KR100272375B1

KR100272375B1 - Head mounted display

Info

Publication number: KR100272375B1
Application number: KR1019980028113A
Authority: KR
Inventors: 이상재
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2000-11-15
Also published as: KR20000008343A

Abstract

본 발명은 보다 소형화가 가능하고 부품수를 감소시킬 수 있는 헤드 마운티드 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates to a head mounted display that can be more compact and can reduce the number of parts.

본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이는, 외부에서 입력되는 화상정보를 조사하는 LCD 와 백라이트; 상기 LCD 및 백라이트에서 조사되는 광화상을 반사 및 투과하는 하프미러와; 상기 하프미러에 의하여 반사된 광화상을 정립 허상으로 결상하고, 상기 반사투과수단에 대응하는 위치에 비대칭형 반사경을 포함하여 구성된다. 따라서 LCD 및 하프미러를 반사경에 더욱 근접한 상태로 설치하는 것이 가능하여, 보다 소형의 HMD를 구현할 수 있게 된다. 그리고 상기 하프미러와 반사경은 그들을 지지하는 본체프레임과 일체로 성형하는 것에 의하여, 구성 부품수를 감소시키고 있다.The head mounted display according to the present invention includes an LCD and a backlight for irradiating image information input from the outside; A half mirror for reflecting and transmitting the optical image emitted from the LCD and the backlight; The optical image reflected by the half mirror is formed into an upright virtual image, and an asymmetric reflector is included at a position corresponding to the reflective transmission means. Therefore, it is possible to install the LCD and the half mirror closer to the reflector, thereby realizing a smaller HMD. The half mirror and the reflector are formed integrally with the main frame supporting them, thereby reducing the number of components.

Description

Head mounted display

본 발명은 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display: 이하에서는 HMD라고 칭함)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비대칭 구조의 광학계에 의하여 허상이 디스플레이되도록 함으로써 더욱 소형화 가능하게 구성되는 HMD의 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mounted display (hereinafter referred to as HMD), and more particularly, to a structure of an HMD that can be made more compact by allowing a virtual image to be displayed by an optical system having an asymmetric structure.

HMD는, 비디오장치, TV 또는 컴퓨터 등과 같은 외부 입력장치에서 입력되는 영상을 디스플레이하는 것으로, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 보다 대형의 화상을 즐길 수 있는 디스플레이장치이다. 즉 사용자의 두눈에 화상을 디스플레이할 수 있도록 한쌍의 LCD를 사용하고, 이러한 LCD에 대응하는 결상계를 구성하는 것에 의하여 각각의 LCD화상을 확대하여 좌우의 양안에 정립 허상으로 결상되도록 함으로써, 사용자는 보다 대형의 화상을 즐길 수 있게 되는 것이다. 일반적인 HMD의 구조를 도 1 및 도 2를 기준으로 설명한다.The HMD displays an image input from an external input device such as a video device, a TV, or a computer. The HMD is a display device that allows a user to enjoy a larger image while wearing the head. That is, by using a pair of LCDs to display an image to the eyes of the user, and by forming an imaging system corresponding to such LCDs, each LCD image is enlarged to form an image in the left and right in both eyes. Larger images can be enjoyed. The structure of a general HMD will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 일반적인 HMD의 구성 원리를 설명하는 설명도이다. HMD에 있어서 결상계를 구성하는 반사경은, 볼록한 거울 또는 오목한 거울을 사용하는 방법이 있으나, 일반적으로 색수차의 제거와 씨스루(See through) 기능의 확보 용이성으로 인하여 오목거울을 사용하는 방법이 많이 채택되고 있으며, 도 1 및 도 2에도 오목거울의 반사경을 이용하는 일반적인 구성을 예시하고 있다.1 is an explanatory diagram for explaining a construction principle of a general HMD. The reflector constituting the imaging system in the HMD has a method of using a convex mirror or a concave mirror, but generally a method of using a concave mirror is adopted due to the ease of removing chromatic aberration and securing the see through function. 1 and 2 illustrate a general configuration using a reflecting mirror of a concave mirror.

도 1에 있어서, 오목한 반사경(1)의 반지름을 R이라고 하면, 오목한 반사경의 버택스(Vertex)로 부터 반지름의 1/2에 해당하는 지점에 초점(F)이 형성된다. 그리고 상기 초점(F)의 내측(반사경과 초점의 사이 부분)에 물체(Object)를 두면 오목거울인 반사경(1)의 굴절력에 의하여 반사경(1)의 반사측에는 확대된 정립 허상(I)이 맺히게 된다. 이와 같은 원리에 의하여 형성되는 정립 허상이 사용자의 양안에 인식되는 것에 의하여 HMD 사용자는 대형의 화상을 즐길 수 있게 되는 것이다.In Fig. 1, if the radius of the concave reflector 1 is R, the focal point F is formed at a point corresponding to 1/2 of the radius from the vertex of the concave reflector. When the object is placed inside the focal point F (between the reflecting mirror and the focal point), the enlarged upright virtual image I is formed on the reflecting side of the reflecting mirror 1 by the refractive power of the reflecting mirror 1 which is a concave mirror. do. The image virtual image formed by the above principle is recognized in both eyes of the user so that the HMD user can enjoy a large image.

