KR100265496B1 - A hmd for three-dimensional pictures - Google Patents

A hmd for three-dimensional pictures Download PDF

Info

Publication number
KR100265496B1
KR100265496B1 KR1019970066816A KR19970066816A KR100265496B1 KR 100265496 B1 KR100265496 B1 KR 100265496B1 KR 1019970066816 A KR1019970066816 A KR 1019970066816A KR 19970066816 A KR19970066816 A KR 19970066816A KR 100265496 B1 KR100265496 B1 KR 100265496B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
hmd
prism
color
polarization
Prior art date
Application number
KR1019970066816A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR19990048195A (en
Inventor
이상재
Original Assignee
구자홍
엘지전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구자홍, 엘지전자주식회사 filed Critical 구자홍
Priority to KR1019970066816A priority Critical patent/KR100265496B1/en
Publication of KR19990048195A publication Critical patent/KR19990048195A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100265496B1 publication Critical patent/KR100265496B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0172Head mounted characterised by optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0179Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

PURPOSE: A head mount display is to have a left and right image signal dividing function, thereby viewing a three dimensions image. CONSTITUTION: The head mount display includes a color reflective mirror(40a,40b) for a red and blue filter, and a red and blue filter for transmitting a visible rays of a red and blue band in an optical image which an optical path thereof is transformed by a reflective mirror. After a light reflected from a light source(1) is transformed into a light component of a light component of single polarized light by the first polarized filter(2), a left and right image signal are combined every color band to form an optical image on a liquid crystal display(3), and are filtered by the second polarized filter(2). The light are divided into a P wave and an S wave by two reflective mirrors having a dielectric coating film. Each of the P and S wave radiates onto the color reflective mirror.

Description

3차원 영상을 위한 HMDHMD for 3-D Imaging

본 발명은 별도외 장치의 착용없이 삼차원 입체영상을 시청할 수 있도록 하는 3차원 영상을 위한 두부 탑재형 디스플레이 장치(HMD)의 광학계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 영상표시된 후 사용자의 시야로 경로 변경되는 좌우의 입체 광영상을, 장치내에서 색광여파에 의해 좌우신호를 선택분리하여 사용자의 좌우 시야로 집광시킴으로써 확대된 삼차원 입체영상이 시청되도록 하는 3차원 영상을 위한 HMD에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system of a head mounted display device (HMD) for a three-dimensional image that allows viewing of a three-dimensional stereoscopic image without wearing a separate device, and more particularly, changes the path to the user's field of view after the image is displayed. The present invention relates to an HMD for a three-dimensional (3D) image that allows an enlarged three-dimensional (3D) image to be viewed by selectively separating left and right signals from the left and right by a color light filter in a device and condensing the left and right signals to a left and right field of view.

요즈음 전자업계에 새로운 바람을 일으키고 있는, 두부 탑재형 디스플레이 장치(HMD : Head Mounted Display)는, 액정 표시기(LCD) 및 편광필터 등의 광학소자를 이용하여, 제어가능한 화상신호를 렌즈 및 거울을 통해 확대집광시킨 것으로써, 그 원리가 매우 간단하며, 또한 이에 이용되는 광학계는 적절히 가변 배치됨으로써 보다 다양한 기능의 구현이 가능하게 된다.The Head Mounted Display (HMD), which is causing a new wind in the electronics industry these days, uses optical elements such as liquid crystal displays (LCDs) and polarizing filters to control image signals through lenses and mirrors. By expanding and condensing, the principle is very simple, and the optical system used therein can be implemented in a variety of functions by appropriately arranged in various ways.

중래의 HMD는, 도1에 도시된 바와 같이, 일안(一眼)에 대해서, 빛을 방사하는 광원(back light)(1); 상기 제1편광필터(2)로 부터 여파된 광성분의 편광축 회전여부를, 입력되는 화상신호에 따라 제어하는 액정 표시기(3); 상기 액정 표시기(3)의 출력광 중 지정된 방향의 편광성분만을 여파시키는 제2편광필터(2'); 상기 제2편광필터(2')를 통과하는, 영상표시된 출력광을 전반사시켜 경로를 변경하는 전반사 거울(4); 및 상기 전반사된 광영상을 집광시키는 아이피스레즈(5); 를 포함하여 구성되어 있었으며, 도1의 구성과 동일한 또 하나의 구성이 구비되어 양안에 대한 HMD를 구성하고 있었다.The conventional HMD includes, as shown in FIG. 1, a back light 1 that emits light against a single eye; A liquid crystal display (3) for controlling the rotation of the polarization axis of the light component filtered by the first polarization filter (2) according to the input image signal; A second polarization filter (2 ') for filtering only polarization components in a specified direction among the output light of the liquid crystal display (3); A total reflection mirror (4) for totally reflecting the image displayed output light passing through the second polarization filter (2 ') to change a path; And an eyepiece red for condensing the totally reflected optical image; It was configured to include, and was provided with another configuration similar to the configuration of Figure 1 to configure the HMD for both eyes.

