KR102162985B1 - 근거리 광 증폭 모듈, 증폭 방법 및 증폭 시스템 - Google Patents

Abstract

근거리 광 증폭 모듈, 증폭 방법 및 증폭 시스템이 개시된다. 모듈은 제1 위상 지연판(2), 결상 렌즈(4), 제2 위상 지연판(5), 및 반사형 편광판(6)을 포함하며, 여기에서 제1 위상 지연판(2)은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되고, 결상 렌즈(4)는 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며, 제2 위상 지연판(5)은 결상 렌즈의 제2 광학면의 일측면 상에 배치된다. 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향에 직교한다. 제1 위상 지연판(2), 결상 렌즈(4), 제2 위상 지연판(5), 및 반사형 편광판(6)에 의해, 광학 이미지는 투과 경로 상에서 반사형 편광판(6)에 의해 반사되며, 그 후 결상 렌즈(4) 상에서 증폭된다. 따라서, 광학 이미지가 광학 배율의 요건을 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제2 위상 지연판(5) 및 반사형 편광판(6)이 또한 서로 부착되도록 배치될 수 있어, 그에 의해 광학 모듈의 크기 및 부피를 더 감소시킨다.

Description

근거리 광 증폭 모듈, 증폭 방법 및 증폭 시스템

본 발명은 광학 장치들에 관한 것으로서, 특히 근거리 광 증폭 모듈(short-distance optical amplification module), 증폭 방법 및 증폭 시스템에 관한 것이다.

종래 기술의 광 증폭 모듈의 구조에서, 광 증폭 모듈의 영상 품질 요건을 충족시키기 위해, 모듈은 일반적으로 복수의 광학 장치들을 포함한다. 각각의 광학 장치가 특정 장착 공간을 필요로 하기 때문에, 복수의 광학 장치들로 이루어진 광 증폭 모듈은 종종 큰 크기 및 큰 부피를 가지며, 이는 특히 지능형 가상 현실(virtual reality(VR)) 웨어러블 장치의 작은 공간과 높은 증폭에 대한 디스플레이 요건들을 충족시킬 수 없다.

본 발명의 실시예들은 근거리 광 증폭 모듈, 증폭 방법 및 증폭 시스템을 제공하여, 그에 의해 기존 광 증폭 모듈의 큰 구조적 크기의 문제점을 해결한다.

전술한 기술적 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예들은 아래의 기술적 해결책들을 제시한다:

근거리 광 증폭 모듈로서, 제1 위상 지연판(phase delay plate), 결상 렌즈(imaging lens), 제2 위상 지연판, 및 반사형 편광판(reflective type polarizing plate)을 포함하며,

제1 위상 지연판은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로(transmission path)에 배치되며, 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되고;

결상 렌즈는 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되고, 결상 렌즈는 제1 위상 지연판에 인접한 제1 광학면 및 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 제1 광학면은 반투과성 광학면(transflective optical surface)이며, 결상 렌즈는 제1 광학면을 통과한 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되고;

제2 위상 지연판은 결상 렌즈의 제2 광학면의 일측면 상에 배치되고, 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제2 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되며, 여기에서 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향과 직교하고;

반사형 편광판은 제2 위상 지연판에 부착되며, 반사형 편광판은 제1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 가지며;

여기에서 광학 이미지는 제1 위상 지연판, 결상 렌즈, 제2 위상 지연판, 및 반사형 편광판을 연속적으로 통과하고, 반사형 편광판은 제2 위상 지연판으로부터 투과되는 제2 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지를 반사시키도록 구성되고, 결상 렌즈는 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되며, 제2 위상 지연판은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제2 선형 편광 방향(non-second linear polarization direction)으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판을 통과하도록 한다.

바람직하게는, 비-제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향이다.

바람직하게는, 제2 위상 지연판은 결상 렌즈의 제2 광학면에 부착된다.

바람직하게는, 모듈은 흡수형 편광판을 더 포함하며;

흡수형 편광판은 결상 렌즈로부터 멀어지는 방향을 향하는 반사형 편광판의 일측면에 부착되며, 흡수형 편광판은 반사형 편광판과 일치하는 투과 방향을 가진다.

바람직하게는, 모듈은, 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성되며 제1 위상 지연판에 부착되는 광학 디스플레이 스크린을 더 포함한다.

근거리 광 증폭 모듈로서, 제1 위상 지연판, 결상 렌즈, 제2 위상 지연판, 및 반사형 편광판을 포함하며;

제1 위상 지연판은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며, 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되고;

결상 렌즈는 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되고, 결상 렌즈는 제1 위상 지연판에 인접한 제1 광학면 및 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 제1 광학면은 반투과성 광학면이며, 결상 렌즈는 제1 광학면을 통과한 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되고;

제2 위상 지연판은 결상 렌즈의 제2 광학면의 일측면 상에 배치되며, 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되고;

반사형 편광판은 제2 위상 지연판에 부착되며, 반사형 편광판은 제1 선형 편광 방향과 직교하는 투과 방향을 가지며;

여기에서 광학 이미지는 제1 위상 지연판, 결상 렌즈, 제2 위상 지연판, 및 반사형 편광판을 연속적으로 통과하고, 반사형 편광판은 제2 위상 지연판으로부터 투과되는 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키도록 구성되고, 결상 렌즈는 반사형 편광판에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되고, 제2 위상 지연판은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제1 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지가 반사형 편광판을 통과하도록 한다.

근거리 광 증폭 방법으로서,

제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 투과 경로를 따라 출력하고, 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키며, 광학 이미지를 결상 렌즈를 통해 투과시켜 증폭시키는(transmissively amplifying) 단계;

광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제2 선형 편광 방향으로 변환시키는 단계로서, 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향에 직교하는, 단계;

제2 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지를 반사형 편광판에 의해 반사시키며, 광학 이미지의 편광 방향을 제2 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키는 단계로서, 반사형 편광판은 제1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 가지는, 단계; 및

타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 반사된 광학 이미지를 결상 렌즈를 통해 반사시키며 증폭시키고, 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 비-제2 선형 편광 방향으로 변환시키며, 비-제2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판을 통과하게 하는 단계를 포함한다.