도 2는 일반적인 HMD의 구성을 보이고 있다. 도시한 바와 같이 일반적인 HMD는, 외부에서 입력되는 화상이 디스플레이되는 LCD로 구성되는 디스플레이부(5)와, 상기 디스플레이부(5)의 화상에 조명을 공급하기 위한 백라이트(3), 그리고 상기 디스플레이부(5)에서의 화상의 광경로를 변경하기 위한 하프미러(7), 그리고 하프미러(7)에 의하여 반사되는 화상을 상술한 원리를 이용하여 확대된 정립 허상을 형성하기 위한 반사경(1)을 포함하여 구성된다.2 shows a configuration of a general HMD. As shown, a typical HMD includes a display unit 5 consisting of an LCD on which an image input from the outside is displayed, a backlight 3 for supplying illumination to the image of the display unit 5, and the display unit. The half mirror 7 for changing the optical path of the image in (5), and the reflector 1 for forming the enlarged standing virtual image using the above-described principle of the image reflected by the half mirror 7 It is configured to include.

주로 LCD로 구성되는 디스플레이부(5)에는 외부에서의 영상 신호가 디스플레이된다. 그리고 백라이트(3)는 상기 디스플레이부(5)에 디스플레이된 화상을 하프미러(7)를 향하여 투사시키고, 하프미러(7)는 백라이트(3)에 의하여 제공되는 광의 일부는 투과시키고 다른 일부는 반사경(1)을 향하여 반사시키게 된다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하프미러(7)의 중심부분은 반사경(1)의 중심부분와 일치하는 높이를 가지는 대칭형구조를 가지도록 구성되어 있다. 또한 상기 하프미러(7)는 상술한 바와 같이, 반사경(1)에 의하여 형성되는 초점(F)의 내측에 위치시킴으로써 반사경(1)에 의하여 정립 허상이 형성되도록 하고 있다.An image signal from the outside is displayed on the display unit 5 mainly composed of LCDs. The backlight 3 projects the image displayed on the display unit 5 toward the half mirror 7, and the half mirror 7 transmits a part of the light provided by the backlight 3 while the other part reflects the mirror. Reflected toward (1). As shown in FIG. 2, the central portion of the half mirror 7 is configured to have a symmetrical structure having a height that matches the central portion of the reflector 1. As described above, the half mirror 7 is positioned inside the focal point F formed by the reflecting mirror 1 so that an upright virtual image is formed by the reflecting mirror 1.

상기 하프미러(7)에 의하여 반사경(1) 측으로 반사된 화상은, 상술한 원리에 의하여 반사경(1)의 이면 부분에 정립허상(I)으로 형성되고, 사용자는 하프미러(7)를 통하여 상기 허상(I)을 인식할 수 있게 되는 것이다.The image reflected by the half mirror 7 toward the reflecting mirror 1 side is formed as an upright image I on the rear part of the reflecting mirror 1 according to the above-described principle, and the user can The virtual image (I) can be recognized.

상술한 바와 같이 종래의 구조에 의하면, 오목한 반사경(1)의 중심을 지나는 광축에 대하여 대칭인 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 즉, 45도의 각도를 가지고 설치되는 하프미러(7)의 중심이 상기 반사경(1)의 중심과 일치하는 위치에 설치되어 있어서, 상기 하프미러(7) 및 반사경(1)의 중심을 지나는 광축은, 그 상하에서 대칭인 상태로 반사되면서 상술한 정립 허상이 형성되도록 구성되어 있다.As described above, according to the conventional structure, it can be seen that it has a structure symmetrical with respect to the optical axis passing through the center of the concave reflector 1. That is, the center of the half mirror 7 is installed at a position coinciding with the center of the reflecting mirror 1, the optical axis passing through the center of the half mirror 7 and the reflecting mirror 1 The above-described upright virtual image is formed while being reflected in a symmetrical state from above and below.

상기 하프미러(7)에 의하여 반사되는 광은 반사경(1)의 전체부분을 사용하여 정립 허상이 맺히도록 하고 있고, 따라서 상술한 바와 같이 반사경(1)과 하프미러(7)의 상대적인 대칭구조에 의하여 HMD의 전체적인 크기에 제한을 받고 있는 것이 사실이다.The light reflected by the half mirror 7 is formed to form an image virtual image by using the entire portion of the reflector 1, and as a result, as described above, the relative mirror structure of the reflector 1 and the half mirror 7 It is true that the overall size of the HMD is limited.

