KR20230171815A - 망막 투사 표시 장치 및 이의 위상 프로파일 최적화 방법 - Google Patents

망막 투사 표시 장치 및 이의 위상 프로파일 최적화 방법 Download PDF

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채민석
이창건
유동헌
이병호
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서울대학교산학협력단
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Abstract

망막 투사 표시 장치가 개시된다. 개시된 망막 투사 표시 장치는 광을 제공하는 광원, 광을 회절시켜 회절광을 생성하는 공간 광 변조기, 회절광을 복수의 복소 파면들로 복제하여 반사시키는 홀로그래픽 광학 소자, 및 복소 파면들 각각을 아이 박스 내에 복수의 초점들로 포커싱하는 필드 렌즈를 포함한다. 복수의 복소 파면들은 상호 중첩하여 연속적으로 배치된다.

Description

망막 투사 표시 장치 및 이의 위상 프로파일 최적화 방법{Retinal projection display apparatus and method for optimizing phase profile thereof}
본 개시는 다중 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 망막 투사 표시 장치 및 이의 위상 프로파일 최적화 방법에 관한 것이다.
최근 들어 3D 디스플레이에 관련된 기술이 많이 연구되고 있다. 가령, 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)를 이용하여 실시간으로 고화질 홀로그램(hologram)을 구현할 수 있는 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
망막 투사 표시 장치는, 공간 광 변조기로부터 나온 빛이 광학계에 의해 사용자의 동공 위치에 모이게 되어, 사용자 눈의 초점 조절 반응에 관계 없이 넓은 시야각의 가상 영상을 제공할 수 있다.
다만, 망막 투사 표시 장치는 이러한 빛이 한점으로 모이는 특징으로 인해 초점이 매우 작게 형성될 수 있다. 이로 인해, 망막 투사 표시 장치는 매우 작은 초점 크기에 눈을 정확히 위치시켜야 정확한 영상을 볼 수 있으므로 영상을 볼 수 있는 범위인 아이 박스(eye box)가 매우 좁아질 수 있다.
본 개시는 아이 박스가 확장된 망막 투사 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 개시는 아이 박스가 확장된 망막 투사 표시 장치의 위상 최적화 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에 따르는 망막 투사 표시 장치는, 광을 제공하는 광원, 상기 광을 회절시켜 회절광을 생성하는 공간 광 변조기, 상기 회절광을 복수의 복소 파면들로 복제하여 반사시키는 홀로그래픽 광학 소자, 및 상기 복소 파면들 각각을 아이 박스 내에 복수의 초점들로 포커싱하는 필드 렌즈를 포함한다. 상기 복수의 복소 파면들은 상호 중첩하여 연속적으로 배치된다.
상기 복수의 초점들 사이의 간격은 사용자의 눈의 동공의 직경보다 작을 수 있다.
상기 공간 광 변조기는 위상 변조를 수행하는 위상 변조기, 진폭 변조 및 위상 변조를 모두 수행하는 복합 변조기 중 어느 하나일 수 있다.
상기 홀로그래픽 광학 소자는 상기 회절광을 상기 복소파면들 각각으로 복제하는 복수의 간섭 패턴들을 포함하는 다중 홀로그래픽 광학 소자일 수 있다.
상기 홀로그래픽 광학 소자는 포토폴리머로 구성되고, 상기 간섭 패턴들은 체적 격자 형태로 기록될 수 있다.
상기 홀로그래픽 광학 소자는 적어도 3개의 상기 간섭 패턴들을 포함할 수 있다.
상기 공간 광 변조기에서 생성된 회절광을 상기 홀로그래픽 광학 소자에 전달하는 릴레이 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 릴레이 광학계를 통해 전달되는 회절광에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되며, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 공간 광 변조기로 반사시키고, 상기 공간 광 변조기로부터 출사된 상기 회절광을 상기 릴레이 광학계로 투과시키는 제1 광분기기를 더 포함할 수 있다.
상기 릴레이 광학계와 상기 홀로그래픽 광학 소자 사이에 배치되며, 상기 릴레이 광학계로부터 출사된 상기 회절광을 상기 홀로그래픽 광학 소자로 반사시키고, 상기 홀로그래픽 광학 소자로부터 출사된 상기 복소 파면들을 상기 필드 렌즈로 투과시키는 제2 광분기기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 광분기기 및 상기 제2 광분기기는 빔스플리터 또는 하프 미러 중 어느 하나일 수 있다.
상기 공간 광 변조기에 위상 프로파일을 제공하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 복소 파면들의 결맞음 합에 기초하여 복원된 가상 영상과 타겟 영상 사이의 손실 값을 계산하고, 상기 손실 값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 위상 프로 파일을 업데이트할 수 있다.
상기 프로세서는 아래 수학식 1로 표현된 손실 함수를 이용하여 상기 손실 값을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
여기서, s는 스케일 팩터이고, v(xt, yt)는 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이고, Atarget(xt, yt)은 타겟 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이다.
상기 프로세서는, 상기 손실 함수가 감소하도록 상기 위상 프로파일을 업데이트할 수 있다.