근거리 광 증폭 방법으로서,

제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 투과 경로를 따라 출력하고, 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키며, 광학 이미지를 결상 렌즈를 통해 투과시켜 증폭시키는 단계;

광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제1 선형 편광 방향으로 변환시키는 단계;

제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사형 편광판을 통해 반사시키며, 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키는 단계로서, 반사형 편광판은 제1 선형 편광 방향에 직교하는 투과 방향을 가지는, 단계; 및

타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 반사된 광학 이미지를 결상 렌즈를 통해 반사시키며 증폭시키고, 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 비-제1 선형 편광 방향으로 변환시키며, 비-제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판을 통과하게 하는 단계를 포함한다.

근거리 광 증폭 시스템으로서, 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성된 광학 디스플레이 스크린 및 근거리 광 증폭 모듈을 포함하고,

근거리 광 증폭 모듈은:

제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되는 제1 위상 지연층;

타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되는 결상 렌즈층으로서, 결상 렌즈는 제1 위상 지연판에 인접한 제1 광학면 및 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 제1 광학면은 반투과성 광학면이며, 결상 렌즈층은 제1 광학면을 통과하는 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되는, 결상 렌즈층;

결상 렌즈의 제2 광학면의 일측면 상에 배치되며 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제2 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되는 제2 위상 지연층으로서, 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향과 직교하는, 제2 위상 지연층; 및

제2 위상 지연층에 부착되며 제1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층

을 포함하며,

광학 이미지는 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층을 연속적으로 통과하고, 반사형 편광층은 제2 위상 지연층으로부터 투과되는 제2 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지를 반사시키도록 구성되고, 결상 렌즈층은 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 반사시키며 다시 증폭시키도록 구성되며, 제2 위상 지연층은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제2 선형 편광 방향으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광층을 통과하도록 한다.

근거리 광 증폭 시스템으로서, 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성된 광학 디스플레이 스크린 및 근거리 광 증폭 모듈을 포함하고,

근거리 광 증폭 모듈은:

제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된 제1 위상 지연층;

타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치된 결상 렌즈층으로서, 결상 렌즈는 제1 위상 지연판에 인접한 제1 광학면 및 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 제1 광학면은 반투과성 광학면이며, 결상 렌즈층은 제1 광학면을 통과한 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되는, 결상 렌즈층;

결상 렌즈의 제2 광학면의 일측면 상에 배치되며 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된 제2 위상 지연층; 및

제2 위상 지연층에 부착되며 제1 선형 편광 방향에 직교하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층

을 포함하며,

광학 이미지는 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층을 연속적으로 통과하고, 반사형 편광층은 제2 위상 지연층으로부터 투과되는 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키도록 구성되고, 결상 렌즈층은 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 반사시키며 다시 증폭시키도록 구성되며, 제2 위상 지연층은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제1 선형 편광 방향으로 변화시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광층을 통과하도록 한다.

상기 기술적 해결책들로부터 본 발명은 아래의 유리한 효과들을 갖는다는 것을 알 수 있다:

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서, 제1 위상 지연판, 결상 렌즈, 제2 위상 지연판, 및 반사형 편광판에 의해, 광학 이미지는 투과 경로 상에서 반사형 편광판에 의해 반사된 후에 결상 렌즈 상에서 증폭될 수 있다. 광학 이미지는 광학 배율의 요건을 충족시킬 뿐만 아니라, 제2 위상 지연판 및 반사형 편광판이 또한 서로 부착되도록 배치될 수 있어, 그에 의해 광학 모듈의 크기 및 부피를 더 감소시킨다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서, 제2 위상 지연판 및 결상 렌즈는 서로 부착되도록 배열된다. 제2 위상 지연판 및 반사형 편광판 사이의 거리는 광 경로에 영향을 미치지 않으면서 감소될 수 있으며, 근거리 광 증폭 모듈의 크기 및 부피는 더 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서, 결상 렌즈의 일측면은 제2 광학면이며, 그 결과 제2 광학면은 제2 위상 지연판에 부착될 수 있고, 이어서 제2 위상 지연판은 반사형 편광판에 부착될 수 있으며, 따라서 근거리 광 증폭 모듈의 크기 및 부피는 더 감소될 수 있다. 추가적으로, 결상 렌즈의 일측면은 제2 광학면으로 배치되며, 그 결과 결상 렌즈가 제1 광학면일 때의 편광의 색 분산(chromatic dispersion)의 정도는 감소되며, 그에 의해 광학 이미지의 화질을 향상시킨다. 제1 광학면과 비교하여, 제2 광학면의 경면 마무리 공정(mirror finishing process) 및 가공 난이도(process difficulty)가 저하될 것이며, 제조 비용이 적어질 것이다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서, 흡수형 편광판이 반사형 편광판의 외측면에 더 부가된다. 흡수형 편광판은 외부로부터 광을 흡수할 수 있으며 외부의 반사 이미지를 보이지 않게 할 수 있어, 그에 의해 주변광이 광학 이미지를 간섭하지 않도록 한다. 추가적으로, 흡수형 편광판, 반사 편광판, 및 제2 위상 지연판이 서로 부착되도록 배열되며 광학 디스플레이 스크린 및 제1 위상 지연판이 서로 부착되도록 배열되어, 따라서 광 증폭 모듈의 부피 및 크기가 더 감소될 수 있으며, 조립이 단순화될 수 있다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 방법에서, 광학 이미지는 결상 렌즈를 통해 투과되어 증폭되며 그 후 반사형 편광판 상에서 반사된다. 반사된 광학 이미지가 결상 렌즈를 다시 통과할 때, 광학 이미지가 제1 광학면 상에서 두 번째로 증폭되며, 편광 방향이 타원형 또는 원형 편광 방향에서 비-제2 선형 편광 방향으로 변환된다. 최종적으로, 광학 이미지는 반사형 편광판을 통해 사람의 눈으로 들어간다. 광 증폭 모듈에서의 광학 이미지의 두 번의 반사에 의해, 시야각이 확대될 뿐만 아니라, 광 증폭 모듈의 크기 및 부피가 또한 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 시스템에서, 근거리 광 증폭 모듈은 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층으로 이루어진 다층 광학 구조이다. 광 증폭 모듈의 크기 및 부피는 광학 영상 품질에 영향을 미치지 않으면서 크게 감소될 수 있고, 무게가 감소되며, 광학 구성요소를 채용한 VR 안경을 착용하는 편안함이 향상된다.

