KR100304621B1 - Image illumination device for head mounted display - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An image illumination device for head mounted display is provided to form compactly a head mounted display by changing a structure and an optical alignment of an optical unit. CONSTITUTION: A light source(30) is used for generating and irradiating light. A polarizer(43) is used for transmitting a part of the light radiated from the light source(30). A polarization beam splitter(45) is arranged on a light path in order to change a polarizing direction of incident ray by transmitting or reflecting the incident ray according to polarization components. A spherical reflective mirror(49) is used for reflecting the incident ray from the polarizer and the polarization beam splitter(45). A 1/4 wavelength plate(47) is arranged on the light path between the polarization beam splitter(45) and the spherical reflective mirror(49) in order to change a polarizing direction of the incident ray. A reflective display device(50) for generating an image from the incident ray and reflecting the incident ray.

Description

두부 장착용 디스플레이용 화상조명장치Display lighting device for head mounting

본 발명은 두부장착용 디스플레이용 화상조명장치에 관한 것으로서, 상세하게는 광학유니트의 구성 및 광학적 배치를 변경하여 두부장착용 디스플레이어를 콤팩트화하고 균일화상을 얻을 수 있도록 된 구조의 두부장착용 디스플레이용 화상조명장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image lighting apparatus for a head mounted display, and more particularly, to a head mounted display image illuminated having a structure in which the head mounted display can be compacted and a uniform image can be obtained by changing the configuration and optical arrangement of the optical unit. Relates to a device.

일반적으로, 두부(頭部)장착용 디스플레이(Head Mounted Display 이하, HMD 라 칭함)는 액정표시소자(LCD) 등의 디스플레이소자를 이용하여 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 미러를 이용하여 대화면으로 확대하여 화상을 보는 장치로, 시청시 두부에 장착한 채로 사용한다.In general, a head mounted display (hereinafter referred to as an HMD) generates an image using a display element such as a liquid crystal display (LCD), and uses the mirror to generate a large screen. This is a device that enlarges the image and uses it while it is attached to the head during viewing.

도 1은 종래 HMD의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 HMD는 백라이트 광원(11)과, 이 백라이트 광원(11)에서 조사된 광을 선택적으로 투과시켜 화상을 생성하는 화상생성수단(15)과, 구면반사경(19)과, 상기 화상생성수단(15)을 투과한 광은 구면반사경(19) 쪽으로 반사시키고 구면반사경(19)에서 반사된 광은 시청자의 눈쪽으로 투과시키는 하프미러(17)를 포함하여 구성된다.1 is a schematic diagram showing an optical arrangement of a conventional HMD. As shown, the conventional HMD includes a backlight light source 11, image generating means 15 for selectively transmitting the light irradiated from the backlight light source 11 to generate an image, a spherical reflector 19, The light transmitted through the image generating means 15 is reflected toward the spherical reflector 19, and the light reflected by the spherical reflector 19 includes a half mirror 17 for transmitting the light toward the viewer's eyes.

이와 같이 구성된 HMD는 두부에 장착될 수 있도록 된 구조의 하우징(20)에 감싸여 설치되며, 구면반사경(19)에서 반사되어 하프미러(17)를 투과한 광은 윈도우(22)를 통해 사용자의 눈(24)으로 향한다.The HMD configured as described above is enclosed and installed in the housing 20 of the structure to be mounted on the head, and the light reflected from the spherical reflector 19 and transmitted through the half mirror 17 passes through the window 22. Head into the eye 24.

상기 백라이트 광원(11)은 형광등 등의 발광체인 램프(12)와, 이 램프(12)의 일면에 설치되어 램프(12)에서 조사된 광이 일방향으로 진행하도록 설치된 미러(13)로 구성된다. 상기 화상생성수단(15)은 이차원 배열 구조의 화소들로 구성되며 각 화소단위로 독립적으로 구동되는 투과형 액정표시소자(16)와, 이 액정표시소자(16)의 전,후에 설치된 한쌍의 폴라라이저(17a)(17b)로 구성된다. 이와 같이 구성된 종래의 HMD는 좌안용과 우안용으로 각각 이용되도록 도 1에 도시된 바와 같은 구성의 광학계를 한쌍 구비한다.The backlight light source 11 is composed of a lamp 12 which is a light emitting body such as a fluorescent lamp, and a mirror 13 installed on one surface of the lamp 12 so that light irradiated from the lamp 12 travels in one direction. The image generating means 15 is composed of pixels of a two-dimensional array structure, and is a transmissive liquid crystal display device 16 driven independently for each pixel unit, and a pair of polarizers installed before and after the liquid crystal display device 16. It consists of (17a) (17b). The conventional HMD configured as described above has a pair of optical systems having the configuration as shown in FIG. 1 to be used for the left eye and the right eye, respectively.

