KR100287710B1 - Head mounted display(hmd) - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A head mounted display(HMD) is provided, which maintains a constant distance and location between optical devices by preventing a reflector from being shaken by installing an elastic member between a frame and the reflector. CONSTITUTION: A liquid crystal display(LCD) panel displays an image. A backlight is arranged on a rear part of the LCD panel and emits a white light to the LCD panel. A half mirror and a reflector(150) transmits or reflects a light transmitted through the LCD panel to change a path of the light. And an eye lens makes an image by making a light including image information incident to an eye of a user. A frame(110) supports the whole system, and a panel fixing part fixes the LCD panel and the backlight to the frame. A mirror fixing part is assembled to the fixing mirror and supports the half mirror and the reflector. And an elastic member(170) is installed between a bottom of the frame and an upper side of the reflector, and provides an elastic force so that the reflector maintains an adhered state to the mirror fixing part.

Description

머리장착형 디스플레이 장치Head mounted display device

본 발명은 개인용 디스플레이 장치로 사용되는 머리 장착형 디스플레이(HMD)에 관한 것으로서 특히, 광학성능에 영향을 미치는 광학계 사이의 거리 및 위치 구조를 변경한 머리장착형 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mounted display (HMD) for use as a personal display device, and more particularly, to a head mounted display device in which a distance and position structure between optical systems affecting optical performance is changed.

최근, 디스플레이 소자의 소형화 추세에 따라 개인용 디스플레이 장치의 수요가 증가하고 있는데, 소형 화상표시소자에서 출력된 화상을 광학계를 이용하여 확대하고, 이에 따른 허상을 눈으로 보게하면서 마치 일정한 거리에 대형의 스크린을 두고 화상을 보는 것과 동일한 효과를 주는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이러한 장치는 대부분 머리에 안경과 같은 방법으로 착용하는 형태를 갖고 있기 때문에 단판식 머리 장착형 디스플레이 장치(Head Mounted Display : 이하 HMD라 함.) 라고 부른다.Recently, the demand for personal display devices is increasing according to the trend of miniaturization of display elements, and the image output from the small image display element is enlarged by using an optical system, and the virtual image is visually observed, thereby allowing a large screen at a constant distance. A display device that has the same effect as viewing an image with the above has been developed. Such devices are called head mounted display devices (HMDs) because most of them are worn in the same way as glasses.

도 1은 일반적인 머리장착형 디스플레이 장치의 외형도로서 정면도를 나타내고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.FIG. 1 is a front view of the general head mounted display device, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 참조번호 110은 시스템 전체를 지지하는 프레임을 나타내고, 120은 화상을 표시하는 액정(LCD)패널을 나타내고, 130은 상기 액정패널(120) 및 액정패널(120)의 후방에 배치되어 상기 액정패널(120)로 백색광을 출사시키는 배면조명(Backlight)(미도시)을 동시에 지지하여 상기 프레임(110)에 고정시키는 패널고정부를 나타낸다.1 and 2, reference numeral 110 denotes a frame supporting the entire system, 120 denotes a liquid crystal (LCD) panel displaying an image, and 130 denotes the liquid crystal panel 120 and the liquid crystal panel 120. The panel fixing part which is disposed at the rear side and simultaneously supports a backlight (not shown) for emitting white light to the liquid crystal panel 120 is fixed to the frame 110.

또한, 참조번호 140은 입사광과 45도의 각도를 이루도록 배치되어 상기 액정패널(120)을 통과하여 화상 정보를 포함하는 광에서 굉량의 1/2은 확대 반사시키고 나머지 1/2은 투과시키는 하프미러(Half mirror)를 나타내고, 150은 상기 하프미러(140)에서 반사된 광을 다시 하프미러(140)의 방향으로 재반사시키는 반사경을 나타내고, 160은 상기 하프미러(140) 및 반사경(150)을 동시에 지지하여 상기 프레임(110)에 고정시키는 미러고정부를 나타낸다.In addition, the reference numeral 140 is disposed to form an angle of 45 degrees with the incident light is passed through the liquid crystal panel 120 in the light containing the image information, half of the magnification is reflected and half the half (mirror) to transmit the other half ( Half mirror), 150 denotes a reflector reflecting the light reflected from the half mirror 140 again in the direction of the half mirror 140, 160 denotes the half mirror 140 and the reflector 150 at the same time It shows a mirror fixing to support and secure to the frame (110).

