KR20240013559A - 광학 장치 및 이를 포함하는 웨어러블 장치 - Google Patents

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KR20240013559A
KR20240013559A KR1020220091270A KR20220091270A KR20240013559A KR 20240013559 A KR20240013559 A KR 20240013559A KR 1020220091270 A KR1020220091270 A KR 1020220091270A KR 20220091270 A KR20220091270 A KR 20220091270A KR 20240013559 A KR20240013559 A KR 20240013559A
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김지성
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 광학 장치는, 광 신호 생성부; 상기 광 신호 생성부 상에 배치되는 렌즈 모듈: 상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 제 1 광 가이드 및 제 2 광 가이드; 상기 제 1 광 가이드와 이격되어 배치되는 광원을 포함하고, 상기 제 1 광 가이드는 상기 광원과 제 1 방향으로 중첩되는 제 1 영역 및 상기 렌즈 모듈의 광축과 평행한 제 2 방향으로 중첩되는 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 두께는 서로 다르다.

Description

광학 장치 및 이를 포함하는 웨어러블 장치{OPTICAL DEVICE AND WEARABLE DEVICE COMPRISING THE SAME}
실시예는 광학 장치 및 이를 포함하는 웨어러블 장치에 관한 것이다.
최근 기술의 발전에 따라, 신체에 착용 가능한 다양한 형태의 웨어러블 장치가 나오고 있다. 그 중 증강현실(Augmented Reality, AR) 장치는 사용자의 머리에 착용하는 안경 형태의 웨어러블 장치로써, 디스플레이를 통해 시각적 정보를 제공함으로써 사용자에게 증강현실 서비스를 제공할 수 있다.
증강현실(Augmented Reality)이란, 실제 환경에 3차원 영상을 삽입하여 현실 세계 정보와 가상의 영상을 혼합한 것을 의미한다.
현실 세계 정보에는 착용자가 필요로 하지 않는 정보도 있고, 때로는 착용자가 필요로 하는 정보가 부족할 수도 있다. 그러나 증강현실 시스템은 현실 세계와 가상 세계를 결합함으로써 실시간으로 착용자에게 현실 세계와 필요한 정보의 상호 작용이 이루어지도록 하는 것이다.
이러한 증강현실(AR) 장치는 시야가 막히는 가상현실(VR) 장치와 달리 이용 도중에도 앞을 볼 수 있다. 또한, 일반 안경처럼 착용한 상태에서 눈앞에 와이드 스크린 화면 수준의 디스플레이를 띄우거나 다양한 AR 콘텐츠 이용이 가능하다. 또한, 사용자 중심으로 360도 모든 공간을 활용하여 현실과 AR 콘텐츠를 결합한 확장현실 경험을 지원할 수 있다. 또한, 양손이 자유로운 상태에서 사용자 시점에 최적화된 디스플레이를 제공한다는 점에서 스마트폰을 대체하는 기술로 발전 중이다.
상기 증강현실 장치는 착용자들에게 증강현실 영상을 제공하기 위해 광학 장치를 포함할 수 있다. 이러한 광학 장치는 웨어러블 장치의 디스플레이부로 이미지를 전달하는 프로젝트일 수 있다.
이러한 광학 장치에서 생성된 이미지는 디스플레이부를 통해 사용자의 눈으로 전달되고, 사용자는 증강현실 영상을 제공받을 수 있다.
한편, 이러한 광학 장치를 사용하는 웨어러블 장치는 한국공개특허 KR10-2015-0114763(2015.10.13)에 개시되어 있다.
실시예는 향상된 광학 효율을 가지고, 슬림한 크기로 형성될 수 있는 광학 장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광학 장치는, 광 신호 생성부; 상기 광 신호 생성부 상에 배치되는 렌즈 모듈: 상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 제 1 광 가이드 및 제 2 광 가이드; 상기 제 1 광 가이드와 이격되어 배치되는 광원을 포함하고, 상기 제 1 광 가이드는 상기 광원과 제 1 방향으로 중첩되는 제 1 영역 및 상기 렌즈 모듈의 광축과 평행한 제 2 방향으로 중첩되는 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 두께는 서로 다르다.
실시예에 따른 광학 장치는, 광 신호 생성부; 상기 광 신호 생성부 상에 배치되는 렌즈 모듈: 상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 제 1 광 가이드; 및 상기 제 1 광 가이드로 광을 출사하는 광원을 포함하고, 상기 제 1 광 가이드는 상기 광이 입사되는 제 1 영역과 상기 렌즈 모듈로 상기 광을 출사하는 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께와 다르다.
실시예에 따른 광학 장치는, 광 신호 생성부; 상기 광 신호 생성부 상에 배치되는 렌즈 모듈: 상기 렌즈 모듈과 부분적으로 중첩되는 제 1 광가이드; 상기 제 1 광 가이드로 광을 출사하는 광원을 포함하고, 상기 제 1 광 가이드는 제 1 단위 광 가이드와 제 2 단위 광 가이드를 포함하고, 상기 제 1 단위 광 가이드 및 상기 제 2 단위 광 가이드 중 적어도 하나는 제 1 두께를 갖는 제 1 끝단과 상기 제 1 두께와 다른 제 2 두께를 갖는 제 2 끝단을 포함한다.
실시예들에 따른 광학 장치는 상기 광원에서 출사되는 제 1 광의 특성에 따라, 제 1 광 가이드의 형상을 다르게 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 광 가이드를 통해 가이드되는 제 1 광이 상기 렌즈 모듈로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다.
