증강현실이 요구하는 넓은 시야각, 얇고 가벼운 구조 및 높은 몰입감을 충족하기 위해, 배열식 기하학 박막 광파동 가이드 구조 기반의 대량생산이 가능한 얇은 투과형 헤드마운트 디스플레이 광학 시스템을 설계하였다. 본 시스템은 접안 렌즈 시스템, 배열 광파동 가이드 시스템 및 조명 시스템으로 구성된다. 배열 광파동 가이드 구조는 맞춤형 각도 선택 막계열을 가진 반투명 반사 박막 배열을 광학 결합기로 사용하여 출구 동공 확장을 실현하였다. '이중 하프웨이브 플레이트' 편광 혼합 설계를 통해 단일 편광광의 59.66%~61.12%였던 디스플레이 균일도를 76.61%(실제 테스트)로 향상시켰다. 시스템의 광학 시뮬레이션 및 설계 방법을 적용하고 정밀 절단, 연마, 복합 박막 진공 증착, 정밀 접합 공정을 포함한 국내 성숙한 광학 가공 공정을 활용하였으며, 하프웨이브 플레이트 부착 공정을 추가하여 배열 광파동 가이드의 대량생산 핵심 기술 난제를 극복하고 시제품 제작 및 양산에 성공하였다. 본 설계는 AR 헤드마운트 디스플레이의 성능과 대량생산 문제를 동시에 해결하여 소비자용 및 산업용 애플리케이션 요구를 만족시킨다.

광파동 가이드; 근접 시야 디스플레이 기술; 광학 설계; 증강 현실; 헤드마운트 디스플레이