WO2024043515A1 - 몰입감 있는 영상을 제공하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2024043515A1
WO2024043515A1 PCT/KR2023/009740 KR2023009740W WO2024043515A1 WO 2024043515 A1 WO2024043515 A1 WO 2024043515A1 KR 2023009740 W KR2023009740 W KR 2023009740W WO 2024043515 A1 WO2024043515 A1 WO 2024043515A1
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WO
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polarization
light
beam splitter
wave plate
display device
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PCT/KR2023/009740
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English (en)
French (fr)
Inventor
원광현
김형기
Original Assignee
삼성전자 주식회사
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G—PHYSICS
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    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images

Definitions

  • This disclosure relates to an immersive display device.
  • 3D image display technology is being applied to various fields, and recently, it has also been applied to imaging devices related to virtual reality (VR) and augmented reality (AR).
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • the virtual reality device may be implemented as a wearable device such as glasses type, head mount type, or goggle-type, or may be implemented as a non-wearable device.
  • a display device includes an image forming unit that provides image light.
  • a concave mirror focuses the image light provided from the image forming unit.
  • the transmission optical system transmits the image light provided from the image forming unit to the viewer's field of view through the concave mirror.
  • the delivery optics include a beam splitter and one or more polarization control optical elements.
  • the one or more polarization control optical elements are configured to block noise light incident on the transmission optical system from the viewer's field of view.
  • the above-described display device can provide images with increased immersion by blocking various types of noise light that may occur depending on the surrounding illumination.
  • the above-described display device can be implemented as wearable or non-wearable.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually explaining an optical path through which a display device according to embodiments transmits image light to a viewer's field of view.
  • Figure 2 schematically shows the structure of a display device according to a comparative example.
  • Figure 3 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • FIGS. 4A, 4B, and 4C each show in detail the optical paths of image light, first noise light, and second noise light by the display device of FIG. 3.
  • Figure 5 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • Figure 6 schematically shows the structure of a display device according to one embodiment.
  • Figure 7 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • FIGS. 8A, 8B, and 8C each show in detail the optical paths of image light, first noise light, and second noise light by the display device of FIG. 7.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • FIGS. 10A, 10B, and 10C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • Figures 11A, 11B, and 11C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • FIGS. 12A, 12B, and 12C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • Figure 13 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • Figure 14 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • ... unit used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually explaining an optical path through which a display device according to embodiments transmits image light to a viewer's field of view.
  • the display device 1000 includes an image forming unit 100 that provides image light (LE), a concave mirror 200 that focuses the image light provided from the image forming unit 100, and an image forming unit 100 that focuses the image light provided from the image forming unit 100. It includes a transmission optical system (0) that transmits (LE) to the viewer's field of view via the concave mirror 200.
  • Delivery optics 500 may include a beam splitter and one or more polarization control optical elements.
  • the beam splitter and one or more polarization control optical elements provided in the transmission optical system 500 allow the transmission optical system 500 to transmit the image light (LE) to the observer's field of view, and noise light other than the image light (LE) is transmitted to the observer as much as possible. It can be configured to reduce or block.
  • Noise light may be generated by ambient illumination in an environment where an observer views an image.
  • the noise light may include the first noise light NL1 of the optical path through which the observer's image is incident on the transmission optical system 500, reflected by the concave mirror 200, and entered into the observer's field of view.
  • the noise light is the second noise light NL2 in the optical path through which the image of the table on which the display device 1000 is installed or the floor near the display device 1000 enters the viewer's field of view through the transmission optical system 500. may include.
  • the transmission optical system 500 includes one or more polarization control optical elements provided to prevent such noise light from reaching the viewer's field of view.
  • Polarization-controlled optical elements refer to optical elements that exhibit optical performance dependent on the polarization state of the incident light, for example, a polarizer that transmits only light of a specific polarization, a phase retarder that changes the phase of the incident light, and a polarizer that changes the phase of the incident light. It is commonly referred to as a quarter wave plate that changes polarization by changing the phase by 45 degrees.
  • the first noise light (NL1), the second noise light (NL1), Noise light (NL2) can be blocked from the observer's field of view as much as possible. Additionally, in this process, loss of image light (LE) due to these polarization control optical elements can be prevented as much as possible.
  • Figure 2 schematically shows the structure of a display device according to a comparative example.
  • the display device 1 of the comparative example includes an image forming unit 10, a beam splitter 50, and a concave mirror 200.
  • the image light LE provided from the image forming unit 10 is reflected by the beam splitter 50 and then reaches the concave mirror 200, is focused by the concave mirror 200, and passes through the beam splitter 50 to the observer. reaches the field of view.
  • the first noise light NL1 passes through the beam splitter 50, the concave mirror 200, and the beam splitter 50 and reaches the observer's field of view.
  • the second noise light NL2 is also reflected from the beam splitter 50 and reaches the observer's field of view.
  • the optical loss caused by the beam splitter 50 which is a half mirror, is equally applied to the image light LE, the first noise light NL1, and the second noise light NL2. That is, there is no effect of selectively further reducing noise light in the display device 1.
  • the noise light generated in an environment of ambient illumination where the first noise light NL1 and the second noise light NL2 can be generated reaches the viewer's field of view together with the image light. Accordingly, the sense of immersion in watching the video decreases.
  • the transmission optical system 500 provided in the display device 1000 of the embodiment blocks the first noise light NL1 and the second noise light NL2 as much as possible and transmits the image light LE. can be transmitted to the viewer's field of view, increasing the viewer's sense of immersion while watching the video.
  • FIGS. 4A, 4B, and 4C each show in detail the optical paths of image light, first noise light, and second noise light by the display device of FIG. 3.
  • the display device 1001 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 501, and a concave mirror 200.
  • the image forming unit 100 may include a display element (not shown) that modulates light according to image information to form image light, and one or more optical elements (not shown) that output the image light formed in the display element to a predetermined location. You can.
  • the type of image formed by the display element provided in the image forming unit 100 is not particularly limited and may be, for example, a two-dimensional image or a three-dimensional image.
  • the 3D image may be, for example, a stereo image, a hologram image, a light field image, or an integral photography image, and may also be a multi-view or super multi-view image. It may include a super multi-view video.
  • the display device may include, for example, a liquid crystal on silicon (LCoS) device, a liquid crystal display (LCD) device, an organic light emitting diode (OLED) display device, a digital micromirror device (DMD), and a Micro LED. , and may include next-generation display devices such as QD (quantum dot) LED.
  • LCD liquid crystal on silicon
  • OLED organic light emitting diode
  • DMD digital micromirror device
  • Micro LED a Micro LED.
  • next-generation display devices such as QD (quantum dot) LED.
  • the display element provided in the image forming unit 100 is a non-emissive element such as an LCD, a light source that provides light for image formation may be further included in the display element.
  • the image forming unit 100 may be provided with a path switching member or lens as an optical element that transmits the image light LE formed by the display element to a predetermined location.
  • a path switching member or lens as an optical element that transmits the image light LE formed by the display element to a predetermined location.
  • it may include a beam splitter that changes the path of the image light (LE), a relay lens that enlarges or reduces the image light, a spatial filter to remove noise, etc., but is not limited to this, and various known optical systems can be used. there is.
  • the image light LE provided by the image forming unit 100 may be in a first polarization state.
  • the first polarization is linearly polarized in a predetermined direction, and may be, for example, P polarization or S polarization.
  • P polarization and S polarization are linear polarizations in directions perpendicular to each other.
  • the first polarization will be referred to as P polarization
  • the second polarization will be referred to as S polarization.
  • the concave mirror 200 focuses the image light LE on a virtual plane at a predetermined distance in front of the viewer.
  • the virtual plane is the focal plane of the concave mirror 200.
  • the observer perceives the image light LE provided from the image forming unit 100 as an image coming from a virtual plane in front of the observer.
  • the transmission optical system 501 includes a beam splitter 530 disposed obliquely with respect to the path of the image light LE emitted from the image forming unit 100, and disposed between the image forming unit 100 and the beam splitter 530. It includes a first quarter wave plate 510 and a polarizer 570 disposed between the beam splitter 530 and the observer.
  • the transmission optical system 501 may further include a second quarter wave plate 550 disposed between the beam splitter 530 and the observer. The second quarter wave plate 550 may be disposed between the beam splitter 530 and the polarizer 570.
  • the beam splitter 530 may be disposed obliquely with respect to the optical axis of the image light LE provided from the image forming unit 100, for example, at a 45 degree angle. However, it is not limited to this.
  • the second quarter wave plate 550 and the polarizer 570 may be arranged in parallel with the beam splitter 530. However, it is not limited to this, and may be arranged to have a predetermined angle, for example, an angle of 15 degrees or less.
  • Beam splitter 530 may be a half mirror. That is, the beam splitter 530 can transmit half of the incident light and reflect half of it.
  • the first 1/4 wave plate 510 is a phase retarder that delays the phase of incident light by 45°, thereby converting linearly polarized light into circularly polarized light and circularly polarized light into linearly polarized light.
  • the second 1/4 wave plate 550 is also a phase retarder that delays the phase of incident light by 45°, and thereby linearly polarized light can be converted into circularly polarized light, and circularly polarized light can be converted into linearly polarized light.
  • the first 1/4 wave plate 510 and the second 1/4 wave plate 550 may be quarter wave plates whose fast axes are perpendicular to each other.
  • the first 1/4 wave plate 510 has a fast axis direction of 45°, converts P polarization into left handed circular polarization, and converts S polarization into right handed circular polarization.
  • Left-circular polarization can be converted into S-polarization
  • right-circular polarization can be converted into P-polarization.
  • the second 1/4 wave plate 550 has a fast axis direction of -45° and converts P polarization into right-handed circular polarization, S-polarized light into left-handed circular polarization, left-handed circular polarization into P polarization, and right-handed circular polarization into S-polarization. It can be converted to .
  • the illustrated polarization conversion and fast axis angle display are explained based on a certain view point of light passing through the first 1/4 wave plate 510 and the second 1/4 wave plate 550.
  • the first quarter wave plate 510 the second This is based on the viewing point of the 1/4 wave plate (550).
  • the time at which light passes through the first 1/4 wave plate 510 and the second 1/4 wave plate 550 changes, that is, according to the direction in which the light travels, the light passes through the first 1/4 wave plate 510 and the second 1/4 wave plate 550. If the left and right sides of the fast axis are changed based on the viewing point of the second quarter wave plate 550, the polarization expression is also reversed.
  • the polarizer 570 may transmit linearly polarized light in a predetermined direction and block light linearly polarized in a direction perpendicular thereto. For example, light of the first polarization, i.e., P polarization, may be transmitted, and light of the second polarization perpendicular to the polarization, i.e., S polarization, may be absorbed.
  • first polarization i.e., P polarization
  • S polarization light of the second polarization perpendicular to the polarization
  • first polarization and second polarization will be denoted by P and S, respectively, and left-circular polarization and right-circular polarization will be denoted by L and R, respectively.
  • This configuration of the transmission optical system 501 transmits the image light (LE) to the observer's field of view through the concave mirror 200, but the first noise light (NL1) and the second noise light (NL2) are transmitted as much as possible to the observer's field of view. It can be set to not transmit, or to transmit as reduced as possible.