실질적으로 HMD는 개인용 전자기기이기 때문에, 휴대성을 무시할 수 없다. 휴대성을 향상시키기 위해서는 전체적인 크기가 가장 중요한 요소가 된다. 그러나 상술한 바와 같이 종래의 구조에 의하면 소형화하는 과정에도 일정한 제약이 뒤따르고 있는 실정이다. 즉 하프미러(7)와 반사경(1)의 구조가 전체적으로 대칭인 광학계를 구성하고 있기 때문에 소형화하는 부분에 일정한 한계가 지적된다. 따라서 종래의 구조에 의하면 제품의 소형화에 한계가 있는 단점이 지적됨을 알 수 있다. 이러한 단점은 휴대성을 저하시킴과 동시에 이동시 별도의 케이스에 넣지 않으면 불편해지는 단점을 초래하기도 한다.In fact, since HMDs are personal electronic devices, portability cannot be ignored. Overall size is the most important factor to improve portability. However, as described above, according to the conventional structure, there are certain restrictions on the miniaturization process. That is, since the structure of the half mirror 7 and the reflecting mirror 1 comprises the optical system which is symmetrically, a certain limit is pointed out in the part which is miniaturized. Therefore, according to the conventional structure it can be seen that the disadvantage that there is a limit in miniaturization of the product. These disadvantages reduce the portability and at the same time cause inconveniences that do not put in a separate case when moving.

그리고 이와 같이 크기가 크다는 것은 휴대성 뿐만 아니라 사용성에도 다소 문제가 지적된다. 즉, HMD의 본체 크기가 크면 사용자가 머리에 착용하는 경우 착용감이 나빠짐과 동시에 장시간 착용시 피로감을 가져오기 때문에 불편함이 제기되는 단점이 있다.And such a large size is pointed out a problem in usability as well as portability. In other words, if the body size of the HMD is large, the user wears on the head, the wear is worse and at the same time the inconvenience caused by the long-time wear brings a disadvantage.

도 3에는 상술한 바와 같은 종래의 HMD의 분해상태 측면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 하프미러(7)와 반사경(1)은, 합성수지재로 성형되는 HMD의 본체프레임(2)의 전면 및 후면에 각각 조립된다. 그리고 LCD 디스플레이부(5)와 그 상부에, 백라이트(3)가 설치되는 장착프레임(4)도 상기 본체프레임(2)의 상부에 조립된다.3 is an exploded side view of the conventional HMD as described above. As shown, the half mirror 7 and the reflector 1 are assembled on the front and rear surfaces of the main body frame 2 of the HMD, which is formed of a synthetic resin material, respectively. In addition, the LCD display unit 5 and a mounting frame 4 on which the backlight 3 is installed are also assembled on the main body frame 2.

이와 같은 종래의 구조에 의하면 상기 하프미러(7)와 반사경(1)은, 각각 별도로 만들어진 다음, 본체프레임(2)에 조립되는 것에 의하여 전체적인 구성이 완성된다. 그러나 이와 같이 하프미러(7)와 반사경(1)을 별도로 제조하여 본체프레임(2)에 조립하는 것은, 여러가지 면에서 불편하다. 예를 들면 제품을 완성하기 위한 구성 부품의 수가 증가하는 단점과, 각각의 구성부품을 조립하는 조립공정도 복잡해지는 단점도 지적된다.According to such a conventional structure, the half mirror 7 and the reflecting mirror 1 are made separately, and then assembled to the main body frame 2 to complete the overall configuration. However, it is inconvenient in many respects to manufacture the half mirror 7 and the reflector 1 separately, and to assemble them to the main frame 2. For example, the disadvantage of increasing the number of components for completing a product, and the assembly process of assembling each component is also pointed out.

이상에서 살펴본 바와 같이 종래의 HMD의 구조에 의하면, 전체적인 대칭 광학계를 구성하는 것에 의한 소형화에 의한 단점과, 다수개의 구성부품으로 구성되는 점에 기인하는 단점 등이 있음을 알 수 있다.As described above, according to the structure of the conventional HMD, it can be seen that there are disadvantages due to miniaturization by constituting the entire symmetrical optical system and disadvantages due to the point of being composed of a plurality of components.

본 발명은 상술한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 소형화 가능한 HMD를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages, and an object thereof is to provide a more compact HMD.

본 발명의 다른 목적은, 광학계의 구성부품을 일부 일체화하는 것에 의하여, 보다 간단한 구조의 HMD를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an HMD having a simpler structure by integrating a part of an optical system component.

도 1은 일반적인 HMD의 원리를 보이는 설명도.1 is an explanatory diagram showing the principle of a general HMD.

도 2는 종래의 HMD의 구성을 보인 개략도.Figure 2 is a schematic view showing the configuration of a conventional HMD.