상기한 바와 같이, 화상생성수단으로 투과형 액정표시소자만을 사용할 수 있고, 광원에서 구면반사경 사이의 광경로를 확보하여야 하므로 광학계를 소형화할 수 없다는 단점이 있다.As described above, only a transmissive liquid crystal display device can be used as the image generating means, and the optical path cannot be miniaturized because the optical path between the spherical reflector and the light source must be secured.

또한, 상기 광원에서 조사되어 상기 화상생성수단에 입사된 광이 균일광이 되도록 하기 위한 수단이 포함되어 있지 않으므로, 상기 구면반사경에 불균일한 화상이 맺힐 우려가 있다.In addition, since the light irradiated from the light source and incident on the image generating means is not included, there is a fear that an uneven image is formed on the spherical reflector.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 화상생성수단에 균일광을 조사하여 균일화상을 제공할 수 있도록 된 구조를 갖는 HMD의 화상조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an HMD image lighting apparatus having a structure that can provide a uniform image by irradiating uniform light to the image generating means.

도 1은 종래 HMD의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.1 is a schematic diagram showing an optical arrangement of a conventional HMD.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.Figure 2 is a schematic diagram showing the optical arrangement of the HMD image lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치를 이루는 집속렌즈, 편광빔스프리터 및 구면반사경의 광학적 배치를 보인 도면.Figure 3 is a view showing the optical arrangement of the focusing lens, polarizing beam splitter and spherical reflector constituting the HMD image lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.4 is a schematic view showing an optical arrangement of the HMD image lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 도시된 HMD용 화상조명장치에 채용된 스크램블러의 일 실시예를 보인 개략적인 사시도.FIG. 5 is a schematic perspective view showing an embodiment of a scrambler employed in the HMD image lighting apparatus shown in FIG. 4. FIG.

도 6은 도 4에 도시된 HMD용 화상조명장치에 채용된 스크램블러의 다른 실시예를 보인 개략적인 사시도.FIG. 6 is a schematic perspective view showing another embodiment of a scrambler employed in the HMD image lighting apparatus shown in FIG. 4. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

30...광원 41...집속렌즈30.Light source 41.Focus lens

43...폴라라이저 45...편광빔스프리터43 Polarizer 45 Polarizing Beam Splitter

47...1/4파장판 49...구면반사경47 ... 1/4 wavelength plate 49 ... Spherical reflector

50...반사형 디스플레이소자 60...스크램블러50 ... reflective display element 60 ... scrambler

61...글래스로드 63...몸체61 ... Glass Road 63 ... Body

65...반사부65 ... Reflective

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 HMD용 화상조명장치는,In order to achieve the above object, the HMD image lighting apparatus according to the present invention,