상기의 구성을 갖는 머리장착형 디스플레이 장치에서 광의 진행경로를 살펴보면, 배면조명(미도시)에서 출사된 백색광은 상기 액정 패널(120)을 통과하면서 화상 정보를 포함하고, 상기 하프미러(140)에서 반사된 광은 상기 반사경(150)의 방향으로 진행하여 다시 반사경(150)에서 하프미러(140)의 방향으로 재반사되어, 상기 하프미러(140)를 통과한 광이 사용자의 눈으로 입사되어 결상된다.Looking at the traveling path of the light in the head mounted display device having the above configuration, the white light emitted from the back light (not shown) includes the image information while passing through the liquid crystal panel 120, and reflected from the half mirror 140 The reflected light travels in the direction of the reflector 150 and is again reflected by the reflector 150 in the direction of the half mirror 140, so that the light passing through the half mirror 140 is incident on the user's eye and formed. .

상기와 같은 머리장착형 디스플레이 장치에서는 설계에서 요구하는 성능을 만족시키기 위해서는 광학계 서로간의 거리(도 2의 L1 및 L2)와 조립후의 자세가 정확하게 유지되어야 한다. 만약, 동작중 거리의 변경 또는 흔들림이 발생하면 사용자의 좌우측 눈으로 입사되어 결상되는 화상의 크기가 서로 다르게 나타날 수 있으며, 신호의 왜곡이 발생하여 화질을 저하시키는 문제점이 발생한다.In the head-mounted display device as described above, the distance between the optical systems (L1 and L2 in FIG. 2) and the posture after assembling must be accurately maintained in order to satisfy the performance required by the design. If the distance is changed or shakes during the operation, the size of the image that is incident to the left and right eyes of the user may be different from each other, and a distortion of the signal may occur to deteriorate the image quality.

도 3은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 반사경의 취부구조를 개선한 종래 기술의 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view of the prior art that improved the mounting structure of the reflector to solve the above problems.

먼저, 도 4의 (A)를 살펴보면, 상기 프레임(110)에서 반사경(150)과 대항되는 위치에 돌기(111)를 형성시킴으로써 상기 프레임(110)과 반사경(15) 사이의 갭(gap)을 최소화하여 시스템의 동작시 상기 반사경(15)의 흔들림을 방지하는 구조이다. 그러나, 돌기(111)를 형성하여 반사경(15)과의 사이에 갭을 최소화 한다 할지라도 사용도중 프레임(110)이나 반사경(150)등의 열변형에 의하여 갭이 커질 수 있을 뿐만 아니라, 이와 같은 돌기구조는 제조시 프레임(110)에 형성된 돌기까지의 거리공차를 엄격히 관리하지 않으면 안되기 때문에 프레임의 제조가 어렵게 되어 제조단가를 상승시키는 문제점이 발생되고, 머리장착형 디스플레이 장치의 동작시 반사경의 흔들림을 완전히 없앨 수 없기 때문에 안정된 화질을 제공할 수 없는 문제점이 발생한다.First, referring to FIG. 4A, a gap 111 is formed between the frame 110 and the reflector 15 by forming the protrusion 111 at a position opposed to the reflector 150 in the frame 110. By minimizing the structure to prevent the shake of the reflector 15 during operation of the system. However, even when the protrusion 111 is formed to minimize the gap with the reflector 15, the gap may be increased due to thermal deformation of the frame 110, the reflector 150, or the like during use. Since the protrusion structure must strictly control the distance tolerance to the protrusion formed on the frame 110 during manufacturing, it becomes difficult to manufacture the frame, which raises the manufacturing cost, and causes the shaking of the reflector during operation of the head mounted display device. There is a problem that can not provide a stable picture quality because it can not be eliminated completely.