본 발명의 실시예들 또는 종래 기술의 기술적 해결책들을 더욱 명확하게 도시하기 위해, 실시예들 또는 종래 기술의 설명에 필요한 도면들이 아래에 간단히 소개될 것이다. 명백하게, 아래의 설명에서 도면들은 오로지 본 발명의 일부 실시예들이며, 다른 도면들은 또한 창조적 작업 없이도 이러한 도면들에 따라 당업자들에 의해 획득될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 구조적 표현이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다른 근거리 광 증폭 모듈의 구조적 표현이다.
도 3은 결상 렌즈의 제1 광학면 및 제2 광학면 각각에서의 광학 이미지의 투과를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 근거리 광 증폭 모듈의 구조적 표현이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 근거리 광 증폭 모듈의 구조적 표현이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 근거리 광 증폭 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다른 근거리 광 증폭 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 근거리 광 증폭 시스템의 구조적 표현이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 다른 근거리 광 증폭 시스템의 구조적 표현이다.

당업자가 본 발명의 기술적 해결책을 더 잘 이해하기 위해, 본 발명의 실시예들의 기술적 해결책들이 본 발명의 실시예들의 도면들과 관련하여 아래에서 명확하고 완전하게 기술될 것이다.

근거리 광 증폭 모듈은, 도 1에 도시된 바와 같이, 연속적으로 배열된 제1 위상 지연판(2), 결상 렌즈(4), 제2 위상 지연판(5) 및 반사형 편광판(6)을 포함하며, 여기에서 제1 위상 지연판(2)은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된다. 광학 이미지는 광원 측으로부터 출사된 광 또는 편광을 지칭한다.

결상 렌즈(4)는 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치된다. 결상 렌즈(4)는 제1 위상 지연판에 인접한 제1 광학면 및 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 제1 광학면은 반투과성 광학면이고, 결상 렌즈는 제1 광학면을 통과하는 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되며, 증폭은 최초 증폭(first-time amplification)으로 지칭된다.

이 경우, 본 실시예에서, 제1 광학면은 곡면이고, 제2 광학면은 평면이며, 제1 광학면 및 제2 광학면의 곡률 중심은 제1 광학면의 동일한 측에 위치된다.

제2 위상 지연판(5)은 결상 렌즈(4)의 제2 광학면의 일측 상에 배치되며, 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제2 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된다. 또한, 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향과 직교한다.

반사형 편광판(6)은 제2 위상 지연판(5)에 부착되며, 반사형 편광판(6)은 제1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는다.

여기에서, 광학 이미지는 제1 위상 지연판(2), 결상 렌즈(4), 제2 위상 지연판(5), 및 반사형 편광판(6)을 연속적으로 통과한다. 또한, 반사형 편광판(6)은 제2 위상 지연판(5)으로부터 투과되는 제2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키도록 더 구성되고, 결상 렌즈(4)는 반사형 편광판(6)에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되며, 여기에서 증폭은 두 번째 증폭(second-time amplification)으로 지칭된다. 제2 위상 지연판(5)은 두 번째 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제2 선형 편광 방향으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제2 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지가 반사형 편광판(6)을 통과하도록 한다.

여기에서, 비-제2 선형 편광 방향은 바람직하게는 제1 선형 편광 방향이다.

본 실시예에서 제1 위상 지연판(2), 제2 위상 지연판(5), 및 반사형 편광판(6)은 모두 종래 기술에 속한다. 광학 이미지가 위상 지연판을 통과할 때마다, 어느 정도의 위상 지연이 부가될 수 있다. 반사형 편광판은 그 투과 방향과 일치하는 편광 방향을 갖는 선형 편광을 투과시킬 수 있지만, 그 투과 방향과 직교하는 편광 방향을 갖는 선형 편광을 전반사시키고 소정 위상 지연을 갖는 원형 편광 또는 타원형 편광을 부분적으로 투과시킨다. 결상 렌즈(4)의 두 개의 측면에 있어서, 제1 위상 지연판(2)에 인접한 측면은 제1 광학면이며, 제2 위상 지연판(5)에 인접한 측면은 제2 광학면이다. 여기에서, 제1 광학면은 반투과성 광학면이며, 이에 의해 소정 비율의 광이 반사될 수 있으며, 나머지 비율의 광은 투과될 수 있다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 동작 원리가 이하에 소개될 것이다.

광원에 인접한 측면(도 1의 최 우측 면)에서, 제1 선형 편광 방향(본 실시예에서, 지면 방향에 평행한 방향)을 갖는 광학 이미지가 제1 위상 지연판(2)을 통과한 후에, 광학 이미지의 편광 방향은 위상 지연된 타원형 편광 방향 또는 원형 편광 방향으로 변화된다. 특히, 제1 위상 지연판(2)이 1/4 파장판일 때, 투과되는 광학 이미지의 편광 방향은 제1 위상 지연판(2)을 통과한 후에 원형 편광 방향으로 변화될 것이며, 그 후 광학 이미지는 결상 렌즈의 제1 광학면을 통과할 때 투과될 것이며, 그 결과 광학 이미지는 투과되어 증폭될 것이다. 이 증폭은 소 증폭(small amplification)이다. 투과된 광학 이미지의 편광 방향은 제2 위상 지연판(5)을 통과한 후에 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제2 선형 편광 방향(본 실시예에서, 지면 방향에 수직)으로 변환될 것이다. 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향과 직교한다. 본 실시예에서, 제1 위상 지연판(2)에 의해 회전된 편광의 방향은 제2 위상 지연판(5)에 의해 회전된 편광의 방향과 일치한다(즉, 제1 위상 지연판(2) 및 제2 위상 지연판(5)은 둘 다 왼손 또는 오른손(left-handed or right-handed) 위상 지연판들이다).