광을 생성 조사하는 광원과; 상기 광원 쪽에서 입사된 광중 일 편광성분의 광은 투과시키고 다른 편광성분의 광은 차단하는 폴라라이저와; 광로 상에 경사지게 배치되어, 입사광을 편광성분에 따라 투과/반사시켜 그 진행경로를 변환시키는 편광빔스프리터와; 상기 광원에서 조사되고 상기 폴라라이저 및 상기 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 광을 반사시키도록 배치된 구면반사경과; 상기 편광빔스프리터와 상기 구면반사경 사이의 광로 상에 배치되어, 입사광의 편광방향을 바꾸어주는 1/4 파장판과; 상기 구면반사경에서 반사되고 상기 1/4 파장판 및 상기 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 광으로부터 화상을 생성하고 이를 반사시키는 반사형 디스플레이소자;를 포함하여 상기 반사형 디스플레이소자에서 반사되고 상기 편광빔스프리터를 경유한 화상이 HMD의 확대광학계에 맺히도록 된 것을 특징으로 한다.A light source for generating and irradiating light; A polarizer which transmits light of one polarization component and blocks light of another polarization component among the light incident from the light source; A polarizing beam splitter disposed obliquely on the optical path and transmitting / reflecting the incident light according to the polarization component to change its path; A spherical reflector arranged to reflect light incident from the light source and incident through the polarizer and the polarizing beam splitter; A quarter wave plate disposed on an optical path between the polarizing beam splitter and the spherical reflecting mirror to change a polarization direction of incident light; And a reflective display device that reflects from the spherical reflector and generates and reflects an image from the light incident through the quarter wave plate and the polarizing beam splitter. The image passing through the splitter is characterized in that the image is formed in the magnification optical system of the HMD.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 HMD용 화상조명장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, an HMD image lighting apparatus according to exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.2 is a schematic view showing an optical arrangement of the HMD image lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치는 광원(30)과, 상기 광원(30)쪽에서 입사된 광중 일 편광성분의 광을 투과시키는 폴라라이저(43)와, 입사광을 편광성분에 따라 선택적으로 투과/반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 편광빔스프리터(45)와, 구면반사경(49)과, 상기 편광빔스프리터(45)와 상기 구면반사경(49) 사이의 광로 상에 배치되며 입사광의 편광방향을 바꾸어주는 1/4 파장판(47)과, 반사형 디스플레이소자(50)를 포함하여 구성된다. 따라서, 상기 반사형 디스플레이소자(50)에서 반사되고 상기 편광빔스프리터(45)를 경유한 화상은 HMD의 확대광학계로 입사되어 사용자의 좌안과 우안을 통해 볼 때 상(허상)이 형성되는 지점으로 인지되는 곳에 맺힌다.As shown, the HMD image lighting apparatus according to an embodiment of the present invention is a light source 30, a polarizer 43 for transmitting light of one polarization component of the light incident from the light source 30, and incident light The optical path between the polarizing beam splitter 45, the spherical reflector 49, and the polarizing beam splitter 45 and the spherical reflecting mirror 49 to selectively transmit / reflect It is configured to include a quarter wave plate 47 and a reflective display element 50, which is disposed on and changes the polarization direction of incident light. Therefore, the image reflected by the reflective display device 50 and passing through the polarization beam splitter 45 is incident to the magnification optical system of the HMD and is a point where an image (image) is formed when viewed through the left and right eyes of the user. Conclude where it is perceived.

상기 광원(30)은 백색광 또는 칼라화상 구현에 적합하도록 적색(R), 청색(B), 녹색(G)의 3색광을 조사한다. 이를 위하여 상기 광원(30)은 칩형 발광다이오드(LED)인 것이 바람직하다. 이 칩형 발광다이오드 그 자체는 널리 알려져 있으므로, 그 자세한 설명을 생략한다.The light source 30 emits three colors of red (R), blue (B), and green (G) to be suitable for implementing white light or color images. For this purpose, the light source 30 is preferably a chip type light emitting diode (LED). Since this chip type light emitting diode itself is widely known, its detailed description is omitted.

또한, 상기 광원(30)은 크세논, 할로겐으로 이루어진 램프(미도시)와, 이 램프에서 출사된 광이 일방향으로 출사되도록 하는 램프의 일부면을 감싸는 반사경(미도시)으로 구성되어도 무방하다.In addition, the light source 30 may be composed of a lamp (not shown) made of xenon and halogen, and a reflector (not shown) covering a part surface of the lamp to emit light emitted from the lamp in one direction.

상기 폴라라이저(43)는 상기 광원(30)과 상기 편광빔스프리터(45) 사이의 광로 상에 배치되며, 상기 광원(30) 쪽에서 입사된 광 중 일 편광성분의 광은 투과시키고 다른 편광성분의 광은 차단하여 직선편광 성분의 광이 상기 편광빔스프리터(45) 쪽으로 향하도록 한다.The polarizer 43 is disposed on an optical path between the light source 30 and the polarization beam splitter 45. The polarizer 43 transmits light of one polarization component among the light incident from the light source 30. Light is blocked to direct the light of the linearly polarized light component toward the polarization beam splitter 45.

상기 편광빔스프리터(45)는 상기 광원(30), 구면반사경(49) 및 반사형 디스플레이소자(50) 사이의 광로 상에 경사지게 배치되며, 입사광을 편광성분에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시켜 그 진행경로를 변환시킨다.The polarizing beam splitter 45 is disposed obliquely on an optical path between the light source 30, the spherical reflector 49, and the reflective display device 50, and selectively transmits or reflects incident light according to the polarization component, and then proceeds. Convert the path.