  • the image light (LE) provided from the image forming unit 100 in the first polarization (P) state passes through the first quarter wave plate 510 and is converted to the left circular polarization (L) state to form a beam.
  • Splitter 530 is reached.
  • the image light (LE) is reflected from the beam splitter 530 and reaches the concave mirror 200 in a right-circular polarization (R) state.
  • R right-circular polarization
  • the polarization state becomes left circular polarization (L) again and passes through the beam splitter 530.
  • the image light (LE) of left circular polarization (L) passes through the second 1/4 wave plate 550 and is converted into first polarization (P), and a polarizer 570 that transmits the light of the first polarization (P) is used. It passes through and reaches the observer's field of view.
  • Figure 4b shows the path of the first noise light NL1.
  • the first noise light NL1 is in an unpolarized (UP) state, that is, it is light in which various polarization states are mixed.
  • UP unpolarized
  • P first polarization
  • only light in the first polarization (P) state can transmit through the polarizer 570. That is, in this process, part of the first noise light NL1 is blocked from the optical path toward the observer.
  • the first noise light (NL1) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550, becomes left circularly polarized (L), and passes through the beam splitter 530.
  • the first noise light NL1 in the left circular polarization (L) state is reflected from the concave mirror 200, is converted to the right circular polarization (R) state, and passes through the beam splitter 530.
  • the first noise light (NL1) in the right-circular polarization (R) state passes through the second quarter wave plate 550 again and becomes in the second polarization (S) state. Since the polarizer 570 transmits only the light of the first polarization (P), the first noise light (NL1) in the second polarization (S) state does not pass through the polarizer 570 and is blocked and does not reach the observer's field of view. .
  • Figure 4c shows the path of the second noise light NL2.
  • the second noise light NL2 is also in an unpolarization (UP) state, that is, light in which various polarization states are mixed.
  • UP unpolarization
  • only light in the first polarization (P) state can transmit through the polarizer 570. That is, in this process, a portion of the second noise light NL2 is blocked from the optical path toward the viewer's field of view.
  • the second noise light (NL2) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550 and becomes left circularly polarized (L) and reaches the beam splitter 530.
  • the second noise light NL2 in the left-circular polarization (L) state is reflected by the beam splitter 530 and converted to the right-circular polarization (R) state, and then passes through the second 1/4 wave plate 550 again to the second noise light NL2. It becomes polarized (S) state. Since the polarizer 570 transmits only the light of the first polarization (P), the second noise light (NL2) in the second polarization (S) state does not transmit the polarizer 570, that is, does not reach the observer's field of view. No.
  • Figure 5 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • the display device 1002 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 502, and a concave mirror 200.
  • the display device 502 of this embodiment differs from the display device 1001 of FIG. 3 in the detailed configuration of the transmission optical system 502, and the image light LE reaches the viewer's field of view and the first noise light NL1 , the second noise light NL2 is similar to the display device 1001 of FIG. 3 in that it is blocked from the viewer's field of view.
  • the transmission optical system 502 includes a first quarter wave plate 510, a beam splitter 530, a second quarter wave plate 552, and a polarizer 572.
  • the second quarter wave plate 552 and the polarizer 572 are not aligned with the beam splitter 530, but are arranged to be inclined at a predetermined angle. This angle may be, for example, 0 degrees or more and 15 degrees or less, but is not limited thereto.
  • This arrangement of the second quarter wave plate 552 and the polarizer 572 is intended to compensate for polarization error caused by the curved surface provided on the concave mirror 200.
  • the image light LE and the first noise light NL1 are polarized on the curved surface provided in the concave mirror 200 in the polarization conversion in the optical path passing through the concave mirror 200. Polarization error may occur.
  • the second quarter wave plate 552 and the polarizer 572 can be rotated and arranged at a predetermined angle to compensate for this polarization error, and accordingly, the image light LE is transmitted to the observer's field of view, and The efficiency of blocking the first noise light (NL1) and the second noise light (NL2) from the observer's field of view can be increased.
  • Figure 6 schematically shows the structure of a display device according to one embodiment.
  • the display device 1003 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 503, and a concave mirror 200.
  • the display device 1003 of this embodiment differs from the display device 1001 of FIG. 3 in the detailed configuration of the transmission optical system 503, and the image light LE reaches the viewer's field of view, and the first noise light NL1 ), It is similar to the display device 1001 of FIG. 3 in that the second noise light NL2 is blocked from the viewer's field of view.
  • the transmission optical system 503 includes a first 1/4 wave plate 510, a beam splitter 530, a second 1/4 wave plate 550, and a polarizer 570, and also includes a concave mirror 200 and It includes a phase retarder 520 disposed between the beam splitters 530.
  • the phase retarder 520 may delay the phase of incident light by a predetermined angle. This phase retarder 520 is used to compensate for polarization error caused by the concave mirror 200.
  • the curved surface provided on the concave mirror 200 Polarization error may occur due to .
  • the phase retarder 520 which delays the phase of the incident light, is disposed to compensate for this polarization error, so that the image light LE is transmitted to the observer's field of view, and the first noise light NL1 and the second noise light ( The efficiency of blocking NL2) from the observer's field of view can be increased.
  • FIG. 7 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment
  • FIGS. 8A, 8B, and 8C respectively show optical paths of image light, first noise light, and second noise light by the display device of FIG. 7. It looks detailed.
  • the display device 1004 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 504, and a concave mirror 200.
  • the display device 1004 of this embodiment differs from the display device 1001 of FIG. 3 in the detailed configuration of the first quarter wave plate 514.
  • the first quarter wave plate 514 is disposed between the image forming unit 100 and the beam splitter 530, and may be disposed closer to the beam splitter 530.
  • the first 1/4 wave plate 514 may be disposed obliquely with respect to the optical axis of the image light LE provided by the image forming unit 100.
  • the first 1/4 wave plate 514 may be arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the image light LE, but is not limited thereto.
  • the first quarter wave plate 514 may be arranged in parallel with the beam splitter 530, but is not limited thereto.
  • the first quarter wave plate 514 provides an optical path for the image light LE toward the beam splitter 530 and an optical path for the image light LE to pass through the beam splitter 530 and toward the concave mirror 200. It can be located across the heading optical path.
  • the first 1/4 wave plate 514 may function as a privacy film for the image forming unit 100.
  • most of the image light (LE) provided by the image forming unit 100 is transmitted to the observer's field of view through the transmission optical system 501, 502, and 503 and the concave mirror 200.
  • the image light LE may enter the viewer's field of view directly without passing through the concave mirror 200, or the image forming unit 100 itself may generate noise that enters the viewer's field of view. In this embodiment, this type of noise can be minimized by arranging the first quarter wave plate 514 adjacent to the beam splitter 530 and in parallel.
  • the first 1/4 wave plate 514 may have the same fast axis direction as the second 1/4 wave plate 550.
  • the first 1/4 wave plate 514 and the second 1/4 wave plate 550 have a fast axis direction of -45°, convert P polarization into right-circular polarization (R), and S polarization. It is converted into left circular polarization (L), left circular polarization (L) can be converted into P polarization, and right circular polarization (R) can be converted into S polarization.
  • the image light (LE) provided from the image forming unit 100 in the first polarization (P) state passes through the first quarter wave plate 514 and passes through the right circle. It is converted to a polarization (R) state and reaches the beam splitter 530. After being reflected from the beam splitter 530, the image light (LE) becomes left circularly polarized (L) and is incident on the first quarter wave plate 514 again. Passing through the first quarter wave plate 514, the image light LE becomes the second polarization S and reaches the concave mirror 200.
  • the second polarization (S) which is linearly polarized light
  • the first 1/4 wave plate 514 and the first 1/4 After being changed to left-circular polarization (L) state by the wave plate 514, it passes through the beam splitter 530.
  • the second quarter wave plate 550 and enters the first polarization (P) state. Since the polarizer 570 transmits the light of the first polarization P, the image light LE passes through the polarizer 570 and is transmitted to the viewer's field of view.
  • Figure 8b shows the path of the first noise light NL1.
  • the first noise light (NL1) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550, becomes left circularly polarized (L), and passes through the beam splitter 530.
  • the first noise light (NL1) passes through the first quarter wave plate 514, enters the second polarization (S) state, and reaches the concave mirror 200.
  • the second polarization (S) state which is linearly polarized light
  • the first noise light in the second polarization (S) state is maintained.
  • the light NL1 passes through the first quarter wave plate 514 again and is converted to a left-circular polarization (L) state.
  • the first noise light NL1 in the left circular polarization (L) state passes through the beam splitter 530 and then passes through the second quarter wave plate 550 and is converted to the first polarization (P) state.
  • the first noise light NL1 in the second polarization (P) state transmits the polarizer 570, which transmits the light of the first polarization (P).
  • Figure 8c shows the path of the second noise light NL2.
  • the second noise light (NL2) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550 and reaches the beam splitter 530 in a left circular polarization (L) state.
  • the second noise light NL2 in the left-circular polarization (L) state is reflected from the beam splitter 530 and becomes right-circular polarization (R), and then passes through the second quarter wave plate 550 to become the second polarization. (S) state. Since the polarizer 570 transmits only the light of the first polarization (P), the second noise light (NL2) in the second polarization (S) state is blocked by the polarizer 570 and does not reach the viewer's field of view.
  • the display device 1004 of this embodiment arranges the first 1/4 wave plate 514 in parallel with the beam splitter 530 to form the image forming unit 100. ) has the effect of blocking noise light coming from the direction, and on the other hand, the first noise light NL1 originating from the observer's position may reach the field of view of some observers.
  • the display device 1004 of this embodiment includes a second 1/4 wave plate 552 disposed at a predetermined angle rather than parallel to the beam splitter 530 to compensate for polarization error. ), can be modified to include a polarizer 572.
  • the display device 1004 of this embodiment may be modified to further include a phase retarder 520 to compensate for polarization error, similar to the display device 1003 of FIG. 6.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • the display device 1005 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 505, and a concave mirror 200.
  • the display device 1005 of this embodiment differs from the display device 1001 of FIG. 3 in the arrangement position of the first quarter wave plate 515.
  • the first quarter wave plate 515 is disposed between the concave mirror 200 and the beam splitter 530.
  • the first 1/4 wave plate 515 may be placed in front of the concave mirror 200 so that the optical axis of the first 1/4 wave plate 515 and the optical axis of the concave mirror 200 are parallel to each other.
  • the first quarter wave plate 515 may be arranged to have a predetermined angle between the optical axis of the first quarter wave plate 515 and the optical axis of the concave mirror 200.
  • the first 1/4 wave plate 515 may also have a fast axis of 45°, similar to the 1st 1/4 wave plate 510 described in FIG. 3, that is, the second 1/4 wave plate 550. and fast axis directions may be vertical.
  • the image light LE in the first polarization (P) state is reflected from the beam splitter 530, maintains the first polarization (P) state, and is in the first polarization (P) state.
  • /4 is incident on the wave plate 515.