일 측면에 따르는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법은, 광을 제공하는 광원, 상기 광을 회절시켜 회절광을 생성하는 공간 광 변조기, 상기 회절광을 복수의 복소 파면들로 복제하여 반사시키는 홀로그래픽 광학 소자, 및 상기 복소 파면들 각각을 아이 박스 내에 복수의 초점들로 포커싱하는 필드 렌즈를 포함하는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법에 있어서, 상기 공간 광 변조기에 임의의 위상 프로파일을 입력하는 단계, 상기 홀로그래픽 광학 소자에 의해 복제된 상기 복소 파면들의 제1 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계, 상기 제1 전파 시뮬레이션이 수행된 복소 파면들을 이용하여 가상 영상이 복원되는 지점까지 제2전파 시뮬레이션을 수행하는 단계, 상기 복원된 가상 영상과 타겟 영상 사이의 손실 값을 계산하는 단계, 상기 손실 값이 기 설정된 임계값 이하인지 여부를 판단하는 단계, 상기 손실 값이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 현재의 위상 프로파일을 업데이트하는 단계, 및 상기 손실 값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 업데이트를 종료하는 단계를 포함한다.
상기 제1 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계는, 상기 복소 파면들의 결맞음 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 손실 값을 계산하는 단계는, 아래 수학식 1로 표현된 손실 함수를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
여기서, s는 스케일 팩터이고, v(xt, yt)는 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이고, Atarget(xt, yt)은 타겟 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이다.
가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값은, 위상 프로파일 정보, 및 상기 아이 박스와 상기 가상 영상 사이의 전파 거리에 대한 함수로 모델링된 전파 함수를 이용하여 산출될 수 있다.
상기 현재의 위상 프로파일을 업데이트하는 단계는, 업데이트된 위상 프로파일에 의해 상기 손실 함수가 감소하도록 수행될 수 있다.
개시된 실시예들에 따른 망막 투사 표시 장치는, 다중 홀로그래픽 광학 소자를 이용하여 복수의 복소 파면들을 아이 박스 내에 연속적으로 형성함으로써, 아이 박스를 확장시킬 수 있다.
개시된 실시예들에 따른 망막 투사 표시 장치는, 위상 프로파일의 업데이트를 통해 가상 영상과 타겟 영상 사이의 손실 값을 최소화할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 망막 투사 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 방법을 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자에 의해서 영상이 재생되는 모습을 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 4는 도 1의 아이 박스 위치에서 중첩되는 복소 파면들을 도시한 도면이다.
도 5는 위상 프로파일 최적화 방법을 설명하기 위해 도 1의 망막 투사 표시 장치를 간략하게 도시한 도면이다.
도 6은 위상 프로파일 최적화 방법의 흐름도이다.
도 7은 다중 홀로그래픽 광학 소자를 이용하여 확장된 아이 박스를 갖는 망막 투사 표시 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 아이 박스에 포커싱된 복수의 초점들을 도시한 도면이다.
도 9는 단일 간섭 패턴을 포함하는 홀로그래픽 광학 소자에 의해 형성되는 아이 박스를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 아이 박스에 포커싱된 단일 초점을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 망막 투사 표시 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 망막 투사 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 망막 투사 표시 장치(100)는 광을 제공하는 광원부(110), 광원부(110)를 통해 전달되는 광을 변조하여 복소 파면의 회절광(또는, 홀로그램 파면)을 생성하는 공간 광 변조기(120), 광원부(110)로부터 출사된 광을 분기시키는 제1 광분기기(130), 공간 광 변조기(120)를 통해 전달되는 복소 파면의 회절광을 홀로그래픽 광학 소자(160)(또는, 필드 렌즈(180))로 전달하는 릴레이 광학계(140), 릴레이 광학계(140)를 통해 전달되는 복소 파면의 회절광에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 필터(150), 릴레이 광학계(140)를 통해 전달되는 복소 파면을 복수의 복소 파면들로 복제하여 반사하는 홀로그래픽 광학 소자(160), 릴레이 광학계(140)에서 전달된 복소 파면을 분기시키는 제2 광분기기(170), 홀로그래픽 광학 소자(160)를 통해 전달되는 복소 파면들 각각을 서로 상이한 초점들(F1, F2, F3)에 포커싱하는 필드 렌즈(180), 및 광원(111)과 공간 광 변조기(120)를 제어하여 홀로그램 영상(또는, 복소 파면들)을 생성토록 하는 프로세서(190)를 포함할 수 있다. 이 때, 초점들(F1, F2, F3)은 사용자의 눈(E)이 움직일 수 있는 시청 영역에 해당하는 아이 박스(eye box)에 형성된다.
일 실시예에 따른 광원부(110)는 광원(111) 및 콜리메이터 렌즈(112)를 포함할 수 있다. 광원(111)은 높은 가간섭성을 갖는 광을 공간 광 변조기(120)에 제공하기 위하여 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)를 포함 수 있다. 그러나, 광원(111)에 의해 제공되는 광이 일정 수준 이상의 공간 간섭성(spatial coherence)을 가지면 공간 광 변조기(120)에 의해 충분히 회절 및 변조될 수 있기 때문에, 광원(111)으로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 광원(111)은 적색, 녹색, 및 청색의 광원 어레이로 구성되어, RGB 시분할 구동에 의해 컬러 홀로그램 영상을 구현할 수도 있다. 예를 들어, 광원(111)은 복수의 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 광원(111)은 레이저 다이오드나 발광 다이오드 외에도 공간 간섭성을 갖는 광을 방출한다면 다른 어떤 광원도 사용이 가능하다.
광원부(110)는 콜리메이트된 평행광을 조명할 수 있다. 예를 들어, 광원부(110)는 콜리메이터 렌즈(112)를 이용하여 광원(111)에서 출사된 광을 평행광으로 콜리메이팅시킬 수 있다.