즉, 상기 폴라라이저(43)를 투과하여 입사된 일 직선편광의 광은 상기 편광빔스프리터(45)에서 반사 된 후 상기 구면반사경(49)을 향하고, 상기 구면반사경(49)에서 재차 반사되어 상기 편광빔스프리터(45)에 재입사된다. 여기서, 상기 1/4파장판(47)은 상기 편광빔스프리터(45)와 상기 구면반사경(49) 사이에 배치되어, 상기 편광빔스프리터(45) 쪽에서 입사된 직선편광의 광을 원편광의 광으로 바꾸어 투과시키고, 상기 구면반사경(49)에서 입사된 원편광의 광을 다른 직선편광의 광으로 바꾸어준다. 예컨대, 상기 편광빔스프리터(45)에서 반사되어 상기 구면반사경(49)으로 향하는 광이 S편광의 광인 경우, 상기 1/4파장판(47)을 두 번 투과하여 상기 편광빔스프리터(45)로 재입사되는 광은 P편광의 광이 된다.That is, light of one linearly polarized light transmitted through the polarizer 43 is reflected by the polarization beam splitter 45 and then directed to the spherical reflector 49, and reflected again by the spherical reflector 49. The light is reincident to the polarization beam splitter 45. Here, the quarter-wave plate 47 is disposed between the polarizing beam splitter 45 and the spherical reflector 49, and the linearly polarized light incident from the polarizing beam splitter 45 is circularly polarized light. In this case, the circularly polarized light incident on the spherical reflector 49 is converted into another linearly polarized light. For example, when the light reflected from the polarization beam splitter 45 and directed to the spherical reflector 49 is light of S polarization, the light is transmitted through the quarter-wave plate 47 twice to the polarization beam splitter 45. The light incident again becomes P-polarized light.

따라서, 상기 편광빔스프리터(45)에 재입사된 광은 상기 편광빔스프리터(45)를 투과하여 상기 반사형 디스플레이소자(50)에 입사된다.Therefore, the light re-incident to the polarization beam splitter 45 passes through the polarization beam splitter 45 and is incident on the reflective display device 50.

상기 구면반사경(49)은 상기 반사형 디스플레이소자(50)에 입사되는 광의 초점위치 및 조명광학계 전체의 크기에 적합하도록 그 광학적 위치 및 곡률이 결정된다.The spherical reflector 49 has its optical position and curvature determined to suit the focal position of the light incident on the reflective display element 50 and the size of the entire illumination optical system.

상기 반사형 디스플레이소자(50)는 각각 독립적으로 구동되는 2차원 배열 구조의 화소를 갖는 반사형 액정표시소자 예컨대, 응답속도 특성이 뛰어난 강유전성 액정표시소자(FLCD; Ferroelectric LCD)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 반사형 디스플레이소자(50)로서 가동미러장치(Deformable Mirror Device)를 채용할 수 있다.The reflective display device 50 is preferably a reflective liquid crystal display device having a two-dimensional array of pixels driven independently, for example, a ferroelectric LCD (FLCD) having excellent response speed characteristics. In addition, a deformable mirror device may be employed as the reflective display device 50.

