KR20180105217A - 근거리 광 증폭 모듈, 근거리 광 증폭 방법, 및 근거리 광 증폭 시스템 - Google Patents

Abstract

근거리 광 증폭 모듈, 근거리 광 증폭 방법, 및 근거리 광 증폭 시스템이 개시된다. 근거리 광 증폭 모듈은 반사형 편광판, 제 1 위상 지연판, 이미징 렌즈, 제 2 위상 지연판, 및 흡수형 편광판이 순차적으로 배치된다. 반사형 편광판은 광학 이미지(optical image)의 투과 경로 상에 배치된다. 제 1 위상 지연판은 반사형 편광판을 투과하는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치된다. 이미징 렌즈는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치된다. 제 2 위상 지연판은 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 으로부터 제 2 선형 편광으로 변환한다. 흡수형 편광판은 이미징 렌즈로부터 멀어지는 제 2 위상 지연판의 일측에 배치된다. 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 광을 먼저 반사시킨 후 최종적으로 굴절시킨다. 따라서 반사시에 광 손실이 없으므로 기존 근거리 광 증폭 모듈에서 굴절 광의 색 분산으로 인한 광 손실을 방지할 수 있어 이미징 품질이 개선될 수 있다.

Description

근거리 광 증폭 모듈, 근거리 광 증폭 방법, 및 근거리 광 증폭 시스템

본 발명은 광 모듈 설계 기술 분야에 관한 것으로, 특히 근거리 광 증폭 모듈, 근거리 광 증폭 방법 및 근거리 광 증폭 시스템에 관한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 기존의 근거리 광 증폭 모듈은 디스플레이 스크린, 제 1 위상 지연판, 반투과 렌즈, 제 2 위상 지연판, 및 반사형 편광판을 포함한다. 이러한 근거리 광 증폭 모듈에서 광 경로를 증폭 시키기 위해, 광은 제 1 위상 지연판의 일 측면으로부터 반투과형 곡면 렌즈를 거쳐 투과된 후 반사형 편광판에 의하여 반사된다. 따라서, 광이 투과하는 동안 광에 색 분산이 발생하고, 분산된 광이 광 손실을 일으켜 광 반사 이미징의 품질에 영향을 미치고, 고화질의 품질 요건을 충족시키기에 어려움이 있다.