공간 광 변조기(120)는 광 변조면에 프로세서(190)로부터 제공되는 홀로그램 데이터 신호에 따라 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이 때, 홀로그램 데이터 신호는 임의의 위상 프로파일을 포함할 수 있다. 공간 광 변조기(120)에 입사된 광은 홀로그램 패턴에 의해 복소 파면으로 변조된 회절광이 될 수 있다. 복소 파면의 이미지를 갖는 회절광은, 후술하는 바와 같이 릴레이 광학계(140), 홀로그래픽 광학 소자(160), 및 필드 렌즈(180)를 거쳐 아이 박스(EB)에서 회절 간섭에 의해 사용자가 홀로그램 영상을 볼 수 있게 한다.
이러한 공간 광 변조기(120)는 위상 변조만 수행할 수 있는 위상 변조기, 또는 위상 변조와 진폭 변조를 모두 수행할 수 있는 복합 변조기 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 도 1의 실시예는 공간 광 변조기(120)가 반사형 공간 광 변조기인 것으로 도시되어 있지만 투과형 공간 광 변조기를 사용하는 것도 가능하다. 반사형인 경우, 공간 광 변 조기(120)는, 예컨대 DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), 또는 반도체 변조기를 사용할 수 있다. 투과형인 경우, 공간 광 변조기(120)는 예를 들어 GaAs와 같은 화합물 반도체를 기반으로 한 반도체 변조기, 또는 LCD(liquid crystal device)를 사용할 수 있다.
제1 광분기기(130)는 광원부(110)와 공간 광 변조기(120) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 입사광과 출사광은 공간 광 변조기(120)를 기준으로, 각각 입사되는 광과 출사되는 광을 의미한다. 제1 광분기기(130)는 광원(111)으로부터 출사된 광을 반사시켜 공간 광 변조기(120)로 향하게 하고, 공간 광 변조기(120)로부터 반사된 회절광을 릴레이 광학계(140)로 투과시키는 빔스플리터(beam splitter)일 수 있다. 다른 예로, 제1 광분기기(130)는 하프 미러(half mirror)일 수도 있다.
광원부(110)에서 조명된 광은 편광을 가질 수도 있다. 광원(111) 자체가 편광된 광을 출사할 수도 있고, 혹은 광원부(110)에 편광 필터가 배치되어 광원(111)에서 출사된 광을 편광시킬 수도 있다. 이러한 경우, 제1 광분기기(130)는 편광 빔스플리터(polarization beam splitter)일 수 있다. 제1 광분기기(130)와 공간 광 변조기(120) 사이에 1/4 파장판과 같은 편광변환부재가 더 배치되어, 제1 광분기기(130)에서 공간 광 변조기(120)로 향하는 광의 편광과 공간 광 변조기(120)에서 반사되어 제1 광분기기(130)로 향하는 광의 편광을 서로 다르게 함으로써, 좀 더 효율적으로 입사광과 출사광을 분기시킬 수도 있다.
릴레이 광학계(140)는 공간 광 변조기(120)에서 생성된 복소 파면의 회절광을 홀로그래픽 광학 소자(160)(또는, 필드 렌즈(180)로 전달하는 4f 광학계(modified 4f optical system)일 수 있다.
일 실시예에 따른 릴레이 광학계(140)는 제1 초점거리(FD1)를 갖는 제1 릴레이 렌즈(141)와 제2 초점거리(FD2)를 갖는 제2 릴레이 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 이와 같은 릴레이 광학계(140)의 광학적 배치에 의해, 공간 광 변조기(120)의 표면에서 생성된 복소 파면의 이미지는 릴레이 광학계(140)를 거쳐 제2 릴레이 렌즈(142)의 출사면측 제2 초점거리(FD2) 내지 그 근방에서 결상(imaging)될 수 있다.
제1 초점거리(FD1)와 제2 초점거리(FD2)는 서로 동일한 값을 가질 수 있다. 릴레이 광학계(140)는 제1 초점거리(FD1)와 제2 초점거리(FD2)를 동일하게 함으로써, 복소 파면의 이미지의 크기를 동일하게 유지할 수 있다. 한편, 제1 초점거리(FD1)와 제2 초점거리(FD2)는 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 릴레이 광학계(140)는 제1 초점거리(FD1)보다 제2 초점거리(FD2)를 크게 함으로써, 복소 파면의 이미지의 크기를 확대시킬 수 있다. 또는 릴레이 광학계(140)는 제2 초점거리(FD2)보다 제1 초점거리(FD1)를 크게 함으로써, 복소 파면의 이미지의 크기를 축소시킬 수도 있다.
노이즈 제거 필터(150)는 릴레이 광학계(140)의 제1 릴레이 렌즈(141)의 출사면측 제1 초점거리(FD1)와 제2 릴레이 렌즈(142)의 입사면측 제2 초점거리(FD2)가 겹치는 위치 내지 그 근방에 배치될 수 있다. 이러한 노이즈 제거 필터(150)는 예를 들어 핀홀(pin-hole)일 수 있다. 노이즈 제거 필터(150)는 릴레이 광학계(140)의 제1 릴레이 렌즈(141)의 제1 초점거리(FD1)에 위치하면서, 원하는 회절차수의 광을 제외한 나머지 광을 차단함으로써, 공간 광 변조기(120)의 픽셀 구조에 의한 회절패턴이나 다중회절과 같은 노이즈를 제거할 수 있다.
홀로그래픽 광학 소자(160)는, 릴레이 광학계(140)를 통해 전달되는 단일 복소 파면의 회절광을 복수의 복소 파면들로 복제하여 각기 다른 방향으로 반사시키는 복수의 간섭 패턴들을 포함하는, 다중(multiplex) 홀로그래픽 광학 소자(160)일 수 있다.