상기와 같이 구성된 종래의 HMD에 있어서, 상기 광원(1)으로 부터 방사된 빛이 상기 제1편광필터(2)를 통과함으로써 편광필터방향의 편광성분만이 출력되고, 상기 출력된 단일편광의 광성분은, 상기 액정 표시기(3)에서, 표시할 영상신호에 따라 인가 또는 차단되는 셀전압에 의해 그 편광축이 변환없이 또는 회전하여 통과하게 된다.In the conventional HMD configured as described above, the light emitted from the light source 1 passes through the first polarization filter 2 so that only the polarization component in the direction of the polarization filter is output, and the output of the single polarized light is output. In the liquid crystal display 3, the polarization axis is passed through without rotation or rotation by a cell voltage applied or blocked according to the video signal to be displayed.

이와 같이, 상기 액정 표시기(3)의 각 셀마다의 전원인가 여부에 따라 편광 방향이 제어되어 출력되는 광성분은, 상기 제2편광필터(2')에 의해 동일한 편광방향의 광성분은 출력되고, 상호 직각인 광성분은 출력되지 않아 인가된 영상신호에 상응하는 광영상이 형성되게 된다.As described above, the light component in which the polarization direction is controlled and output according to whether the power is applied to each cell of the liquid crystal display 3 is output by the second polarization filter 2 '. However, optical components that are perpendicular to each other are not output so that an optical image corresponding to the applied image signal is formed.

이와 같이 출력형성된 광영상은 상기 전반사 거울(4)을 통해, 사용자의 시선으로 전반사되어 상기 아이피스렌즈(5)로 입사되고, 상기 아이피스렌즈(5)로 입사된 광성분은 사용자의 양안으로 각각 집광되면서 확대된 허상으로 사용자에게 인식되게 된다.The optical image formed as described above is totally reflected by the user's eye through the total reflection mirror 4 and is incident on the eyepiece lens 5, and the light components incident on the eyepiece lens 5 are focused on both eyes of the user. As a result, the image is recognized by the user as an enlarged virtual image.

그러나, 상기와 같이 구성되어 동작하는 HMD는 양안에 대해 동일한 구성 특히, 고가의 LCD를 각각 구비함으로써, 장치의 가격이 상승하여 제품경쟁력이 저하되며, 또한 광학계의 구조가 복잡하여 제작공정시간이 많이 소요되는 문제점이 있었으며, 이러한 문제점을 해소하기 위해, 단일의 LCD를 사용하는 도2와 같은 단순구조의 HMD가 제안되어 본 출원인에 의해 동일자로 출원된 바있다.However, the HMD configured and operated as described above has the same configuration for both eyes, in particular, an expensive LCD, so that the price of the device increases and the product competitiveness is lowered. There has been a problem, and in order to solve this problem, a simple structure HMD such as FIG. 2 using a single LCD has been proposed and filed by the applicant.

