KR20230133930A

KR20230133930A - 단초점 근안 디스플레이 시스템

Info

Publication number: KR20230133930A
Application number: KR1020237029868A
Authority: KR
Inventors: 지안밍 양
Original assignee: 광간 (상하이) 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2023-09-19
Also published as: CN113253466A; JP2024509715A; WO2022166555A1; CN113253466B; US20240126080A1; EP4290293A1; CN112904563A

Abstract

근안 디스플레이 기술분야에 관한 것으로, 종래 AR 기술에 존재하는 큰 시야각, 큰 사출동공 직경, 에너지 효율과 부피 사이의 모순 등의 문제점을 해결하기 위한 단초점 근안 디스플레이 시스템은, 마이크로 디스플레이, 안구 위치에 대해 오목 부분 반사경보다 가깝게 배치된 볼록 부분 반사경 또는 평면 부분 반사경, 및 오목 부분 반사경을 포함하고; 마이크로 디스플레이는 볼록 부분 반사경과 오목 부분 반사경 사이에 위치하거나, 또는 평면 부분 반사경과 오목 부분 반사경 사이에 위치하여 안구 위치를 향해 빛을 방출하며; 마이크로 디스플레이는 투명 디스플레이 또는 회전식 선형 디스플레이로 구성된다. 두 번의 반사를 통해 광학적으로 마이크로 디스플레이의 크기를 증가시킴으로써, 마이크로 디스플레이의 제조 난이도가 낮아지고 회전에 필요한 정밀도가 낮아지며 더 높은 해상도를 지원할 수 있다. 평면거울의 전환 작용을 통해 안경의 두께를 최대한 감소시켜 경량화 및 박형화를 실현한다.

Description

단초점 근안 디스플레이 시스템

본 출원은 2021년 02월 04일자에 출원한, 출원번호가 202110154039.9이고, 명칭이 "단초점 근안 디스플레이 시스템"인 중국특허출원; 및 2021년 07월 01일자에 출원한, 출원번호가 202110746124.4이고, 명칭이 "단초점 근안 디스플레이 시스템"인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 여기서 모든 내용은 참고용으로 원용된다.

기술분야

본 출원은 근안 디스플레이 기술 분야에 관한 것이며, 더 구체적으로 단초점 근안 디스플레이에 관한 것이다.

증강현실(AR)은 3세대 컴퓨팅 플랫폼으로 불리우며, 작은 부피의 안경을 통해 마이크로 디스플레이의 이미지를 확대하여 사용자에게 초대형 3D 화면을 제공하는 동시에 표시된 이미지가 실제 환경과 융합될 수 있어, 일상생활 및 산업 분야에서 모두 매우 광범위하게 응용되고 있다.

현재 자유형 프리즘, 축외 굴절 반사 구조, 도파관 안경 등을 포함한 다양한 AR 기술이 있지만, 여러가지 제약으로 인해 큰 시야각, 큰 사출동공 직경, 에너지 효율과 부피 사이의 모순을 해결하지 못하고 있다.

본 출원은 종래 AR 기술에 존재하는 큰 시야각, 큰 사출동공 직경, 에너지 효율과 부피 사이의 모순 등의 문제점을 해결하기 위해 단초점 근안 디스플레이 시스템을 제공한다.

단초점 근안 디스플레이 시스템으로서, 마이크로 디스플레이, 안구 위치에 대해 가깝게 배치된 볼록 부분 반사경 또는 평면 부분 반사경, 및 안구 위치로부터 떨어져 있는 오목 부분 반사경을 포함하고; 상기 마이크로 디스플레이는 볼록 부분 반사경과 오목 부분 반사경 사이에 위치하거나, 또는 평면 부분 반사경과 오목 부분 반사경 사이에 위치하며; 상기 마이크로 디스플레이는 투명 디스플레이 또는 회전식 선형 디스플레이로 구성되고 안구 위치를 향해 빛을 방출하며, 방출된 빛은 먼저 볼록 부분 반사경 또는 평면 부분 반사경에 의해 반사되고, 반사된 빛은 오목 부분 반사경에 의해 반사되며, 다시 반사된 빛은 볼록 부분 반사경 또는 평면 부분 반사경을 통과하여 안구 위치에 도달함으로써 확대 및 줌아웃 효과가 실현되고;

상기 볼록 부분 반사경, 오목 부분 반사경 및 마이크로 디스플레이는 면 형상과 상대적인 위치가 사용자의 근시 도수에 적응하도록 구성되고, 상기 볼록 부분 반사경 및 오목 부분 반사경은 빛의 일부를 투과시키도록 구성되어 주변광이 사람의 눈에 선명하게 입사된다.

단초점 근안 디스플레이 시스템으로서, 마이크로 디스플레이, 볼록 부분 반사경 및 오목 부분 반사경을 포함하며;

상기 마이크로 디스플레이는 회전식 선형 디스플레이 또는 투명 디스플레이로 구성되어 안구 위치를 향해 빛을 방출하고; 마이크로 디스플레이가 회전식 선형 디스플레이로 구성되는 경우, 외측에는 투명 보호 하우징이 배치되며;

상기 볼록 부분 반사경, 오목 부분 반사경은 상기 안구 위치로부터 마이크로 디스플레이의 방향을 따라 그 사이에 순차적으로 배치되고;

상기 마이크로 디스플레이에서 방출되는 빛은 오목 부분 반사경을 통과한 후 볼록 부분 반사경에 의해 반사되고, 이어서, 상기 오목 부분 반사경에 의해 반사된 후 볼록 부분 반사경을 통과하여 안구 위치에 도달함으로써, 마이크로 디스플레이의 이미지에 대한 확대 및 줌아웃 효과가 실현되며;

상기 볼록 부분 반사경, 오목 부분 반사경 및 마이크로 디스플레이는 면 형상과 상대적인 위치가 사용자의 근시 도수에 적응하도록 구성되고, 상기 볼록 부분 반사경, 오목 부분 반사경은 빛의 일부를 투과시키도록 구성되어 주변광이 사람의 눈에 선명하게 입사된다.

본 출원의 유익한 효과는 다음과 같다. 본 출원에서 제공하는 단초점 근안 디스플레이 시스템은 안경의 전체 두께를 단축시키고 사출동공 직경을 증가시킬 수 있어, 사용자의 착용감이 보다 편안하고, 보다 미관적이다.

두 번의 반사를 통해 광학적으로 마이크로 디스플레이의 크기를 증가시킴으로써, 마이크로 디스플레이의 제조 난이도가 낮아지고 회전에 필요한 정밀도가 낮아지며 더 높은 해상도를 지원할 수 있다.

평면거울의 전환 작용을 통해 안경의 두께를 최대한 감소시켜 경량화 및 박형화를 실현한다.

본 출원에서, 상기 마이크로 디스플레이는 위치가 앞뒤로 이동할 수 있어 줌 기능을 실현할 수 있다. 반사경의 일면은 곡률이 착용자의 도수에 맞게 조정될 수 있다.

마지막으로, 본 출원의 디스플레이는 사람의 눈을 향해 빛을 방출하므로 디스플레이 정보의 누출을 감소시킨다.

