KR102812400B1 - 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이에 있어서, 레이저빔을 출력하는 영상 제공 소자; 상기 레이저빔이 투과되는 가변초점 렌즈(Varifocal lens); 상기 가변초점 렌즈를 투과한 레이저빔을 반사하는 스캔 미러; 사용자의 눈과 상기 스캔 미러의 사이에 위치하는 메인 렌즈; 및 상기 레이저빔이 상기 메인 렌즈를 향해 스캔되도록 상기 스캔 미러의 각도를 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이{Foveated near-eye display with multi focal plane}

본 발명은 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 망막 시세포의 분포에 상응하도록 디스플레이 픽셀을 분포시킨 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 가상 물체를 인지하는 사람 눈의 망막도 3차원 가상 영상을 생성하는 디스플레이 디바이스와 마찬가지로 2차원 구조을 가진다.

도 1은 디스플레이 픽셀분포와 망망의 시세포 분포를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 픽셀과 시세포 분포 간에 미스메칭(missmatching)을 설명하기 위한 도면이다.

도 1과 같이 디스플레이의 픽셀 분포(2)는 균일하고 망막의 시세포 분포(3)는 황반에는 밀집도가 높고 그 주위에는 밀집도가 낮다. 이 경우, 균일한 디스플레이의 광정보가 인간의 눈에 전달되면 그림과 같이 황반 영역에는 언더메치(Under-match)가 발생하고 황반주위에는 오버메치(Over-match)가 발생하여 광정보의 손실을 발생시킨다.

망막에 비균일하게 시세포가 분포한다는 이러한 특성을 고려한 종래의 기술들도 개시되어 있다. 그러나 이러한 기술들은 디스플레이 디바이스와 망막의 시세포를 광학적으로 분포를 상응하도록 형성시켜 광정보를 효율적으로 이용하는 목적보다는 시선추적을 기반으로 영상 생성의 연산량을 저감하는데 주안점이 있다.

또한, 기존의 가변초점 렌즈(Varifocal lens)를 사용한 디스플레이(예를 들어, Meta의 Half Dome3)는 6개의 렌즈를 이용해서 초점면을 이동시키는데, 이때 초점면이 이동함에 따라 상의 배율이 바뀌는 문제점이 있다.

또한, 기존의 Microsoft사의 Hololens2는 관측자로부터 2m 거리에 고정 초점면이 존재하기 때문에 최적 시청거리는 영상으로부터 2m로 한정되는 문제점이 있다.

최근, 미국 Meta사는 Half Dome3에서 6장의 가변초점 렌즈를 직렬 연결하여 레티나 프로젝션(retina projection)을 구현하는 기술을 소개하였다. 그러나 시세포의 분포를 고려한 광정보의 효율적인 재배치를 하지 않아서 광시야각 구현을 위해서는 고해상도의 디스플레이 디바이스가 필요한 문제가 해결되지 못하고 있다.

미국 Nvidia사가 제안한 포비티드 렌더링(Foveated rendering) 기술은 사용자의 시점을 추적하여 황반 근처에서만 고해상도로 렌더링하고 주변부는 저해상도로 렌더링함으로써 연산부담을 줄이는 기술이다. 그러나 이 기술은 단순히 연산량을 줄이는 기술로서 물리적으로 존재하는 디스플레이 디바이스의 픽셀 분포를 변형시키지 못하는 한계가 있다.

사람의 눈은 양안으로는 최대 120도, 단안으로는 최대 220도의 시야각을 가지고 있는데 최근에 출시된 VR 기기의 경우 약 100도의 시야각을 가지고 있는 제품도 있지만, AR 기기의 경우 시야각이 최대 50도 정도로 시야각이 매우 작은 한계가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 망막에서의 시세포 분포에 상응하도록 디스플레이 디바이스의 픽셀 분포를 변형하여 픽셀과 시세포 메칭시에 정보손실을 현저히 줄이는 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 망막에서의 시세포 분포를 고려하여 디스플레이 디바이스에서 망막으로 광학적인 1:1 매핑을 구현하는 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가변초점 렌즈를 사용하여 여러 개의 초점면을 생성하여 최적의 시청 영역을 증가시키며 초점면이 바뀜에 따라 시야각이 감소하는 문제를 해결하는 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이에 있어서, 레이저빔을 출력하는 영상 제공 소자; 상기 레이저빔이 투과되는 가변초점 렌즈(Varifocal lens); 상기 가변초점 렌즈를 투과한 레이저빔을 반사하는 스캔 미러; 사용자의 눈과 상기 스캔 미러의 사이에 위치하는 메인 렌즈; 및 상기 레이저빔이 상기 메인 렌즈를 향해 스캔되도록 상기 스캔 미러의 각도를 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메인 렌즈로부터 상기 다중 초점면까지 거리 d는 하기 수학식에 의해 결정되며,

