KR100245332B1 - A head mount display - Google Patents

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Abstract

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이(HMD: Head Mount Display)에 관한 것으로, 특히 하나의 비디오 디스플레이장치를 이용하여 입체영상을 볼 수 있도록 된 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mount display (HMD), and more particularly, to a head mounted display capable of viewing stereoscopic images using one video display device.

이러한 본 발명의 장치는 하나의 비디오 디스플레이 장치(21); 비디오 디스플레이장치의 영상 크기를 조절하기 위한 제1 렌즈(22); 하나의 디스플레이 장치로부터 발생된 영상을 반사 및 투과하여 두 갈래로 분기시키는 하프미러(23); 하프미러를 투과한 영상을 우측눈측으로 반사하기 위한 제1 전반사 미러(24); 제1 전반사 미러에서 반사된 영상의 크기를 조절하여 우측눈에 전달하기 위한 제2 렌즈(27); 하프미러에서 반사된 영상을 좌측눈으로 전달하기 위하여 좌측방향으로 전반사시키는 제2 전반사 미러(25); 제2 전반사 미러에서 반사된 영상의 크기를 조절하기 위한 제3 렌즈(28); 및 제3 렌즈를 통해 입사된 영상을 좌측눈으로 전반사시키기 위한 제3 전반사 미러(26)를 포함하여 하나의 영상을 좌측영상과 우측영상으로 분기하므로써 보다 양질의 영상을 보게 할 수 있다.Such an apparatus of the present invention comprises one video display apparatus 21; A first lens 22 for adjusting an image size of the video display device; A half mirror 23 for reflecting and transmitting an image generated from one display device and dividing the image into two branches; A first total reflection mirror 24 for reflecting the image transmitted through the half mirror to the right eye side; A second lens 27 for adjusting the size of the image reflected from the first total reflection mirror and transmitting the image to the right eye; A second total reflection mirror 25 which totally reflects leftward to transfer the image reflected by the half mirror to the left eye; A third lens 28 for adjusting the size of the image reflected from the second total reflection mirror; And a third total reflection mirror 26 for totally reflecting the image incident through the third lens to the left eye, thereby dividing one image into a left image and a right image so that a higher quality image can be seen.

Description

헤드 마운트 디스플레이(A HEAD MOUNT DISPLAY)A HEAD MOUNT DISPLAY

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이(HMD: Head Mount Display)에 관한 것으로, 특히 하나의 비디오 디스플레이장치를 이용하여 입체영상을 볼 수 있도록 된 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mount display (HMD), and more particularly, to a head mounted display capable of viewing stereoscopic images using one video display device.

일반적으로 헤드 마운트 디스플레이장치는 가상현실(VR)시스템등에서 사용자의 머리에 착용하기 위한 시각출력장치의 일종으로서 개발되어 점차 다양한 분양에 사용되는데, 이 HMD는 LCD나 CRT와 같은 디스플레이장치가 표시해주는 영상을 정밀한 광학 메커니즘을 이용하여 사용자에게 보여주는 장치이다. 이러한 HMD는 눈과 매우 가까운 위치에 영상 스크린이 위치하기 때문에 매우 짧은 거리에 촛점을 맞추어야 함과 아울러 눈에 피로감을 주지않도록 하기 위하여 매우 정밀한 광학장치들이 요구된다.In general, a head mounted display device is developed as a type of visual output device for wearing on a user's head in a virtual reality (VR) system, and is used for various types of distribution. This HMD is an image displayed by a display device such as an LCD or a CRT. The device is shown to the user using a precise optical mechanism. Such HMDs require very precise optics to focus on a very short distance and to avoid eye fatigue because the image screen is located very close to the eyes.

이러한 헤드 마운트 디스플레이장치는 시각의 주체인 눈(eye)의 관점에서 모노큘러 타입(Monocular type)과 바이노큘러 타입(Binocular type)으로 구분되고, 시각의 대상인 이미지(image)의 관점에서 모노스코픽 타입(Monoscopic type)과 스테레오스코픽 타입(Stereoscopic type)으로 구분되는데, 이중에서 바이노큘러 타입(Binocular type)이 널리 사용되고 있다.Such a head mounted display device is classified into a monocular type and a binocular type in view of the eye, which is the subject of vision, and a monoscopic type in view of an image, which is the object of vision. (Monoscopic type) and stereoscopic type (Stereoscopic type) is divided into, of which the binocular type (Binocular type) is widely used.