도 1은 본 출원에 따른 단초점 근안 디스플레이 시스템의 부분 반사경의 일면 반사 방식의 광경로를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1과 구분되는 다른 단초점 근안 디스플레이 시스템의 부분 반사경의 타면 반사 방식의 광경로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 출원에 따른 단초점 근안 디스플레이 시스템에서 평편 디스플레이를 사용한 경우의 광경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 출원에 따른 평면 부분 반사경을 사용한 단초점 근안 디스플레이 시스템의 광경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 투명 디스플레이의 구조를 제시하는 도면이다.
도 6은 본 출원에 따른 단초점 근안 디스플레이 시스템에서 투명 디스플레이를 사용한 경우의 조립 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 마이크로 디스플레이가 선형 디스플레이인 경우의 기본구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 복수의 직선형 디스플레이를 선형 디스플레이로 연결시키는 원리도이다.
도 9는 선형 디스플레이를 사용하고 자기적 구속을 채택한 경우의 조립 구조를 제시하는 도면이다.
도 10은 선형 디스플레이를 사용하고 슬라이딩 베어링을 채택한 경우의 조립 구조를 제시하는 도면이다.
도 11은 직선형 디스플레이를 사용하고 자기적 구속을 채택한 경우의 조립 구조를 제시하는 도면이다.
도 12는 평면 부분 반사경을 사용하고 슬라이딩 베어링을 채택한 경우의 조립 구조를 제시하는 도면이다.
도 13은 회전링에 배치된 영구자석의 배열 방식을 나타내는 도면이다.
도 14는 회전링에 배치된 영구자석의 할바흐 어레이(Halbach array) 배열 방식을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 2에 도시된 단초점 근안 디스플레이 시스템에 위상 지연 파장판 및 편광 소자를 추가한 도면이다.
도 16은 도 4에 도시된 단초점 근안 디스플레이 시스템에 위상 지연 파장판 및 편광 소자를 추가한 도면이다.
도 17은 도 1에 도시된 단초점 근안 디스플레이 시스템에 위상 지연 파장판을 추가한 후 광경로의 편광 변화를 제시하는 도면이다.
도 18은 도 1에 도시된 단초점 근안 디스플레이 시스템에 위상 지연 파장판을 추가한 후 다른 광경로의 편광 변화를 제시하는 도면이다.
도 19는 도 1에 도시된 단초점 근안 디스플레이 시스템에 전면 동적 차광장치를 추가한 도면이다.
도 20은 본 출원에 따른 오목 부분 반사경의 외표면에 마이크로 디스플레이가 밀착된 경우의 광경로를 나타내는 도면이다.
도 21은 마이크로 디스플레이와 오목 부분 반사경의 외표면 사이에 간격이 있을 때의 광경로를 나타내는 도면이다.
도 22는 평편 디스플레이인 마이크로 디스플레이가 외측에 배치되는 경우의 광경로를 나타내는 도면이다.
도 23은 도 20에 도시된 단초점 근안 디스플레이 시스템에 위상 지연 파장판 및 편광 소자를 추가한 도면이다.
도 24는 스트립형 반사경과 마이크로 디스플레이의 동시 회전을 제시하는 도면이다.

본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 단지 설명의 목적으로 사용되며, 상대적인 중요성을 나타내거나 암시하는 것, 또는 수식하는 기술적 요소의 개수, 순서를 암묵적으로 나타내는 것으로 해석되어서는 아니된다. 따라서, "제1", "제2"로 한정된 요소는 하나 이상의 상기 요소를 명시적 또는 암묵적으로 포함할 수 있다. 본 출원의 설명에서, "복수"는 특별히 정의되지 않는 한, 2개, 3개 등과 같은 2개 이상을 의미한다.

본 출원에서, 용어 "포함"과 "구비" 및 이들의 모든 변형은 비-배타적인 포함을 커버하는 것으로 해석되고, 예를 들어, 일련의 유닛을 포함하는 시스템, 제품 또는 장비는 명시적으로 열거된 상기 유닛에 의해 한정되는 것이 아니라, 명시적으로 열거되지 않은 다른 유닛 또는 이러한 제품 또는 장비가 고유한 다른 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 출원에서 특별한 언급이 없는 한, "장착", "서로 연결", "연결", "고정” 등 용어는 광범위한 개념으로 해석되어야 하며, 예를 들어, 고정 연결되거나 탈착 가능하게 연결되거나 일체로 구성되는 것일 수 있고; 또는 기계적으로 연결되거나 전기적으로 연결되거나 서로 통신 가능한 것일 수 있고; 또는 직접적으로 연결되거나 중간요소를 통해 간접적으로 연결되는 것일 수 있고; 또는 두 구성 요소의 내부가 연통되거나 두 구성 요소 간의 상호 작용 관계가 될 수 있다. 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 출원에서 갖는 구체적인 의미를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

구체적인 구현예 1로서, 도 1 내지 도 19를 함께 참조하여 본 구현예를 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 단초점 근안 디스플레이 시스템은 마이크로 디스플레이(4), 볼록 부분 반사경(2) 및 오목 부분 반사경(3)을 포함하고, 여기서, 마이크로 디스플레이(4)는 볼록 부분 반사경(2)과 오목 부분 반사경(3) 사이에 위치하여 눈을 향해 빛을 방출한다. 마이크로 디스플레이(4)는 투명 디스플레이(4a)일 수 있고, 또는 회전식 선형 디스플레이(4b)일 수도 있다. 눈과 가까운 부분 반사경(partially reflecting mirror)은 볼록거울(convex mirror)이고, 눈과 떨어져 있는 부분 반사경은 오목거울(concave mirror)이다. 마이크로 디스플레이(4)의 오목측에서 빛이 방출되어, 볼록 부분 반사경(2)의 일면인 볼록 부분 반사경의 내측면(2-1) 또는 볼록 부분 반사경의 외측면(2-2)에 의해 반사되고, 마이크로 디스플레이(4)를 통과한 후, 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사되어 다시 마이크로 디스플레이를 통과하며, 볼록 부분 반사경(2)은 또한 빛을 투과시킬 수도 있으므로, 다시 반사된 빛은 볼록 부분 반사경(2)을 통과한 후 안구 위치(1)에 도달하여 사람의 눈으로 관찰할 수 있게 된다. 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛은 두 번 반사된 후, 확대 및 줌아웃 효과가 실현된다. 바람직하게는, 표시된 이미지의 선명도의 균일성을 실현하기 위해, 볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3) 및 마이크로 디스플레이(4)는 동심구 구면(球面)에 분포되며, 구의 중심 위치가 안구 위치(1)의 중심이다. 사람의 눈은 줌 조절 기능이 있기 때문에, 각 부품의 위치 이동 또는 면 형상의 변형이 어느 정도 허용되며, 이러한 이동은 근시 도수에 적응하고 동적 줌도 실현할 수 있는 부가적인 효과가 있다. 예시로서, 다음 표에는 어느 하나의 광학 설계 매개변수가 나열되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 볼록 부분 반사경(2)에서 일면이 반사 필름 코팅되어 가상 이미지의 생성에 참여하면, 타면은 사용자의 도수에 맞추기 위한 근시 교정용 표면으로서 곡률이 변경될 수 있다. 오목 반사경의 양쪽 표면은 마찬가지로 처리하여 도수를 조정할 수 있다.오목 부분 반사경(3)의 일면은 부분 반사 필름층이 코팅되어 있고, 일반적으로 반사 필터 필름이라고 하며, 이 필름층은 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛의 파장에 따라 설계된다. 예를 들어, 부분 반사 필름층은 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛의 중심 파장에 대해 높은 반사율, 예로 90%를 초과하는 반사율을 갖고, 방출되는 빛의 중심 파장 이외의 파장 대역에 대해 비교적 높은 투과율, 예로 90%의 투과율을 갖는다. 이러한 설계는 주변광의 휘도를 향상시킬 수 있다. 반사 필터 필름은 유전체 필름층, 유전체 금속 조합 필름층, 홀로그램 필름층 및 마이크로 구조 필름층일 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 디스플레이(4)는 평편 마이크로 디스플레이로서, 여기서, 평편 마이크로 디스플레이(4c)는 볼록 부분 반사경(2)과 오목 부분 반사경(3) 사이에 위치하여 눈을 향해 빛을 방출한다. 상기 평편 마이크로 디스플레이(4c)는 평편하고 투명한 디스플레이일 수 있고, 또는 회전식 직선형 디스플레이일 수도 있다. 그 형상이 평편하므로 현재 기술 조건 하에서 가공이 용이하다. 눈과 가까운 부분 반사경(partially reflecting mirror)은 볼록거울(convex mirror)이고, 눈과 떨어져 있는 부분 반사경은 오목거울(concave mirror)이다. 평편 마이크로 디스플레이(4c)에서 볼록 부분 반사경(2)을 향해 빛이 방출되어, 볼록 부분 반사경(2)의 일면인 볼록 부분 반사경의 내측면(2-1) 또는 볼록 부분 반사경의 외측면(2-2)에 의해 반사되고, 평편 마이크로 디스플레이(4c)를 통과한 후, 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사되며, 볼록 부분 반사경(2)은 또한 빛을 투과시킬 수도 있으므로, 다시 반사된 빛은 볼록 부분 반사경(2)을 통과한 후 안구 위치(1)에 도달하여 사람의 눈으로 관찰할 수 있게 된다. 평편 마이크로 디스플레이(4c)에서 방출되는 빛은 두 번 반사된 후, 확대 및 줌아웃 효과가 실현된다. 평편 마이크로 디스플레이(4c)의 사용으로 인해, 광경로의 전체적인 구조는 구형 대칭이 아니며, 비대칭을 보정하기 위해, 바람직하게는 볼록 부분 반사경(2)과 오목 부분 반사경(3) 중 적어도 하나가 비구면이고, 사람의 눈은 줌 조절 기능이 있기 때문에, 각 부품의 위치 이동 또는 면 형상의 변형이 어느 정도 허용되며, 이러한 이동은 근시 도수에 적응하고 동적 줌도 실현할 수 있는 부가적인 효과가 있다. 예시로서, 다음 표에는 두 광학면이 모두 짝수 차수의 비구면을 사용하는 경우의 설계 매개변수 나열되어 있다.

