KR102072012B1 - Head mounted display device - Google Patents

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KR102072012B1
KR102072012B1 KR1020180162062A KR20180162062A KR102072012B1 KR 102072012 B1 KR102072012 B1 KR 102072012B1 KR 1020180162062 A KR1020180162062 A KR 1020180162062A KR 20180162062 A KR20180162062 A KR 20180162062A KR 102072012 B1 KR102072012 B1 KR 102072012B1
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KR
South Korea
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light
prism
polarization
polarizer
wedge
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KR1020180162062A
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이교웅
김성일
박만복
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(주)비젼에이드
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Abstract

The present invention relates to a head mounted display device capable of providing virtual reality or augmented reality to both eyes of a user using only one reflective display. More specifically, the head mounted display device comprises: a backlight generating light; a first polarization separator polarizing and emitting light emitted from the backlight; a reflective display generating an image by reflecting the polarized light in the first polarization separator; a second polarization separator separating light emitted from the reflective display in accordance with a polarization state; and a first prism module and a second prism module respectively arranged on a path of light separated in accordance with the polarization state in the second polarization separator to enlarge and guide the light.

Description

헤드마운트 디스플레이장치{HEAD MOUNTED DISPLAY DEVICE}HEAD MOUNTED DISPLAY DEVICE}

본 발명은 증강 현실 및 가상 현실을 동시에 또는 선택적으로 구현하는데 사용되는 스마트 글래스용 헤드마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 하나 디스플레이 소자를 사용하면서도 양쪽 눈에 동시에 컨텐츠를 제공할 수 있도록 함으로써, 스마트 글래스의 제조 비용을 낮출 수 있고 사용자의 피로감과 어지러움증을 감소시킬 수 있는 헤드마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a head mounted display device for smart glasses used to simultaneously or selectively implement augmented reality and virtual reality, and in particular, by providing content to both eyes simultaneously while using one display element, The present invention relates to a head mounted display device capable of lowering manufacturing costs and reducing user fatigue and dizziness.

가상현실(Virtual Reality, VR)은 가상의 환경을 구축하여 실제처럼 느끼게 하는 기술이며, 증강현실(Augmented Reality, AR)은 실제로 보이는 주변 환경에 가상의 정보를 투영하여 함께 표현하는 기술로서, 증강현실(AR)과 가상현실(VR)은 현실-가상 연속성(Reality-Virtuality Continuum)상의 개념으로부터, 현실과 가상의 정보를 동시에 융합하여 환경을 구축하는 혼합현실(Mixed Reality, MR), 증강 가상(AV) 형태로 발전하고 있다.Virtual Reality (VR) is a technology that creates a virtual environment and makes it feel like reality, and Augmented Reality (AR) is a technology that expresses virtual information on the surrounding environment that is actually visible. (AR) and Virtual Reality (VR) are a concept of Reality-Virtuality Continuum that combines reality and virtual information simultaneously to build an environment, Mixed Reality (MR), Augmented Virtual (AV) ) Is developing in the form.

최근에는 이러한 가상현실 또는 증강현실을 사용자에게 제공할 수 있는 스마트 글래스가 산업 분야뿐만 아니라 게임, 레저 등의 다양한 외부 활동 분야에도 널리 이용이 되고 있다.Recently, smart glasses that can provide such virtual reality or augmented reality to users are widely used not only in the industrial field but also in various external activities such as games and leisure.

헤드마운트 디스플레이는 안경과 유사한 외형을 갖는 스마트 글래스의 프레임에 장착되어, 사용자에게 전달될 영상 등의 컨텐츠를 제공하는 것으로서, 가상현실 또는 증강현실에 사용될 영상 등을 만들어내는 디스플레이소자 및 디스플레이소자에서 만들어진 영상을 사용자의 눈으로 전달하기 위한 다양한 광학계를 포함하는 것이 일반적이다. 그런데 기존의 헤드마운트 디스플레이를 이용하는 스마트 글래스에서는 사용자의 양쪽 눈에 영상을 제공하기 위해서 2개 이상의 디스플레이 소자를 사용하는 것이 일반적이었다. 즉, 각각의 눈에 제공하기 위한 영상을 별개의 디스플레이 소자를 통해서 만들어내고, 만들어진 영상을 각각의 눈으로 전달하는 방식이 일반적이다. The head mounted display is mounted on a frame of a smart glass having an appearance similar to that of glasses, and provides contents such as an image to be delivered to a user. The head mounted display is made of a display element and a display element that produce an image to be used in virtual reality or augmented reality. It is common to include various optical systems for delivering an image to the user's eyes. In conventional smart glasses using a head mounted display, two or more display elements are generally used to provide an image to both eyes of a user. That is, a method of generating an image for providing to each eye through a separate display element and transferring the generated image to each eye is common.

그 결과, 양쪽 눈에 동시에 제공될 영상을 만들어 내기 위해 많은 개수의 디스플레이 소자가 필요하게 되어 제작 비용이 상승하게 되며, 많은 수의 부품을 배치하기 위해 구조가 복잡해지며 그 결과 제조공정의 복잡화 및 수율 감소 등이 발생하는 문제가 있었다.As a result, a large number of display elements are required to produce an image to be simultaneously provided to both eyes, resulting in an increase in manufacturing costs, and a complicated structure for placing a large number of parts, resulting in complexity and yield of a manufacturing process. There was a problem that a decrease occurs.

나아가, 각각의 눈에 제공되는 영상이 별개의 디스플레이소자에서 생성되므로 디스플레이소자 각각의 특성에 따라 필연적으로 발생될 수밖에 없는 화이트 밸런스, 채도 및 색도 등과 같은 색감의 차이나 휘도의 차이가 발생하게 되어 사용자에게 불편감과 어지러움증을 유발시키는 문제가 있었으며, 이러한 두 눈에 제공되는 영상의 차이를 없애기 위해서는 더더욱 높은 비용이 요구되는 문제가 있었다.Furthermore, since the images provided to each eye are generated by separate display devices, color differences such as white balance, saturation, and chromaticity, which are inevitably generated according to the characteristics of the display devices, are generated, and thus the brightness is different. There was a problem causing discomfort and dizziness, and there was a problem that a higher cost was required to eliminate the difference between the images provided to the two eyes.