[수학식]

f는 가변초점 렌즈의 초점거리, F는 메인 렌즈의 초점거리이고, 상기 f가 변동되어도 일정한 시야각(FOV)을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 사용자의 눈의 망막의 시세포 분포에 상응하는 디스플레이 픽셀 분포를 형성하도록 상기 제어부는 상기 스캔 미러의 회전각에 따라 스캔속도를 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 스캔 미러의 회전각 양의 제1 회전각에서 회전각 중심까지 스캔속도가 감소되고 상기 회전각 중심으로부터 음의 제1 회전각까지 스캔속도가 증가하도록 상기 스캔 미러를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상 제공 소자는 RGB 광 엔진(RGB light engine)를 포함하고, 상기 스캔 미러는 멤스 소자이고, 상기 제어부는 상기 영상 제공 소자 및 상기 스캔 미러를 함께 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, RGB 광 엔진에 영상 신호를 제공하는 상기 화상형성부(PGU: Picture Generation Unit); 상기 가변초점 렌즈의 초점을 조절하는 초점 조절부; 및 상기 스캔 미러의 스캔속도를 조절하는 스캔 미러 구동부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메인 렌즈는 홀로그래픽 광학 요소(holographic optical element, HOE)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 망막에서의 시세포 분포에 상응하도록 디스플레이 디바이스의 픽셀 분포를 변형하여 픽셀과 시세포 메칭시에 정보손실을 현저히 줄이는 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 디스플레이 픽셀과 망막 시세포의 일대일 광 연결 기술로써 Full-HD 해상도를 가지는 디스플레이(RGB 서브 픽셀 수 8M 개)만으로 인간의 시각인지한계에 도달할 수 있는, 즉 색상을 구별하는 콘셀(cone cell) 수 6~7M 개의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 포비티드 근안 디스플레이는 3차원 가상 물체를 인지하는 사람 눈의 망막도 3차원 가상 영상을 생성하는 디스플레이 디바이스와 마찬가지로 2차원 구조인 것에 착안하여 2차원 디스플레이의 픽셀과 2차원 망막의 시세포를 광학적으로 1:1 연결하는 특징을 가진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 사람 눈의 시세포는 망막에 균일하게 분포해 있지 않다는 점을 착안하여 이렇게 왜곡된 형태를 가지도록 망막의 시세포와 디스플레이 디바이스의 픽셀을 광학적으로 1대1로 연결하는 혁신적인 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 제공할 수 있다.