이러한 바이노큘러 타입의 종래의 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 2개의 비디오 디스플레이 장치(예컨대, LCD)(11)(12)를 사용하며, 이 2개의 비디오 디스플레이 장치(11)(12)는 사용자의 좌측눈(15)과 우측눈(16) 앞에 각각 위치되도록 배치된다.This binaural type of conventional head mount display uses two video display devices (e.g., LCD) 11, 12, as schematically shown in FIG. The video display devices 11 and 12 are arranged to be positioned in front of the left eye 15 and the right eye 16 of the user, respectively.

그리고 사용자의 양쪽 눈(15)(16)과 2개의 비디오 디스플레이 장치(11)(12)와의 사이에는 디스플레이장치상에 전개되는 영상 스크린에 눈의 촛점을 맞춰주기 위한 렌즈(13)(14)가 각각 배치되어 있다. 또한 종래의 HMD에서 3차원 입체영상을 구현하기 위해서는 도면에는 도시되지 않았으나 상기 2개의 비디오 디스플레이 장치(11)(12)로부터 양쪽 눈(15)(16)으로 오는 영상을 선택적으로 온-오프(단속, 즉 시각적으로 보이고 안보이고 하는 것을 의미함)시켜 사용자의 좌,우 눈에 잔상이 남아 있도록 하는 셔터가 각각 설치될 수 있다. 즉, 3차원 영상을 구현하는 방법은 LCD 셔터법, 색채필터법, 착시법 등이 있는데, LCD 셔터법은 각각 따로 제어되는 2매의 LCD 셔터를 좌우 눈앞에 배치하고, 이를 교대로 개/폐(on/off)하여 특정한 시간에는 한쪽의 영상만을 볼수 있게 하는 방식이다. 예컨대, 비디오 디스플레이 화면이 좌측에 해당하는 영상을 주사하고 있는 동안에는 우측영상을 차단하고, 반대로 우측에 해당하는 영상을 주사하고 있는 동안에는 좌측영상을 차단하여 인간으로 하여금 두가지 서로 다른 영상 소스를 해당하는 눈으로 볼 수 있게 하는 것이다. 이러한 LCD 셔터방법은 다른 방식에서와 같이 색채감의 상실이나 좌/우 시각의 편중이 없어 깨끗한 영상을 얻을 수 있는 반면에 온-오프 제어를 위한 전자회로 등이 필요하게 된다.In addition, between the eyes 15 and 16 of the user and the two video display devices 11 and 12, lenses 13 and 14 for focusing the eye on an image screen developed on the display device are provided. Each is arranged. In addition, in order to implement a 3D stereoscopic image in the conventional HMD, although not shown in the drawing, the images coming from the two video display devices 11 and 12 to both eyes 15 and 16 are selectively turned on and off. That is, it means that it is visible and invisible) so that the after-image of the left and right eyes of the user may be provided with a shutter. In other words, the three-dimensional image can be implemented by the LCD shutter method, the color filter method, the optical illusion method, and the LCD shutter method, in which two separate LCD shutters are controlled in front of the left and right eyes and alternately opened / closed. (on / off) so that only one image can be seen at a specific time. For example, while the video display screen is scanning an image corresponding to the left side, the right image is blocked, while the left image is blocked while scanning the image corresponding to the right side. To be seen. The LCD shutter method has no loss of color or bias in left and right views as in other methods, and thus a clear image can be obtained, while an electronic circuit for on-off control is required.

그러나 이와같이 구성된 종래의 헤드 마운트 디스플레이는, 2개의 비디오 디스플레이 장치를 필요로하여 디스플레이 회로가 중복적으로 필요하게 됨에 따라, 헤드 마운트 디스플레이의 무게가 증가되어 사용이 불편하고, 가격이 비싼 문제점이 있었다.However, the conventional head-mounted display configured as described above requires two video display devices, which necessitates display circuits redundantly. As a result, the weight of the head-mounted display is increased, making it inconvenient to use and expensive.

이에 본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중복되는 디스플레이회로를 제거하여 무게를 가볍게 함과 아울러 제조비용을 절감할 수 있도록 된 헤드 마운트 디스플레이를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a head mounted display which can reduce the manufacturing cost and reduce the weight by eliminating redundant display circuits.