한편, 여러 개의 디스플레이소자가 사용되는 결과 어느 하나의 디스플레이소자에 고장이 발생할 경우 이는 곧바로 전체 디바이스의 고장으로 귀결이 되어 제품의 수명이 단축되는 문제도 있었다.On the other hand, as a result of the use of multiple display elements, if a failure occurs in any one of the display elements, this immediately leads to a failure of the entire device, thereby reducing the life of the product.

대한민국 공개특허 제10-2015-0062222호 (2015.06.08)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0062222 (2015.06.08)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 디스플레이소자만을 사용하면서도 동시에 양쪽 눈에 가상현실 또는 증강현실을 제공할 수 있는 헤드마운트 디스플레이장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a head mounted display device capable of providing virtual reality or augmented reality to both eyes while using only one display device.

또한 본 발명은 하나의 디스플레이소자에서 생성된 동일한 영상이 양쪽 눈에 동시에 제공되도록 함으로써 복수의 디스플레이소자를 사용하는 기존의 방식에서 발생되던 사용자의 불편감 및 어지러움증을 감소시킬 수 있는 헤드마운트 디스플레이장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a head-mounted display device that can reduce the discomfort and dizziness of the user caused by the conventional method using a plurality of display devices by providing the same image generated in one display device to both eyes at the same time It aims to provide.

본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이 장치는, 광을 생성하는 백라이트; 상기 백라이트에서 출사된 광을 편광시켜 출사하는 제1 편광분리기; 상기 제1 편광분리기에서 편광된 광을 반사시켜 화상을 생성하는 반사형 디스플레이; 상기 반사형 디스플레이에서 출사된 광을 편광상태에 따라 분리시키는 제2 편광분리기; 상기 제2 편광분리기에서 편광상태에 따라 분리된 광의 경로 상에 각각 배치되어 광을 확대시키며 가이드하는 제1 프리즘모듈 및 제2 프리즘모듈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Head mounted display device according to the present invention, the backlight for generating light; A first polarization separator that polarizes the light emitted from the backlight and emits the light; A reflective display configured to reflect light polarized by the first polarizer to generate an image; A second polarization separator for separating light emitted from the reflective display according to a polarization state; And a first prism module and a second prism module respectively disposed on the paths of the light separated by the polarization state in the second polarizer to enlarge and guide the light.

본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치는 상기 제1 프리즘모듈 및 제2 프리즘모듈로 입사되는 광을 평행광으로 만들어주는 제1 콜리메이팅렌즈 및 제2 콜리메이팅렌즈를 더 포함할 수 있다.The head mounted display device according to the present invention may further include a first collimating lens and a second collimating lens for making the light incident on the first prism module and the second prism module into parallel light.

상기 제1 프리즘모듈 및 제2 프리즘모듈 각각은 경사면을 갖는 3개의 웨지프리즘을 포함하되, 상기 각각의 콜리메이팅렌즈에서 출사된 평행광을 입력받아 수평방향으로 확대시키는 제1 웨지프리즘, 상기 제1 웨지프리즘에 의해 수평방향으로 확대된 광을 입력받아 수직방향으로 확대시켜 출사하는 제2 웨지프리즘 및 경사면이 상기 제2 웨지프리즘의 경사면과 대면하도록 배치된 제3 웨지프리즘;을 포함할 수 있다. Each of the first prism module and the second prism module includes three wedge prisms having an inclined surface, wherein the first wedge prism receives the parallel light emitted from each collimating lens and expands in a horizontal direction. And a second wedge prism and an inclined surface that receives light enlarged in the horizontal direction by the wedge prism and expands in a vertical direction to be emitted to face the inclined surface of the second wedge prism.

본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치는 상기 반사형 디스플레이에서 반사된 광의 편광 상태를 변화시키는 제1 위상지연판을 더 포함하며, 상기 반사형 디스플레이에서 반사된 광은 상기 제1 위상지연판을 통과하면서 편광상태가 변화된 다음 상기 제2 편광분리기로 전달될 수 있다. The head mounted display device according to the present invention further includes a first phase delay plate for changing the polarization state of the light reflected from the reflective display, and the light reflected from the reflective display passes through the first phase delay plate. The polarization state may be changed and then transferred to the second polarization separator.

상기 제2 편광분리기는 제1 편광성분의 광은 제1 측방향으로 반사시키고, 제2 편광성분의 광은 투과시킬 수 있으며, 상기 제1 측방향으로 반사된 광은 상기 제1 프리즘모듈로 전달되는 것을 특징으로 할 수 있다.The second polarization splitter may reflect light of a first polarization component in a first lateral direction, transmit light of a second polarization component, and transmit the light reflected in the first lateral direction to the first prism module. It can be characterized by.

본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치는 상기 제2 편광분리기를 투과한 광을 반사시켜 다시 제2 편광분리기로 가이드하는 미러를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 편광분리기와 상기 미러 사이에 배치되며, 상기 미러에서 반사되어 상기 제2 편광분리기로 전달되는 광의 편광상태를 변화시키는 제2 위상지연판을 더 포함할 수 있다.The head mounted display device according to the present invention may further include a mirror that reflects the light transmitted through the second polarizer and guides it back to the second polarizer, and is disposed between the second polarizer and the mirror, The display device may further include a second phase delay plate configured to change a polarization state of light reflected from the mirror and transmitted to the second polarization separator.

한편, 상기 미러에서 반사되어 제2 편광분리기로 가이드된 광은 상기 제2 편광분리기에 의해 제2 측방향으로 반사되어 제2 프리즘모듈로 전달되는 것을 특징으로 할 수 있다.The light reflected from the mirror and guided to the second polarizer may be reflected by the second polarizer to the second lateral direction and transmitted to the second prism module.

본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이 장치는 하나의 반사형 디스플레이만을 사용하여 영상을 생성하게 되므로 복수의 디스플레이를 사용하는 기존의 헤드마운트 디스플레이장치에서 발생되는 사용자의 불편감과 어지러움증을 방지할 수 있는 이점이 있다.Since the head mounted display device according to the present invention generates an image using only one reflective display, there is an advantage of preventing discomfort and dizziness of a user generated in a conventional head mount display device using a plurality of displays. .

특히, 디스플레이의 개수가 감소되어 제조 비용이 절감되며, 장치의 구성이 간소화되어 제작이 용이하며 장치의 무게를 줄일 수 있게 되어 더욱 편리한 사용이 가능하게 되는 이점이 있다.In particular, the number of displays is reduced, manufacturing costs are reduced, and the configuration of the device is simplified, making it easy to manufacture and reducing the weight of the device has the advantage of enabling more convenient use.