본 발명은 광 정보를 효율적으로 이용하여 인간의 시각인지 한계에 도달하는 것으로서 넓은 시야각을 가지는 AR/VR 기기를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 디스플레이의 픽셀과 망막의 시세포 간의 매칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1과 같은 매칭의 결과 픽셀과 시세포 간의 미스매칭(정보손실)의 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 영상 제공 소자로 OLED나 LCoS를 사용하여 다중 초점면1을 형성하는 디스플레이를 나타내는 도면이다.
도 4는 거리 b가 도 3의 경우보다 더 커져서 다중 초점면2를 형성하는 디스플레이를 나타내는 도면이다.
도 5는 거리 b가 도 2의 경우보다 더 커져서 다중 초점면3을 형성하는 디스플레이를 나타내는 도면이다.
도 6은 발명의 일 실시예에 따른 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 비해 가변초점 렌즈의 초점거리가 f2로 변경된 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6에 비해 가변초점 렌즈의 초점거리가 f3로 변경된 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 HMD에 적용한 예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 헤드업 디스플레이에 적용한 예를 나타낸다.
도 11은 중심와(fovea)를 기준으로 망막의 시세포 분포를 나타낸다.
도 12는 스캔 미러의 스캔각도(Scan angle)에 따른 스캔 속도를 나타낸다.
도 13은 일정한 속도로 스캔하는 경우 형성되는 픽셀을 나타낸다.
도 14는 스캔 밀러의 스캔속도를 가변시킨 경우에 형성되는 픽셀을 나타낸다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 영상 제공 소자로 OLED나 LCoS를 사용하여 다중 초점면1을 형성하는 디스플레이를 나타내는 도면이다. 도 4는 거리 b가 도 3의 경우보다 더 커져서 다중 초점면2를 형성하는 디스플레이를 나타내는 도면이다. 도 5는 거리 b가 도 2의 경우보다 더 커져서 다중 초점면3을 형성하는 디스플레이를 나타내는 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 영상 제공 소자로 OLED 또는 LCoS (Liquid crystal on silicon)가 눈의 전방에 위치하고, 그 사이에 가변초점 렌즈(varifocalLens)가 배치되어, 영상 제공 소자를 기준으로 가변초점 렌즈의 반대측에 다중 초점면이 형성되는 디스플레이가 제시되어 있다. 도 3 내지 도 5에 제시된 파라미터들은 다음의 수학식1의 관계를 가진다.

[수학식1]

여기서, a는 가변초점 렌즈와 영상 제공 소자 간의 거리, b는 가변초점 렌즈와 다중 초점면 간의 거리, f는 가변초점 렌즈의 초점거리를 나타낸다. 수학식1로부터 a, f에 따라 다중 초점면의 위치 b를 결정할 수 있다. 즉, 다중 초점면1(Focal plane1)에서 다중 초점면2(Focal plane2), 다중 초점면3(Focal plane3)으로 b가 커질 수 있다. 그러나, b가 커질수록 시야각(Field of View, FOV)가 감소된다. FOV(Field of View)는 VR HMD의 여러 가지 사양 중에서도 굉장히 중요한 요소 중 하나이다. 도 5의 디스플레이에서 만약 FOV를 증가시킨다면 스크린의 크기는 한정되어 있기 때문에 화면이 구겨지고 어색하게 보이게 되는 문제가 발생된다. 따라서, 영상 제공 소자가 제공하는 영상면은 도 3에서 도 4 및 도 5로 갈수록 확장되지만, FOV는 감소되어서 영상의 일부가 흐려지거나(vignetting) 잘려나간 채로 보이게 된다.

본 실시예의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이는 다중 초점면의 위치가 변화될 수 있지만 시야각은 일정한 디스플레이를 구현한다.

도 6은 발명의 일 실시예에 따른 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6에 비해 가변초점 렌즈의 초점거리가 f2로 변경된 예를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 6에 비해 가변초점 렌즈의 초점거리가 f3로 변경된 예를 나타내는 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이는 레이저빔 스캔(Laser beam scanning) 디스플레이 구조를 가지며, 영상 제공 소자(10), 가변초점 렌즈(20), 스캔 미러(30), 메인 렌즈(40) 및 제어부(50: 도 14 참조)를 포함할 수 있다. 영상 제공 소자(10)는 예를 들어 RGB 광 엔진(RGB light engine)을 포함할 수 있다. 영상 제공 소자(10)는 제어부(50)에 의해 제어되며 레이저빔을 출력할 수 있다. 가변초점 렌즈(20)는 영상 제공 소자(10)와 스캔 미러(30)의 사이에, 즉 스캔 미러(30)의 앞단에 위치한다. 제어부(50)는 가변초점 렌즈(20)를 통해 눈과 스캔 미러(30)의 사이에 소정의 위치에서 다중 초점면이 생성되도록 할 수 있다. 스캔 미러(30)는 제어부(50)에 의해 각도가 제어되며 가변초점 렌즈(20)를 투과한 레이저빔을 메인 렌즈(40)를 향해 반사할 수 있다. 메인 렌즈(40)는 스캔 미러(30)에 의해 스캔되는 레이저빔에 작용하여 사용자에게 다중 초점면을 형성할 수 있다.

도 6내지 도 8에 제시된 파라미터들은 다음의 수학식2의 관계를 가진다.