  • the image light (LE) in the first polarization (P) state passes through the first quarter wave plate 515 and becomes left-circularly polarized (L), and then is reflected from the concave mirror 200 and becomes right-circularly polarized (R). It is converted into a state and enters the first 1/4 wave plate 515.
  • the image light (LE) in the right-circular polarization (R) state passes through the first quarter wave plate 515 and becomes in the second polarization (S) state and passes through the beam splitter 530.
  • the image light (LE) in the second polarization (S) state passes through the second quarter wave plate 550 and becomes in the left circular polarization (L) state.
  • the left circular polarization (L) state is a state in which the first polarization (P) and the second polarization (S) are mixed, and the light in the first polarization (P) state among the image light (LE) incident on the polarizer 570 is polarized to the polarizer 570. It can be transmitted through (570) and into the viewer's field of view.
  • Figure 9b shows the path of the first noise light NL1.
  • the first noise light (NL1) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550, becomes left circularly polarized (L), and passes through the beam splitter 530.
  • the first noise light (NL1) passes through the first quarter wave plate 515, enters the second polarization (S) state, and reaches the concave mirror 200.
  • the second polarization (S) state which is linearly polarized light, is maintained, and again passes through the first quarter wave plate 515 and returns to the left circular polarization (L) state. It becomes.
  • the first noise light NL1 in the left circular polarization (L) state passes through the beam splitter 530 and then passes through the second quarter wave plate 550 to become the first polarization (P) state.
  • the first noise light NL1 in the first polarization P state transmits the polarizer 570 .
  • Figure 9c shows the path of the second noise light NL2.
  • the second noise light (NL2) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550 and becomes left circularly polarized (L) and reaches the beam splitter 530.
  • the second noise light (NL2) is reflected from the beam splitter 530 and becomes right-circular polarization (R), and then passes through the second quarter wave plate 550 to become second polarization (S). Since the polarizer 570 transmits only the light of the first polarization (P), the second noise light (NL2) in the second polarization (S) state is blocked by the polarizer 570 and does not reach the viewer's field of view.
  • the display device 1005 of this embodiment includes a second 1/4 wave plate 552 disposed at a predetermined angle rather than parallel to the beam splitter 530 to compensate for polarization error. ), can be modified to include a polarizer 572.
  • the display device 1005 of this embodiment may be modified to further include a phase retarder 520 to compensate for polarization error, similar to the display device 1003 of FIG. 6.
  • FIGS. 10A, 10B, and 10C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • the display device 1006 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 506, and a concave mirror 200.
  • the transmission optics 506 includes a beam splitter 530, a first quarter wave plate 515, and a polarizer 576.
  • the first quarter wave plate 515 may be disposed between the beam splitter 530 and the concave mirror 200.
  • the first 1/4 wave plate 515 may be placed in front of the concave mirror 200 so that the optical axis of the first 1/4 wave plate 515 and the optical axis of the concave mirror 200 are parallel to each other.
  • the polarizer 576 may transmit light of the second polarization (S) and block light of the first polarization (P).
  • the image light (LE) provided from the image forming unit 100 in the first polarization (P) state is reflected by the beam splitter 530, and is reflected in the first polarization (P) state. Maintain polarization (P) state.
  • the image light (LE) in the first polarization (P) state passes through the first quarter wave plate 515 and becomes left-circularly polarized (L), and is reflected from the concave mirror 200 to become right-circularly polarized (R). It becomes a state.
  • the image light (LE) in the right-circular polarization (R) state again passes through the first 1/4 wave plate 515 and becomes in the second polarization (S) state and passes through the beam splitter 530 to the polarizer 576. join the company Since the polarizer 576 transmits the light of the second polarization (S), the image light (LE) is transmitted to the viewer's field of view.
  • Figure 10b shows the path of the first noise light NL1.
  • first noise light NL1 in the unpolarized (UP) state that is, a mixture of various polarization states
  • only light in the second polarization (S) state can transmit through the polarizer 576.
  • the first noise light NL1 in the second polarization (S) state passes through the beam splitter 530, enters the first 1/4 wave plate 515, and passes through the first 1/4 wave plate 515. It becomes right-circularly polarized (R) and reaches the concave mirror 200.
  • the first noise light (NL1) in the right-circular polarization (R) state is reflected from the concave mirror 200 and becomes in the left-circular polarization (L) state, and again passes through the first quarter wave plate 515 to become the first polarization (P). ) state and passes through the beam splitter 530.
  • the first noise light NL1 in the first polarization (P) state is blocked by the polarizer 576, which transmits only the light of the second polarization (S), and is not transmitted to the viewer's field of view.
  • Figure 10c shows the path of the second noise light NL2.
  • the second noise light NL2 in the unpolarized (UP) state that is, a mixture of various polarization states
  • only light in the second polarization (S) state can transmit through the polarizer 576.
  • the second noise light NL2 of the second polarization S is reflected from the beam splitter 530.
  • the second polarization (S) state which is linearly polarized light, is maintained.
  • the second noise light NL2 in the second polarization S state may pass through the polarizer 576 and reach the viewer's field of view.
  • the display device 1006 of this embodiment has a simpler structure, but has higher efficiency in transmitting the image light LE to the viewer's field of view and the first noise light.
  • the efficiency with which the (NL1) and second noise (NL2) lights are blocked from the observer's field of view can be considered similar.
  • Figures 11A, 11B, and 11C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • the display device 1007 includes an image forming unit 101, a transmission optical system 507, and a concave mirror 200.
  • the image forming unit 101 provides image light (LE) in an unpolarized (UP) state, and accordingly, between the image forming unit 100 and the beam splitter 530, 1 It is different from the display device 1001 of FIG. 3 in that the /4 wave plate is not disposed.
  • the image light LE in an unpolarized (UP) state provided from the image forming unit 100 is reflected from the beam splitter 530 and heads toward the concave mirror 200, and then is reflected from the concave mirror 200. It is reflected.
  • the unpolarized (UP) state of the image light (LE) is maintained.
  • the image light LE passes through the beam splitter 530 and reaches the second quarter wave plate 550. Even after the phase delay by the second quarter wave plate 550, the unpolarized (UP) state is maintained, and the light in the first polarized (P) state among the image light (LE) transmits through the polarizer 570 to the observer. provided for sight.
  • Figure 11b shows the path of the first noise light NL1.
  • the first noise light NL1 is in an unpolarized (UP) state, that is, it is light in which various polarization states are mixed.
  • UP unpolarized
  • P first polarization
  • only light in the first polarization (P) state can transmit through the polarizer 570. That is, in this process, part of the first noise light NL1 is blocked from the optical path toward the observer.
  • the first noise light (NL1) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550, becomes left circularly polarized (L), and passes through the beam splitter 530.
  • the first noise light NL1 in the left-circular polarization (L) state is reflected from the concave mirror 200, is converted to right-circular polarization (R), and passes through the beam splitter 530, and is in the right-circular polarization (R) state.
  • the first noise light (NL1) passes through the second quarter wave plate 550 again and enters the second polarization (S) state. Since the polarizer 570 transmits only the light of the first polarization (P), the first noise light (NL1) in the second polarization (S) state does not pass through the polarizer 570 and is blocked and does not reach the observer's field of view. .
  • Figure 11c shows the path of the second noise light NL2.
  • the second noise light NL2 is also in an unpolarization (UP) state, that is, light in which various polarization states are mixed.
  • UP unpolarization
  • P first polarization
  • P first polarization
  • a portion of the second noise light NL2 is blocked from the optical path toward the observer's field of view.
  • the second noise light (NL2) of the first polarization (P) passes through the second quarter wave plate 550 and becomes left circularly polarized (L) and reaches the beam splitter 530.
  • the second noise light NL2 in the left circular polarization (L) state is reflected from the beam splitter 530 and becomes the right circular polarization (R) state, and the second noise light NL2 in the right circular polarization (R) state is again converted to the second noise light NL2 in the right circular polarization (R) state.
  • the polarizer 570 transmits only the light of the first polarization (P)
  • the second noise light (NL2) in the second polarization (S) state is blocked by the polarizer 570 and does not reach the viewer's field of view.
  • FIGS. 12A, 12B, and 12C show the structure of a display device according to an embodiment, together with optical paths of image light, first noise light, and second noise light, respectively.
  • the display device 1008 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 508, and a concave mirror 200.
  • the transmission optical system 508 includes a polarizing beam splitter 538, a first quarter wave plate 515, and a polarizer 578.
  • the polarization beam splitter 538 is a beam splitter that reflects light of the first polarization (P) and transmits light of the second polarization (S) perpendicular to the first polarization (P).
  • the first quarter wave plate 515 is disposed between the polarizing beam splitter 538 and the concave mirror 200.
  • the first 1/4 wave plate 515 may be arranged so that the optical axis of the first 1/4 wave plate 515 and the optical axis of the concave mirror 200 are parallel to each other.
  • Polarizer 578 is disposed between polarizing beam splitter 538 and the observer. The polarizer 578 may transmit light of the second polarization (S) and block light of the first polarization (P).
  • the image light (LE) provided from the image forming unit 100 in the first polarization (P) state is reflected from the polarization beam splitter 538 and enters the first quarter wave plate 515. .
  • the image light (LE) of the first polarization (P) passes through the first 1/4 wave plate 515 and becomes left-circularly polarized (L), and then the image light (LE) of the left-circular polarization (L) state becomes concave. It is reflected from the mirror 200 and converted to right-circular polarization (R) state.
  • the image light (LE) in the right-circular polarization (R) state again passes through the first quarter wave plate 515 and becomes in the second polarization (S) state, and a polarization beam splitter transmits the light of the second polarization (S). It passes through (538) and enters the polarizer (578).
  • the polarizer 578 transmits the light of the second polarization S, that is, the image light LE of the second polarization S passes through the polarizer 578 and reaches the viewer's field of view. In this optical path, little loss of image light (LE) may occur.
  • Figure 12b shows the path of the first noise light NL1.
  • the first noise light NL1 is in an unpolarized (UP) state, that is, it is light in which various polarization states are mixed.
  • UP unpolarized
  • S second polarization
  • the first noise light NL1 of the second polarization S passes through the polarization beam splitter 538, which transmits the light of the second polarization S, and enters the first quarter wave plate 515.
  • the first noise light (NL1) in the second polarization (S) state passes through the first quarter wave plate 515 and becomes right-circular polarization (R), and is reflected in the concave mirror 200 in the right-circular polarization (R) state.
  • the first noise light NL1 in the left circular polarization (L) state passes through the first quarter wave plate 515 and becomes in the first polarization (P) state and reaches the polarization beam splitter 538.
  • the polarization beam splitter 538 reflects the light of the first polarization (P), and therefore, the first noise light NL1 in the first polarization (P) state is reflected from the polarization beam splitter 538, so the observer's field of view It does not point towards .
  • Figure 12c shows the path of the second noise light NL2.
  • the second noise light NL2 is also in an unpolarization (UP) state, that is, light in which various polarization states are mixed.
  • UP unpolarization
  • S second polarization
  • the second noise light NL2 of the second polarization S passes through the polarization beam splitter 538, which transmits the light of the second polarization S. Accordingly, the second noise light NL2 is not directed toward the viewer's field of view.