예를 들어, 홀로 그래픽 광학 소자(160)는 제1 초점(F1)에 포커싱되는 제1 복소 파면을 형성하는 제1 간섭 패턴, 제2 초점(F2)에 포커싱되는 제2 복소 파면을 형성하는 제2 간섭 패턴, 및 제3 초점(F3)에 포커싱되는 제3 복소 파면을 형성하는 제3 간섭 패턴을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 1에 도시된 실시예에서는 홀로그래픽 광학 소자(160)가 3개의 간섭 패턴들을 포함하는 것으로 설명하였으나, 간섭 패턴의 개수는 아이 박스(EB)의 크기에 대응하여 자유롭게 변경될 수 있다.
제2 광분기기(170)는 릴레이 광학계(140)와 홀로그래픽 광학 소자(160) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 입사광과 출사광은 홀로그래픽 광학 소자(160)를 기준으로, 각각 입사되는 광과 출사되는 광을 의미한다. 제2 광분기기(170)는 릴레이 광학계(140)를 통해 입사되는 복소 파면의 회절광을 반사시켜 홀로그래픽 광학 소자(160)로 향하게 하고, 홀로그래픽 광학 소자(160)로부터 반사된 광(또는 복소 파면들)을 필드 렌즈(180)로 투과시키는 빔스플리터(beam splitter)일 수 있다. 다른 예로, 제2 광분기기(170)는 하프 미러(half mirror)일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 공간 광 변조기(120)의 광 변조면에서 형성된 단일한 복소 파면의 회절광은 홀로그래픽 광학 소자(160)에 의해 복수의 복소 파면들로 복제될 수 있다. 필드 렌즈(180)는 이와 같이 복제된 복수의 복소 파면들 각각을 서로 상이한 초점들(F1, F2, F3)에 포커싱함으로써, 아이 박스(EB)를 사용자 눈(E)의 동공 앞에 형성할 수 있다.
일 실시예에 따른 망막 투사 표시 장치(100)의 초점들(F1, F2, F3) 간의 간격은 사용자 눈(E)의 동공(PU)의 직경보다 작을 수 있다. 예를 들어, 사용자 눈(E)의 동공(PU)의 직경이 약 4mm인 경우, 초점들(F1, F2, F3) 간의 간격은 약 2mmm일 수 있다.
프로세서(190)는 홀로그램 데이터 신호를 생성하여 공간 광 변조기(120)에 제공할 수 있다. 홀로그램 데이터 신호는 목표한 홀로그램 영상이 공간 상에 재생되도록 계산된 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer Generated Hologram; CGH) 신호일 수 있다.
컬러 홀로그램 영상은 RGB 시분할 구동으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(190)는 광원부(110)의 적색, 녹색, 및 청색의 광원을 순차적으로 구동시키며, 공간 광 변조기(120)에 적색, 녹색, 및 청색의 홀로그램 영상에 상응하는 홀로그램 데이터 신호를 전달함으로써, 적색, 녹색, 및 청색의 홀로그램 영상이 시순차적으로 디스플레이 되어 컬러 홀로그램 영상이 표시될 수 있다.
상술한 망막 투사 표시 장치(100)는 웨어러블 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 망막 투사 표시 장치(100)는 증강 현실 안경(Augmented Reality Glass, AR glass)일 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 제1 간섭 패턴, 상기 제2 간섭 패턴, 및 상기 제3 간섭 패턴을 형성하는 방법에 대해 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 방법을 간략하게 도시한 측단면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자에 의해서 영상이 재생되는 모습을 간략하게 도시한 측단면도이다. 도 4는 도 1의 아이 박스 위치에서 중첩되는 복소 파면들을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 두 개의 결맞음 광이 만나면 공간상에서 간섭 패턴이 형성될 수 있다. 이 지점에 포토폴리머(photopolymer)와 같이 빛에 반응하는 물질을 위치시키면 간섭 패턴의 밝기에 따라 소자 내부의 모노머 분자가 중합체 분자로 변하여 간섭 패턴이 체적 격자의 형태로 기록될 수 있다. 생성된 체적 격자는 자외선 경화 과정을 거치면 더 이상 빛에 반응하지 않고 고정될 수 있다. 이 때, 체적 격자는 홀로그래픽 광학 소자(160) 내에 모노머 분자가 존재하면 기록될 수 있기 때문에, 여러 개의 체적 격자를 하나의 포토폴리머에 동시에 기록될 수 있다.
구체적으로, 홀로그래픽 광학 소자(160)가 포함하는 제1 간섭 패턴은 감광성 필름(161)의 제1 면(161a)에 입사된 기준 빔(RB)과 제1 면(161a)과 마주보는 제2 면(161b)에 입사된 제1 신호빔(SB1)의 간섭에 의해서 형성될 수 있다. 또한, 제2 간섭 패턴은 감광성 필름(161)의 제1 면(161a)에 입사된 기준 빔(RB)과 제1 면(161a)과 마주보는 제2 면(161b)에 입사된 제2 신호빔(SB2)의 간섭으로 인해 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제3 간섭 패턴은 감광성 필름(161)의 제1 면(161a)에 입사된 기준 빔(RB)과 제1 면(161a)과 마주보는 제2 면(161b)에 입사된 제3 신호빔(SB2)의 간섭으로 인해 형성될 수 있다. 이 경우, 기준 빔(RB)은 진행 경로의 연장선이 수렴점(CP)으로 포커싱되도록 제1 면(161a)에 입사될 수 있다. 또한, 제1 신호빔(SB1)은 제1 점(P1)으로부터 방출되어 제2 면(161b)에 입사될 수 있고, 제2 신호빔(SB2)은 제1 점(P1)과 상이한 제2 점(P2)으로부터 방출되어 제2 면(161b)에 입사될 수 있고, 제3 신호빔(SB3)은 제1 점(P1) 및 제2 점(P2)과 상이한 제3 점(P3)으로부터 방출되어 제2 면(161b)에 입사될 수 있다.
