KR101478424B1 - Apparatus for head mount display - Google Patents

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Abstract

헤드 마운트 디스플레이 장치가 개시된다. 본 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에서 출사된 화상광을 확대하기 위한 확대렌즈부; 및 복수의 다면체 프리즘을 통해, 상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광의 경로가 변경되어 사용자의 눈에 결상되도록 하기 위한 광경로 변경부;를 포함하고, 상기 광경로 변경부는, 상기 확대된 화상광을 상기 사용자의 눈에 결상시키기 위해 제1면이 반사가능한 볼록 곡면으로 처리된 제1 프리즘; 및 상기 확대렌즈부에 의해 확대된 화상광이 반사되거나 상기 제1 프리즘의 제1면에 의해 반사된 화상광이 투과하도록, 제2면이 부분반사면으로 처리된 제2 프리즘;을 포함한다. 이에 의해, 투과경이나 반사경을 이용하여 광경로를 변경시키지 않고 다면체 프리즘을 사용하여 광경로를 변경함으로써, 헤드 마운트 디스플레이 장치의 구조가 단순해지고 제작 공정상에서의 오차를 줄일 수 있게 되며, 광이 굴절률이 큰 프리즘 내부에서 굴절률이 작은 진공 상태 또는 공기로 진입하여 사용자의 눈으로 진입하기 때문에 넓은 FOV(Field Of View)에 대한 구현이 가능하게 되고, 프리즘으로부터 사용자의 눈까지의 거리를 축소시킬 수 있어 헤드 마운트 디스플레이 장치의 소형화를 도모할 수 있게 된다. A head mount display device is disclosed. The head-mounted display device includes a display panel; An enlargement lens unit for enlarging the image light emitted from the display panel; And an optical path changing unit for changing a path of the image light enlarged by the enlargement lens unit and forming an image on a user's eye through a plurality of polyhedral prisms, A first prism having a first surface processed with a reflective convex surface to form an image on the user's eye; And a second prism in which the second surface is treated as a partial reflecting surface so that image light magnified by the magnifying lens portion is reflected or image light reflected by the first surface of the first prism is transmitted. Thus, by changing the optical path using the polyhedron prism without changing the optical path using the transmitted light or the reflector, the structure of the head-mounted display device can be simplified, errors in the manufacturing process can be reduced, A large FOV (Field Of View) can be realized and a distance from the prism to the user's eye can be reduced since the inside of the large prism enters a vacuum state with a small refractive index or air and enters the user's eye It is possible to reduce the size of the head mount display device.

Description

헤드 마운트 디스플레이 장치{APPARATUS FOR HEAD MOUNT DISPLAY}[0001] APPARATUS FOR HEAD MOUNT DISPLAY [0002]

본 발명은 사용자가 머리 또는 얼굴에 착용한 상태에서 디스플레이 패널에서 생성되는 영상을 시청할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted display device capable of viewing an image generated on a display panel while a user wears it on a head or a face.

헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이 패널에서 형성되는 화상광을 광학계에 의해 확대한 후 사용자의 눈에 결상시키는 장치를 의미한다. 이러한 헤드 마운트 디스플레이 장치는 사용자의 눈과 가까운 위치에 디스플레이 패널이 위치하기 때문에 짧은 거리에 초점을 맞추는 정밀한 광학 설계가 요구되고, 이러한 요구사항을 해결하기 위한 연구와 더불어 사용자 눈의 피로감을 감소시키고 착용시의 거부감을 저감시키기 위한 연구들이 진행되고 있다.The head mount display device refers to a device that magnifies image light formed on a display panel by an optical system and forms an image on the user's eyes. Such a head-mounted display device requires a precise optical design that focuses at a short distance because the display panel is positioned close to the user's eyes. In addition to research to solve these requirements, Studies are underway to reduce the sense of rejection of poetry.

그러나, 종래의 헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이 패널과 광학계가 일직선상의 광축에 위치하게 됨으로 인해 구성부품들이 시선 방향으로 돌출되는 형태로 되며, 이로 인해 무게 중심이 얼굴에서 앞쪽으로 상당부분 이탈되어 착용한 사용자에게 피로감 및 거부감을 제공한 것이 사실이다.However, in the conventional head-mounted display device, since the display panel and the optical system are positioned on the optical axis in a straight line, the components are protruded in the eye direction, so that the center of gravity deviates considerably from the face to the front, It is true that they provided fatigue and resistance.

이러한 문제를 해결하기 위해 디스플레이 패널과 광학계가 일직선 상에 위치하지 않도록 광경로를 변경하는 기술들이 제안되고 있으나, 대부분 투과경 및 오목반사경을 이용해 광경로를 변경하는 방법으로 구현되어, 구조가 복잡해지고 제작 공정상에서 오차가 많아 품질 확보가 어려우며 무엇보다 광경로 상의 매질이 공기로 되어 있기 때문에 광학설계상 넓은 FOV(Field Of View)에 대한 확보가 어렵다는 문제가 있었다.Techniques for changing the optical path so that the display panel and the optical system are not positioned in a straight line in order to solve this problem have been proposed. However, most of them are implemented by changing the optical path using the transmitted light and concave reflector, There is a problem in that it is difficult to obtain a wide field of view (FOV) due to optical design because the medium of the optical path is air.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 다면체 프리즘을 사용하여 광경로가 변경되도록 함으로써, 부피 대비 넓은 FOV가 확보되도록 하고 디스플레이 종류에 따라 구조를 간단하게 변경할 수 있으며 제작공정 상에서의 오차를 극소화시킬 수 있도록 하기 위한 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an image display device and a display device, which are capable of changing a light path by using a plurality of polyhedral prisms, And a head mount display device for minimizing an error in a manufacturing process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에서 출사된 화상광을 확대하기 위한 확대렌즈부; 및 복수의 다면체 프리즘을 통해, 상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광의 경로가 변경되어 사용자의 눈에 결상되도록 하기 위한 광경로 변경부;를 포함하고, 상기 광경로 변경부는, 상기 확대된 화상광을 상기 사용자의 눈에 결상시키기 위해 제1면이 반사가능한 볼록 곡면으로 처리된 제1 프리즘; 및 상기 확대렌즈부에 의해 확대된 화상광이 반사되거나 상기 제1 프리즘의 제1면에 의해 반사된 화상광이 투과하도록, 제2면이 부분반사면으로 처리된 제2 프리즘;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a head-mounted display device including: a display panel; An enlargement lens unit for enlarging the image light emitted from the display panel; And an optical path changing unit for changing a path of the image light enlarged by the enlargement lens unit and forming an image on a user's eye through a plurality of polyhedral prisms, A first prism having a first surface processed with a reflective convex surface to form an image on the user's eye; And a second prism in which the second surface is treated as a partial reflecting surface so that image light magnified by the magnifying lens portion is reflected or image light reflected by the first surface of the first prism is transmitted.