  • Figure 13 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • the display device 1009 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 501, and a concave mirror 200.
  • the display device 1009 of this embodiment is different from the display device 1001 of FIG. 3 in that it further includes a privacy film 600.
  • the privacy film 600 allows part of the image light (LE) provided by the image forming unit 100 to enter the viewer's field of view without passing through the concave mirror 200, or the image forming unit 100 itself enters the observer's field of view. It can block the type of noise light that enters the field of view.
  • the privacy film 600 is shown as being disposed between the image forming unit 100 and the first quarter wave plate 510, but this is illustrative and not limited thereto.
  • the privacy film 600 may be included in the image forming unit 100 as a part of the image forming unit 100 and may be placed at various locations within the image forming unit 100.
  • the display device 1009 of this embodiment is shown as being further provided with a privacy film 600 in addition to the display device 1001 illustrated in FIG. 3, the display device 1009 is not limited thereto. Display devices according to other embodiments described above may also be modified to further include a privacy film 600.
  • Figure 14 schematically shows the structure of a display device according to an embodiment.
  • the display device 1010 includes an image forming unit 100, a transmission optical system 501, and a concave mirror 200.
  • the display device 1010 of this embodiment is different from the display device 1001 of FIG. 3 in that it further includes an anti-reflection film 700.
  • the anti-reflection film 700 prevents the first noise light NL1 and the second noise light NL2 from being reflected from a plurality of optical elements included in the transmission optical system 500 and entering the observer's field of view again. can do.
  • the display device 1010 of this embodiment is shown as being further provided with an anti-reflection film 700 in addition to the display device 1001 illustrated in FIG. 3, the display device 1010 is not limited thereto. Display devices according to the various embodiments described above may also be modified to further include an anti-reflection film 700.
  • the display devices 1000-1010 described above can be implemented as wearable or non-wearable and can be applied to various fields. For example, it can be used in combination with general display devices, televisions, monitors, etc., and can be used in mobile devices, automobiles, head-up displays, augmented/virtual reality devices, large signage, wearable displays, rollable TVs, and social media. It can be applied to various products such as stretchable displays.
  • an image forming unit providing image light; a concave mirror that focuses the image light provided from the image forming unit; and a transmission optical system that transmits the image light provided from the image forming unit to the viewer's field of view through the concave mirror, and includes a beam splitter and one or more polarization control optical elements, wherein the one or more polarization control optical elements
  • a display device is provided, configured to block noise light incident on the transmission optical system from the viewer's field of view.
  • the image light provided from the image forming unit may have a first polarization state, which is linearly polarized light in a first direction.
  • the transmission optical system includes the beam splitter disposed obliquely with respect to the path of the image light emitted from the image forming unit; It may include a first quarter wave plate disposed between the image forming unit and the beam splitter or between the beam splitter and the concave mirror, and a polarizer disposed between the beam splitter and the observer.
  • the beam splitter may be a half mirror.
  • the transmission optical system may further include a second quarter wave plate disposed between the beam splitter and the observer.
  • the polarizer may transmit light of the first polarization and block light of the second polarization perpendicular to the first polarization.
  • the first quarter wave plate may be disposed between the image forming unit and the beam splitter and parallel to the image forming unit.
  • the first quarter wave plate may be arranged in parallel with the beam splitter.
  • the first 1/4 wave plate may be disposed between the beam splitter and the concave mirror so that the optical axis of the first 1/4 wave plate and the optical axis of the concave mirror are parallel.
  • the second quarter wave plate and the polarizer may be arranged at an arrangement angle of 0 degrees or more and less than 15 degrees with respect to the beam splitter.
  • the transmission optical system may further include a phase retarder disposed between the concave mirror and the beam splitter.
  • the polarizer may transmit light of a second polarization perpendicular to the first polarization and block light of the first polarization.
  • the first 1/4 wave plate may be disposed between the beam splitter and the concave mirror so that the optical axis of the first 1/4 wave plate and the optical axis of the concave mirror are parallel.
  • the transmission optical system is disposed obliquely with respect to the path of the image light coming from the image forming unit, and reflects the light of the first polarization and transmits the light of the second polarization perpendicular to the first polarization. ; a first quarter wave plate disposed between the polarizing beam splitter and the concave mirror; and a polarizer disposed between the beam splitter and the observer.
  • the image light provided from the image forming unit is in a non-polarized state
  • the transmission optical system includes the beam splitter disposed obliquely with respect to the path of the image light coming from the image forming unit.
  • a polarizer disposed between the beam splitter and the observer; and a second quarter wave plate disposed between the beam splitter and the polarizer.
  • the display device may further include a privacy film disposed between the image forming unit and the transmission optical system.
  • the display device may further include an anti-reflection film disposed between the transmission optical system and the viewer.
  • the noise light may be light incident on the transmission optical system from the observer or light incident on the opposite side of the image forming unit toward the transmission optical system.

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Abstract

개시된 디스플레이 장치는 영상광을 제공하는 영상 형성부; 상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 포커싱하는 오목 미러; 및 상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 상기 오목 미러를 거쳐 관찰자의 시야에 전달하는 것으로, 빔 스플리터와, 하나 이상의 편광 제어 광학 요소를 포함하는 전달 광학계를 포함하며, 상기 하나 이상의 편광 제어 광학 요소는 상기 전달 광학계에 입사되는 노이즈 광을 관찰자의 시야에서 차단하도록 구성된다.

Description

몰입감 있는 영상을 제공하는 디스플레이 장치
본 개시는 몰입형 디스플레이 장치에 대한 것이다.
3차원 영상 표시 기술은 다양한 분야에 적용되고 있으며, 최근, 가상 현실 (Virtual reality, VR), 증강 현실(Augmented reality, AR)과 관련된 영상 장치에도 적용되고 있다.
가상 현실 장치는 안경형(glasses type), 헤드 장착형(head mount type), 고글형(goggle-type) 등의 웨어러블 장치로 구현되거나, 또는 비착용형 장치로 구현될 수 있다.
한편, 영상을 감상하는 사용자가 느끼는 몰입감은 조도 등, 주변 환경에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이러한 영향을 줄이기 위한 방안이 모색되고 있다.
실시예에 따른 디스플레이 장치는 영상광을 제공하는 영상 형성부를 포함한다. 오목 미러는 상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 포커싱한다. 전달 광학계는 상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 상기 오목 미러를 거쳐 관찰자의 시야에 전달한다. 전달 광학계는 빔 스플리터와, 하나 이상의 편광 제어 광학 요소를 포함한다. 상기 하나 이상의 편광 제어 광학 요소는 상기 전달 광학계에 입사되는 노이즈 광을 관찰자의 시야에서 차단하도록 구성된다.
상술한 디스플레이 장치는 주변 조도에 따라 발생할 수 있는 다양한 유형의 노이즈광을 차단하여 몰입감이 증대된 영상을 제공할 수 있다.
상술한 디스플레이 장치는 착용식 또는 비착용식으로 구현될 수 있다.
도 1은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 영상광을 관찰자의 시야에 전달하는 광경로를 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 비교예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 각각 도 3의 디스플레이 장치에 의한, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로를 상세히 보인다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 각각 도 7의 디스플레이 장치에 의한, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로를 상세히 보인다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
도 13은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서의 실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
도 1은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 영상광을 관찰자의 시야에 전달하는 광경로를 개념적으로 설명하는 도면이다.
디스플레이 장치(1000)는 영상광(LE)을 제공하는 영상 형성부(100), 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광을 포커싱하는 오목 미러(200), 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광(LE)을 상기 오목 미러(200)를 거쳐 관찰자의 시야에 전달하는 전달 광학계(0를 포함한다.
전달 광학계(500)는 빔 스플리터와 하나 이상의 편광 제어 광학 요소를 포함할 수 있다. 전달 광학계(500)에 구비되는 빔 스플리터와 하나 이상의 편광 제어 광학 요소는 전달 광학계(500)가 영상광(LE)을 관찰자의 시야에 전달하고, 영상광(LE) 이외의 노이즈광은 관찰자에게 가능한 감소 내지 차단할 수 있도록 구성될 수 있다.
노이즈 광은 관찰자가 영상을 감상하는 환경에서 주변 조도에 의해 발생할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 광은 관찰자의 모습이 전달 광학계(500)에 입사되고 오목 미러(200)에 의해 반사되며 관찰자의 시야에 들어오게 되는 광경로의 제1 노이즈광(NL1)을 포함할 수 있다. 또는, 노이즈 광은 디스플레이 장치(1000)가 설치된 테이블 또는 디스플레이 장치(1000) 근방의 바닥면의 영상이 전달 광학계(500)를 통해 관찰자의 시야에 들어오게 되는 광경로의 제2 노이즈광(NL2)을 포함할 수 있다.
전달 광학계(500)는 이러한 노이즈 광이 관찰자의 시야에 도달하지 않도록 구비된 하나 이상의 편광 제어 광학 요소를 포함한다. 편광 제어 광학 요소는 입사광의 편광 상태에 의존하는 광학 성능을 나타내는 광학 요소를 지칭하며, 예를 들어, 특정 편광의 광만을 투과시키는 편광자(polarizer), 입사광의 위상을 변경하는 위상 지연자, 입사광의 위상을 45도 변경하여 편광을 바꾸는 1/4 파장판(quarter wave plate)등을 통칭하고 있다. 이들의 개수나 배치 위치, 1/4 파장판의 빠른 축(fast axis)/느린 축(slow axis) 방향, 편광자의 편광축 등의 광학적 성질을 적절히 설정하여, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)을 관찰자의 시야에서 가능한 차단할 수 있다. 또한, 이 과정에서, 이들 편광 제어 광학 요소에 의한 영상광(LE)의 손실은 가능한 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 2는 비교예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
비교예의 디스플레이 장치(1)는 영상 형성부(10), 빔 스플리터(50), 오목 미러(200)를 포함한다. 영상 형성부(10)에서 제공된 영상광(LE)은 빔 스플리터(50)에 의해 반사된 후 오목 미러(200)에 도달하고, 오목 미러(200)에 의해 포커싱되며 빔 스플리터(50)를 지나 관찰자의 시야에 도달한다. 제1 노이즈광(NL1)은 빔 스플리터(50), 오목 미러(200), 빔 스플리터(50)를 지나 관찰자의 시야에 도달한다. 제2 노이즈광(NL2)도 빔 스플리터(50)에서 반사되며, 관찰자의 시야에 도달한다.
이러한 광경로에서는 하프 미러(half mirror)인 빔 스플리터(50)에 의한 광손실이 영상광(LE), 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)에 동일하게 적용된다. 즉, 디스플레이 장치(1)에서 노이즈광을 선택적으로 추가로 감소시키는 작용은 없다. 다시 말하면, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)이 발생할 수 있는 주변 조도의 환경에서 발생된 노이즈광이 영상광과 함께 관찰자의 시야에 도달하게 된다. 이에 따라, 영상을 감상하는 몰입감은 감소하게 된다.