반사형 편광판(6)에 도달한 후에, 제2 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지는 전반사될 것이다. 반사된 광학 이미지가 제2 위상 지연판(5)을 다시 통과한 후에, 편광 방향은 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환될 것이다. 특히, 제2 위상 지연판(5)이 1/4 파장판일 때, 제2 위상 지연판(5)을 통과한 후에, 반사된 광학 이미지의 편광 방향이 원형 편광 방향으로 변화될 것이다.

광학 이미지가 결상 렌즈(4)의 제1 광학면을 다시 통과하여 반사될 때, 광은 소정 비율의 에너지로 반사되고 증폭될 것이며, 이 증폭은 대 증폭(large amplification)이다. 크게 증폭된 광학 이미지는 다시 제2 위상 지연판(5)을 통과하며, 그 편광 방향은 비-제2 선형 편광 방향(바람직하게는, 제1 선형 편광 방향)으로 변화된다. 특히, 제1 위상 지연판(2)이 1/4 파장판일 때, 광학 이미지의 편광 방향은 제1 위상 지연판(2)을 다시 통과한 후에 제1 선형 편광 방향으로 변화된다. 반사형 편광판(6)은 제1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖기 때문에, 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 반사형 편광판(6)을 통해 관찰자의 시야에 들어갈 것이며, 그 결과 광의 대 증폭은 짧은 거리(5cm 미만)에서 실현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서, 제1 위상 지연판, 결상 렌즈, 제2 위상 지연판, 및 반사형 편광판에 의해, 광학 이미지는 투과 경로 상에서 반사형 편광판에 의해 반사된 후에 결상 렌즈 상에서 증폭될 수 있다. 광학 이미지가 광학 배율의 요건을 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제2 위상 지연판 및 반사형 편광판이 또한 서로 부착되도록 배치될 수 있어, 그에 의해 광학 모듈의 크기 및 부피를 더욱 감소시킨다.

바람직한 일실시예에서, 비-제2 선형 편광 방향이 제1 선형 편광 방향이며, 그 결과 처음으로 반사형 편광판에 도달했을 때 광학 이미지가 전반사되도록 보장하기 위해 광학 이미지의 편광 방향은 제2 위상 지연판을 통과한 후에 다시 제1 선형 편광 방향으로 변환된다. 즉, 이 순간, 광학 이미지의 편광 방향은 제1 선형 편광 방향에 수직인 제2 선형 편광 방향으로 변화되고, 제1 위상 지연판(2) 및 제2 위상 지연판(5)을 통과한 후에 광학 이미지의 광 경로 차이는

. . . .

이며, 여기에서 n은 정수이다.

추가적으로, 제2 위상 지연판(5) 및 반사형 편광판(6)은 서로 부착되도록 배치될 수 있으며, 따라서 제2 위상 지연판(5) 및 반사형 편광판(6)에서의 편광의 투과 경로는 감소될 수 있다. 제2 위상 지연판 및 반사형 편광판 사이의 거리는 광 경로에 영향을 미치지 않으면서 감소될 수 있으며, 따라서 근거리 광 증폭 모듈의 크기 및 부피는 더 감소될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광학 증폭 성분의 크기 및 부피를 더 감소시키기 위해, 제2 위상 지연판은 결상 렌즈의 제2 광학면에 부착된다. 제2 위상 지연판(5)에 인접한 결상 렌즈(4)(반투과성 곡면 렌즈(4))의 측면은 제2 광학면으로 제공되며, 평면은 제2 위상 지연판(5)에 부착될 수 있다. 일반적으로, 결상 렌즈(4)의 경면은 원호 캠버(circular arc camber)이다. 본 실시예에서, 제2 위상 지연판(5)에 인접한 결상 렌즈(4)의 측면은 평면으로 제공된다. 한편, 제2 위상 지연판(5) 및 결상 렌즈(4)는 서로 부착되고, 두 개의 광학 구성요소들 사이의 거리는 더 단축되며, 광 증폭 모듈의 크기가 감소되는 것이 실현될 수 있다. 다른 한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 만일 결상 렌즈(4)의 두 개의 측면들이 둘 다 곡면들인 경우, 과도하게 큰 곡면은 광에 색 분산을 초래하며, 따라서 시각적 영상 효과(visual imaging effect)가 영향을 받게 될 것이다; 또는, 만일 곡면의 곡률이 작으면, 광 경로는 감소될 것이며, 증폭 효과가 영향을 받게 될 것이다. 따라서, 본 실시예에 따른 결상 렌즈(4)의 일측면을 평면으로 제공함에 의해, 곡면에 대한 색 분산의 정도가 감소될 수 있거나, 작은 곡률에 의해 초래되는 광 경로 상의 작은 증폭의 문제점이 완화될 수 있으며, 따라서 광학 모듈에서의 광의 굴절 또는 반사를 더 안정되게 할 수 있으며, 광 경로의 영상 효과는 영향을 받지 않을 것이다.

추가적으로, 제조 공정에 대해, 본 실시예에 따른 반투과성 곡면 렌즈의 일측면이 평면이며, 양면이 모두 곡면인 기존의 결상 렌즈와 비교하여 평면의 제조 곤란성이 곡면의 제조 곤란성보다 낮으며, 이에 따라 제조 비용이 또 감소하며, 그 결과로서 생산 효율이 향상될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 해결책에 따른 근거리 광 증폭 모듈은 흡수형 편광판(7)을 더 포함하며, 여기에서 흡수형 편광판(7)은 결상 렌즈(4)로부터 멀어지는 방향을 향하는 반사형 편광판(6)의 일측면 상에 배치된다. 추가적으로, 흡수형 편광판(7)은 반사형 편광판(6)에 부착될 수 있으며, 흡수형 편광판(7)의 투과 방향은 흡수형 편광판(7)의 투과 방향과 일치한다(평행하다).