상기 볼록 부분 반사경(2)에서 일면이 반사 필름 코팅되어 가상 이미지의 생성에 참여하면, 타면은 사용자의 도수에 맞추기 위한 근시 교정용 표면으로서 곡률이 변경될 수 있다. 오목 반사경의 양쪽 표면은 마찬가지로 처리하여 도수를 조정할 수 있다.상기 오목 부분 반사경(3)의 일면은 부분 반사 필름층이 코팅되어 있고, 일반적으로 반사 필터 필름이라고 하며, 이 필름층은 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛의 파장에 따라 설계되며, 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛의 중심 파장에 대해 높은 반사율, 예로 90%를 초과하는 반사율을 갖고, 방출되는 빛의 중심 파장 이외의 파장 대역에 대해 비교적 높은 투과율, 예로 90%의 투과율을 갖는다. 이러한 디자인은 주변광의 휘도를 향상시킬 수 있다. 반사 필터 필름은 유전체 필름층, 유전체 금속 조합 필름층, 홀로그램 필름층 및 마이크로 구조 필름층일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로 디스플레이(4), 평면 부분 반사경(17) 및 오목 부분 반사경(3)으로 구성되고, 마이크로 디스플레이(4)는 평면 부분 반사경(17)과 오목 부분 반사경(3) 사이에 위치하여 눈을 향해 빛을 방출한다. 마이크로 디스플레이(4)는 투명 디스플레이(4a)일 수 있고, 또는 회전식 선형 디스플레이(4b)일 수도 있다. 눈과 가까운 부분 반사경은 평면거울이고, 눈과 떨어져 있는 부분 반사경은 오목거울이다. 마이크로 디스플레이(4)의 볼록측에서 빛이 방출되어, 평면 부분 반사경(17)의 일면인 평면 부분 반사경의 내측면(17-1) 또는 평면 부분 반사경의 외측면(17-2)에 의해 반사되고, 일부 빛이 마이크로 디스플레이(4)의 디스플레이 영역을 통과하며 일부 빛이 마이크로 디스플레이(4)의 가장자리 영역을 통과한 후, 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사되어 다시 마이크로 디스플레이를 통과하며, 평면 부분 반사경(17)은 또한 빛을 투과시킬 수도 있으므로, 다시 반사된 빛은 평면 부분 반사경(17)을 통과한 후 안구 위치(1)에 도달하여 사람의 눈으로 관찰할 수 있게 된다. 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛은 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사된 후, 확대 및 줌아웃 효과가 실현된다.

본 구현예에서, 표시된 이미지의 선명도의 균일성을 실현하기 위해, 오목 부분 반사경(2)은 구면으로, 구의 중심이 안구 위치(1)의 중심과 일치하고, 마이크로 디스플레이(4)는 구면 상에 분포되며, 평면 부분 반사경(17)을 기준으로 한 대칭구면의 구의 중심 위치가 안구 위치(1)의 중심이다. 사람의 눈은 줌 조절 기능이 있기 때문에, 각 부품의 위치 이동 또는 면 형상의 변형이 어느 정도 허용되며, 이러한 이동은 근시 도수에 적응하고 동적 줌도 실현할 수 있는 부가적인 효과가 있다. 예시로서, 다음 표에는 어느 하나의 광학 설계 매개변수가 나열되어 있다.