도 3은 종래의 HMD의 구성을 보인 분해 측면도.Figure 3 is an exploded side view showing the configuration of a conventional HMD.

도 4은 본 발명에 의한 HMD의 원리를 보이는 설명도.4 is an explanatory diagram showing the principle of HMD according to the present invention;

도 5는 본 발명에 의한 HMD의 구성을 보인 개략도.Figure 5 is a schematic diagram showing the configuration of the HMD according to the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 HMD의 광학계를 보인 개략도.6 is a schematic view showing an optical system of the HMD according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 HMD의 광학계를 보인 개략도.7 is a schematic view showing an optical system of the HMD according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 ..... 반사경 12 ..... 하프미러10 ..... Reflectors 12 ..... Half mirror

14 ..... LCD디스플레이부 16 ..... 백라이트14 ..... LCD Display 16 ..... Backlight

20, 30 ..... 본체프레임 22, 32 ..... 반사부20, 30 ..... Body frames 22, 32 ..... Reflectors

24, 34 ..... 하프미러부 26, 36 ..... LCD디스플레이부24, 34 ..... Half mirror 26, 36 ..... LCD display

28, 38 ..... 백라이트28, 38 ..... Backlight

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 HMD는, 외부에서 입력되는 화상정보를 조사하는 광화상발생수단; 상기 광화상발생수단에서의 광화상을 반사 및 투과하는 반사투과수단; 상기 반사투과수단에 의하여 반사된 광화상을 정립 허상으로 결상하고, 상기 반사투과수단에 대응하는 위치에 비대칭형으로 설치되는 허상형성수단을 포함하여 구성되어; 상기 광화상발생수단과 반사투과수단을 비대칭형 허상형성수단에 더욱 근접한 상태로 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.HMD according to the present invention for achieving the above object, the optical image generating means for irradiating the image information input from the outside; Reflection transmitting means for reflecting and transmitting the optical image in the optical image generating means; A virtual image forming means for forming an optical image reflected by the reflective transmission means into an upright virtual image and asymmetrically installed at a position corresponding to the reflective transmission means; The optical image generating means and the reflection transmitting means can be installed in a state closer to the asymmetric virtual image forming means.

이와 같이 광화상발생수단에서의 광축을 기준으로 비대칭의 결상수단을 구현하는 것에 의하여, 보다 컴팩트한 구성이 가능하게 된다.Thus, by implementing the asymmetrical imaging means with respect to the optical axis in the optical image generating means, a more compact configuration is possible.

본 발명의 구체적인 실시예에 의하면, 상기 허상형성수단은 버텍스의 일측면만을 구성하는 비대칭의 오목한 반사경으로 구성된다. 그리고 반사투과수단은 하프미러로 구성되고, 상기 하프미러 및 반사경은, 그들을 지지하는 본체프레임과 일체로 형성되어, 구성 부품수를 감소시키고 조립공정을 보다 간단하게 할 수 있게 한다.According to a specific embodiment of the present invention, the virtual image forming means is composed of an asymmetric concave reflector constituting only one side of the vertex. The reflective transmission means is composed of a half mirror, and the half mirror and the reflector are integrally formed with the main body frame supporting them, thereby reducing the number of components and making the assembly process simpler.

본 발명의 다른 실시예에 의한 HMD는, 외부에서 입력되는 화상정보를 조사하는 광화상발생수단과; 상기 광화상발생수단에서의 광화상을 반사 및 투과시키는 반사투과부와; 상기 반사투과부에서의 광화상을 정립 허상으로 결상하는 반사부; 그리고 상기 반사투과부와 반사부를 일체로 구비하는 본체프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고 있다. 그리고 보다 구체적인 실시예에 의하면, 상기 반사투과부와 반사부는 각각 투명재질의 본체프레임의 해당 부분에 반투과코팅층과 반사코팅층을 형성하는 것에 의하여 구성된다.HMD according to another embodiment of the present invention, the optical image generating means for irradiating the image information input from the outside; A reflection transmission unit for reflecting and transmitting the optical image in the optical image generating means; A reflection unit for forming an optical image in the reflection transmission unit into an upright virtual image; And it is characterized in that it comprises a main body frame having the reflection transmission unit and the reflection unit integrally. According to a more specific embodiment, the reflective transmitting portion and the reflective portion are formed by forming a transflective coating layer and a reflective coating layer on the corresponding portions of the body frame made of a transparent material, respectively.