도2의 단일 LCD의 HMD는, 백라이트인 단일의 광원(1); 상기 광원(1)으로 부터 입사되는 광 중 도면상의 평면에 대해 공간으로 45˚경사진 편광성분을 여파시키는 제1편광필터(2); 상기 편광성분을 이용하여 종래에서와 같이 광영상을 형성하는 단일의 액정 표시기(3); 상기 제1편광필터(2)와 동일 편광축으로써 입사광을 여파시키는 제2편광필터(2'); 2개의 직교된 반사면을 갖되, 각각의 반사면에는 유전체 코팅을 하여 반사되는 편광성분이 상이하도록 한 프리즘(10); 상기 프리즘(10)에 의해 분리반사되는 각각의 편광성분을 사용자의 시야로 경로변경시키는 2개의 전반사 거울(4); 및 상기 경로변경된 각각의 광성분을 집광시켜 확대된 허상을 형성하는 2개의 아이피스렌즈(5); 를 포함하여 구성되어 있다.The HMD of the single LCD of Fig. 2 is a single light source 1 which is a backlight; A first polarization filter (2) for filtering out a polarization component inclined at 45 ° to a space with respect to a plane on the drawing among light incident from the light source (1); A single liquid crystal display 3 using the polarization component to form an optical image as in the prior art; A second polarization filter (2 ') for filtering incident light by the same polarization axis as the first polarization filter (2); A prism 10 having two orthogonal reflecting surfaces, each reflecting surface having a dielectric coating so that the reflected polarization components are different; Two total reflection mirrors 4 for redirecting each polarization component separated and reflected by the prism 10 to a user's field of view; And two eyepiece lenses 5 for condensing the changed light components to form an enlarged virtual image; It is configured to include.

상기와 같이 구성된 단일 LCD의 HMD는, 상기 액정 표시기(3) 및 상기 제2편광필터(2')를 통과하는 영상표시된 광영상의 편광축이, 상기 프리즘(10)에서의 입·반사광에 의한 가상평면에 대해 45˚경사져 상기 프리즘(10)의 각 반사면에 입사되어. 상기 가상평면에 대해 직각 및 평행하는 두개의 편광성분인 S파 와 P파로 각각 반사분리됨으로써, 이후의 경로변경 및 집광에 의해 확대된 허상을 형성하게 된다.In the HMD of the single LCD configured as described above, the polarization axis of the image-displayed optical image passing through the liquid crystal display 3 and the second polarization filter 2 'is virtual by the incident and reflected light in the prism 10. 45 ° inclined with respect to the plane and incident on each reflecting surface of the prism 10. The reflection and separation of two polarization components, S and P waves, which are perpendicular to and parallel to the virtual plane, respectively, form an enlarged virtual image by subsequent path change and condensation.

그러나, 상기와 같이 구성되어 영상을 형성하는 HMD 또한 도1 종래의 HMD와 마찬가지로, 입체영상을 제공하기 위한 구성을 구비하지 않아, 제공되는 영상이 입체영상인 경우에 이를 좌우신호로 분리하기 위해 사용자는 색셀로판지나 색렌즈가 부착된 안경을 별도로 착용해야 하며 이에 따라 착용의 답답함과 불편함이 배가됨으로써 사용자로 하여금 장시간의 시청을 어렵게 할 뿐만 아니라 시력이 낮아 이미 안경을 착용하고 있는 개인의 경우에는 별도의 색분리 필터용 안경의 착용이 불가능하여 삼차원 입체영상을 시청할 수가 없었다.However, the HMD configured as described above to form an image also does not have a configuration for providing a stereoscopic image, as in the conventional HMD of FIG. 1, so that the user may separate the left and right signals when the provided image is a stereoscopic image. The user must wear glasses with colored cellophane or color lenses, which doubles the frustration and discomfort of the wearer, making it difficult for the user to watch for a long time. It was not possible to wear a separate color filter glasses for viewing the three-dimensional image.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 좌우분리를 위한 별도 장치의 착용없이 삼차원 입체영상을 시청할 수 있도록 좌우영상신호 분리기능이 내장된 3차원 영상을 위한 HMD를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and provides an HMD for a three-dimensional image with a built-in left and right video signal separation function so that three-dimensional stereoscopic image can be viewed without wearing a separate device for left and right separation. Its purpose is to.

도1은 종래의 HMD의 구성 중 일안(一眼)에 대한 구성을 도시한 것이고,1 shows a configuration of a single eye among the configurations of a conventional HMD,

도2는 단일의 액정 표시기를 이용한 HMD의 구성도이고,2 is a configuration diagram of an HMD using a single liquid crystal display,

도3 내지 도5는 본 발명에 다른 3차원 영상을 위한 HMD의 바람직한 실시예의 구성도이다.3 to 5 is a block diagram of a preferred embodiment of the HMD for a three-dimensional image according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 광원(back-light) 2, 2' : 편광필터1: Back-light 2, 2 ': polarization filter

3 : 액정 표시기(Liquid Cristal Display) 4 : 전반사 거울3: Liquid Cristal Display 4: Total Reflection Mirror