도 2에는 상기 폴라라이저(43)를 투과하여 상기 편광빔스프리터(45)에 입사된 광이 편광빔스프리터(45)에서 반사되도록 된 광학적 배치가 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 상기 폴라라이저 또는 상기 편광빔스프리터의 편광특성을 변경시킴에 의해 상기 폴라라이저를 투과하여 입사된 광중 상기 편광빔스프리터를 투과한 광을 유효광으로 이용하여도 무방하다. 이 경우, 상기 구면반사경 및 반사형 디스플레이소자의 광학적 배치도 변경된다.FIG. 2 illustrates an optical arrangement in which light transmitted through the polarizer 43 and incident on the polarizing beam splitter 45 is reflected by the polarizing beam splitter 45, but this is merely illustrative. By changing the polarization characteristics of the riser or the polarization beam splitter, the light transmitted through the polarizer and transmitted through the polarization beam splitter may be used as the effective light. In this case, the optical arrangement of the spherical reflector and the reflective display element is also changed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치는 편광빔스프리터(45)와 구면반사경(49) 사이의 광이 상기 광원(30)에 간섭되지 않게 배치되도록, 상기 광원(30)과 폴라라이저(43) 사이의 광로 상에 집속렌즈(41)를 더 구비할 수 있다.In addition, the HMD image lighting apparatus according to an embodiment of the present invention, so that the light between the polarizing beam splitter 45 and the spherical reflector 49 is disposed so as not to interfere with the light source 30, and A focusing lens 41 may be further provided on the optical path between the polarizers 43.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치를 이루는 집속렌즈(41), 편광빔스프리터(45) 및 구면반사경(49)의 광학적 배치의 일 예를 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 물체(OBJ)으로부터 상기 집속렌즈(41), 편광빔스프리터(45) 및 구면반사경(49)을 경유하여 상면(IMG)까지의 광로 및 상기 집속렌즈(41)와 구면반사경(49)의 광학적 데이터를 표 1에 나타내었다.3 is a view showing an example of the optical arrangement of the focusing lens 41, the polarizing beam splitter 45 and the spherical reflector 49 constituting the HMD image lighting apparatus according to an embodiment of the present invention. An optical path from the object OBJ to the image plane IMG via the focusing lens 41, the polarizing beam splitter 45, and the spherical reflector 49 and the optical data of the focusing lens 41 and the spherical reflector 49. Is shown in Table 1.

곡률반경[mm]Bending Radius [mm] 간격 또는 두께[mm]Thickness or thickness [mm] 굴절률Refractive index 분산Dispersion OBJOBJ 3.40003.4000 STOPSTOP 4.00004.0000 1.6204081.620408 60.343860.3438 S2S2 -8.5000-8.5000 6.00006.0000 S3S3 -14.0000-14.0000 S4S4 27.00027.000 22.000022.0000 IMGIMG 0.00000.0000

여기서, OBJ는 상기 광원(30)의 출사면 또는 후술하는 다른 실시예의 스크램블러(도 4의 60)의 출사면에 해당된다. 상기 집속렌즈(41)는 평볼록렌즈로서, 그 입사면은 상기 STOP에 해당된다. S3는 상기 편광빔스프리터(45)를 나타낸 것으로서, 입사광의 광로에 대해 45°기울어지게 배치되어 있다. 상기 구면반사경(49)은 그 곡률이 27.000mm로 입사광을 집속시켜 상기 상면(IMG)에 맺히도록 한다.Here, the OBJ corresponds to the emission surface of the light source 30 or the emission surface of the scrambler (60 of FIG. 4) of another embodiment described later. The focusing lens 41 is a flat convex lens, and its incident surface corresponds to the STOP. S3 shows the polarization beam splitter 45, and is arranged to be inclined at 45 degrees with respect to the optical path of the incident light. The spherical reflector 49 focuses incident light with a curvature of 27.000 mm so as to be formed on the upper surface IMG.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.4 is a schematic view showing an optical arrangement of an HMD image lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 광원(30), 스크램블러(60), 집속렌즈(41), 폴라라이저(43), 편광빔스프리터(45), 구면반사경(49), 1/4 파장판(47) 및, 반사형 디스플레이소자(50)를 포함하여 구성된다. 여기서, 앞서 도시된 도 2와 동일한 참조부호는 동일 내지 유사한 기능을 하는 동일 부재를 나타내므로 그 자세한 설명을 생략한다.As shown, the light source 30, the scrambler 60, the focusing lens 41, the polarizer 43, the polarizing beam splitter 45, the spherical reflector 49, the quarter wave plate 47, It is configured to include a reflective display device (50). Here, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same members having the same or similar functions, and thus detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에서는 상기 광원(30) 쪽에서 입사된 광을 난반사시켜 균일광이 상기 반사형 디스플레이소자(50)에 입사되도록 함과 아울러, 상기 광원(30)에서 조사된 광의 손실을 줄일 수 있도록 된 스크램블러(60)를 상기 상기 광원(30)과 집속렌즈(41) 사이의 광로 상에 구비한 것에 특징이 있다.In the present embodiment, the scrambler that diffuses the light incident from the light source 30 side to uniform light incident on the reflective display device 50, and also reduces the loss of light emitted from the light source 30. 60 is provided on the optical path between the light source 30 and the focusing lens 41.