상기 평면 부분 반사경(17)에서 일면이 반사 필름 코팅되어 가상 이미지의 생성에 참여하면, 타면은 사용자의 도수에 맞추기 위한 근시 교정용 표면으로서 곡률이 변경될 수 있다. 오목 반사경의 양쪽 표면은 마찬가지로 처리하여 도수를 조정할 수 있다.상기 오목 부분 반사경(3)의 일면은 부분 반사 필름층이 코팅되어 있고, 일반적으로 반사 필터 필름이라고 하며, 이 필름층은 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛의 파장에 따라 설계되며, 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛의 중심 파장에 대해 높은 반사율, 예로 90%를 초과하는 반사율을 갖고, 방출되는 빛의 중심 파장 이외의 파장 대역에 대해 비교적 높은 투과율, 예로 90%의 투과율을 갖는다. 이러한 설계는 주변광의 휘도를 향상시킬 수 있다. 반사 필터 필름은 유전체 필름층, 유전체 금속 조합 필름층, 홀로그램 필름층 및 마이크로 구조 필름층일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 디스플레이(4)가 투명 디스플레이(4a)인 경우, 그 구조는 일반적으로 투명 보호층(4a-1), 투명 발광 픽셀층(4a-2), 투명 드라이버층(4a-3)으로 구성되며, 미광(stray light)을 방지하기 위한 동적 차광층(4a-4)을 추가할 수 있다. 여기서, 투명 보호층(4a-1)은 일반적으로 투명 재질의 유리 또는 수지로 이루어진다. 투명 발광 픽셀은 OLED, Micro-LED 등으로 구성될 수 있고, 액정 제어의 방식을 통해 실현할 수도 있다. 투명 드라이버층(4a-3)은 ITO, 탄소나노튜브와 그래핀과 같은 투명 도전성 재료로 이루어진 어레이 형태의 드라이버 유닛으로 구성된다. 동적 차광층(4a-4) 상에 또한 복수의 픽셀이 존재하며, 염료 도핑된 액정, 전기 습윤 등 방식을 통해 그레이스케일의 조절을 실현하여, 발광 픽셀에서 사람의 눈과 반대되는 방향으로 방출되는 빛을 차단하도록 구성된다. 동적 차광층(4a-4) 상의 픽셀은 직경이 0.5mm-2mm의 원형 픽셀 또는 0.5mm*20mm의 스트립형 픽셀 등으로 구성되며, 발광 픽셀보다 훨씬 클 수 있다. 그 목적은 빛의 방출을 차단하는 것이므로, 일 방향을 따른 픽셀의 크기가 사람의 동공보다 작으면 빛이 사람의 눈에 입사되도록 보장할 수 있다. 물론 사람의 눈에 더 많은 빛이 입사될 수 있도록 0.5mm이하로 유지하는 것이 가장 바람직하다. 평편 마이크로 디스플레이(4c)가 투명 디스플레이일 경우, 구조가 투명 디스플레이(4a)와 동일하고, 그 형상이 평면인 차이점을 갖는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 투명 디스플레이의 가장자리에 투명 디스플레이 외측 브래킷(4a-5)을 배치함으로써 글라스 프레임과의 조립이 용이하도록 한다. 또한, 볼록 부분 반사경(2)의 가장자리에는 볼록 부분 반사경의 연장단부(2-3)가 배치되고, 이 연장단부는 오목 부분 반사경(3) 및 글라스 프레임과 밀폐공간을 형성하여 먼지를 방지하는 효과를 나타낼 수 있으며, 동시에 밀폐공간에 질소 또는 불활성 가스를 주입하거나 진공화하여 내부 장치의 산화를 방지하고 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 도 7은 선형 디스플레이를 제시하는 도면이고, 드라이버 및 호선형 브래킷(4b-2) 상에 하나 이상의 열로 분포된 발광 픽셀(4b-1)이 있고, 전체 폭은 사람 눈의 동공 직경을 초과하지 않으며 얇을수록 좋다. 도 8에 도시된 바와 같이, 호선형의 가공 난이도를 고려하여, 복수의 직선형 디스플레이 유닛(4b-3)을 세그먼트별로 배치하여 연결(splicing)의 방식으로 선형 디스플레이(4b) 전체를 형성할 수 있다. 도 8은 이러한 연결 방식 중 하나를 보여주는데, 상반부 세그먼트와 하반부 세그먼트가 함께 조합되어 전체가 하나의 완정한 화면을 스캔할 수 있도록 한다. 이때. 직선형 디스플레이 유닛(4b-3) 사이에 비표시 영역(4b-4)이 존재하고, 상기 비표시 영역(4b-4)에 드라이버 회로를 배치할 수 있다는 장점이 있다. 인접한 두 바퀴의 직선형 디스플레이 유닛(4b-3)이 연결하는 위치에는 일반적으로 디스플레이 중첩 영역(4b-5)의 자리를 보류하여 장착 오차 보정에 사용할 수 있다. 평편 마이크로 디스플레이(4c)가 회전식 선형 디스플레이인 경우, 구조가 선형 디스플레이(4b)와 동일하고, 그 형상이 직선형인 차이점이 있으므로, 도 8에 표시된 세그먼트 분할 방식으로 배열할 필요가 없다.

도 9에 도시된 바와 같이, 도 9는 선형 디스플레이의 회전 구조를 제시하는 도면으로, 발광 픽셀(4b-1)과 등진 선형 디스플레이(4b)의 일측의 중심에는 회전용 스몰홀이 배치되고, 그 크기는 일반적으로 0.2mm 내지 1mm이며, 오목 부분 반사경(3)의 중심에는 스몰홀과 매칭되는 직경을 갖는 가는 축(thin shaft)(18)이 고정되어 선형 디스플레이(4b)의 반경 방향 이동을 제한하고, 선형 디스플레이(4b)는 상기 축을 중심으로 회전이 가능하다. 오목 부분 반사경(3)의 전방에는 회전 브래킷(21)이 배치될 수 있고, 그 중심에 가는 축(18)을 고정시키며, 회전 브래킷은 투명 재료로 제작된 렌즈 또는 가는 금속 스트립일 수 있다. 중심 축의 길이가 비교적 짧기 때문에, 가는 축(18)과 스몰홀 사이의 미세한 간극은 선형 디스플레이(4b)의 축 방향 스윙을 초래할 수 있고, 자기(magnetism)적 구속의 방식으로 이러한 스윙을 제한할 수 있다. 회전링(4b-6)의 외측에는 내측 자기링(10)이 고정되고, 내측 자기링(10)은 회전링(4b-6)과 함께 회전하며, 내측 자기링(10)의 외측에는 글라스 프레임에 고정된 외측 자기링(12)이 배치되며, 내측 자기링(10)과 외측 자기링(12)은 동심원을 형성하고 그 사이에는 마찰을 방지하기 위해 공기 간격이 존재한다. 내측 자기링(10)과 외측 자기링(12)의 자화 방향이 반대되는 경우, 자기적 구속이 형성되어 동일 평면으로 유지하려는 힘이 생긴다. 펄스 모터를 사용하는 경우, 회전링의 자석이 모두 같은 방향으로 배열되어 있으므로 외측 자기링(12)과 조합되어 마찬가지로 안정적인 구조를 구성할 수 있어, 이 경우 내측 자기링(10)을 생략할 수 있다. 회전링(4b-6)의 좌측 또는 우측에는 글라스 프레임에 고정되는 드라이버 코일 또는 PCB가 배치되고, 상기 드라이버 코일 또는 PCB는 회전링(4b-6)의 회전을 구동할 수 있으며 선형 디스플레이(4b)에 무선으로 전원을 공급할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 다른 회전 구조를 제시하는 도면으로서, 회전링(4b-6)의 외주에는 슬라이딩 링(16)이 슬리브되고, 이는 마찰 저항이 낮은 특성을 가지며, 일반적으로 금속 또는 테프론 등으로 이루어지고, 대응하는 위치의 상방에는 자기 구속링(19), 자기 전도링(13), 내마모성 링(14) 등이 글라스 프레임에 고정되어 있으며, 여기서, 내마모성 링(14)과 슬라이딩 링(16) 사이에는 윤활 간극(15)이 존재한다. 이 구조의 원리는 자기 구속링(19)이 자기 전도링(13)을 통해 윤활 간극(15) 주위에 자기장을 전달하고, 윤활 간극(15) 내에 자기유체를 충전하면 액체 윤활을 형성할 수 있고, 또한, 자기적 구속으로 인해 자기유체가 누출되지 않고 안정적인 밀봉 구조를 형성하는 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 평편 마이크로 디스플레이(4c)에서 발광 픽셀과 등진 일측의 중심에는 회전용 스몰홀이 배치되고, 그 크기는 일반적으로 0.2mm 내지 1mm이며, 오목 부분 반사경(3)과 가까운 일측에는 회전 브래킷(21)이 배치되고, 회전 브래킷(21)의 중심에는 스몰홀과 매칭되는 직경을 갖는 가는 축(18)이 고정되어 평편 마이크로 디스플레이(4c)의 반경 방향 이동을 제한하고, 평편 마이크로 디스플레이(4c)는 상기 축을 중심으로 회전이 가능하다. 중심 축의 길이가 비교적 짧기 때문에, 가는 축(18)과 스몰홀 사이의 미세한 간극은 평편 마이크로 디스플레이(4c)의 축 방향 스윙을 초래할 수 있고, 자기적 구속의 방식으로 이러한 스윙을 제한할 수 있다. 평편 마이크로 디스플레이(4c)의 상단에는 평편 마이크로 디스플레이의 연장단부(4c-1)가 연결되고, 상기 평편 마이크로 디스플레이의 연장단부(4c-1)는 평편 마이크로 디스플레이의 회전링(4c-2)에 고정 연결된다. 평편 마이크로 디스플레이의 회전링(4c-2)의 외측에는 내측 자기링(10)이 고정되고, 내측 자기링(10)은 평편 마이크로 디스플레이의 회전링(4c-2)과 함께 회전하며, 내측 자기링(10)의 외측에는 글라스 프레임에 고정된 외측 자기링(12)이 배치되며, 내측 자기링(10)과 외측 자기링(12)은 동심원을 형성하고 그 사이에는 마찰을 방지하기 위해 공기 간격이 존재한다. 내측 자기링(10)과 외측 자기링(12)의 자화 방향이 반대되는 경우, 자기적 구속이 형성되어 동일 평면으로 유지하려는 힘이 생긴다. 펄스 모터를 사용하는 경우, 회전링의 자석이 모두 같은 방향으로 배열되어 있으므로 외측 자기링(12)과 조합되어 마찬가지로 안정적인 구조를 구성할 수 있어, 이 경우 내측 자기링(10)을 생략할 수 있다.