따라서, 실시예들에 따른 광학 장치는 향상된 광학 효율 및 밝기를 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학 장치는 제 1 광 및 제 2 광이 하나의 렌즈 모듈을 통해서 이동할 수 있다. 즉, 광원에서 상기 광 신호 생성부로 입사되는 광과 상기 광 신호 생성부에서 반사되어 상기 광 가이드로 입사되는 광이 하나의 렌즈 모듈을 통해서 이동할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 장치는 렌즈 모듈의 수를 감소할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학 장치는 슬림한 크기로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2는 제 1 실시예에 따른 광학 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 A 영역을 설명하기 위한 단면도를 도시한 도면이다
도 4는 도 2의 A 영역을 설명하기 위한 다른 단면도를 도시한 도면이다
도 5는 제 1 실시예에 따른 광학 장치의 제 1 광가이드의 형상을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 및 도 7은 제 2 실시예에 따른 광학 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6의 B 영역을 설명하기 위한 단면도를 도시한 도면이다
도 9는 제 2 실시예에 따른 광학 장치의 제 1 광가이드의 형상을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10 및 도 11은 제 3 실시예에 따른 광학 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 10의 C 영역을 설명하기 위한 단면도를 도시한 도면이다
도 13은 실시예에 따른 광학 장치의 렌즈 모듈의 렌즈와 제 1 광 가이드의 중첩관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 실시예에 따른 광학 장치의 제 1 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 실시예에 따른 광학 장치의 광 가이드 및 제 1 렌즈의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 광학 장치에서 제 1 광 및 제 2 광의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 실시예에 따른 광학 장치가 적용되는 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한개이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다.
또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 실시예에 따른 광학 장치(1000)를 설명한다. 먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 제 1 실시예에 따른 광학 장치를 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 광학 장치는 광원(100), 제 1 광 가이드(200), 렌즈 모듈(300), 광 신호 생성부(400) 및 제 2 광 가이드(500)를 포함할 수 있다. 자세하게, 제 1 실시예에 따른 광학 장치는 광 신호 생성부(400), 상기 광 신호 생성부(400) 상에 배치되는 렌즈 모듈(300), 상기 렌즈 모듈(300) 상에 배치되는 제 1 광 가이드(200) 및 제 2 광 가이드(500); 및 상기 제 1 광 가이드(200)의 일측과 이격하여 배치되는 광원(100)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 광 가이드(200)와 상기 제 2 광 가이드(500)는 서로 이격하여 배치될 수 있다.
상기 광원(100), 상기 제 1 광 가이드(200), 상기 렌즈 모듈(300), 상기 광 신호 생성부(400) 및 상기 제 2 광 가이드(500)는 상기 광원(100)에서 출사되는 광의 경로에 따라 설정된 위치에 배치될 수 있다.
상기 광원(100)에서 출사되는 광은 상기 광 신호 생성부(400)로 입사된다. 또한, 상기 광 신호 생성부(400)로 입사된 광은 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사된다. 이하에서는, 상기 광원(100)에서 출사되서 상기 광 신호 생성부(400)로 입사되는 광은 제 1 광(L1)으로 정의한다. 또한, 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사되서 상기 제 2 광 가이드(500)로 입사되는 광은 제 2 광(L2)으로 정의한다.
상기 광학 장치(1000)는 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로, 상기 광원(100), 상기 제 1 광 가이드(200), 상기 렌즈 모듈(300) 및 상기 광 신호 생성부(400)가 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 광 신호 생성부(400)로 입사되는 광은 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사된다. 이에 의해, 상기 제 2 광(L2)은 상기 렌즈 모듈(300)을 통과하여 상기 제 2 광 가이드(500)로 입사되고, 상기 제 2 광 가이드(500)의 내부에서 가이드 될 수 있다.
상기 광원(100)은 광을 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(100)은 발광다이오드 패키지 또는 레이저 패키지를 포함할 수 있다.
상기 광원(100)은 서로 다른 파장을 가지는 복수의 광을 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(100)은 적색광을 가지는 제 1 광, 녹색광을 가지는 제 2 광 및 청색광을 가지는 제 3 광을 발생할 수 있다.
상기 광원(100)에서 출사되는 제 1 광(L1)은 상기 제 1 광 가이드(200)로 입사되고, 상기 제 1 광 가이드(200)로 입사되는 제 1 광(L1)은 상기 제 1 광 가이드(200)에서 편광이 제어될 수 있다.
자세하게, 상기 광원(100)에서 출사되는 제 1 광(L1)은 무편광으로 출사된다. 또한, 상기 제 1 광 가이드(200)로 입사되는 제 1 광(L1)은 상기 제 1 광 가이드(200)를 통해 편광이 분리되고, 편광을 일치시킬 수 있다.
상기 제 1 광 가이드(200)에 대해서는 이하에서 상세하게 설명한다.
상기 렌즈 모듈(300)은 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 제 1 광 가이드(200)와 상기 광 신호 생성부(400) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 광(L1)이 입사되는 상기 제 1 광 가이드(200)의 입사면과 상기 제 2 광(L2)이 출사되는 상기 제 1 광 가이드(200)의 출사면은 동일면일 수 있다.
상기 렌즈 모듈(300)은 적어도 하나의 렌즈 및 상기 렌즈(310)를 수용하는 렌즈 배럴(320)을 포함할 수 있다. 도면에서는 상기 렌즈가 5개인 것을 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다, 즉, 상기 렌즈 모듈(300)은 5개 미만 또는 5개 초과의 렌즈를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 렌즈 모듈(300)은 순차적으로 배치되는 제 1 렌즈(311), 제 2 렌즈(312), 제 3 렌즈(313), 제 4 렌즈(314) 및 제 5 렌즈(315)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 렌즈(311)는 상기 렌즈 모듈(300)의 첫 번째 렌즈로 정의될 수 있다. 또한, 상기 제 5 렌즈(315)는 상기 렌즈 모듈(300)의 마지막 렌즈로 정의될 수 있다.
