KR100762567B1 - 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치는 영상 정보의 빛을 발생시키는 표시 소자와; 표시 소자로부터 발광된 영상 정보의 빛을 반사시키는 제1 반사경과; 제1 반사경으로부터 반사된 영상을 전반사시키는 전반사 코팅부가 일정 영역에 코팅된 제2 반사경을 포함한다.

여기서, 표시 소자는 액정 패널로 이루어져 있다.

여기서, 제1 반사경 및 제2 반사경은 오목 거울이며 서로 비대칭적으로 형성되어 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 투사된 영상 주변의 실제 사물의 크기와 투사된 영상의 크기를 동시에 비교함으로서 대화면을 느낄 수 있으며 비대칭형 오목 거울을 사용하여 무게 중심을 눈쪽으로 근접시킴으로서 착용감을 개선하였으며 표시 소자에서 발산된 광을 손실없이 효과적으로 이용할 수 있다.

Description

씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치{The apparatus of the see-through type head mounted display}

제1도는 종래의 오목 거울이 사용된 머리 장착형 표시 장치를 나타낸 도면.

제2도는 종래의 비대칭형 오목 거울 1매가 사용된 머리 장착형 표시 장치의 일 실시예를 나타낸 도면.

제3도는 본 발명에 따른 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치의 일 실시예를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

300:평판 형광등 310:표시 소자

320:제1 반사경 330:제2 반사경

331:전반사 코팅부 340:투사된 영상

350:실제 사물

본 발명은 광학계의 디스플레이 분야에 관한 것으로서, 특히 비대칭형 오목 거울 2매를 사용하여 무게 중심을 사용자의 눈 쪽으로 근접시킴으로써 착용감을 개 선하였으며 디스플레이되는 주변 영역을 보이도록 설계하여 디스플레이되는 영상과 실제의 외부 전경을 동시에 관찰함으로서 영상의 크기를 평소 경험에 의하여 알고 있는 물체와 비교 인식함으로서 대화면으로 느낄 수 있고, 또한 액정 패널에서 발산하는 광을 손실 없이 사용할 수 있는 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 디스플레이 소자의 소형화 추세에 따라 개인용 디스플레이 장치의 수요가 증가하고 있는데, 소형 화상 표시 소자에서 출력된 화상을 광학계를 이용하여 확대하고, 이에 따른 허상을 눈으로 보게 하면서 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 머리 장착형 표시 장치(HMD:Head Mounted Display)라고 부른다.

제1도는 종래의 오목 거울이 사용된 머리 장착형 표시 장치를 나타낸 도면이다.

도1을 참조하면, 종래의 오목 거울이 사용된 머리 장착형 표시 장치는 화상 기록 매체로부터 재생된 화상을 표시하는 액정패널(100)과, 상기 액정 패널(100)의 후방에 배치되어 상기 액정 패널을 향하여 광을 출사시키는 배면 조명(110)과, 상기 액정 패널(100)을 통과하여 화상을 포함하는 광에서 그 일부는 투과시키고 나머지 일부는 반사시켜 경로를 변경시키는 하프 거울(120)과, 반구형 형태로 형성되어 상기 하프 거울(120)에서 반사된 광을 평행광으로 변경시켜 상기 하프 거울의 방향 으로 재반사시켜 상기 하프 거울에서 투과된 광이 사용자의 눈에 결상되도록 하는 반사형 오목거울(130)과, 사용자의 눈을 보호하는 보호창(140)을 포함한다.

여기서 상기 도1의 구성은 사용자의 한쪽 눈에 대응되어 영상을 전달하기 때문에 사용자의 두 눈에 대응되도록 하기 위해서는 두 개의 세트가 있어야 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래 기술의 머리 장착형 표시 장치는 상기 배면 조명(110)에서 출사된 광이 상기 액정 패널(100)을 통과하면서 화상 정보가 포함되고, 상기 화상 정보를 포함하는 광은 상기 하프 거울(120)에서 1차 반사되어 상기 반사형 오목 거울(130)로 진행하고, 상기 반사형 오목 거울(130)에서 2차 반사되어 상기 하프 거울(120)로 진행한다.

이 때 상기 하프 거울(120)을 투과한 광이 사용자의 눈에 결상되어 사용자가 화상 정보를 감상할 수 있도록 한다.

그러나, 상기의 구성을 갖는 종래의 기술에서는 상기 액정 패널(100)에서 출발한 광이 상기 하프 거울(120)에서 약 50%가 소실된다. 또한, 상기 오목 거울(130)에 의해 반사된 빛이 다시 상기 하프 거울(120)을 지나갈 때 지나가는 광의 50%가 마찬가지로 소실된다. 따라서, 실제로 사용자의 눈에 입사되는 광은 전체의 25%미만이 되는 단점이 있다.

또한, 종래의 머리 장착형 표시 장치로 영상을 감상하면 전방이 가려져 있음으로 마치 깜깜한 동굴에 영상이 떠 있는 듯한 느낌을 주며 실제로 설계된 영상의 크기보다는 작게 느껴진다는 사용자의 불만이 높다.

제2도는 종래의 비대칭형 오목 거울 1매가 사용된 머리 장착형 표시 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도2를 참조하면, 비대칭형 오목 거울 1매가 사용된 머리 장착형 표시 장치는 평판 형광등(200)과, 표시 패널(210)과, 비대칭형 오목 거울(220)으로 구성된다.