상술한 바와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하나의 비디오 디스플레이 장치; 상기 비디오 디스플레이장치의 영상 크기를 조절하기 위한 제1 렌즈;상기 하나의 디스플레이 장치로부터 발생된 영상을 반사 및 투과하여 두 갈래로 분기시키는 하프미러; 상기 하프미러를 투과한 영상을 우측눈측으로 반사하기 위한 제1 전반사 미러; 상기 제1 전반사 미러에서 반사된 영상의 크기를 조절하여 우측눈에 전달하기 위한 제2 렌즈; 상기 하프미러에서 반사된 영상을 좌측눈으로 전달하기 위하여 좌측방향으로 전반사시키는 제2 전반사 미러; 상기 제2 전반사 미러에서 반사된 영상의 크기를 조절하기 위한 제3 렌즈; 및 상기 제3 렌즈를 통해 입사된 영상을 좌측눈으로 전반사시키기 위한 제3 전반사 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a video display device comprising: a video display device; A first lens for adjusting an image size of the video display apparatus; a half mirror for reflecting and transmitting the image generated from the one display apparatus to split into two branches; A first total reflection mirror for reflecting the image transmitted through the half mirror to the right eye side; A second lens for adjusting the size of the image reflected by the first total reflection mirror and transmitting the image to the right eye; A second total reflection mirror configured to totally reflect leftward to transfer the image reflected by the half mirror to the left eye; A third lens for adjusting the size of the image reflected from the second total reflection mirror; And a third total reflection mirror for totally reflecting the image incident through the third lens to the left eye.

도 1은 종래의 헤드 마운트 디스플레이를 도시한 개략도,1 is a schematic diagram illustrating a conventional head mounted display;

도 2는 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 1 실시예를 도시한 구성도,2 is a block diagram showing a first embodiment of a head mounted display according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 2 실시예를 도시한 구성도,3 is a block diagram showing a second embodiment of the head mounted display according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 3 실시예를 도시한 구성도이다.4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the head mounted display according to the present invention.

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

20,30,40: HMD 21,31,41: 비디오 디스플레이20,30,40: HMD 21,31,41: video display

22,27,28,32,37,38,42,47,48: 렌즈22,27,28,32,37,38,42,47,48: lens

23,33,43: 하프미러 24,25,26,34,35,36,44,45,46: 전반사 미러23,33,43: half mirror 24,25,26,34,35,36,44,45,46: total reflection mirror

221,321,421: 좌측눈 222,322,422: 우측눈221,321,421: left eye 222,322,422: right eye

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 1 실시예를 도시한 구성도이다. 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 1 실시예는, 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 디스플레이장치(21)와, 3개의 확대렌즈(22,27,28), 하나의 하프미러(23), 3개의 전반사 미러(24,25,26)로 구성되어 하나의 디스플레이장치에서 디스플레이되는 영상을 좌측 눈(221)과 우측 눈(22)에 각각 전달하도록 되어 있다. 도 2에서 HMD를 착용한 사용자의 얼굴(220)을 중심으로 화살표와 같이 좌, 우측과 전,후 방향을 정의하고, 제1 수평 중심선(201)은 얼굴의 두 눈을 가로 지르는 수평선의 전방향에 평행하게 위치하고, 제1 수평 중심선(201)과 평행한 제2 수평 중심선(202)이 제1 수평 중심선(201)과 얼굴(220) 사이에 있으며, 좌측눈(221)을 가로지르는 수직선상에 제2 수직 중심선(212)이 위치하고, 우측눈(222)을 가로지르는 수직선상에 제3 수직 중심선(213)이 위치하며, 양안의 중심을 지나는 수직선상에 제1 수직 중심선(211)이 위치한다.2 is a configuration diagram showing a first embodiment of the head mounted display according to the present invention. The first embodiment of the head mounted display according to the present invention includes one display apparatus 21, three magnifying lenses 22, 27, 28, one half mirror 23, as shown in FIG. It is composed of three total reflection mirrors 24, 25, and 26 to transmit an image displayed on one display device to the left eye 221 and the right eye 22, respectively. In FIG. 2, left, right, and front and rear directions are defined as arrows around the face 220 of the user wearing the HMD, and the first horizontal center line 201 is a forward direction of a horizontal line crossing two eyes of the face. A second horizontal centerline 202 positioned parallel to and parallel to the first horizontal centerline 201 is between the first horizontal centerline 201 and the face 220, on a vertical line across the left eye 221. The second vertical center line 212 is located, the third vertical center line 213 is located on the vertical line crossing the right eye 222, and the first vertical center line 211 is located on the vertical line passing through the center of both eyes. .