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서, 흡수형 편광판이 반사형 편광판의 외측면에 부가되며, 흡수형 편광판의 투과 방향은 반사 편광판의 투과 방향과 평행하게 배치된다. 즉, 반사 편광판으로부터 출사된 편광은 흡수형 편광판을 직접 통과할 수 있다. 주변광은 흡수형 편광판에 의해 흡수된다. 따라서, 외부의 반사 이미지를 보는 것이 방지되며, 외부 광에 의한 디스플레이에 대한 간섭이 방지된다. 추가적으로, 반사 편광판과 제2 위상 지연판을 서로 부착함에 의해, 광 손실이 감소될 수 있고, 부피 및 크기가 더 감소될 수 있으며, 및 조립이 단순해질 수 있다.

본 발명에 따른 상기 근거리 광 증폭 모듈이 VR 장치, 예를 들어 VR 안경에 적용될 때:

도 4에 도시된 바와 같이, 근거리 광 증폭 모듈은 광학 디스플레이 스크린(1)을 더 포함한다. 광학 디스플레이 스크린(1)은 반투과성 곡면 렌즈(4)로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 위상 지연판(2)의 일측면 상에 배치되며, 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 형성하도록 구성된다. 또한, 광학 디스플레이 스크린은 제1 위상 지연판(2)에 부착된다.

본 실시예의 근거리 광 증폭 모듈과 관련하여, 광학 디스플레이 스크린(1)이 제1 위상 지연판(2)에 부착되며 제2 위상 지연판(5)이 반사형 편광판(6)에 부착되기 때문에, 두 세트의 거리들이 각각 감소된다. 광학 모듈에서 구성요소의 일부가 광 경로의 투과에 영향을 미치지 않으면서 서로 부착될 때, 광학 모듈의 크기는 크게 감소될 수 있다. 근거리 광 증폭 모듈이 VR 안경에 적용될 때, VR 안경의 크기 및 두께가 감소될 수 있고, 부피가 감소될 수 있으며, 따라서 VR 안경의 크기는 일반 안경의 크기에 근접할 수 있으며, VR 안경을 착용하는 사용자의 편안함이 향상될 수 있다.

상기 결상 렌즈(4)의 제1 광학면은 반투과성 광학면, 즉 50% 투과 및 50% 반사 광학면이다. 광학 디스플레이 스크린(1)은 미니형 고해상도 디스플레이 스크린일 수 있다. 미니형 고해상도 디스플레이 스크린이 선택되는 경우, 큰 시야와 고해상도의 디스플레이 효과가 적은 부피로 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈에서, 제2 위상 지연판(5), 반사형 편광판(6), 및 흡수형 편광판은 서로 연속적으로 부착되도록 배열되며, 광학 디스플레이 스크린(1) 및 제1 위상 지연판(2)은 또한 서로 부착되도록 배열된다. 결과적으로, 부착 전의 근거리 광 증폭 모듈과 비교하여, 부착 후의 근거리 광 증폭 모듈의 크기 및 부피는 크게 감소될 수 있다. 추가적으로, 부가된 흡수형 편광판은 외부로부터 광을 흡수할 수 있으며, 외부의 반사 이미지가 보이는 것을 방지하여, 그에 의해 디스플레이에 대한 주변광의 간섭을 방지한다.

추가적으로, 광 증폭 모듈에서, 광의 위상 지연에 영향을 미치지 않을 광학 장치(3)는 광학 디스플레이 스크린(1), 제1 위상 지연판(2), 결상 렌즈(4), 제2 위상 지연판(5), 및 반사형 편광판(6) 중 인접한 두 개 사이에 필요에 따라 부가될 수 있다. 바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 색조 변화를 교정하기 위한 광학 모듈(3)이 근거리 광 증폭 모듈의 유용성을 강화하기 위해 제1 위상 지연판(2) 및 결상 렌즈(4) 사이에 부가될 수 있다.

반사형 편광판(6)의 축 중심에서 사람의 눈이 이미지를 볼 수 있도록, 광학 디스플레이 스크린(1), 제1 위상 지연판(2), 결상 렌즈(4), 제2 위상 지연판(5), 반사형 편광판(6), 및 흡수형 편광판(7)이 동축 상에 배치된다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 모듈의 축 방향 측면은 광-흡수 물질로 감싸져 있으며, 이는 반사형 편광판을 통해 최종적으로 투과되지 않고 사람의 눈에 들어오는 광을 흡수하며 그러한 광이 최종적인 디스플레이 결과에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 실시예와 비교하여, 본 실시예는 다음과 같은 점에서 차이가 있다: 본 실시예에서, 제1 위상 지연판(2)에 의해 회전되는 편광의 방향은 제2 위상 지연판(5)에 의해 회전되는 편광의 방향과 반대이며; 즉, 만일 제1 위상 지연판(2)이 왼손 회전 방향을 갖는다면, 제2 위상 지연판(5)은 오른손 회전 방향을 갖게 될 것이며; 또는, 만일 제1 위상 지연판(2)이 오른손 회전 방향을 갖는다면, 제2 위상 지연판(5)은 왼손 회전 방향을 갖게 될 것이다. 이에 대응하여, 본 실시예에서, 반사형 편광판(6)은 제1 선형 편광 방향과 직교하는 투과 방향을 갖고; 제2 위상 지연판(5)은 결상 렌즈(4)의 제2 광학면의 일측에 배치되며, 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된다.

광학 이미지는 제1 위상 지연판(2), 결상 렌즈(4), 제2 위상 지연판(5), 및 반사형 편광판(6)을 연속적으로 통과한다. 또한, 반사형 편광판(6)은 제2 위상 지연판(5)으로부터 투과되는 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키도록 더 구성되고, 결상 렌즈(4)는 반사형 편광판(6)에 의해 반사된 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되며, 상기 증폭은 두 번째 증폭으로 지칭된다. 제2 위상 지연판(5)은 두 번째 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판(6)을 통과하게 한다.