여기서, 상기 제1 프리즘 또는 상기 제2 프리즘은, 상기 광경로 변경부에서 출사되는 화상광의 FOV(Field Of View)가 넓어지거나 상기 광경로 변경부로부터 상기 사용자의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해, 진공 상태 또는 공기보다 굴절률이 큰 유리 또는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.Here, the first prism or the second prism may be configured such that the FOV (field of view) of image light emitted from the light path changing unit is widened or the distance from the light path changing unit to the user's eye is shortened , A vacuum or a glass or plastic material having a refractive index higher than that of air.

또한, 상기 광경로 변경부가 상기 제1 프리즘 및 상기 제2 프리즘 만으로 구성된 경우, 상기 사용자의 눈의 시선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은 0도 및 180도 이외의 각도를 가질 수 있다.Also, when the light path changing unit includes only the first prism and the second prism, the viewing direction of the user's eye and the normal direction of the display panel may have angles other than 0 degree and 180 degrees.

그리고, 상기 제1 프리즘의 제1면의 법선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은, 0도 및 90도 이외의 각도를 가지고, 상기 제1 프리즘의 제2면의 법선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은, 0도 또는 90도의 각도를 가지며, 상기 제1 프리즘의 제3면의 법선 방향과 상기 제1 프리즘의 제2면의 법선 방향은, 90도의 각도를 가질 수 있다.The normal direction of the first surface of the first prism and the normal direction of the display panel have an angle other than 0 degrees and 90 degrees and the normal direction of the second surface of the first prism and the normal direction of the display panel Direction may have an angle of 0 degrees or 90 degrees and a normal direction of the third surface of the first prism and a normal direction of the second surface of the first prism may have an angle of 90 degrees.

또한, 상기 제2 프리즘의 제1면은, 상기 제2 프리즘의 제1면의 법선 방향과 상기 제1 프리즘의 제1면의 법선 방향이 일치하도록 상기 제1 프리즘의 제1면에 대향되도록 형성되며, 상기 제2 프리즘의 제2면의 법선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은, 0도 또는 90도의 각도를 가지고, 상기 제2 프리즘의 제3면의 법선 방향과 상기 제2 프리즘의 제2면의 법선 방향은, 90도의 각도를 가질 수 있다.The first surface of the second prism may be formed to face the first surface of the first prism such that the normal direction of the first surface of the second prism and the normal direction of the first surface of the first prism coincide with each other Wherein the normal direction of the second surface of the second prism and the normal direction of the display panel have an angle of 0 degree or 90 degrees and the normal direction of the third surface of the second prism and the second direction of the second prism The normal direction of the face may have an angle of 90 degrees.

그리고, 상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광이 상기 제1 프리즘으로 진입한 후 상기 제2 프리즘으로 진입하여 최종적으로 상기 사용자의 눈에 결상되도록 상기 광경로 변경부가 설계된 경우, 상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광은, 법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 0도 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제3면을 투과하는 제1 과정; 상기 제1 프리즘의 제1면에 대향되게 밀착되어 있는 상기 제2 프리즘의 제1면에서 반사되는 제2 과정; 법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 90도 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제2면에서 반사되는 제3 과정; 상기 제1 프리즘의 제1면 및 상기 제2 프리즘의 제1면을 투과하는 제4 과정; 및 법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 90도의 각도를 가지는, 상기 제2 프리즘의 제3면을 투과하는 제5 과정;를 통해 상기 사용자의 눈에 결상될 수 있다.When the optical path changing unit is designed so that the image light enlarged by the magnifying lens unit enters the first prism and then enters the second prism and is finally imaged on the eye of the user, A first process of transmitting the image light through the third surface of the first prism, the normal direction of the image light having an angle of 0 degree with respect to a normal direction of the display panel; A second step of reflecting light from a first surface of the second prism which is in close contact with a first surface of the first prism; A third step in which a normal direction is reflected by a second surface of the first prism, the first direction being perpendicular to the normal direction of the display panel; A fourth step of transmitting the first surface of the first prism and the first surface of the second prism; And a fifth step of transmitting a third surface of the second prism, the normal direction of which has an angle of 90 degrees with respect to the normal direction of the display panel.

여기서, 상기 제2 프리즘의 제3면은, 상기 화상광의 FOV가 넓어지거나 상기 제2 프리즘으로부터 상기 사용자의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해 오목 곡면으로 형성될 수 있다.Here, the third surface of the second prism may be formed as a concave surface to widen the FOV of the image light or shorten the distance from the second prism to the eye of the user.

또한, 상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광이 상기 제2 프리즘으로 진입한 후 상기 제1 프리즘으로 진입하여 최종적으로 상기 사용자의 눈에 결상되도록 상기 광경로 변경부가 설계된 경우, 상기확대렌즈부에서 확대된 화상광은, 법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 0도 각도를 가지는, 상기 제2 프리즘의 제2면 또는 상기 제2 프리즘의 제3면을 투과하는 제1 과정; 상기 제1 프리즘의 제1면 및 상기 제1 프리즘의 제1면에 대향되게 밀착되어 있는 상기 제2 프리즘의 제1면을 투과하는 제2 과정; 법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 0도의 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제2면에서 반사되는 제3 과정; 상기 제2 프리즘의 제1면에서 반사되는 제4 과정; 및 법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 90도의 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제3면을 투과하는 제5 과정;를 통해 상기 사용자의 눈에 결상될 수 있다.When the light path changing portion is designed so that the image light enlarged by the magnifying lens portion enters the second prism and then enters the first prism and is finally imaged on the eye of the user, A first process of transmitting the image light through the second surface of the second prism or the third surface of the second prism, the normal direction of which has an angle of 0 degree with respect to the normal direction of the display panel; A second step of passing through the first surface of the first prism and the first surface of the second prism in close contact with the first surface of the first prism; A third step in which a normal direction is reflected by a second surface of the first prism, the angle of which is 0 degree with respect to a normal direction of the display panel; A fourth step of reflecting light from the first surface of the second prism; And a fifth step of transmitting a third surface of the first prism having a normal direction at an angle of 90 degrees with respect to a normal direction of the display panel.