도 2를 참조하면, 제1 수평 중심선(201)상에 좌측으로부터 비디오 디스플레이장치(21), 제1 렌즈(22), 하프미러(23), 제1 전반사 미러(24)가 소정 거리만큼 사이를 두고 각각 떨어져 위치하고 있으며, 제2 수평 중심선(202)상에 좌측으로부터 제3 전반사 미러(26), 제3 렌즈(28), 제2 전반사 미러(25)가 소정 거리만큼 사이를 두고 있다. 하프미러(23)와 제2 전반사 미러(25)는 제1 수직 중심선(211)상에 위치함과 아울러 제3 전반사 미러(26)는 제2 수직 중심선(212)상에 위치하고, 제1 전반사 미러(24)는 제3 수직 중심선(213)상에 위치한다. 그리고 제2 렌즈(27)가 제1 전반사 미러(24)와 우측눈(222) 사이에 제3 수직 중심선(213)상에 위치한다. 제 2 수직 중심선(212)과 제 3 수직 중심선 (213)사이의 간격은 사용자의 양눈 사이의 간격과 유사해야 한다.Referring to FIG. 2, the video display device 21, the first lens 22, the half mirror 23, and the first total reflection mirror 24 are spaced apart from each other on the first horizontal center line 201 by a predetermined distance. The third total reflection mirror 26, the third lens 28, and the second total reflection mirror 25 are spaced apart from each other by a predetermined distance on the second horizontal center line 202. The half mirror 23 and the second total reflection mirror 25 are located on the first vertical center line 211, and the third total reflection mirror 26 is located on the second vertical center line 212, and the first total reflection mirror 24 is located on the third vertical center line 213. The second lens 27 is positioned on the third vertical center line 213 between the first total reflection mirror 24 and the right eye 222. The spacing between the second vertical centerline 212 and the third vertical centerline 213 should be similar to the spacing between the eyes of the user.

이때, 하프미러(23)는 제1 수평 중심선(201)상에서 비디오 디스플레이장치(21)를 향하여 약 45도 기울어져 있고, 제1 전반사 미러(24)는 반사면이 하프 미러(23)를 향하여 중심선으로부터 약 45도 기울어져 있고, 제2 전반사 미러(25)는 반사면이 하프미러(23)를 향하여 수평 중심선으로부터 약 135도 기울어져 있다. 제3 전반사 미러(26)는 반사면이 제2 전반사 미러(25)를 향하여 수평 중심선으로부터 약 45도 기울어져 있다.At this time, the half mirror 23 is inclined about 45 degrees toward the video display device 21 on the first horizontal center line 201, and the first total reflection mirror 24 has a center line with the reflection surface facing the half mirror 23. It is inclined at about 45 degrees from the second total reflection mirror 25, and the reflection surface is inclined at about 135 degrees from the horizontal center line toward the half mirror 23. The third total reflection mirror 26 is inclined about 45 degrees from the horizontal center line toward the second total reflection mirror 25.

이와 같이 위치한 광학 메커니즘에 의해 비디오 디스플레이장치(21)에서 디스플레이되는 영상이 제1 렌즈(22)를 통해 하프미러(23)에서 반사 및 투과되어 분기된다. 하프미러(23)를 투과한 영상은 제1 전반사 미러(24)에서 우측눈(222)측으로 반사되고, 제2 렌즈(27)를 통해 우측눈에 영상이 맺히게 된다. 하프미러(23)에서 반사된 영상은 제2 전반사 미러(25)에서 제3 렌즈(28)측으로 반사된 후 제3 전반사 미러(26)에서 다시 반사되어 좌측눈(221)에 맺히게 된다.The image displayed by the video display apparatus 21 is reflected and transmitted by the half mirror 23 through the first lens 22 and is branched by the optical mechanism positioned as described above. The image transmitted through the half mirror 23 is reflected from the first total reflection mirror 24 to the right eye 222 side, and the image is formed on the right eye through the second lens 27. The image reflected by the half mirror 23 is reflected by the second total reflection mirror 25 toward the third lens 28 and then reflected by the third total reflection mirror 26 to form the left eye 221.

이와 같이 하나의 비디오 디스플레이장치에 의해 디스플레이되는 영상이 제1 렌즈(22)를 통과한 후 하프미러(23)에 의해 좌측영상과 우측영상으로 분기된 후 좌측영상은 제2 전반사 미러(25)와 제3 렌즈(28)와 제3 전반사 미러(26)를 거쳐 좌측눈(221)에 도달되고, 우측영상은 제1 전반사 미러(24)와 제2 렌즈(27)를 통해 우측눈(222)에 도달되게 된다. 따라서 하나의 비디오 디스플레이장치에서 디스프레이되는 영상을 좌,우측 눈으로 실감나게 볼수 있다.As such, the image displayed by one video display device passes through the first lens 22 and is divided into the left image and the right image by the half mirror 23, and then the left image is connected to the second total reflection mirror 25. The left eye 221 is reached through the third lens 28 and the third total reflection mirror 26, and the right image is transmitted to the right eye 222 through the first total reflection mirror 24 and the second lens 27. Will be reached. Therefore, the image displayed on one video display device can be realistically seen by the left and right eyes.