본 발명은 근거리 광 증폭 모듈, 근거리 광 증폭 방법, 및 근거리 광 증폭 시스템을 제공함으로써 기존의 광 증폭 모듈에서 광이 투과하는 동안 색 분산으로 이미징의 품질에 영향을 끼치는 문제점을 해결하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되는 반사형 편광판, 반사형 편광판을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연판, 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 제 1 위상 지연판에 인접한 제 2 광학면 및 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하는 이미징 렌즈, 이미징 렌즈의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향에서 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연판, 및 이미징 렌즈로부터 멀어지는 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광판이 순차적으로 배치되고, 광학 이미지는 반사형 편광판, 제 1 위상 지연판, 이미징 렌즈, 제 2 위상 지연판, 및 흡수형 편광판을 순차적으로 투과하고, 제 1 위상 지연판은 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고, 반사형 편광판은 제 1 위상 지연판을 투과하고 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하며, 이미징 렌즈는 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭하며, 제 2 위상 지연판은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 2 선형 편광으로 변환하여 비-제 2 선형 편광을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 제 1 위상 지연판 및 제 2 위상 지연판은 모두 1/4 파장판인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 이미징 렌즈의 제 2 광학면은 제 1 위상 지연판에 부착되고, 제 2 위상 지연판은 흡수형 편광판에 부착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 이미징 렌즈의 제 1 광학면은 제 2 위상 지연판에 부착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 반사형 편광판은 제 1 위상 지연판에 부착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하는 광학 디스플레이 스크린을 더 포함하며, 광학 디스플레이 스크린은 제 1 위상 지연판으로부터 멀어지는 반사형 편광판의 일측에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광판, 반사형 편광판을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연판, 타원형 편광 또는 원형 편광을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 제 1 위상 지연판에 인접한 제 2 광학면 및 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하는 이미징 렌즈, 이미징 렌즈의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연판, 및 이미징 렌즈로부터 멀어지는 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 제 1 선형 편광의 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광판이 순차적으로 배치되고, 광학 이미지는 반사형 편광판, 제 1 위상 지연판, 이미징 렌즈, 제 2 위상 지연판, 및 흡수형 편광판을 순차적으로 투과하고, 제 1 위상 지연판은 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고, 반사형 편광판은 제 1 위상 지연판을 투과하고 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하며, 이미징 렌즈는 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭하며, 제 2 위상 지연판은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 1 선형 편광 방향으로 변환하여 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 방법은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광판을 통과하도록 하는 단계, 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하고, 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 반사 및 증폭하는 단계, 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 단계, 반사형 편광판에 의해 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키고, 광학 이미지의 편광 방향을 제 2 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 단계, 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 투과 및 증폭시키고, 투과 및 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향에서 비-제 2 선형 편광 방향으로 변환하며, 비-제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 방법은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광판을 통과하도록 하는 단계, 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하고, 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 반사 및 증폭하는 단계, 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 단계, 반사형 편광판에 의해 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키고, 광학 이미지의 편광 방향을 제 2 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 단계, 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 투과 및 증폭시키고, 투과 및 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향에서 비-제 1 선형 편광 방향으로 변환하며, 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 시스템은 근거리 광 증폭 모듈, 및 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하는 광학 디스플레이 스크린을 포함하고, 근거리 광 증폭 모듈은, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층, 반사형 편광층을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연층, 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 제 1 위상 지연층에 인접한 제 2 광학면 및 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하는 이미징 렌즈층, 이미징 렌즈층의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연층, 및 이미징 렌즈로부터 멀어지는 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광충을 포함하고, 광학 이미지는 반사형 편광층, 제 1 위상 지연층, 이미징 렌즈층, 제 2 위상 지연층, 및 흡수형 편광층을 순차적으로 투과하고, 제 1 위상 지연층은 이미징 렌즈층에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고, 반사형 편광층은 제 1 위상 지연층을 투과하고 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하며, 이미징 렌즈층은 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭하며, 제 2 위상 지연층은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 2 선형 편광 방향으로 변환하여 비-제 2 선형 편광을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광층을 투과하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 시스템은 근거리 광 증폭 모듈, 및 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하는 광학 디스플레이 스크린을 포함하고, 근거리 광 증폭 모듈은, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층, 반사형 편광층을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연층, 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 제 1 위상 지연층에 인접한 제 2 광학면 및 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하는 이미징 렌즈층, 이미징 렌즈층의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연층, 및 이미징 렌즈로부터 멀어지는 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광충을 포함하고, 광학 이미지는 반사형 편광층, 제 1 위상 지연층, 이미징 렌즈층, 제 2 위상 지연층, 및 흡수형 편광층을 순차적으로 투과하고, 제 1 위상 지연층은 이미징 렌즈층에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고, 반사형 편광층은 제 1 위상 지연층을 투과하고 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하며, 이미징 렌즈층은 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 반사 및 증폭하며, 제 2 위상 지연층은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 1 선형 편광 방향으로 변환하여 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광층을 투과하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 시스템은 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자를 더 포함하고, 광학 소자는 근거리 광 증폭 모듈과 광학 디스플레이 스크린 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 시스템에서 근거리 광 증폭 모듈은 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자층을 더 포함하고, 광학 소자층은 반사형 편광층, 제 1 위상 지연층, 이미징 렌즈층, 제 2 위상 지연층, 및 흡수형 편광층 중 임의의 어느 두 개 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 반사형 편광판, 이미징 렌즈, 및 흡수형 편광판이 순차적으로 배치되고, 반사형 편광판은 광을 투과시키는 제 1 면 및 제 1 면에 대향하고 광을 반사시키며 이미징 렌즈에 인접하는 제 2 면을 포함하고, 이미징 렌즈의 양측면에서 어느 한측면은 편평한 표면부이고, 편평한 표면부에 대향하는 나머지 한측면은 곡면부이며, 곡면부의 일측은 흡수형 편광판에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서 반사형 편광판은 광원 측에 인접하고, 편광된 광은 제 1 위상 지연판을 투과 한 후에 이미징 렌즈에서 첫 번째로 반사된다. 반사형 편광판에서 반사된 광은 제 1 위상 지연판을 다시 투과한 후에 반사형 편광판에서 두 번째로 반사되고, 두 번째로 반사된 광은 이미징 렌즈에 의해 굴절되고, 제 2 위상 지연판을 투과하여 관찰자의 시야에 들어간다. 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 광을 먼저 반사시키고 최종적으로 굴절시키기 때문에 반사시에 광 손실이 없고, 기존 근거리 광 증폭 모듈에서 광이 굴절되고 반사되는 과정에서 굴절 광의 색 분산에 의해 광 손실이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 광이 광학 디스플레이 스크린으로 되돌아가는 것을 방지 할 수 있고, 광 손실이 감소 되며, 광 성능 및 이미징 품질을 개선 할 수 있다.

본 발명에 따른 광 증폭 모듈에서, 이미징 렌즈의 일 측면은 제 2 광학면이고 제 1 위상 지연판에 부착되는 것이 편리하다. 따라서 광 증폭 모듈의 크기 및 부피가 감소될 수 있다. 또한, 이미징 렌즈의 제 2 광학면은 곡면에서의 색 분산 정도를 더욱 감소시킬 수 있고 광 투과율을 보장할 수 있다. 제 1 광학면과 비교하여 제 2 광학면의 경면 마무리 공정의 공정 난이도는 낮아지고, 제조 비용이 감소될 수 있다. 또한, 제 2 위상 지연판은 흡수형 편광판에 부착되고, 이미징 렌즈는 제 2 위상 지연판에 부착되며, 반사형 편광판은 제 1 위상 지연판에 부착되므로 3 세트의 구성 요소들의 크기 및 부피가 감소될 수 있고, 근거리 광 증폭 모듈의 크기 및 부피가 더 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 광학 이미징을 구현할 수 있는 광학 디스플레이 스크린을 더 포함한다. 근거리 광 증폭 모듈을 가상 현실(VR) 안경에 적용시키면, 기존의 VR 안경에 비해 크기 및 부피가 작아지고 무게가 작아지는 효과가 있다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자를 더 포함한다. 광학 소자는 광 증폭 모듈의 실용성 및 유연성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 상이한 광학 소자에 적용될 수 있고, 광학 소자는 광로의 위상 지연에 영향을 주지 않고 임의의 두 개의 인접한 장치 사이에 배치될 수 있어 근거리 광 증폭 모듈의 유연성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다.
도 2는 기존의 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 광 증폭 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 광 증폭 시스템의 구조도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 시스템의 구조도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다.

당업자가 본 발명의 기술에 대하여 더 잘 이해하기 위하여, 본 발명의 실시예에서의 기술적 해결책은 도면과 관련하여 이하 명확하고 완전하게 기술될 것이다. 이하 기술된 실시예는 전체 실시예가 아닌 본 발명의 실시예의 일부에 해당한다. 이하 본 발명의 실시예에 기초하여 당업자가 용이하게 얻은 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속한다.