이와 같이 투과경이나 반사경을 이용하여 광경로를 변경시키지 않고 다면체 프리즘을 사용하여 광경로를 변경함으로 인해, 구조가 단순해지고 제작 공정상에서의 오차를 줄일 수 있게 되며, 광이 굴절률이 큰 프리즘 내부에서 굴절률이 작은 진공 상태 또는 공기로 진입하여 사용자의 눈으로 진입하기 때문에 넓은 FOV(Field Of View)에 대한 구현이 가능하게 되고, 프리즘으로부터 사용자의 눈까지의 거리를 축소시킬 수 있어 헤드 마운트 디스플레이 장치의 소형화를 도모할 수 있게 된다. In this way, by changing the optical path using the polyhedron prism without changing the optical path using the transmitted light or the reflector, the structure becomes simple and error in the manufacturing process can be reduced. In the prism having a large refractive index, It is possible to implement a wide field of view (FOV) because the refractive index enters into a vacuum state or into the air and enter the user's eye, and the distance from the prism to the user's eye can be reduced. And miniaturization can be achieved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3은 제2 실시예에서 사용되는 제1 프리즘의 사시도를 도시한 도면이다.
도 4는 제2 실시예에서 사용되는 제2 프리즘의 사시도를 도시한 도면이다.
도 5는 제2 실시예를 기준으로 한 광경로에 대한 설명을 위해 제공되는 도면이다.
도 6은 추가 프리즘을 활용하여 광경로를 변경시킨 예를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 추가 프리즘을 활용하여 광경로를 변경시킨 다른 예를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 8은 추가 프리즘을 활용하여 광경로를 변경시킨 또 다른 예를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
1 is a view for explaining a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a head-mounted display device according to another embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of the first prism used in the second embodiment.
4 is a perspective view of a second prism used in the second embodiment.
FIG. 5 is a view for explaining an optical path based on the second embodiment. FIG.
Fig. 6 is a view provided to explain an example in which an optical path is changed by utilizing an additional prism. Fig.
Figure 7 is a view provided to illustrate another example of using an additional prism to change the optical path.
Figure 8 is a view provided to illustrate another example of using an additional prism to change the optical path.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 설명될 내용들은 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The contents to be described below are as follows.

우선, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 대해 설명하고, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명하기로 한다. 다음으로, 도 3을 참조하여 제1 프리즘의 각 면의 처리상태 및 역할에 대해 설명하고, 도 4를 참조하여 제2 프리즘의 각 면의 처리상태 및 역할에 대해 설명하기로 한다. 이후, 도 5를 참조하여 제2 실시예를 기준으로 한 광경로에 대해 설명하기로 하고, 도 6 내지 도 8을 참조하여 추가 프리즘을 활용한 광경로 변경예에 대해 설명하기로 한다.First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, and a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Next, the processing state and role of each surface of the first prism will be described with reference to FIG. 3, and the processing state and role of each surface of the second prism will be described with reference to FIG. Hereinafter, the optical path based on the second embodiment will be described with reference to FIG. 5, and an optical path modification example using the additional prism will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG.

<제1 실시예>&Lt; Embodiment 1 >

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이(HMD : Head Mount Display) 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다. 1 is a view for explaining a head mount display (HMD) device according to an embodiment of the present invention.

주지된 바와 같이 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 사용자의 머리 또는 얼굴에 착용되어 화상광이 사용자의 눈에 결상되도록 하는 장치를 의미한다.As is well known, a head-mounted display device refers to a device that is worn on a user's head or face to cause image light to be imaged on the user's eyes.

본 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치에 따르면, 반사경이나 투과경을 사용하지 않고 복수의 프리즘을 사용함으로써 넓은 FOV(Field Of View)를 확보하고, 광경로 변경 및 광경로 변경부와 사용자의 눈 간의 거리 축소를 통해 장치의 소형화를 도모할 수 있게 한다.According to the head-mounted display device according to this embodiment, a wide field of view (FOV) can be ensured by using a plurality of prisms without using a reflecting mirror or a light path, and the light path changing and light path changing unit Thereby reducing the size of the apparatus.

이를 위한 본 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널(100), 확대렌즈부(200), 제1 프리즘(300) 및 제2 프리즘(400)으로 구성된다.The head-mounted display device according to the present embodiment includes a display panel 100, an enlarged lens unit 200, a first prism 300, and a second prism 400.

디스플레이 패널(100)은 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 등과 같은 다양한 장치 또는 소자로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(100)의 주변에 별도의 광원이 배치되도록 할 수 있으며, 헤드 마운트 디스플레이 장치의 소형화, 초박화, 경량화 등을 위해 작은 사이즈로 마련될 수 있다.The display panel 100 may be implemented by various devices or devices such as a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode (OLED), and a liquid crystal on silicon (LCoS). Further, a separate light source can be disposed around the display panel 100, and the head-mounted display device can be provided in a small size for miniaturization, ultra thinning, light weight, and the like.

디스플레이 패널(100)에서 출사된 화상광은 확대렌즈부(200)로 입사된다.The image light emitted from the display panel 100 is incident on the magnifying lens unit 200.

확대렌즈부(200)는 전술한 바와 같이 작은 사이즈의 디스플레이 패널(100)에서 출사되는 화상광을 확대하기 위한 목적으로 사용된다. 이를 위해 확대렌즈부(200)는 둘 이상이 렌즈군으로 형성될 수 있으며, 렌즈군을 형성하는 각 렌즈는 단면 오목렌즈, 단면 볼록렌즈, 양면 오목렌즈, 양면 볼록렌즈 등으로 이루어질 수 있다.The enlarged lens unit 200 is used for enlarging the image light emitted from the display panel 100 of a small size as described above. For this, the magnifying lens unit 200 may be formed of two or more lens groups, and each of the lenses forming the lens group may be composed of a concave-convex lens, a convex convex lens, a double-convex concave lens or a double convex convex lens.

확대렌즈부(200)에서 확대된 화상광은 경로가 변경되어 최종적으로 사용자의 눈(500)에 결상되게 되며, 이러한 경로 변경을 위해 광경로 변경부가 사용된다. 광경로 변경부는 제1 프리즘(300) 및 제2 프리즘(400)으로 구성된다.The image light enlarged by the magnifying lens unit 200 is changed in path and finally imaged on the eye 500 of the user and a light path changing unit is used for such a path changing. The light path changing unit is composed of a first prism 300 and a second prism 400.

제1 프리즘(300)은 유리 소재 또는 플라스틱 소재로 형성된 다면체로서, 제1 프리즘(300)의 각 면에서 화상광이 반사되거나 투과되거나 일부 반사되거나 일부 투과되게 된다. 또한, 제1 프리즘(300)은 하나의 볼록한 면과 하나의 비스듬한 면을 가지는 것을 특징으로 하며, 각 면에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.The first prism 300 is a polyhedron formed of a glass material or a plastic material, and image light is reflected, transmitted, partially reflected, or partially transmitted on each side of the first prism 300. Also, the first prism 300 has one convex surface and one oblique surface, and a detailed description of each surface will be given later.