한편, 도 3의 (B)를 살펴보면, 상기 프레임(110)과 반사경(150)의 사이에 접착제를 주입하여 고정시킴으로써 동작시 상기 반사경(150)의 흔들림을 방지하는 구조이다. 그러나, 이와 같은 접착구조는 시스템의 조립공정에 접착공정이 추가되기 때문에 조립단가를 상승시키는 문제점이 발생되고, 제품의 불량으로 인하여 고장 발생시 제품수리를 위한 부품분해가 어렵게 되는 문제점이 발생한다.On the other hand, referring to Figure 3 (B), it is a structure to prevent the shaking of the reflector 150 during operation by injecting and fixing the adhesive between the frame 110 and the reflector 150. However, such an adhesive structure has a problem of increasing the assembly cost because the adhesive process is added to the assembly process of the system, it is difficult to disassemble the parts for product repair when a failure occurs due to the defective product.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 프레임과 반사경의 사이에 탄성부재를 설치하여 반사경의 흔들림을 방지함으로써 광학계 사이의 거리 및 위치를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 머리장착형 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object is to install a resilient member between the frame and the reflector to prevent the shake of the reflector head mounted to maintain a constant distance and position between the optical system It is to provide a display device.

도 1은 일반적인 머리장착형 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면,1 is a view showing the configuration of a general head-mounted display device,

도 2는 도 1의 A-A 단면도,2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG.

도 3은 도 2의 B 부분 상세도로서, 종래 기술에 의하여 반사경의 취부구조를 나타내는 도면,FIG. 3 is a detailed view of portion B of FIG. 2 showing a mounting structure of a reflector according to the prior art;

도 4는 도 2의 B 부분 상세도로서, 본 발명에 의하여 반사경의 취부구조를 나타내는 도면.FIG. 4 is a detailed view of portion B of FIG. 2 showing a mounting structure of a reflector according to the present invention; FIG.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110 : 프레임 120 : 액정패널110 frame 120 liquid crystal panel

130 : 패널고정부 140 : 하프미러130: Panel fixing 140: Half mirror

150 :반사경 160 : 미러고정부150: reflector 160: mirror fixing

170 : 탄성부재170: elastic member

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 시스템 전체를 지지하는 프레임(Frame)과, 화상을 표시하는 액정(LCD)패널 및 배면조명(Backlight)을 동시에 지지하여 상기 프레임에 고정시키는 패널고정부와, 상기 프레임에 조립되고 상기 액정패널을 통과한 광의 경로를 변경하는 하프미러(Half mirror) 및 반사경(Reflector)을 지지하여 고정시키는 미러고정부와, 상기 프레임의 저면과 반사경의 상측단 사이에 설치되어 상기 반사경이 미러 고정부에 밀착된 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 머리장착형 디스플레이장치(HMD)를 제공한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, at the same time to support the frame (Frame) for supporting the entire system, the liquid crystal (LCD) panel and the back light (Backlight) for displaying an image to be fixed to the frame A panel fixing unit, a mirror fixing unit for supporting and fixing a half mirror and a reflector assembled in the frame and changing a path of light passing through the liquid crystal panel, and an upper side of the bottom of the frame and the reflecting mirror It is provided between the stages to provide a head-mounted display device (HMD) comprising an elastic member for providing an elastic force to maintain the state in which the reflector is in close contact with the mirror fixing portion.

이때, 상기 탄성부재는 판스프링으로 이루어질 수 있다.At this time, the elastic member may be made of a leaf spring.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명에 의한 반사경의 취부구조를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a mounting structure of the reflector according to the present invention.

본 발명이 적용된 머리장착형 디스플레이 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 화상을 표시하는 액정패널(120), 액정패널(120)의 후방에 배치되어 상기 액정패널(120)로 백색광을 출사시키는 배면조명(Backlight)(미도시), 액정패널(120)을 통과한 광의 경로를 변경하기 위하여 투과 및 반사시키는 하프미러(140) 및 반사경(150), 화상정보를 포함하는 광을 사용자의 눈으로 입사시켜 결상시키는 접안렌즈(미도시)를 포함한다.The head mounted display device to which the present invention is applied is arranged in the rear of the liquid crystal panel 120 and the liquid crystal panel 120 for displaying an image as shown in FIG. Backlight (not shown), the half mirror 140 which transmits and reflects to change the path of the light passing through the liquid crystal panel 120, the reflector 150, and the light including the image information are incident on the user's eyes to form an image. Eyepieces (not shown).