이하에서는 근거리 광 증폭 모듈, 근거리 광 증폭 방법, 및 근거리 광 증폭 시스템을 도 1 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조도이다. 근거리 광 증폭 모듈은 순차적으로 배치된 반사형 편광판(1), 제 1 위상 지연판(2), 이미징 렌즈(3), 제 2 위상 지연판(4), 및 흡수형 편광판(5)을 포함한다.

반사형 편광판(1)은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는다. 제 1 위상 지연판(2)은 반사형 편광판을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환한다. 이미징 렌즈(3)는 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 제 1 위상 지연판(2)에 인접한 제 2 광학면 및 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭한다. 제 2 위상 지연판(4)은 이미징 렌즈(3)의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환한다. 제 2 선형 편광 방향은 제 1 선형 편광 방향과 직교한다. 흡수형 편광판(5)은 이미징 렌즈(3)로부터 멀어지는 제 2 위상 지연판(4)의 일측에 배치되고, 흡수형 편광판(5)은 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는다.

광학 이미지는 반사형 편광판(1), 제 1 위상 지연판(2), 이미징 렌즈(3), 제 2 위상 지연판(4), 및 흡수형 편광판 (5)을 순차적으로 투과한다. 제 1 위상 지연판(3)은 이미징 렌즈(3)에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환한다. 반사형 편광판(1)은 제 1 위상 지연판(2)에 의해 투과된 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사한다. 이미징 렌즈(3)는 반사형 편광판(1)에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭한다. 제 2 위상 지연판(4)은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 제 2 선형 편광 방향으로 변환 시키고, 흡수형 편광판(5)을 통해 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 투과시킨다.

본 실시예의 반사형 편광판(1), 제 1 위상 지연판 (2), 제 2 위상 지연판(4) 및 흡수형 편광판(5)은 모두 종래 기술에 속한다. 편광된 광이 위상 지연판을 투과 할 때마다, 소정의 위상 지연각이 가산 될 수 있다. 반사형 편광판(1)은 투과 방향과 일치하는 편광 방향을 갖는 선형 편광을 투과 할 수 있지만, 투과 방향과 직교하는 편광 방향을 갖는 선형 편광을 전부 반사시키고, 소정의 위상 지연을 갖는 원형 편광 또는 타원형 편광을 부분적으로 투과시킨다. 반투과형 광학면에 의해 일정 비율의 광이 반사될 수 있고, 나머지 비율의 광이 투과될 수 있다.

본 실시예에서 제 1 광학면은 곡면이고, 제 2 광학면은 평탄면이며, 제 1 광학면 및 제 2 광학면의 곡률 중심은 제 1 광학면의 동일면 상에 위치한다.

비-제 2 선형 편광 방향은 제 1 선형 편광 방향과 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 동작 원리는 이하에서 기술하도록 한다.

광원에 인접한 측에서, 제 1 선형 편광 방향(본 실시예에서 용지 방향에 평행한 방향)을 갖는 광학 이미지는 반사형 편광판(1)을 투과한다. 반사형 편광판(1)의 투과 방향은 제 1 선형 편광 방향과 일치한다. 반사형 편광판(1)을 투과한 후, 광학 이미지는 제 1 위상 지연판(2)을 투과하고, 편광 방향이 지연된 타원형 편광 또는 원형 편광으로 변환된다. 특히, 제 1 위상 지연판(2)이 1/4 파장판일때, 투과된 광학 이미지의 편광 방향은 제 1 위상 지연판(2)을 투과한 후에 원형 편광 방향으로 변환될 것이다. 그 후, 이미징 렌즈(3)의 제 1 광학면을 투과하여, 일정 비율의 에너지로 광을 반사 및 증폭시켜 첫번째 증폭을 행한다. 여기서 첫번째 증폭은 매우 큰 증폭에 해당한다. 그 후, 제 2 위상 지연판(4)을 투과한 후에 반사된 광학 이미지의 편광 방향은 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향(본 실시예에서는 용지 방향에 수직인 방향)으로 변환된다. 제 2 선형 편광 방향은 제 1 선형 편광 방향과 직교하기 때문에, 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 다시 반사형 편광판(1)에 도달하여 전반사 될 수 있고, 반사된 광학 이미지는 제 1 위상 지연판(2)에서 편광 방향이 제 2 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환된다. 특히, 제 1 위상 지연판(2)이 1/4 파장판일때, 광학 이미지의 편광 방향은 제 1 위상 지연판(2)을 투과한 후에 원형 편광 방향으로 변환될 것이다.

다음에, 반사형 편광판(1)에 의해 전반사된 광학 이미지는 다시 이미징 렌즈(3)를 투과하여, 이미징 렌즈(3)의 제 1 광학면에서 두번째 증폭을 행한다. 여기서 두번째 증폭은 작은 증폭에 해당한다. 증폭된 광학 이미지는 제 2 위상 지연판(4)을 투과하고, 편광 방향은 비-제 2 선형 편광 방향(바람직하게는 제 1 선형 편광 방향)으로 변환된다. 특히, 제 2 위상 지연판(4)이 1/4 파장판일때, 광학 이미지의 편광 방향은 제 2 위상 지연판(4)을 투과한 후에 제 1 선형 편광 방향으로 변환된다. 흡수형 편광판(5)은 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 가지므로, 흡수형 편광판(5)을 투과한 후 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 관찰자의 시야에 들어갈 수 있고, 5cm 미만의 짧은 거리에서 광의 큰 증폭이 실현될 수 있다. 본 실시예에서 제 1 위상 지연판(2)에 의해 회전된 편광의 편광 방향은 제 2 위상 지연판(4)에 의해 회전된 편광의 편광 방향과 일치한다(제 1 위상 지연판(2) 및 제 2 위상 지연판(4)은 오른손잡이 또는 왼손잡이 위상 지연판에 해당한다).