제2 프리즘(400)도 유리 소재 또는 플라스틱 소재로 형성된 다면체로서, 제2 프리즘(400)의 각 면에서 화상광이 반사되거나 투과되거나 일부 반사되거나 일부 투과되게 된다. 또한, 제2 프리즘(400)은 하나의 오목한 면과 하나의 비스듬한 면을 가지는 것을 특징으로 하며, 각 면에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.The second prism 400 is also a polyhedron formed of a glass material or a plastic material, and image light is reflected, transmitted, partially reflected or partially transmitted on each side of the second prism 400. In addition, the second prism 400 has one concave surface and one oblique surface, and a detailed description of each surface will be given later.

한편, 이러한 제1 프리즘(300)과 제2 프리즘(400)은 맞꼭지 각(θ')이 서로 동일하도록 비스듬한 면이 서로 대향되게 밀착 형성되어, 대향되게 밀착 형성된 면들의 법선 방향이 서로 0도 각도를 가지게 된다.On the other hand, the first prism 300 and the second prism 400 are formed in such a manner that oblique faces are opposite to each other such that the opposing angles? 'Are equal to each other, Angle.

제2 프리즘(400)의 비스듬한 면은 50%의 광투과율을 가지도록 표면처리되어 입사되는 화상광을 일부 반사하거나 일부 투과하게 된다. 이에 따라 디스플레이 패널(100)에서 출사되어 확대렌즈부(200)를 통해 제1 프리즘(300)으로 입사되는 화상광은, 일부 반사되어 R11의 광경로에서 R12의 광경로로 변경되게 되고, 나머지는 투과되어 R11의 광경로에서 R13의 광경로로 변경되게 된다.The oblique surface of the second prism 400 is surface-treated so as to have a light transmittance of 50% to partially reflect or partially transmit incident image light. The image light emitted from the display panel 100 and incident on the first prism 300 through the enlarged lens unit 200 is partially reflected and changed from the optical path of R11 to the optical path of R12, And is changed from the optical path of R11 to the optical path of R13.

제1 프리즘(300)의 볼록한 면은 50%의 광반사율을 가지도록 표면처리되어 입사되는 화상광을 일부 반사하거나 일부 투과하게 된다. 이에 따라 R12의 광경로를 따라 볼록한 면으로 입사된 광은 일부 반사되어 R14의 광경로로 변경되게 된다. 물론, 이 경우에도 제2 프리즘(400)의 비스듬한 면이 50%의 광투과율을 가지도록 표면처리되어 있기 때문에, 일부는 디스플레이 패널(100) 쪽으로 반사되도록 광경로가 변경되게 될 것이다.The convex surface of the first prism 300 is surface-treated to have a light reflectance of 50% to partially reflect or partially transmit incident image light. Accordingly, the light incident on the convex surface along the optical path of R12 is partially reflected and changed to the optical path of R14. Of course, also in this case, since the oblique surface of the second prism 400 is surface-treated so as to have a light transmittance of 50%, the light path will be partially changed so as to be reflected toward the display panel 100 side.

R14의 광경로로 변경된 화상광은 제2 프리즘(400)의 오목한 면을 관통하게 되며, 이 때의 제2 프리즘(400)의 오목한 면은 전부 투과가 가능하도록 구현될 수 있다.The image light changed to the optical path of R14 passes through the concave surface of the second prism 400 and the concave surface of the second prism 400 at this time can be made to be entirely transmissible.

한편, 화상광이 R14의 광경로를 통해 사용자의 눈(500)에 결상되면, 사용자는 결상된 화상광에 대한 시청이 가능하게 된다. 뿐만 아니라, 제2 프리즘(400)의 오목한 면이 전부 투과 가능하고, 제2 프리즘(400)의 비스듬한 면이 일부 투과 가능하며, 제1 프리즘(300)의 비스듬한 면이 전부 투과 가능하고, 제1 프리즘(300)의 볼록한 면이 일부 투과 가능하기 때문에, 착용한 헤드 마운트 디스플레이 장치 너머에서 사용자의 시선 상에 있는 물체들에 대한 관찰도 가능하게 된다. 이에 의해 투시형(See-through) 헤드 마운트 디스플레이 장치의 구현이 가능하다.On the other hand, if the image light is imaged on the user's eye 500 through the optical path of R14, the user can view the image light that has been formed. In addition, the concave surface of the second prism 400 is entirely transmissive, the oblique surface of the second prism 400 is partially transmissive, the oblique surface of the first prism 300 is entirely transmissive, Since the convex surface of the prism 300 is partially transmissive, it becomes possible to observe objects on the line of sight of the user beyond the wearing head-mounted display device. This allows the implementation of a see-through head-mounted display device.

<제2 실시예>&Lt; Embodiment 2 >

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다. 이하에서는 도 1에서 설명된 헤드 마운트 디스플레이 장치와 구별되는 부분을 중점으로 설명하기로 한다.2 is a view for explaining a head-mounted display device according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given mainly of a part different from the head-mounted display device described in Fig.

본 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치도, 반사경이나 투과경을 사용하지 않고 복수의 프리즘을 사용함으로써 넓은 FOV를 확보하고, 광경로 변경 및 광경로 변경부와 사용자의 눈 간의 거리 축소를 통해 장치의 소형화를 도모할 수 있게 한다.The head-mounted display device according to the present embodiment can also ensure a wide FOV by using a plurality of prisms without using a reflector or a light path, and can reduce the distance between the light path changing portion and the light path changing portion and the user's eyes Thereby making it possible to achieve miniaturization.

본 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 제1 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치와 마찬가지로, 디스플레이 패널(100), 확대렌즈부(200), 제1 프리즘(300) 및 제2 프리즘(400)으로 구성된다. 다만, 제1 프리즘(300) 및 제2 프리즘(400)의 위치가 변경되었고, 제1 프리즘(300)의 볼록한 면이 전부 반사되는 면이라는 것과 제2 프리즘(400)의 오목한 면이 존재하지 않는다는 점에서 제1 실시예와 구별된다.The head-mounted display device according to the present embodiment is similar to the head-mounted display device according to the first embodiment except that the display panel 100, the enlargement lens part 200, the first prism 300 and the second prism 400, . It should be noted that the positions of the first prism 300 and the second prism 400 are changed and that the convex surface of the first prism 300 is completely reflected and that the concave surface of the second prism 400 is not present Which is distinguished from the first embodiment.

