KR100991281B1 - 안경형 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

안경형 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 장치는 관찰자의 안구에 대향하는 안경형 몸체, 상기 안경형 몸체의 내측에 구비되고, 상기 안구측으로 화상을 표시하는 디스플레이부, 및 상기 안경형 몸체의 내측에 구비되고, 상기 디스플레이부와 소정 간격만큼 이격되며, 미세구멍이 형성되어 상기 미세구멍을 통해 상기 화상을 상기 안구로 제공하는 화상투과부를 포함한다. 렌즈를 사용하지 않기 때문에 제품의 무게를 가볍게 할 수 있으며, 망막에 상을 맺히는데 있어서 수정체의 이완/수축이 큰 영향을 주지 않기에 사용자의 시력에 따른 추가적인 장치가 필요하지 않아 그 구조를 단순화할 수 있다.

Description

안경형 디스플레이 장치{HEAD MOUNTED DISPLAY}
디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD와 같은 디스플레이장치가 눈에 가까이 있을 때 디스플레이장치에 나타난 화면을 뚜렷하게 볼 수 있도록 하는 안경형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치의 발전으로 인해서 영상장치는 소형화, 경량화되었다. 이로 인해 이러한 영상장치는 안경형 디스플레이 장치 또는 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display)라 한다. 일반적으로 안경형 디스플레이 장치는 가상현실(Virtual Reality; VR)시스템등에서 사용자의 머리에 착용하기 위한 시각출력장치의 일종으로서 개발되어 점차 다양한 분양에 사용되는데, 이 안경형 디스플레이 장치는 LCD나 CRT와 같은 디스플레이장치가 표시해주는 영상을 정밀한 광학 메커니즘을 이용하여 사용자에게 보여주는 장치이다. 안경형 디스플레이 장치는 사람이 착용하기에 편리하여야 하고, 휴대도 간편해야 한다. 따라서, 안경형 디스플레이 장치는 소형화, 경량화되는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 안경형 디스플레이 장치는 눈과 매우 가까운 위치에 영상 스크린이 위치하기 때문에 매우 짧은 거리에 촛점을 맞추어야 함과 아울러 눈에 피로감 을 주지않도록 하기 위하여 매우 정밀한 광학장치들이 요구된다. 이를 위해 현재 출시된 제품들은 해상도가 높고 크기가 작은 디스플레이 장치를 렌즈와 같은 확대장치를 이용해 크게 확대해서 눈이 인지할 수 있게 해주는 구조를 갖고 있다.
그러나, 이러한 구조는 렌즈로 인해 안경형 디스플레이장치의 무게를 증가시키는 단점이 있다. 그리고 사용자의 시력에 따른 추가적인 장치, 즉 시력에 따른 렌즈위치 조절장치, 또는 사용자의 안경이 필요하게 되므로 이로 인해서 제품의 무게가 증가하거나 또는 사용자의 안경을 사용할 경우 사용상의 불편이 뒤따르게 된다.
따라서, 렌즈와 같은 별도의 추가적인 장치없이도 화상을 뚜렷하게 볼 수 있게 하는 안경형 디스플레이 장치가 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 디스플레이 장치와 눈 사이에 화상을 차단하는 장치를 두어 디스플레이 장치에서 발생하는 화상의 빛들 중 특정 방향의 빛만 눈으로 통과시키어 디스플레이 장치에 나타난 화상을 뚜렷하게 볼 수 있게 해주는 안경형 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 안경형 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 장치는 관찰자의 안구에 대향하는 안경형 몸체, 상기 안경형 몸체의 내측에 구비되고, 상기 안구측으로 화상을 표시하는 디스플레이부, 및 상기 안경형 몸체의 내측에 구비되고, 상기 디스플레이부와 소정 간격만큼 이격되며, 미세구멍이 형성되어 상기 미세구멍을 통해 상기 화상을 상기 안구로 제공하는 화상투과부를 포함한다.
본 발명에 따른 안경형 디스플레이 장치는 렌즈를 사용하지 않기 때문에 제품의 무게를 가볍게 할 수 있으며, 망막에 상을 맺히는데 있어서 수정체의 이완/수축이 큰 영향을 주지 않기에 사용자의 시력에 따른 추가적인 장치가 필요하지 않아 그 구조를 단순화할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 안경형 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 안경형 디스플레이 장치(100)는 안경형 몸체(110), 디스플레이부(120) 및 화상투과부(130)을 포함한다.
안경형 몸체(110)는 사람의 안구의 전면에 배치되는 안경형 디스플레이 장치의 몸체에 해당하는 부분이다. 안경형 몸체(110)의 형태에는 제한이 없으며, 착용시 안구의 전면에 배치되어 고정될 수 있는 수단을 모두 포함한다.
디스플레이부(120)는 안경형 몸체(110)의 내측에 구비되고, 관찰자의 안구측으로 화상을 표시하는 수단이다. 디스플레이부(120)는 좌측 안구의 전면에 하나, 우측 안구 전면에 하나씩 별도로 배치될 수도 있고, 좌우 안구를 아울러 하나만이 배치될 수도 있다. 디스플레이부(120)는 영상을 표시하는 어떠한 영상표시수단, 예를 들어 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel), CRT(cathode-ray tube), OLED(Organic Light Emitting Diodes)등을 포함할 수 있다.
화상투과부(130)는 디스플레이부(120)의 화상을 투과시키는 미세구멍(131)이 형성된 수단으로서, 안경형 몸체(110)에 구비되고, 안구와 디스플레이부(120)의 사이에 배치된다. 화상투과부(130)는 상기 미세구멍(131)을 통해 상기 화상의 투과를 허용하여 상기 안구로 상기 화상을 제공하며, 상기 미세구멍(131)을 제외한 화상투과부(130)의 나머지 부분은 상기 화상의 투과를 차단하는 기능을 수행한다. 상기 미세구멍(131)이 화상투과부(130)의 정중앙에 형성된 것으로 나타나 있으나, 이는 예시에 불과할 뿐, 미세구멍(131)의 개수는 하나 이상일 수도 있고, 그 위치는 도시된 곳 이외의 다른 위치에 형성될 수도 있다.
미세구멍(131)의 지름은 디스플레이부(120)의 화면의 크기, 화상투과부(130) 와 디스플레이부(120)간의 거리, 또는 디스플레이부(120)와 안구간의 거리에 의해 그 값이 결정될 수 있다. 화상투과부(130)는 미세구멍(131)이 형성된 수단이면 족하므로, 그 재질 또는 소재에는 제한이 없다. 즉, 어떠한 가벼운 소재로 화상투과부(130)가 제조되면 안경형 디스플레이 장치의 경량화와 소형화를 이룰 수 있다.
