명세서에서 "포함하는", "포함되는" 또는 "갖는" 및 이의 변형의 사용은 이후에 나열된 항목 및 그 등가물 및 추가 항목을 포함하는 것을 의미한다. 달리 제한되지 않는 한, "연결된", "결합된" 및 "장착된" 이라는 용어 및 본 명세서의 변형은 광범위하게 사용되며 직접 및 간접 연결, 커플링 및 장착을 포함한다. 유사하게, 본 명세서에서 "대면하는", "향하는" 및 이의 변형은 광범위하게 사용되며 직접 및 간접 대면을 포함하며, 본원에서 "인접한" 및 이의 변형은 광범위하게 사용되며 직접 및 간접적으로 "인접한"을 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 "B" 구성 요소를 향하는 "A" 구성 요소의 설명은 "A" 구성 요소가 "B" 구성 요소를 직접 향하거나 하나 이상의 추가 구성 요소가 "A" 구성 요소와 "B" 구성 요소 사이에있는 상황을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서의 "A" 구성 요소 "인접한" "B" 구성 요소에 대한 설명은 "A" 구성 요소가 "B" 구성 요소에 직접 "인접한" 상황을 포함하거나 하나 이상의 추가 구성 요소가 "A" 구성 요소와 "B" 구성 요소 사이에 있는 상황을 포함할 수 있다. 따라서, 도면 및 설명은 제한적인 것이 아니라 사실상 예시적인 것으로 간주될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예의 도파관 디스플레이(100)는 도파관 장치(130)를 갖는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이 실시예에서, 도파관 디스플레이(100)는 광학 렌즈(110), 조명 프리즘(제2 프리즘)(120), 도파관 장치(130), 유리 커버(140) 및 이미지 생성 장치(150)를 포함한다. 이 실시예에서, 도파관 디스플레이(100)는 광학 렌즈(110), 조명 프리즘(제2 프리즘)(120), 도파관 장치(130), 유리 커버(140) 및 이미지 생성 장치(150)를 포함한다. 이미지 생성 장치(150)는 광학 렌즈(110)에 대해 광 입사 측(IS)에 배치된다. 이미지 생성 장치(150)는 이미지 빔(IM)을 제공하는 디스플레이 장치일 수 있으며, 이미지 생성 장치(150)는 디지털 마이크로 미러 장치(digital micromirror device, DMD) 또는 반사형 액정 온 실리콘(reflective liquid crystal on silicon, LCoS) 디스플레이와 같은 이미지를 생성하도록 구성된 디스플레이 장치이다. 다른 실시예에서, 이미지 생성 장치(150)는 투명 액정 패널 등과 같은 투과형 공간 광 변조기일 수 있으며, 이미지 생성 장치(150)의 형태 및 유형은 본 발명에 의해 제한되지 않는다. 조명 프리즘(120)은 광학 렌즈(110)와 이미지 생성 장치(150) 사이에 배치된다. 이미지 생성 장치(150)에서 제공되는 이미지 빔(IM)은 조명 프리즘(120)을 통과하여 광학 렌즈(110)로 입사된다. 광학 렌즈(110)는 이미지 빔(IM)을 수신하기에 적합하다. 본 실시예에서, 유리 커버(140)는 이미지 생성 장치(150)와 조명 프리즘(120) 사이에 배치되어 이미지 생성 장치(150)가 먼지의 영향을 받지 않도록 한다.
본 실시예에서, 이미지 빔(IM)은 광학 렌즈(110)를 통과한 후 광학 렌즈(110)의 광 출사 측(ES)에 정지부(ST)를 형성한다. 정지부(ST)는 이미지 빔(IM)의 빔 수축의 최소 단면적을 갖는다. 예를 들어, 본 실시예에서 정지부(ST)는 예를 들어, X 축과 Y 축에 의해 형성된 기준면상의 원이고, X 축 방향과 Y 축 방향의 정지부(ST)의 직경은 동일하다. 본 실시예에서, 이미지 빔(IM)은 광학 렌즈(110)를 통과한 후 정지부(ST)를 형성한다. 정지부(ST)는 이미지 빔(IM)의 빔 수축의 최소 단면적을 갖는다. 따라서, 이미지 빔(IM)은 광학 렌즈(110)를 통과한 후 정지부(ST)로 수렴되고 정지부(ST)를 통과한 후 발산된다. 실시예에서, 정지부(ST)에서 광학 렌즈(110)를 통과한 후의 이미지 빔(IM)의 위치는 예를 들어, 도파관 장치 내부이다. 도 1은 동등한(equivalent) 광 경로의 예이고, 정지부(ST) 내에 위치한 도파관 장치(130)의 일부만이 도시된다. 이미지 빔(IM)은 도파관 장치(130)에 입사되어 정지부(ST)를 통과하여 도파관 장치(130)에서 투과된 후 소정의 타겟에 투사된다. 일 실시예에서, 미리 결정된 타겟(미도시)은 예를 들어, 인간의 눈이다.