본 실시예의 근거리 광 증폭 모듈은, 반사형 편광판(1)이 광원 측에 인접하고, 편광된 광이 제 1 위상 지연판(2)을 투과 한 후에 이미징 렌즈상에서 첫 번째로 반사된다. 반사된 편광은 제 1 위상 지연판(2)을 다시 투과 한 후에 반사형 편광판(1)에서 두 번째로 반사된다. 두 번째로 반사 된 후에 광은 이미징 렌즈에 의해 굴절되고, 굴절 된 광은 제 2 위상 지연판(4)을 투과한 후 관찰자의 시야에 들어간다. 본 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 광을 먼저 반사시키고 그 이후 굴절시킨다. 따라서 반사시에 광 손실이 없고, 기존의 근거리 광 증폭 모듈에서 굴절 광의 색 분산으로 광 손실이 발생하던 것을 방지할 수 있어 이미징의 품질 저하를 방지 할 수 있다. 그리고, 광이 광학 디스플레이 스크린으로 돌아오는 것을 방지 할 수 있고, 광 손실이 감소 되고, 광 성능 및 이미징 품질이 개선 될 수 있다.

본 실시예에 따른 광 증폭 모듈에서, 이미징 렌즈(3)의 일 측면은 제 2 광학면이고 제 1 위상 지연판(2)에 부착되는 것이 편리하다. 따라서 광 증폭 모듈의 크기 및 부피가 감소될 수 있다. 또한, 이미징 렌즈(3)의 제 2 광학면은 곡면에서의 색 분산 정도를 더욱 감소시킬 수 있고 광 투과율을 보장할 수 있다. 제 1 광학면과 비교하여 제 2 광학면의 경면 마무리 공정의 공정 난이도는 낮아지고, 제조 비용이 감소될 수 있다.

또한, 제 1 위상 지연판(2)과 제 2 위상 지연판(4)은 모두 1/4 파장판이고, 광학 이미지가 두번째로 반사형 편광판(1)에 도달했을 때 전반사 되도록 보장한다. 즉, 광학 이미지의 편광 방향은 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환된다.

또한, 흡수형 편광판(5)에서 첫 번째로 이미징 렌즈(3)의 제 1 광학면을 투과한 광학 이미지가 완전히 흡수되도록 하기 위한 제 1 위상 지연판(2) 및 제 2 위상 지연판(4)을 투과한 후의 광학 이미지의 광로 차는

......

이다(n은 정수이다). 제 1 위상 지연판(2) 및 제 2 위상 지연판(4)을 투과한 편광된 광학 이미지의 광로 차는 제조 공정에 의해 제한되는 범위에서 바람직하게 0.3~0.7의 값을 갖는다.

본 실시예에서, 흡수형 편광판(5)은 외부로부터 광을 흡수하고 디스플레이 상의 주변 광의 간섭을 방지하여, 이미징 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 근거리 광 증폭 모듈의 크기 및 부피를 감소시키기 위해, 이미징 렌즈(3)의 제 2 광학면이 제 1 위상 지연판(2)에 부착되고, 제 2 위상 지연판(4)은 흡수형 편광판(5)에 부착된다. 여기서 부착이란 광학 부품들 사이의 간극을 충분히 작게하기 위하여 고정되거나 이동되는 것을 포함한다. 이러한 부착 수단 중 어느 것도 근거리 광 증폭 모듈에서 광 경로의 전파에 영향을 미치지 않는다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 광학 모듈의 크기를 더욱 줄이기 위해 이미징 렌즈(3)의 제 1 광학면은 제 2 위상 지연판(4)에 부착되고, 반사형 편광판(1)은 제 1 위상 지연판(2)에 부착된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 광 증폭 모듈이 근안용 디스플레이 광학 소자(예를 들어, VR 안경)에 적용될 때, 광 증폭 모듈은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성된 광학 디스플레이 스크린(6)을 포함한다. 광학 디스플레이 스크린(6)은 제 1 위상 지연판(2)으로부터 멀어지는 반사형 편광판(1)의 일측에 배치된다.

본 실시예에서, 광학 디스플레이 스크린(6)을 추가함으로써, 근거리 광 증폭 모듈은 광학 이미징을 실현할 수 있다. 근거리 광 증폭 모듈을 VR 안경에 적용하면 VR 안경의 크기와 부피가 기존의 VR 안경보다 작아지고 무게가 가벼워지며 착용하기가 더 쉬워진다.

본 발명에 따른 단거리 광 증폭 모듈은 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자(7)를 더 구비한다. 광학 소자(7)는 반사형 편광판(1), 제 1 위상 지연판(2), 이미징 렌즈(3), 제 2 위상 지연판(4), 및 흡수형 편광판(5) 중 인접한 어느 두 개의 편광판 사이에 배치된다. 도 5에 있어서, 광학 소자(7)는 제 1 위상 지연판(2)과 이미징 렌즈(3) 사이에 배치되고, 반사형 편광판(1), 제 1 위상 지연판(2), 이미징 렌즈(3), 제 2 위상 지연판(4), 및 흡수형 편광판(5)과 동축 상에 배치된다.