5 : 아이피스렌즈(Eye-piece Lens) 6a : 적색광 필터5: Eye-piece Lens 6a: Red Light Filter

6b : 청색광 필터 10 : 프리즘6b: blue light filter 10: prism

40 : 색반사 거울 40a : 적색필터용 색반사 거울40: color reflection mirror 40a: color reflection mirror for red filter

40b : 청색필터용 색반사 거울40b: color reflection mirror for blue filter

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원 영상을 위한 HMD는, 두부 탑재형 디스플레이 장치(HMD)에 있어서, 입사되는 편광성분에 대해, 상기 편광성분을 구성하는 두개의 직각편광된 광성분으로 분리반사시키는 프리즘; 광을 방사하는 조명수단; 상기 방사광의 입사경로와 상기 프리즘에 의한 반사 경로로써 형성되는 가상의 평면에 대해, 상기 방사광을 편광여파시키는 편광축이 소정각도 경사지도록 형성된 제1편광여파수단; 상기 소정각도와 동일경사각으로 러빙되어, 인가되는 영상신호에 따라 상기 편광여파된 광의 편광축을 선택적으로 90˚회전시키는 화상표시수단; 상기 화상표시수단의 투과광 중 특정 편광축의 광성분을 투과시켜 상기 프리즘으로 입사시키는 제2편광여파수단; 상기 프리즘에 의해 분리반사된 각각의 광성분 가운데 특정 색대역만을 서로 상이하게 선택히여 각각 경로변경시키는 두개의 색반사수단; 및 상기 경로변경된 광성분을 각각 집광시키는 두개의 접안렌즈; 를 포함하여 구성되는 것에 특징이 있는 것이다.HMD for the three-dimensional image according to the present invention for achieving the above object, in the head-mounted display device (HMD), with respect to the incident polarization component, two orthogonally polarized light components constituting the polarization component Prismatic to separate and reflect; Lighting means for emitting light; First polarized light filtering means formed such that a polarization axis that polarizes the emitted light is inclined at a predetermined angle with respect to an imaginary plane formed as an incident path of the emitted light and a reflection path by the prism; Image display means which is rubbed at the same inclination angle with the predetermined angle and selectively rotates the polarization axis of the polarized light by 90 ° according to an applied image signal; Second polarized light filtering means for transmitting the light component of a specific polarization axis among the transmitted light of the image display means and entering the prism; Two color reflecting means for differently selecting only a specific color band from each of the light components separated and reflected by the prism and rerouting each of them; And two eyepieces for condensing the rerouted light components, respectively; It is characterized by being configured to include.

상기와 같이 구성되는 3차원 영상을 위한 HMD에서는, 단일의 조명수단으로 부터 방사된 광이 상기 제1편광여파수단을 통과함으로써, 상기 방사광의 입사경로와 이후 상기 프리즘에 의해 반사되는 광의 경로가 형성하는 가상의 평면에 대해 소정각도 경사진 편광축의 광성분만이 여파되게 되고, 상기 여파되는 광성분의 편광을 수용하여 해당 셀의 전원인가 여부에 따라 선택적으로 그 편광축을 90˚회전시키는 화상표시수단을 통과하게 된다. 상기 화상표시수단을 통과한 광성분은, 편광축의 회전여부에 따라 상기 제2편광여파수단을 선택적으로 통과한 후, 상기 프리즘에 입사되게 되는데, 상기 프리즘의 반사면은, 상기 입사되는 편광성분을 상기 가상평면에 직교하는 편광성분과 가상 평면에 포함되는 편광성분으로 각각 분리반사하게 되고, 상기 분리반사된 광성분은 각각의 색반사수단에 인가됨으로써, 상기 각각의 색반사수단에 의해 서로 상이하게 선택된 좌우의 특정색 대역내의 광신호만이 각각 반사되어 경로변경된 후 두개의 상기 접안렌즈에 의해 각각 집광되고, 이에 따라 사용자는 좌우분리된 영상을 시청하게 된다.In the HMD for the three-dimensional image configured as described above, light emitted from a single illumination means passes through the first polarization filtering means, thereby forming an incident path of the emitted light and a path of light reflected by the prism thereafter. Only the light component of the polarization axis inclined at a predetermined angle with respect to the imaginary plane is filtered, and the image display means for receiving the polarized light component of the filtered light and selectively rotating the polarization axis by 90 ° according to whether the corresponding cell is powered. Will pass. The light component passing through the image display means passes through the second polarization filtering means selectively according to whether the polarization axis is rotated, and then enters the prism, and the reflecting surface of the prism is configured to reflect the incident polarization component. The polarized light component orthogonal to the virtual plane and the polarized light component included in the virtual plane are separately reflected, and the separated and reflected light components are applied to the respective color reflecting means, and are different from each other by the respective color reflecting means. Only optical signals in the selected left and right specific color bands are respectively reflected and rerouted, and then focused by the two eyepieces, thereby allowing the user to view the left and right separated images.