이와 같은 실시예에 의하면, HMD의 광학계의 부품을 일체로 성형하는 것이 가능하게 되어, 부품수의 감소 및 조립공정의 효율을 향상시키는 효과가 기대된다.According to this embodiment, it becomes possible to integrally mold the parts of the optical system of the HMD, and the effect of reducing the number of parts and improving the efficiency of the assembly process is expected.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Next, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

상술한 바와 같이 반사경 타입의 HMD에 의한 광학계는 도립 실상이 아니라, 정립 허상이다. 이와 같은 정립 허상 광학계는, 도립 실상이 결상되는 광학계와는 달리 물체가 있는 쪽으로 상(I)이 형성되고, 광의 굴절이 일어나는 반사경의 부위의 광축을 기준으로 물체가 있는 쪽만이 이용되는 것이 특징이라고 할 수 있다. 본 발명은 이러한 점에 착안하고 있다.As described above, the optical system by the reflector type HMD is not an inverted real image but an upright virtual image. Unlike the optical system in which the inverted real image is formed, such an image-mounted virtual image optical system is characterized in that an image (I) is formed toward an object and only an object is used on the basis of the optical axis of the part of the reflector where the refraction of light occurs. can do. The present invention focuses on this point.

본 발명의 기본적인 원리를 도시하고 있는 도 4에 도시한 바와 같이, 반사경(10)의 포커스(F)의 내측에 물체를 둘 경우, 상기 물체에 의하여 형성되는 허상(I)은, 물체가 있는 부분의 수평 부분에 대응하는 반사경(10)의 후방에 형성된다. 따라서 도 4에 도시한 바와 같이, 물체(O)를 반사경(10)의 초점의 하방에 위치시킬 경우, 광학계에 의하여 형성되는 허상(I)은, 상기 물체(O)의 수평 위치에 대응하는 부분에 맺히게 된다. 이러한 원리를 이용하면, 실질적으로 반사경(10)의 하반부만을 이용하여 확대된 정립 허상을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한 반사경(10)의 하반부만을 이용하는 것에 의하여, 반사경(10)의 크기를 줄일 수 있음과 동시에, 물체(O)를 반사경 측으로 더욱 근접시킨 상태에서 확대된 정립 허상을 즐길 수 있게 되는 것이다.As shown in Fig. 4 showing the basic principle of the present invention, when an object is placed inside the focus F of the reflector 10, the virtual image I formed by the object is a part having an object. It is formed at the rear of the reflector 10 corresponding to the horizontal portion of the. Therefore, as shown in FIG. 4, when the object O is positioned below the focal point of the reflector 10, the virtual image I formed by the optical system corresponds to a horizontal position of the object O. It is concluded. Using this principle, it becomes possible to form an enlarged upright virtual image using substantially only the lower half of the reflector 10. In addition, by using only the lower half of the reflector 10, the size of the reflector 10 can be reduced and the enlarged upright virtual image can be enjoyed while the object O is brought closer to the reflector side.

도 5는 상기와 같은 원리를 적용한 본 발명에 의한 HMD의 개략적인 구성도를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 HMD의 반사경(10)은 초점(F)을 중심으로 상하 대칭인 구조의 전체를 이용하는 종래의 것과는 달리, 하반부만을 반사경으로 이용하고 있다. 또한 하반부만을 이용하는 것에 의하여, 실질적으로는 하프미러(12)를 상기 반사경(10) 측으로 더욱 근접시키는 것이 가능하게 되고, 따라서 하프미러(12)에서 반사하는 광의 소오스인 LCD 디스플레이부(14) 및 백라이트(16)의 위치를 반사경 측으로 더욱 근접시키는 것이 가능하게 된다.5 shows a schematic configuration diagram of an HMD according to the present invention to which the principle described above is applied. As shown in the figure, the reflector 10 of the HMD according to the present invention uses the lower half only as the reflector, unlike the conventional case using the entire structure which is vertically symmetric about the focal point F. As shown in FIG. In addition, by using only the lower half, it becomes possible to substantially bring the half mirror 12 closer to the reflecting mirror 10 side, and thus the LCD display unit 14 and the backlight, which are sources of light reflected by the half mirror 12, are provided. It is possible to bring the position of 16 closer to the reflector side.

즉, 본 발명에 의하면 디스플레이부(14)와 상기 디스플레이부(14)에서의 화상을 투과 및 반사하는 하프미러(12)를 반사경(10)의 하반부에 해당하는 부분으로 반사시킬 수 있도록 설치하는 것에 의하여 실질적으로 반사경(10)의 하반부만을 이용한다. 따라서 종래의 것에 비하여 반사경의 상반부를 이용하지 않게 되기 때문에, 실질적으로 하반부만을 가지는 반사경(10) 및 이러한 반사경(10)에 대응하는 위치에 설치되는 하프미러(12)를 사용하여 HMD를 구성하는 것이 가능하게 되는 것임을 알 수 있다.That is, according to the present invention, the display unit 14 and the half mirror 12 that transmits and reflects the image from the display unit 14 are provided so as to be reflected to a portion corresponding to the lower half of the reflector 10. As a result, only the lower half of the reflector 10 is used. Therefore, since the upper half of the reflector is not used as compared with the conventional one, it is necessary to construct the HMD using the reflector 10 having only the lower half and the half mirror 12 provided at a position corresponding to the reflector 10. It can be seen that it is possible.