구체적으로, 본 실시예에서 광학 렌즈(110)는 광 입사 측(IS)으로부터 출광측(ES)까지 순차적으로 배치된, 제1 렌즈 요소(111), 제2 렌즈 요소(113), 제3 렌즈 요소(115), 제4 렌즈 요소(117) 및 제5 렌즈 요소(119)를 포함하고, 렌즈 요소의 굴절력은 순차적으로 양수, 음수, 양수, 양수 및 양수이다.
본 실시예에서, 제1 렌즈 요소(111)는 요철 렌즈 요소이고, 광 출사 측(ES)을 향하는 오목면 및 광 입사 측(IS)을 향하는 볼록면을 갖는다. 제2 렌즈 요소(113)는 양면 오목 렌즈 요소이고, 각각 광 출사 측(ES) 및 광 입사 측(IS)을 향하는 오목면을 갖는다. 제3 렌즈 요소(115)는 요철 렌즈 요소이고, 광 출사 측(ES)을 향하는 볼록면과 광 입사 측(IS)을 향하는 오목면을 갖는다. 제4 렌즈 요소(117)는 양면 볼록 렌즈 요소이고, 각각 광 출사 측(ES) 및 광 입사 측(IS)을 향하는 볼록면을 갖고, 제4 렌즈 요소(117)의 등가 초점 거리는 0보다 크다. 제5 렌즈 요소(119)는 요철 렌즈 요소이며, 광 출사 측(ES)을 향하는 오목면과 광 입사 측(IS)을 향하는 볼록면을 갖는다. 이 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제5 렌즈 요소(111, 113, 115, 119)는 플라스틱 비구면 렌즈 요소이고, 제4 렌즈 요소(117)는 유리 구면 렌즈 요소이다.
도파관 디스플레이(100)에 적용되는 광학 렌즈(110)의 예는 다음과 같다. 본 발명은 하기 나열된 데이터로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 발명을 참조하여 본 발명의 파라미터 또는 구성에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 변경은 여전히 본 발명의 범위에 속한다는 것이 당업자에게 공지되어야 한다.
Figure 112021023211590-pat00001
도 1 및 표 1을 참조하면, 도파관 디스플레이(100)의 다양한 장치의 표면 및 관련 파라미터가 표 1에 나열된다. 표면(S1)은 제1 렌즈 요소(111)의 광 입사 측(IS)을 향하는 표면이고, 표면(S2)은 제1 렌즈 요소(111)의 광 출사 측(ES)을 향하는 표면이고, 나머지는 유추에 의해 추론될 수 있다. 또한, 간격은 광축(OA)에서 인접한 두 표면 사이의 직선 거리를 의미한다.
예를 들어, 표면(S2)에 해당하는 간격은 1.83mm이며, 이는 광축(OA)상의 표면 S1에서 표면(S2)까지의 직선 거리가 1.83mm(즉, 제1 렌즈 요소의 두께)임을 의미하고, 표면(S3)에 해당하는 간격은 1.24mm이며, 이는 광축(OA)상의 표면(S2)에서 표면(S3)까지의 직선 거리가 1.24mm임을 의미하고, 나머지는 유추로 추론될 수 있다. 광학 유효 반경은 빛이 통과하는 장치의 최대 직경의 절반을 나타낸다.
이 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제5 렌즈 요소(111, 113, 115, 119)는 모두 비구면 렌즈 요소이고, 비구면 렌즈 요소의 공식은 다음과 같다:
Figure 112021023211590-pat00002
상기 식에서 X는 광축(OA) 방향의 처짐이고, R은 접촉구(osculating sphere)의 반경, 즉 광축(OA) 근처의 곡률 반경(표 1에 열거된 곡률 반경)이다. k는 원추 계수(conic coefficient), Y는 비구면 높이, 즉 렌즈 중앙에서 가장자리까지의 높이이고, A2,A4,A6,A8,A10,및 A12는 면적 계수이다. 이 실시예에서, 계수 A2는 0이고 A2의 데이터는 생략된다. 위의 비구면 렌즈 요소의 매개 변수는 다음 표 2에 나열되어 있으며 E-003은 10의 -3의 거듭 제곱을 나타내며 나머지는 유추로 추론될 수 있다.
Figure 112021023211590-pat00003
도 2a는 도 1의 광학 렌즈의 측면 색수차 플롯이다. 도 2b는 도 1의 광학 렌즈의 난시 필드 곡률 플롯 및 왜곡 플롯을 도시하고, X는 시상 방향의 필드 곡률 수차이고, Y는 접선 방향의 필드 곡률 수차이며 525nm가 예로 사용된다. 도 2c는 도 1의 광학 렌즈의 가로 광선 팬 플롯이고 465nm, 525nm 및 620nm의 파장을 기반으로한 시뮬레이션 데이터 플롯이다. 도 2d는 도 1의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯으로, 수평 좌표는 초점 이동을 나타내고 수직 좌표는 광학 전달 함수(OTF)의 모듈러스를 나타낸다. 도 2e는 도 1의 광학 렌즈의 서로 다른 이미지 높이에서 파면 광학 경로 차이(OPD)의 시뮬레이션 데이터 플롯이다. 도 2f 내지 도 2j는 상이한 온도에서 도 1의 광학 렌즈의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯이다.