비디오 디스플레이장치(21)는 PC, VCR, LDP 등과 같은 영상기기의 비디오 신호를 입력받아서 디스플레이하는데, 이 비디오 디스플레이 장치(21)로는 액정표시소자(LCD)나 음극선관(CRT Tube)등이 사용된다.The video display device 21 receives and displays a video signal of an image device such as a PC, a VCR, an LDP, etc. The liquid crystal display (LCD) or a cathode ray tube (CRT tube) is used as the video display device 21. .

따라서 이와같이 구성된 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이는, 하나의 비디오 디스플레이 장치(21)에 의해 동작되도록 되어 있으므로, 종래에 2개의 비디오 디스플레이 장치를 사용하던 방식에 비하여 전체 무게가 가벼워 사용이 편리하고, 중복되는 비디오 디스플레이 모듈을 줄일 수 있으므로 비용을 줄일 수 있게 된다.Therefore, the head mounted display of the present invention configured as described above is operated by one video display device 21, so that the overall weight is lighter than the conventional method of using two video display devices, and thus the user is easy to use and overlaps. By reducing the video display module, the cost can be reduced.

도 3은 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 2 실시예를 도시한 구성도이다. 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 2 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 비디오 디스플레이장치(31)와, 3개의 확대렌즈(32,37,38), 하나의 하프미러(33), 3개의 전반사 미러(34,35,36)로 구성되어 하나의 디스플레이장치(31)에서 디스플레이되는 영상을 좌측 눈(321)과 우측 눈(322)에 전달하도록 되어 있다. 제2실시예의 구성 및 배열 위치는 제1 실시예를 제1 수직 중심선에 대하여 대칭 이동한 것으로, 우측에 위치한 비디오 디스플레이장치(31)에 의해 디스플레이되는 영상이 하프미러(33)에서 투과 및 반사된 후, 투과된 영상이 제1 전반사 미러(34)에서 반사되어 제2 렌즈(37)를 통해 좌측눈(321)에 맺히고, 반사된 영상이 제2 전반사 미러(35)와 제3 렌즈(38) 및 전반사 미러(36)를 거쳐 우측눈(322)에 맺히도록 되어 있다. 이와 같이 제2 실시예는 제1 실시예를 수직 중심선을 중심으로 180도 회전시켜 좌측과 우측이 바뀐 형상을 하고 있으나 전체 동작은 제1실시예와 유사하다. 따라서 제2 실시예를 설명함에 있어 제1 실시예와 동일한 부분은 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 간략히 설명하기로 한다.3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the head mounted display according to the present invention. According to a second embodiment of the head mounted display according to the present invention, as shown in FIG. 3, one video display device 31, three magnifying lenses 32, 37, 38, and one half mirror 33 are provided. In addition, three total reflection mirrors 34, 35, and 36 are configured to transmit an image displayed on one display apparatus 31 to the left eye 321 and the right eye 322. The configuration and arrangement position of the second embodiment are symmetrical movements of the first embodiment with respect to the first vertical center line, and the image displayed by the video display device 31 located on the right is transmitted and reflected by the half mirror 33. Afterwards, the transmitted image is reflected by the first total reflection mirror 34 to form the left eye 321 through the second lens 37, and the reflected image is reflected by the second total reflection mirror 35 and the third lens 38. And the right eye 322 via the total reflection mirror 36. As described above, the second embodiment rotates the first embodiment 180 degrees about the vertical center line to change the left and right sides, but the overall operation is similar to the first embodiment. Therefore, in describing the second embodiment, the same parts as the first embodiment will be omitted and briefly described based on differences.

도 3을 참조하면, 제1 수평 중심선(301)상에 우측으로부터 비디오 디스플레이장치(31), 제1 렌즈(32), 하프미러(33), 전반사 미러(34)가 소정 거리만큼 사이를 두고 각각 떨어져 위치하고 있으며, 제2 수평 중심선(302)상에 우측으로부터 제3 전반사 미러(36), 제 3 렌즈(38), 제2 전반사 미러(35)가 소정 거리만큼 사이를 두고 있다. 하프미러(33)와 제2 전반사 미러(35)는 제1 수직 중심선(311)상에 위치함과 아울러 제2 전반사 미러(34)는 제2 수직 중심선(312)상에 위치하고, 제 3 전반사 미러(36)는 제3 수직 중심선(313)상에 위치한다. 그리고 제2 렌즈(37)가 제 2 전반사 미러(34)와 좌측눈(321) 사이에 제2 수직 중심선(312)상에 위치한다.Referring to FIG. 3, the video display device 31, the first lens 32, the half mirror 33, and the total reflection mirror 34 are respectively spaced by a predetermined distance from the right side on the first horizontal center line 301. The third total reflection mirror 36, the third lens 38, and the second total reflection mirror 35 are spaced apart from each other by a predetermined distance on the second horizontal center line 302 from the right side. The half mirror 33 and the second total reflection mirror 35 are located on the first vertical center line 311, the second total reflection mirror 34 is located on the second vertical center line 312, and the third total reflection mirror. 36 is located on the third vertical center line 313. The second lens 37 is positioned on the second vertical center line 312 between the second total reflection mirror 34 and the left eye 321.