즉, 제1 프리즘(300)은 하나의 볼록한 면과 하나의 비스듬한 면을 가지는 것을 특징으로 하며, 제2 프리즘(400)은 하나의 비스듬한 면을 가지는 것을 특징으로 한다.That is, the first prism 300 has one convex surface and one oblique surface, and the second prism 400 has one oblique surface.

한편, 이러한 제1 프리즘(300)과 제2 프리즘(400)도 맞꼭지 각(θ'')이 서로 동일하도록 비스듬한 면이 서로 대향되게 밀착 형성되어, 대향되게 밀착 형성된 면들의 법선 방향이 서로 0도 각도를 가지게 된다.The first prism 300 and the second prism 400 are also formed so that the oblique surfaces of the first prism 300 and the second prism 400 are opposed to each other so that the vertex angles? '' Are equal to each other, .

제2 프리즘(400)의 비스듬한 면은 50%의 광투과율을 가지도록 표면처리되어 입사되는 화상광을 일부 반사하거나 일부 투과하게 된다. 이에 따라 디스플레이 패널(100)에서 출사되어 확대렌즈부(200)를 통해 제2 프리즘(400)으로 입사되는 화상광은, 일부 반사되어 R21의 광경로에서 R22의 광경로로 변경되게 되고, 나머지는 투과되어 R21의 광경로에서 R23의 광경로로 변경되게 된다.The oblique surface of the second prism 400 is surface-treated so as to have a light transmittance of 50% to partially reflect or partially transmit incident image light. The image light emitted from the display panel 100 and incident on the second prism 400 through the magnifying lens unit 200 is partially reflected and changed from the optical path of R21 to the optical path of R22, And is changed from the optical path of R21 to the optical path of R23.

제1 프리즘(300)의 볼록한 면은 100%의 광반사율을 가지도록 표면처리되어 입사되는 화상광을 전부 반사하게 된다. 이에 따라 R23의 광경로를 따라 볼록한 면으로 입사된 광은 전부 반사되어 R24의 광경로로 변경되게 된다. The convex surface of the first prism 300 is surface-treated so as to have a light reflectance of 100% to totally reflect the incident image light. Accordingly, the light incident on the convex surface along the optical path of R23 is totally reflected and changed to the optical path of R24.

R24의 광경로로 변경된 화상광은 제2 프리즘(400)의 비스듬한 면에서 일부 반사되어 R25의 광경로를 가지며 사용자의 눈(500)에 결상되게 된다. 물론, 이 경우에도 제2 프리즘(400)의 비스듬한 면이 50%의 광투과율을 가지도록 표면처리되어 있기 때문에, 일부는 디스플레이 패널(100) 쪽으로 투과되도록 광경로가 변경되게 될 것이다.The image light changed to the optical path of R24 is partially reflected on the oblique surface of the second prism 400 and has the optical path of R25 and is imaged on the eye 500 of the user. Of course, also in this case, since the oblique surface of the second prism 400 is surface-treated to have a light transmittance of 50%, the light path will be changed so that a part thereof is transmitted to the display panel 100 side.

한편, 화상광이 R25의 광경로를 통해 사용자의 눈(500)에 결상되면, 사용자는 결상된 화상광에 대한 시청이 가능하게 된다. 뿐만 아니라, R25의 광경로에 의해 관통되는 제1 프리즘(300)의 면과 R22의 광경로에 의해 관통되는 제2 프리즘(400)의 면이 전부 투과 가능하고, 제2 프리즘(400)의 비스듬한 면이 일부 투과 가능하며, 제1 프리즘(300)의 비스듬한 면이 전부 투과 가능하기 때문에, 착용한 헤드 마운트 디스플레이 장치 너머에서 사용자의 시선 상에 있는 물체들에 대한 관찰도 가능하게 된다. 이에 의해 투시형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 구현이 가능하다.On the other hand, if image light is imaged on the user's eye 500 through the optical path of R25, the user can view the image light that has been formed. In addition, the surface of the second prism 400 penetrating by the optical path of R22 and the surface of the first prism 300 passing through the optical path of R25 is entirely transmissive, and the surface of the second prism 400, Since the oblique surface of the first prism 300 is entirely transmissive, it is possible to observe objects on the user's gaze beyond the wearing head-mounted display device. Thereby realizing a perspective type head-mounted display device.

<제1 프리즘 및 제2 프리즘에서 각 면의 처리상태 및 역할>&Lt; Processing state and role of each surface in the first prism and the second prism >

도 3은 제2 실시예에서 사용되는 제1 프리즘(300)의 사시도를 도시한 도면이고, 도 4는 제2 실시예에서 사용되는 제2 프리즘(400)의 사시도를 도시한 도면으로서, 이하에서 제2 실시예를 기준으로 제1 프리즘(300) 및 제2 프리즘(400)의 처리상태 및 역할에 대해 설명하기로 한다. 제1 실시예에서 사용되는 제1 프리즘(300)및 제2 프리즘(400)의 처리상태 및 역할은, 이하의 제2 실시예 기준으로 설명되는 부분으로부터 유추가능할 것이다.FIG. 3 is a perspective view of a first prism 300 used in the second embodiment. FIG. 4 is a perspective view of a second prism 400 used in the second embodiment. The processing state and role of the first prism 300 and the second prism 400 will be described based on the second embodiment. The processing state and the role of the first prism 300 and the second prism 400 used in the first embodiment will be inferable from the portion described with reference to the second embodiment below.

S11은 전술한 제1 프리즘(300)의 비스듬한 면을 의미하고, S21은 전술한 제2 프리즘(400)의 비스듬한 면을 의미한다. S11 denotes an oblique plane of the first prism 300, and S21 denotes an oblique plane of the second prism 400 described above.

이러한 S11과 S21은 상호 대향되게 마주보고 밀착되도록 형성된다. 즉, S11의 법선 방향과 S21의 법선 방향은 0도의 각도를 가지게 된다. These S11 and S21 are formed so as to face each other so as to face each other. That is, the normal direction of S11 and the normal direction of S21 have an angle of 0 degree.

또한, S11은 특별한 표면처리가 되지 않거나 100%의 투과율을 가지도록 가공되어 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예에서 동일하게 사용될 수 있게 되고, S21은 50%의 투과율을 가지도록 표면처리되어 역시 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예에서 동일하게 사용될 수 있게 된다. S11 is not subjected to any special surface treatment or is processed to have a transmittance of 100% so that it can be used in the same manner as in the first embodiment or the second embodiment described above, and S21 is surface-treated to have a transmittance of 50% It can be equally used in the first embodiment or the second embodiment described above.