도 2a 내지 도 2e에 도시된 형상은 모두 표준 범위 내에 있으므로, 실시예의 광학 렌즈(110)가 우수한 이미지 효과를 달성하는 것이 검증된다. 도 2e에서, 이미지 생성 장치(150)의 활성 표면(AS)에서, 이미지 빔(IM)의 OPD 범위는 다음과 같다는 것을 알 수 있다: -1.5λ< OPD < 1.5λ, 여기서 OPD는 이미지 높이 간의 광 경로 차이이고, λ는 각 색광의 파장이며, 이미지 빔(IM)은 적색광, 녹색광 및 청색광을 포함한다. 이미지 생성 장치(150)의 활성 표면(AS)은 이미지 빔(IM)이 방출되는 영역 표면이다. 또한 이러한 광로 차의 설계에 관하여, 당업자는 광학 렌즈를 설계할 때, 이미지 소스에 의해 제공되어야 하는 이미지 빔의 이미지 높이 간의 광로 차를 광학 시뮬레이션에 의해 물체면으로부터 역 추론(reverse deduction)을 통해 구할 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있다.
본 실시예에서 광학 렌즈(110)의 디자인은 기 설정된 사양을 준수하고, 광학 렌즈(110)는 적어도 93lp/mm의 해상도로 이미지를 분석할 수 있어, 광학 렌즈(110)가 고해상도를 나타낸다. 또한 도 2f에서 도 2j까지 표시된 모양은 서로 다른 주변 온도에서 모두 표준 범위 내에 있음을 알 수 있고(도 2f에서 도 2j까지의 주변 온도는 각각 0도, 10도, 20도, 30도 및 40 도), 이에 의해, 실시예의 광학 렌즈(110)가 우수한 열 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다.
실시예에서, 시나리오 중 하나는 도 1의 광학 렌즈(110)가 1 <(A + C)/B <2.5를 만족하는 것이고, 여기서 A는 정지부(ST)에서 광학 렌즈(110)가 설치된 렌즈 배럴(미도시)의 가장자리까지의 거리, 즉, 정지부(ST)로부터 제5 렌즈 요소(119)가 정지부(ST)에 가장 가까운 위치까지의 광로 거리이다. B는 광학 렌즈(110)의 총 렌즈 길이, 즉, 광 입사 측(IS)을 향하는 제1 렌즈 요소(111)의 표면(S1)으로부터 광축(OA)상의 광 출사 측(ES)을 향하는 제5 렌즈 요소(11)의 표면(S10)까지의 거리이다. C는 광 입사 측(IS)을 향하는 제1 렌즈 요소(111)의 표면(S1)으로부터 광축(OA)상의 이미지 생성 장치(150)까지의 거리, 즉, 광 입사 측(IS)을 향하는 광학 렌즈(110)의 제1 렌즈 요소(111)의 표면(S1) 및 광축(OA) 상의 이미지 생성 장치(150)의 활성 표면(AS)으로부터의 거리이다. 또한, D는 광학 렌즈(110)에서 가장 큰 렌즈 요소의 투명 조리개로 추가로 정의된다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(110)의 가장 큰 렌즈 요소의 투명 개구는 예를 들어, 제4 렌즈 요소(117)의 투명 개구이다. 또한, FOV는 광학 렌즈(110)의 시야이고, E는 정지부(ST)의 직경, F는 이미지 생성 장치(150)의 활성 표면(AS)의 대각선 길이이다. 실시예에서, 상기 파라미터 A, B, C, D, E 및 F는 각각 예를 들어, 10.2mm, 10.72mm, 12mm, 8.6mm, 4mm, 7.93mm 이고(A+C)/B 는 2.07 이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하지 않는다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(110)의 시야는 40도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다. 도 3을 참조하면, 이 실시예의 도파관 디스플레이(100a)는 일반적으로 도 1의 도파관 디스플레이(100)와 유사하며, 그 차이점은 다음과 같다: 도파관 디스플레이(100a)는 회전 프리즘(160), 반사 방지 장치(170) 및 반사 장치(180)를 더 포함한다. 회전 프리즘(160)(제1 프리즘)은 광학 렌즈(110)와 정지부(ST) 사이에 배치된다. 도파관 장치(130a)는 서로 대향하는 상면(US)과 하면(DS)을 갖고, 서로 대향하는 광 결합 입구(ET)와 광 결합 출구(OT)를 갖는다. 광 결합 입구(ET) 및 광 결합 출구(OT)는 각각 이미지 빔(IM)이 도파관 장치(130a)에 들어가는 표면 영역 및 이미지 빔(IM)이 도파관 장치(130a)를 나가는 표면 영역이다. 정지부(ST)는 광 결합 입구(ET)에 형성된다. 광 결합 입구(ET)는 상면(US)의 일단에 위치하고, 반사 방지 장치(170)는 광 결합 입구(ET)에 배치된다. 여기서, 반사 방지 장치(170)는 예를 들어, 광 결합 입구(ET)에 코팅된 반사 방지층일 수 있거나, 반사 방지 장치(170)는 광 결합 입구(ET)에서 표면 처리에 의해 형성된 반사 방지 구조일 수 있다. 광 결합 출구(OT)는 도파관 장치(130a)의 상면(US)의 타단에 위치하고, 반사 요소(180)는 광 결합 입구(OT)가 위치하는 상면(US)과 반대되는 하면(DS)에 배치된다. 여기서, 반사 요소(180)는 예를 들어, 광 결합 출구(OT)에 코팅된 반사층이거나, 반사 요소(180)는 광 결합 출구(OT)에서 표면 처리되어 형성된 반사 구조물일 수 있다. 반사 방지 장치(170)는 이미지 빔(IM)이 도파관 장치(130a)에 용이하게 진입할 수 있도록 구성되어 있어, 도파관 장치(130a)의 표면에 의한 반사율이 감소된다. 반사 요소(180)는 도파관 요소(130a)에서 투과된 이미지 빔(IM)을 반사하고, 광 결합 출구(OT)를 향해 투과될 이미지 빔(IM)을 설정하여, 도파관 장치(130a) 내부의 이미지 빔(IM)은 도파관 장치(130a)를 용이하게 나갈 수 있다.