이렇게 생성된 홀로그래픽 광학 소자(160)에 처음 기록 당시 사용되었던 광 중 하나를 입사시키면, 기록된 체적 격자에 의해 나머지 광이 복원되어 방출될 수 있다. 이와 같은 과정을 멀티플렉싱이라 지칭한다. 멀티플렉싱 과정을 거치면 하나의 입사광으로부터 복수의 복제된 빛을 생성할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 광원(111)로부터 방출되어 공간 광 변조기(120)에 의해서 변조된 광이 릴레이 광학계(140)를 통해 홀로그래픽 광학 소자(160)에 입사되면, 제1 초점(F1), 제2 초점(F2) 및 제3 초점(F3) 각각에 포커싱될 수 있다. 이 때, 제1 초점(F1), 제2 초점(F2), 및 제3 초점(F3) 각각은 도 2에 도시된 제1 점(P1), 제2 점(P2), 및 제3 점(P3)과 동일한 점일 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이, 본원의 망막 투사 표시 장치(100)에 형성된 제1 초점(F1), 제2 초점(F2), 및 제3 초점(F3) 사이의 간격은 사용자 눈(E)의 동공(PU)의 직경보다 작을 수 있다. 따라서, 초점들(F1, F2, F3)에 포커싱된 광들 중 두 개 이상의 광들이 사용자 눈(E)의 동공(PU)을 동시에 통과할 수 있으므로, 망막(RT)에 맺히는 상들도 상호 중첩될 수 있다.
즉, 제1 복소 파면(CW1), 제2 복소 파면(CW2), 및 제3 복소 파면(CW3)은 상호 중첩하여 연속적으로 배치될 수 있다. 이 때, 제1 복소 파면(CW1)은 아이 박스(EB) 내에 위치하는 제1 초점(F1)에 포커싱된 광이 사용자 눈(E)의 동공(PU)을 통해 망막(RT)에 도달하여 맺힌 상이고, 제2 복소 파면(CW2)은 아이 박스(EB) 내에 위치하는 제2 초점(F2)에 포커싱된 광이 사용자 눈(E)의 동공(PU)을 통해 망막(RT)에 도달하여 맺힌 상이고, 제3 복소 파면(CW3)은 아이 박스(EB) 내에 위치하는 제3 초점(F3)에 포커싱된 광이 사용자 눈(E)의 동공(PU)을 통해 망막(RT)에 도달하여 맺힌 상이다. 이하, 설명의 편의를 위해, 제1 복소 파면(CW1), 제2 복소 파면(CW2), 및 제3 복소 파면(CW3)은 망막(RT)이 아닌 아이 박스(EB) 내에서 상호 중첩하여 연속적으로 배치되는 것으로 도시되고 설명될 수 있다.
이와 같이, 본원의 망막 투사 표시 장치(100)는 제1 복소 파면(CW1), 제2 복소 파면(CW2), 및 제3 복소 파면(CW3)이 상호 중첩하여 연속적으로 배치됨에 따라, 단일 복소 파면만 배치된 경우보다 아이 박스(EB)가 확장되는 효과를 기대할 수 있다. 다만, 광원(111)으로부터 방출되어 복수의 초점들(F1, F2, F3)로 포커싱되는 과정에서 발생된 광로차에 의해 제1 복소 파면(CW1)에 의해 복원되는 가상 영상, 제2 복소 파면(CW2)에 의해 복원되는 가상 영상, 및 제3 복소 파면(CW3)에 의해 복원되는 가상 영상은 서로 상이할 수 있다. 상이한 가상 영상들이 중첩되어 표시되는 경우, 망막 투사 표시 장치(100)는 표시 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 본원의 망막 투사 표시 장치(100)는 확장된 아이 박스(EB)에 사용자의 눈(E)이 위치했을 때 원하는 타겟 영상이 보이도록 공간 광 변조기(120)의 위상 프로파일의 최적화가 요구될 수 있다.
도 5는 위상 프로파일 최적화 방법을 설명하기 위해 도 1의 망막 투사 표시 장치를 간략하게 도시한 도면이다. 도 6은 위상 프로파일 최적화 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 망막 투사 표시 장치(100)는, 직각 좌표계 상에서 사용자의 눈(E)의 동공(PU)이 위치하는 아이 박스(EB)를 기준으로, z축 방향으로 전파 거리(zt)만큼 떨어진 위치에서 가상 영상(VIMG)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 전파 거리(zt)는 1m일 수 있다.
가상 영상(VIMG)은 제1 복소 파면(CW1), 제2 복소 파면(CW2), 및 제3 복소 파면(CW3) 각각에 대응되는 제1 가상 영상(CW1'), 제2 가상 영상(CW2'), 및 제3 가상 영상(CW3')을 포함할 수 있다. 제1 가상 영상(CW1'), 제2 가상 영상(CW2'), 및 제3 가상 영상(CW3')은 상호 중첩하여 연속적으로 배치될 수 있다. 이 때, 제1 가상 영상(CW1'), 제2 가상 영상(CW2'), 및 제3 가상 영상(CW3')은 (xt, yt)좌표로 표현될 수 있다. v(xt, yt)는 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이다.