비교예의 디스플레이 장치(1)와 달리, 실시예의 디스플레이 장치(1000)에 구비된 전달 광학계(500)는 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)을 최대한 차단하며 영상광(LE)을 관찰자의 시야에 전달할 수 있어, 영상을 감상하는 관찰자의 몰입감이 증대될 수 있다.
이하, 이러한 전달 광학계(500)의 세부 구성이 다양한 방법으로 구현된, 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 장치들을 살펴보기로 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 각각 도 3의 디스플레이 장치에 의한, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로를 상세히 보인다.
디스플레이 장치(1001)는 영상 형성부(100), 전달 광학계(501), 오목 미러(200)를 포함한다.
영상 형성부(100)는 영상 정보에 따라 광을 변조하여 영상광을 형성하는 디스플레이 소자(미도시)와, 디스플레이 소자에서 형성된 영상광을 소정 위치로 출력하는 이상의 광학 소자(미도시)를 포함할 수 있다.
영상 형성부(100)에 구비된 디스플레이 소자에서 형성하는 영상의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수 있다. 3차원 영상은 예를 들어, 스테레오(stereo) 영상, 홀로그램(hologram) 영상, 라이트 필드(light field) 영상, 또는 IP(integral photography) 영상일 수 있고 또한, 멀티 뷰(multi-view) 혹은 슈퍼 멀티뷰(super multi-view) 방식의 영상을 포함할 수 있다.
디스플레이 소자는 예를 들어, LCoS(liquid crystal on silicon) 소자, LCD(liquid crystal display) 소자, OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 소자, DMD(digital micromirror device)를 포함할 수 있고, 또한, Micro LED, QD(quantum dot) LED 등의 차세대 디스플레이 소자를 포함할 수 있다. 영상 형성부(100)에 구비되는 디스플레이 소자가 LCD와 같은 비발광형 소자인 경우, 디스플레이 소자에 영상 형성을 위한 광을 제공하는 광원을 더 포함될 수 있다.
영상 형성부(100)에는 디스플레이 소자가 형성한 영상광(LE)을 소정 위치로 전달하는 광학 소자로서 경로 전환 부재나 렌즈 등이 구비될 수 있다. 예를 들어, 영상광(LE)의 경로를 변경하는 빔 스플리터, 영상광을 확대, 축소하는 릴레이 렌즈, 노이즈 제거를 위한 공간 필터 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 알려진 다양한 광학계가 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 영상 형성부(100)에서 제공하는 영상광(LE)은 제1편광 상태일 수 있다. 제1편광은 소정 방향의 직선 편광이며, 예를 들어, P 편광 또는 S 편광일 수 있다. P 편광과 S 편광은 서로 수직인 방향의 선편광이다. 이하에서, 제1편광은 P 편광으로, 제2편광은 S 편광으로 지칭하기로 한다. 다만, 이는 예시적이며, 서로 뒤바뀔 수 있다.
오목 미러(200)는 영상광(LE)을 관찰자 전방의 소정 거리 위치인 가상면에 포커싱한다. 가상면은 오목 미러(200)의 허초점면이다. 오목 미러(200)에 의해 관찰자는 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광(LE)을 관찰자 전방의 가상면에서 나오는 영상으로 인지하게 된다.
전달 광학계(501)는 영상 형성부(100)에서 나온 영상광(LE)의 진행 경로에 대해 비스듬하게 배치된 빔 스플리터(530), 영상 형성부(100)와 빔 스플리터(530) 사이에 배치된 제1 1/4파장판(510) 및 빔 스플리터(530)와 관찰자 사이에 배치된 편광자(570)를 포함한다. 전달 광학계(501)는 또한, 빔 스플리터(530)와 관찰자 사이에 배치된 제2 1/4 파장판(550)을 더 포함할 수 있다. 제2 1/4 파장판(550)은 빔 스플리터(530)와 편광자(570) 사이에 배치될 수 있다. 빔 스플리터(530)는 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광(LE)의 광축에 대해 비스듬하게 배치될 수 있으며, 예를 들어, 45도 각도로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다. 제2 1/4 파장판(550), 편광자(570)는 빔 스플리터(530)와 나란하게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 소정 각도, 예를 들어 15도 이하의 각도를 가지도록 배치될 수도 있다.
빔 스플리터(530)는 하프 미러(half mirror)일 수 있다. 즉, 빔 스플리터(530)은 입사광 중 반을 투과시키고, 반은 반사시킬 수 있다.
제1 1/4 파장판(510)은 입사광의 위상을 45˚만큼 지연시키는 위상 지연자로서, 이에 의해, 선편광은 원편광으로, 원편광은 선편광으로 변환될 수 있다. 제2 1/4 파장판(550)도 입사광의 위상을 45˚만큼 지연시키는 위상 지연자로서, 이에 의해, 선편광은 원편광으로, 원편광은 선편광으로 변환될 수 있다.
제1 1/4 파장판(510)과 제2 1/4 파장판(550)은 fast axis 방향이 서로 수직인, 1/4 파장판일 수 있다. 예를 들어, 제1 1/4 파장판(510)은 fast axis 방향이 45˚이며, P 편광을 좌원 편광(left handed circular polarization)으로 변환시키고, S 편광을 우원 편광(right handed circular polarization)으로 변환시키며, 좌원 편광은 S 편광으로, 우원 편광은 P 편광으로 변환시킬 수 있다. 제2 1/4 파장판(550)은 fast axis 방향이 -45˚이며, P 편광을 우원 편광으로 변환시키고, S 편광을 좌원 편광으로 변환시키며, 좌원 편광은 P 편광으로, 우원 편광은 S 편광으로 변환시킬 수 있다. 예시된 편광 변환 및 fast axis 각도 표시는 제1 1/4 파장판(510), 제2 1/4 파장판(550)을 통과하는 광의 일정한 시점(view point)을 기준으로 설명된 것이다. 예를 들어, 영상 형성부(100)에서 나오는 영상광(LE)이 전달 광학계(501), 오목 미러(200)를 거쳐 관찰자를 향하는 경로에서, 제1 1/4 파장판(510), 제2 1/4 파장판(550)을 보는 시점 기준이다. 광이 제1 1/4 파장판(510), 제2 1/4 파장판(550)을 통과하는 시점이 바뀌면, 즉, 그 진행 방향에 따라 광이 제1 1/4 파장판(510), 제2 1/4 파장판(550)을 보는 시점 기준으로 fast axis의 좌, 우가 바뀌면, 편광 표현도 반대가 된다.
편광자(570)는 소정 방향으로 선편광된(linear polarized) 광을 투과시키고 이와 수직인 방향으로 선편광된 광은 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1편광, 즉, P 편광의 광은 투과시키고, 이와 수직인 제2편광, 즉, S 편광의 광은 흡수할 수 있다.
이하, 도면들에서, 제1편광, 제2편광은 각각 P 및 S, 좌원 편광, 우원 편광은 각각 L 및 R로 표시하기로 한다.
전달 광학계(501)의 이러한 구성은 영상광(LE)은 오목 미러(200)를 거쳐 관찰자의 시야에 전달하되, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)은 관찰자의 시야에 가능한 전달하지 않도록, 또는 가능한 감소시켜 전달하도록, 설정될 수 있다.
도 4a, 도 4b, 도 4c를 참조하여, 영상광(LE), 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)의 세부적인 광경로를 살펴보기로 한다.
도 4a를 참조하면, 제1편광(P) 상태로 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광(LE)은 제1 1/4파장판(510)을 지나며 좌원 편광(L) 상태로 변환되어 빔 스플리터(530)에 도달한다. 빔 스플리터(530)에서 반사되며 영상광(LE)은 우원 편광(R) 상태로 오목 미러(200)에 도달한다. 다음, 오목 미러(200)에서 반사되며, 편광 상태가 다시 좌원 편광(L)이 되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 좌원 편광(L)의 영상광(LE)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제1편광(P)으로 변환되고, 제1편광(P)의 광을 투과시키는 편광자(570)를 투과하여 관찰자의 시야에 도달한다.
도 4b는 제1 노이즈광(NL1)의 경로를 보이고 있다. 제1 노이즈광(NL1)을 비편광(unpolarization)(UP) 상태이며, 즉, 다양한 편광 상태가 혼합된 광이다. 제1 노이즈광(NL1) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 즉, 이 과정에서, 제1 노이즈광(NL1)의 일부가 관찰자를 향하는 광경로에서 차단된다. 제1편광(P)의 제1 노이즈광(NL1)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 다음, 좌원 편광(L) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 오목 미러(200)에서 반사되며, 우원 편광(R) 상태로 변환되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 우원 편광(R) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 다시 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제2편광(S) 상태가 된다. 편광자(570)는 제1편광(P)의 광만을 투과시키므로, 제2편광(S) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 편광자(570)를 투과하지 못하고 차단되어 관찰자의 시야에 도달하지 않는다.
도 4c는 제2 노이즈광(NL2)의 경로를 보이고 있다. 제2 노이즈광(NL2)도 비편광(unpolarization)(UP) 상태이며, 즉, 다양한 편광 상태가 혼합된 광이다. 제2 노이즈광(NL2) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 즉, 이 과정에서, 제2 노이즈광(NL2)의 일부가 관찰자의 시야를 향하는 광경로에서 차단된다. 제1편광(P)의 제2 노이즈광(NL2)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되어 빔 스플리터(530)에 도달한다. 다음, 좌원 편광(L) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 빔 스플리터(530)에서 반사되며 우원 편광(R) 상태로 변환되고, 다시 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제2편광(S) 상태가 된다. 편광자(570)는 제1편광(P)의 광만을 투과시키므로, 제2편광(S) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 편광자(570)를 투과하지 못하며, 즉, 관찰자의 시야에 도달하지 않는다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
디스플레이 장치(1002)는 영상 형성부(100), 전달 광학계(502), 오목 미러(200)를 포함한다. 본 실시예의 디스플레이 장치(502)는 전달 광학계(502)의 세부 구성에서 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 차이가 있고, 영상광(LE)은 관찰자의 시야에 도달하고 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)은 관찰자의 시야에서 차단되는 점에서는 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 유사하다.
전달 광학계(502)는 제1 1/4 파장판(510), 빔 스플리터(530), 제2 1/4 파장판(552), 편광자(572)를 포함한다. 제2 1/4 파장판(552), 편광자(572)는 빔 스플리터(530)와 나란하지 않고, 소정 각도로 기울어지게 배치된다. 이러한 각도는 예를 들어, 0도 이상 15도 이하일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
제2 1/4 파장판(552), 편광자(572)의 이러한 배치는 오목 미러(200)에 구비된 곡면에 의한 편광 오차를 보완하기 위한 것이다. 도 3, 도 4a, 도 4b에서 설명한, 영상광(LE), 제1 노이즈광(NL1)이 오목 미러(200)를 경유하는 광경로에서의 편광 변환에서 오목 미러(200)에 구비된 곡면에 의한 편광 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 편광 오차를 보완하도록 제2 1/4 파장판(552), 편광자(572)가 소정 각도로 회전 배치될 수 있고, 이에 따라, 영상광(LE)이 관찰자의 시야에 전달되고, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)의 관찰자의 시야에서 차단되는 효율이 보다 높아질 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
디스플레이 장치(1003)는 영상 형성부(100), 전달 광학계(503), 오목 미러(200)를 포함한다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1003)는 전달 광학계(503)의 세부 구성에서 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 차이가 있고, 영상광(LE)은 관찰자의 시야에 도달하며, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)이 관찰자의 시야에서 차단되는 점에서는 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 유사하다.