본 실시예에서, 이미지 빔(IM)은 광학 렌즈(110)를 떠나 회전 프리즘(160)에 의해 반사된 후 투과 방향을 변경하고 정지부(ST)로 수렴된다. 이미지 빔(IM)은 정지부(ST)를 통과한 후 발산되어 광 결합 입구(ET)를 통과한 후 도파관 장치(130a)로 들어간다. 이미지 빔(IM)은 도파관 장치(130a)의 상부 및 하부 표면(US, DS)에서 1 회 이상 전반사되고, 광 결합 출구(OT)로부터 도파관 장치(130a)를 떠나 타겟(OB)으로 투사된다. 여기서 투영 타겟(OB)은 예를 들어, 사람의 눈이다.
또한, 도파관 디스플레이(100a)에 적용되는 광학 렌즈(110)의 예는 다음과 같다. 본 발명은 다음과 같이 나열된 데이터로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 발명을 참조하여 본 발명의 파라미터 또는 구성에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 변경은 여전히 본 발명의 범위에 속한다는 것이 당업자에게 공지되어야 한다.
Figure 112021023211590-pat00004
또한, 도 3의 광학 렌즈(110)의 렌즈 요소(111, 113, 115, 117, 119)의 표면 및 파라미터들은 도 1의 광학 렌즈와 동일하게 설계되었으므로, 이에 대한 설명은 반복하지 않는다. 이 실시예에서, 시나리오 중 하나는 도 3의 광학 렌즈(110)가 1 <(A + C)/B <2.5를 만족한다는 것이다. 다른 파라미터들 A, B, C, D, E 및 F의 정의는 상술한 것과 동일하다. 실시예에서, 상기 파라미터 A, B, C, D, E 및 F는 각각 예를 들어, 8.52mm, 10.72mm, 12mm, 8.6mm, 4mm, 7.93mm, 이고(A+C)/B 는 1.91 이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하지 않는다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(110)의 시야는 40도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다. 도 4를 참조하면, 이 실시예의 도파관 디스플레이(100b)는 도 3의 도파관 디스플레이(100a)와 유사하며, 이들 사이의 주요 차이점은 다음과 같다: 광학 렌즈(110), 조명 프리즘(120), 유리 커버(140) 및 이미지 생성 장치(150)는 함께 광학 결합 입구(ET) 바로 위에 배치되고, 도 3에 도시된 바와 같이 회전 프리즘(160)은 광학 렌즈(110)와 도파관 장치(130a) 사이에 배치되지 않는다.
도파관 디스플레이(100b)에 적용되는 광학 렌즈(110)의 예는 다음과 같다. 본 발명은 다음과 같이 나열된 데이터로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 발명을 참조하여 본 발명의 파라미터 또는 구성에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 변경은 여전히 본 발명의 범위에 속한다는 것이 당업자에게 공지되어야 한다.
Figure 112021023211590-pat00005
이 실시예에서, 광학 렌즈(110)를 떠난 후, 이미지 빔(IM)은 광학 결합 입구(ET)로부터 직접 도파관 장치(130a)로 들어간다. 이미지 빔(IM)은 도파관 장치(130a)의 상하부 표면(US, DS)에서 1 회 이상 전반사되고, 광 결합 출구(OT)로부터 도파관 장치(130a)를 떠나 타겟(OB)으로 투사된다. 이 실시예에서, 시나리오 중 하나는 도 4의 광학 렌즈(110)가 <(A + C)/B <2.5를 만족한다는 것이다. 다른 파라미터들 A, B, C, D, E 및 F의 정의는 상술한 것과 동일하다. 실시예에서, 상기 파라미터 A, B, C, D, E 및 F는 각각 예를 들어, 5.74mm, 10.72mm, 12mm, 8.6mm, 4mm, 7.93mm이고,(A+C)/B 는 1.655이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하지 않는다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(110)의 시야는 40도이다.