이하, 본 발명에 다른 3차원 영상을 위한 HMD의 바람직한 실시예의 구성 및 동작에 대해, 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the HMD for a three-dimensional image according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도3과 도4는 본 발명에 다른 3차원 영상을 위한 HMD의 바람직한 실시예의 구성도로서, 도3의 구성은 도2의 HMD구성에서, 전반사 거울(4) 대신 적색 및 청색의 가시광선 대역을 반사하도록 코팅된 적색 및 청색필터용 색반사거울(40a, 40b); 을 포함하여 구성되어 있으며, 도4의 구성은 도2의 HMD 구성에서, 전반사 거울(4)에 의해 경로변경된 광영상에서 적색 및 청색대역의 가시광선만을 투과시키는 적색 및 청색광 필터(6a, 6b); 가 더 포함되어 구성되어 있다.3 and 4 are schematic diagrams of a preferred embodiment of an HMD for a three-dimensional image according to the present invention. The configuration of FIG. 3 is a red and blue visible light band instead of the total reflection mirror 4 in the HMD configuration of FIG. Color reflecting mirrors 40a and 40b for reflecting red and blue filters; 4 includes a red and blue light filters 6a and 6b for transmitting only visible light of red and blue bands in the optical image routed by the total reflection mirror 4 in the HMD configuration of FIG. Is further included.

도3과 같이 구성되는 본 발명에 따른 3차원 영상을 위한 HMD는, 먼저 상기 광원(1)으로 부터 방사된 광이 상기 제1편광필터(2)에 의해 45˚경사진 단일편광의 광성분이 된 후, 상기 액정 표시기(3)에서 좌우 영상신호가 색대역별로 합성된 광영상이 되어 상기 제2편광필터(2')에 의해 편광여파되고, 이는 다시 상기 프리즘(10)상의 두개의 반사면에 의해 각각 P파 및 S파로 양분되면서 반사되게 된다.In the HMD for the three-dimensional image according to the present invention configured as shown in FIG. 3, first, light emitted from the light source 1 becomes a light component of a single polarized light inclined by 45 ° by the first polarization filter 2. Afterwards, the left and right image signals are synthesized by color bands in the liquid crystal display 3, and are polarized by the second polarization filter 2 ′, which is then reflected on two reflective surfaces on the prism 10. This is reflected by dividing the P wave and the S wave, respectively.

상기 프리즘(10)을 통과하여 각각의 반사면으로 부터 반사분리된 P파 및 S파의 광성분은, 가시광선 내의 적색 및 청색대역이 선택되어 반사되도록 상호 상이한 적층 및 두께의 SiO 및 MgF2의 유전체 코팅막을 갖는 두개의 색반사 거울(40a, 40b)에 각각 입사되게 된다. 상기 적색필터용 색반사 거울(40a)에 입사된 된 S파 광성분은 입사된 광 중 좌측신호로 기록된 적색대역만이 반사되게 되고, 상기 청색필터용 색반사 거울(40b)은 입사된 P파 광성분 중 우측신호로 기록된 청색대역만을 반사하게 되어, 좌우의 신호로 분리되면서 사용자의 시선으로 경로변경된 후, 상기 아이피스렌즈(5)에 의해 각각의 촛점으로 집광됨으로써, 사용자의 시야 내에 10배 이상으로 확대된 삼차원 입체영상을 형성하게 된다.The light components of the P wave and the S wave which are separated from each reflecting surface through the prism 10 are separated from each other by SiO and MgF 2 having different stacking and thicknesses so that the red and blue bands in the visible light are selected and reflected. Two color reflecting mirrors 40a and 40b each having a dielectric coating film are incident. The S-wave light component incident on the red filter color reflection mirror 40a reflects only the red band recorded as the left signal of the incident light, and the blue filter color reflection mirror 40b is incident P. Among the wave light components, only the blue band recorded as the right signal is reflected, separated into left and right signals, changed to the user's gaze, and then focused by the eyepiece lens 5 to focus on each of them. A three-dimensional stereoscopic image magnified more than twice is formed.