스크램블러의 일 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이, 속이 찬 사각기둥형상의 글래스로드(61)인 것이 바람직하다. 이 글래스로드(61)는 일 입사면(61a)으로 입사된 광이 글래스로드(61)와 주변의 공기 사이의 굴절률 차이에 의해 상기 글래스로드(61) 내부에서 난반사된 채로 그 출사면(61b)으로 향하도록 함으로써, 입사면(61a)의 서로 다른 위치 및 다른 각도에서 입사된 광을 혼합하여 균일광이 되도록 한다.As shown in FIG. 5, the scrambler is preferably a hollow glass rod 61. The glass rod 61 has its exit surface 61b with the light incident on the incident surface 61a being diffusely reflected inside the glass rod 61 due to the difference in refractive index between the glass rod 61 and the surrounding air. By directing to the light, incident light is mixed at different positions and at different angles of the incident surface 61a to be uniform light.

이 글래스로드(61)는 상기 반사형 디스플레이소자(50)를 향하는 광이 상기 반사형 디스플레이소자(50)의 형상에 비례하도록 그 형상을 바꾸어줌으로써 광의 손실을 줄일 수 있다. 이를 위하여 상기 글래스로드(61) 단면의 높이와 폭은 상기 반사형 디스플레이소자(50)의 크기에 비례한다.The glass rod 61 may reduce the loss of light by changing the shape so that the light directed to the reflective display device 50 is proportional to the shape of the reflective display device 50. To this end, the height and width of the cross section of the glass rod 61 are proportional to the size of the reflective display device 50.

스크램블러의 다른 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광원(30) 및 상기 편광빔스프리터(45) 각각과 마주하는 양면이 개구된 속이 빈 직사각 기둥형상의 몸체(63)와, 상기 몸체 내부에 코팅 및/또는 부착에 의해 형성된 반사부(65)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 반사부(65) 내부에 입사된 광은 상기 반사부(65)에서 반사되어 서로 혼합된 채로 상기 편광빔스프리터(45) 쪽으로 향한다.Another embodiment of the scrambler is a hollow rectangular columnar body 63 having open sides on both sides facing the light source 30 and the polarizing beam splitter 45, as shown in FIG. It may be configured to include a reflector 65 formed by coating and / or attachment to. In this case, the light incident inside the reflector 65 is reflected by the reflector 65 and is mixed toward each other toward the polarization beam splitter 45.

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 HMD용 화상조명장치의 동작을 설명한다.4, the operation of the HMD image lighting apparatus according to another embodiment of the present invention will be described.

광원(30)에서 생성 조사된 광은 스크램블러(60)를 통과하면서 반사형 디스플레이소자(50)의 형상에 비례하는 형상을 갖는 균일광이 된다. 이 균일광은 집속렌즈(41)를 투과하면서 집속된 채로 상기 폴라라이저(43)에 입사된다. 상기 폴라라이저(43)는 입사광 중 일 직선편광 성분의 광은 투과시키고, 다른 직선편광성분의 광은 차단한다. 상기 폴라라이저(43)를 투과한 일 직선편광성분의 광은 편광빔스프리터(45)에서 반사되며, 상기 1/4파장판(47)을 투과하면서 90°만큼 위상지연되어 원편광의 광이 된 채로 구면반사경(49)에 입사된다. 이 구면반사경(49)에서 반사된 집속광은 상기 1/4파장판(47)을 재차 통과하면서, 90°만큼 위상지연되어 다른 직선편광성분의 광이 된다. 이 광은 편광빔스프리터(45)를 투과하여 상기 반사형 디스플레이소자(50)에 입사된다. 반사형 디스플레이소자(50)는 각 화소별로 선택적으로 구동되어 입사광의 편광성분을 각 화소단위로 선택적으로 바꾸어준다. 여기서, 편광성분이 바뀐 광은 상기 편광빔스프리터(45)에서 반사되어 HMD의 확대광학계(미도시)로 입사된다.The light generated and irradiated by the light source 30 becomes uniform light having a shape proportional to the shape of the reflective display device 50 while passing through the scrambler 60. The uniform light is incident on the polarizer 43 while focused while passing through the focusing lens 41. The polarizer 43 transmits light of one linearly polarized component of the incident light and blocks light of the other linearly polarized component. Light of one linearly polarized light component transmitted through the polarizer 43 is reflected by the polarization beam splitter 45, and is delayed by 90 ° while being transmitted through the quarter-wave plate 47 to become circularly polarized light. Is incident on the spherical reflector 49. The focused light reflected by the spherical reflector 49 passes through the quarter-wave plate 47 again and is phase-delayed by 90 ° to become light of another linearly polarized light component. This light passes through the polarization beam splitter 45 and is incident on the reflective display device 50. The reflective display device 50 is selectively driven for each pixel to selectively change the polarization component of incident light in each pixel unit. Here, the light whose polarization component is changed is reflected by the polarization beam splitter 45 and is incident to the magnification optical system (not shown) of the HMD.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 HMD용 화상조명장치는 광학유니트의 구성 및 광학적 배치를 변경함으로써 콤팩트화되고, 스크램블러를 채용함으로써, 균일화상을 얻을 수 있는 이점이 있다.As described above, the HMD image lighting apparatus according to the present invention is compacted by changing the configuration and optical arrangement of the optical unit, and has the advantage that a uniform image can be obtained by employing a scrambler.