도 2는 화상표시방법을 설명하는 안경형 디스플레이 장치의 측면도이다.
도 2를 참조하면, 점선은 디스플레이부(120)의 상/하 끝부분과 정중앙에서 발생되는 빛들 중 미세구멍(131)을 통과하는 빛의 경로를 나타낸다. 디스플레이부(120)의 각 점에서 발생되는 화상의 빛들 중 특정 경로의 빛만이 화상투과부(130)에 형성된 미세구멍(131)을 통과해서 안구(200)의 수정체(210)를 지나게 된다. 이렇게 미세구멍(131)을 통과하는 경로의 빛은 수정체(210) 전체가 아닌 특정 부분만 통과하기 때문에 빛을 모으기 위한 수정체(210)의 수축/이완은 망막에서 초점을 맺게 하는데 있어서 영향을 주지 않게 된다. 그리고 미세구멍(131)을 통과하는 경로의 빛의 세기가 망막이 인지할 정도의 강도일 경우 눈은 디스플레이부(120)의 화상을 인지할 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명에 따른 화상투과부(130)를 이용하는 경우, 수정체(210)의 이완/수축이 망막에 상을 맺히는데 영향을 주지 않기 때문에 관찰자의 시력에 따른 추가적인 장치가 필요하지 않게 된다. 또한 디스플레이부(120)와 안구(200)간의 거리 d를 좁힐 수 있어서 안경형 디스플레이 장치의 부피를 줄일 수 있다.
도 3은 안경형 디스플레이 장치의 다른 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 안경형 디스플레이 장치(100)는 디스플레이부(120)와 화상 투과부(130)의 거리 x를 조절하게 하는 거리조절부(140)를 더 포함한다.
거리조절부(140)는 안경형 몸체(110)에 구비되어 화상투과부(130)와 연결된다. 거리조절부(140)는 관찰자의 의지에 따라 디스플레이부(120)와 평행을 유지하며 디스플레이부(120)에 가깝게 하거나 디스플레이부(120)로부터 멀어지게 함으로써 화상투과부(130)를 이동하게 하는 수단이다. 디스플레이부(120)와 화상투과부(130)간의 거리를 조절하여 관찰자의 수정체의 크기에 적합하도록 화상이 투과하게 하여 초점을 보다 쉽게 맞출 수 있도록 한다.
도 4는 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 안경형 디스플레이 장치(100)는 디스플레이부(120), 화상투과부(130) 및 오목렌즈(150)를 포함한다. 오목렌즈(150)는 디스플레이부(120)와 화상투과부(130)의 사이에 위치구비되며, 오목렌즈(150)로 인해 도 4에서와 같은 빛의 경로가 형성될 수 있다. 이로 인해 디스플레이부(120)를 화상투과부(130)에 더 가깝게 위치시킬 수 있기 때문에 제품을 좀 더 소형화시킬 수 있다.
도 5은 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 안경형 디스플레이 장치(100)는 디스플레이부(120), 화상투과부(130) 및 볼록렌즈(160)를 포함한다. 볼록렌즈(160)는 안구(200)와 화상투과부(130)의 사이에 구비되며, 역상이 나타나지 않도록 원래 영상의 상하좌우를 바꾸어서 수정체(210)에 제공해준다. 이러한 추가된 볼록렌즈(160)는 도 5에서와 같은 빛의 경로를 형성할 수 있게 하여 화상을 더 크게 인지할 수 있게 해준다. 그리고 안경형 디스플레이 장치(100)와 안구(200) 사이의 거리를 좀 더 이격시킬 수 있기 때문에 눈에 상처를 줄 수 있는 상황을 방지할 수 있게 해준다.
도 6은 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 안경형 디스플레이 장치(300)는 볼록렌즈(160)와 디스플레이부(310)를 포함한다. 디스플레이부(310)는 두께가 있는 빗살무늬 필름 2장이 서로 직교하여 겹쳐진, 또는 두께를 갖는 다공성 형태의 필름과 같은 수단에 의해 영상의 각 도트(dot)에서 발생되는 빛이 디스플레이부의 전면 수직방향으로만 발생된다. 볼록렌즈(160)는 디스플레이부(310)와 안구(200) 사이에 위치하여 빛의 경로를 수정체(210)에 집중되도록 함으로써 가까이에 있는 디스플레이부(310)의 영상을 뚜렷하게 볼 수 있게 해준다.
도 7은 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 안경형 디스플레이 장치(400)는 디스플레이부(410)를 포함한다. 디스플레이부(410)는 출력되는 영상의 각 도트에서 발생되는 빛이 안구(200)와 디스플레이부(410) 사이의 임의 위치의 점에 집중되도록 한다.
도 8은 디스플레이부의 광학적 배치를 보인 블록도이다.
도 8을 참조하면, 디스플레이부(120)는 백라이트 광원(121)과, 이 백라이트 광원(121)에서 조사된 광을 선택적으로 투과시켜 화상을 생성하는 화상생성수단(125)과, 구면반사경(129)과, 상기 화상생성수단(125)을 투과한 광은 구면반사경(129) 쪽으로 반사시키고 구면반사경(129)에서 반사된 광은 관찰자의 눈쪽으로 투과시키는 하프미러(127)를 포함하여 구성된다. 이와 같이, 구성된 디스플레이부(120)는 두부에 장착될 수 있도록 된 구조의 안경형 몸체(110)에 내측에 구비되 며, 구면반사경(129)에서 반사되어 하프미러(127)를 투과한 광은 윈도우(128)를 통해 관찰자의 눈으로 향한다.
상기 백라이트 광원(121)은 형광등 등의 발광체인 램프(122)와, 이 램프(122)의 일면에 설치되어 램프(122)에서 조사된 광이 일방향으로 진행하도록 설치된 미러(123)로 구성된다. 상기 화상생성수단(125)은 이차원 배열 구조의 화소들로 구성되며 각 화소단위로 독립적으로 구동되는 투과형 액정표시소자(126)와, 이 액정표시소자(126)의 전,후에 설치된 한쌍의 폴라라이저(127a)(127b)로 구성된다.
도 1은 안경형 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다.
도 2는 화상표시방법을 설명하는 안경형 디스플레이 장치의 측면도이다.
도 3은 안경형 디스플레이 장치의 다른 예를 나타낸다.
도 4는 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 5는 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 6은 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 7은 안경형 디스플레이 장치의 또 다른 예를 나타낸다.
도 8은 디스플레이부의 광학적 배치를 보인 블록도이다.