이때, 하프미러(33)는 제1 수평 중심선(301)상에서 디스플레이장치(31)를 향하여 약 45도 기울어져 있고, 제1 전반사 미러(34)는 반사면이 하프미러(33)를 향하며 중심선으로부터 약 45도 가울어져 있으며, 제2 전반사 미러(35)는 반사면이 하프미러(33)를 향하여 수평 중심선으로부터 약 135도 기울어져 있다. 제3 전반사미러(36)는 반사면이 제2 전반사 미러(35)를 향하여 수평 중심선으로부터 약 45도 기울어져 있다.At this time, the half mirror 33 is inclined about 45 degrees toward the display device 31 on the first horizontal center line 301, and the first total reflection mirror 34 has a reflective surface facing the half mirror 33 from the center line. The total reflection mirror 35 is inclined at about 45 degrees, and the reflection surface of the second total reflection mirror 35 is inclined at about 135 degrees from the horizontal center line toward the half mirror 33. The third total reflection mirror 36 is inclined about 45 degrees from the horizontal center line toward the second total reflection mirror 35.

이와 같이 위치한 광학 메커니즘에 의해 디스플레이장치(31)에서 디스플레이되는 영상이 제1 렌즈(31)를 통해 하프미러(33)에서 반사 및 투과되어 분기된다. 하프미러(33)를 투과한 영상은 제1 전반사 미러(34)에서 좌측눈측으로 반사되고, 제2 렌즈(37)를 통해 좌측눈(321)에 영상이 맺히게 된다. 하프미러(33)에서 반사된 영상은 제2 전반사 미러(35)에서 제 3 렌즈(38)측으로 반사된 후 제3 전반사 미러(36)에서 다시 반사되어 우측눈(322)에 맺히게 된다.The image displayed on the display device 31 is reflected and transmitted by the half mirror 33 through the first lens 31 to be branched by the optical mechanism positioned as described above. The image transmitted through the half mirror 33 is reflected from the first total reflection mirror 34 to the left eye side, and the image is formed on the left eye 321 through the second lens 37. The image reflected by the half mirror 33 is reflected by the second total reflection mirror 35 toward the third lens 38 and then reflected by the third total reflection mirror 36 to form the right eye 322.

도 4는 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 3 실시예를 도시한 구성도이다. 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 제 3 실시예는, 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 비디오 디스플레이장치(41)와, 3개의 확대렌즈(42,47,48), 하나의 하프미러(43), 3개의 전반사 미러(44,45,46)로 구성되어 하나의 비디오 디스플레이장치(41)에서 디스플레이되는 영상을 좌측 눈(421)과 우측 눈(422)에 전달하도록 되어 있다. 도 4에서 HMD를 착용한 사용자의 얼굴을 중심으로 화살표와 같이 좌측과 우측, 전후 방향을 정의하고, 제1 수평 중심선(4010과 제2 수평 중심선(402), 제1 수직 중심선(411)과 제2 수직 중심선(412), 제3 수직 중심선(413)을 각가 정의한다.4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the head mounted display according to the present invention. According to a third embodiment of the head mounted display according to the present invention, as shown in FIG. 4, one video display device 41, three magnifying lenses 42, 47, 48, and one half mirror 43 are provided. The total reflection mirrors 44, 45, and 46 are configured to transfer the image displayed by the video display device 41 to the left eye 421 and the right eye 422. In FIG. 4, left, right, and front and rear directions are defined as arrows around the face of the user wearing the HMD, and the first horizontal center line 4010 and the second horizontal center line 402, and the first vertical center line 411 and the first direction are defined. 2 defines a vertical center line 412 and a third vertical center line 413.