홀로그래픽 광학 소자(160)는 다중(multiplex) 홀로그래픽 광학 소자(160)로서, 릴레이 광학계(도 1의 140참조)를 통해 전달되는 단일 복소 파면을 복수의 복소 파면들(CW1, CW2, CW3)로 복제하여 각기 다른 방향으로 출사시킬 수 있다. 이 때, 홀로그래픽 광학 소자(160)에 결상되는 복소 파면은, 공간 광 변조기(120)에 입력된 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)의 위상 프로파일 정보(φ(xs, ys))를 포함할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 광학 소자(160)에 결상되는 복소 파면은 (xs, ys)좌표로 표현될 수 있다.
제1 복소 파면(CW1), 제2 복소 파면(CW2), 및 제3 복소 파면(CW3)은 아이 박스(EB) 내에서 중첩하여 연속적으로 배치될 수 있다. 이 때, 제1 복소 파면(CW1), 제2 복소 파면(CW2), 및 제3 복소 파면(CW3) 각각은 (xp, yp)좌표로 표현될 수 있다. u(xp, yp)는 복제된 복소 파면 (xp, yp)좌표의 신호값이다.
홀로그래픽 광학 소자(160)와 아이 박스(EB) 사이에 필드 렌즈(180)가 배치될 수 있다. 필드 렌즈(180)의 입사면측 초점 거리(FD3)와 필드 렌즈(180) 출사면측 초점 거리(FD4)는 상호 동일할 수 있다. 예를 들어, 필드 렌즈(180)의 입사면측 초점 거리(FD3)와 필드 렌즈(180) 출사면측 초점 거리(FD4)는 30mm일 수 있다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 위상 프로파일 최적화 방법은, 공간 광 변조기(120)에 위상 프로파일을 입력하는 단계(S10), 홀로그래픽 광학 소자(160)에 의해 복제된 성분의 제1 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계(S20), 가상 영상(VIMG)이 복원되는 지점까지 제2 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계(S30), 복원된 가상 영상(VIMG)과 타겟 영상 사이의 손실 값을 계산하는 단계(S40), 손실 값이 기 설정된 임계값 이하인지 여부를 판단하는 단계(S50), 손실 값이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 공간 광 변조기(120)의 위상 프로파일을 업데이트 하는 단계(S60), 및 손실 값이 기 설정된 임계값 이하인 경우, 공간 광 변조기(120)의 위상 프로파일 최적화를 종료하는 단계(S70)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 공간 광 변조기(120)에 위상 프로파일을 입력하는 단계(S10)에서, 프로세서(190)는 공간 광 변조기(120)에 홀로그램 데이터 신호를 제공할 수 있다. 홀로그램 데이터 신호는 타겟 영상이 공간 상에 재생되도록 계산된 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 신호일 수 있다. 이 때, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 신호는 임의의 위상 프로파일을 포함할 수 있다.
홀로그래픽 광학 소자(160)에 의해 복제된 성분(즉, 복수의 복소 파면들)의 제1 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계(S20)에서, 프로세서(190)는 홀로그래픽 광학 소자(160)에 의해 복제된 복수의 복소 파면들(CW1, CW2, CW3)의 결맞음 합을 계산할 수 있다.
가상 영상(VIMG)이 복원되는 지점까지 제2 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계(S30)에서, 프로세서(190)는 계산된 복소 파면들(CW1, CW2, CW3)의 결맞음 합에 기초하여, 가상 영상(VIMG)이 복원되는 지점까지 전파 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 이 때, 전파 시뮬레이션은, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)의 위상 프로파일 정보(φ(xs, ys)), 및 아이 박스(EB)와 가상 영상(VIMG) 사이의 전파 거리(zt)에 대한 함수로 모델링된 전파 함수 F(φ(xs, ys), zt)를 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값(v(xt, yt))은 전파 함수 F(φ(xs, ys), zt)를 통해 산출될 수 있다.
복원된 가상 영상(VIMG)과 타겟 영상 사이의 손실 값을 계산하는 단계(S40)에서, 프로세서(190)는 아래 수학식 1로 표현된 손실 함수(Floss)를 이용하여 복원된 가상 영상(VIMG)과 타겟 영상 사이의 손실 값을 계산할 수 있다.
여기서, s는 스케일 팩터이고, v(xt, yt)는 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이고, Atarget(xt, yt)은 타겟 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이다. 단, 수학식 1은 L2Norm을 이용하여 정규화하였으나, L1Norm을 이용하여 정규화하는 것도 가능하다.
손실 값이 기 설정된 임계값 이하인지 여부를 판단하는 단계(S50)에서, 프로세서(190)는 상기 수학식 1을 통해 산출된 손실 값이 기 설정된 임계값 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 기 설정된 임계값은 사용자의 눈(E)을 통해 가상 영상과 목표 영상이 실질적으로 동일한 표시 품질을 갖는 것으로 인정될 수 있는 값으로 실험 또는 통계에 기초하여 설정될 수 있다.
손실 값이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 공간 광 변조기(120)의 위상 프로파일을 업데이트 하는 단계(S60)에서, 프로세서(190)는 손실 값이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값(v(xt, yt))과, 타겟 영상 (xt, yt)좌표의 신호값(Atarget(xt, yt)) 사이의 오차를 반영한 상기 손실 함수(Floss)가 감소하는 방향으로 위상 프로파일 정보(φ(xs, ys))를 업데이트할 수 있다. 일 실시예에 따른 프로세서(190)는 아래 수학식 2를 이용하여, 위상 프로파일 정보(φ(xs, ys))를 업데이트할 수 있다.