본 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈에 의하면, 광학 소자(7)를 배치함으로써, 근거리 광 증폭 모듈의 실용성 및 유연성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 광 손실을 줄이고 광 실용성을 향상시키기 위해 바람직한 이미징 렌즈(3)의 제 1 광학면의 곡률 반경은 100mm 또는 -100mm이다. 또한, 편광된 광의 투영 효과를 높이기 위해 이미징 렌즈(3)의 투과율의 범위를 0.2 내지 0.8로 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈을 도시하고 있다. 앞서 언급한 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈과 도 6에 도시된 광 증폭 모듈은 다음과 같은 차이점이 있다.

본 실시예에서, 제 1 위상 지연판(2)에 의해 회전된 편광의 방향은 제 2 위상 지연판(4)에 의해 회전되는 편광의 방향과 반대이다. 즉, 제 1 위상 지연판(2)이 좌회전 방향일 때, 제 2 위상 지연판(4)은 우회전 방향(4)을 가지며, 제 1 위상 지연판(2)이 우회전 방향일 때, 제 2 위상 지연판(4)은 좌회전 방향(4)을 가진다. 본 실시예에서, 흡수형 편광판(5)은 제 2 직선 편광 방향과 직교하는 투과 방향을 가지며, 제 2 직선 편광 방향은 제 1 직선 편광 방향과 직교한다. 제 2 위상 지연판(4)은 이미징 렌즈(3)의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향 또는 제 2 선형 편광 방향으로 변환하도록 구성된다.

광학 이미지는 반사형 편광판(1), 위상 지연판(2), 이미징 렌즈(3), 제 2 위상 지연판(4), 및 흡수형 편광판(5)을 순차적으로 투과한다. 제 1 위상 지연판(2)은 이미징 렌즈(3)에 의해 반사 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하도록 구성된다. 반사형 편광판(1)은 제 1 위상 지연판(2)에 의해 투과된 제 2 선형 편광 방향의 광학 이미지를 반사하도록 구성된다. 이미징 렌즈(3)는 반사형 편광판(1)에 의해 반사 된 광학 이미지를 증폭하도록 구성된다. 제 2 위상 지연판(4)은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 1 선형 편광 방향으로 변환하며, 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광판(5)을 투과시키도록 구성된다. 여기서 비-제 1 선형 편광 방향은 제 2 선형 편광 방향인 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈에 대응하는 근거리 광 증폭 방법의 흐름도이다. 근거리 광 증폭 방법은 이하의 단계들을 포함한다.

단계 S110에서, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 투과 경로를 따라 출력되고, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판을 투과하며, 반사형 편광판의 투과 방향은 제 1 선형 편광 방향과 일치한다.

단계 S120에서, 광학 이미지의 편광 방향이 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환되고, 광학 이미지는 이미징 렌즈를 통해 반사 및 증폭된다.

단계 S130에서, 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향은 제 1 선형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환된다.

단계 S140에서, 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판에 의해 반사되고, 광학 이미지의 편광 방향이 제 2 선형 편광 방향으로부터 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환된다.

단계 S150에서, 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지가 이미징 렌즈를 통해 투과 및 증폭되고, 투과 및 증폭된 광학 이미지의 편광 방향이 타원형 또는 원형 편광 방향으로부터 비-제 2 선형 편광 방향으로 변환된다. 비-제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 흡수형 편광판을 투과한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 광 증폭 방법에서, 근거리 광 증폭 모듈의 증폭 원리에 기초하여 큰 각도를 충분히 이용함으로써 전체 광 채널에서 매우 큰 증폭을 발생시킬 수 있다. 따라서 큰 미니타입의 스크린에서 큰 시야각을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 근안 광학계의 일반적인 휘도 손실에 따른 낮은 감도를 고려하여 최종 디스플레이에 영향을 끼치지 않으면서 이미징 렌즈의 일부 에너지를 버릴 수 있는 모드를 설계할 수 있다. 따라서 본 발명은 광의 증폭율이 높고, 모듈의 두께가 얇으며, 위상차가 거의 없는 디스플레이 광 모듈을 실현할 수 있다.

본 실시예에 따른 근거리 광 증폭 방법은 근거리 광 증폭 모듈을 사용하여 광학 이미지가 먼저 반사된 후에 최종적으로 굴절되도록 하여, 굴절된 광이 반사됨에 따라 발생하는 색 분산으로 인한 광 손실을 방지할 수 있고, 이미징 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈에 대응하는 근거리 광 증폭 방법의 흐름도이다. 근거리 광 증폭 방법은 이하의 단계들을 포함한다.

단계 S210에서, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 투과 경로를 따라 출력되고, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판을 투과하며, 반사형 편광판의 투과 방향은 제 1 선형 편광 방향과 일치한다.

단계 S220에서, 광학 이미지의 편광 방향이 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환되고, 광학 이미지는 이미징 렌즈를 통해 반사 및 증폭된다.

단계 S230에서, 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향은 제 1 선형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환된다.

단계 S240에서, 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판에 의해 반사되고, 광학 이미지의 편광 방향이 제 2 선형 편광 방향으로부터 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환된다.

단계 S250에서, 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지가 이미징 렌즈를 통해 투과 및 증폭되고, 투과 및 증폭된 광학 이미지의 편광 방향이 타원형 또는 원형 편광 방향으로부터 비-제 1 선형 편광 방향으로 변환된다. 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 흡수형 편광판을 투과한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 광 증폭 시스템을 도시한 것이다. 근거리 광 증폭 시스템은 근거리 광 증폭 모듈(10)과, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성된 광학 디스플레이 스크린(6)을 포함한다.

근거리 광 증폭 모듈(10)은 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층(1), 반사형 편광층(1)을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연층(2), 타원형 편광 원형 편광을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 제 1 위상 지연층(2)에 인접한 제 2 광학면 및 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하도록 구성되는 이미징 렌즈층(3), 이미징 렌즈층(3)의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연층(4), 및 이미징 렌즈(3)로부터 멀어지는 제 2 위상 지연층(4)의 일측에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광층(5)을 포함한다.