평편 마이크로 디스플레이(4c)에 가까운 가는 축(18)의 일측에는 중앙 영구자석(23)이 배치될 수 있고, 중앙 영구자석(23)과 가는 축(18) 사이에는 일반적으로 일정한 중심 간극(22)이 존재하며, 이 중심 간극(22)에 자기유체를 충전하면 윤활 작용을 할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 도 12는 평면 부분 반사경(17)의 회전 방법을 나타낸 것으로서, 회전링(4b-6)의 외주에는 슬라이딩 링(16)이 슬리브되고, 이는 마찰 저항이 낮은 특성을 가지며, 일반적으로 금속 또는 테프론 등으로 이루어지고, 대응하는 위치의 상방에는 자기 구속링(19), 자기 전도링(13), 내마모성 링(14) 등이 글라스 프레임에 고정되어 있으며, 여기서, 내마모성 링(14)과 슬라이딩 링(16) 사이에는 윤활 간극(15)이 존재한다. 이 구조의 원리는 자기 구속링(19)이 자기 전도링(13)을 통해 윤활 간극(15) 주위에 자기장을 전달하고, 윤활 간극(15) 내에 자기유체를 충전하면 액체 윤활을 형성할 수 있고, 또한, 자기적 구속으로 인해 자기유체가 누출되지 않고 안정적인 밀봉 구조를 형성하는 것이다. 도 20의 구조와 유사하게, 회전 브래킷(21)을 추가함으로써 축을 중심으로 회전하는 방식을 채택할 수도 있다.

볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3) 및 글라스 프레임에 의해 형성된 밀폐공간의 내부는 질소 또는 불활성 가스를 채워 산화를 방지하여 사용 수명을 향상시킬 수 있고, 또한 진공화하여 회전 저항을 더욱 줄일 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 회전링(4b-6) 또는 평편 마이크로 디스플레이의 회전링(4c-2) 상의 영구자석은 배열 방식이 NS 교번 배열일 수 있고, 도 14에 도시된 바와 같이, 회전링(4b-6) 또는 평편 마이크로 디스플레이의 회전링(4c-2) 상의 영구자석은 배열 방식이 할바흐 어레이(Halbach array) 배열일 수도 있다. 상기 두 가지 배열을 사용하는 모터는 일반적으로 BLDC 모터(Brushless DC Motor)의 범주에 속한다. 회전링의 좌측 또는 우측의 대응되는 위치에는 드라이버 및 전원공급 코일 또는 PCB(11)가 배치되고, 이는 전력으로 회전링이 회전하도록 구동하는 동시에 마이크로 디스플레이에 전원을 공급할 수 있다.

상기 설계를 통해, 본 구현예에 따른 광학 시스템은 안경의 전체 두께를 단축시키고 사출동공 직경을 증가시킬 수 있어, 사용자의 착용감이 보다 편안하고, 보다 미관적이다. 두 번의 반사를 통해 광학적으로 마이크로 디스플레이의 크기를 증가시킴으로써, 마이크로 디스플레이의 제조 난이도가 낮아지고 회전에 필요한 정밀도가 낮아지며 더 높은 해상도를 지원할 수 있다.

본 구현예에서는 접이식 광경로를 통해 전체 광학 시스템의 구조가 얇아져, 편안함을 높이는 동시에 마찰이 적고 안정적으로 회전하는 방안을 제공할 수 있다.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 본 구현예는 위상 지연 파장판, 편광 소자 및 동적 차광장치를 추가하였으며, 상기 위상 지연 파장판은 일반적으로 1/4파장판과 1/2파장판을 포함하고, 상기 편광 소자는 주로 흡수형 편광판, 금속 와이어 그리드 편광판 및 유전체 필름 편광판 등을 포함한다. 위상 지연 파장판과 편광 소자를 조합하여 사용하면 빛 에너지 이용률을 높이고 미광 간섭을 줄일 수 있다.

상기 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)과 마이크로 디스플레이(4) 사이에 위상 지연 파장판(5)을 추가하거나, 또는 마이크로 디스플레이(4)와 오목 부분 반사경(3) 사이에 위상 지연 파장판(5)을 추가할 수 있다.

마이크로 디스플레이(4)와 오목 부분 반사경(3) 사이에 위상 지연 파장판(5)을 배치할 수 있고, 상기 위상 지연 파장판(5)은 오목 부분 반사경(3)에 부착될 수 있으며, 마이크로 디스플레이(4)와 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17) 사이에도 위상 지연 파장판(5)을 삽입할 수 있고, 상기 위상 지연 파장판(5)은 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17) 상에 부착될 수 있다.

오목 부분 반사경(3) 상에 외측 편광 소자(8)가 부착될 수 있고, 볼록 부분 반사경(2) 상에 내측 편광 소자(9)가 부착될 수 있다.

상기 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)의 일측에 전면 동적 차광층(20)이 배치된다.