도 1은 본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 프리즘모듈의 구성도이다.
도 3은 웨지프리즘의 경사면에서 광이 반사되면서 확대되는 과정을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 톱니 형상의 확대수단이 형성된 웨지프리즘의 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 셰이드를 포함한 헤드마운트 디스플레이장치의 일부 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 셰이드의 구성도이다
1 is a block diagram of a head mounted display device according to the present invention.
2 is a block diagram of a prism module according to the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a process of expanding as light is reflected from an inclined surface of the wedge prism.
Figure 4 shows the structure of the wedge prism formed with the saw-toothed expansion means according to the present invention.
5 is a partial configuration diagram of a head mounted display device including a shade according to the present invention.
6 is a block diagram of a shade according to the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, the terms 'comprise' or 'having' are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치(100)의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치(100)는 백라이트(1), 편광분리기(2, 5), 반사형 디스플레이(3), 위상지연판(4, 11), 프리즘모듈(6, 8), 미러(7) 및 콜리메이팅렌즈(9, 10)를 포함한다. 즉 본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치(100)에서는 사용자의 양쪽 눈에 제공되는 영상이 중앙부에 배치되는 하나의 반사형 디스플레이(3)에서 생성된다. 1 is a block diagram of a head mounted display device 100 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the head mounted display device 100 according to the present invention includes a backlight 1, a polarizer 2, 5, a reflective display 3, a phase delay plate 4, 11, and a prism. Modules 6, 8, mirrors 7 and collimating lenses 9, 10. That is, in the head mounted display apparatus 100 according to the present invention, images provided to both eyes of the user are generated in one reflective display 3 disposed at the center portion.

중앙부에 배치된 하나의 반사형 디스플레이(3)에서 생성된 영상은 이후 편광분리기(2)에 의해 서로 다른 경로를 지나도록 분기되며, 중앙부를 중심으로 서로 대칭되도록 배치된 한 쌍의 광학계를 통해 가이드 되면서 사용자의 양쪽 눈으로 전달된다. 도 1을 참조할 경우, 상기 광학계는 콜리메이팅렌즈(9, 10), 프리즘모듈(6, 8), 화면확대렌즈(15)를 의미할 수 있으나, 필요에 따라 추가적인 광학소자를 포함할 수 있다.The image generated by one reflective display 3 disposed in the center portion is then branched by different polarizers 2 through different paths and guided through a pair of optical systems arranged symmetrically with respect to the center portion. It is delivered to both eyes of the user. Referring to FIG. 1, the optical system may mean collimating lenses 9 and 10, prism modules 6 and 8, and screen magnification lenses 15, but may include additional optical elements as necessary. .

도 1에서, 백라이트(1)는 광원을 의미하는 것으로서, 순차적으로 RGB 광을 생성할 수 있는 LED 백라이트일 수 있다. In FIG. 1, the backlight 1 refers to a light source, and may be an LED backlight that may sequentially generate RGB light.

편광분리기(2, 5)는 입력되는 광을 편광 상태에 따라 분리시키는 광학소자로서, 편광 빔 스플리터(Polarization Beam Splitter)일 수 있다. 즉, 편광분리기(2, 5)는 입력되는 광을 구성하는 편광성분 중 어느 하나의 편광성분은 그대로 투과를 시키지만, 다른 하나의 편광성분은 직각 방향, 즉 광이 편광분리기(2, 5)로 입사되는 방향을 기준으로 직각을 이루는 측방향으로 반사시킨다. 따라서, 편광분리기(2, 5)로 입사된 광은 편광 상태에 따라서 2개의 경로로 분기된다. The polarization splitters 2 and 5 are optical elements for separating the input light according to the polarization state, and may be polarization beam splitters. That is, the polarization separators 2 and 5 transmit the polarization components of any one of the polarization components constituting the input light as they are, but the other polarization components are perpendicular to each other, that is, the light is directed to the polarization separators 2 and 5. The light is reflected laterally at a right angle with respect to the incident direction. Therefore, the light incident on the polarization separators 2 and 5 splits into two paths depending on the polarization state.

일반적으로 편광되어 있지 않은 광은 제1 편광성분과 제2 편광성분을 포함한다. 제1 편광성분은 P 편광을, 제2 편광선분은 S 편광을 의미할 수 있으나, 반대로 제1 편광성분은 S 편광을, 제2 편광선분은 P 편광을 의미할 수도 있다. 제1 편광성분과 제2 편광성분을 모두 포함하는 광이 편광분리기(2, 5)로 입사될 경우 제1 편광성분은 그대로 투과되고, 제2 편광성분은 직각 방향으로 반사된다.In general, light that is not polarized includes a first polarization component and a second polarization component. The first polarization component may mean P-polarized light, and the second polarization line may mean S-polarized light. On the contrary, the first polarization component may mean S-polarized light and the second polarization line may mean P-polarized light. When light including both the first polarization component and the second polarization component is incident on the polarization separators 2 and 5, the first polarization component is transmitted as it is, and the second polarization component is reflected in the perpendicular direction.

위상지연판(4, 11)은 입사되는 광의 편광상태를 변화시키는 광학 소자로서, λ/4 파장판일 수 있다. 즉, 선평광 상태의 광은 위상지연판(4, 11)을 통과하면서 원편광으로 변환되며, 원편광 상태의 광은 위상지연판(4, 11)을 통과하면 선편광 상태로 변환된다.The phase delay plates 4 and 11 are optical elements for changing the polarization state of incident light and may be λ / 4 wave plates. That is, the light in the linearly flat state is converted into circularly polarized light while passing through the phase delay plates 4 and 11, and the light in the circularly polarized state is converted into the linearly polarized state when passing through the phase delay plates 4 and 11.

백라이트(1)에서 생성되어 출사된 광은 제1 편광분리기(2)로 입사된다. 백라이트(1)에서 생성되어 출사된 광은 특정 방향으로 편광되어 있지 않고 제1 편광 성분 및 제2 편광성분을 모두 포함하는 것이 일반적이다. 제1 편광분리기(2)는 입사되는 광을 편광시켜 반사형 디스플레이(3)로 전달한다. 즉, 입사되는 광에 대해, 어느 하나의 편광성분만을 직각 방향으로 반사시켜서 반사형 디스플레이(3)로 전달한다. 반사형 디스플레이(3)는 외부광을 이용하여 화상을 생성하는 방식의 디스플레이로서, 실리콘 액정표시장치(Liquid Crystal on silicon, LCoS)일 수 있다. The light generated and emitted from the backlight 1 is incident on the first polarizer 2. The light generated and emitted from the backlight 1 is generally not polarized in a specific direction and includes both a first polarization component and a second polarization component. The first polarizer 2 polarizes the incident light and transmits the incident light to the reflective display 3. That is, with respect to the incident light, only one polarization component is reflected in the perpendicular direction and transmitted to the reflective display 3. The reflective display 3 is a display in which an image is generated using external light, and may be a liquid crystal on silicon (LCoS).