광학 이미지는 반사형 편광층(1), 제 1 위상 지연층(2), 이미징 렌즈층(3), 제 2 위상 지연층(4), 및 흡수형 편광층(5)을 순차적으로 투과하고, 제 1 위상 지연층은 이미징 렌즈층에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고, 반사형 편광층은 제 1 위상 지연층을 투과하고 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하도록 구성되며, 이미징 렌즈층은 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭하도록 구성되며, 제 2 위상 지연층은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 2 선형 편광 방향으로 변환하여 바-제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광층을 투과하도록 한다.

광학 디스플레이 스크린(6)은 반사형 편광층(1)에 인접한 근거리 광 증폭 모듈(10)의 일측에 배치된다.

본 실시예에 따른 근거리 광 증폭 시스템에서의 반사형 편광층, 제 1 위상 지연층, 이미징 렌즈층, 및 제 2 위상 지연층의 구조적 위치 및 기능은 앞서 기술한 실시예에서의 반사형 편광판, 제 1 위상 지연판, 이미징 렌즈 및 제 2 위상 지연판의 구조적 위치 및 기능과 동일하다. 이 실시 예에서, 근거리 광 증폭 모듈은 반사형 편광층, 제 1 위상 지연층, 이미징 렌즈층 및 제 2 위상 지연층으로 구성된 다층 광학 구조이고, 근거리 광 증폭 모듈의 부피가 크게 감소되어 무게가 감소되고, 광 증폭 소자를 사용하는 VR 안경 착용의 쾌적 성이 향상된다.

본 실시예에서 근거리 광 증폭 시스템은 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자를 더 포함한다. 광학 소자는 근거리 광 증폭 모듈과 광학 디스플레이 스크린 사이에 배치된다. 광학 소자는 근거리 렌즈, 원거리 렌즈 또는 난시 렌즈 등을 포함한다. 광학 소자는 근거리 광 증폭 모듈의 광 전송 경로에 영향을 주지 않고, 광 증폭 모듈의 크기 및 부피를 더 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 근거리 광 증폭 시스템의 근거리 광 증폭 모듈 (20)은 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자층(7)을 더 포함한다. 광학 소자 층(7)은 반사형 편광층(1), 제 1 위상 지연층(2), 이미징 렌즈층(3), 제 2 위상 지연층(4) 및 흡수형 편광층(5) 중 임의의 두 개 사이에 배치된다. 바람직하게, 도 10에 도시 된 바와 같이, 광학 소자층(7)은 제 1 위상 지연층(2)과 이미징 렌즈층(3) 사이에 배치된다.

본 실시예에 따른 근거리 광 증폭 시스템에서, 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자가 추가되고, 광학 소자의 위치가 자유롭게 배열 될 수 있기 때문에, 광학 이미지의 전송에 영향을 주지 않으면서 근거리 광 증폭 시스템의 실용성이 개선 될 수 있다.

본 발명의 다른 근거리 광 증폭 시스템에서 근거리 광 증폭 모듈(10)은, 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층, 반사형 편광층을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연층, 타원형 편광 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 제 1 위상 지연층에 인접한 제 2 광학면 및 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하도록 구성되는 이미징 렌즈층, 이미징 렌즈층의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 1 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연층, 및 이미징 렌즈로부터 멀어지는 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광충을 포함한다.

광학 이미지는 반사형 편광층, 제 1 위상 지연층, 이미징 렌즈층, 제 2 위상 지연층, 및 흡수형 편광층을 순차적으로 투과하고, 제 1 위상 지연층은 이미징 렌즈층에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고, 반사형 편광층은 제 1 위상 지연층을 투과하고 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하도록 구성되며, 이미징 렌즈층은 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 반사 및 증폭하도록 구성되며, 제 2 위상 지연층은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 1 선형 방향으로 변환하여 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광층을 투과하도록 한다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 증폭 모듈을 도시한 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 광 증폭 모듈은 반사형 편광판(8), 이미징 렌즈(3), 흡수형 편광판(5)을 구비한다. 반사형 편광판(8)은 제 1 면 및 제 1 면에 대향하는 제 2 면을 포함한다. 제 1 면은 광을 투과시키고 제 2 면은 광을 반사시킨다. 제 2 면은 이미징 렌즈에 인접한다. 이미징 렌즈(3)의 두 개의 면 중 하나는 제 2 광학면이고, 제 2 광학면의 반대측은 제 1 광학면이며, 제 1 광학면은 흡수형 편광판(5)에 인접한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 설계에서 제 1 위상 지연판 및 제 2 위상 지연판을 대체하여 반사형 편광판의 단방향 반사율이 사용된다. 직교 편광 방향은 반사형 편광판(8)을 투과 할 때 반사되지 않는다. 다음으로, 편광된 광이 이미징 렌즈(3)의 곡면을 통과 할 때, 광이 처음으로 반사된다. 반사된 편광은 반사형 편광판(8)에 다시 도달하고 전반사된다. 전반사된 광은 이미징 렌즈(3)의 곡면을 투과하여 관찰자의 시야에 들어간다. 본 실시예에 따른 광 증폭 모듈은 위상 지연판의 공간을 절약 할 수 있고, 광 모듈의 크기 및 부피를 더욱 줄일 수 있다.