상기 표시 패널(210)이 사용자의 머리 쪽으로 위치하고 영상의 화질을 확보하기 위해서는 상기 표시 패널(210)과 상기 비대칭형 오목 거울(220)과의 일정거리가 유지될 필요가 있다.

따라서 눈으로부터의 상기 머리 장착형 표시 장치의 수평 두께가 두꺼워 상기 머리 장착형 표시 장치의 무게 중심이 눈으로부터 멀어져 사용자는 그 무게를 크게 느끼게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 비대칭형 오목 거울 2매를 사용하여 무게 중심을 사용자의 눈 쪽으로 근접시킴으로써 착용감을 개선하였으며 디스플레이되는 주변 영역을 보이도록 설계하여 디스플레이되는 영상과 실제의 외부 전경을 동시에 관찰함으로서 영상의 크기를 평소 경험에 의하여 알고 있는 물체와 비교 인식함으로서 대화면으로 느낄 수 있고, 또한 액정 패널에서 발산하는 광을 손실 없이 사용할 수 있는 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치는 영상 정보의 빛을 발생시키는 표시 소자와;

상기 표시 소자로부터 발광된 영상 정보의 빛을 반사시키는 제1 반사경과;

상기 제1 반사경으로부터 반사된 영상을 전반사시키는 전반사 코팅부가 일정 영역에 코팅된 제2 반사경을 포함하는 점을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 표시 소자는 액정 패널로 이루어진 점을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 반사경 및 제2 반사경은 오목 거울이며 서로 비대칭적으로 형성된 점을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도3을 참조하면, 본 발명에 따른 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치는 평판 형광등(300)과, 영상 정보의 빛을 발생시키는 표시 소자(310),상기 표시 소자로부터 발광된 영상 정보의 빛을 반사시키는 비대칭형 오목 거울인 제1 반사경(320)과, 상기 제1 반사경으로부터 반사된 영상을 전반사시키는 전반사 코팅부(331)가 일정 영역에 코팅된 비대칭형 오목 거울인 제2 반사경(330)으로 구성된다.

상기 영상 정보의 빛을 발생시키는 표시 소자(310)는 액정 표시 소자, 전자 발광 소자, 또는 전계 방출형 표시 소자 등으로 만들 수 있다.

상기 제1 반사경(320) 및 제2 반사경(330)은 상기 표시 소자(310)에 표시된 영상을 확대하여 그 확대된 영상을 전방에 투사하여 대화면을 볼 수 있도록 한다.

즉, 상기 표시 소자(310)에서 발산된 광은 비대칭형 오목 거울인 제1 반사경(320)에서 반사되어 비대칭형 오목 거울인 제2 반사경(330)으로 유도된다.

상기 제2 반사경(330)의 일정 영역은 전반사 코팅이 되어 있는 전반사 코팅부(331)를 갖추고 있으며 그 전반사 코팅부(331)이외의 영역은 투과 영역으로 되어 있다.

따라서, 관찰자는 상기 제2 반사경(330)의 전반사 코팅부(331)를 통하여 투사된 영상(340)을 보는 것과 동시에 주변의 실제 사물(350)도 상기 제2 반사경(330)의 투과 영역을 통하여 관찰할 수 있는 씨-쓰루(see-through) 기능을 갖게 된다.

그러므로, 관찰자는 평소의 학습에 의하여 그 크기를 알고 있는 주변 사물(시계, 문 등)과 비교하여 투사된 영상의 크기를 느낄 수가 있다.

그리고 상기 제1 반사경 및 제2 반사경을 이용하여 수평 두께를 줄임으로서 무게 중심을 관찰자의 눈에 근접시킴으로서 상기 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치가 전체적으로 가볍게 느껴지게 된다.

상기 제2 반사경의 전반사 코팅부(331)는 그 크기가 클수록 외부 관찰 영역이 줄어들게 되고 지나치게 작으면 영상 화면의 전체 크기가 보이지 않고 일부가 보이지 않게 되므로 화면 영역과 외부 관찰 영역을 함께 고려하여 그 크기를 설정한다.

상기 비대칭형 오목 거울인 제1 반사경 및 제2 반사경을 사용한 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치는 상기 표시 소자에서 발산된 광 모두가 관찰자의 눈으로 입사되므로 광 이용 효율을 구면형 오목 거울을 사용하는 종래 기술에 비하여 4배 이상 향상됨을 알 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치는 투사된 영상 주변의 실제 사물의 크기와 투사된 영상의 크기를 동시에 비교함으로서 대화면을 느낄 수 있으며 비대칭형 오목 거울을 사용하여 무게 중심을 눈쪽으로 근접시킴으로서 착용감을 개선하였으며 표시 소자에서 발산된 광을 손실없이 효과적으로 이용할 수 있다.

Claims (4)

1. 영상 정보의 빛을 발생시키는 표시 소자와;

   상기 표시 소자로부터 발광된 영상 정보의 빛을 반사시키는 제1 반사경과;

   상기 제1 반사경에서 반사된 영상 정보의 빛을 전반사시키는 전반사 코팅부와, 상기 전반사 코팅부와 구분되어 외부의 빛을 투과시키는 비코팅부를 포함하는 제2반사경;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 표시 소자는 액정 패널로 이루어진 것을 특징으로 하는 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 반사경 및 제2 반사경은 오목 거울인 것을 특징으로 하는 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 반사경 및 제2 반사경은 서로 비대칭적으로 형성된 것을 특징으로 하는 씨-쓰루 형 머리 장착용 표시 장치.

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