상기 제 1 렌즈(311)는 상기 제 1 광의 경로를 기준으로 상기 제 1 광 가이드(200)와 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 렌즈 모듈(300)의 첫 번째 렌즈는 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 제 1 광 가이드(200)와 인접하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 5 렌즈(315)는 상기 제 1 광의 경로를 기준으로 상기 광 신호 생성부(400)와 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 렌즈 모듈(300)의 마지막 렌즈는 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 광 신호 생성부(400)와 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제 1 렌즈(311)의 유효경 크기는 상기 제 5 렌즈(315)의 유효경 크기와 다를 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(311)의 유효경 크기는 상기 제 5 렌즈(315)의 유효경 크기보다 작을 수 있다. 즉, 상기 렌즈 모듈(300)의 첫 번째 렌즈의 유효경 크기는 상기 렌즈 모듈(300)의 마지막 렌즈의 유효경 크기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제 5 렌즈(315)의 유효경 크기는 상기 광 신호 생성부(400)의 유효 영역 크기와 다를 수 있다. 여기서, 상기 광 신호 생성부(400)의 유효 영역은 상기 제 1 광(L1)이 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사되는 영역으로 정의될 수 있다. 자세하게, 상기 제 5 렌즈(315)의 유효경 크기는 상기 광 신호 생성부(400)의 유효 영역 크기보다 작을 수 있다. 즉, 상기 렌즈 모듈(300)의 마지막 렌즈의 유효경 크기는 상기 광 신호 생성부(400)의 유효 영역 크기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제 5 렌즈(315)의 크기는 상기 광 신호 생성부(400)의 크기와 다를 수 있다. 여기서, 상기 제 5 렌즈(315)의 크기는 상기 제 5 렌즈(315)의 유효경 및 비유효경 크기의 합으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 광 신호 생성부(400)의 크기는 상기 광 신호 생성부(400)의 유효 영역 및 비유효 영역 크기의 합으로 정의될 수 있다. 자세하게, 상기 제 5 렌즈(315)의 크기는 상기 광 신호 생성부(400)의 크기보다 클 수 있다. 즉, 상기 렌즈 모듈(300)의 마지막 렌즈의 크기는 상기 광 신호 생성부(400)의 크기보다 클 수 있다.
상기 광 신호 생성부(400)는 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 렌즈 모듈(300)의 하부에 배치될 수 있다.
상기 렌즈 모듈(300)을 통과한 제 1 광(L1)은 상기 광 신호 생성부(400)의 표면으로 입사될 수 있다. 상기 광 신호 생성부(400)로 입사되는 제 1 광(L1)은 상기 광 신호 생성부(400)의 거울을 통해 제 2 광(L2)으로 반사되면서 광 신호를 생성할 수 있다. 이에 의해, 상기 제 2 광(L2)은 광 신호를 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 광 신호 생성부(400)로 입사되는 제 1 광(L1)은 상기 광 신호 생성부(400)의 거울을 통해 제 2 광(L2)으로 반사되면서 이미지 정보를 생성할 수 있다. 이에 따라, 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사되는 제 2 광(L2)은 이미지 정보를 포함할 수 있다. 상기 제 2 광(L2)은 상기 렌즈 모듈(300), 상기 제 2 광 가이드(500)를 통해 사용자에게 전달된다. 이에 의해, 사용자는 화면을 제공받을 수 있다. 즉, 상기 광 신호 생성부(400)는 이미지를 형성하는 표시 소자일 수 있다. 일례로, 상기 광 신호 생성부(400)는 LCoS(Liquid Crystal On Silicon)를 포함할 수 있다.
앞서 설명하였듯이. 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 광원(100)에서 출사되는 제 1 광(L1)의 편광을 제어할 수 있다.
상기 제 1 광 가이드(200)는 제 1 단위 광 가이드(210) 및 제 2 단위 광 가이드(220)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로, 상기 제 2 단위 광 가이드(220)는 상기 제 1 단위 광 가이드(210)의 상부에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로, 상기 제 1 단위 광 가이드(210)는 상기 광원(100)과 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이에 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 단위 광 가이드(210)는 제 1 패턴(P1)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 단위 광 가이드(210)의 하부에는 상기 제 1 패턴(P1)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 패턴(P1)은 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로, 상기 광원(100)과 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 패턴(P1)은 상기 제 1 광(L1)의 편광을 분리할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패턴(P1)은 편광 분리 패턴일 수 있다.
상기 광원(100)에서 출사되는 무편광의 제 1 광(L1)은 상기 제 1 패턴(P1)을 통과하면서 서로 다른 편광 특성을 가지는 광으로 분리될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 광(L1)은 상기 제 1 패턴(P1)을 통과하여 P파의 편광 및 S파의 편광으로 분리될 수 있다.
상기 P파의 편광은 상기 제 1 단위 광 가이드(210)의 내부에서 가이드될 수 있다. 예를 들어, 상기 P파의 편광은 상기 제 1 단위 광 가이드(210)의 내부에서 전반사되면서 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 가이드될 수 있다.