도 17에 도시된 바와 같이, 위상 지연 파장판(5)이 오목 부분 반사경(3)과 마이크로 디스플레이(4) 사이에 위치하는 경우의 광경로 원리도이다. 마이크로 디스플레이(4)에서 제1 p형 직선편광(7a-1)이 방출되고, p광 반사 및 s광 투과를 위한 필름이 코팅된 볼록 부분 반사경(2)에 의해 반사된 빛은 여전히 제2 p형 직선편광(7a-2)이며, 이어서 위상 지연 파장판(5)을 투과한 후에는 제1 원편광 또는 타원편광(7a-3)으로 변하고, 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사된 빛은 여전히 제2 원편광 또는 타원편광(7a-4)이며, 이어서 위상 지연 파장판(5)을 다시 투과한 후에는 제1 s형 직선편광(7a-5)으로 변하고, 이러한 빛은 볼록 부분 반사경(2)을 통과하여 사람의 눈에 최대한으로 입사될 수 있는 동시에 미광의 간섭을 피할 수 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, 위상 지연 파장판(5)이 볼록 부분 반사경(2)과 마이크로 디스플레이(4) 사이에 위치하는 경우의 광경로 원리도이다. 마이크로 디스플레이(4)에서 제3 원편광 또는 타원편광(7b-1)이 방출되고, 위상 지연 파장판(5)을 투과한 후에는 제3 p형 직선편광(7b-2)으로 변하며, p광 반사 및 s광 투과를 위한 필름이 코팅된 볼록 부분 반사경(2)에 의해 반사된 빛은 여전히 제4 p형 직선편광(7b-3)이고, 이어서 위상 지연 파장판(5)을 투과한 후에는 제4 원편광 또는 타원편광(7b-3)으로 변하며, 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사된 빛은 여전히 제5 원편광 또는 타원편광(7b-4)이며, 이어서 위상 지연 파장판(5)을 다시 투과한 후에는 제2 s형 직선편광(7b-5)으로 변하고, 이러한 빛은 볼록 부분 반사경(2)을 통과하여 사람의 눈에 최대한으로 입사될 수 있는 동시에 미광의 간섭을 피할 수 있다.

이와 같은 시스템의 양측에는 외측 편광 소자(8)와 내측 편광 소자(9)가 추가될 수 있고, 편광 방향을 조정하여 주변광으로 인한 미광을 제거하여 더 좋은 효과를 얻을 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)의 사람 눈과 가까운 일측에는 전면 동적 차광장치(20)가 배치될 수 있고, 이는 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되어 직접 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)을 통과하는 빛을 차단하는 역할을 한다. 이는 그레이스케일 픽셀로 구성되었고, 마이크로 디스플레이(4)가 스캐닝하여 빛을 방출할 때, 동적 차광층(20)은 마이크로 디스플레이에서 방출된 빛이 직접 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)을 통과하여 사람 눈으로 입사되는 위치에서 블랙 상태로 변하고, 그 외의 위치에서 화이트 상태로 하여, 사람 눈으로 직접 입사되는 미광을 차단하고 이미지의 명암비를 향상시킨다. 동적 차광장치(20)는 마이크로 디스플레이(4)와 볼록 부분 반사경(2) 사이에 배치될 수도 있다. 그 픽셀의 크기는 적어도 일 방향에서 사람 눈의 동공보다 작아야 한다. 위상 지연 파장판(5), 외측 편광 소자(8), 내측 편광 소자(9) 및 동적 차광층(20)의 면형상은 제한되지 않으며, 곡면 또는 평면일 수 있다는 점을 강조하고자 한다.

본 구현예에서, 위상 지연 파장판, 편광 소자 및 동적 차광장치를 추가함으로써, 빛 에너지 이용률을 높이고 휘도를 향상시킬 수 있는 동시에 미광의 간섭을 감소시킨다.

구체적인 구현예 2로서, 도 20 내지 도 24를 참조하여 본 구현예를 설명하며, 본 구현예의 마이크로 디스플레이(4)의 구조 및 회전 방법은 상기 구현예 1과 유사하므로, 중복 설명은 생략한다.

도 20에 도시된 바와 같이, 단초점 근안 디스플레이 시스템은 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f), 볼록 부분 반사경(2) 및 오목 부분 반사경(3)을 포함하고, 여기서, 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)는 사람 눈과 떨어져 있는 오목 부분 반사경(3)의 외측에 위치하여 눈을 향해 빛을 방출한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 그 위치는 오목 부분 반사경의 외측면(3-2)에 밀착될 수 있고, 또한, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 일정 간격(예를 들어 3mm)을 두고 배치될 수도 있다. 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)는 투명 디스플레이 또는 회전식 선형 디스플레이일 수 있고, 또는 비투명 디스플레이로 가상 현실에 사용될 수도 있다. 눈과 가까운 부분 반사경은 볼록거울이고, 눈과 떨어져 있는 부분 반사경은 오목거울이다. 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)에서 사람의 눈을 향해 빛을 방출되고, 빛이 오목 부분 반사경(3)을 통과한 후, 볼록 부분 반사경(2)의 일면인 볼록 부분 반사경의 내측면(2-1) 또는 볼록 부분 반사경의 외측면(2-2)에 의해 반사되고, 이어서 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사되며, 볼록 부분 반사경(2)은 또한 빛을 투과시킬 수도 있으므로, 다시 반사된 빛은 볼록 부분 반사경(2)을 통과한 후 안구 위치(1)에 도달하여 사람의 눈으로 관찰할 수 있게 된다. 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)에서 방출되는 빛은 볼록 부분 반사경(2) 및 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사된 후, 확대 및 줌아웃 효과가 실현된다.

본 구현예에서, 표시된 이미지의 선명도의 균일성을 실현하기 위해, 볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3) 및 외측 마이크로 디스플레이(4d)는 동심구 구면(球面)에 분포되며, 구의 중심 위치가 안구 위치(1)의 중심이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 외측 마이크로 디스플레이(4d)의 제조 난이도를 줄이기 위하여, 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)를 사용할 경우, 광경로의 전체적인 구조는 구형 대칭이 아니며, 비대칭을 보정하기 위해, 바람직하게는 볼록 부분 반사경(2)과 오목 부분 반사경(3) 중 적어도 하나가 비구면이다. 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)의 전방에는 동적 차광장치(20)가 추가될 수 있고, 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)로부터 사람의 눈에 직접 입사되는 광경로에서 전면 동적 차광장치의 블랙 상태 픽셀(20-1)로 조정함으로써 사람의 눈에 직접 입사되는 미광(24)을 감소시킨다.

사람의 눈은 줌 조절 기능이 있기 때문에, 각 부품의 위치 이동 또는 면 형상의 변형이 어느 정도 허용되며, 이러한 이동은 근시 도수에 적응하고 동적 줌도 실현할 수 있는 부가적인 효과가 있다. 예시로서, 다음 표에는 대칭으로 설계된 광학 매개변수가 나열되어 있다.

볼록 부분 반사경(2)에서 일면이 반사 필름 코팅되어 가상 이미지의 생성에 참여하면, 타면은 사용자의 도수에 맞추기 위한 근시 교정용 표면으로서 곡률이 변경될 수 있다. 오목 반사경의 양쪽 표면은 마찬가지로 처리하여 도수를 조정하여 주변광이 사람의 눈에 선명하게 도달할 수 있도록 한다. 도 23에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)가 오목 부분 반사경(3)의 외측에 있을 경우, 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)의 전방에 외측 편광 소자(8)를 배치한 다음, 외측 위상 지연 파장판(5-2)을 배치하할 수 있으며, 또한, 볼록 부분 반사경(2)과 오목 부분 반사경(3) 사이에 내측 위상 지연 파장판(5-1)을 추가할 수 있다. 각 위상 지연 파장판은 볼록 부분 반사경(2)과 오목 부분 반사경(3)의 표면에 부착될 수 있다. 상기 위상 지연 파장판, 편광 소자 및 동적 차광장치는 모두 더 나은 효과를 얻기 위해 사용되는 장치이지만 필수는 아니다.