도 4를 참조하면, 제1 수직 중심선(411)상에 전방향으로부터 비디오 디스플레이장치(41), 제1 렌즈(42), 하프미러(43), 제2 전반사 미러(45)가 소정 거리만큼 사이를 두고 각각 떨어져 위치하고 있으며, 제1 수평 중심선(401)상에 하프미러(43)의 우측에 제1 전반사 미러(44)가 위치하고, 제2 수평 중심선(402)상에 좌측으로부터 제3 전반사 미러(46), 제3 렌즈(48), 제2 전반사 미러(45)가 소정 거리만큼 사이를 두고 있다. 제3 수직 중심선(413)상에 제1 전반사 미러(44) 하측에 제2 렌즈(47)가 위치한다.Referring to FIG. 4, the video display device 41, the first lens 42, the half mirror 43, and the second total reflection mirror 45 may be spaced apart from each other on the first vertical center line 411 by a predetermined distance. Are located apart from each other, and the first total reflection mirror 44 is located on the right side of the half mirror 43 on the first horizontal center line 401, and the third total reflection mirror from the left on the second horizontal center line 402. 46 and the third lens 48 and the second total reflection mirror 45 are interposed by a predetermined distance. The second lens 47 is positioned below the first total reflection mirror 44 on the third vertical center line 413.

이때, 하프미러(43)는 제1 수직 중심선(411)상에서 디스플레이장치(41)를 향상여 약 45도 기울어져 있고, 제 1 전반사 미러(44)는 반사면이 하프미러(43)를 향하며 중심선으로부터 약 45도 기울어져 있고, 제 2 전반사 미러(45)는 반사면이 하프미러(43)를 향하여 수평 중심선으로부터 약 135도 기울어져 있다. 제3 전반사 미러(46)는 반사면이 제2 전반사 미러(45)를 향하여 수평 중심선으로부터 약 45도 기울어져 있다.At this time, the half mirror 43 is inclined by about 45 degrees to enhance the display device 41 on the first vertical center line 411, and the first total reflection mirror 44 has a reflection surface facing the half mirror 43. About 45 degrees from the second total reflection mirror 45, the reflecting surface is tilted about 135 degrees from the horizontal center line toward the half mirror 43. The third total reflection mirror 46 is inclined about 45 degrees from the horizontal center line toward the second total reflection mirror 45.

이와 같이 위치한 광학 메커니즘에 의해 비디오 디스플레이장치(41)에서 디스플레이되는 영상이 제1 렌즈(42)를 통해 하프미러(43)에서 반사 및 투과되어 분기된다. 하프미러(43)에서 반사된 영상은 제1 전반사 미러(44)에서 우측눈(401)측으로 반사되고, 제2 렌즈(47)를 통해 우측눈(422)에 영상이 맺히게 된다. 하프미러(43)를 투과한 영상은 제2 전반사 미러(45)에서 제3 렌즈(48)측으로 반사된 후 제3 전반사 미러(46)에서 다시 반사되어 좌측눈(421)에 맺히게 된다.The image displayed by the video display device 41 is reflected and transmitted by the half mirror 43 through the first lens 42 and is branched by the optical mechanism positioned as described above. The image reflected by the half mirror 43 is reflected from the first total reflection mirror 44 toward the right eye 401, and the image is formed on the right eye 422 through the second lens 47. The image transmitted through the half mirror 43 is reflected by the second total reflection mirror 45 toward the third lens 48 and then reflected by the third total reflection mirror 46 to form the left eye 421.

이와 같이 하나의 비디오 디스플레이장치(41)에 의해 디스플레이되는 영상이 제1 렌즈(42)를 통과한 후 하프미러(43)에 의해 좌측영상과 우측영상으로 분기된 후 좌측영상은 제2 전반사 미러(45)와 제3 렌즈(48)와 제3 전반사 미러(46)를 거쳐 좌측눈(421)에 도달되고, 우측영상은 제1 전반사 미러(44)와 제2 렌즈(47)를 통해 우측눈(422)에 도달되게 된다. 따라서 하나의 디스플레이장치(41)에서 디스플레이되는 영상을 좌우측 눈으로 실감나게 볼수 있다.As such, the image displayed by one video display device 41 passes through the first lens 42 and then branches into the left image and the right image by the half mirror 43, and then the left image is the second total reflection mirror ( 45 and the third lens 48 and the third total reflection mirror 46 reach the left eye 421, and the right image is the right eye through the first total reflection mirror 44 and the second lens 47. 422). Therefore, the image displayed on one display device 41 can be realistically seen by the left and right eyes.

비디오 디스플레이장치(21)는 PC, VCR, LDP 등과 같은 영상기기의 비디오 신호를 입력받아서 디스플레이하는데, 이 비디오 디스플레이 장치(21)로는 액정표시소자(LCD)나 음극선관(CRT Tube)등이 사용된다.The video display device 21 receives and displays a video signal of an image device such as a PC, a VCR, an LDP, etc. The liquid crystal display (LCD) or a cathode ray tube (CRT tube) is used as the video display device 21. .