바람직하게, 본 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 광학 디스플레이 스크린(6) 및 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자(7)를 더 포함한다. 광학 디스플레이 스크린(6)은 이미징 렌즈로부터(6) 멀어지는 반사형 편광판(8)의 일측에 배치된다. 광학 소자(7)는 광학 디스플레이 스크린(6), 반사형 편광판(8), 이미징 렌즈(3) 및 흡수형 편광판(5) 중 어느 임의의 두 개 사이에 배치될 수 있다. 광학 소자는 필요에 따라 자유롭게 위치할 수 있고, 따라서 근거리 광 증폭 모듈의 실용성 및 유연성이 향상될 수 있다.

근거리 광 증폭 모듈의 크기 및 부피를 더 감소시키기 위해, 광학 디스플레이 스크린(6)은 반사형 편광판(8)에 부착 될 수 있고, 반사형 편광판(8)은 이미징 렌즈(3)에 부착 될 수 있으며, 이미징 렌즈(3)는 흡수형 편광판(5)에 부착 될 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 이미징 렌즈(3) 또는 이미징 렌즈층은 50 %의 투과성 및 50 %의 반사성을 갖는 곡면 렌즈 일 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "제 1" 및 "제 2"와 같은 관계형 용어는 하나의 요소 또는 연산을 다른 요소 또는 연산과 구별하기 위해 사용되는 것으로, 이들 요소 또는 연산이 여기에 제한되거나 암시되는 것은 아니다. 또한, "포함하다" 또는 "포함한다" 는 언급된 프로세스, 방법, 대상 또는 장치를 포함할 뿐만 아니라 그러한 프로세스, 방법, 대상 또는 장치에 내재하거나 나열되지 않은 기타 필수 요소도 포함한다. 다른 제한이 없는 경우에 "~을 포함한다"라는 문장은 필수 요소를 포함하는 프로세스, 방법, 대상 또는 장치에 제한되지 않고 추가로 유사한 필수 요소가 포함된다고 볼 수 있다.

본 명세서는 본 발명을 이해하거나 구현하기 위한 본 발명의 일부 실시예만을 제시한다. 이들 실시 형태에 대한 다양한 변형은 당업자에게 자명하다. 본 명세서에 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예에서 구현 될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 실시예들에 제한되지 않고, 본 명세서에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치될 수 있는 가장 넓은 권리 범위를 갖는다.

1: 반사형 편광판 2: 제 1 위상 지연판
3: 이미징 렌즈 4: 제 2 위상 지연판
5: 흡수형 편광판 6: 광학 디스플레이 스크린
7: 광학 소자층

Claims (14)