도 1 내지 도 4의 광학 렌즈(110)는 총 5 개의 렌즈 요소를 포함하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 정지부(ST)의 직경은 약 4mm이며, 이는 평균 인간 눈의 동공 크기(약 3mm ~ 6mm)에 가깝다. 이미지 생성 장치(150)는 예를 들어, 0.3 인치 720P DMD 장치를 사용하며 대각선은 7.93mm이다. 또한, 이미지 생성 장치(150)의 대각선은 광학 렌즈(110)의 이미지 서클을 나타낸다. 여기에 제공된 광학 렌즈(110)의 설계에서, 인간의 눈은 2m 떨어진 57.3 인치에 해당하는 가상 이미지를 볼 수 있으며, 이때의 배율은 실질적으로 184 배이다. 또한, 실시예에서, 도 1 내지 도 4의 광학 렌즈(110)의 초점 거리와 이미지 높이 사이의 관계식은 다음과 같다: 이미지 높이 = 초점 거리 x tan(시야 절반). 여기서, 이미지 높이는 예를 들어, 3.965mm이고, 시야가 40 도인 경우 절반 시야각은 20도이므로 광학 렌즈(110)의 유효 초점 거리는 약 10.89mm가 된다. 또한, 도 1 내지 도 4의 광학 렌즈(110)는 1 <│f5/f4│ <15 및 V5-V4 <25를 만족하며, f4는 광학 렌즈(110)의 제4 렌즈 요소(117)의 초점 거리이고, f5는 광학 렌즈(110)의 제5 렌즈 요소(119)의 초점 거리이고, V4는 제4 렌즈 요소(117)의 아베 수(Abbe Number)이고, 및 V5는 제5 렌즈 요소(119)의 아베 수이다. 실시예에서, 상기 매개 변수 f4, f5, V4 및 V5는 각각 예를 들어, 13.52mm, 100.01mm, 44 및 56이고, f5/f4는 7.4이고 V5-V4는 12이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다. 도 5를 참조하면, 이 실시예의 도파관 디스플레이(100c)는 일반적으로 도 1의 도파관 디스플레이(100)와 유사하며, 그 차이점은 다음과 같다: 광학 렌즈(110c)의 굴절력과 대응되고 포함된 광학 파라미터의 조합 및 광학 렌즈(110)의 굴절력과 대응되고 포함된 광학 파라미터의 조합은 약간 상이하다. 구체적으로, 광학 렌즈(110c)는 입 광 측(IS)에서 광 출사 측(ES)까지 순차적으로 배치된 제1 렌즈 요소(111c), 제2 렌즈 요소(113c), 제3 렌즈 요소(115c), 제4 렌즈 요소(117c) 및 제5 렌즈 요소(119c)를 포함하고, 렌즈 요소의 굴절력은 순차적으로 양수, 음수, 양수, 양수 및 음수이다.
이 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제5 렌즈 요소(111c, 113c, 115c, 119c)는 플라스틱 비구면 렌즈 요소이고, 제4 렌즈 요소(117c)는 유리 구면 렌즈 요소이다. 또한, 렌즈 요소의 표면 모양도 다르다. 도 5의 제1, 제2, 제4 및 제5 렌즈 요소(111c, 113c, 117c, 119c)의 표면 형상은 제공된 제1, 제2, 제4 및 제5 렌즈 요소(111, 113, 115, 119)의 표면 형상과 유사하다. 도 1의 주요 차이점은 다음과 같다: 도 5의 제3 렌즈 요소(115c)는 양면 볼록 렌즈 요소이다.
도파관 디스플레이(100c)에 적용되는 광학 렌즈(110c)의 예는 다음과 같다. 본 발명은 다음과 같이 나열된 데이터로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 발명을 참조하여 본 발명의 파라미터 또는 구성에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 변경은 여전히 본 발명의 범위에 속한다는 것이 당업자에게 공지되어야 한다.
Figure 112021023211590-pat00006
이 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제5 렌즈 요소(111c, 113c, 115c, 119c)는 모두 비구면 렌즈 요소이고, 다음 표 6은 상기 비구면 렌즈 요소의 파라미터 값을 나타낸다.