상술한 본 발명의 설명에 있어서는, 디스플레이부(14)에서의 화상을 반사하는 하프미러(12)를 반사경(10)의 하반부에 위치시키는 것으로 도시되고 설명되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, HMD는 확대된 정립 허상을 사용자에게 디스플레이하기 위한 것이고, 정립 허상은 실질적으로 물체(O)가 위치하는 부분에 대응하는 수평부분에 맺히는 것을 감안하면, 반사경의 상반부를 이용하는 것도 가능함은 물론이다. 그리고 실제로 사용자가 양안으로 HMD의 내부를 보는 윈도우(도시생략)는, 본 발명에 의한 반사경(10)에 대응하는 부분에 설치하면 된다.In the above description of the present invention, the half mirror 12 reflecting the image in the display unit 14 is illustrated and described as being positioned in the lower half of the reflector 10, but is not limited thereto. As described above, the HMD is for displaying the enlarged upright virtual image to the user, and considering that the upright virtual image is substantially formed in a horizontal portion corresponding to the portion where the object O is located, it is also possible to use the upper half of the reflector. Of course. In addition, the window (not shown) which a user actually sees inside the HMD with both eyes may be provided in the part corresponding to the reflector 10 by this invention.

따라서 본 발명에 의하면 상반부가 제거된 반사경(10)과, 상기 반사경 측으로 더욱 근접한 상태로 설치되는 하프미러(12) 및 디스플레이부(14)에 의하여 더욱 컴팩트한 상태로 HMD를 구성하는 것이 가능하게 됨을 알 수 있다. 도 5에 있어서, 도면부호 Ha로 도시한 것은 상술한 본 발명을 적용하는 경우의 전체적인 HMD의 외곽면을 도시한 것이고, 점선의 Hb로 도시한 것은 종래의 HMD의 전체적인 외곽 구성을 보인 것이다. 일견하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 구조를 적용하면 종래의 것에 비하여 크기가 훨씬 소형화되는 것임을 알 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to configure the HMD in a more compact state by the reflector 10 having the upper half removed and the half mirror 12 and the display unit 14 installed closer to the reflector side. Able to know. In FIG. 5, indicated by the reference numeral Ha shows the overall outer surface of the HMD in the case of applying the present invention described above, and indicated by the dotted line Hb shows the overall outline of the conventional HMD. As can be seen at a glance, it can be seen that the application of the structure according to the present invention results in a much smaller size than the conventional one.

이와 같이 종래의 것에 비하여 소형화시킬 수 있는 것은, 종래의 것은 광축을 기준으로 상하 대칭인 광학계를 구성하고 있음에 비하여 본 발명에 의한 광학계는 반사경의 일측(예를 들면 하반부)만을 이용하는 비대칭형으로 구성하고 있다는 사실에 기인하고 있음을 알 수 있을 것이다.As compared with the conventional one, the optical system according to the present invention can be miniaturized by using only one side (for example, the lower half) of the reflector, while the conventional one constitutes an optical system that is vertically symmetric with respect to the optical axis. You can see that this is due to the fact.

다음에는 도 6에 기초하면서 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 본 실시예는 상술한 바와 같은 제1실시예에 더하여, 구성 부품의 수를 더욱 간단하게 할 수 있도록 구성되는 실시예이다.Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. This embodiment is an embodiment configured to simplify the number of components in addition to the first embodiment as described above.

도 3에서 도시한 종래의 구성예에 의하면 반사경(1)과 하프미러(7)는 본체프레임(2)와는 별개로 제조된 다음, 본체프레임(2)에 조립되었다. 이러한 종래의 것에 대하여, 본 실시예는 본체프레임(2)과 하프미러 및 반사경을 일체로 성형하는 것에 의하여, 구성의 단순화를 도모하는 것이다.According to the conventional structural example shown in FIG. 3, the reflector 1 and the half mirror 7 are manufactured separately from the main frame 2, and then assembled to the main frame 2. In this conventional case, the present embodiment aims to simplify the configuration by integrally molding the main frame 2, the half mirror and the reflecting mirror.