이때, 도 2 및 도 4를 참조하면, 시스템 전체를 지지하는 프레임(110)과, 액정패널(120) 및 배면조명을 동시에 지지하여 상기 프레임(110)에 고정시키는 패널고정부(13)와, 상기 프레임(110)에 조립되고 상기 하프미러(140) 및 반사경(150)을 지지하여 고정시키는 미러고정부(16)와, 상기 프레임(110)의 저면과 반사경(150)의 상측단 사이에 설치되어 상기 반사경(150)이 미러고정부(160)에 밀착된 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(170)을 포함한다.2 and 4, the panel fixing part 13 supporting the entire system and the liquid crystal panel 120 and the back lighting simultaneously and fixing the frame 110 to the frame 110; A mirror fixing part 16 assembled to the frame 110 and supporting and fixing the half mirror 140 and the reflector 150, and installed between the bottom of the frame 110 and the upper end of the reflector 150. And the elastic member 170 providing the elastic force to maintain the state in which the reflector 150 is in close contact with the mirror fixing part 160.

상기 탄성부재(170)는 판스프링으로 이루어질 수 있다. 상기 탄성부재(170)는 상기 프레임(110)의 저면에 접착제를 사용하여 부착되거나 상기 프레임(110)과 반사경(15)의 상측단 사이에 끼워질 수 있다.The elastic member 170 may be made of a leaf spring. The elastic member 170 may be attached to the bottom of the frame 110 using an adhesive or may be fitted between the frame 110 and the upper end of the reflector 15.

상기와 같은 구성에서, 상기 탄성부재(170)는 반사경(150)을 상기 미러고정부(160)로 밀어서 제위치에서 동작에 필요한 정확한 자세를 유지하도록 한다.In such a configuration, the elastic member 170 is to push the reflector 150 to the mirror fixing portion 160 to maintain the correct posture necessary for operation in place.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 머리장착형 디스플레이 장치는 탄성부재에 의해 반사경이 미러고정부에 밀착된 상태를 유지하기 때문에 시스템의 동작시 흔들림이 방지되어 설계시 요구하는 사양을 만족시킬 수 있어서 사용자에게 선명한 화상을 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, the head mounted display device of the present invention maintains a state in which the reflector is in close contact with the mirror fixing part by the elastic member, thereby preventing shaking during operation of the system, thereby satisfying the specification required for design. There is an effect that can provide a clear image.

또한, 접착제를 사용하여 반사경을 고정시키지 않기 때문에 조립고정이 간단하게 되어 생산성을 향상시킬 수 있으며, 제품의 불량 발생시에도 분해가 용이하게 되는 효과가 있다.In addition, since the reflector is not fixed using an adhesive, assembly assembly can be simplified and productivity can be improved, and disassembly can be easily performed even when product defects occur.

Claims (2)

시스템 전체를 지지하는 프레임(Frame)과, 화상을 표시하는 액정(LCD)패널 및 배면조명(Backlight)을 동시에 지지하여 상기 프레임에 고정시키는 패널고정부와, 상기 프레임에 조립되고 상기 액정패널을 통과한 광의 경로를 변경하는 하프미러(Half mirror) 및 반사경(Reflector)을 지지하여 고정시키는 미러고정부와, 상기 프레임의 저면과 반사경의 상측단 사이에 설치되어 상기 반사경이 상기 미러고정부의 하측부에 밀착된 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 머리장착형 디스플레이 장치(HMD).A frame supporting the entire system, a panel fixing unit which simultaneously supports and fixes the LCD panel and the backlight which display an image, and is fixed to the frame, and is assembled to the frame and passes through the liquid crystal panel. A mirror fixing portion for supporting and fixing a half mirror and a reflector for changing a path of light, and a bottom portion of the frame and an upper end of the reflecting mirror so that the reflecting mirror is provided at the lower portion of the mirror fixing portion. Head mounted display device (HMD) characterized in that it comprises an elastic member for providing an elastic force to maintain a close contact with the. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄성부재는 판스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 머리장착형 디스플레이 장치(HMD).Head mounted display device (HMD), characterized in that the elastic member is made of a leaf spring.
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