Figure 112021023211590-pat00007
도 6a는 도 5의 광학 렌즈의 측면 색수차 플롯이다. 도 6b는 도 5의 광학 렌즈의 난시 필드 곡률 플롯 및 왜곡 플롯을 도시한다. 도 6c는 도 5의 광학 렌즈의 가로 광선 팬 플롯이고 465nm, 525nm 및 620nm의 파장을 기반으로한 시뮬레이션 데이터 플롯이다. 도 6d는 도 5의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯으로, 수평 좌표는 초점 이동을 나타내고 수직 좌표는 광 전달 함수(OTF)의 모듈러스를 나타낸다. 도 6e는 도 5의 광학 렌즈의 상이한 이미지 높이에서 파면 광 경로 차이(OPD)의 시뮬레이션 데이터 플롯이다. 도 6f 내지 도 6j는 상이한 온도 하에서 도 5의 광학 렌즈들 중 하나의 광학 렌즈의 변조 전달 함수 곡선 플롯이다.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 형상은 모두 표준 범위 내에 있으므로, 실시예의 광학 렌즈(110c)가 우수한 이미지 효과를 달성하는 것이 검증된다. 도 6e에서, 이미지 생성 장치(150)의 활성 표면상에서, 이미지 빔(IM)의 OPD 범위는 다음과 같다는 것을 알 수 있다: -1.5λ<OPD<1.5λ, 여기서 OPD는 이미지 높이 간의 광 경로 차이이고, λ는 각 색광의 파장이며, 이미지 빔(IM)은 적색광, 녹색광 및 청색광을 포함한다. 이미지 생성 장치(150)의 활성 표면(AS)은 이미지 빔(IM)이 나가는 표면이다. 또한, 이러한 광로 차의 설계와 관련하여, 본원발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자는 광학 렌즈를 설계할 때, 이미지 소스에 의해 제공되어야 하는 이미지 빔의 이미지 높이 간의 광로 차를 광학 시뮬레이션에 의해 물체면으로부터 역 추론을 통해 구할 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있다. 본 실시예에서 광학 렌즈(110c)의 디자인은 기 설정된 사양을 준수하고, 광학 렌즈(110c)는 적어도 93l p/mm의 해상도로 이미지를 분석하여 광학 렌즈(110c)가 고해상도를 나타내도록 할 수 있다. 또한 도 6f에서 도 6j까지 표시된 모양은 서로 다른 주변 온도에서 모두 표준 범위 내에 있음을 알 수 있는데(도 6f에서 도 6j까지의 주변 온도는 각각 0도, 10도, 20도, 30도 및 40 도임.), 이에 의해 실시예의 광학 렌즈(110c)가 우수한 열 안정성을 나타내는 것이 검증된다. 이 실시예에서, 시나리오 중 하나는 도 5의 광학 렌즈(110c)가 1 <(A + C)/B <2.5를 만족하고, 다른 매개 변수 A, B, C, D, E 및 F의 정의는 상술한 것과 동일하다. 실시예에서, 상기 파라미터 A, B, C, D, E 및 F는 각각 예를 들어, 6.2mm, 11.01mm, 12mm, 8.6mm, 3.2mm, 7.93mm이고,(A+C)/B 는 1.653 이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(110c)의 시야는 50도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다. 도 7을 참조하면, 이 실시예의 도파관 디스플레이(100d)는 일반적으로 도 3의 도파관 디스플레이(100a)와 유사하며, 그 차이점은 다음과 같다: 도파관 디스플레이(100d)에 의해 채택된 디자인은 도 5에 도시된 광학 렌즈(110c)의 디자인과 유사하다.
도파관 디스플레이(100d)에 적용되는 광학 렌즈(110c)의 예는 다음과 같다. 본 발명은 다음과 같이 나열된 데이터로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 발명을 참조하여 본 발명의 파라미터 또는 구성에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 변경은 여전히 본 발명의 범위에 속한다는 것이 당업자에게 공지되어야 한다.
Figure 112021023211590-pat00008
또한, 도 7의 광학 렌즈(110c)의 렌즈 요소(111c, 113c, 115c, 117c, 119c)의 표면 및 파라미터는 도 5의 광학 렌즈(110c)와 동일하게 설계되었으므로, 이에 대한 설명은 반복하지 않는다. 이 실시예에서, 시나리오 중 하나는 도 7의 광학 렌즈(110c)가 1 <(A + C)/B <2.5를 만족하고, 다른 매개 변수 A, B, C, D, E 및 F의 정의는 상술한 것과 동일하다. 실시예에서, 상기 파라미터 A, B, C, D, E 및 F는 각각 예를 들어, 5.82mm, 11.01mm, 12mm, 8.6mm, 3.2mm, 7.93mm이고,(A+C)/B 는 1.62이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(110c)의 시야는 50도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 디스플레이의 개략도이다. 도 8을 참조하면, 이 실시예의 도파관 디스플레이(100e)는 일반적으로 도 4의 도파관 디스플레이(100b)와 유사하며, 그 차이점은 다음과 같다: 도파관 디스플레이(100e)에 의해 채택된 디자인은 도 5에 도시된 광학 렌즈(110c)의 디자인과 유사하다.
도파관 디스플레이(100e)에 적용되는 광학 렌즈(110e)의 예는 다음과 같다. 본 발명은 다음과 같이 나열된 데이터로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 발명을 참조하여 본 발명의 파라미터 또는 구성에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 변경은 여전히 본 발명의 범위에 속한다는 것이 당업자에게 공지되어야 한다.
Figure 112021023211590-pat00009
또한, 도 8의 광학 렌즈(110c)의 렌즈 요소(111c, 113c, 115c, 117c, 119c)의 표면 및 파라미터는 도 5의 광학 렌즈(110c)와 동일하게 설계되었으므로, 이에 대한 설명은 반복하지 않는다. 이 실시예에서, 시나리오 중 하나는 도 8의 광학 렌즈(110c)가 1 <(A + C)/B <2.5 및 다른 파라미터 A, B, C, D, E의 정의를 만족한다는 것이고, F는 상술한 것과 동일하다.