상기 제 1 단위 광 가이드(210)와 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이에는 제 2 패턴(P2)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 단위 광 가이드(210)의 상부 또는 상기 제 2 단위 광 가이드(220)의 하부에는 제 2 패턴(P2)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 패턴(P2)은 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 2 패턴(P2)은 상기 제 1 광(L1)의 편광 특성을 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 패턴(P2)은 편광 변환 패턴일 수 있다.
상기 제 2 패턴(P2)에 의해 상기 제 2 패턴(P2)을 통과하는 상기 S파의 편광(S)의 편광 특성이 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 패턴(P2)은 파장판(wave plate)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 패턴(P2)은 반파장판(1/2 wave plate)를 포함할 수 있다.
상기 S파의 편광(S)은 상기 제 2 패턴(P2)에 의해 P파의 편광(P)으로 변화될 수 있다. 변환된 P파의 편광(P)은 상기 제 2 단위 광 가이드(220)의 내부에서 가이드될 수 있다. 예를 들어, 상기 변환된 P파의 편광은 상기 제 2 단위 광 가이드(220)의 내부에서 전반사되면서 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 가이드될 수 있다.
상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 제 3 패턴(P3)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 단위 광 가이드(220)의 상부에는 상기 제 3 패턴(P3)이 배치될 수 있다. 상기 제 3 패턴(P3)에 의해, 상기 제 1 광(L1)의 각도가 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 패턴(P3)은 각도 변환 패턴일 수 있다.
따라서, 상기 제 2 패턴(P2)에 의해 S파의 편광에서 P파의 편광으로 변환된 광은 상기 제 3 패턴(P3)에 의해 각도가 변화될 수 있다. 따라서 변화된 P파의 편광은 상기 제 2 단위 광 가이드(220)에서 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 가이드될 수 있다.
따라서, 상기 렌즈 모듈(300)로 입사되는 광은 모두 P파의 편광일 수 있다. 또한, 상기 광 신호 생성부(400)로 입사되는 광도 모두 P파의 편광일 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(100)에서 출사되는 광의 대부분은 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사될 수 있다. 즉, S파의 편광도 P파의 편광으로 변환하여 상기 광 신호 생성부(400)로 입사시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 장치는 광원에서 출사되는 광의 대부분을 광 신호 생성부로 입사할 수 있으므로, 향상된 효율을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 광학 장치의 패턴들은 다른 위치에 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 패턴(P1), 상기 제 2 패턴(P2) 및 상기 제 3 패턴(P3) 중 적어도 하나의 패턴은 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 패턴(P1), 상기 제 2 패턴(P2) 및 상기 제 3 패턴(P3)은 모두 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이에 배치될 수 있다.
이에 따라. 상기 제 1 패턴(P1), 상기 제 2 패턴(P2) 및 상기 제 3 패턴(P3)의 손상을 방지할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 패턴(P1), 상기 제 2 패턴(P2) 및 상기 제 3 패턴(P3)은 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이에 배치된다. 따라서, 상기 제 1 패턴(P1), 상기 제 2 패턴(P2) 및 상기 제 3 패턴(P3)은 외부로 노출되지 않는다. 따라서, 외부의 충격 등에 의해 상기 제 1 패턴(P1), 상기 제 2 패턴(P2) 및 상기 제 3 패턴(P3)이 보호될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 광원(100) 및 상기 렌즈 모듈(300)과 중첩될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 광원(100)과 제 1 방향으로 중첩되는 제 1 영역(200a)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 렌즈 모듈(300)의 광축과 평행한 방향인 제 2 방향으로 중첩되는 제 2 영역(200b)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 영역(200a)은 상기 광원(100)에서 출사되는 광이 입사된다. 또한, 상기 제 2 영역(200b)은 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 광을 출사한다.
상기 제 1 영역(200a)과 상기 제 2 영역(200b)의 두께는 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 제 1 두께를 가지는 제1 끝단 및 제 2 두께를 가지는 제 2 끝단을 포함하고, 상기 제 1 두께와 상기 제 2 두께는 다를 수 있다.
상기 제 1 광 가이드(200)는 경사면을 포함할 수 있다. 예를 들어 ,상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 제 2 영역(200b)에서 경사면을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제 1 단위 광 가이드(210)와 상기 제 2 단위 광 가이드(220)는 비중첩 영역을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210)와 상기 제 2 단위 광 가이드(220)는 상기 제 2 방향으로 중첩하지 않는 영역을 포함할 수 있다.
상기 제 1 패턴(P1) 및 상기 제 2 패턴(P2)은 상기 제 1 영역(200b)에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 패턴(P1)은 상기 광원(100)과 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 사이의 상기 제 1 영역(200a)에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 패턴(P2)은 상기 제 1 단위 광 가이드(210)와 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이의 상기 제 1 영역(200a)에 배치될 수 있다.
상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 경사면을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210)는 제 1 경사면(CS1)을 포함하고, 상기 제 2 단위 광 가이드(220)는 제 2 경사면(CS2)을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210)는 상기 제 2 영역(200b)에서 제 1 경사면(CS1)을 포함한다. 또한, 상기 제 2 단위 광 가이드(220)는 상기 제 2 영역(200b)에서 제 2 경사면(CS2)을 포함한다.
상기 제 1 경사면(CS1)과 상기 제 2 경사면(CS2)은 서로 비중첩된다. 자세하게, 상기 제 1 경사면(CS1)과 상기 제 2 경사면(CS2)은 상기 제 2 방향으로 중첩되지 않는다.