비-제1 선형 편광 방향은 바람직하게는 제1 선형 편광 방향과 직교하는 방향이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 근거리 광 증폭 모듈에 대응하여, 본 발명은 근거리 광 증폭 방법을 더 제공하며, 방법은 다음 단계들을 포함한다.

단계 S110: 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 투과 경로를 따라 출력되고, 광학 이미지의 편광 방향이 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환되며, 광학 이미지는 결상 렌즈를 통해 투과되어 증폭된다.

단계 S120: 광학 이미지의 편광 방향은 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제2 선형 편광 방향으로 변환되며, 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향과 직교한다.

단계 S130: 제2 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지는 반사형 편광판에 의해 반사되고, 광학 이미지의 편광 방향은 제2 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환되며, 여기에서 반사형 편광판은 제1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는다.

단계 S140: 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 반사된 광학 이미지는 결상 렌즈를 통해 반사적으로 증폭되고, 증폭된 광학 이미지의 편광 방향은 타원형 또는 원형 편광 방향에서 비-제2 선형 편광 방향으로 변환되며, 비-제2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 반사형 편광판을 통과한다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 방법에서, 상기 근거리 광 증폭 모듈의 증폭 원리에 기초해서, 반사형 광학 모듈의 큰 각도(투과의 적은 각도 변화에 비해) 조정 특성을 충분히 이용함으로써 매우 큰 증폭이 작은 전체 광학 채널에서 결합되며, 따라서 큰 시야각 효과가 미니형 스크린에 대해 실현될 수 있다. 근안 광학계(near eye optics)의 전반적인 휘도 손실에 대한 낮은 감도를 고려하여, 결상 렌즈의 에너지의 일부를 폐기하는 모드가 최종 디스플레이 효과에 명백하게 영향을 미치지 않으면서 본 발명의 전체 광학 설계에서 채용된다. 따라서, 고 증폭과 작은 전체 두께를 가지며 거의 위상차가 없는 근안 디스플레이 광학 모듈이 본 발명에서 실현된다.

본 발명에 따른 근거리 광 증폭 방법에서, 광학 이미지는 결상 렌즈를 통해 투과하여 증폭되며 그 후 반사형 편광판 상에서 반사된다. 반사된 광학 이미지가 결상 렌즈를 다시 통과할 때, 광학 이미지는 제1 광학면 상에서 두 번째로 증폭되고, 편광 방향은 타원형 또는 원형 편광 방향에서 비-제2 선형 편광 방향으로 변화되며, 최종적으로 반사형 편광판을 통해 사람의 눈으로 들어 간다. 광 증폭 모듈에서 광학 이미지를 두 번 반사함으로써, 시야각을 확대할 수 있을 뿐만 아니라, 광 증폭 모듈의 크기 및 부피가 또한 감소될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 근거리 광 증폭 방법을 더 제공하며, 방법은 다음의 단계들을 포함한다.

단계 S210: 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 투과 경로를 따라 출력되고, 광학 이미지의 편광 방향은 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환되며, 광학 이미지는 결상 렌즈를 통해 투과되어 증폭된다.

단계 S220: 광학 이미지의 편광 방향은 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제1 선형 편광 방향으로 변환된다.

단계 S230: 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 반사형 편광판을 통해 반사되고, 광학 이미지의 편광 방향은 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환되며, 여기에서 반사형 편광판은 제1 선형 편광 방향과 직교하는 투과 방향을 가진다.

단계 S240: 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 반사된 광학 이미지는 결상 렌즈를 통해 반사적으로 증폭(reflectively amplified)되고, 증폭된 광학 이미지의 편광 방향은 타원형 또는 원형 편광 방향에서 비-제1 선형 편광 방향으로 변환되며, 비-제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지는 반사형 편광판을 통과한다.

본 발명은 근거리 광 증폭 시스템을 더 제공한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 시스템은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성된 광학 디스플레이 스크린(1) 및 근거리 광 증폭 모듈(10)을 포함하며, 여기에서 근거리 광 증폭 모듈(10)은: 제1 위상 지연층(2), 결상 렌즈층(4), 제2 위상 지연층(5), 및 반사형 편광층(6)을 포함하고, 여기에서:

제1 위상 지연층(2)은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며, 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되며;

결상 렌즈층(4)은 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며 제1 위상 지연판(2)에 인접한 제1 광학면 및 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 제1 광학면은 반투과성 광학면이며, 결상 렌즈(4)는 제1 광학면을 통과하는 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되고;

제2 위상 지연층(5)은 결상 렌즈(4)의 제2 광학면의 일측면 상에 배치되고 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제2 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되며, 여기에서 제2 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향과 직교하고;

반사형 편광층(6)은 제2 위상 지연층(5)에 부착되며, 반사형 편광층(6)은 제1 선형 편광 방향과 일치하는 투과 방향을 갖는다.

광학 디스플레이 스크린(1)은 근거리 광 증폭 모듈(10)에 인접한 제1 위상 지연층(2)의 일측면 상에 배치된다.

광학 이미지는 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층을 연속적으로 통과한다. 반사형 편광층은 제2 위상 지연층으로부터 투과된 제2 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지를 반사시키도록 구성된다. 결상 렌즈층은 반사형 편광층에 의해 반사된 광학 이미지를 반사시키며 다시 증폭시키도록 구성된다. 제2 위상 지연층은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제2 선형 편광 방향으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제2 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지가 반사형 편광판을 통과하게 한다.