Claims (5)

광을 생성 조사하는 광원과;A light source for generating and irradiating light; 상기 광원 쪽에서 입사된 광중 일 편광성분의 광은 투과시키고 다른 편광성분의 광은 차단하는 폴라라이저와;A polarizer which transmits light of one polarization component and blocks light of another polarization component among the light incident from the light source; 광로 상에 경사지게 배치되어, 입사광을 편광성분에 따라 투과/반사시켜 그 진행경로를 변환시키는 편광빔스프리터와;A polarizing beam splitter disposed obliquely on the optical path and transmitting / reflecting the incident light according to the polarization component to change its path; 상기 광원에서 조사되고 상기 폴라라이저 및 상기 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 광을 반사시키도록 배치된 구면반사경과;A spherical reflector arranged to reflect light incident from the light source and incident through the polarizer and the polarizing beam splitter; 상기 편광빔스프리터와 상기 구면반사경 사이의 광로 상에 배치되어, 입사광의 편광방향을 바꾸어주는 1/4 파장판과;A quarter wave plate disposed on an optical path between the polarizing beam splitter and the spherical reflecting mirror to change a polarization direction of incident light; 상기 구면반사경에서 반사되고 상기 1/4 파장판 및 상기 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 광으로부터 화상을 생성하고 이를 반사시키는 반사형 디스플레이소자;를 포함하여And a reflection type display element which is reflected from the spherical reflector and generates an image from the light incident through the quarter wave plate and the polarizing beam splitter and reflects the same. 상기 반사형 디스플레이소자에서 반사되고 상기 편광빔스프리터를 경유한 화상이 HMD의 확대광학계에 맺히도록 된 것을 특징으로 하는 HMD용 화상조명장치.And an image reflected by the reflective display element and passed through the polarizing beam splitter is formed in the magnification optical system of the HMD. 제1항에 있어서, 상기 광원과 편광빔스프리터 사이의 광로 상에 배치되어, 상기 광원에서 조사된 광을 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 스크램블러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HMD용 화상조명장치.The HMD image lighting apparatus according to claim 1, further comprising a scrambler disposed on an optical path between the light source and the polarizing beam splitter to diffusely reflect the light emitted from the light source so as to be uniform light. 제2항에 있어서, 상기 스크램블러는,The scrambler of claim 2, wherein 상기 반사형 디스플레이소자를 향하는 광이 상기 반사형 디스플레이소자의 형상에 비례하도록 그 형상을 바꾸어주는 사각기둥형상의 글래스로드인 것을 특징으로 하는 HMD용 화상조명장치.And a rectangular columnar glass rod that changes its shape so that light directed toward the reflective display element is proportional to the shape of the reflective display element. 제2항에 있어서, 상기 스크램블러는,The scrambler of claim 2, wherein 상기 광원 및 상기 편광빔스프리터 각각과 마주하는 양면이 개구된 속이 빈 직사각 기둥형상의 몸체와; 상기 몸체 내부에 코팅 및/또는 부착에 의해 형성된 반사부;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 HMD용 화상조명장치.A hollow rectangular pillar-shaped body having openings on both sides facing the light source and the polarizing beam splitter; And a reflector formed by coating and / or attachment inside the body. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 입사광을 집속투과시키도록 상기 광원과 상기 편광빔스프리터 사이의 광로 상에 배치된 집속렌즈를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 HMD용 화상조명장치.The HMD image illumination apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a focusing lens disposed on an optical path between the light source and the polarizing beam splitter so as to focus incident light. .
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