한편, 앞서 설명하였듯이, 상기 제 1 영역(200a)과 상기 제 2 영역(200b)의 두께는 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 영역(200b)의 두께는 상기 제 1 영역(200a)의 두께보다 클 수 있다. 즉, 제 2 영역(200b)의 경사면이 상기 광 가이드의 최대 두께일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 광원(100)에서 먼 영역의 두께가 더 클 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 광 가이드(200)에서 상기 광 신호 생성부(400)로 전달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 광원(100)에서 먼 상기 제 1 광 가이드(200)의 제 2 영역의 두께가 더 크므로, 상기 렌즈 모듈(300)로 출사되는 제 1 광 가이드(200)의 제 2 영역에서는 광의 각도가 좁아지게 되고, 설정된 범위의 화각의 광만이 입사되는 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 이동하는 광량을 증가시킬 수 있다.
또는, 상기 제 1 광 가이드(200)는 제 1 영역과 제 2 영역의 폭이 동일하거나 다를 수 있다.
도 5는 상기 제 1 광 가이드(200)의 단위 광 가이드를 상부 방향에서 바라본 도면이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 직사각형 형상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 상기 광원(100)에서 멀어지면서, 상기 단위 광 가이드의 폭(w)이 전체적으로 동일 또는 유사한 크기를 가지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 광 가이드(200)는 제 1 영역과 제 2 영역의 폭이 동일할 수 있다.
또는, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 광원(100)에서 멀어지면서 폭이 달라질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 상기 광원(100)에서 멀어지면서 상기 단위 광 가이드의 폭(w)이 달라질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 상기 광원(100)에서 멀어지면서 상기 단위 광 가이드의 폭(w)이 넓어질 수 있다. 즉, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 제 1 영역의 폭 보다 제 2 영역의 폭이 클 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 광 가이드(200)에서 상기 광 신호 생성부(400)로 전달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 광원(100)에서 멀어지면서 상기 제 1 광 가이드의 폭(w)이 넓어지므로, 상기 렌즈 모듈(300)로 출사되는 제 1 광 가이드(200)의 영역에서는 광의 각도가 좁아지게 되고, 설정된 범위의 화각의 광만이 입사되는 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 이동하는 광량을 증가시킬 수 있다.
한편, 제 1 실시예에 따른 광학 장치(1000)는 광 차단부(600)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 차단부(600)는 상기 제 1 광 가이드(200)의 측부 및 상부의 일 영역을 둘러싸며 배치될 수 있다.
상기 광 차단부(600)는 상기 제 1 도광판(210) 및 상기 제 2 도광판(220)의 측부 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 도광판(210) 및 상기 제 2 도광판(220)에서 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 이동하는 제 1 광(L1)이 외부로 손실되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 제 2 실시예에 따른 광학 장치를 설명한다. 제 2 실시예에 따른 광학 장치에 대한 설명에서는 앞서 설명한 제 1 실시예에 따른 광학 장치와 동일 유사한 설명에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 제 1 실시예에 따른 광학 장치와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 광학 장치는 렌즈부(700)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 렌즈부(700)는 상기 광원(100) 및 상기 제 1 광 가이드(200) 사이에 배치될 수 있다.
상기 렌즈부(700)는 상기 광원(100)에서 출사되는 광의 각도를 감소하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈부(700)는 집광 렌즈를 포함할 수 있다. 또는 상기 렌즈부(700)는 도광판을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 렌즈부(700)는 상기 광원(100)에서 멀어지면서 폭이 커지는 형상으로 형성되는 도광판을 포함할 수 있다.
상기 광원(100)에서 출사되는 제 1 광(L1)은 180°의 각도로 확산되서 출사될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 패턴(P1)의 크기가 증가하고, 상기 제 1 광 가이드의 크기도 함께 증가될 수 있다.
따라서, 상기 광원(100)과 상기 제 1 광 가이드(200) 사이에 제 1 광(L1)의 각도를 감소하는 렌즈부(700)를 배치하여, 제 1 패턴(P1)의 크기를 감소할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 광 가이드(200)의 크기도 감소된다. 이에 따라, 상기 광학 장치의 크기도 감소될 수 있다.
한편, 제 2 실시예에 따른 광학 장치는 상기 제 1 영역(200a)과 상기 제 2 영역(200b)의 두께가 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 제 1 두께를 가지는 제1 끝단 및 제 2 두께를 가지는 제 2 끝단을 포함하고, 상기 제 1 두께와 상기 제 2 두께는 다를 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 영역(200a)의 두께는 상기 제 2 영역(200b)의 두께보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 광원(100)에서 가까운 영역의 두께가 더 클 수 있다.
제 2 실시예에 따른 광학 장치는 렌즈부(800)에 의해 광이 집광된 상태로 제 1 광 가이드(200)로 입사된다. 이에 따라, 상기 제 1 광 가이드(200)의 두께가 상기 광원(100)에서 멀어지며서 작아지므로, 상기 렌즈 모듈(300)로 출사되는 제 1 광 가이드(200)의 영역에서 광의 분포를 제어할 수 있다. 이에 따라, 설정된 범위의 화각의 광만이 입사되는 상기 렌즈 모듈(300)의 방향으로 이동되는 광량을 증가시킬 수 있다.
또는, 상기 제 1 광 가이드(200)는 제 1 영역과 제 2 영역의 폭이 동일하거나 다를 수 있다.
도 9는 상기 제 1 광 가이드(200)의 단위 광 가이드를 상부 방향에서 바라본 도면이다. 도 9의 (a)를 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 직사각형 형상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 상기 광원(100)에서 멀어지면서,상기 단위 광 가이드의 폭(w)이 전체적으로 동일 또는 유사한 크기를 가지는 형상으로 형성될 수 있다.