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이에 의하면, 하나의 비디오 디스플레이 장치에 의해 동작되도록 되어 있으므로, 종래 2개의 비디오 디스플레이 장치를 사용하던 방식에 비하여 헤드 마운트 디스플레이의 무게가 가벼워 사용이 편리하고, 하나의 비디오 디스플레이 모듈 및 이에 부가되는 회로의 부품을 줄일 수 있어 헤드 마운트 디스플레이의 가격을 줄일 수 있게 된다. 더욱이 본 발명에 따른 HMD는 하프미러를 이용하여 하나의 영상을 좌측영상과 우측영상으로 분기하므로써 보다 양질의 영상을 보게 할 수 있다.As described above, according to the head mounted display of the present invention, since it is operated by one video display device, the weight of the head mounted display is lighter than the conventional method of using two video display devices. The cost of a single video display module and its associated circuitry can be reduced, thereby reducing the cost of a head mounted display. Furthermore, the HMD according to the present invention can make a higher quality image by dividing one image into a left image and a right image using a half mirror.

Claims (4)

하나의 비디오 디스플레이 장치(21); 상기 비디오 디스플레이장치의 영상 크기를 조절하기 위한 제1 렌즈(22); 상기 하나의 디스플레이 장치로부터 발생된 영상을 반사 및 투과하여 두 갈래로 분기시키는 하프미러(23); 상기 하프미러를 투과한 영상을 우측눈측으로 반사하기 위한 제1 전반사 미러(24); 상기 제1 전반사 미러에서 반사된 영상의 크기를 조절하여 우측눈에 전달하기 위한 제2 렌즈(27); 상기 하프미러에서 반사된 영상을 좌측눈으로 전달하기 위하여 좌측방향으로 전반사시키는 제2 전반사 미러(25); 상기 제2 전반사 미러에서 반사된 영상의 크기를 조절하기 위한 제3 렌즈(28); 및 상기 제3 렌즈를 통해 입사된 영상을 좌측눈으로 전반사시키기 위한 제3 전반사 미러(26)를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이.One video display device 21; A first lens 22 for adjusting an image size of the video display device; A half mirror 23 which reflects and transmits an image generated by the one display device into two branches; A first total reflection mirror 24 for reflecting the image transmitted through the half mirror to the right eye side; A second lens 27 for adjusting the size of the image reflected by the first total reflection mirror and transmitting it to the right eye; A second total reflection mirror 25 totally reflecting leftward to transfer the image reflected by the half mirror to the left eye; A third lens 28 for adjusting the size of the image reflected from the second total reflection mirror; And a third total reflection mirror (26) for totally reflecting the image incident through the third lens to the left eye. 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 디스플레이 장치(21)는 LCD 혹은 CRT로 구현되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이장치.The head mounted display device according to claim 1, wherein the video display device (21) is implemented by LCD or CRT. 제1항에 있어서, 상기 비디오 디스플레이장치, 제1 렌즈, 하프미러, 제1 전반사 미러가 동일 수평선상에 위치하고, 상기 제2 전반사 미러가 하프미러와 동일 수직선상에 위치하며, 상기 제3 렌즈와 제3 전반사 미러가 제2 전반사 미러와 동일 수평선상에 위치하여 하프미러에서 투과된 영상을 우측눈에, 하프미러에서 반사된 영상을 좌측눈에 전달하도록 된 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이장치.The display apparatus of claim 1, wherein the video display device, the first lens, the half mirror, and the first total reflection mirror are positioned on the same horizontal line, and the second total reflection mirror is positioned on the same vertical line as the half mirror. And a third total reflection mirror positioned on the same horizontal line as the second total reflection mirror to transfer the image transmitted from the half mirror to the right eye and the image reflected from the half mirror to the left eye. 제1항에 있어서, 상기 비디오 디스플레이장치, 제1 렌즈, 하프미러, 제2 전반사 미러가 동일 수직선상에 위치하고, 상기 제1 전반사 미러가 하프미러와 동일 수평선상에 위치하며, 상기 제3 렌즈와 제3 전반사 미러가 제2 전반사 미러와 동일 수평선상에 위치하여 하프미러에서 투과된 영상을 좌측눈에, 하프미러에서 반사된 영상을 우측눈에 전달하도록 된 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이장치.The display apparatus of claim 1, wherein the video display device, the first lens, the half mirror, and the second total reflection mirror are positioned on the same vertical line, and the first total reflection mirror is positioned on the same horizontal line as the half mirror. And the third total reflection mirror is positioned on the same horizontal line as the second total reflection mirror to transfer the image transmitted from the half mirror to the left eye and the image reflected from the half mirror to the right eye.
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