1. 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 제 1 선형 편광의 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광판;
   상기 반사형 편광판을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 1 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하도록 구성되는 제 1 위상 지연판;
   상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 상기 제 1 위상 지연판에 인접한 제 2 광학면 및 상기 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 상기 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하도록 구성되는 이미징 렌즈;
   상기 이미징 렌즈의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향에서 상기 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연판; 및
   상기 이미징 렌즈로부터 멀어지는 상기 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 상기 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광판이 순차적으로 배치되고,
   상기 광학 이미지는 상기 반사형 편광판, 상기 제 1 위상 지연판, 상기 이미징 렌즈, 상기 제 2 위상 지연판, 및 상기 흡수형 편광판을 순차적으로 투과하고,
   상기 제 1 위상 지연판은 상기 이미징 렌즈에 의해 반사된 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 상기 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고,
   상기 반사형 편광판은 상기 제 1 위상 지연판을 투과하고 상기 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하도록 구성되며,
   상기 이미징 렌즈는 상기 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭하도록 구성되며,
   상기 제 2 위상 지연판은 상기 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 2 선형 편광 방향(non-second linear polarization direction)으로 변환하여 상기 비-제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 상기 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 모듈.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 위상 지연판 및 상기 제 2 위상 지연판은 모두 1/4 파장판인 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 모듈.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 이미징 렌즈의 제 2 광학면은 상기 제 1 위상 지연판에 부착되고, 상기 제 2 위상 지연판은 상기 흡수형 편광판에 부착되는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 모듈.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 이미징 렌즈의 제 1 광학면은 상기 제 2 위상 지연판에 부착되는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 모듈.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 반사형 편광판은 상기 제 1 위상 지연판에 부착되는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 모듈.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하는 광학 디스플레이 스크린을 더 포함하며,
   상기 광학 디스플레이 스크린은 상기 제 1 위상 지연판으로부터 멀어지는 상기 반사형 편광판의 일측에 배치되는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 모듈.
7. 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광판;
   상기 반사형 편광판을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하도록 구성되는 제 1 위상 지연판;
   상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 상기 제 1 위상 지연판에 인접한 제 2 광학면 및 상기 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 상기 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하도록 구성되는 이미징 렌즈;
   상기 이미징 렌즈의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 상기 제 1 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연판; 및
   상기 이미징 렌즈로부터 멀어지는 상기 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 상기 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광판이 순차적으로 배치되고,
   상기 광학 이미지는 상기 반사형 편광판, 상기 제 1 위상 지연판, 상기 이미징 렌즈, 상기 제 2 위상 지연판, 및 상기 흡수형 편광판을 순차적으로 투과하고,
   상기 제 1 위상 지연판은 상기 이미징 렌즈에 의해 반사된 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 상기 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고,
   상기 반사형 편광판은 상기 제 1 위상 지연판을 투과하고 상기 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하도록 구성되며,
   상기 이미징 렌즈는 상기 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭하도록 구성되며,
   상기 제 2 위상 지연판은 상기 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 1 선형 편광 방향(non-first linear polarization direction)으로 변환하여 상기 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 상기 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 모듈.
8. 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 상기 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광판을 통과하도록 하는 단계;
   상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 상기 제 1 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하고, 상기 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 반사 및 증폭하는 단계;
   상기 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 1 선형 편광 방향으로부터 상기 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 단계;
   상기 반사형 편광판에 의해 상기 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키고, 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 2 선형 편광 방향에서 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 단계;
   상기 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 투과 및 증폭시키고, 상기 투과 및 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향에서 비-제 2 선형 편광 방향으로 변환하며, 상기 비-제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 방법.
9. 제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 상기 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광판을 통과하도록 하는 단계;
   상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 상기 제 1 선형 편광 방향에서 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하고, 상기 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 반사 및 증폭하는 단계;
   상기 이미징 렌즈에 의해 반사된 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 1 선형 편광 방향으로부터 상기 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 단계;
   상기 반사형 편광판에 의해 상기 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키고, 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 2 선형 편광 방향에서 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 단계;
   상기 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 이미징 렌즈를 통해 투과 및 증폭시키고, 상기 투과 및 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향에서 비-제 1 선형 편광 방향으로 변환하며, 상기 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 흡수형 편광판을 투과하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 방법.
10. 근거리 광 증폭 모듈; 및
    제 1 선형 편광을 갖는 광학 이미지를 생성하는 광학 디스플레이 스크린을 포함하는 근거리 광 증폭 시스템에 있어서,
    상기 근거리 광 증폭 모듈은,
    제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층;
    상기 반사형 편광층을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연층;
    상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 상기 제 1 위상 지연층에 인접한 제 2 광학면 및 상기 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 상기 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하도록 구성되는 이미징 렌즈층;
    상기 이미징 렌즈층의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 상기 제 2 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연층; 및
    상기 이미징 렌즈로부터 멀어지는 상기 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 상기 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광층을 포함하고,
    상기 광학 이미지는 상기 반사형 편광층, 상기 제 1 위상 지연층, 상기 이미징 렌즈층, 상기 제 2 위상 지연층, 및 상기 흡수형 편광층을 순차적으로 투과하고,
    상기 제 1 위상 지연층은 상기 이미징 렌즈층에 의해 반사된 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 상기 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고,
    상기 반사형 편광층은 상기 제 1 위상 지연층을 투과하고 상기 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하도록 구성되며,
    상기 이미징 렌즈층은 상기 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭하도록 구성되며,
    상기 제 2 위상 지연층은 상기 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 2 선형 편광 방향으로 변환하여 상기 비-제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 상기 흡수형 편광층을 투과하도록 하는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 시스템.
11. 근거리 광 증폭 모듈; 및
    제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하는 광학 디스플레이 스크린을 포함하는 근거리 광 증폭 시스템에 있어서,
    상기 근거리 광 증폭 모듈은,
    제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 제 1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층;
    상기 반사형 편광층을 투과한 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제 1 선형 편광 방향으로부터 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로 변환하는 제 1 위상 지연층;
    상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로 상에 배치되고, 상기 제 1 위상 지연층에 인접한 제 2 광학면 및 상기 제 2 광학면에 대향하고 반투과형의 광학면인 제 1 광학면을 포함하며, 상기 제 1 광학면을 투과하는 광학 이미지를 증폭하도록 구성되는 이미징 렌즈층;
    상기 이미징 렌즈층의 제 1 광학면의 일측에 배치되어 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 상기 제 1 선형 편광 방향으로 변환하는 제 2 위상 지연층; 및
    상기 이미징 렌즈로부터 멀어지는 상기 제 2 위상 지연판의 일측에 배치되어 상기 제 1 선형 편광 방향과 직교하는 제 2 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 흡수형 편광충을 포함하고,
    상기 광학 이미지는 상기 반사형 편광층, 상기 제 1 위상 지연층, 상기 이미징 렌즈층, 상기 제 2 위상 지연층, 및 상기 흡수형 편광층을 순차적으로 투과하고,
    상기 제 1 위상 지연층은 상기 이미징 렌즈층에 의해 반사된 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 편광 또는 원형 편광 방향으로부터 상기 제 2 선형 편광 방향으로 변환하고,
    상기 반사형 편광층은 상기 제 1 위상 지연층을 투과하고 상기 제 2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사하도록 구성되며,
    상기 이미징 렌즈층은 상기 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 반사 및 증폭하도록 구성되며,
    상기 제 2 위상 지연층은 상기 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제 1 선형 편광 방향으로 변환하여 상기 비-제 1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 상기 흡수형 편광층을 투과하도록 하는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 시스템.
12. 제 11항에 있어서,
    위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자를 더 포함하고,
    상기 광학 소자는 상기 근거리 광 증폭 모듈과 상기 광학 디스플레이 스크린 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 시스템.
13. 제 11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 근거리 광 증폭 모듈은 위상 지연에 영향을 미치지 않는 광학 소자층을 더 포함하고,
    상기 광학 소자층은 상기 반사형 편과층, 상기 제 1 위상 지연층, 상기 이미징 렌즈층, 상기 제 2 위상 지연층, 및 상기 흡수형 편광층 중 임의의 어느 두 개 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 근거리 광 증폭 시스템.
14. 반사형 편광판, 이미징 렌즈, 및 흡수형 편광판이 순차적으로 배치된 근거리 광 증폭 모듈에 있어서,
    상기 반사형 편광판은 광을 투과시키는 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향하고 광을 반사시키며 상기 이미징 렌즈에 인접하는 제 2 면을 포함하고,
    상기 이미징 렌즈의 양측면에서 어느 한측면은 편평한 표면부이고, 상기 편평한 표면부에 대향하는 나머지 한측면은 곡면부이며,
    상기 곡면부의 일측은 상기 흡수형 편광판에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광 증폭 모듈.

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