Claims (10)

  1. 관찰자의 안구에 대향하는 안경형 몸체;
    상기 안경형 몸체의 내측에 구비되고, 상기 안구측으로 화상을 표시하는 디스플레이부; 및
    상기 안경형 몸체의 내측에 구비되고, 상기 디스플레이부와 소정 간격만큼 이격되며, 미세구멍이 형성되어 상기 미세구멍을 통해 상기 화상을 상기 안구로 제공하는 화상투과부를 포함하는 안경형 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세구멍은 상기 화상투과부의 정중앙의 위치에 형성된, 안경형 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세구멍은 적어도 하나 이상인, 안경형 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상투과부를 상기 디스플레이부와 평행을 유지하며 상기 디스플레이부에 가깝게 하거나 상기 디스플레이부로부터 멀어지게 함으로써 상기 화상투과부를 이동하게 하는 수단인 거리조절부를 더 포함하는, 안경형 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안경형 몸체의 내측에 구비되고, 상기 화상투과부와 상기 디스플레이부간에 배치되는 오목렌즈를 더 포함하는, 안경형 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 안경형 몸체의 내측이 구비되고, 상기 화상투과부와 안구 간에 배치되는 볼록렌즈를 더 포함하는, 안경형 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 안경형 몸체의 내측이 구비되고, 상기 화상투과부와 상기 디스플레이부간에 배치되는 오목렌즈를 더 포함하는, 안경형 디스플레이 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 백라이트(backlight) 광원에서 조사된 광을 선택적으로 투과시켜 화상을 생성하는 화상생성수단을 포함하되, 상기 화상생성수단은 이차원 배열 구조의 화소들로 구성되며 각 화소단위로 독립적으로 구동되는 투과형 액정표시소자인, 안경형 디스플레이 장치.
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