도4와 같이 구성되는 본 발명에 따른 3차원 영상을 위한 HMD의 다른 실시예에서는, 도3의 실시예에서와 같이 상기 프리즘(10)에 의해 좌우 합성신호가 각각 P파 및 S파로 반사분리되어 상기 전반사 거울(4)에 의해 경로변경 된 후, 상기 적색 및 청색광 필터(6a, 6b)에 의해 각기 적색의 좌측 영상과 청색의 우측 영상이 선택추출되어 상기 아이피스렌즈(5)에 의해 각각 집광됨으로써, 사용자가 삼차원의 입체영상을 시각적으로 인식하도록 한다.In another embodiment of the HMD for the 3D image according to the present invention configured as shown in FIG. 4, the left and right composite signals are separated into P waves and S waves by the prism 10 as in the embodiment of FIG. After the path is changed by the total reflection mirror 4, the red left image and the blue right image are selectively extracted by the red and blue light filters 6a and 6b, respectively, and condensed by the eyepiece lens 5, respectively. The user visually recognizes the three-dimensional stereoscopic image.

한편, 상기의 색광 필터(6a, 6b)는 사용자에 의해 착탈가능히도록 구비되어, 제공되는 영상이 삼차원 영상이 아닌 경우에는 제거하여 영상을 시청하고, 제공되는 영상이 삼차원 영상인 경우에는, 해당위치에 설치히여 삼차원 영상을 구현하도록 함으로써 장치의 유용성을 높일 수가 있다.On the other hand, the color light filter (6a, 6b) is provided to be detachable by the user, if the provided image is not a three-dimensional image to remove the image to watch, if the provided image is a three-dimensional image, By installing at a location to implement a three-dimensional image can increase the usefulness of the device.

도5는 본 발명에 다른 3차원 영상을 위한 HMD의 또 다른 실시예의 구성도로서, 도1의 종래의 HMD 광학계의 구성에서, 전반사 거울(4) 대신 적색(또는 청색) 대역을 반사하는 색반사거울(40); 을 포함하여 구성되어 있으며, 도시되지 않은 다른 일안(一眼)에 대한 구성에서는 상기 반사되는 대역과 다른 색대역, 즉 청색(또는 적색) 대역을 반사하는 색반사 거울(40)이 구비되어, 전술한 과정에서와 동일하게 색대역으로 구별되는 좌우신호를 분리하여 사용자에게 삼차원 입체영상을 제공하게 되는 것이다.FIG. 5 is a configuration diagram of another embodiment of the HMD for a three-dimensional image according to the present invention. In the configuration of the conventional HMD optical system of FIG. 1, color reflection reflecting a red (or blue) band instead of the total reflection mirror 4 is shown. Mirror 40; It is configured to include, in the configuration for the other single view (not shown) is provided with a color reflecting mirror 40 reflecting a color band different from the reflected band, that is, a blue (or red) band, as described above As in the process, the left and right signals distinguished by the color band are separated to provide a 3D stereoscopic image to the user.

상기와 같이 구성되어 동작되는 본 발명에 따른 3차원 영상을 위한 HMD는, 사용자가 별도의 좌우분리를 위한 장치의 착용없이 삼차원 입체영상을 시청할 수 있도록 함으로써, 입체영상의 시청이 보다 편리해지고, 또한 2차원 및 3차원 영상에 선택적으로 적응될 수 있어 장치의 유용성을 배가시키는 효과가 있는 것이다.HMD for the three-dimensional image according to the present invention configured and operated as described above, by allowing the user to watch the three-dimensional stereoscopic image without wearing a separate device for left and right separation, viewing of the stereoscopic image is more convenient, It can be selectively adapted to two-dimensional and three-dimensional images, thereby increasing the usefulness of the device.