다음 표에는 허상 거리가 2mm이고, 주변광에 초점력이 없으며, 비-근시에 적용되는 설계 매개변수를 나열하였다.

도 24에 도시된 바와 같이, 빛 에너지 이용률을 높이고 미광의 간섭을 감소하기 위해, 스트립형 오목 반사경(25)을 사용할 수 있는데, 스트립형 오목 반사경의 전면(25-1) 또는 스트립형 오목 반사경의 후면(25-2)에는 일정 반사율의 필름층을 코팅하고, 폭은 일반적으로 1㎜ 내지 10㎜ 사이이다. 스트립형 오목 반사경(25)은 외측 마이크로 디스플레이(4d)와 고정 연결되어 함께 회전한다. 외측 마이크로 디스플레이(4d)의 외측에는 투명 보호 하우징(26)이 배치되며, 이는 글라스 프레임에 고정 연결된다. 외측 마이크로 디스플레이(4d)의 디스플레이 스크린 브래킷(27)에는 회전용 스몰홀이 배치되고, 그 크기는 일반적으로 0.2mm 내지 5mm이며, 투명 보호 하우징(26)의 중심에는 스몰홀과 매칭되는 직경을 갖는 가는 축(18)이 고정되어 외측 마이크로 디스플레이(4d)의 반경 방향 이동을 제한하고, 외측 마이크로 디스플레이(4d)는 상기 축을 중심으로 회전이 가능하다. 중심 축의 길이가 비교적 짧기 때문에, 가는 축(18)과 스몰홀 사이의 미세한 간극은 외측 마이크로 디스플레이(4d)의 축 방향 스윙을 초래할 수 있고, 자기적 구속의 방식으로 이러한 스윙을 제한할 수 있다. 외측 마이크로 디스플레이의 회전링(4d-1)의 외측에는 내측 자기링(10)이 고정되고, 내측 자기링(10)은 외측 마이크로 디스플레이의 회전링(4d-1)과 함께 회전하며, 내측 자기링(10)의 외측에는 글라스 프레임에 고정된 외측 자기링(12)이 배치되며, 내측 자기링(10)과 외측 자기링(12)은 동심원을 형성하고 그 사이에는 마찰을 방지하기 위해 공기 간격이 존재한다. 내측 자기링(10)과 외측 자기링(12)의 자화 방향이 반대되는 경우, 자기적 구속이 형성되어 동일 평면으로 유지하려는 힘이 생긴다. 펄스 모터를 사용하는 경우, 회전링의 자석이 모두 같은 방향으로 배열되어 있으므로 외측 자기링(12)과 조합되어 마찬가지로 안정적인 구조를 구성할 수 있어, 이 경우 내측 자기링(10)을 생략할 수 있다. 외측 마이크로 디스플레이의 회전링(4d-1)의 좌측 또는 우측에는 글라스 프레임에 고정되는 드라이버 코일 또는 PCB가 배치되고, 상기 드라이버 코일 또는 PCB는 외측 마이크로 디스플레이의 회전링(4d-1)의 회전을 구동할 수 있으며 선형 디스플레이(4b)에 무선으로 전원을 공급할 수 있다. 외측 마이크로 디스플레이(4d)에 가까운 가는 축(18)의 일측에는 중앙 영구자석(23)이 배치될 수 있고, 중앙 영구자석(23)과 가는 축(18) 사이에는 일반적으로 일정한 중심 간극(22)이 존재하며, 이 중심 간극(22)에 자기유체를 충전하면 윤활 작용을 할 수 있다.상기와 같이 스트립형의 반사경과 마이크로 디스플레이를 동시에 회전시키는 방식은 구현예 1에도 적용될 수 있다.

본 구현예의 장점은, 빛이 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)를 여러번 통과할 필요가 없는 것이고, 마이크로 디스플레이가 일정한 흡수를 나타낼 때, 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)에 대한 여러번 통과로 인해 빛 에너지가 손실되는 것을 피할 수 있다. 또한, 외측 마이크로 디스플레이(4d) 또는 외측 평편 마이크로 디스플레이(4f)와 오목 부분 반사경(3) 사이에 위상 지연 파장판과 편광 소자를 배치할 수 있어 자유도가 향상된다.

이상에서 설명된 실시예의 각 기술적 특징들은 임의로 조합될 수 있고, 설명의 간략화를 위해, 상기 실시예에서 기술적 특징들의 모든 가능한 조합은 서술되지 않았지만, 이들의 기술적 특징의 조합에 모순이 없는 한 본 명세서의 기재 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

이상에서 설명된 실시예는 단지 본 출원의 특정 실시예를 나타내며, 그에 대한 설명은 구체적이고 상세하지만, 본 출원의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 출원의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정을 행할 수 있으며, 이들은 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의해 결정된다.

1: 안구 위치, 2: 볼록 부분 반사경, 2-1: 볼록 부분 반사경의 내측면, 2-2: 볼록 부분 반사경의 외측면, 2-3: 볼록 부분 반사경의 연장단부, 3: 오목 부분 반사경, 3-1: 오목 부분 반사경의 내측면, 3-2: 오목 부분 반사경의 외측면, 4: 마이크로 디스플레이, 4a: 투명 디스플레이, 4a-1: 투명 보호층, 4a-2: 투명 발광 픽셀층, 4a-3: 투명 드라이버층, 4a-4: 동적 차광층, 4a-5: 투명 디스플레이 외측 브래킷, 4b: 선형 디스플레이, 4b-1: 발광 픽셀, 4b-2: 드라이버 및 호선형 브래킷, 4b-3: 직선형 디스플레이 유닛, 4b-4: 비표시 영역, 4b-5: 디스플레이 중첩 영역, 4b-6: 회전링, 4b-6-1: 회전링의 S극 외측 영구자석, 4b-6-2: 회전링의 N극 외측 영구자석, 4b-6-3: 회전링의 외지향 영구자석, 4b-6-4: 회전링의 내지향 영구자석, 4b-6-5: 회전링의 시계방향 지향 영구자석, 4b-6-6: 회전링의 반시계방향 지향 영구자석, 4c: 평편 마이크로 디스플레이, 4c-1: 평편 마이크로 디스플레이의 연장단부, 4c-2: 평편 마이크로 디스플레이의 회전링, 4d: 외측 마이크로 디스플레이, 4d-1: 외측 마이크로 디스플레이의 회전링, 4f: 외측 평편 마이크로 디스플레이, 5: 위상 지연 파장판, 5-1: 내측 위상 지연 파장판, 5-2: 외측 위상 지연 파장판, 6: 편광기, 7: 빛, 7a-1: 제1 p형 직선편광, 7a-2: 제2 p형 직선편광, 7a-3: 제1 원편광 또는 타원편광, 7a-4: 제2 원편광 또는 타원편광, 7a-5: 제1 s형 직선편광, 7b-1: 제3 원편광 또는 타원편광, 7b-2: 제3 p형 직선편광, 7b-3: 제4 원편광 또는 타원편광, 7b-4: 제5 원편광 또는 타원편광, 7b-5: 제2 s형 직선편광, 8: 외측 편광 소자, 9: 내측 편광 소자, 10: 내측 자기링, 11: 드라이버 및 전원공급 코일 또는 PCB, 12: 외측 자기링, 13: 자기 전도링, 14: 내마모성 링, 15: 윤활 간극, 16: 슬라이딩 링, 17: 평면 부분 반사경, 17-1: 평면 부분 반사경의 내측면, 17-2: 평면 부분 반사경의 외측면, 18: 가는 축, 19: 자기 구속링, 20: 동적 차광장치, 20-1: 전면 동적 차광장치의 블랙 상태 픽셀, 21: 회전 브래킷, 22: 중심 간극, 23: 중앙 영구자석, 24: 미광, 25: 스트립형 오목 반사경, 25-1: 스트립형 오목 반사경의 전면, 25-2: 스트립형 오목 반사경의 후면, 26: 투명 보호 하우징, 27: 디스플레이 스크린 브래킷.