구체적인 구성은 도 6에 도시한 바와 같이, 반사부(22)와 하프미러부(24)가 본체프레임(20)과 일체로 성형된다. 상기 본체프레임(20)은 투명한 재질의 것, 예를 들면 투명한 합성수지재의 사출 성형 또는 유리 몰딩(glass molding)으로 성형된다. 그리고 하프미러부(24)의 기능인 투과 및 반사 기능을 확보하기 위하여, 상기 하프미러부(24)의 외측에는 반투과 코팅층(24a)을 형성한다. 이렇게 반투과 코팅층을 형성하는 것에 의하여, 디스플레이부(26)의 화상이 백라이트(28)에 의하여 조사되는 경우, 반정도는 투과시키고, 반정도는 반사부(22)를 향하여 반사시키게 된다. 그리고 본체프레임(20)의 전방에 일체로 성형된 반사부(22)의 내측에는 상기 하프미러부(24)에서 반사된 광을 반사하기 위한 반사코팅층(22a)이 성형되어 있다. 물론 상기 반사부(22)는 종래의 반사경과 동일한 기능을 수행하는 부분으로 반사부의 초점 거리 이내에 위치하는 물체(실질적으로는 하프미러부에 의하여 반사되는 영상)의 확대된 정립 허상을 제공하게 된다.6, the reflector 22 and the half mirror 24 are integrally formed with the main frame 20. The body frame 20 is formed of a transparent material, for example, injection molding or glass molding of a transparent synthetic resin material. In order to secure the transmissive and reflective functions of the half mirror portion 24, a semi-transmissive coating layer 24a is formed outside the half mirror portion 24. By forming the transflective coating layer as described above, when the image of the display unit 26 is irradiated by the backlight 28, half of the light is transmitted and half is reflected toward the reflector 22. In addition, a reflection coating layer 22a for reflecting the light reflected by the half mirror part 24 is formed inside the reflection part 22 integrally formed in front of the main body frame 20. Of course, the reflector 22 performs the same function as the conventional reflector to provide an enlarged upright virtual image of an object (substantially an image reflected by the half mirror part) located within the focal length of the reflector.

그리고 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 의한 반사부(22)와 하프미러부(24)의 구성은 제1실시예와 동일한 것임을 알 수 있다. 즉, 상술한 제1실시예와 동일하게, 하프미러부(24)를 반사부(22)의 일측 하반부에 대응하는 부분에 일체로 성형될 수 있도록 구성하는 것에 의하여, 상술한 제1실시예와 동일하게 보다 소형화되는 HMD를 구현하는 것이 가능하게 된다. 더욱이 본 실시예에 의하여, 하프미러부(24) 및 반사부(22)를 본체프레임(20)과 일체로 성형하는 것에 의하여 구조도 더욱 간단해 지는 효과를 기대할 수 있게 될 것이다.As shown in FIG. 6, it can be seen that the configuration of the reflecting portion 22 and the half mirror portion 24 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, as in the above-described first embodiment, the half mirror portion 24 is formed to be integrally formed in a portion corresponding to one of the lower half portions of the reflecting portion 22. Equally, it is possible to implement HMDs that are more compact. In addition, according to the present embodiment, the half mirror portion 24 and the reflecting portion 22 by forming the body frame 20 integrally it will be expected to the effect that the structure becomes simpler.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 HMD의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 본 실시예는, 실질적으로 종래의 HMD의 구성에서, 하프미러부(34)와 반사부(32)를 본체프레임(30)에 일체화시키는 것을 기술적 요지로 하고 있다. 따라서 실질적인 구성은 도 6에 도시한 실시예와 거의 동일한 것이다.7 schematically illustrates a configuration of an HMD according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the technical gist of the present invention is to integrate the half mirror portion 34 and the reflecting portion 32 into the main body frame 30 in the structure of the conventional HMD. Therefore, the practical configuration is almost the same as the embodiment shown in FIG.

간단하게 설명하면, 상기 본체프레임(30)은 투명한 재질의 것, 예를 들면 투명한 합성수지재의 사출 성형 또는 유리 몰딩(glass molding)으로 성형된다. 그리고 하프미러부(34)의 기능인 투과 및 반사 기능을 확보하기 위하여, 상기 하프미러부(34)의 외측에는 반투과 코팅층(34a)을 형성한다. 이렇게 반투과 코팅층을 형성하는 것에 의하여, 디스플레이부(36)의 화상이 백라이트(38)에 의하여 조사되는 경우, 반정도는 투과시키고, 반정도는 반사부(32)를 향하여 반사시키게 된다. 그리고 본체프레임(30)의 전방에 일체로 성형된 반사부(32)의 내측에는 상기 하프미러부(34)에서 반사된 광을 반사하기 위한 반사코팅층(32a)이 성형되어 있다. 물론 상기 반사부(32)는 종래의 반사경과 동일한 기능을 수행하는 부분으로 반사부의 초점 거리 이내에 위치하는 물체(실질적으로는 하프미러부에 의하여 반사되는 영상)의 확대된 정립 허상을 제공하게 된다.In brief, the main body frame 30 is formed of a transparent material, for example, injection molding or glass molding of a transparent synthetic resin material. In order to secure the transmissive and reflective functions of the half mirror portion 34, a semi-transmissive coating layer 34a is formed on the outside of the half mirror portion 34. By forming the transflective coating layer as described above, when the image of the display unit 36 is irradiated by the backlight 38, half is transmitted and half is reflected toward the reflecting unit 32. In addition, a reflection coating layer 32a for reflecting the light reflected by the half mirror part 34 is formed inside the reflection part 32 integrally formed in front of the main body frame 30. Of course, the reflector 32 performs the same function as the conventional reflector to provide an enlarged upright virtual image of an object (substantially an image reflected by the half mirror unit) located within the focal length of the reflector.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 도 7에 도시한 실시예는 종래의 HMD에 단독으로 적용될 수 있다. 이와 같은 본 실시예의 구성에 의하면, HMD의 광학계를 구성하는 다수개의 부품을 단일화하는 것에 의하여 보다 단순한 구조로 구현이 가능하게 될 것이다.As can be seen from the above description, the embodiment shown in FIG. 7 can be applied alone to a conventional HMD. According to the configuration of the present embodiment as described above, it will be possible to implement a simpler structure by unifying a plurality of components constituting the optical system of the HMD.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다.According to the present invention as described above it can be expected the following effects.