제 2 실시예에 따른 광학 장치는 렌즈부(800)에 의해 광이 집광된 상태로 제 1 광 가이드(200)로 입사된다. 이에 따라, 상기 제 1 광 가이드(200)의 폭을 균일하게 하면 집광된 상태의 광이 각도를 유지하면서, 상기 제 1 광 가이드(200)에서 가이드될 수 있다.
또는, 도 9의 (b)를 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 상기 광원(100)에서 멀어지면서 폭이 달라질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 상기 광원(100)에서 멀어지면서 상기 단위 광 가이드의 폭(w)이 달라질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 단위 광 가이드(210) 및 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 중 적어도 하나의 단위 광 가이드는 상기 광원(100)에서 멀어지면서 상기 도광판의 폭(w)이 좁아질 수 있다. 즉, 상기 제 1 영역(200b)의 폭이 상기 제 2 영역(200b)의 폭보다 클 수 있다.
제 2 실시예에 따른 광학 장치는 렌즈부(800)에 의해 광이 집광된 상태로 제 1 광 가이드(200)로 입사된다. 이에 따라, 상기 제 1 광 가이드(200)의 폭이 상기 광원(100)에서 멀어지며서 좁아지게 하여, 상기 렌즈 모듈(300)로 출사되는 제 1 광 가이드(200)의 영역에서 광의 분포를 제어할 수 있다. 이에 따라, 설정된 범위의 화각의 광만이 입사되는 상기 렌즈 모듈(300) 방향으로 이동하는 광량을 증가시킬 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여 제 3 실시예에 따른 광학 장치를 설명한다. 제 3 실시예에 따른 광학 장치에 대한 설명에서는 앞서 설명한 제 1 실시예에 따른 광학 장치와 동일 유사한 설명에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 제 1 실시예에 따른 광학 장치와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 광학 장치는 편광 변환 장치(800)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 편광 변환 장치(800)는 상기 광원(100) 및 상기 제 1 광 가이드(200) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 편광 변환 장치(800)와 상기 제 2 단위 광 가이드(220) 사이에는 제 2 패턴(P2)이 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 광(L1)의 경로를 기준으로 상기 편광 변환 장치(800)와 상기 제 2 도광판(220) 사이에는 편광 변환 패턴이 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 편광 변환 장치(800)는 프리즘을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 편광 변환 장치(800)는 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter, PBS)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 편광 변환 장치(800)는 반사면(RS)을 포함하고, 상기 반사면(RS)을 통해 편광이 분리될 수 있다.
자세하게. 무편광의 제 1 광(L1)은 상기 반사면(RS)을 통해 P파의 편광 및 S파의 편광으로 분리될 수 있다. 자세하게, 무편광의 제 1 광(L1)은 상기 반사면(RS)에서 반사되는 P파의 편광 및 상기 반사면(RS)을 투과하는 S파의 편광으로 분리될 수 있다.
이에 따라, 상기 P파의 편광은 상기 제 1 단위 광 가이드(210)를 따라 가이드되어, 상기 렌즈 모듈(300)로 입사될 수 있다. 또한, 상기 S파의 편광은 상기 제 2 패턴(P2)을 통과하여 P파의 편광으로 변화된다. 이어서, 변화된 P파의 편광은 상기 제 2 단위 광 가이드(220)를 따라 가이드되어, 상기 렌즈 모듈(300)로 입사될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 제 3 실시예에 따른 광학 장치는 제 2 실시예에 따른 광학 장치에서 설명한 제 2 렌즈부를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 편광 변환 장치 및 제 2 패턴의 크기를 감소시키고, 광학 장치의 크기를 감소시킬 수 있다.
제 3 실시예에 따른 광학 장치가 제 2 렌즈부를 포함하는 경우, 상기 제 1 광 가이드는 직사각형 형상이거나 또는, 상기 광원에서 멀어지면서 폭이 좁아지거나 또는 두께가 감소하는 형상으로 형성될 수 있다.
또는, 제 3 실시예에 따른 광학 장치가 제 2 렌즈부를 포함하지 않는 경우, 상기 제 1 광 가이드는 직사각형 형상이거나 또는, 상기 광원에서 멀어지면서 폭이 넓어지거나 두께가 증가하는 형상으로 형성될 수 있다.
실시예들에 따른 광학 장치는 상기 광원에서 출사되는 제 1 광의 특성에 따라, 제 1 광 가이드의 형상을 다르게 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 광 가이드를 통해 가이드되는 제 1 광이 상기 렌즈 모듈로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다.
따라서, 실시예들에 따른 광학 장치는 향상된 광학 효율 및 밝기를 가질 수 있다.
도 13은 제 1 광 가이드의 다양한 형상들을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 적어도 하나 이상의 광 가이드를 포함할 수 있다.
도 13의 (a), (b)를 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 하나의 광 가이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 광 가이드(200)에서는 광원(100)에서 출사되는 제 1 광, 제 2 광 및 제 3 광원 함께 가이드될 수 있다.
또는, 도 13의 (c), (d)를 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 복수의 광 가이드를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 광 가이드(200)는 제 1-1 광 가이드(201), 제 1-2 광 가이드(202) 및 제 1-3 광 가이드(203)을 포함할 수 있다. 상기 제 1-1 광 가이드(201), 상기 제 1-2 광 가이드(202) 및 제 1-3 광 가이드(203)에서는 각각의 광원에서 출사되는 광이 가이드될 수 있다, 자세하게, 상기 제 1-1 광 가이드(201)에서는 제 1 광원(110)에서 출사되는 제 1 광원이 가이드되고, 상기 제 1-2 광 가이드(202)에서는 제 2 광원(120)에서 출사되는 제 2 광원이 가이드되고, 상기 제 1-3 광 가이드(203)에서는 제 3 광원(130)에서 출사되는 제 3 광원이 가이드될 수 있다.