[수학식 2]

여기서, d는 메인 렌즈(40)로부터 다중 초점면까지의 거리, f는 가변초점 렌즈(20)의 초점거리, F는 메인 렌즈(40)의 초점거리이다. 도 6, 도 7 및 도 8에서 각 가변초점 렌즈(20)는 초점길이가 f1,f2,f3이다. 메인 렌즈(40)로부터 초점면까지 거리 d는 상기 수학식 2에 의해 결정된다. 여기서 d의 부호가 + 인 경우, 초점면은 메인 렌즈(40)와 눈 사이에 형성된다. d의 부호가 -인 경우, 초점은 메인 렌즈(40)를 기준으로 눈의 반대편에 형성된다.

도 6은 f=f1인 경우로, f1 < F 이므로 초점면은 상기 반대편에 허상으로 형성된다. 도 7은 f=f2인 경우로, f2 = F이므로 무한대 거리에 초점면이 형성된다. 도 8은 f=f3인 경우로, f3 > F이므로, 초점면이 메인 렌즈(40)와 눈사이에 실상으로 형성된다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이는 가변초점 렌즈(20)의 초점거리가 f1, f2, f3으로 변화됨에도 불구하고 시야각은 변화하지 않고 일정함을 알 수 있다. 이로 인해 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이는 고정 초점면을 가지는 디스플레이의 고정된 최적 시청거리 문제를 해결할 수 있다. 따라서 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이는 초점면의 형성 위치에 따라 시야각이 변화되는 도 3 내지 도 5의 구조에 비해 영상이 흐려지거나 잘리는 부분의 방지되므로 사용자에게 훨씬 안정적이고 현실감 있는 시야각을 제공할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 HMD에 적용한 예를 나타낸다. 도 9에 제시된 실시예에서 HOE는 도 6에 도시된 메인 렌즈(40)에 대응된다. 즉, 도 9에 제시된 적용예에서는 메인 렌즈는 홀로그래픽 광학 요소(holographic optical element, HOE)를 포함할 수 있다. 스캔 미러로부터 반사된 레이저빔은 HOE를 스캔하고, HOE는 홀로그램 영상을 재현할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이를 헤드업 디스플레이에 적용한 예를 나타낸다. 도 10에 제시된 실시예에서 차량의 윈드쉴드의 앞단에 메인 렌즈(40)가 추가되어 구성될 수 있다. 도 10에 제시된 적용예에서 제어부는, RGB 광 엔진에 영상 신호를 제공하는 화상형성부(PGU: Picture Generation Unit)와, 가변초점 렌즈의 초점을 조절하는 초점 조절부와, 스캔 미러의 스캔속도를 조절하는 스캔 미러 구동부를 포함할 수 있다.

도 11은 중심와(fovea)를 기준으로 망막의 시세포 분포를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 색을 구별하는 원추세포의 분포는 중심와에서 피크를 가지고 다른 부분에서는 매우 낮은 밀도로 분포한다. 간상세포는 반대로 중심와와 맹점에서 없고 다른 부분에서 밀도가 높다.

도 12는 스캔 미러(30)의 스캔각도(Scan angle)에 따른 스캔 속도를 나타낸다. 도 13은 일정한 속도로 스캔하는 경우 형성되는 픽셀을 나타낸다. 도 14는 스캔 밀러의 스캔속도를 가변시킨 경우에 형성되는 픽셀을 나타낸다.

도 12에서 일정한 속도의 스캔선에 의해 도 13에 도시된 균일한 분포(일정한 픽셀 간격)의 픽셀이 형성될 수 있다. 이 경우 도 1 및 도 2에서 설명한 픽셀과 시세포 간에 언더메칭 및 오버메칭이 발생된다.

