KR20020086521A - Optical beam-splitter unit and binocular display device containing such a unit - Google Patents
Optical beam-splitter unit and binocular display device containing such a unit Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020086521A KR20020086521A KR1020027010432A KR20027010432A KR20020086521A KR 20020086521 A KR20020086521 A KR 20020086521A KR 1020027010432 A KR1020027010432 A KR 1020027010432A KR 20027010432 A KR20027010432 A KR 20027010432A KR 20020086521 A KR20020086521 A KR 20020086521A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- plate
- planar
- beam splitter
- optical
- light
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 159
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 5
- 241001093575 Alma Species 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims 1
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 43
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 15
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 9
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 241000282461 Canis lupus Species 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000004424 eye movement Effects 0.000 description 2
- 210000000744 eyelid Anatomy 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000010415 Low Vision Diseases 0.000 description 1
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 1
- 208000004350 Strabismus Diseases 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000003323 beak Anatomy 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 208000002173 dizziness Diseases 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000004303 low vision Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001179 pupillary effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000003786 sclera Anatomy 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 210000000697 sensory organ Anatomy 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0176—Head mounted characterised by mechanical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/149—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
- G02B2027/0136—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems with a single image source for both eyes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B2027/0178—Eyeglass type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
본 발명은, 분배될 광빔을 향해 분기된 광반사면의 공통 교선(4)에서 시작하는 투명한 평면평행판(6,7)을 포함한 광학적 빔 분배기에 관한 것이다. 본 발명의 다른 형태인 쌍안식 화상 디스플레이 장치는, 광학적 빔 분배기를 포함하며, 제1 촛점형성요소(24)와 대안미러(25)를 구비한다. 본 장치는 그 빔 분배기를 상기 설명된 광학적 빔 분배기로 하며, 상기 광학적 빔 분배기의 반투명 반사면에 도달하는 빔의 방향, 즉 수신방향(5)에서 볼 때에 상기 광학적 빔 분배기의 2개의 대향하는 측부에 2개의 제1 촛점형성요소가 위치하고, 상기 제1 촛점형성요소(24)의 공통 광학축이 상기 수신방향(5)과 직각을 이루며, 상기 제1 촛점형성요소(24)의 외부양측에 상기 대안 미러(25)가 위치하고, 그 반사면이 상기 광학축과 45°±15°각(δ)을 형성하고, 그 대안미러(25) 반사면의 평면의 교선은 상기 광 빔 분배기(22)의 반투명반사면의 미러-크로싱 교선(4)과는 평행이거나 수직임을 특징으로 한다.The present invention relates to an optical beam splitter comprising transparent planar plates (6, 7) starting at a common intersection (4) of a light reflecting surface branched towards a light beam to be distributed. Another type of binocular image display device of the present invention includes an optical beam splitter and includes a first focusing element 24 and an alternative mirror 25. The apparatus uses its beam splitter as the optical beam splitter described above, wherein two opposing sides of the optical beam splitter are seen in the direction of the beam reaching the translucent reflecting surface of the optical beam splitter, ie in the receiving direction 5. Two first focusing elements are positioned at the first optical focusing element, and a common optical axis of the first focusing element 24 is perpendicular to the receiving direction 5, and is disposed on both outer sides of the first focusing element 24. An alternative mirror 25 is located, the reflecting surface of which forms an angle δ of 45 ° ± 15 ° with the optical axis, and the intersection of the plane of the reflecting surface of the alternative mirror 25 is the It is characterized in that it is parallel or perpendicular to the mirror-crossing intersection 4 of the translucent reflecting surface.
Description
광빔을 분배하거나 결합하기 위해, 미러와 프리즘 및 반투명 미러를 활용하는 방안을 이미 오래전부터 알려져 왔다. 예를 들어, 미국특허 제4,924,853호(존스 외 다수)의 발명은, 다른 방향으로부터 나온 빔을 동일한 광경로로 향하게 하는 반사면을 갖는 2개의 프리즘이 순차적으로 설치된 2개의 광학적 경로를 결합하는 장치이다. 또한, 헝가리 특허 제186 558호는 다른 방향으로부터 나온 2개의 빔을 동일한 광학적 경로 향하게 하는 미러와 반투명성 반사미러가 차례로 설치된, 2개의 광학적 경로를 결합하는 장치를 제시하고 있다.The use of mirrors, prisms and translucent mirrors to distribute or combine light beams has long been known. For example, the invention of US Pat. No. 4,924,853 (Jones et al.) Is a device that combines two optical paths sequentially installed with two prisms having reflective surfaces that direct beams from different directions to the same optical path. . In addition, Hungarian patent 186 558 discloses a device for combining two optical paths, which in turn are provided with a mirror and a translucent reflecting mirror which direct two beams from different directions to the same optical path.
공개된 PCT특허 WO 85/04961호는 일 방향으로부터 나온 빔을 반사면을 교차시킴으로써 2개의 다른 광학적 경로로 분배하는데 X 큐빅을 사용하는 해결방안을 제시한다. 이 장치의 중량은 비교적 크므로, 예를 들어, 머리에 착용하는 디스플레이 장치와 같은 특정 경우에는, 적합하지 않다.Published PCT patent WO 85/04961 proposes a solution using X cubic to distribute a beam from one direction into two different optical paths by crossing the reflecting plane. Since the weight of this device is relatively large, it is not suitable in certain cases such as, for example, a display device worn on the head.