반사형 디스플레이(3)에서 출사되는 광은 제1 편광분리기(2)를 거쳐 제1 위상지연판(4)으로 입사되며, 제1 위상지연판(4)을 거치면서 편광 상태가 변환되어 출사된다. 반사형 디스플레이(3)에서 출사되어 제1 위상지연판(4)으로 입사되는 광은 선편광 상태일 수 있으며, 제1 위상지연판(4)에서 편광 상태가 바뀌어서 원편광 상태로 출사될 수 있다. 제1 위상지연판(4)에서 출사된 광은 제2 편광분리기(5)로 전달된다.The light emitted from the reflective display 3 is incident to the first phase delay plate 4 through the first polarization separator 2, and the polarization state is converted and output through the first phase delay plate 4. . The light emitted from the reflective display 3 and incident on the first phase delay plate 4 may be in a linearly polarized state, and the polarization state may be changed in the first phase delay plate 4 to be emitted in a circularly polarized state. Light emitted from the first phase delay plate 4 is transmitted to the second polarization separator 5.

제2 편광분리기(5)로 입사된 광은 편광 상태에 따라서 다시 2개의 경로로 분기된다. 즉, 제1 편광분리기(2)에서와 동일하게 제2 편광분리기(5)는 어느 하나의 편광성분은 그대로 투과를 시키지만, 다른 하나의 편광성분은 직각 방향으로 반사시킨다. The light incident on the second polarization separator 5 branches back to two paths according to the polarization state. That is, as in the first polarizer 2, the second polarizer 5 transmits one polarization component as it is, but reflects the other polarization component in a right angle direction.

제2 편광분리기(5)는 제1 편광성분의 광은 제1 측방향으로 반사시키고, 제2 편광성분의 광은 그대로 투과시킨다. 도 1을 참조하면, 상기 제1 측방향은 광이 제2 편광분리기(5)로 입사하는 방향을 기준으로 좌측으로 직각인 방향을 의미할 수 있다. 제1 측방향으로 반사된 제1 편광성분의 광은 제1 콜리메이팅렌즈(9)를 거쳐 제1 프리즘모듈(6)로 전달된다. The second polarization separator 5 reflects the light of the first polarization component in the first lateral direction and transmits the light of the second polarization component as it is. Referring to FIG. 1, the first lateral direction may mean a direction perpendicular to the left side with respect to the direction in which light is incident on the second polarization separator 5. Light of the first polarization component reflected in the first lateral direction is transmitted to the first prism module 6 via the first collimating lens 9.

한편, 제2 편광분리기(5)를 그대로 투과한 제2 편광성분의 광은 제2 위상지연판(11)을 거쳐 미러(7)로 전달된다. 미러(7)는 입사된 광을 반사시켜서 다시 제2 편광분리기(5)로 가이드한다. 제2 편광분리기(5)를 그대로 투과한 제2 편광성분의 광은 선평광 상태를 갖는다. 따라서, 제2 위상지연판(11)을 거치면서 원편광 상태로 변환된다. 제2 위상지연판(11)을 투과한 광은 시계 방향으로 회전하는 원편광 상태일 수 있으나, 반시계 방향으로 회전하는 원편광 상태를 가질 수 있다. On the other hand, the light of the second polarization component transmitted through the second polarization separator 5 as it is is transmitted to the mirror 7 via the second phase delay plate 11. The mirror 7 reflects the incident light and guides it back to the second polarization separator 5. The light of the second polarization component having passed through the second polarization separator 5 as it is has a linear flat state. Therefore, it is converted into a circularly polarized state while passing through the second phase delay plate 11. The light transmitted through the second phase delay plate 11 may have a circularly polarized state rotating in a clockwise direction, but may have a circularly polarized state rotating in a counterclockwise direction.

원편광 상태의 광이 미러(7)에서 반사될 경우, 원편광 상태는 유지되지만 회전 방향은 반대로 바뀌게 된다. 즉, 시계 방향으로 회전하는 원편광 상태의 광이 미러(7)로 입사되어 반사되면, 반사된 광은 반시계 방향으로 회전하는 상태가 된다. 반대로, 반시계 방향으로 회전하는 원편광 상태의 광이 미러(7)로 입사되어 반사되면 반사된 광은 시계 방향으로 회전하는 상태가 된다.When the light in the circularly polarized state is reflected by the mirror 7, the circularly polarized state is maintained but the direction of rotation is reversed. That is, when light in a circularly polarized state rotating clockwise is incident on the mirror 7 and reflected, the reflected light is in a state rotating in the counterclockwise direction. On the contrary, when the light in the circularly polarized state rotating in the counterclockwise direction is incident on the mirror 7 and reflected, the reflected light is in the state rotating in the clockwise direction.

미러(7)에서 반사되면서 회전 방향이 반대로 바뀐 원편광 상태의 광은 제2 위상지연판(11)을 거치면서 선편광 상태로 변환된다. 이후 제2 편광분리기(5)로 입사된 후 직각 방향으로 반사되어 제2 측방향으로 진행하게 되며, 제2 콜리메이팅렌즈(10)를 거쳐서 제2 프리즘모듈(8)로 전달된다. 이때 제2 측방향은 상기 제1 측방향과는 180°각도를 이루는 방향으로서, 결국 제1 측방향과 제2 측방향은 서로에게 반대되는 방향을 의미한다.The light in the circularly polarized state, which is reflected by the mirror 7 and whose rotation direction is reversed, is converted into the linearly polarized state while passing through the second phase delay plate 11. Thereafter, the light is incident on the second polarization separator 5 and then reflected in the orthogonal direction and proceeds in the second lateral direction, and is transmitted to the second prism module 8 through the second collimating lens 10. In this case, the second lateral direction is a direction forming an angle of 180 ° with the first lateral direction, and thus, the first lateral direction and the second lateral direction mean directions opposite to each other.