본 실시예에 따른 근거리 광 증폭 시스템의 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층의 구조적 위치들 및 기능들은 상기 예의 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층의 구조적 위치들 및 기능들과 각각 동일하며, 근거리 광 증폭 모듈(10)의 광학 이미지의 투과 과정도 또한 상기 근거리 광 증폭 모듈의 광학 이미지의 투과 과정과 동일하다. 차이는 다음과 같다: 본 실시예에서, 근거리 광 증폭 모듈은 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층으로 구성된 다층 광학 구조이며, 광 증폭 모듈의 크기 및 부피는 광학 영상 품질에 영향을 미치지 않으면서 크게 감소되고, 무게가 감소되며, 광학 증폭 구성요소를 채택한 VR 안경을 착용하는 편안함은 향상된다.

추가적으로, 도 8 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 광 증폭 시스템의 근거리 광 증폭 모듈(10)은 흡수형 편광층(7)을 더 포함하며, 여기에서 흡수형 편광층(7)은 반사형 편광층(6)에 인접하며 제2 위상 지연층(5)으로부터 멀어지는 방향을 향하는 일측 상에 배치되며 흡수형 종류 편광층은 외부로부터 광을 흡수하며 외부의 반사 이미지가 보이는 것을 방지할 수 있어, 그에 의해 디스플레이에 대한 주변광의 간섭을 방지한다.

바람직한 일실시예에서, 시스템은 위상 지연에 영향을 미치지 않을 광학 장치(3)를 더 포함하며, 여기에서 광학 장치(3)는 광학 디스플레이 스크린, 제1 위상 지연층, 결상 렌즈층, 제2 위상 지연층, 및 반사형 편광층 중 임의의 두 개 사이에 배치된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 위상 지연에 영향을 미치지 않을 광학 장치(3)는 제1 위상 지연층(2) 및 광학 디스플레이 스크린(1) 사이에 배치되며, 근거리 광 증폭 모듈(10)과 일체화된다. 바람직하게는, 광학 장치는 근시 렌즈, 원시 렌즈 또는 난시 렌즈를 포함하여, 그에 의해 근거리 광 증폭 모듈의 적용성을 향상시킨다.

상기 실시예에서, 광학 디스플레이 스크린(1)의 두 개의 측면들은 둘 다 평면이다. 모듈의 크기 및 부피를 줄이기 위해, 제1 위상 지연판(2)은 광학 디스플레이 스크린(1)에 부착된다. 또한, 제1 위상 지연판 및 제2 위상 지연판은 둘 다 1/4 파장판이다.

추가적으로, 본 발명은 근거리 광 증폭 시스템을 더 제공한다. 시스템은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성된 광학 디스플레이 스크린(1) 및 근거리 광 증폭 모듈(10)을 포함하며, 여기에서 근거리 광 증폭 모듈(10)은 다음을 포함한다:

제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며 광학 이미지의 편광 방향을 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된 제1 위상 지연층(2);

타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며 제1 광학면을 통과하는 광학 이미지를 증폭시키도록 구성된 결상 렌즈층(4), 여기에서 결상 렌즈는 제1 위상 지연판에 인접한 제1 광학면 및 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 가지며, 제1 광학면은 반투과성 광학면이고;

결상 렌즈층(4)의 제2 광학면의 일측면 상에 배치되며 광학 이미지의 편광 방향을 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된 제2 위상 지연층(5);

제2 위상 지연층(5)에 부착되며 제1 선형 편광 방향과 직교하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층(6);

여기에서, 광학 이미지는 제1 위상 지연층(2), 결상 렌즈층(4), 제2 위상 지연층(5), 및 반사형 편광층(6)을 연속적으로 통과하고, 반사형 편광층(6)은 제2 위상 지연층(5)으로부터 투과되는 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키도록 구성되고, 결상 렌즈층(4)은 반사형 편광층(6)에 의해 반사된 광학 이미지를 반사시키며 다시 증폭시키도록 구성되며, 제2 위상 지연층(5)은 증폭된 광학 이미지의 편광 방향을 비-제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 비-제1 선형 편광 방향을 가진 광학 이미지가 반사형 편광층(6)을 통과하게 한다.

상기 실시예에서, 제1 광학면은 곡면이고, 제2 광학면은 평면이며, 제1 광학면 및 제2 광학면의 곡률 중심은 제1 광학면의 동일한 측면에 위치된다.

본 명세서에서 사용되는 “제1” 및 “제2”와 같은 관계적 용어들은 이러한 개체들 또는 동작들이 그러한 실제적 관계 또는 순서를 갖는 것을 필요로 하거나 갖는 것을 의미하기 보다는 단지 하나의 개체 또는 동작을 다른 개체 또는 동작과 구별하기 위해 사용된다.

상기 설명은 단지 당업자가 본 발명을 이해하거나 구현하도록 본 발명의 특정한 실시예들을 보여준다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 당업자들에게 자명하다. 본 명세서에서 정의된 일반 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 설명된 실시예들로 한정되지 않을 것이며; 그 대신, 본 발명은 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 대응한다.

Claims (10)