Claims (6)

두부 탑재형 디스플레이 장치(HMD)에 있어서, 입사되는 편광성분에 대해, 상기 편광성분을 구성하는 두개의 직각편광된 광성분으로 분리반사시키는 프리즘; 광을 방사하는 조명수단; 상기 방사광의 입사경로와 상기 프리즘에 의한 반사경로로써 형성되는 가상의 평면에 대해, 상기 방사광을 편광여파시키는 편광축이 소정각도 경사지도록 형성된 제1편광여파수단; 상기 소정각도와 동일경사각으로 러빙되어, 인가되는 영상신호에 따라 상기 편광여파된 광의 편광축을 선택적으로 90˚회전시키는 화상표시수단; 상기 화상표시수단의 투과광 중 특정 편광측의 광성분을 투과시켜 상기 프리즘으로 입사시키는 제2편광여파수단; 상기 프리즘에 의해 분리반사된 각각의 광성분 가운데 특정 색대역만을 서로 상이하게 선택하여 각각 경로변경시키는 두개의 색반사수단; 및 상기 경로변경된 광성분을 각각 집광시키는 두개의 접안렌즈; 를 포함하여 구성되는 3차원 영상을 위한 HMD.A head mounted display device (HMD), comprising: a prism for separately reflecting two incident polarized light components constituting the polarization component with respect to an incident polarization component; Lighting means for emitting light; First polarized light filtering means formed such that a polarization axis that polarizes the emitted light is inclined at a predetermined angle with respect to an imaginary plane formed as an incident path of the emitted light and a reflection path by the prism; Image display means which is rubbed at the same inclination angle with the predetermined angle and selectively rotates the polarization axis of the polarized light by 90 ° according to an applied image signal; Second polarized light filtering means for transmitting a light component on a specific polarization side of the transmitted light of the image display means to be incident on the prism; Two color reflecting means for differently selecting only a specific color band from each of the light components separated and reflected by the prism and rerouting each of them; And two eyepieces for condensing the rerouted light components, respectively; HMD for a three-dimensional image comprising a. 제1항에 있어서, 상기 상이하게 선택되는 색 대역은 적색 및 청색의 가시광선 대역인 것을 특징으로 하는 3차원 영상을 위한 HMD.The HMD of claim 1, wherein the differently selected color bands are red and blue visible light bands. 제1항에 있어서, 상기 두개의 색반사수단은, 가시광선내의 색 대역이 서로 상이하게 선택되어 반사되도록 상호 상이한 적층 및 두께로 SiO 및 MgF2의 유전체 코팅(coating)막을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 영상을 위한 HMD.The method according to claim 1, wherein the two color reflecting means have a dielectric coating film of SiO and MgF 2 in different lamination and thickness so that color bands in visible light are selected and reflected differently from each other. HMD for dimensional imaging. 두부 탑재형 디스플레이 장치(HMD)에 있어서, 입사되는 편광성분에 대해, 상기 편광성분을 구성하는 두개의 직각편광된 광성분으로 분리반사시키는 프리즘; 광을 방사하는 조명수단; 상기 방사광의 입사경로와 상기 프리즘에 인한 반사경로로써 형성되는 가상의 평면에 대해, 상기 방사광을 편광여파시키는 편광축이 소정각도 경사지도록 형성된 제1편광여파수단; 상기 소정각도와 동일경사각으로 러빙되어, 인가되는 영상신호에 따라 상기 편광여파된 광의 편광축을 선택적으로 90˚회전시키는 화상표시수단; 상기 화상표시수단의 투과광 중 특정 편광축의 광성분을 투과시켜 상기 프리즘으로 입사시키는 제2편광여파수단; 상기 프리즘에 의해 분리반사된 각각의 광성분을 경로변경시키는 두개의 전반사수단; 상기 경로변경된 광성분 가운데 특정 색대역만을 서로 상이하게 선택하여 각각 투과시키는 두개의 색대역 여파수단; 및 상기 투과된 색대역의 광을 각각 집광시키는 두개의 접안렌즈; 를 포함하여 구성되는 3차원 영상을 위한 HMD.A head mounted display device (HMD), comprising: a prism for separately reflecting two incident polarized light components constituting the polarization component with respect to an incident polarization component; Lighting means for emitting light; First polarized light filtering means formed such that a polarization axis that polarizes the emitted light is inclined at a predetermined angle with respect to an imaginary plane formed as an incident path of the emitted light and a reflection path caused by the prism; Image display means which is rubbed at the same inclination angle with the predetermined angle and selectively rotates the polarization axis of the polarized light by 90 ° according to an applied image signal; Second polarized light filtering means for transmitting the light component of a specific polarization axis among the transmitted light of the image display means and entering the prism; Two total reflection means for rerouting each light component separated and reflected by the prism; Two color band filtering means for differently selecting and transmitting only a specific color band among the changed light components; And two eyepieces for condensing light of the transmitted color band, respectively; HMD for a three-dimensional image comprising a. 제4항에 있어서, 상기 색대역 여파수단은 착탈 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상을 위한 HMD.5. The HMD of claim 4, wherein the color band filtering means is detachably provided. 두부 탑재형 디스플레이 장치(HMD)에 있어서, 광을 방사하는 두개의 광원; 상기 방사되는 광성분을 각각 편광여파시키는 두개의 제1편광여피수단; 인가되는 영상신호에 따라 상기 편광여파된 광의 편광축을 선택적으로 90˚회전시키는 두개의 화상표시수단; 상기 화상표시수단의 투과광 중 특정 편광축의 광성분을 각각 투과시키는 두개의 제2편광여파수단; 상기 편광여파된 광성분 가운데 특정 색대역만을 서로 상이하게 선택하여 각각 경로변경시키는 제1 및 제2색반사수단; 및 상기 경로변경된 광성분을 각각 집광시키는 두개의 접안렌즈; 를 포함하여 구성되는 3차원 영상을 위한 HMD.A head mounted display device (HMD), comprising: two light sources for emitting light; Two first polarization filtering means for respectively polarizing the emitted light components; Two image display means for selectively rotating the polarization axis of the polarized light by 90 ° according to an applied video signal; Two second polarized light filtering means for transmitting light components of a specific polarization axis among the transmitted light of the image display means; First and second color reflecting means for changing a path by selecting only a specific color band from the polarized light components differently from each other; And two eyepieces for condensing the rerouted light components, respectively; HMD for a three-dimensional image comprising a.
KR1019970066816A 1997-12-08 1997-12-08 A hmd for three-dimensional pictures KR100265496B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970066816A KR100265496B1 (en) 1997-12-08 1997-12-08 A hmd for three-dimensional pictures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970066816A KR100265496B1 (en) 1997-12-08 1997-12-08 A hmd for three-dimensional pictures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990048195A KR19990048195A (en) 1999-07-05
KR100265496B1 true KR100265496B1 (en) 2000-09-15