사용자의 눈의 망막의 시세포 분포에 상응하는 디스플레이 픽셀 분포를 형성하도록 상기 제어부(50)는 상기 스캔 미러(30)의 회전각에 따라 스캔속도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(50)는 상기 스캔 미러(30)의 회전각 양의 제1 회전각에서 회전각 중심까지 스캔속도가 감소되고 상기 회전각 중심으로부터 음의 제1 회전각까지 스캔속도가 증가하도록 상기 스캔 미러(30)를 제어할 수 있다. 즉, 도 12에서 스캔 미러(30)의 속도를 중심와에 대응하는 회전각 중심에서 감소시키고 양의 제1 회전각 및 음의 제1 회전각까지는 스캔속도를 증가시키고 다른 각도에서는 일정한 스캔속도를 유지한 경우, 도 14와 같이 중심에서 픽셀이 고밀도로 형성되고 그 외 부분에서는 픽셀이 저밀도로 형성되는 것을 나타낸다. 즉, 도 12에서 변속되는 스캔선과 같이 스캔속도를 조절하면 망막의 시세포의 분포와 같이 픽셀 분포를 형성할 수 있다.

스캔 미러(30)는 멤스 소자일 수 있으며, 전기적 제어신호에 의해 스캔각도를 변경시킬 수 있다. 도 12에서 변속 스캔과 같이 제어신호를 생성하여 스캔 미러(30)의 회전각도를 제어함으로써, 도 14에 제시된 바와 같은 픽셀분포를 생성할 수 있다. 즉, 망막의 시세포 분포와 동일한 분포의 디스플레이 픽셀은 망막에 광학적으로 전달되며 시세포와 픽셀은 일대일 광 연결을 이룰 수 있다. 이에 따라 시세포와 픽셀간의 언더메칭 및 오버메칭이 현저히 감소되어 이미지 정보의 손실을 크게 감소시킴으로써 더욱 현실감 있는 디스플레이를 제공할 수 있다.

즉, 본 실시예의 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이는 3차원 가상 물체를 인지하는 사람 눈의 망막도 3차원 가상 영상을 생성하는 디스플레이 디바이스와 마찬가지로 2차원 구조인 점과, 사람 눈의 시세포는 망막에 균일하게 분포해 있지 않다는 점을 착안하여, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이는 디스플레이 디바이스에서 망막으로 광학적인 1:1 매핑을 구현한다. 이를 위해 균일한 디스플레이 픽셀 분포를 비균일한 망막의 시세포 분포와 광학적으로 일대일 연결하여 사용자에게 기존 대비 광시야각을 제공한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이
10 : 영상 제공 소자
20 : 가변초점 렌즈
30 : 스캔 미러
40 : 메인 렌즈
50 : 제어부

Claims (7)

1. 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이에 있어서,
   레이저빔을 출력하는 영상 제공 소자;
   상기 레이저빔이 투과되는 가변초점 렌즈(Varifocal lens);
   상기 가변초점 렌즈를 투과한 레이저빔을 반사하는 스캔 미러;
   사용자의 눈과 상기 스캔 미러의 사이에 위치하는 메인 렌즈; 및
   상기 레이저빔이 상기 메인 렌즈를 향해 스캔되도록 상기 스캔 미러의 각도를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 메인 렌즈로부터 상기 다중 초점면까지 거리 d는 하기 수학식에 의해 결정되며,
   [수학식]
   
   f는 가변초점 렌즈의 초점거리, F는 메인 렌즈의 초점거리이고,
   상기 f가 변동되어도 일정한 시야각(FOV)을 가지는 것을 특징으로 하는, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   사용자의 눈의 망막의 시세포 분포에 상응하는 디스플레이 픽셀 분포를 형성하도록 상기 제어부는 상기 스캔 미러의 회전각에 따라 스캔속도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 상기 스캔 미러의 회전각 양의 제1 회전각에서 회전각 중심까지 스캔속도가 감소되고 상기 회전각 중심으로부터 음의 제1 회전각까지 스캔속도가 증가하도록 상기 스캔 미러를 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 영상 제공 소자는 RGB 광 엔진(RGB light engine)를 포함하고,
   상기 스캔 미러는 멤스 소자이고,
   상기 제어부는 상기 영상 제공 소자 및 상기 스캔 미러를 함께 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제어부는,
   RGB 광 엔진에 영상 신호를 제공하는 화상형성부(PGU: Picture Generation Unit);
   상기 가변초점 렌즈의 초점을 조절하는 초점 조절부; 및
   상기 스캔 미러의 스캔속도를 조절하는 스캔 미러 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   메인 렌즈는 홀로그래픽 광학 요소(holographic optical element, HOE)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 초점면을 가지는 포비티드 근안 디스플레이.
   

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