1. 근거리 광 증폭 모듈로서, 제1 위상 지연판, 결상 렌즈, 제2 위상 지연판, 및 반사형 편광판을 포함하며;
   상기 제1 위상 지연판은 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며, 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되고;
   상기 결상 렌즈는 타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되고, 상기 결상 렌즈는 상기 제1 위상 지연판에 인접한 제1 광학면 및 상기 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 상기 제1 광학면은 반투과성 광학면이며, 상기 결상 렌즈는 상기 제1 광학면을 통과한 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되고;
   상기 제2 위상 지연판에 의해 회전되는 편광의 방향은 상기 제1 위상 지연판에 의해 회전되는 편광의 방향과 반대이고, 상기 제2 위상 지연판은 상기 결상 렌즈의 상기 제2 광학면의 일측면 상에 배치되며, 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 타원형 또는 원형 편광 방향에서 상기 제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성되고;
   상기 반사형 편광판은 상기 제2 위상 지연판에 부착되며, 상기 반사형 편광판은 상기 제1 선형 편광 방향과 직교하는 투과 방향을 가지며;
   여기에서 상기 광학 이미지는 상기 제1 위상 지연판, 상기 결상 렌즈, 상기 제2 위상 지연판, 및 상기 반사형 편광판을 연속적으로 통과하고, 상기 반사형 편광판은 상기 제2 위상 지연판으로부터 투과되는 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키도록 구성되고, 상기 결상 렌즈는 상기 반사형 편광판에 의해 반사된 상기 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되고, 상기 제2 위상 지연판은 상기 증폭된 광학 이미지의 상기 편광 방향을 비-제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 더 구성되어, 그에 의해 상기 비-제1 선형 편광 방향을 가진 상기 광학 이미지가 상기 반사형 편광판을 통과하도록 하고,
   상기 제1 위상 지연판은 상기 결상 렌즈의 제1 광학면에 부착되며,
   상기 제2 위상 지연판은 상기 결상 렌즈의 제2 광학면에 부착되는, 근거리 광 증폭 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비-제1 선형 편광 방향은 제1 선형 편광 방향과 직교하는 방향인, 근거리 광 증폭 모듈.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   흡수형 편광판을 더 포함하며;
   상기 흡수형 편광판은 상기 결상 렌즈로부터 멀어지는 방향을 향하는 상기 반사형 편광판의 일측면에 부착되며, 상기 흡수형 편광판은 상기 반사형 편광판과 일치하는 투과 방향을 가지는, 근거리 광 증폭 모듈.
5. 제1항 내지 제2항, 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성되며 상기 제1 위상 지연판에 부착되는 광학 디스플레이 스크린을 더 포함하는, 근거리 광 증폭 모듈.
6. 삭제
7. 삭제
8. 근거리 광 증폭 방법으로서,
   제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 투과 경로를 따라 출력하고, 제1 위상 지연판에 의해 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키며, 상기 광학 이미지를 결상 렌즈를 통해 투과시키고 증폭시키는 단계;
   제2 위상 지연판에 의해 상기 광학 이미지의 상기 편광 방향을 상기 타원형 또는 원형 편광 방향에서 제1 선형 편광 방향으로 변환시키는 단계;
   상기 제1 선형 편광 방향을 갖는 상기 광학 이미지를 반사형 편광판을 통해 반사시키며, 상기 제2 위상 지연판에 의해 상기 광학 이미지의 상기 편광 방향을 상기 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키는 단계로서, 상기 반사형 편광판은 상기 제1 선형 편광 방향에 직교하는 투과 방향을 가지는, 단계; 및
   타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 상기 반사된 광학 이미지를 상기 결상 렌즈를 통해 반사시키며 증폭시키고, 상기 제2 위상 지연판에 의해 상기 증폭된 광학 이미지의 상기 편광 방향을 상기 타원형 또는 원형 편광 방향에서 비-제1 선형 편광 방향으로 변환시키며, 상기 비-제1 선형 편광 방향을 갖는 상기 광학 이미지가 상기 반사형 편광판을 통과하게 하는 단계를 포함하되,
   상기 제1 위상 지연판은 상기 결상 렌즈의 일면에 부착되고,
   상기 제2 위상 지연판은 상기 결상 렌즈의 타면에 부착되며,
   상기 반사형 편광판은 상기 제2 위상 지연판에 부착되고,
   상기 제2 위상 지연판에 의해 회전되는 편광의 방향은 상기 제1 위상 지연판에 의해 회전되는 편광의 방향과 반대인, 근거리 광 증폭 방법.
9. 삭제
10. 근거리 광 증폭 시스템으로서, 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 생성하도록 구성된 광학 디스플레이 스크린 및 근거리 광 증폭 모듈을 포함하고,
    상기 근거리 광 증폭 모듈은:
    제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치되며 상기 광학 이미지의 편광 방향을 상기 제1 선형 편광 방향에서 타원형 또는 원형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된 제1 위상 지연층;
    타원형 또는 원형 편광 방향을 갖는 광학 이미지의 투과 경로에 배치된 결상 렌즈층으로서, 상기 결상 렌즈층은 상기 제1 위상 지연층에 인접한 제1 광학면 및 상기 제1 광학면에 대향한 제2 광학면을 구비하고, 상기 제1 광학면은 반투과성 광학면이며; 상기 결상 렌즈층은 상기 제1 광학면을 통과한 광학 이미지를 증폭시키도록 구성되는, 결상 렌즈층;
    상기 결상 렌즈층의 상기 제2 광학면의 일측면 상에 배치되며 상기 광학 이미지의 상기 편광 방향을 상기 타원형 또는 원형 편광 방향에서 상기 제1 선형 편광 방향으로 변환시키도록 구성된 제2 위상 지연층; 및
    상기 제2 위상 지연층에 부착되며 상기 제1 선형 편광 방향에 직교하는 투과 방향을 갖는 반사형 편광층
    을 포함하며,
    상기 광학 이미지는 상기 제1 위상 지연층, 상기 결상 렌즈층, 상기 제2 위상 지연층, 및 상기 반사형 편광층을 연속적으로 통과하고, 상기 반사형 편광층은 상기 제2 위상 지연층으로부터 투과되는 제1 선형 편광 방향을 갖는 광학 이미지를 반사시키도록 구성되고, 상기 결상 렌즈층은 상기 반사형 편광층에 의해 반사된 상기 광학 이미지를 반사시키며 다시 증폭시키도록 구성되며, 상기 제2 위상 지연층은 상기 증폭된 광학 이미지의 상기 편광 방향을 비-제1 선형 편광 방향으로 변화시키도록 더 구성되어, 그에 의해 상기 비-제1 선형 편광 방향을 갖는 상기 광학 이미지가 상기 반사형 편광층을 통과하도록 하고,
    상기 제1 위상 지연층은 상기 결상 렌즈층의 제1 광학면에 부착되며,
    상기 제2 위상 지연층은 상기 결상 렌즈층의 제2 광학면에 부착되고,
    상기 제2 위상 지연층에 의해 회전되는 편광의 방향은 상기 제1 위상 지연층에 의해 회전되는 편광의 방향과 반대인, 근거리 광 증폭 시스템.

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