Family

ID=19526744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970066816A KR100265496B1 (en) 1997-12-08 1997-12-08 A hmd for three-dimensional pictures

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100265496B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7804507B2 (en) 2006-07-27 2010-09-28 Electronics And Telecommunications Research Institute Face-mounted display apparatus for mixed reality environment

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010109814A (en) * 2000-06-02 2001-12-12 윤병이 Display apparatus for management 3-dimensional image
KR20010109902A (en) 2000-06-03 2001-12-12 이정훈 Sleeping bandage having the function of the mask for correcting eyesight
US7142281B2 (en) 2000-06-02 2006-11-28 Georae Ltd. Method and system for providing a three dimensional image

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0713123A (en) * 1993-06-23 1995-01-17 Nakajima Fumiko Head mounted display
JPH07181424A (en) * 1993-12-22 1995-07-21 Canon Inc Compound lens picture display device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0713123A (en) * 1993-06-23 1995-01-17 Nakajima Fumiko Head mounted display
JPH07181424A (en) * 1993-12-22 1995-07-21 Canon Inc Compound lens picture display device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7804507B2 (en) 2006-07-27 2010-09-28 Electronics And Telecommunications Research Institute Face-mounted display apparatus for mixed reality environment

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990048195A (en) 1999-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220179221A1 (en) Substrate-guide optical device
US10962784B2 (en) Substrate-guide optical device
KR100954404B1 (en) Light guide optical device
JP2003329968A (en) Wearable display system with freely adjustable magnification
EP1461658B1 (en) Head mounted display
WO2022120253A1 (en) Display device with transparent illuminator
JP2002365589A (en) Three-dimensional display device
KR100265496B1 (en) A hmd for three-dimensional pictures
EP4256383A1 (en) Display device with transparent illuminator
KR100278696B1 (en) Single Plate HMD
KR19990048194A (en) See-through HMD
KR100388392B1 (en) Head Set of Head Mounted Display
JPH07179141A (en) Liquid crystal display device
KR20010001314A (en) A head mount display
IL182705A (en) Compact imaging lens

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080319

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee