KR102081677B1 - Apparatus for head mount display capable of correcting vision - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사용자가 머리 또는 얼굴에 착용한 상태에서 디스플레이 패널에서 생성되는 영상을 시청할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 별도의 시력보정용 수단을 착용하지 않고, 선명한 영상을 시청할 수 있도록 하는 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a head mounted display device capable of viewing an image generated from a display panel while the user wears it on a head or face. More particularly, the present invention provides a clear image without a separate vision correction means. The present invention relates to a head mounted display device capable of correcting vision for viewing.
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 mounted display device refers to a device that magnifies image light formed in a display panel by an optical system and then forms an image on a user's eyes. These head mounted display devices require a precise optical design that focuses on short distances because the display panel is located close to the user's eyes. Research is underway to reduce the rejection of the city.
그러나 기존의 헤드 마운트 디스플레이 장치는 사용 시 사용자의 시력보정이 필요한 경우, 시력보정 안경 또는 렌즈를 착용한 상태로 이용해야 한다는 불편함이 존재한다.However, the existing head-mounted display device is inconvenient to use the user with the corrected vision glasses or lens when the user needs to correct the vision.
따라서, 시력보정용 안경 또는 렌즈와 같은 시력보정용 수단을 착용하지 않은 상태에서도 선명한 영상을 시청할 수 있도록 하는 방안의 모색이 요구된다. Accordingly, there is a need for a method of enabling a user to watch a clear image even without wearing a vision correcting means such as vision correcting glasses or a lens.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하여, 시력보정이 가능하도록 함으로써, 별도의 시력보정용 수단을 착용하지 않은 상태로도 사용자가 선명한 영상 시청이 가능하도록 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, by maintaining a predetermined range of the effective focal length, to enable vision correction, without wearing a separate vision correction means Another object of the present invention is to provide a head mounted display device for enabling a user to watch a clear image.
더불어 본 발명의 다른 목적은, 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하는 동시에 복수의 다면체 프리즘을 사용하여 광경로가 변경되도록 함으로써, 부피 대비 넓은 FOV(Field Of View)가 확보되도록 하고, 구조를 간단하게 구현할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention is to maintain a predetermined range of effective focal length and to change the optical path using a plurality of polyhedral prisms, to ensure a wide field of view (FOV) for the volume, and to simplify the structure It is to provide a head-mounted display device that can be implemented.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에서 출사된 화상광이 확대되도록 하는 확대렌즈부; 및 복수의 다면체 프리즘이 구비되어, 상기 확대렌즈부에 의해, 확대된 화상광의 광경로가 변경되어 사용자의 눈에 결상되도록 하는 광경로 변경부;를 포함하고, 상기 확대렌즈부는, 상기 출사된 화상광의 광경로를 따라 제1 렌즈 및 제2 렌즈가 나란히 배치되되, 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하도록, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 간의 거리가 기설정된 거리만큼 이격되도록 할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a head mounted display apparatus including a display panel configured to achieve the above object; An enlarged lens unit configured to enlarge the image light emitted from the display panel; And an optical path changing unit provided with a plurality of polyhedral prisms to change the optical path of the enlarged image light and to form an image on the eyes of the user. The first lens and the second lens may be arranged side by side along the optical path of the light, and the distance between the first lens and the second lens may be spaced apart by a predetermined distance so that the effective focal length is maintained in a predetermined range.
또한, 상기 광경로 변경부는, 상기 확대된 화상광이 도달하면, 상기 도달한 화상광의 광경로를 변경하도록 마련되는 제1 프리즘; 및 상기 제1 프리즘과 밀착 형성되어, 상기 제1 프리즘을 통해 광경로가 변경된 화상광의 광경로를 재차 변경하여 사용자의 눈에 결상시키도록 하는 제2 프리즘;을 포함할 수 있다.The optical path changing unit may include: a first prism provided to change the optical path of the reached image light when the enlarged image light arrives; And a second prism formed in close contact with the first prism to change the optical path of the image light whose optical path is changed through the first prism to form an image in the eyes of the user.
그리고 상기 제1 프리즘은, 상기 확대된 화상광이 도달하면 상기 도달한 화상광이 반사되어 광경로가 변경되되, 상기 반사되어 광경로가 변경된 화상광의 해상도가 향상되도록, 상기 화상광이 도달하는 반사면인 제1면이 오목한 곡면으로 형성될 수 있다.When the enlarged image light reaches the first prism, the image light arrives so that the reached image light is reflected to change the optical path, and the resolution of the reflected image light with the changed optical path is improved. The first surface, which is a slope, may be formed as a concave curved surface.
또한, 상기 확대렌즈부는, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 기설정된 거리인 0~7.3mm만큼 이격되도록 함으로써, 상기 유효초점거리가 기설정된 범위인 24~31mm를 유지하여, 상기 사용자가 선명한 영상 시청이 가능하도록 할 수 있다.The magnification lens unit may be spaced apart from the first lens and the second lens by 0 to 7.3 mm, which is a preset distance, thereby maintaining the effective focal length of 24 to 31 mm. Can enable clear video viewing.
그리고 상기 제1 프리즘은, 진공 상태 또는 공기를 매질로 하는 외부에서 입사각보다 굴절각이 크게 형성되어, 상기 광경로 변경부에서 출사되는 화상광의 FOV(Field Of View)가 넓어지거나 또는 상기 광경로 변경부로부터 상기 사용자의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해, 진공 상태 또는 공기보다 굴절률이 큰 유리 또는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.In addition, the first prism has a refractive angle larger than an incident angle in a vacuum state or outside using air as a medium, so that the field of view (FOV) of the image light emitted from the optical path changing unit is widened or the optical path changing unit is formed. In order to shorten the distance from the user's eyes to the user's eyes, it may be formed of a glass or plastic material having a refractive index larger than that of vacuum or air.
또한, 상기 확대렌즈부는, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리를 조절하는 거리조절 수단;을 더 포함할 수 있다.The magnifying lens unit may further include a distance adjusting means for adjusting a distance between the first lens and the second lens.
그리고 상기 거리조절 수단은, 내부가 개방된 형태로 형성되되, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥이 길이 방향을 따라 나란하게 연결되고, 각각의 원기둥의 측면에 상기 원기둥의 길이 방향을 따라 직선형으로 형성된 홈이 구비되는 제1 거리조절 부재; 및 상기 제1 거리조절 부재에 삽입되면, 상기 제1 거리조절 부재에 마련된 각각의 원기둥에 개별적으로 삽입되어 상기 제1 거리조절 부재에 마련된 각각의 원기둥의 내주면에 밀착되도록, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥이 길이 방향을 따라 나란하게 연결되고, 각각의 원기둥의 측면에 상기 원기둥의 길이 방향을 따라 나선형으로 형성된 홈이 구비되는 제2 거리조절 부재;를 포함할 수 있다.And the distance adjusting means is formed in an open shape, the two cylinders having different diameters are connected side by side in the longitudinal direction, each groove is formed in a straight line along the longitudinal direction of the cylinder on the side of each cylinder The first distance adjusting member is provided; And when inserted into the first distance control member, two different diameters so as to be inserted into each cylinder provided in the first distance control member to be in close contact with the inner peripheral surface of each cylinder provided in the first distance control member The second distance adjusting member is connected side by side in the longitudinal direction of the cylinder, the groove is formed in a spiral in the longitudinal direction of the cylinder on each side of the cylinder; may include.
또한, 상기 거리조절 부재는, 상기 제2 거리조절 부재가 상기 제1 거리조절 부재에 삽입된 상태로, 상기 제1 렌즈가 상기 제2 거리조절 부재에 마련된 두 개의 원기둥 중 어느 하나의 원기둥의 내측에 장착되도록 하는 제1 렌즈 홀더; 및 상기 제2 거리조절 부재가 상기 제1 거리조절 부재에 삽입된 상태로, 상기 제2 렌즈가 상기 다른 하나의 원기둥의 내측에 장착되도록 하는 제2 렌즈 홀더;를 더 포함하고, 상기 거리조절 수단은, 상기 제1 렌즈 홀더 및 상기 제2 렌즈 홀더의 일측에 돌출 부재가 각각 마련되어, 상기 제1 렌즈 홀더의 돌출 부재가 상기 제1 거리조절 부재의 어느 하나의 원기둥에 구비된 제1 홈과 상기 제2 거리조절 부재의 어느 하나의 원기둥에 구비된 제3 홈이 밀착한 상태인 경우, 상기 밀착된 제1 홈과 제3 홈을 관통하고, 상기 제2 렌즈 홀더의 돌출 부재가 상기 제1 거리조절 부재의 다른 하나의 원기둥에 구비된 제2 홈과 상기 제2 거리조절 부재의 다른 하나의 원기둥에 구비된 제4 홈이 밀착한 상태인 경우, 상기 밀착된 제2 홈과 제4 홈을 관통하여, 상기 제2 거리조절 부재가 상기 제1 거리조절 부재에 삽입된 상태로 회전하면, 상기 제1 렌즈 홀더 및 상기 제2 렌즈 홀더 간의 거리가 조절되도록 함으로써, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리를 조절할 수 있다.The distance adjusting member may include an inner side of one of two cylinders in which the first lens is provided in the second distance adjusting member while the second distance adjusting member is inserted into the first distance adjusting member. A first lens holder adapted to be mounted on the first lens holder; And a second lens holder configured to allow the second lens to be mounted inside the other cylinder while the second distance adjusting member is inserted into the first distance adjusting member. The first groove and the first lens holder is provided on each side of the second lens holder, the protruding member of the first lens holder is provided in any one cylinder of the first distance adjusting member and the When the third groove provided in one of the cylinders of the second distance adjusting member is in close contact with each other, the first groove and the third groove are in close contact with each other, and the protruding member of the second lens holder extends through the first distance. When the second groove provided in the other cylinder of the adjustment member and the fourth groove provided in the other cylinder of the second distance adjusting member are in close contact, the second groove and the fourth groove which are in close contact with each other are penetrated. The second distance adjusting unit When the ash is rotated while being inserted into the first distance adjusting member, the distance between the first lens holder and the second lens holder is adjusted to adjust the distance between the first lens and the second lens.
이를 통해, 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하여, 시력보정이 가능하도록 함으로써, 별도의 시력보정용 수단을 착용하지 않은 상태로도 사용자가 선명한 영상 시청이 가능하도록 하고, 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하는 동시에 복수의 다면체 프리즘을 사용하여 광경로가 변경되도록 함으로써, 부피 대비 넓은 FOV(Field Of View)가 확보되도록 하고, 구조를 간단하게 구현하여, 사용자에게 편의를 제공할 수 있다. Through this, the effective focal length is maintained in the preset range, so that eyesight correction is possible, so that the user can see a clear image even without wearing a separate vision correction means, and the effective focal length is a preset range At the same time, the optical path is changed by using a plurality of polyhedral prisms, thereby ensuring a wide field of view (FOV) for a volume, and simply implementing the structure to provide convenience to a user.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제1 프리즘이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제2 프리즘이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치의 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치의 확대렌즈부의 동작특성을 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치의 거리조절 수단을 설명하기 위해 도시된 도면이다. 1 is a view illustrating a head mounted display apparatus capable of correcting vision according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a first prism of a head mounted display apparatus capable of correcting vision according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a second prism of a head mounted display apparatus capable of correcting vision according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating an optical path of a head mounted display apparatus capable of correcting vision according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating in more detail an operation characteristic of the magnifying lens unit of the head mounted display apparatus capable of correcting vision according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating a distance adjusting means of a head mounted display apparatus capable of correcting vision according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail with respect to the present invention. The embodiments introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. The invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted in the drawings, and in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치(이하에서는 '헤드 마운트 디스플레이 장치'로 총칭하기로 함)를 설명하기 위해 도시된 도면이다. FIG. 1 is a view illustrating a head mounted display device (hereinafter, collectively referred to as a 'head mounted display device') capable of correcting vision according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치(HMD : Head Mount Display)는 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하여, 시력보정이 가능하도록 함으로써, 별도의 시력보정용 수단을 착용하지 않은 상태로도 사용자(10)가 선명한 영상 시청이 가능하도록 하고, 동시에 복수의 다면체 프리즘을 사용하여 광경로가 변경되도록 함으로써, 부피 대비 넓은 FOV(Field Of View)가 확보되도록 하고, 구조를 간단하게 구현하기 위해 마련된다. The head mounted display (HMD) according to the present exemplary embodiment maintains a predetermined range of effective focal lengths so that vision correction is possible, so that the
이를 위하여, 본 헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 확대렌즈부(200) 및 광경로 변경부(300)를 포함할 수 있다. To this end, the head mounted display apparatus may include a
디스플레이 패널(100)은 화상광을 출사하기 위해 마련된다. The
구체적으로, 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. In detail, the
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.In addition, a separate light source may be disposed around the
확대렌즈부(200)는 디스플레이 패널(100)에서 출사된 화상광은 확대렌즈부(200)로 입사되면, 입사된 화상광이 확대되도록 하기 위해 마련된다. The magnification lens unit 200 is provided to enlarge the incident image light when the image light emitted from the
이를 위해, 확대렌즈부(200)는, 둘 이상의 렌즈가 구비될 수 있으며, 각 렌즈는 단면 오목렌즈, 단면 볼록렌즈, 양면 오목렌즈, 양면 볼록렌즈 등으로 이루어질 수 있다. To this end, the magnification lens unit 200 may be provided with two or more lenses, and each lens may include a single-sided concave lens, a single-sided convex lens, a double-sided concave lens, and a double-sided convex lens.
구체적으로 예를 들면, 확대렌즈부(200)는, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220)를 구비할 수 있으며, 이때, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220)는 출사된 화상광의 광경로를 따라 나란하게 배치되되, 유효초점거리(Effective Focal Length)가 기설정된 범위를 유지하도록 하기 위해, 제1 렌즈(210)와 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)가 기설정된 거리만큼 이격되도록 할 수 있다. Specifically, for example, the magnification lens unit 200 may include the
광경로 변경부(300)는, 확대렌즈부(200)에 의해, 확대된 화상광의 광경로가 변경되어 사용자(10)의 눈에 결상되도록 하기 위해 마련된다. The optical path changing unit 300 is provided by the magnifying lens unit 200 so that the optical path of the enlarged image light is changed to form an image in the eyes of the
이를 위해, 광경로 변경부(300)는 복수의 다면체 프리즘이 구비될 수 있다.To this end, the light path changing unit 300 may be provided with a plurality of polyhedral prisms.
구체적으로 예를 들면, 광경로 변경부(300)는, 확대된 화상광이 도달하면, 도달한 화상광의 광경로를 변경하도록 마련되는 제1 프리즘(310)과 1 프리즘과 밀착 형성되어, 제1 프리즘(310)을 통해 광경로가 변경된 화상광의 광경로를 재차 변경하여 사용자(10)의 눈에 결상시키도록 하는 제2 프리즘(320)을 구비할 수 있으며, 이때, 제1 프리즘(310)과 제2 프리즘(320)은, 각각 유리 소재 또는 플라스틱 소재로 형성된 다면체로서 구현될 수 있다.Specifically, for example, the optical path changing unit 300 is formed in close contact with the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제1 프리즘(310)이 개략적으로 도시된 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제2 프리즘(320)이 개략적으로 도시된 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치의 광경로를 설명하기 위해 도시된 도면이다. 2 is a view schematically showing a
제1 프리즘(310)은, 도 2에 도시된 바와 같이 확대된 화상광이 도달하면 도달한 화상광이 반사되어 광경로가 변경되되, 반사되어 광경로가 변경된 화상광의 해상도가 향상되도록, 화상광이 도달하는 반사면인 제1면(311)이 오목한 곡면으로 형성될 수 있으며, 제2 프리즘(320)과 밀착되는 제2면(312)은 비스듬한 형상의 평면으로 형성될 수 있다. When the enlarged image light reaches the
또한, 제1 프리즘(310)은, 진공 상태 또는 공기를 매질로 하는 외부에서 입사각(α)보다 굴절각(β)이 크게 형성되어, 광경로 변경부(300)에서 출사되는 화상광의 FOV가 넓어지거나 또는 광경로 변경부(300)로부터 사용자(10)의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해, 진공 상태 또는 공기보다 굴절률이 큰 유리 소재 또는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. In addition, the
제2 프리즘(320)은 도 3에 도시된 바와 같이 각 면에서 화상광이 반사되거나 투과되거나 일부 반사되거나 일부 투과될 수 있도록, 복수의 평면으로 구성되되, 복수의 평면 중 제2면(312)과 밀착하는 제3면(321)은 비스듬한 형상의 평면으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 3, the
이때, 제2면(312)과 제3면(321)은 서로 마주보고 밀착하도록 구현되어, 제2면(312)의 법선 방향과 제3면(321)의 법선 방향은 O°의 각도를 가지게 되며, 제1면(311) 및 제2면(312)의 경우, 특별한 표면처리가 되지 않거나 제1면(311)과 제2면(312)의 밀착된 부분의 투과율이 50%를 가지도록 구현될 수 있다. In this case, the
특히, 제3면(321)의 경우, 제1면(311)에 의해, 반사된 화상광이 사용자(10)의 눈에 결상되도록 하기 위해, 임의의 투과율을 가지도록 표면처리되어, 제1면(311)과 제2면(312)의 밀착된 부분의 투과율이 50%를 가지도록 구현될 수 있다. Particularly, in the case of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치의 확대렌즈부(200)의 동작특성을 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이다. 5 is a view illustrating in more detail the operating characteristics of the magnifying lens unit 200 of the head mounted display device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치는 시력보정이 가능하도록 함으로써, 별도의 시력보정용 수단을 착용하지 않은 상태로도 사용자(10)가 선명한 영상 시청이 가능하도록 하기 위해, 유효초점거리가 기설정된 범위인 24~31mm를 유지하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5, the head mounted display device according to the present exemplary embodiment is effective to enable vision correction, so that the
구체적으로, 확대렌즈부(200)는, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)가 기설정된 거리인 0~7.3mm만큼 이격되도록 함으로써, 유효초점거리가 기설정된 범위인 24~31mm를 유지하도록 할 수 있다. Specifically, the magnification lens unit 200 is such that the distance d between the
첨언하면, 도 5에 도시된 디옵터(Dioptrie) 값은, 각각의 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리에 대응되는 디옵터 값을 의미하는 것이며, 디옵터(Dioptrie) 차이 값은, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)가 2.5mm일 때의 디옵터 값을 기준으로 설정하여, 각각의 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)에 대응되는 디옵터 값과 기준으로 설정된 디옵터 값의 차이를 산출한 것을 의미한다. Incidentally, the dioptrie value shown in FIG. 5 means a diopter value corresponding to the distance between each of the
또한, 디옵터(Dioptrie) 실제차이 값은, 디옵터(Dioptrie) 차이 값과 유사한 의미이지만, 각각의 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)에 대응되는 디옵터 값에 대하여 설계 값이 아닌 실제 측정된 값을 기준으로 설정된 디옵터 값의 차이를 산출한 것을 의미한다. The diopter actual difference value is similar to the dioptrie difference value, but is designed for a diopter value corresponding to the distance d between each of the
즉, 본 확대렌즈부(200)는, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)가 기설정된 거리인 0~7.3mm만큼 이격되도록 함으로써, 유효초점거리가 기설정된 범위인 24~31mm를 유지하도록 하고, 이때, 디옵터 값은 33~40mm를 유지할 수 있다. That is, the magnification lens unit 200 is configured such that the distance d between the
이를 통해, 본 헤드 마운트 디스플레이 장치를 사용하는 경우, 별도의 시력보정용 수단을 착용하지 않은 상태로도 사용자(10)가 선명한 영상 시청이 가능하도록 할 수 있다.Through this, when using the head mounted display device, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치의 거리조절 수단(230)을 설명하기 위해 도시된 도면이다. 구체적으로, 도 6a는 거리조절 수단(230)의 구성요소들이 결합한 모습을 개략적으로 도시된 도면이고, 도 6b는 거리조절 수단(230)의 구성요소들이 분리된 보습을 개략적으로 도시된 도면이다. 6 is a view for explaining the distance adjusting means 230 of the head mounted display device according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 6A is a view schematically showing the combined state of the components of the distance adjusting means 230, and FIG. 6B is a view schematically illustrating the moisturizing of the components of the distance adjusting means 230.
본 실시예에 따른 확대렌즈부(200)는, 전술한 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 이외에 거리조절 수단(230)이 추가로 마련될 수 있다.In the enlarged lens unit 200 according to the present exemplary embodiment, the distance adjusting means 230 may be additionally provided in addition to the
거리조절 수단(230)은 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하면서도, 사용자(10)가 기설정된 범위 내에서 유효초점거리를 더욱 세밀하게 조정할 수 있도록, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)를 조절하기 위해 마련된다. The distance adjusting means 230 maintains the preset range of the effective focal length, and allows the
구체적으로, 거리조절 수단(230)은, 제1 렌즈(210)와 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)가 기설정된 거리인 0.1~7.3mm 내에서 조절되도록 할 수 있다. 첨언하면, 거리조절 수단(230)이 마련되는 경우, 제1 렌즈(210)와 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)가 0mm가 되도록 하는 것에 실질적으로 어려움이 있어, 렌즈 간 거리가 0.1~7.3mm 내에서 조절되도록 하는 것이 바람직하다. In detail, the distance adjusting means 230 may adjust the distance d between the
이를 위하여, 거리조절 수단(230)은, 제1 거리조절 부재(231), 제2 거리조절 부재(232), 제1 렌즈 홀더(233) 및 제2 렌즈 홀더(234)로 구성될 수 있다. To this end, the distance adjusting means 230 may be composed of a first
제1 거리조절 부재(231)는 내부가 개방된 형태로 형성되되, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥이 길이 방향을 따라 나란하게 연결되고, 각각의 원기둥의 측면에 원기둥의 길이 방향을 따라 직선형으로 형성된 홈이 구비될 수 있다.The first
이때, 제1 거리조절 부재(231)에 마련되는 각각의 홈은 설명의 편의를 위해, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥 중 어느 하나의 원기둥에 마련되는 홈을 제1 홈(231a)으로 하고, 다른 하나의 원기둥에 마련되는 홈을 제2 홈(231b)으로 지칭하기로 한다. In this case, each groove provided in the first
제2 거리조절 부재(232)는 제1 거리조절 부재(231)에 삽입되면, 제1 거리조절 부재(231)에 마련된 각각의 원기둥에 개별적으로 삽입되어 제1 거리조절 부재(231)에 마련된 각각의 원기둥의 내주면에 밀착되도록, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥이 길이 방향을 따라 나란하게 연결되고, 각각의 원기둥의 측면에 원기둥의 길이 방향을 따라 나선형으로 형성된 홈이 구비될 수 있다.When the second
그리고 제2 거리조절 부재(232)에 마련되는 각각의 홈 역시, 설명의 편의를 위해, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥 중 어느 하나의 원기둥에 마련되는 홈을 제3 홈(232a)으로 하고, 다른 하나의 원기둥에 마련되는 홈을 제4 홈(232b)으로 지칭하기로 한다. And each groove provided in the second
제1 렌즈 홀더(233)는 제2 거리조절 부재(232)가 제1 거리조절 부재(231)에 삽입된 상태로, 제1 렌즈(210)가 제2 거리조절 부재(232)에 마련된 두 개의 원기둥 중 어느 하나의 원기둥의 내측에 장착되도록 하기 위해 마련된다. The
구체적으로, 제1 렌즈 홀더(233)는, 일측에 제1 돌출 부재(233a)가 마련되어, 제1 돌출 부재(233a)가 제1 거리조절 부재(231)의 어느 하나의 원기둥에 구비된 제1 홈(231a)과 제2 거리조절 부재(232)의 어느 하나의 원기둥에 구비된 제3 홈(232a)이 밀착한 상태인 경우, 밀착된 제1 홈(231a)과 제3 홈(232a)을 관통하도록 하고, 제2 거리조절 부재(232)가 제1 거리조절 부재(231)에 삽입된 상태로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면, 회전 방향에 따라 제1 렌즈 홀더(233)가 제2 렌즈 홀더(234)에 근접하거나 이격되도록 할 수 있다. Specifically, the
제2 렌즈 홀더(234)는 제2 거리조절 부재(232)가 제1 거리조절 부재(231)에 삽입된 상태로, 제2 렌즈(220)가 다른 하나의 원기둥의 내측에 장착되도록 하기 위해 마련된다. The
구체적으로 제2 렌즈 홀더(234)는 일측에 제2 돌출 부재(234a)가 마련되어, 제2 돌출 부재(234a)가 제1 거리조절 부재(231)의 다른 하나의 원기둥에 구비된 제2 홈(231b)과 제2 거리조절 부재(232)의 다른 하나의 원기둥에 구비된 제4 홈(232b)이 밀착한 상태인 경우, 밀착된 제2 홈(231b)과 제4 홈(232b)을 관통하여, 제2 거리조절 부재(232)가 제1 거리조절 부재(231)에 삽입된 상태로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면, 회전 방향에 따라 제2 렌즈 홀더(234)가 제1 렌즈 홀더(233)에 근접하거나 이격되도록 할 수 있다. In detail, the
이를 통해, 거리조절 수단(230)은 제2 거리조절 부재(232)가 제1 거리조절 부재(231)에 삽입된 상태로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면, 회전 방향에 따라 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220) 간의 거리(d)를 조절할 수 있어, 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하면서도, 사용자(10)가 기설정된 범위 내에서 유효초점거리를 더욱 세밀하게 조정할 수 있다.Through this, the distance adjusting means 230 is rotated in the clockwise or counterclockwise direction while the second
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 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, it is usually in the art to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
10 : 사용자 100 : 디스플레이 패널
200 : 확대렌즈부 210 : 제1 렌즈
220 : 제2 렌즈 230 : 거리조절 수단
231 : 제1 거리조절 부재 231a : 제1 홈
231b : 제2 홈 232 : 제2 거리조절 부재
232a : 제3 홈 232b : 제4 홈
233 : 제1 렌즈 홀더 233a : 제1 돌출 부재
234 : 제2 렌즈 홀더 234a : 제2 돌출 부재
300 : 광경로 변경부 310 : 제1 프리즘
311 : 제1면 312 : 제2면
320 : 제2 프리즘 321 : 제3면10: user 100: display panel
200: magnifying lens unit 210: first lens
220: second lens 230: distance adjusting means
231: first
231b: second groove 232: second distance adjusting member
232a:
233:
234:
300: light path changing unit 310: first prism
311: first page 312: second page
320: second prism 321: third page
Claims (8)
상기 디스플레이 패널에서 출사된 화상광이 확대되도록 하는 확대렌즈부; 및
복수의 다면체 프리즘이 구비되어, 상기 확대렌즈부에 의해, 확대된 화상광의 광경로가 변경되어 사용자의 눈에 결상되도록 하는 광경로 변경부;를 포함하고,
상기 확대렌즈부는,
상기 출사된 화상광의 광경로를 따라 제1 렌즈 및 제2 렌즈가 나란히 배치되되, 유효초점거리가 기설정된 범위를 유지하도록, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 간의 거리가 기설정된 거리만큼 이격되도록 하며,
상기 광경로 변경부는,
상기 확대된 화상광이 도달하면, 상기 도달한 화상광의 광경로를 변경하도록 마련되는 제1 프리즘; 및
상기 제1 프리즘과 밀착 형성되어, 상기 제1 프리즘을 통해 광경로가 변경된 화상광의 광경로를 재차 변경하여 사용자의 눈에 결상시키도록 하는 제2 프리즘;을 포함하고,
상기 제1 프리즘은,
상기 확대된 화상광이 도달하면 상기 도달한 화상광이 반사되어 광경로가 변경되되, 상기 반사되어 광경로가 변경된 화상광의 해상도가 향상되도록, 상기 화상광이 도달하는 반사면인 제1면이 오목한 곡면으로 형성되며,
상기 확대렌즈부는,
상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 기설정된 거리인 0~7.3mm만큼 이격되도록 함으로써, 상기 유효초점거리가 기설정된 범위인 24~31mm를 유지하여, 상기 사용자가 선명한 영상 시청이 가능하도록 하며,
상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리와 상기 유효초점거리는 선형적 상관관계를 가지되, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 7.3일때 상기 유효초점거리가 30.229이고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 6.4일때 상기 유효초점거리가 29.403이며, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 5.4일때 상기 유효초점거리가 28.536이고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 4.4일때 상기 유효초점거리가 27.718이며, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 3.5일때 상기 유효초점거리가 27.022이고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 2.5일때 상기 유효초점거리가 26.288이며, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 1.5일때 상기 유효초점거리가 25.592이고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 0.6일때 상기 유효초점거리가 24.997이며, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리가 0일때 상기 유효초점거리가 24.619이도록 함으로써, 상기 유효초점거리가 기설정된 범위인 24~31mm를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치.Display panel;
An enlarged lens unit configured to enlarge the image light emitted from the display panel; And
And a plurality of polyhedral prisms, the optical path changing unit configured to change an optical path of the enlarged image light by the magnifying lens unit and to form an image in a user's eyes.
The magnifying lens unit,
A first lens and a second lens are disposed side by side along the optical path of the emitted image light, and the distance between the first lens and the second lens is spaced apart by a predetermined distance so that the effective focal length is maintained in a preset range. ,
The light path changing unit,
A first prism provided to change an optical path of the reached image light when the enlarged image light arrives; And
And a second prism formed in close contact with the first prism to change the optical path of the image light whose optical path is changed through the first prism to form an image in a user's eyes.
The first prism,
When the enlarged image light arrives, the reached image light is reflected to change the optical path, but the first surface, which is the reflecting surface reaching the image light, is concave so that the resolution of the reflected image light is improved. Is formed into a curved surface,
The magnifying lens unit,
By allowing the distance between the first lens and the second lens to be spaced apart by a predetermined distance of 0 to 7.3 mm, the effective focal length is maintained at a predetermined range of 24 to 31 mm so that the user can clearly view an image. ,
The distance between the first lens and the second lens and the effective focal length have a linear correlation, when the distance between the first lens and the second lens is 7.3, the effective focal length is 30.229, and the first lens And the effective focal length is 29.403 when the distance between the second lens is 6.4, the effective focal length is 28.536 when the distance between the first lens and the second lens is 5.4, and between the first lens and the second lens. The effective focal length is 27.718 when the distance is 4.4, the effective focal length is 27.022 when the distance between the first lens and the second lens is 3.5, and the effective focal length is 2.5 when the distance between the first lens and the second lens is 2.5. The effective focal length is 25.592 when the focal length is 26.288, the distance between the first lens and the second lens is 1.5, and the distance between the first lens and the second lens is 0.6. L. is 24.997 and when the distance between the first lens and the second lens is 0, the effective focal length is 24.619, so that the effective focal length is maintained at a predetermined range of 24 ~ 31mm Head mounted display device available.
상기 제1 프리즘은,
진공 상태 또는 공기를 매질로 하는 외부에서 입사각보다 굴절각이 크게 형성되어, 상기 광경로 변경부에서 출사되는 화상광의 FOV(Field Of View)가 넓어지거나 또는 상기 광경로 변경부로부터 상기 사용자의 눈까지의 거리가 짧아지도록 하기 위해, 진공 상태 또는 공기보다 굴절률이 큰 유리 또는 플라스틱 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치.The method of claim 1,
The first prism,
The angle of refraction is greater than the angle of incidence in a vacuum or outside of the medium, and the field of view (FOV) of the image light emitted from the optical path changing unit is widened or from the optical path changing unit to the eyes of the user. In order to shorten the distance, the vision-correctable head-mounted display device is formed of a glass or plastic material having a refractive index larger than that of vacuum or air.
상기 확대렌즈부는,
상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리를 조절하는 거리조절 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치.The method of claim 1,
The magnifying lens unit,
And a distance adjusting means for adjusting a distance between the first lens and the second lens.
상기 거리조절 수단은,
내부가 개방된 형태로 형성되되, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥이 길이 방향을 따라 나란하게 연결되고, 각각의 원기둥의 측면에 상기 원기둥의 길이 방향을 따라 직선형으로 형성된 홈이 구비되는 제1 거리조절 부재; 및
상기 제1 거리조절 부재에 삽입되면, 상기 제1 거리조절 부재에 마련된 각각의 원기둥에 개별적으로 삽입되어 상기 제1 거리조절 부재에 마련된 각각의 원기둥의 내주면에 밀착되도록, 직경이 서로 다른 두 개의 원기둥이 길이 방향을 따라 나란하게 연결되고, 각각의 원기둥의 측면에 상기 원기둥의 길이 방향을 따라 나선형으로 형성된 홈이 구비되는 제2 거리조절 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치.The method of claim 6,
The distance adjusting means,
The first distance control is formed in an open shape, the two cylinders of different diameters are connected side by side in the longitudinal direction, the grooves formed in a straight line along the longitudinal direction of the cylinder on the side of each cylinder absence; And
When inserted into the first distance adjusting member, two cylinders having different diameters are inserted into respective cylinders provided in the first distance adjusting member so as to be in close contact with the inner circumferential surface of each cylinder provided in the first distance adjusting member. And a second distance adjusting member connected side by side in the longitudinal direction and having grooves formed spirally along the longitudinal direction of the cylinder on each side of each cylinder. Device.
상기 거리조절 부재는,
상기 제2 거리조절 부재가 상기 제1 거리조절 부재에 삽입된 상태로, 상기 제1 렌즈가 상기 제2 거리조절 부재에 마련된 두 개의 원기둥 중 어느 하나의 원기둥의 내측에 장착되도록 하는 제1 렌즈 홀더; 및
상기 제2 거리조절 부재가 상기 제1 거리조절 부재에 삽입된 상태로, 상기 제2 렌즈가 상기 두 개의 원기둥 중 다른 하나의 원기둥의 내측에 장착되도록 하는 제2 렌즈 홀더;를 더 포함하고,
상기 거리조절 수단은,
상기 제1 렌즈 홀더 및 상기 제2 렌즈 홀더의 일측에 돌출 부재가 각각 마련되어, 상기 제1 렌즈 홀더의 돌출 부재가 상기 제1 거리조절 부재의 어느 하나의 원기둥에 구비된 제1 홈과 상기 제2 거리조절 부재의 어느 하나의 원기둥에 구비된 제3 홈이 밀착한 상태인 경우, 상기 밀착된 제1 홈과 제3 홈을 관통하고,
상기 제2 렌즈 홀더의 돌출 부재가 상기 제1 거리조절 부재의 다른 하나의 원기둥에 구비된 제2 홈과 상기 제2 거리조절 부재의 다른 하나의 원기둥에 구비된 제4 홈이 밀착한 상태인 경우, 상기 밀착된 제2 홈과 제4 홈을 관통하여, 상기 제2 거리조절 부재가 상기 제1 거리조절 부재에 삽입된 상태로 회전하면, 상기 제1 렌즈 홀더 및 상기 제2 렌즈 홀더 간의 거리가 조절되도록 함으로써, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 거리를 조절하는 특징으로 하는 시력보정이 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치.The method of claim 7, wherein
The distance adjusting member,
A first lens holder configured to allow the first lens to be mounted inside one of two cylinders provided in the second distance adjusting member while the second distance adjusting member is inserted into the first distance adjusting member; ; And
And a second lens holder for allowing the second lens to be mounted inside the other one of the two cylinders while the second distance adjusting member is inserted into the first distance adjusting member.
The distance adjusting means,
Protrusion members are provided on one side of the first lens holder and the second lens holder, respectively, and the first groove and the second groove of which the protruding members of the first lens holder are provided in one of the cylinders of the first distance adjusting member. When the third groove provided in one of the cylinders of the distance adjusting member is in close contact, the first and third grooves are in close contact with each other,
When the protruding member of the second lens holder is in close contact with the second groove provided in the other cylinder of the first distance adjusting member and the fourth groove provided in the other cylinder of the second distance adjusting member. When the second distance adjusting member is rotated while being inserted into the first distance adjusting member through the second and fourth grooves, the distance between the first lens holder and the second lens holder is increased. And adjust the distance between the first lens and the second lens.
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