또는, 도 13의 (e)를 참조하면, 상기 제 1 광 가이드(200)는 하나의 광 가이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 광 가이드(200)에서는 각각의 광원에서 출사되는 광이 가이드될 수 있다, 자세하게, 상기 제 1 광 가이드(200)에서는 제 1 광원(110)에서 출사되는 제 1 광원, 제 2 광원(120)에서 출사되는 제 2 광원 및 제 3 광원(130)에서 출사되는 제 3 광원이 가이드될 수 있다.
한편, 앞서 설명하였듯이. 상기 광 신호 생성부(400)로 입사되는 제 1 광(L1)은 이미지 신호를 포함하는 제 2 광(L2)으로 반사된다. 상기 제 2 광(L2)은 상기 렌즈 모듈(300)을 통과하여 상기 제 2 광 가이드(500)로 입사되고, 상기 제 2 광 가이드(500)에서 가이드되어 사용자에게 전달된다. 이에 따라, 사용자는 이미지 정보를 제공받을 수 있다.
즉, 상기 제 2 광 가이드(500)는 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사되는 제 2 광을 가이드하고, 사용자 방향으로 제 2 광을 가이드할 수 있다.
이때, 상기 제 1 광(L1) 및 상기 제 2 광(L2)은 하나의 렌즈 모듈(300)을 통과한다. 즉, 상기 제 1 광(L1) 및 상기 제 2 광(L2)은 동일한 렌즈를 통과한다.
도 14를 참조하면, 상기 렌즈 모듈(300)의 렌즈는 상기 제 1 광(L1)이 이동하는 영역과 상기 제 2 광(L2)이 이동하는 영역으로 분리될 수 있다. 자세하게, 상기 렌즈 모듈(300)의 렌즈들 중 상기 제 1 렌즈(311)는 상기 제 1 광(L1)이 이동하는 제 1 영역(1A) 및 상기 제 2 광(L2)이 이동하는 제 2 영역(2A)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 렌즈 모듈(300)의 렌즈들 중 첫 번째 렌즈는 상기 제 1 영역(1A) 및 상기 제 2 영역(2A)을 포함할 수 있다.
도 14에서는 상기 제 1 영역(1A)과 상기 제 2 영역(2A)의 크기가 동일한 것으로 도시하엿으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 영역(1A)과 상기 제 2 영역(2A)의 크기는 다를 수 있다.
상기 광원(100)에서 상기 광 신호 생성부(400)로 이동하는 제 1 광(L1)은 상기 제 1 영역(1A)으로 이동할 수 있다. 또한, 상기 광 신호 생성부(400)에서 상기 제 2 광 가이드(500)로 이동하는 제 2 광(L2)은 상기 제 2 영역(2A)으로 이동할 수 있다.
도 15는 상기 제 2 광 가이드(500) 및 상기 제 1 렌즈(311)의 중첩 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 상기 제 2 광 가이드(500)는 상기 제 1 렌즈(311)의 상기 제 2 영역(2A)과 상기 제 1 렌즈(311)의 광축 방향으로 중첩될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 광 가이드(500)는 상기 제 2 영역(2A)의 전 영역과 모두 중첩되며 배치될 수 있다. 도면에서는, 상기 제 2 광 가이드(500)가 상기 제 1 영역(1A)의 일부와도 중첩되는 것을 도시하였으나 실시예는 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 제 2광 가이드(500)는 상기 제 2 영역(2A)과만 중첩되며 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 광 신호 생성부(400)에서 반사되는 상기 제 2 광(L2)은 상기 제 2 영역(2A)을 통과하여 상기 제 2 광 가이드(500)로 입사될 수 있다.
상기 제 2 광 가이드(500)가 상기 제 1 렌즈(311)의 전 영역이 아닌 일부 영역과만 중첩되며 배치되므로, 상기 제 2 광 가이드(500)의 크기가 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 광 가이드(500)를 포함하는 광학 장치의 크기를 감소시킬 수 있다.
도 16은 상기 렌즈 모듈(300)의 렌즈들을 통과하는 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)의 경로를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 상기 제 1 광(L1)은 상기 제 1 렌즈(311)의 제 1 영역(1A)을 통과하여, 상기 제 2 렌즈(312), 상기 제 3 렌즈(313), 상기 제 4 렌즈(314) 및 상기 제 5 렌즈(315)를 순차적으로 통과할 수 있다.
또한, 상기 제 2 광(L2)은 상기 제 5 렌즈(315), 상기 제 4 렌즈(314), 상기 제 3 렌즈(313) 및 상기 제 2 렌즈(312)를 순차적으로 통과하고, 상기 제 1 렌즈(311)의 제 2 영역(2A)을 통과할 수 있다.
즉, 상기 제 1 광(L1) 및 상기 제 2 광(L2)은 상기 제 1 렌즈(311)에서는 상기 제 1 렌즈(311)의 서로 다른 영역을 통과하고, 이외의 렌즈들(312, 313, 314, 315)에서는 영역의 구분 없이 이동될 수 있다.
실시예에 따른 광학 장치는 제 1 광 및 제 2 광이 하나의 렌즈 모듈을 통해서 이동할 수 있다. 즉, 광원에서 상기 광 신호 생성부로 입사되는 광과 상기 광 신호 생성부에서 반사되어 상기 광 가이드로 입사되는 광이 하나의 렌즈 모듈을 통해서 이동할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 장치는 렌즈 모듈의 수를 감소할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학 장치는 슬림한 크기로 형성될 수 있다.