따라서, 본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치(100)에서는, 중앙부에 베치된 반사형 디스플레이(3)에서 생성된 영상이 일직선상에 배치된 편광분리기(2,5), 위상지연판(4, 11) 및 미러(7)를 거치면서 2개의 경로로 분리되며, 이후 중앙부를 중심으로 대칭적으로 배치되어 있는 콜리메이팅렌즈(9, 10), 프리즘모듈(6, 8), 화면확대렌즈(15)를 거치면서 확대되어 출사된다.Therefore, in the head mounted display device 100 according to the present invention, the polarizers 2 and 5 and the phase delay plates 4 and 11 in which the image generated by the reflective display 3 placed in the center are arranged in a straight line. And collimating lens (9, 10), prism module (6, 8), screen magnification lens (15) which are separated into two paths while passing through the mirror and the mirror (7). It is enlarged while going through the exit.

광경로 상에서 제1 프리즘모듈(6) 및 제2 프리즘모듈(8) 전단에 배치되는 제1 콜리메이팅렌즈(9) 및 제2 콜리메이팅렌즈(10)는 입사되는 광을 평행광으로 조절시켜 내보낸다. 즉, 다수의 광학계를 거치는 광은 진행을 하면서 퍼지는 것이 일반적이다. 상기 제1 콜리메이팅렌즈(9) 및 제2 콜리메이팅렌즈(10)는 퍼진 광의 수차를 감소시켜 평행한 상태의 광으로 변환시킨다. 제1 콜리메이팅렌즈(9) 및 제2 콜리메이팅렌즈(10)에 의해 평행광으로 조절된 광은 각각 제1 프리즘모듈(6) 및 제2 프리즘모듈(8)로 입사된다.The first collimating lens 9 and the second collimating lens 10 disposed in front of the first prism module 6 and the second prism module 8 on the optical path adjust the incident light to parallel light. send. In other words, light passing through a plurality of optical systems is generally spread as it progresses. The first collimating lens 9 and the second collimating lens 10 reduce the aberration of the spread light and convert the light into parallel light. Light adjusted to parallel light by the first collimating lens 9 and the second collimating lens 10 is incident on the first prism module 6 and the second prism module 8, respectively.

도 2는 본 발명에 따른 프리즘모듈(6, 8)의 구성도이다. 프리즘모듈(6, 8)은 광을 확대시키면서 사용자의 눈으로 가이드를 하는 광학 모듈로서, 각각의 프리즘모듈(6, 8)은 도 2에 도시된 바와 같이 3개의 웨지프리즘(12, 13, 14) 및 확대 렌즈(15)를 포함한다. 각각의 웨지프리즘(12, 13, 14)은 경사면을 갖는 구조로 형성된다. 콜리메이팅렌즈(9, 10)를 통과한 광은 제1 웨지프리즘(12)으로 입사된다. 제1 웨지프리즘(12)으로 입사된 광은 제1 웨지프리즘(12)의 경사면에서 반사되어 확대 렌즈(15)로 입사된다. 2 is a configuration diagram of the prism modules 6 and 8 according to the present invention. The prism modules 6 and 8 are optical modules for guiding the user's eyes while enlarging light, and each prism module 6 and 8 has three wedge prisms 12, 13 and 14 as shown in FIG. ) And a magnification lens 15. Each wedge prism 12, 13, 14 is formed in a structure having an inclined surface. Light passing through the collimating lenses 9 and 10 is incident on the first wedge prism 12. Light incident on the first wedge prism 12 is reflected on the inclined surface of the first wedge prism 12 and is incident on the magnifying lens 15.

도 3은 제1 웨지프리즘(12)의 경사면에서 광이 반사되면서 확대되는 과정을 도시한 개념도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 웨지프리즘(12)으로 입사된 광은 제1 웨지프리즘(12) 내부를 통과하여 제1 웨지프리즘(12)의 경사면으로 입사되며, 경사면에서 반사가 된다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 웨지프리즘(12)으로 입사되는 광은 그 광의 단면상에서의 위치가 달라지면 반사가 일어나는 경사면에서의 위치가 달라지게 되고, 그 결과 광이 제1 방향으로 확대된다. 상기 제1 방향은 상기 웨지프리즘의 경사면이 경사를 이루면서 연장되어 있는 방향과 동일한 방향을 의미한다. 3 is a conceptual diagram illustrating a process of expanding while reflecting light from an inclined surface of the first wedge prism 12. As illustrated in FIG. 3, light incident to the first wedge prism 12 passes through the first wedge prism 12 and enters the inclined surface of the first wedge prism 12, and is reflected at the inclined surface. In this case, as shown in FIG. 3, when the light incident on the first wedge prism 12 is changed in position on the cross section of the light, the position on the inclined surface where reflection occurs is changed, and as a result, the light is enlarged in the first direction. do. The first direction means the same direction as the direction in which the inclined surface of the wedge prism extends while inclining.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 웨지프리즘(12)에 형성된 경사면의 연장 방향과 제2 웨지프리즘(13)에 형성된 경사면의 연장 방향은 서로 직각을 이루게 된다. 따라서, 제1 웨지프리즘(12)은 입사광을 제1 방향으로 확대를 시키며, 제2 웨지프리즘(13)은 제1 웨지프리즘(12)과 동일한 방식으로 광을 확대시키되, 확대시키는 방향은 제1 방향과는 직각을 이루는 제2 방향이 된다. 제1 웨지프리즘(12) 및 제2 웨지프리즘(13)을 거치면서 확대된 영상은 사용자의 눈으로 전달된다. 이후로는, 도 2 및 도 3을 참조하여 제1 및 제2 웨지프리즘(12, 13)에서의 광의 확대를 설명하는 과정에서의 제1 방향은 수평방향으로, 제2 방향을 수직방향으로 호칭하도록 한다.As shown in FIG. 2, the extending direction of the inclined surface formed on the first wedge prism 12 and the extending direction of the inclined surface formed on the second wedge prism 13 are perpendicular to each other. Accordingly, the first wedge prism 12 enlarges the incident light in the first direction, and the second wedge prism 13 enlarges the light in the same manner as the first wedge prism 12, but the enlargement direction is the first It becomes a 2nd direction orthogonal to a direction. The enlarged image is passed through the first wedge prism 12 and the second wedge prism 13 to the user's eyes. Subsequently, the first direction in the process of explaining the enlargement of light in the first and second wedge prisms 12 and 13 with reference to FIGS. 2 and 3 is referred to as a horizontal direction, and the second direction as a vertical direction. Do it.