전달 광학계(503)는 제1 1/4파장판(510), 빔 스플리터(530), 제2 1/4 파장판(550), 편광자(570)를 포함하며, 또한, 오목 미러(200)와 빔 스플리터(530) 사이에 배치된 위상 지연자(520)를 포함한다.
위상 지연자(520)는 입사광의 위상을 소정 각도만큼 지연시킬 수 있다. 이러한 위상 지연자(520)는 오목 미러(200)에 의한 편광 오차를 보완하기 위한 것이다. 도 3, 도 4a, 도 4b에서 설명한, 영상광(LE), 제1 노이즈광(NL1)이 오목 미러(200)를 경유하는 광경로에서의 편광 변환 시, 오목 미러(200)에 구비되는 곡면에 의한 편광 오차가 발생할 수 있다. 이러한 편광 오차를 보완할 수 있도록 입사광의 위상을 지연하는 위상 지연자(520)가 배치됨으로써, 영상광(LE)이 관찰자의 시야에 전달되고, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)의 관찰자의 시야에서 차단되는 효율이 보다 높아질 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이며, 도 8a, 도 8b 및 도 8c는 각각 도 7의 디스플레이 장치에 의한, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로를 상세히 보인다.
디스플레이 장치(1004)는 영상 형성부(100), 전달 광학계(504), 오목 미러(200)를 포함한다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1004)는 제1 1/4 파장판(514)의 세부 구성에서 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 차이가 있다.
제1 1/4파장판(514)은 영상 형성부(100)와 빔 스플리터(530) 사이에 배치되며, 빔 스플리터(530)에 보다 인접하게 배치될 수 있다. 제1 1/4 파장판(514)은 영상 형성부(100)에서 제공하는 영상광(LE)의 광축에 대해 비스듬하게 배치될 수 있다, 예를 들어, 제1 1/4파장판(514)은 영상광(LE)의 광축에 대해 45도의 각도로 배치될 수 있으며, 다만, 이에 한정되지 않는다. 제1 1/4파장판(514)은 빔 스플리터(530)와 나란하게 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 이러한 배치에서, 제1 1/4 파장판(514)은 영상광(LE)이 빔 스플리터(530)를 향하는 광경로 및 영상광(LE)이 빔 스플리터(530)를 거쳐 오목 미러(200)를 향하는 광경로에 걸쳐 위치할 수 있다.
제1 1/4 파장판(514)은 영상 형성부(100)에 대한 privacy film과 같은 역할을 할 수 있다. 앞선 실시예들에서 설명한 바와 같이, 영상 형성부(100)가 제공한 영상광(LE)은 대부분 전달 광학계(501)(502)(503), 오목 미러(200)를 거쳐 관찰자의 시야에 전달되지만, 오목 미러(200)를 거치지 않고 영상광(LE)이 관찰자의 시야에 직접 들어오거나, 또는 영상 형성부(100) 자체가 관찰자의 시야에 들어오는 노이즈가 발생할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 1/4 파장판(514)을 빔 스플리터(530)에 인접하게, 나란하게 배치함으로써, 이러한 유형의 노이즈를 최소화할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 1/4 파장판(514)은 제2 1/4 파장판(550)과 fast axis 방향이 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 1/4 파장판(514)은 제2 1/4 파장판(550)은 fast axis 방향이 -45˚이고, P 편광을 우원 편광(R)으로 변환시키고, S 편광을 좌원 편광(L)으로 변환시키며, 좌원 편광(L)은 P 편광으로, 우원 편광(R)은 S 편광으로 변환시킬 수 있다.
도 8a를 참조하여 영상광(LE)의 경로를 살펴보면, 제1편광(P) 상태로 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광(LE)은 제1 1/4 파장판(514)을 지나며 우원 편광(R) 상태로 변환되어 빔 스플리터(530)에 도달한다. 빔 스플리터(530)에서 반사되며 영상광(LE)은 좌원 편광(L) 상태가 되어 다시 제1 1/4 파장판(514)에 입사한다. 제1 1/4 파장판(514)을 지나며 영상광(LE)은 제2편광(S) 상태가 되어 오목 미러(200)에 도달한다. 다음, 영상광(LE)이 오목 미러(200)에서 반사될 때, 직선 편광인 제2편광(S) 상태가 유지되며 제1 1/4 파장판(514)에 입사하고, 제1 1/4 파장판(514)에 의해 좌원 편광(L) 상태로 바뀐 후, 빔 스플리터(530)를 투과한다. 다음, 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제1편광(P) 상태가 된다. 편광자(570)는 제1편광(P)의 광을 투과시키므로, 영상광(LE)은 편광자(570)를 투과하여 관찰자의 시야에 전달된다.
도 8b는 제1 노이즈광(NL1)의 경로를 보이고 있다. 비편광(UP) 상태, 즉 다양한 편광 상태가 혼합된 제1 노이즈광(NL1) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 이 과정에서, 제1 노이즈광(NL1)의 일부가 관찰자의 시야를 향하는 광경로에서 차단될 수 있다. 제1편광(P)의 제1 노이즈광(NL1)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 다음, 제1 노이즈광(NL1)은 제1 1/4 파장판(514)을 지나며 제2편광(S) 상태가 되고, 오목 미러(200)에 도달한다. 제2편광(S) 상태의 제1 노이즈광(NL1)이 오목 미러(200)에서 반사될 때, 선편광인 제2편광(S) 상태가 유지되고, 제2편광(S) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 다시 제1 1/4 파장판(514)을 지나며 좌원 편광(L) 상태로 변환된다. 다음, 좌원 편광(L) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 빔 스플리터(530)를 투과한 후, 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제1편광(P) 상태로 변환된다. 제2편광(P) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 제1편광(P)의 광을 투과시키는 편광자(570)를 투과한다.
도 8c는 제2 노이즈광(NL2)의 경로를 보이고 있다. 비편광(UP) 상태, 즉 다양한 편광 상태가 혼합된 제2 노이즈광(NL2) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 제1편광(P)의 제2 노이즈광(NL2)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태로 빔 스플리터(530)에 도달한다. 다음, 좌원 편광(L) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 빔 스플리터(530)에서 반사되며 우원 편광(R) 상태가 되고, 다시 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제2편광(S) 상태가 된다. 편광자(570)는 제1편광(P)의 광만을 투과시키므로, 제2편광(S) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 편광자(570)에 의해 차단되어 관찰자의 시야에 도달하지 않는다.
이와 같이, 본 실시예의 디스플레이 장치(1004)는 도 3의 디스플레이 장치(1000)와 비교할 때, 제1 1/4 파장판(514)을 빔 스플리터(530)와 나란하게 배치하여 영상 형성부(100) 방향에서 오는 노이즈광을 차단하는 효과가 있고, 반면, 관찰자 위치에서 출발한 제1 노이즈광(NL1)은 일부 관찰자의 시야에 도달할 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1004)는 도 5의 디스플레이 장치(1002)와 유사하게, 편광 오차를 보완하도록, 빔 스플리터(530)와 나란하지 않고 소정 각도로 배치된 제2 1/4 파장판(552), 편광자(572)를 구비하는 형태로 변형될 수 있다.
또한, 본 실시예의 디스플레이 장치(1004)는 도 6의 디스플레이 장치(1003)와 유사하게, 편광 오차를 보완하기 위한 위상 지연자(520)를 더 구비하는 형태로 변형될 수도 있다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
디스플레이 장치(1005)는 영상 형성부(100), 전달 광학계(505) 및 오목 미러(200)를 포함한다. 본 실시예의 디스플레이 장치(1005)는 제1 1/4 파장판(515)의 배치 위치에서 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 차이가 있다. 제1 1/4 파장판(515)은 오목 미러(200)와 빔 스플리터(530) 사이에 배치된다. 제1 1/4 파장판(515)은 오목 미러(200) 전방에, 제1 1/4 파장판(515)의 광축과 오목 미러(200)의 광축이 서로 나란하도록 배치될 수 있다. 다만, 이는 예시적이며, 제1 1/4 파장판(515)의 광축과 오목 미러(200)의 광축 간에 소정의 각도를 가지도록 제1 1/4 파장판(515)이 배치될 수도 있다. 제1 1/4파장판(515)도, 도 3에서 설명한 제1 1/4 파장판(510)과 동일하게 fast axis는 45˚일 수 있고, 즉, 제2 1/4 파장판(550)과 fast axis 방향이 수직일 수 있다.
도 9a를 참조하여 영상광(LE)의 경로를 살펴보면, 제1편광(P) 상태의 영상광(LE)은 빔 스플리터(530)에서 반사되며 제1편광(P) 상태를 유지하며 제1 1/4 파장판(515)에 입사한다. 제1편광(P) 상태의 영상광(LE)은 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되고, 다음, 오목 미러(200)에서 반사되며 우원 편광(R) 상태로 변환되어 제1 1/4 파장판(515)에 입사한다. 우원 편광(R) 상태의 영상광(LE)은 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 제2편광(S) 상태가 되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 제2편광(S) 상태의 영상광(LE)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며, 좌원 편광(L) 상태가 된다. 좌원 편광(L) 상태는 제1편광(P)과 제2편광(S)이 혼합된 상태이며, 편광자(570)에 입사된 영상광(LE) 중 제1편광(P) 상태의 광이 편광자(570)를 투과하여 관찰자의 시야에 전달될 수 있다.
도 9b는 제1 노이즈광(NL1)의 경로를 보이고 있다. 비편광(UP) 상태, 즉 다양한 편광 상태가 혼합된 제1 노이즈광(NL1) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 이 과정에서, 제1 노이즈광(NL1)의 일부가 관찰자의 시야를 향하는 광경로에서 차단될 수 있다. 제1편광(P)의 제1 노이즈광(NL1)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 다음, 제1 노이즈광(NL1)은 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 제2편광(S) 상태가 되고, 오목 미러(200)에 도달한다. 제1 노이즈광(NL1)이 오목 미러(200)에서 반사될 때, 선편광인 제2편광(S) 상태가 유지되고, 다시 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 된다. 다음, 좌원 편광(L) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 빔 스플리터(530)를 투과한 후, 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제1편광(P) 상태가 된다. 제1편광(P) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 편광자(570)를 투과한다.