물론, 이상에서는 S11가 100%의 투과율을 가지고 S21이 50%의 투과율을 가지는 것으로 상정하였으나, 설명의 편의를 위한 예시적 사항에 불과하며, 양자가 각각 62.5%의 투과율과 80%의 투과율을 가지도록 표면처리된 경우에도 전체적으로 50%의 투과율을 가지기 때문에 동일하게 적용될 수 있게 된다. Of course, it is assumed that S11 has a transmittance of 100% and S21 has a transmittance of 50%. However, it is only an example for convenience of explanation, and both have a transmittance of 62.5% and a transmittance of 80% Even if it is surface-treated so as to have a transmittance of 50% as a whole.

뿐만 아니라, S11과 S21이 밀착된 부분의 투과율이 50%가 아닌 다른 수치로 설정되로록 구현되는 경우도 상정할 수 있을 것이며, 나아가 제1 프리즘(300)과 제2 프리즘(400)이 일체화되고 내부에 투과율을 저감시키는 소재가 삽입되도록 구현하는 경우도 상정할 수 있을 것이다.In addition, it may be assumed that the transmissivity of the portion where S11 and S21 are in close contact is set to a value other than 50%. Further, the first prism 300 and the second prism 400 may be integrated And a material for reducing the transmittance is inserted inside.

한편, S12는 실시예에 따라 투과율이 다르게 표면처리될 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예에서는 투시형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 구현을 위해 S12가 50%의 투과율을 가지도록 표면처리되지만, 제2 실시예에서는 사용자의 눈(500)에 더 충분한 화상광이 제공될 수 있도록 하기 위해 전부 반사되도록 표면처리될 수 있다.On the other hand, S12 can be surface-treated with different transmittance according to the embodiment. For example, in the first embodiment, S12 is surface-treated to have a transmittance of 50% for the implementation of a perspective type head-mounted display device, but in the second embodiment, The surface can be surface-treated to be totally reflected.

물론, 이 역시 예시적 사항에 불과하며, 제1 실시예에서도 50% 이외의 투과율을 가지도록 처리되고 제2 실시예에서도 0% 이외의 투과율을 가지도록 처리된 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 그대로 적용될 수 있을 것이다.Of course, this is also only an example, and even in the first embodiment, the transmittance is processed to have a transmittance other than 50%, and even in the second embodiment, even if the transmittance is other than 0%, the technical idea of the present invention .

또한, S12의 법선 방향은, 제1 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 90도의 각도를 가지고, 제2 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 0도의 각도를 가지게 된다.The normal direction of S12 has an angle of 90 degrees with respect to the normal direction of the display panel 100 in the first embodiment and an angle of 0 degrees with the normal direction of the display panel 100 in the second embodiment.

이 외에도, 제1 실시예 및 제2 실시예에서 모두, S13 및 S22는 100%의 투과율을 가지는 평평한 면으로 처리될 수 있으며, 제1 실시예에서 S23은 100% 투과율을 가지는 오목한 면으로 처리되지만 제2 실시예에서 S23은 100% 투과율을 가지는 평평한 면으로 처리될 수 있다.In addition, in both the first embodiment and the second embodiment, S13 and S22 can be treated as a flat surface having a transmittance of 100%, and S23 in the first embodiment is treated as a concave surface having 100% transmittance In the second embodiment, S23 can be treated as a flat surface having 100% transmittance.

또한, S13의 법선 방향은, 제1 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 0도의 각도를 가지고, 제2 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 90도의 각도를 가지게 된다.The normal direction of S13 has an angle of 0 degrees with respect to the normal direction of the display panel 100 in the first embodiment and an angle of 90 degrees with the normal direction of the display panel 100 in the second embodiment.

뿐만 아니라, S22의 법선 방향은, 제1 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 0도의 각도를 가지고, 제2 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 90도의 각도를 가지게 된다.In addition, the normal direction of S22 has an angle of 0 degrees with respect to the normal direction of the display panel 100 in the first embodiment, and an angle of 90 degrees with the normal direction of the display panel 100 in the second embodiment.

그리고, S23의 법선 방향은, 제1 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 90도의 각도를 가지고, 제2 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 법선 방향과 0도의 각도를 가지게 된다.The normal direction of S23 has an angle of 90 degrees with respect to the normal direction of the display panel 100 in the first embodiment and an angle of 0 degrees with the normal direction of the display panel 100 in the second embodiment.

<광경로><Sightseeing Route>

도 5는 제2 실시예를 기준으로 한 광경로에 대한 설명을 위해 제공되는 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining an optical path based on the second embodiment. FIG.

디스플레이 패널(100)에서 생성된 화상광은 2개의 렌즈로 구성된 확대렌즈부(200)를 통해 확대되고, 이러한 화상광은 2개의 프리즘(300, 400)에 의해 굴절되어 사용자의 눈(500)에 결상되게 된다. The image light generated in the display panel 100 is enlarged through an enlarged lens unit 200 composed of two lenses and this image light is refracted by the two prisms 300 and 400 to be reflected on the user's eyes 500 The image is formed.

특히, 확대된 도면을 참조하면, 유리 또는 플리스틱을 매질로 하는 제1 프리즘(300)과 진공상태 또는 공기를 매질로 하는 외부의 사이에서는, 입사각 α로 입사되어 굴절각 β로 굴절되는 현상이 발생하게 된다. 이는 제1 프리즘(300)의 매질의 굴절률이 외부의 굴절류보다 크기 때문이다.In particular, referring to the enlarged drawing, a phenomenon occurs in which a first prism 300 made of glass or plastics is used as a medium and a light is incident at an incident angle? And refracted at a refraction angle? . This is because the refractive index of the medium of the first prism 300 is larger than that of the external refraction.

이와 같이 투과경이나 반사경을 이용하여 광경로를 변경시키지 않고 프리즘(300, 400)을 사용하여 광경로를 변경함으로 인해, 굴절각 β이 입사각 α보다 커지게 되며, 이로 인해 넓은 FOV(Field Of View)에 대한 구현이 가능하게 되고, 프리즘(300, 400)으로부터 사용자의 눈까지의 거리를 축소시킬 수 있어 헤드 마운트 디스플레이 장치의 소형화를 도모할 수 있게 된다.As described above, by changing the optical path using the prisms 300 and 400 without changing the optical path using the transmitted light or the reflector, the refraction angle [beta] becomes larger than the incident angle [alpha] And it is possible to reduce the distance from the prisms 300 and 400 to the eyes of the user, thereby miniaturizing the head-mounted display device.

<추가 프리즘 활용 예><Example of application of additional prism>

도 6 내지 도 8은 추가 프리즘을 활용하여 광경로를 변경시킨 예들을 설명하기 위해 제공되는 도면이다. Figs. 6 to 8 are views provided to explain examples in which an optical path is changed by utilizing an additional prism. Fig.

도시된 예들과 같이, 2개의 프리즘이 아닌 그 이상의 프리즘들을 사용하여, 디스플레이 패널(100)에서 사용자의 눈(500)으로 전달되는 광경로를 자유자재로 변경할 수 있다.It is possible to freely change the optical path passing from the display panel 100 to the user's eyes 500 by using prisms other than the two prisms as shown in the illustrated examples.

도 6은 프리즘 A(610), 프리즘 B(620), 프리즘 C(630)을 사용하여, 디스플레이 패널(100)의 법선 방향이 X축과 평행한 경우 사용자의 눈(500)의 시선 방향이 Y축과 평행하도록 구현한 예이고, 도 7은 프리즘 D(640), 프리즘 E(650), 프리즘 F(660)을 사용하여, 디스플레이 패널(100)의 법선 방향이 Z축과 평행한 경우 사용자의 눈(500)의 시선 방향이 Y축과 평행하도록 구현한 예이며, 도 8은 프리즘 G(670), 프리즘 H(680), 프리즘 I(690)을 사용하여, 디스플레이 패널(100)의 법선 방향이 Y축과 평행한 경우 사용자의 눈(500)의 시선 방향이 Y축과 평행하도록 구현한 예이다.6 illustrates a case where the viewing direction of the user's eye 500 is Y (vertical) when the normal direction of the display panel 100 is parallel to the X axis by using the prism A 610, the prism B 620, and the prism C 630. [ 7 shows a case where the normal direction of the display panel 100 is parallel to the Z axis by using the prism D 640, the prism E 650 and the prism F 660. In this case, 8 shows an example in which the viewing direction of the eye 500 is parallel to the Y axis and FIG. 8 shows an example in which the viewing direction of the eye 500 is parallel to the Y axis by using the prism G 670, the prism H 680, and the prism I 690. Axis direction is parallel to the Y-axis when the user's eye 500 is parallel to the Y-axis.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100 : 디스플레이 패널 200 : 확대렌즈부
300 : 제1 프리즘 400 : 제2 프리즘
500 : 사용자의 눈 610 : 프리즘 A
620 : 프리즘 B 630 : 프리즘 C
640 : 프리즘 D 650 : 프리즘 E
660 : 프리즘 F 670 : 프리즘 G
680 : 프리즘 H 690 : 프리즘 I
R11 : 제1 광경로(제1 실시예) R12 : 제2 광경로(제1 실시예)
R13 : 제3 광경로(제1 실시예) R14 : 제4 광경로(제1 실시예)
R21 : 제1 광경로(제2 실시예) R22 : 제2 광경로(제2 실시예)
R23 : 제3 광경로(제2 실시예) R24 : 제4 광경로(제2 실시예)
R25 : 제5 광경로(제2 실시예) S11 : 제1 프리즘의 제1면
S12 : 제1 프리즘의 제2면 S13 : 제1 프리즘의 제3면
S21 : 제2 프리즘의 제1면 S22 : 제2 프리즘의 제2면
S23 : 제2 프리즘의 제3면 α : 입사각
β : 굴절각
100: display panel 200: magnification lens unit
300: first prism 400: second prism
500: user's eye 610: prism A
620: prism B 630: prism C
640: prism D 650: prism E
660: prism F 670: prism G
680: prism H 690: prism I
R11: first optical path (first embodiment) R12: second optical path (first embodiment)
R13: third optical path (first embodiment) R14: fourth optical path (first embodiment)
R21: first optical path (second embodiment) R22: second optical path (second embodiment)
R23: third optical path (second embodiment) R24: fourth optical path (second embodiment)
R25: Fifth optical path (second embodiment) S11: First surface of the first prism
S12: second surface of the first prism S13: third surface of the first prism
S21: first surface of second prism S22: second surface of second prism
S23: Third surface of the second prism alpha: Angle of incidence
β: Refraction angle

Claims (8)