실시예에서, 상기 파라미터 A, B, C, D, E 및 F는 각각 예를 들어, 3.3mm, 11.01mm, 12mm, 8.6mm, 3.2mm, 7.93mm 이고,(A+C)/B 는 1.39이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 이 실시예에서, 광학 렌즈(110c)의 시야는 50도이다.
도 5, 도 7 및 도 8의 광학 렌즈(110c)는 총 5 개의 렌즈 요소를 포함하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 정지부(ST)의 직경은 약 3.2mm로 보통 사람 눈의 동공 크기(약 3mm ~ 6mm)에 가깝다. 이미지 생성 장치(150)는 예를 들어, 0.3 인치 720P DMD 장치를 사용하며 대각선은 7.93mm이다. 또한, 이미지 생성 장치(150)의 대각선은 광학 렌즈(110)의 이미지 서클을 나타낸다. 여기에 제공된 광학 렌즈(110c)의 설계에 따르면, 인간의 눈은 2 미터 거리에서 73.7 인치에 해당하는 가상 이미지를 볼 수 있으며, 이때의 배율은 실질적으로 236 배이다.
또한, 본 실시예에서 광학 렌즈(110c)의 초점 거리와 이미지 높이의 관계식은 다음과 같다: 이미지 높이 = 초점 거리 x tan(시야 절반). 여기서, 이미지 높이는 예를 들어, 3.965mm이고, 시야각이 50 도인 경우 절반 시야각은 25도이므로 광학 렌즈(110c)의 유효 초점 거리는 약 8.5mm가 된다. 또한, 도 5 내지 도 8의 광학 렌즈(110c)는 1 <│f5/f4│ <15 및 V5-V4 <25를 만족하며, f4는 광학 렌즈(110c)의 제4 렌즈 요소(117c)의 초점 거리이고, f5는 광학 렌즈(110c)의 제5 렌즈 요소(119c)의 초점 거리이고, V4는 제4 렌즈 요소(117c)의 아베 수이고, V5는 제5 렌즈 요소(119c)의 아베 수이다. 실시예에서, 상기 파라미터 f4, f5, V4 및 V5는 각각 예를 들어, 13.99mm, -35.2mm, 43 및 56이고, f5/f4는 -2.52이고 V5-V4는 13이다. 이들 파라미터의 수치는 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다음의 장점 또는 효과들 중 적어도 하나를 갖는다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 광학 렌즈는 미리 정해진 사양을 준수하도록 설계되어, 광학 렌즈는 작은 크기, 가벼운 무게, 큰 시야각 및 높은 해상도를 제공한다. 또한, 광학 렌즈의 제4 렌즈 요소는 유리로 제작되어 광학 렌즈가 열 드리프트를 거의 나타내지 않아 열 안정성이 우수하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이는 본 발명을 개시된 정확한 형태 또는 예시적인 실시예로 제한하거나 포괄적인 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 전술한 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 분명히, 많은 수정 및 변형이 본원발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에게 명백하다. 실시예는 본 발명의 원리 및 최상의 모드 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되어, 이에 의해 당업자가 고려되는 특정 사용 또는 구현에 적합한 다양한 변형 및 다양한 실시예에 대해 본 발명을 이해할 수 있다. 본 발명의 범위는 본원에 첨부된 청구 범위 및 달리 명시되지 않는 한 모든 용어가 가장 넓은 합리적인 의미로 의미하는 등가물에 의해 정의되는 것으로 의도된다. 따라서, 용어 "발명", "본원 발명" 등은 청구 범위를 특정 실시예로 반드시 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 특히 바람직한 예시적인 실시예에 대한 언급은 본 발명에 대한 제한을 의미하지 않으며, 그러한 제한은 유추될 수 없다. 본 발명은 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한된다. 더욱이, 이러한 청구항은 명사 또는 요소 뒤에 "제1", "제2" 등을 사용하는 것을 지칭할 수 있다. 이러한 용어는 명명법으로 이해되어야 하며 특정 번호가 주어지지 않는 한 이러한 명명법에 의해 수정 된 요소의 수를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 공개된 요약서는 요약서를 요구하는 규칙을 준수하기 위해 제공되며, 검색자는 이 공개에서 발행된 특허의 기술 공개의 주제를 신속하게 확인할 수 있다. 청구 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 설명된 임의의 이점 및 장점들은 본 발명의 모든 실시예에 적용되지 않을 수 있다. 다음의 청구 범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 설명된 실시예에서 변형이 이루어질 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 어떠한 요소 및 구성 요소들도 다음의 청구 범위에서 명시적으로 인용되는지 여부에 관계없이 대중에게 전용되도록 의도되지 않는다.