제1 웨지프리즘(12)과 제2 웨지프리즘(13)의 경사면에는 각각 확대수단이 형성될 수 있다. 확대수단은 홀로그래픽 광학소자(Holographic Optical Element, HOE)일 수 있으며, 이러한 홀로그래픽 광학소자는 제1 웨지프리즘(12) 또는 제2 웨지프리즘(13)의 경사면을 레이저로 가공하여 형성할 수 있다. 확대수단은 도 4에 도시된 바와 같이 경사면 표면을 톱니 형상으로 가공한 형태일 수도 있다. 상기 확대수단은 경사면에서 반사된 광이 제1 웨지프리즘(12)과 제2 웨지프리즘(13)의 바닥면에 수직으로 입사할 수 있도록 광의 경로를 보정한다. 한편, 상기 제1 웨지프리즘(12)과 제2 웨지프리즘(13)에서의 확대 과정에서 원본 영상의 배율을 유지하기 위해서는 제1 웨지프리즘(12)과 제2 웨지프리즘(13)의 경사면이 바닥면과 이루는 경사각이 동일한 것이 바람직하다.Magnifying means may be formed on the inclined surfaces of the first wedge prism 12 and the second wedge prism 13, respectively. The expanding means may be a holographic optical element (HOE), and the holographic optical element may be formed by processing a slope of the first wedge prism 12 or the second wedge prism 13 with a laser. . As shown in FIG. 4, the expanding means may have a form in which the inclined surface is processed into a sawtooth shape. The expanding means corrects the path of the light so that the light reflected from the inclined surface can be incident perpendicularly to the bottom surface of the first wedge prism 12 and the second wedge prism 13. Meanwhile, in order to maintain the magnification of the original image during the magnification of the first wedge prism 12 and the second wedge prism 13, the inclined surfaces of the first wedge prism 12 and the second wedge prism 13 are bottomed. It is preferable that the inclination angle which forms a surface is the same.

도 2에 도시된 바와 같이 제1 웨지프리즘(12)과 제2 웨지프리즘(13) 사이에는 확대 렌즈(15)가 배치될 수 있다. 확대 렌즈(15)는 제1 웨지프리즘(12)을 투과한 광을 추가적으로 확대시키는 광학소자로서, 상기 수직방향 또는 수평방향 중 어느 한 방향으로 광을 확대시키는 렌즈가 사용될 수 있고, 수평 및 수직방향으로 같은 배율로 동시에 확대시키는 렌즈가 사용될 수도 있다. 확대 렌즈(15)를 투과한 광은 제2 웨지프리즘(13)으로 입사되며, 제2 웨지프리즘(13)의 경사면에서 반사되면서 수직방향으로 확대가 된다. 제3 웨지프리즘(14)은 도 2에 도시된 바와 같이, 경사면이 상기 제2 웨지프리즘(13)의 경사면과 대면하도록 배치된다. 상기 제3 웨지프리즘(14)과 제2 웨지프리즘(13)의 경사면은 서로 맞닿도록 배치될 수 있다. 제3 웨지프리즘(14)은 영상의 왜곡을 방지하기 위한 것으로서, 제3 웨지프리즘(14)의 경사면은제2 웨지프리즘(13)의 경사면에 형성된 확대수단의 형태에 따라 달라질 수 있다. 즉, 제2 웨지프리즘(13)에 형성된 수직방향 확산수단이 홀로그래픽 광학소자일 경우 제3 웨지프리즘(14)의 경사면은 평면일 수 있다. 만일, 제2 웨지프리즘(13)에 형성된 확산수단이 톱니 형상의 표면일 경우, 제3 웨지프리즘(14)의 경사면은 제2 웨지프리즘(13)의 경사면에 형성된 톱니 형상과 맞물릴 수 있는 톱니 형상일 수 있다. 즉, 제3 웨지프리즘(14)의 경사면은 제2 웨지프리즘(13)의 경사면 표면에 형성된 톱니 형상과 동일한 모양으로 형성되되 역위상을 갖도록 형성되어 제2 및 제3 웨지프리즘(13, 14)의 경사면에 형성된 톱니 형상이 서로 맞물리도록 형성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the magnifying lens 15 may be disposed between the first wedge prism 12 and the second wedge prism 13. The magnification lens 15 is an optical element for additionally enlarging the light transmitted through the first wedge prism 12. A lens for enlarging the light in one of the vertical direction and the horizontal direction may be used, and the horizontal and vertical directions may be used. As such, a lens that simultaneously enlarges the same magnification may be used. The light passing through the magnifying lens 15 is incident on the second wedge prism 13 and is enlarged in the vertical direction while being reflected from the inclined surface of the second wedge prism 13. As illustrated in FIG. 2, the third wedge prism 14 is disposed such that the inclined surface faces the inclined surface of the second wedge prism 13. The inclined surfaces of the third wedge prism 14 and the second wedge prism 13 may be disposed to abut each other. The third wedge prism 14 is to prevent distortion of an image, and the inclined surface of the third wedge prism 14 may vary depending on the shape of the enlargement means formed on the inclined surface of the second wedge prism 13. That is, when the vertical diffusion means formed in the second wedge prism 13 is a holographic optical element, the inclined surface of the third wedge prism 14 may be a plane. If the diffusion means formed on the second wedge prism 13 is a serrated surface, the inclined surface of the third wedge prism 14 may engage with the saw tooth shape formed on the inclined surface of the second wedge prism 13. It may be shaped. That is, the inclined surface of the third wedge prism 14 is formed in the same shape as the sawtooth formed on the surface of the inclined surface of the second wedge prism 13, but is formed to have an inverse phase so that the second and third wedge prism 13, 14 The sawtooth shape formed on the inclined surface of the can be formed to mesh with each other.

본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 외부 광을 투과 또는 차단시킬 수 있는 셰이드(20)를 포함할 수도 있다. 셰이드(20)는 반투명 또는 광확산성 재료로 구성된 차폐체로서, 플라스틱 엘시디로 형성될 수 있다. 도 6은 플라스틱 엘시디로 형성된 셰이드(20)의 상세 구성도이다.As shown in FIG. 5, the head mounted display apparatus 100 according to the present invention may include a shade 20 capable of transmitting or blocking external light. Shade 20 is a shield composed of a translucent or light diffusing material and may be formed of a plastic LCD. 6 is a detailed configuration diagram of the shade 20 formed of the plastic LCD.