도 9c는 제2 노이즈광(NL2)의 경로를 보이고 있다. 비편광(UP) 상태, 즉 다양한 편광 상태가 혼합된 제2 노이즈광(NL2) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 제1편광(P)의 제2 노이즈광(NL2)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되어 빔 스플리터(530)에 도달한다. 다음, 제2 노이즈광(NL2)은 빔 스플리터(530)에서 반사되며 우원 편광(R) 상태가 되고, 다시 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제2편광(S) 상태가 된다. 편광자(570)는 제1편광(P)의 광만을 투과시키므로, 제2편광(S) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 편광자(570)에 의해 차단되어 관찰자의 시야에 도달하지 않는다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1005)는 도 5의 디스플레이 장치(1002)와 유사하게, 편광 오차를 보완하도록, 빔 스플리터(530)와 나란하지 않고 소정 각도로 배치된 제2 1/4 파장판(552), 편광자(572)를 구비하는 형태로 변형될 수 있다.
또한, 본 실시예의 디스플레이 장치(1005)는 도 6의 디스플레이 장치(1003)와 유사하게, 편광 오차를 보완하기 위한 위상 지연자(520)를 더 구비하는 형태로 변형될 수도 있다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
디스플레이 장치(1006)는 영성 형성부(100), 전달 광학계(506), 오목 미러(200)를 포함한다. 전달 광학계(506)는 빔 스플리터(530), 제1 1/4 파장판(515), 편광자(576)를 포함한다. 제1 1/4 파장판(515)은 빔 스플리터(530)와 오목 미러(200) 사이에 배치될 수 있다. 제1 1/4 파장판(515)은 오목 미러(200) 전방에, 제1 1/4 파장판(515)의 광축과 오목 미러(200)의 광축이 서로 나란하도록 배치될 수 있다. 편광자(576)는 제2편광(S)의 광을 투과시키고 제1편광(P)의 광을 차단할 수 있다.
도 10a를 참조하여 영상광(LE)의 경로를 살펴보면, 제1편광(P) 상태로 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광(LE)은 빔 스플리터(530)에서 반사되며, 선편광인 제1편광(P) 상태를 유지한다. 다음, 제1편광(P) 상태의 영상광(LE)은 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되고, 오목 미러(200)에서 반사되며 우원 편광(R) 상태가 된다. 다음, 우원 편광(R) 상태의 영상광(LE)은 다시 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 제2편광(S) 상태가 되어 빔 스플리터(530)를 투과하여 편광자(576)에 입사한다. 편광자(576)는 제2편광(S)의 광을 투과시키므로, 영상광(LE)이 관찰자의 시야에 전달된다.
도 10b는 제1 노이즈광(NL1)의 경로를 보이고 있다. 비편광(UP) 상태, 즉 다양한 편광 상태가 혼합된 제1 노이즈광(NL1) 중 제2편광(S) 상태의 광만이 편광자(576)를 투과할 수 있다. 제2편광(S) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 빔 스플리터(530)를 투과하여 제1 1/4파장판(515)에 입사하고, 제1 1/4파장판(515)을 지나며 우원 편광(R) 상태가 되어 오목 미러(200)에 도달한다. 우원 편광(R) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 오목 미러(200)에서 반사되며 좌원 편광(L) 상태가 되고, 다시 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 제1편광(P) 상태가 되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 제1편광(P) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 제2편광(S)의 광만을 투과시키는 편광자(576)에 의해 차단되어, 관찰자의 시야에 전달되지 않는다.
도 10c는 제2 노이즈광(NL2)의 경로를 보이고 있다. 비편광(UP) 상태, 즉 다양한 편광 상태가 혼합된 제2 노이즈광(NL2) 중 제2편광(S) 상태의 광만이 편광자(576)를 투과할 수 있다. 제2편광(S)의 제2 노이즈광(NL2)은 빔 스플리터(530)에서 반사되며. 선편광인 제2편광(S) 상태를 유지한다. 다음, 제2편광(S) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 편광자(576)를 투과하여 관찰자의 시야에 도달할 수 있다.
이러한 본 실시예의 디스플레이 장치(1006)는 도 9a 내지 도 9c에서 설명한 디스플레이 장치(1005)와 비교할 때, 구성은 보다 간소하면서도, 영상광(LE)이 관찰자의 시야에 전달되는 효율, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈(NL2)광이 관찰자의 시야에서 차단되는 효율은 유사한 것으로 볼 수 있다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
디스플레이 장치(1007)는 영상 형성부(101), 전달 광학계(507), 오목 미러(200)를 포함한다. 본 실시예의 디스플레이 장치(1007)는 영상 형성부(101)가 비편광(UP) 상태의 영상광(LE)을 제공하며, 이에 따라, 영상 형성부(100)와 빔 스플리터(530) 사이에 1/4 파장판이 배치되지 않는 점에서, 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 차이가 있다.
도 11a를 참조하면, 영상 형성부(100)에서 제공된 비편광(UP) 상태의 영상광(LE)은 빔 스플리터(530)에서 반사되어 오목 미러(200)를 향한 후, 오목 미러(200)에서 반사된다. 이 과정에서 영상광(LE)의 비편광(UP) 상태가 유지된다. 영상광(LE)은 빔 스플리터(530)를 투과하여 제2 1/4 파장판(550)에 도달한다. 제2 1/4 파장판(550)에 의한 위상 지연 후에도 비편광(UP) 상태는 유지되며, 영상광(LE) 중 제1편광(P) 상태의 광이 편광자(570)를 투과하여 관찰자의 시야에 제공된다.
도 11b는 제1 노이즈광(NL1)의 경로를 보이고 있다. 제1 노이즈광(NL1)을 비편광(unpolarization)(UP) 상태이며, 즉, 다양한 편광 상태가 혼합된 광이다. 제1 노이즈광(NL1) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 즉, 이 과정에서, 제1 노이즈광(NL1)의 일부가 관찰자를 향하는 광경로에서 차단된다. 제1편광(P)의 제1 노이즈광(NL1)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되어 빔 스플리터(530)를 투과한다. 다음, 좌원 편광(L) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 오목 미러(200)에서 반사되며, 우원 편광(R)으로 변환되어 빔 스플리터(530)를 투과하고, 우원 편광(R) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 다시 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제2편광(S) 상태가 된다. 편광자(570)는 제1편광(P)의 광만을 투과시키므로, 제2편광(S) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 편광자(570)를 투과하지 못하고 차단되어 관찰자의 시야에 도달하지 않는다.
도 11c는 제2 노이즈광(NL2)의 경로를 보이고 있다. 제2 노이즈광(NL2)도 비편광(unpolarization)(UP) 상태이며, 즉, 다양한 편광 상태가 혼합된 광이다. 제2 노이즈광(NL2) 중 제1편광(P) 상태의 광만이 편광자(570)를 투과할 수 있다. 이 과정에서, 제2 노이즈광(NL2)의 일부가 관찰자의 시야를 향하는 광경로에서 차단된다. 제1편광(P)의 제2 노이즈광(NL2)은 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되어 빔 스플리터(530)에 도달한다. 좌원 편광(L) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 빔 스플리터(530)에서 반사되며 우원 편광(R) 상태가 되고, 우원 편광(R) 상태의 제2 노이즈광(NL2)이 다시 제2 1/4 파장판(550)을 지나며 제2편광(S) 상태가 된다. 편광자(570)는 제1편광(P)의 광만을 투과시키므로, 제2편광(S) 상태의 제2 노이즈광(NL2)은 편광자(570)에 의해 차단되어 관찰자의 시야에 도달하지 않는다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 각각, 영상광, 제1 노이즈광 및 제2 노이즈광의 광경로와 함께 보인다.
디스플레이 장치(1008)은 영상 형성부(100), 전달 광학계(508) 및 오목 미러(200)를 포함한다.
전달 광학계(508)는 편광 빔 스플리터(538)와 제1 1/4 파장판(515), 편광자(578)를 포함한다. 편광 빔 스플리터(538)는 제1편광(P)의 광은 반사하고, 제1편광(P)과 수직인 제2편광(S)의 광은 투과시키는 빔 스플리터이다. 제1 1/4 파장판(515)은 편광 빔 스플리터(538)와 오목 미러(200) 사이에 배치된다. 제1 1/4 파장판(515)의 광축과 오목 미러(200)와 광축이 나란하도록 제1 1/4 파장판(515)이 배치될 수 있다. 편광자(578)는 편광 빔 스플리터(538)와 관찰자 사이에 배치된다. 편광자(578)는 제2편광(S)의 광을 투과시키고 제1편광(P)의 광은 차단할 수 있다.
도 12a를 참조하면, 제1편광(P) 상태로 영상 형성부(100)에서 제공된 영상광(LE)은 편광 빔 스플리터(538)에서 반사되어 제1 1/4 파장판(515)에 입사한다. 제1편광(P)의 영상광(LE)은 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 좌원 편광(L) 상태가 되고, 다음, 좌원 편광(L) 상태의 영상광(LE)이 오목 미러(200)에서 반사되며 우원 편광(R) 상태로 변환된다. 우원 편광(R) 상태의 영상광(LE)은 다시 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 제2편광(S) 상태가 되어, 제2편광(S)의 광을 투과시키는 편광 빔 스플리터(538)를 투과하여 편광자(578)에 입사한다. 편광자(578)는 제2편광(S)의 광을 투과시키며, 즉, 제2편광(S)의 영상광(LE)은 편광자(578)를 투과하여 관찰자의 시야에 도달한다. 이러한 광경로에서 영상광(LE)의 손실은 거의 발생하지 않을 수 있다.
도 12b는 제1 노이즈광(NL1)의 경로를 보이고 있다. 제1 노이즈광(NL1)을 비편광(unpolarization)(UP) 상태이며, 즉, 다양한 편광 상태가 혼합된 광이다. 제1 노이즈광(NL1) 중 제2편광(S) 상태의 광만이 편광자(578)를 투과할 수 있다. 제2편광(S)의 제1 노이즈광(NL1)은 제2편광(S)의 광을 투과시키는 편광 빔 스플리터(538)를 투과하여 제1 1/4 파장판(515)에 입사한다. 제2편광(S) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 우원 편광(R) 상태가 되고, 우원 편광(R) 상태의 오목 미러(200)에서 반사되며 좌원 편광(L) 상태가 된다. 다음, 좌원 편광(L) 상태의 제1 노이즈광(NL1)은 제1 1/4 파장판(515)을 지나며 제1편광(P) 상태가 되어 편광 빔 스플리터(538)에 도달한다. 편광 빔 스플리터(538)는 제1편광(P)의 광은 반사시키며, 따라서, 제1편광(P) 상태인 제1 노이즈광(NL1)은 편광 빔 스플리터(538)에서 반사되므로, 관찰자의 시야를 향하지 않게 된다.
도 12c는 제2 노이즈광(NL2)의 경로를 보이고 있다. 제2 노이즈광(NL2)도 비편광(unpolarization)(UP) 상태이며, 즉, 다양한 편광 상태가 혼합된 광이다. 제2 노이즈광(NL2) 중 제2편광(S) 상태의 광만이 편광자(578)를 투과할 수 있다. 제2편광(S)의 제2 노이즈광(NL2)은 제2편광(S)의 광을 투과시키는 편광 빔 스플리터(538)를 투과한다. 따라서, 제2 노이즈광(NL2)은 관찰자의 시야를 향하지 않게 된다.