여기서, α는 비례 상수이고, φ(xs, ys)i는 현재 위상 프로파일 정보이고, φ(xs, ys)i+1은 업데이트된 위상 프로파일 정보이고, v(xt, yt)는 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이고, Atarget(xt, yt)은 타겟 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이고, Floss는 손실 함수다.
한편, v(xt, yt)는 전파 함수 F(φ(xs, ys)i, zt)를 통해 산출될 수 있다. 따라서, 상기 수학식 2는 아래 수학식 3으로 표현될 수 있다.
손실 값이 기 설정된 임계값 이하인 경우, 공간 광 변조기(120)의 위상 프로파일 최적화를 종료하는 단계(S70)에서, 프로세서(190)는 손실 값이 기 설정된 임계값 이하인 경우, 위상 프로파일을 업데이트하지 않고, 현재 위상 프로파일 정보를 최종 위상 프로파일로 결정할 수 있다.
도 7은 다중 홀로그래픽 광학 소자를 이용하여 확장된 아이 박스를 갖는 망막 투사 표시 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 7의 아이 박스에 포커싱된 복수의 초점들을 도시한 도면이다. 도 9는 단일 간섭 패턴을 포함하는 홀로그래픽 광학 소자에 의해 형성되는 아이 박스를 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 도 9에 도시된 아이 박스에 포커싱된 단일 초점을 도시한 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 6에서 설명된 구성들에 대하여 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 실시예는 도 5 및 도 6을 통해 상술한 위상 프로파일 최적화 방법이 이미 수행된 것을 전제로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자(160')는 복수의 간섭 패턴들을 포함하는 다중(multiplex) 홀로그래픽 광학 소자(160')로서, 입사된 단일 복소 파면의 회절광을 복수의 복소 파면들로 복제하여 각기 다른 방향으로 방출시킬 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 광학 소자(160')는 입사된 단일 복소 파면의 회절광을 5개의 복소 파면들로 복제하여 각기 다른 방향으로 방출시킬 수 있다.
복제된 복소 파면들 각각은 필드 렌즈(180)에 의해 복수의 초점들(F1', F2', F3', F4', F5')로 포커싱될 수 있다. 제1 초점(F1')에 대응되는 제1 복소 파면(CW1'), 제2 초점(F2')에 대응되는 제2 복소 파면(CW2'), 제3 초점(F3')에 대응되는 제3 복소 파면(CW3'), 제4 초점(F4')에 대응되는 제4 복소 파면(CW4'), 및 제5 초점(F5')에 대응되는 제5 복소 파면(CW5')은 상호 중첩하여 연속적으로 배치될 수 있다. 이로 인해 아이 박스(EB')의 크기는 확장될 수 있다.
예를 들어, 인접하는 초점들(F1', F2', F3', F4', F5') 사이의 간격(df)은 2mm이고, 사용자 눈(E)의 동공(PU)의 직경(dp)은 4mm일 수 있다. 이와 같은 경우, 망막 투사 표시 장치(100)는 적어도 8mm의 크기를 갖는 아이 박스(EB')를 형성할 수 있다. 아이 박스(EB')의 크기가 동공(PU)의 직경(dp)보다 상대적으로 크므로, 사용자의 눈(E)이 확장된 아이 박스(EB')내에서 이동하더라도 원하는 영상을 시청할 수 있다. 사용자의 눈(E)이 제1 지점(PP1)에 위치하는 경우, 객체의 우측면이 표시된 제1 가상 영상(VIMG1)이 시인되고, 사용자의 눈(E)이 제2 지점(PP2)에 위치하는 경우, 객체의 정면이 표시된 제2 가상 영상(VIMG2)이 시인되고, 사용자의 눈(E)이 제3 지점(PP3)에 위치하는 경우, 객체의 좌측면이 표시된 제3 가상 영상(VIMG3)이 시인될 수 있다.
반면에, 도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자(160")는 단일의 간섭 패턴만을 포함함으로써, 입사된 단일 복소 파면을 일 방향으로만 방출시킬 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자(160")로부터 출사된 단일 복소 파면은 필드 렌즈(180)에 의해 하나의 초점(F1")에 포커싱될 수 있다. 제1 복소 파면(CW)은 초점(F1")에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
이와 같이, 도 9 및 도 10에 도시된 망막 투사 표시 장치(100')는 제1 복소 파면(CW)만을 포함하는 아이 박스(EB")를 형성할 수 있다. 예를 들어, 아이 박스(EB")의 크기는 약 5mm일 수 있다. 아이 박스(EB")의 크기가 동공(PU)의 직경(dp)과 거의 동일하므로, 사용자의 눈(E)이 아이 박스(EB") 내의 특정 위치에서 조금만 이동하여도 원하는 영상을 시청하기 어려울 수 있다. 사용자의 눈(E)이 아이 박스(EB")의 중심에 해당하는 제2 지점(PP2)에 위치하는 경우에는 제2 가상 영상(VIMG2)이 정상적으로 시인되나, 사용자의 눈(E)이 제1 지점(PP1) 또는 제3 지점(PP3)에 위치하는 경우, 아이 박스(EB")의 경계에 해당되어, 제1 가상 영상(VIMG1) 및 제3 가상 영상(VIMG3)이 정상적으로 시인되지 않을 수 있다.