도 6에 도시된 바와 같이, 셰이드(20)는 상부 투명전극(23)이 형성된 상부 플렉서블(Flexible) 투명필름(21), 하부 투명전극(24)이 형성된 하부 플렉서블 투명 필름(22), 상부 투명전극(23)과 하부 투명전극(24)의 사이에 형성된 액정층(25), 엘시디 패널의 봉합에 사용되는 실란트(26), 내부에 액정층(25)의 갭을 유지시켜주는 스페이서(27), 상부 투명전극(23)과 하부 투명전극(24)에 전기적 신호를 인가하기 위한 커넥터(28)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 6, the shade 20 includes an upper flexible transparent film 21 on which the upper transparent electrode 23 is formed, a lower flexible transparent film 22 on which the lower transparent electrode 24 is formed, and an upper transparent. The liquid crystal layer 25 formed between the electrode 23 and the lower transparent electrode 24, the sealant 26 used to seal the LCD panel, and the spacer 27 maintaining the gap of the liquid crystal layer 25 therein. The connector 28 may include an electrical signal applied to the upper transparent electrode 23 and the lower transparent electrode 24.

투명 전극(23, 24)은 헤드마운트 디스플레이장치(100)의 스크린이거나 렌즈 기능을 할 수 있으며, 상부 및 하부 플렉서블 투명필름(21, 22)은 플라스틱 기판으로 사용된다. The transparent electrodes 23 and 24 may function as a screen or a lens of the head mounted display device 100, and the upper and lower flexible transparent films 21 and 22 may be used as plastic substrates.

플렉서블 투명필름(21, 22)으로는 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 싸이클로 올레핀 폴리머(COP) 등의 등방성을 가지는 투명 플라스틱 소재가 사용될 수 있고, 10-3g/day 내지 10-6g/day의 투습률을 가질 수 있다. 플렉서블 투명필름(21, 22)의 두께는 30 내지 300 ㎛인 것이 바람직하며, 일면상에는 투명전극(23, 24)이 형성된다.A flexible transparent film (21, 22) is a polycarbonate (PC), polyimide (PI), and a transparent plastic material having an isotropic, such as cyclo-olefin polymer (COP) can be used, 10 -3 g / day to 10 - It can have a moisture permeability of 6 g / day. It is preferable that the thickness of the flexible transparent films 21 and 22 is 30-300 micrometers, and the transparent electrodes 23 and 24 are formed in one surface.

투명전극(23, 24)은 ITO, IZO, AZO 등의 금속 산화물로 형성될 수 있으며, 550nm 파장의 광에 대한 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하며, 두께는 5 내지 500nm인 것이 바람직하다.The transparent electrodes 23 and 24 may be formed of metal oxides such as ITO, IZO, and AZO. The transparent electrodes 23 and 24 preferably have a transmittance of 80% or more for light having a wavelength of 550 nm, and a thickness of 5 to 500 nm.

실란트(26)는 유기 또는 무기 박막의 단일층이나 이들이 적층체로 형성될 수 으며, 이때 사용되는 무기 박막층은 스퍼터링, PECVD 또는 PEALD 방법으로 형성될 수 있고, 유기 박막층은 닥터 블레이드, 스핀코팅, 그라비아 코팅, 인쇄법 등 다양한 유기막 형성법으로 형성될 수 있다. 무기 박막층의 재료는 SiO2, Al2O3, SiNX, SiC, SiOC, SiON 등이 사용될 수 있으며, 단일층으로 형성시 두께는 5 내지 1000㎚인 것이 바람직하다. 유기 박막층의 재료로는 Si계의 화합물, 아크릴계 또는 우레탄계가 사용될 수 있으며, 두께는 5 내지 5000인 것이 바람직하다. 한편 스페이서(27)는 5㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.상술한 구조를 갖는 셰이드(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 웨지프리즘(13)의 전방에 배치되므로 양쪽 눈 전방에 1개씩 배치된다. 양쪽 눈 전방에 1개씩 배치된 셰이드(20)는 독립적으로 광을 투과 또는 차단시키도록 제어될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 헤드마운트 디스플레이장치에서 생성된 영상이 사용자의 양쪽 눈 중 어느 한쪽으로만 전달되도록 제어될 수 있다. 이처럼 셰이드(20)의 광 투과 또는 차단 상태를 빠르게 변화시키면서 영상이 사용자의 어느 한쪽으로만 전달되도록 하면 사용자는 결과적으로 3D 영상을 보게 된다.The sealant 26 may be formed of a single layer of organic or inorganic thin film or a laminate thereof, wherein the inorganic thin film layer used may be formed by sputtering, PECVD or PEALD, and the organic thin film layer may be a doctor blade, spin coating, or gravure coating. It can be formed by various organic film forming methods, such as printing. As the material of the inorganic thin film layer, SiO 2 , Al 2 O 3 , SiNX, SiC, SiOC, SiON, or the like may be used. The thickness of the inorganic thin film layer is preferably 5 to 1000 nm. As the material of the organic thin film layer, a Si-based compound, an acrylic, or a urethane may be used, and the thickness is preferably 5 to 5000. On the other hand, the spacer 27 is preferably formed to have a thickness of 5㎛ or less. The shade 20 having the above-described structure is disposed in front of the second wedge prism 13, as shown in Figure 5 both eyes It is arranged one by one in front. The shades 20 arranged one by one in front of both eyes may be controlled to independently transmit or block light. That is, the image generated by the head mounted display device according to the present invention may be controlled to be delivered to only one of both eyes of the user. As such, if the image is transmitted to only one side of the user while rapidly changing the light transmission or blocking state of the shade 20, the user will eventually see the 3D image.

한편, 도 5는 셰이드(20)를 제2 웨지프리즘(13)의 전방에 배치한 경우를 도시하였으나, 셰이드(20)를 광경로 상의 다양한 위치로 이동시켜도 3D 영상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 확대 렌즈(15)의 전방 또는 후방에 배치시켜 확대 렌즈(15)로 입사되는 광이나 확대 렌즈(15)에서 출사되는 광이 투과하도록 할 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 콜리메이팅 렌즈(9, 10)의 전방 또는 후방에 배치시킬 수도 있다. 즉, 사용자의 양쪽 눈으로 광이 입사되는 최종 편광 상태가 그대로 유지되는 광경로 상의 위치라면 다양하게 배치되어 3D 영상을 제공할 수 있다.Meanwhile, although FIG. 5 illustrates a case where the shade 20 is disposed in front of the second wedge prism 13, the 3D image may be realized by moving the shade 20 to various positions on the optical path. For example, the light incident on the magnification lens 15 or the light emitted from the magnification lens 15 may be transmitted to be disposed in front of or behind the magnification lens 15. It may also be arranged in front of or behind the first and second collimating lenses 9, 10. That is, as long as the position on the optical path in which the final polarization state where the light is incident to both eyes of the user is maintained, it may be variously arranged to provide a 3D image.