Claims

단초점 근안 디스플레이 시스템으로서,
오목 부분 반사경(3), 마이크로 디스플레이(4), 안구 위치(1)에 대해 상기 오목 부분 반사경(3)보다 가깝게 배치된 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)을 포함하고;
상기 마이크로 디스플레이(4)는 볼록 부분 반사경(2)과 오목 부분 반사경(3) 사이에 위치하거나, 또는 평면 부분 반사경(17)과 오목 부분 반사경(3) 사이에 위치하며;
상기 마이크로 디스플레이(4)는 투명 디스플레이 또는 회전식 선형 디스플레이로 구성되고 안구 위치(1)를 향해 빛을 방출하며, 방출된 빛은 먼저 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)에 의해 반사되고, 반사된 빛은 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사되며, 다시 반사된 빛은 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17)을 통과하여 안구 위치(1)에 도달함으로써 확대 및 줌아웃 효과가 실현되고;
상기 볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3) 및 마이크로 디스플레이(4)는 면 형상과 상대적인 위치가 사용자의 근시 도수에 적응하도록 구성되고, 상기 볼록 부분 반사경(2) 및 오목 부분 반사경(3)은 빛의 일부를 투과시키도록 구성되어 주변광이 사람의 눈에 선명하게 입사되는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,
빛 에너지 이용률이 향상되고 미광이 감소되도록, 안구 위치(1), 볼록 부분 반사경(2) 또는 평면 부분 반사경(17), 오목 부분 반사경(3) 및 마이크로 디스플레이(4) 중 임의의 사이에는 위상 지연 파장판 또는 편광 소자가 배치되는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,
상기 볼록 부분 반사경(2)의 표면에는, p형 직선편광을 반사하고 s형 직선편광을 투과시킬 수 있는 광학 필름층이 존재하고; 상기 오목 부분 반사경(3)의 표면에는, 마이크로 디스플레이(4) 픽셀에서 방출된 빛의 파장에 대해 가장 높은 반사율을 가지면서 마이크로 디스플레이(4)에서 방출된 빛의 파장을 제외한 다른 파장에 대해 가장 높은 투과율을 갖는 광학 필름층이 코팅되는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,
선형 디스플레이는 복수의 직선형 디스플레이 유닛(4b-3)이 세그먼트별로 연결되어 형성되고, 인접한 직선형 디스플레이 유닛(4b-3) 사이에는 비표시 영역(4b-4)이 배치되며, 회전할 때 인접한 두 바퀴의 직선형 디스플레이 유닛(4b-3)이 연결되는 위치에는 장착 오차 보정을 위한 디스플레이 중첩 영역(4b-5)이 마련되는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,
상기 선형 디스플레이의 가장자리에는 회전링(4b-6)이 연결되고, 오목 부분 반사경(3)의 중심에는 가는 축(18)이 고정됨으로써, 선형 디스플레이(4b)의 반경 방향 이동이 제한되며, 선형 디스플레이(4b)가 상기 가는 축을 중심으로 회전하고;
상기 회전링(4b-6)의 외측에는 내측 자기링(10)이 고정되고, 내측 자기링(10)의 외측에는 글라스 프레임에 고정된 외측 자기링(12)이 배치되며, 내측 자기링(10)과 외측 자기링(12)은 동심원을 형성하고 그 사이에는 공기 간격이 존재함으로써, 마찰을 방지하고, 자기적 구속이 형성되며;
글라스 프레임에는 회전링(4b-6)의 좌측 또는 우측과 대응하여 드라이버 코일 또는 PCB(11)가 배치되고, 상기 드라이버 코일 또는 PCB(11)는 회전링(4b-6)의 회전을 구동하고 선형 디스플레이(4b)에 무선으로 전원을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,
선형 디스플레이의 회전링(4b-6)의 외주에는 슬라이딩 링(16)이 슬리빙되어 있고, 상기 슬라이딩 링(16)의 상방에는 글라스 프레임의 대응하는 위치에 고정된 자기 구속링(19), 자기 전도링(13) 및 내마모성 링(14)이 배치되며, 내마모성 링(14)과 슬라이딩 링(16) 사이에는 윤활 간극(15)이 존재하고; 상기 자기 구속링(19)은 자기 전도링(13)을 통해 윤활 간극(15) 주위에 자기장을 전달하고, 윤활 간극(15) 내에 자기유체를 충전하여, 유체 윤활의 안정적인 밀봉 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,
볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3) 및 글라스 프레임에 의해 형성된 밀폐공간의 내부는 질소 또는 불활성 가스가 채워져 있거나 진공화됨으로써, 내부 장치의 산화를 방지하고 회전 저항을 줄이는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오목 부분 반사경(3)은 스트립형 오목 반사경이고, 마이크로 디스플레이(4)를 따라 동기화 회전하는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 시스템.
단초점 근안 디스플레이 광학 시스템으로서,
마이크로 디스플레이(4), 볼록 부분 반사경(2) 및 오목 부분 반사경(3)을 포함하며;
상기 마이크로 디스플레이(4)는 회전식 선형 디스플레이 또는 투명 디스플레이로 구성되어 안구 위치(1)를 향해 빛을 방출하고; 마이크로 디스플레이(4)가 회전식 선형 디스플레이로 구성되는 경우, 외측에는 투명 보호 하우징(26)이 배치되며;
상기 볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3)은 상기 안구 위치(1)로부터 마이크로 디스플레이(4)의 방향을 따라 그 사이에 순차적으로 배치되고;
상기 마이크로 디스플레이(4)에서 방출되는 빛은 오목 부분 반사경(3)을 통과한 후 볼록 부분 반사경(2)에 의해 반사되고, 이어서, 상기 오목 부분 반사경(3)에 의해 반사된 후 볼록 부분 반사경(2)을 통과하여 안구 위치(1)에 도달함으로써, 마이크로 디스플레이(4)의 이미지에 대한 확대 및 줌아웃 효과가 실현되며;
상기 볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3) 및 마이크로 디스플레이(4)는 면 형상과 상대적인 위치가 사용자의 근시 도수에 적응하도록 구성되고, 상기 볼록 부분 반사경(2) 및 오목 부분 반사경(3)은 빛의 일부를 투과시키도록 구성되어 주변광이 사람의 눈에 선명하게 입사되는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 광학 시스템.
제9항에 있어서,
빛 에너지 이용률이 향상되고 미광이 감소되도록, 안구 위치(1), 볼록 부분 반사경(2), 오목 부분 반사경(3) 및 마이크로 디스플레이(4) 중 임의의 사이에는 위상 지연 파장판 또는 편광 소자가 배치되는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 광학 시스템.
제9항에 있어서,
상기 오목 부분 반사경(3)은 스트립형 오목 반사경(25)이고, 상기 스트립형 오목 반사경(25)은 외측 마이크로 디스플레이(4d)와 연결되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 단초점 근안 디스플레이 광학 시스템.