Claims (16)

  1. 광 입사 측에서 광 출사 측으로 순차적으로 배치된 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소, 제4 렌즈 요소 및 제5 렌즈 요소를 포함하는, 광학 렌즈로서,
    제1 렌즈 요소 내지 제4 렌즈 요소의 굴절력은 순차적으로 양, 음, 양 및 양이고, 제5 렌즈 요소는 굴절력을 가지고,
    각각의 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소 및 제5 렌즈 요소는 플라스틱 렌즈 요소이고, 제4 렌즈 요소는 유리 렌즈 요소이며,
    광학 렌즈 중 가장 큰 렌즈의 투명 개구는 제4 렌즈 요소의 투명 개구이고,
    광 입사 측에 이미지 생성 장치가 배치되고, 광학 렌즈는 이미지 생성 장치에 의해 제공된 이미지 빔을 수신하도록 구성되어, 이미지 빔이 광학 렌즈를 통과한 후 광 출사 측에 정지부(stop)를 형성하고, 정지부는 이미지 빔의 빔 수축 영역 중 가장 작은 단면 영역을 갖는, 광학 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    광학 렌즈는 다음 조건식을 추가로 충족하는, 광학 렌즈:
    1 <(A+C)/B < 2.5,
    A는 정지부로부터 광학 렌즈가 설치된 렌즈 배럴(lens barrel)까지의 거리이고, B는 광학 렌즈의 총 렌즈 길이이고, C는 광축상에서 광 입사 측을 향하는 제1 렌즈의 표면으로부터 이미지 생성 장치까지의 거리이다.
  3. 제1항에 있어서,
    광학 렌즈는 다음 조건식을 추가로 충족하는, 광학 렌즈:
    1<│f5/f4│<15,
    f4는 광학 렌즈의 제4 렌즈 요소의 초점 거리이고, f5는 광학 렌즈의 제5 렌즈 요소의 초점 거리이다.
  4. 제1항에 있어서,
    광학 렌즈는 다음 조건식을 추가로 충족하는, 광학 렌즈:
    V5-V4 < 25,
    V4는 제4 렌즈 요소의 아베 수(Abbe Number)이고, V5는 제5 렌즈 요소의 아베 수이다.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 제4 렌즈 요소의 등가 초점 거리(equivalent focal length)는 0보다 큰, 광학 렌즈.
  7. 제1항에 있어서, 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소 및 제5 렌즈 요소는 비구면 렌즈 요소이고, 제4 렌즈 요소는 구면 렌즈 요소인, 광학 렌즈.
  8. 제1항에 있어서, 제5 렌즈 요소의 굴절력은 양(positive)인, 광학 렌즈.
  9. 제1항에 있어서, 제5 렌즈 요소의 굴절력은 음(negative)인, 광학 렌즈.
  10. 제1항에 있어서,
    제1 렌즈 요소는 오목-볼록(concave-convex) 렌즈 요소이고 광 입사 측을 향하는 볼록 표면을 가지며,
    제2 렌즈 요소는 양면 오목(biconcave) 렌즈 요소이고,
    제3 렌즈 요소는 오목-볼록 렌즈 요소이고 광 출사 측을 향하는 볼록한 표면을 가지며,
    제4 렌즈 요소는 양면 볼록(biconvex) 렌즈 요소이고, 및
    제5 렌즈 요소는 오목-볼록 렌즈 요소이고 광 입사 측을 향하는 볼록 표면을 갖는, 광학 렌즈.
  11. 제1항에 있어서,
    제1 렌즈 요소는 오목-볼록 렌즈 요소이고 광 입사 측을 향하는 볼록 표면을 가지며,
    제2 렌즈 요소는 양면 오목 렌즈 요소이고,
    제3 렌즈 요소는 양면 볼록 렌즈 요소이고,
    제4 렌즈 요소는 양면 볼록 렌즈 요소이고, 및
    제5 렌즈 요소는 오목-볼록 렌즈 요소이고 광 입사 측을 향하는 볼록 표면을 갖는, 광학 렌즈.
  12. 제1항에 있어서, 제1 프리즘이 광학 렌즈와 정지부 사이에 배치되고, 이미지 빔은 광학 렌즈를 나가 제1 프리즘을 통과하고 정지부상에서 수렴하고, 이미지 빔은 정지부를 통과한 후 발산하는, 광학 렌즈.
  13. 제1항에 있어서, 정지부는 도파관 장치 상에 형성되고, 도파관 장치는 서로 대향하는 광 결합 입구(optical coupling entrance) 및 광 결합 출구(optical coupling exit)를 가지며, 이미지 빔은 광 결합 입구를 통해 도파관 장치로 들어가고, 도파관 장치는 이미지 빔을 안내하여, 이미지 빔은 광 결합 출구를 통해 도파관 장치를 나간 이후 타겟에 투사되는, 광학 렌즈.
  14. 제13항에 있어서, 정지부는 도파관 장치의 광 결합 입구, 광 결합 출구, 또는 광 결합 입구와 광 결합 출구 사이의 위치에 형성되는, 광학 렌즈.
  15. 제1항에 있어서, 광학 렌즈를 통해 투사되는 가상 이미지의 크기는 이미지 생성 장치 크기의 184 배이고 광학 렌즈의 시야는 40 도인, 광학 렌즈.
  16. 제1항에 있어서, 광학 렌즈를 통해 투사되는 가상 이미지의 크기는 이미지 생성 장치 크기의 236 배이고 광학 렌즈의 시야는 50 도인, 광학 렌즈.


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