전술한 본 발명인 망막 투사 표시 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 망막 투사 표시 장치
110: 광원부
111: 광원
112: 콜리메이터 렌즈
120: 공간 광 변조기
130: 제1 광 분기기
140: 릴레이 광학계
141: 제1 릴레이 렌즈
142: 제2 릴레이 렌즈
150: 노이즈 제거 필터
160: 홀로그래픽 광학 소자
170: 제2 광 분기기
180: 필드 렌즈
190: 프로세서
EB: 아이 박스
E: 사용자의 눈
PU: 동공
RT: 망막

Claims (20)

  1. 광을 제공하는 광원;
    상기 광을 회절시켜 회절광을 생성하는 공간 광 변조기;
    상기 회절광을 복수의 복소 파면들로 복제하여 반사시키는 홀로그래픽 광학 소자; 및
    상기 복소 파면들 각각을 아이 박스 내에 복수의 초점들로 포커싱하는 필드 렌즈;를 포함하되,
    상기 복수의 복소 파면들은 상호 중첩하여 연속적으로 배치되는 망막 투사 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 초점들 사이의 간격은 사용자의 눈의 동공의 직경보다 작은 망막 투사 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 위상 변조를 수행하는 위상 변조기, 진폭 변조 및 위상 변조를 모두 수행하는 복합 변조기 중 어느 하나인 망막 투사 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학 소자는 상기 회절광을 상기 복소파면들 각각으로 복제하는 복수의 간섭 패턴들을 포함하는 다중 홀로그래픽 광학 소자인 망막 투사 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학 소자는 포토폴리머로 구성되고, 상기 간섭 패턴들은 체적 격자 형태로 기록되는 망막 투사 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학 소자는 적어도 3개의 상기 간섭 패턴들을 포함하는 망막 투사 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기에서 생성된 회절광을 상기 홀로그래픽 광학 소자에 전달하는 릴레이 광학계를 더 포함하는 망막 투사 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 릴레이 광학계를 통해 전달되는 회절광에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 필터를 더 포함하는 망막 투사 표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 광원부와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되며, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 공간 광 변조기로 반사시키고, 상기 공간 광 변조기로부터 출사된 상기 회절광을 상기 릴레이 광학계로 투과시키는 제1 광분기기를 더 포함하는 망막 투사 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 릴레이 광학계와 상기 홀로그래픽 광학 소자 사이에 배치되며, 상기 릴레이 광학계로부터 출사된 상기 회절광을 상기 홀로그래픽 광학 소자로 반사시키고, 상기 홀로그래픽 광학 소자로부터 출사된 상기 복소 파면들을 상기 필드 렌즈로 투과시키는 제2 광분기기를 더 포함하는 망막 투사 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 광분기기 및 상기 제2 광분기기는 빔스플리터 또는 하프 미러 중 어느 하나인 망막 투사 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기에 위상 프로파일을 제공하는 프로세서를 더 포함하는 망막 투사 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 복소 파면들의 결맞음 합에 기초하여 복원된 가상 영상과 타겟 영상 사이의 손실 값을 계산하고, 상기 손실 값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 위상 프로 파일을 업데이트하는 망막 투사 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 아래 수학식 1로 표현된 손실 함수를 이용하여 상기 손실 값을 산출하는 망막 투사 표시 장치.

    [수학식 1]


    여기서, s는 스케일 팩터이고, v(xt, yt)는 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이고, Atarget(xt, yt)은 타겟 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이다.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 손실 함수가 감소하도록 상기 위상 프로파일을 업데이트하는 망막 투사 표시 장치.
  16. 광을 제공하는 광원, 상기 광을 회절시켜 회절광을 생성하는 공간 광 변조기, 상기 회절광을 복수의 복소 파면들로 복제하여 반사시키는 홀로그래픽 광학 소자, 및 상기 복소 파면들 각각을 아이 박스 내에 복수의 초점들로 포커싱하는 필드 렌즈를 포함하는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법에 있어서,
    상기 공간 광 변조기에 임의의 위상 프로파일을 입력하는 단계;
    상기 홀로그래픽 광학 소자에 의해 복제된 상기 복소 파면들의 제1 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계;
    상기 제1 전파 시뮬레이션이 수행된 복소 파면들을 이용하여 가상 영상이 복원되는 지점까지 제2전파 시뮬레이션을 수행하는 단계;
    상기 복원된 가상 영상과 타겟 영상 사이의 손실 값을 계산하는 단계;
    상기 손실 값이 기 설정된 임계값 이하인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 손실 값이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 현재의 위상 프로파일을 업데이트하는 단계; 및
    상기 손실 값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 업데이트를 종료하는 단계;를 포함하는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 전파 시뮬레이션을 수행하는 단계는, 상기 복소 파면들의 결맞음 합을 계산하는 단계를 포함하는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 손실 값을 계산하는 단계는,
    아래 수학식 1로 표현된 손실 함수를 이용하는 것을 특징으로 하는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법.

    [수학식 1]


    여기서, s는 스케일 팩터이고, v(xt, yt)는 가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이고, Atarget(xt, yt)은 타겟 영상 (xt, yt)좌표의 신호값이다.
  19. 제17 항에 있어서,
    가상 영상 (xt, yt)좌표의 신호값은, 위상 프로파일 정보, 및 상기 아이 박스와 상기 가상 영상 사이의 전파 거리에 대한 함수로 모델링된 전파 함수를 이용하여 산출되는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 현재의 위상 프로파일을 업데이트하는 단계는, 업데이트된 위상 프로파일에 의해 상기 손실 함수가 감소하도록 수행되는 망막 투사 표시 장치의 위상 프로파일 최적화 방법.
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