이상에서는, 본 발명에 따른 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention which concerns on this invention was demonstrated concretely according to the Example, this invention is not limited to the said Example, Of course, various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.

1 : 백라이트 2: 제1 편광분리기
3 : 반사형 디스플레이 4 : 제1 위상지연판
5 : 제2 편광 분리기 6 : 제1 프리즘모듈
7 : 미러 8 : 제2 프리즘모듈
9 : 제1 콜리메이팅렌즈 10 : 제2 콜리메이팅렌즈
11 : 제2 위상지연판 12 : 제1 웨지프리즘
13 : 제2 웨지프리즘 14 : 제3 웨지프리즘
15 : 확대 렌즈 20: 셰이드
21 : 상부 플렉서블 투명필름 22 : 하부 플렉서블 투명필름
23 : 상부 투명전극 24 : 하부 투명전극
25 : 액정층 26 : 실란트
27 : 스페이서 28 : 커넥터
100 : 헤드마운트 디스플레이장치
1: backlight 2: first polarizer
3: reflective display 4: first phase delay plate
5: second polarization separator 6: first prism module
7 mirror 8 second prism module
9: first collimating lens 10: second collimating lens
11: second phase delay plate 12: first wedge prism
13: 2nd Wedge Prism 14: 3rd Wedge Prism
15: magnifying lens 20: shade
21: upper flexible transparent film 22: lower flexible transparent film
23: upper transparent electrode 24: lower transparent electrode
25 liquid crystal layer 26 sealant
27: spacer 28: connector
100: head mounted display device

Claims (6)

광을 생성하는 백라이트;
상기 백라이트에서 출사된 광을 편광시켜 출사하는 제1 편광분리기;
상기 제1 편광분리기에서 편광된 광을 반사시켜 화상을 생성하는 반사형 디스플레이;
상기 반사형 디스플레이에서 출사된 광을 편광상태에 따라 분리시키는 제2 편광분리기;
상기 제2 편광분리기에서 편광상태에 따라 분리된 광의 경로 상에 각각 배치되어 광을 확대시키며 가이드하는 제1 프리즘모듈 및 제2 프리즘모듈;
상기 제1 편광분리기와 제2 편광분리기 사이에 구비되어 상기 반사형 디스플레이에서 반사된 광의 편광 상태를 변화시키는 제1 위상지연판;
상기 제2 편광분리기를 투과한 광을 반사시켜 광의 회전 방향을 반대로 바꾼 상태로 제2 편광분리기로 입사시키는 미러;
상기 제2 편광분리기와 미러 사이에 구비되어 상기 제2 편광분리기를 투과한 광의 편광 상태를 변화시키는 한편 미러에서 반사되어 제2 편광분리기로 입사되는 광의 편광 상태를 변화시키는 제2 위상지연판;
상기 제1 프리즘모듈 및 제2 프리즘모듈의 광 경로 상에 각각 구비되어 광을 확대시키는 확대 렌즈;
상기 제2 편광분리기에서 출사된 최종 편광 상태의 광이 사용자의 양쪽 눈으로 입사되는 광의 경로 상에 구비되어 3D 영상을 생성하기 위한 셰이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드마운트 디스플레이장치.
A backlight generating light;
A first polarization separator that polarizes the light emitted from the backlight and emits the light;
A reflective display configured to reflect light polarized by the first polarizer to generate an image;
A second polarization separator for separating light emitted from the reflective display according to a polarization state;
A first prism module and a second prism module respectively disposed on the paths of the light separated by the polarization state in the second polarizer to enlarge and guide the light;
A first phase delay plate provided between the first polarizer and the second polarizer to change a polarization state of light reflected by the reflective display;
A mirror which reflects the light transmitted through the second polarizer and enters the second polarizer in a state in which the rotation direction of the light is reversed;
A second phase delay plate provided between the second polarizer and the mirror to change the polarization state of the light passing through the second polarizer and to change the polarization state of the light reflected from the mirror and incident on the second polarizer;
An enlarged lens provided on each of the optical paths of the first prism module and the second prism module to enlarge light;
And a shade for generating a 3D image by providing light of the final polarization state emitted from the second polarization separator onto a path of light incident to both eyes of a user.
제1항에 있어서,
상기 제1 프리즘모듈 및 제2 프리즘모듈로 입사되는 광을 평행광으로 만들어주는 제1 콜리메이팅렌즈 및 제2 콜리메이팅렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드마운트 디스플레이장치.
The method of claim 1,
And a first collimating lens and a second collimating lens for converting the light incident to the first prism module and the second prism module into parallel light.
제2항에 있어서,
상기 제1 프리즘모듈 및 제2 프리즘모듈은 각각 경사면을 갖는 3개의 웨지프리즘을 포함하되,
상기 각각의 콜리메이팅렌즈에서 출사된 평행광을 입력받아 수평방향으로 확대시키는 제1 웨지프리즘, 상기 제1 웨지프리즘에 의해 수평방향으로 확대된 광을 입력받아 수직방향으로 확대시켜 출사하는 제2 웨지프리즘 및 경사면이 상기 제2 웨지프리즘의 경사면과 대면하도록 배치된 제3 웨지프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드마운트 디스플레이장치.
The method of claim 2,
The first prism module and the second prism module includes three wedge prisms each having an inclined surface,
A first wedge prism that receives the parallel light emitted from each collimating lens and expands it in a horizontal direction, and a second wedge that receives light extended in the horizontal direction by the first wedge prism and expands it in a vertical direction And a third wedge prism disposed such that the prism and the inclined surface face the inclined surface of the second wedge prism.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 편광분리기는 제1 편광성분의 광은 제1 측방향으로 반사시키고, 제2 편광성분의 광은 투과시키는 것을 특징으로 하는 헤드마운트 디스플레이장치.
The method of claim 1,
And the second polarization separator reflects light of the first polarization component in a first lateral direction and transmits light of the second polarization component.
삭제delete
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