먼저, 본 발명의 제1실시예에 의하면 하프미러를 반사경의 촛점을 중심으로 일측(예를 들면 하반부)에 설치하는 것에 의하여, 하프미러, 반사경, 그리고 LCD 디스플레이부가 점유하는 공간을 대폭 축소하는 것이 가능하게 된다. 따라서 본 발명에 의한 HMD는 크기의 면에 있어서 종래에 비하여 훨씬 소형화되어, 휴대성 및 착용감이 향상됨은 물론 보관시에도 편리한 효과가 기대된다. 이러한 잇점은, 본 발명에 의한 HMD의 광학계가 광축을 기준으로 비대칭인 광학계를 구성하고 있는 사실에 기초하고 있다.First, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to greatly reduce the space occupied by the half mirror, the reflector, and the LCD display unit by installing the half mirror on one side (for example, the lower half) around the focus of the reflector. It becomes possible. Therefore, the HMD according to the present invention is much smaller in size than the conventional one, and the portability and the feeling of wearing are improved as well as a convenient effect in storage. This advantage is based on the fact that the optical system of the HMD according to the present invention constitutes an asymmetric optical system with respect to the optical axis.

그리고 본 발명에 의하면, 실질적으로 반사경의 하반부만이 LCD의 이미지를 결상시키는데 사용되고 있기 때문에, 상반부를 제거한 상태로 구현하는 것이 가능하게 되고, 따라서 LCD와 반사경의 기구적인 간섭을 제거하는 것에 의하여, 구조적인 잇점도 같이 달성된다.According to the present invention, since only the lower half of the reflector is actually used to form an image of the LCD, it is possible to implement the state in which the upper half is removed, thereby eliminating mechanical interference between the LCD and the reflector. The benefits are also achieved.

또한 도 6 및 도 7에 도시한 본 발명의 제2실시예 및 제3실시예에 의하면, 광학계를 구성하기 위한 하프미러부와 반사부를 본체프레임과 일체로 성형하는 것에 의하여, 구성 부품수를 줄임으로써 보다 간단한 구조 및 조립성을 향상시키는 잇점을 기대할 수 있게 된다.In addition, according to the second and third embodiments of the present invention shown in Figs. 6 and 7, by forming the half mirror portion and the reflecting portion integrally with the main frame to form the optical system, the number of components is reduced. As a result, it is possible to expect an advantage of improving a simpler structure and assemblability.

Claims

Optical image generating means for irradiating image information input from the outside;

Reflection transmitting means for reflecting and transmitting the optical image in the optical image generating means;

A virtual image forming means for forming an optical image reflected by the reflective transmission means into an upright virtual image and asymmetrically installed at a position corresponding to the reflective transmission means;

And the optical image generating means and the reflection transmitting means are installed closer to the asymmetric virtual image forming means.

The display apparatus according to claim 1, wherein the virtual image forming means comprises an asymmetrical concave reflector formed by only one side of the vertex.

The display apparatus according to claim 2, wherein the reflector comprises only an upper half or a lower half of the symmetrical reflector.

The display apparatus according to claim 2 or 3, wherein the reflective transmission means comprises a half mirror, and the half mirror and the reflector are integrally formed with a main frame supporting them.

The display apparatus according to claim 1, wherein the main body frame is formed of a transparent material, and the reflector and the half mirror are formed by molding a reflection coating layer on an inner side and a semi-transmissive coating layer on an outer side, respectively.

A reflection transmission unit for reflecting and transmitting the optical image in the optical image generating means;

A reflection unit for forming an optical image in the reflection transmission unit into an upright virtual image; And

And a main body frame having the reflection transmitting unit and the reflection unit integrally therewith.

6. The replay apparatus according to claim 5, wherein the reflective transmitting portion and the reflective portion are formed by forming a transflective coating layer and a reflective coating layer on corresponding portions of the main body frame made of a transparent material.