도 13은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
디스플레이 장치(1009)는 영상 형성부(100), 전달 광학계(501), 오목 미러(200)를 포함한다. 본 실시예의 디스플레이 장치(1009)는 privacy film(600)을 더 포함하는 점에서, 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 차이가 있다. privacy film(600)은 영상 형성부(100)에서 제공하는 영상광(LE)의 일부가 오목 미러(200)를 거치지 않고 관찰자의 시야에 들어오거나, 또는, 영상 형성부(100) 자체가 관찰자의 시야에 들어오게 되는 유형의 노이즈 광을 차단할 수 있다. privacy film(600)은 영상 형성부(100)와 제1 1/4 파장판(510) 사이에 배치된 것으로 도시되었으나 이는 예시적이며 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, privacy film(600)은 영상 형성부(100)의 일부 구성으로 영상 형성부(100)에 포함될 수 있고, 영상 형성부(100) 내의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1009)는 도 3에서 예시한 디스플레이 장치(1001)에 privacy film(600)이 더 구비된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 전술한 다른 실시예들에 따른 디스플레이 장치들도 privacy film(600)을 더 구비하는 형태로 변형될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보인다.
디스플레이 장치(1010)는 영상 형성부(100), 전달 광학계(501), 오목 미러(200)를 포함한다. 본 실시예의 디스플레이 장치(1010)는 반사 방지 필름(700)을 더 포함하는 점에서, 도 3의 디스플레이 장치(1001)와 차이가 있다. 반사 방지 필름(700)은 예를 들어, 제1 노이즈광(NL1), 제2 노이즈광(NL2)이 전달 광학계(500)에 포함된 다수의 광학 요소에서 반사되어 다시 관찰자의 시야에 들어오는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1010)는 도 3에서 예시한 디스플레이 장치(1001)에 반사 방지 필름(700)이 더 구비된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 전술한 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 장치들도 반사 방지 필름(700)을 더 구비하는 형태로 변형될 수 있다.
이상 설명한 디스플레이 장치(1000-1010)는 착용형 또는 비착용형으로 구현될 수 있고, 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예컨대, 일반 디스플레이 장치, 텔레비전, 모니터 등과 결합하여 활용될 수 있고, 모바일 장치, 자동차, 헤드업 디스플레이, 증강/가상 현실 장치, 대형 사이니지 (signage), 웨어러블 디스플레이, 롤러블(rollable) TV, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등 다양한 제품에 적용될 수 있다.
실시예에 따르면, 영상광을 제공하는 영상 형성부; 상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 포커싱하는 오목 미러; 및 상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 상기 오목 미러를 거쳐 관찰자의 시야에 전달하는 것으로, 빔 스플리터와, 하나 이상의 편광 제어 광학 요소를 포함하는 전달 광학계;를 포함하며, 상기 하나 이상의 편광 제어 광학 요소는 상기 전달 광학계에 입사되는 노이즈 광을 관찰자의 시야에서 차단하도록 구성되는, 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 영상 형성부에서 제공되는 상기 영상광은 제1방향의 선편광인 제1편광 상태를 가질 수 있다.
상기 전달 광학계는 상기 영상 형성부에서 나온 상기 영상광의 진행 경로에 대해 비스듬하게 배치된 상기 빔 스플리터; 상기 영상 형성부와 상기 빔 스플리터 사이 또는 상기 빔 스플리터와 상기 오목 미러 사이에 배치된 제1 1/4파장판 및 상기 빔 스플리터와 관찰자 사이에 배치된 편광자;를 포함하 수 있다.
상기 빔 스플리터는 하프 미러(half mirror)일 수 있다.
상기 전달 광학계는 상기 빔 스플리터와 관찰자 사이에 배치된 제2 1/4파장판을 더 포함할 수 있다.
상기 편광자는 상기 제1편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 차단할 수 있다.
상기 제1 1/4 파장판은 상기 영상 형성부와 상기 빔 스플리터 사이에, 상기 영상 형성부와 나란하게 배치될 수 있다.
상기 제1 1/4파장판은 상기 빔 스플리터와 나란하게 배치될 수 있다.
상기 제1 1/4 파장판은 상기 빔 스플리터와 상기 오목 미러 사이에, 상기 제1 1/4 파장판의 광축과 상기 오목 미러의 광축과 나란하도록 배치될 수 있다.
상기 제2 1/4파장판과 상기 편광자는 상기 빔 스플리터에 대해 0도 이상 15도 미만의 배치 각도로 배치될 수 있다.
상기 전달 광학계는 상기 오목 미러와 상기 빔 스플리터 사이에 배치된 위상 지연자를 더 포함할 수 있다.
상기 편광자는 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광의 광은 차단할 수 있다.
상기 제1 1/4 파장판은 상기 빔 스플리터와 상기 오목 미러 사이에, 상기 제1 1/4 파장판의 광축과 상기 오목 미러의 광축과 나란하도록 배치될 수 있다.
상기 전달 광학계는 상기 영상 형성부에서 나온 상기 영상광의 진행 경로에 대해 비스듬하게 배치되어, 상기 제1편광의 광은 반사하고, 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키는 편광 빔 스플리터; 상기 편광 빔 스플리터와 상기 오목 미러 사이에 배치된 제1 1/4파장판; 및 상기 빔 스플리터와 관찰자 사이에 배치된 편광자;를 포함할 수 있다.
상기 영상 형성부에서 제공되는 상기 영상광은 비편광 상태이고, 상기 전달 광학계는 상기 영상 형성부에서 나온 상기 영상광의 진행 경로에 대해 비스듬하게 배치된 상기 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터와 관찰자 사이에 배치된 편광자; 및 상기 빔 스플리터와 상기 편광자 사이에 배치된 제2 1/4 파장판;을 포함할 수 있다. 하는, 디스플레이 장치.
상기 디스플레이 장치는 상기 영상 형성부와 상기 전달 광학계 사이에 배치된 Privacy film을 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 상기 전달 광학계와 관찰자 사이에 배치된 반사 방지 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 노이즈광은 관찰자 쪽에서 상기 전달 광학계를 향해 입사되는 광 또는 상기 영상 형성부의 맞은 편에서 상기 전달 광학계를 향해 입사되는 광일 수 있다.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
전술한 디스플레이 장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 영상광을 제공하는 영상 형성부(100)(101);
    상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 포커싱하는 오목 미러(200); 및
    상기 영상 형성부에서 제공된 영상광을 상기 오목 미러를 거쳐 관찰자의 시야에 전달하는 것으로,
    빔 스플리터(530)와, 하나 이상의 편광 제어 광학 요소를 포함하는 전달 광학계(500~508);를 포함하며,
    상기 하나 이상의 편광 제어 광학 요소는 상기 전달 광학계에 입사되는 노이즈 광을 관찰자의 시야에서 차단하도록 구성되는, 디스플레이 장치(1000~1010).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 형성부(100)에서 제공되는 상기 영상광은 제1방향의 선편광인 제1편광 상태를 가지는, 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(530)는 상기 영상 형성부(100)에서 나온 상기 영상광의 진행 경로에 대해 비스듬하게 배치되고,
    상기 전달 광학계(501)(502)(503)(504)(505)(506)는
    상기 영상 형성부(100)와 상기 빔 스플리터(530) 사이 또는 상기 빔 스플리터(530)와 상기 오목 미러(200) 사이에 배치된 제1 1/4파장판(510)(514)(515); 및
    상기 빔 스플리터(530)와 관찰자 사이에 배치된 편광자(570)(572)(576);를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(530)는 하프 미러(half mirror)인, 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전달 광학계(501)(502)(503)(504)(505)는 상기 빔 스플리터(530)와 관찰자 사이에 배치된 제2 1/4파장판(550)(552)을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편광자(570)(572)는 상기 제1편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 차단하는, 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 1/4 파장판(510)은
    상기 영상 형성부(100)와 상기 빔 스플리터(530) 사이에, 상기 영상 형성부(100)와 나란하게 배치된, 디스플레이 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 1/4파장판(514)은 상기 빔 스플리터(530)와 나란하게 배치된, 디스플레이 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 1/4 파장판(515)은
    상기 빔 스플리터(530)와 상기 오목 미러(200) 사이에, 상기 제1 1/4 파장판(515)의 광축과 상기 오목 미러(200)의 광축과 나란하도록 배치된, 디스플레이 장치.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 1/4파장판(552)과 상기 편광자(572)는 상기 빔 스플리터(530)에 대해 0도 이상 15도 미만의 배치 각도로 배치된, 디스플레이 장치.
  11. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전달 광학계(503)는 상기 오목 미러(200)와 상기 빔 스플리터(530) 사이에 배치된 위상 지연자(520)를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 편광자(576)는 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광의 광은 차단하는, 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 1/4 파장판(515)은
    상기 빔 스플리터(530)와 상기 오목 미러(200) 사이에, 상기 제1 1/4 파장판(515)의 광축과 상기 오목 미러(200)의 광축과 나란하도록 배치된, 디스플레이 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 상기 영상 형성부(100)에서 나온 상기 영상광의 진행 경로에 대해 비스듬하게 배치되어, 상기 제1편광의 광은 반사하고, 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키는 편광 빔 스플리터(538)이고,
    상기 전달 광학계(508)는
    상기 편광 빔 스플리터(538)와 상기 오목 미러(200) 사이에 배치된 제1 1/4파장판(515); 및
    상기 편광 빔 스플리터(538)와 관찰자 사이에 배치된 편광자(578);를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 영상 형성부(101)에서 제공되는 상기 영상광은 비편광 상태이고,
    상기 빔 스플리터(530)는 상기 영상 형성부(101)에서 나온 상기 영상광의 진행 경로에 대해 비스듬하게 배치되고,
    상기 전달 광학계(507)는
    상기 빔 스플리터(530)와 관찰자 사이에 배치된 편광자(570); 및
    상기 빔 스플리터(530)와 상기 편광자(570) 사이에 배치된 제2 1/4 파장판(550);을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170269428A1 (en) * 2015-03-19 2017-09-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Head-up display
US20180067315A1 (en) * 2014-12-25 2018-03-08 Lumus Ltd. Substrate-guided optical device
KR20200118492A (ko) * 2018-02-12 2020-10-15 매트릭스 리얼리티 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 증강 현실 장치 및 이를 위한 광학 시스템 및 반반사기
KR20210090508A (ko) * 2020-01-10 2021-07-20 에스케이텔레콤 주식회사 증강현실 표시 장치
KR20220031850A (ko) * 2020-09-04 2022-03-14 삼성디스플레이 주식회사 라이트 필드 표시 장치 및 이의 영상 처리 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180067315A1 (en) * 2014-12-25 2018-03-08 Lumus Ltd. Substrate-guided optical device
US20170269428A1 (en) * 2015-03-19 2017-09-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Head-up display
KR20200118492A (ko) * 2018-02-12 2020-10-15 매트릭스 리얼리티 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 증강 현실 장치 및 이를 위한 광학 시스템 및 반반사기
KR20210090508A (ko) * 2020-01-10 2021-07-20 에스케이텔레콤 주식회사 증강현실 표시 장치
KR20220031850A (ko) * 2020-09-04 2022-03-14 삼성디스플레이 주식회사 라이트 필드 표시 장치 및 이의 영상 처리 방법

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