이하, 도 17을 참조하여. 실시예에 따른 광학 장치가 적용되는 디스플레이 장치의 일례를 설명한다.
도 17을 참조하면, 실시예에 따른 광학 장치는 웨어러블 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학 장치는 인체의 머리 또는 인체의 귀에 착용하는 웨어러블 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
일례로, 상기 디스플레이 장치(3000)는 증강현실 장치일 수 있다.
상기 디스플레이 장치(3000)는 착용부(3100) 및 디스플레이부(3200)를 포함할 수 있다.
상기 착용부(3100)는 일 방향으로 연장할 수 있다. 상기 착용부(1000)는 사용자의 신체에 착용될 수 있다. 예를 들어, 상기 착용부(3100)는 사용자의 머리 또는 귀에 착용되고, 이에 의해 상기 디스플레이 장치(3000)는 사용자의 신체에 고정될 수 있다.
앞서 설명한 상기 광학 장치(1000)는 상기 착용부(3100) 또는 상기 디스플레이부(3200)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 광학 장치(1000)는 상기 착용부(3100)와 연결되고, 상기 광학 장치(1000)는 상기 디스플레이부(3200)와 인접하여 배치될 수 있다.
또는, 상기 광학 장치(1000)는 상기 디스플레이부(3200)의 상부에 배치될 수 있다.
상기 광학 장치(1000)는 상기 디스플레이부(3200) 방향으로 광을 전달할 수 있다. 자세하게, 상기 광학 장치(1000)는 광 신호 생성부에 의해 이미지 정보가 출력된 광을 상기 디스플레이부(3200)로 전달할 수 있다.
이에 의해, 사용자는 상기 디스플레이부(3200)를 통해 이미지 정보를 전달받을 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 광학 장치를 통해 가상 현실 및 실제 현실의 증강 현실을 시인할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 광 신호 생성부;
    상기 광 신호 생성부 상에 배치되는 렌즈 모듈:
    상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 제 1 광 가이드 및 제 2 광 가이드;
    상기 제 1 광 가이드와 이격되어 배치되는 광원을 포함하고,,
    상기 제 1 광 가이드는 상기 광원과 제 1 방향으로 중첩되는 제 1 영역 및 상기 렌즈 모듈의 광축과 평행한 제 2 방향으로 중첩되는 제 2 영역을 포함하고,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 두께는 서로 다른 광학 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 광 가이드는 상기 제 2 영역에서 경사면을 포함하는 광학 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 광 가이드는 제 1 단위 광 가이드 및 상기 제 1 단위 광 가이드 상에 배치되는 제 2 단위 광 가이드를 포함하는 광학 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 단위 광 가이드는 상기 제 2 방향으로 상기 제 2 단위 광 가이드와 중첩되지 않는 영역을 포함하는 광학 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 영역에는 상기 제 1 단위 광 가이드와 상기 광원 사이의 제 1 패턴; 및 상기 제 1 단위 광 가이드와 상기 제 2 단위 광 가이드 사이의 제 2 패턴이 배치되고,
    상기 제 1 패턴 및 상기 제 2 패턴은 편광 패턴을 포함하는 광학 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 영역에서, 상기 제 1 단위 광 가이드의 끝단은 제 1 경사면을 포함하고,
    상기 제 2 영역에서, 상기 제 2 단위 광 가이드의 끝단은 제 2 경사면을 포함하는 광학 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 경사면은 상기 제 2 방향으로 상기 제 2 경사면과 중첩되지 않는 광학 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 두께는 상기 제 2 영역의 두께보다 두꺼운 광학 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께보다 두꺼운 광학 장치.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 광 가이드는 제2 광 가이드를 포함하고,
    상기 제 2 광 가이드는 상기 제 1 광 가이드와 이격하는 광학 장치.
  11. 광 신호 생성부;
    상기 광 신호 생성부 상에 배치되는 렌즈 모듈:
    상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 제 1 광 가이드; 및
    상기 제 1 광 가이드로 광을 출사하는 광원을 포함하고,
    상기 제 1 광 가이드는 상기 광이 입사되는 제 1 영역과 상기 렌즈 모듈로 상기 광을 출사하는 제 2 영역을 포함하고,
    상기 제 2 영역의 두께는 상기 제 1 영역의 두께와 다른 광학 장치.
  12. 광 신호 생성부;
    상기 광 신호 생성부 상에 배치되는 렌즈 모듈:
    상기 렌즈 모듈과 부분적으로 중첩되는 제 1 광가이드;
    상기 제 1 광 가이드로 광을 출사하는 광원을 포함하고,
    상기 제 1 광 가이드는 제 1 단위 광 가이드와 제 2 단위 광 가이드를 포함하고,
    상기 제 1 단위 광 가이드 및 상기 제 2 단위 광 가이드 중 적어도 하나는 제 1 두께를 갖는 제 1 끝단 및 상기 제 1 두께와 다른 제 2 두께를 갖는 제 2 끝단을 포함하는 광학 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 광 가이드와 이격하는 제 2 광 가이드를 더 포함하는 광학 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 단위 광 가이드 및 상기 제 2 단위 광 가이드 중 적어도 하나의 단위 광 가이드의 제 2 끝단은 경사면을 포함하고,
    상기 제 2 두께는 상기 경사면의 가장 두꺼운 두께인 광학 장치.
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