헤드 마운트 디스플레이 장치에 있어서,
디스플레이 패널;
상기 디스플레이 패널에서 출사된 화상광을 확대하기 위한 확대렌즈부; 및
복수의 다면체 프리즘을 통해, 상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광의 경로가 변경되어 사용자의 눈에 결상되도록 하기 위한 광경로 변경부;를 포함하고,
상기 광경로 변경부는,
상기 확대된 화상광을 상기 사용자의 눈에 결상시키기 위해 제1면이 부분반사 가능한 볼록 곡면으로 처리된 제1 프리즘;
상기 확대렌즈부에 의해 확대된 화상광이 반사되거나 상기 제1 프리즘의 제1면에 의해 반사된 화상광이 투과하도록, 제2면이 부분반사면으로 처리된 제2 프리즘; 및
적어도 하나의 추가 프리즘;을 포함하며,
상기 제1 프리즘 및 상기 제2 프리즘은, 서로 대향되게 밀착 형성되어 밀착 형성된 면들의 법선 방향이 서로 0도 각도를 가지며, 상기 제1면 및 상기 제2면을 제외한 나머지 모든 면이 전부 또는 일부 투과가능하도록 형성됨으로써 상기 확대된 화상광과 함께 상기 사용자의 시선 상에 있는 외부 영상이 상기 사용자의 눈에 결상되도록 하고,
상기 적어도 하나의 추가 프리즘은,
상기 화상광이 출사되는 방향과 상기 사용자의 시선의 방향 간의 각도가 90도 이외의 각도인 경우에 상기 광경로가 추가 변경되도록 사용되어 상기 확대된 화상광 및 상기 외부 영상이 상기 사용자의 눈에 결상되도록 하고, 상기 제2 프리즘에서 출사된 화상광의 스케일이 조정되도록 하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
A head-mounted display device comprising:
A display panel;
An enlargement lens unit for enlarging the image light emitted from the display panel; And
And a light path changing unit for changing the path of the image light enlarged by the enlargement lens unit through a plurality of polyhedral prisms to form an image on a user's eye,
The optical path changing unit,
A first prism having a first surface processed with a partially reflective convex surface to image the enlarged image light on the user's eye;
A second prism having a second surface processed with a partial reflection surface so that image light magnified by the magnifying lens unit is reflected or image light reflected by the first surface of the first prism is transmitted; And
At least one additional prism,
Wherein the first prism and the second prism are formed in close contact with each other so that the normal direction of the closely formed surfaces has an angle of 0 degree with respect to each other and all the surfaces except for the first surface and the second surface transmit So that an external image on the line of sight of the user together with the enlarged image light is imaged on the eye of the user,
Wherein the at least one additional prism comprises:
When the angle between the direction in which the image light is emitted and the direction of the user's gaze is an angle other than 90 degrees, the optical path is further changed so that the enlarged image light and the external image are imaged on the user &apos; And the scale of the image light emitted from the second prism is adjusted.
제 1항에 있어서,
상기 제1 프리즘 또는 상기 제2 프리즘은,
상기 광경로 변경부에서 출사되는 화상광의 FOV(Field Of View)가 넓어지거나 상기 광경로 변경부로부터 상기 사용자의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해, 진공 상태 또는 공기보다 굴절률이 큰 유리 또는 플라스틱 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The first prism or the second prism may include a first prism,
In order to widen the field of view (FOV) of the image light emitted from the light path changing unit or to shorten the distance from the light path changing unit to the user's eye, a vacuum state or a glass or plastic material And the head-mounted display device.
제 1항에 있어서,
상기 광경로 변경부가 상기 제1 프리즘 및 상기 제2 프리즘 만으로 구성된 경우, 상기 사용자의 눈의 시선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은 0도 및 180도 이외의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the viewing direction of the eye of the user and the normal direction of the display panel have angles other than 0 degrees and 180 degrees when the optical path changing unit comprises only the first prism and the second prism. Device.
제 1항에 있어서,
상기 제1 프리즘의 제1면의 법선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은, 0도 및 90도 이외의 각도를 가지고,
상기 제1 프리즘의 제2면의 법선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은, 0도 또는 90도의 각도를 가지며,
상기 제1 프리즘의 제3면의 법선 방향과 상기 제1 프리즘의 제2면의 법선 방향은, 90도의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The normal direction of the first surface of the first prism and the normal direction of the display panel have angles other than 0 degree and 90 degrees,
The normal direction of the second surface of the first prism and the normal direction of the display panel have an angle of 0 degree or 90 degrees,
Wherein the normal direction of the third surface of the first prism and the normal direction of the second surface of the first prism have an angle of 90 degrees.
제 4항에 있어서,
상기 제2 프리즘의 제1면은, 상기 제2 프리즘의 제1면의 법선 방향과 상기 제1 프리즘의 제1면의 법선 방향이 일치하도록 상기 제1 프리즘의 제1면에 대향되도록 형성되며,
상기 제2 프리즘의 제2면의 법선 방향과 상기 디스플레이 패널의 법선 방향은, 0도 또는 90도의 각도를 가지고,
상기 제2 프리즘의 제3면의 법선 방향과 상기 제2 프리즘의 제2면의 법선 방향은, 90도의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
5. The method of claim 4,
The first surface of the second prism is formed to face the first surface of the first prism such that the normal direction of the first surface of the second prism and the normal direction of the first surface of the first prism coincide with each other,
The normal direction of the second surface of the second prism and the normal direction of the display panel have an angle of 0 degree or 90 degrees,
Wherein the normal direction of the third surface of the second prism and the normal direction of the second surface of the second prism have an angle of 90 degrees.
제 1항에 있어서,
상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광이 상기 제1 프리즘으로 진입한 후 상기 제2 프리즘으로 진입하여 최종적으로 상기 사용자의 눈에 결상되도록 상기 광경로 변경부가 설계된 경우,
상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광은,
법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 0도 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제3면을 투과하는 제1 과정;
상기 제1 프리즘의 제1면에 대향되게 밀착되어 있는 상기 제2 프리즘의 제1면에서 반사되는 제2 과정;
법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 90도 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제2면에서 반사되는 제3 과정;
상기 제1 프리즘의 제1면 및 상기 제2 프리즘의 제1면을 투과하는 제4 과정; 및
법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 90도의 각도를 가지는, 상기 제2 프리즘의 제3면을 투과하는 제5 과정;를 통해 상기 사용자의 눈에 결상되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
When the light path changing unit is designed so that the image light enlarged by the magnifying lens unit enters the first prism, enters the second prism, and finally forms an image on the eye of the user,
The image light, magnified by the magnifying lens unit,
A first step of transmitting a third surface of the first prism, the normal direction of which has an angle of 0 degree with respect to a normal direction of the display panel;
A second step of reflecting light from a first surface of the second prism which is in close contact with a first surface of the first prism;
A third step in which a normal direction is reflected by a second surface of the first prism, the first direction being perpendicular to the normal direction of the display panel;
A fourth step of transmitting the first surface of the first prism and the first surface of the second prism; And
And passing through a third surface of the second prism, the normal direction of which is at an angle of 90 degrees with respect to the normal direction of the display panel.
제 6항에 있어서,
상기 제2 프리즘의 제3면은,
상기 화상광의 FOV가 넓어지거나 상기 제2 프리즘으로부터 상기 사용자의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해 오목 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 6,
And a third surface of the second prism,
Wherein a concave curved surface is formed to widen the FOV of the image light or to shorten the distance from the second prism to the eye of the user.
제 1항에 있어서,
상기 확대렌즈부에서 확대된 화상광이 상기 제2 프리즘으로 진입한 후 상기 제1 프리즘으로 진입하여 최종적으로 상기 사용자의 눈에 결상되도록 상기 광경로 변경부가 설계된 경우,
상기확대렌즈부에서 확대된 화상광은,
법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 0도 각도를 가지는, 상기 제2 프리즘의 제2면 또는 상기 제2 프리즘의 제3면을 투과하는 제1 과정;
상기 제1 프리즘의 제1면 및 상기 제1 프리즘의 제1면에 대향되게 밀착되어 있는 상기 제2 프리즘의 제1면을 투과하는 제2 과정;
법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 0도의 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제2면에서 반사되는 제3 과정;
상기 제2 프리즘의 제1면에서 반사되는 제4 과정; 및
법선 방향이 상기 디스플레이 패널의 법선 방향과 90도의 각도를 가지는, 상기 제1 프리즘의 제3면을 투과하는 제5 과정;를 통해 상기 사용자의 눈에 결상되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
When the light path changing unit is designed so that the image light enlarged by the magnifying lens unit enters the second prism and then enters the first prism and finally forms an image on the eye of the user,
The image light, magnified by the magnifying lens unit,
A first step of transmitting through a second surface of the second prism or a third surface of the second prism, the normal direction of which has an angle of 0 degrees with respect to a normal direction of the display panel;
A second step of passing through the first surface of the first prism and the first surface of the second prism in close contact with the first surface of the first prism;
A third step in which a normal direction is reflected by a second surface of the first prism, the angle of which is 0 degree with respect to a normal direction of the display panel;
A fourth step of reflecting light from the first surface of the second prism; And
And passing through a third surface of the first prism having a normal direction and an angle of 90 degrees with respect to a normal direction of the display panel.
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