생활의 여러분야에서, 관람자를 위해 물체원(object source)에 대한시야각(viewing angle)을 확대시키는 것이 요구된다는 것은 잘 알려져 있으며, 간단한 루페(loupe)에서부터 현미경, 복강경(laparoscope) 그리고 망원경과 같이, 이를 실행하기 위한 많은 형태의 기술적 수단이 있다. 단안식(monocular) 장치에서는, 물체원에 대한 시야각의 확대는 한 눈으로만 볼 수 있다. 하지만, 한 눈으로만 보는 것은 자연스럽지 못하다. 한눈으로 장시간 보게 되면, 심지어 어지러울 수도 있다. 결론적으로, 양 눈으로 물체원을 보는 것을 가능하게 하는 장치가 필요로 된다. 그러므로, 이미 알려지고 사용되고 있는 다양한 형태의 쌍안식 장치가 요구된다.It is well known that in everybody's life, it is required for the viewer to enlarge the viewing angle to the object source, from simple loupes to microscopes, laparoscopes and telescopes. There are many forms of technical means to do this. In monocular devices, the magnification of the viewing angle with respect to the object source can only be seen with one eye. However, seeing with only one eye is not natural. Seeing it for a long time at a glance can even be dizzy. In conclusion, there is a need for an apparatus that makes it possible to view an object source with both eyes. Therefore, there is a need for various types of binocular devices that are already known and used.
이미 알려진 쌍안식 장치의 공통 특징은, 머리에 착용된 컴퓨터 디스플레이 장치와 같은 물체원으로부터 시작된 빔을 2개로 분배하여 좌안과 우안을 향하게 하는 빔 분배기를 포함한다는 것이다. 빔 분배장치는 전반사이거나 또는 반투명일 수 있는, 미러 또는 프리즘의 반사면이다.A common feature of known binocular devices is that they include a beam splitter that distributes the beam originating from an object source, such as a computer display device worn on the head, to two left and right eyes. The beam splitter is a reflective surface of a mirror or prism, which may be total reflection or translucent.
기본적으로, 빔은 2개의 방식으로 분배될 수 있다. 제1 방식에서는, 물체원으로부터 좌안영역으로의 광경로와 물체원으로부터 우안영역으로의 광경로가, 예를들어 V형태로 각각의 다음순서에 배치되어 빔을 다른 방향으로 반사하는 2개의 불투명성 반사면을 향해 진행하므로, 그 2개의 광경로의 제1 섹션이 소정의 각을 형성한다. 제2 방식에서는, 상기 광경로의 제1 섹션이 일치하여, 반투명면인 분배기가 빔의 일부를 통과시키고 나머지 빔은 다른 방향으로 반사시킨다.Basically, the beam can be distributed in two ways. In the first scheme, two opaque halves of the light path from the object source to the left eye region and from the object source to the right eye region are arranged in each subsequent order, for example in the form of a V, reflecting the beam in different directions. Proceeding toward the slope, the first sections of the two light paths form a predetermined angle. In a second scheme, the first section of the light path coincides so that the translucent plane distributor passes a portion of the beam and reflects the remaining beam in the other direction.
상기 제1 방식을 대표하는 장치로는, 일본특허 제06110013호(토사키 외 다수)와, 일본특허 제07287185호(아키시 외 다수) 및, 미국특허 제5,682,173호(호라코브스즈키 외 다수)의 발명이 있다. 이 장치에서는, V형태로 배열된 미러를 사용하여 광경로를 분배한다. 이러한 해결방안의 공통적인 단점은, 미러 중 어나 하나도 스크린에 대향하여 배치되지 않으며, 그 중 하나는 약간 그 좌측으로 배치되고 다른 하나는 약간 그 우측으로 배치되므로, 사다리꼴 왜곡현상(trapezoid distortion)이 발생한다는 것이다. 만약 스크린이 V 미러가 만나는 모서리에 너무 가깝게 배치되면, 그 스크린의 특정 지점으로부터, 빔이 양 미러까지도 도달하지 못한다. 이러한 이유로, 스크린과 V 미러 사이에서 상당히 큰 간격을 유지하여야 한다. 실제 경험에 따르면, 그 간격은 스크린 대각선의 두배이어야 한다. 이로 인해, 한편으로는 장치의 구조적 크기가 증가하게 되고, 다른 한편으로는, 스크린과 V형 미러 뒤에 있는 렌즈 사이의 간격이 커지게 된다. 또한, 원거리 가상 화상(distant virture picture)을 편하게 보기 위해서, 스크린이 그 촛점길이와 동일한 간격으로 렌즈로부터 이격되므로, 화상(picture)의 실현가능한 확대를 감소시키며, 보다 큰 촛점길이를 갖는 렌즈일수록 보다 작은 정도로 확대된다.As a representative apparatus of the first system, Japanese Patent No. 06110013 (Tosaki et al.), Japanese Patent No. 07287185 (Akishi et al.), And U.S. Patent No. 5,682,173 (Horakov suzuki et al.) There is an invention. In this apparatus, the optical path is distributed using a mirror arranged in a V shape. A common drawback of this solution is that trapezoid distortion occurs because none or any of the mirrors are placed opposite the screen, one of which is slightly to the left and the other slightly to the right. Is that. If the screen is placed too close to the corner where the V mirror meets, from a certain point on the screen, the beam does not reach even to both mirrors. For this reason, a fairly large gap must be maintained between the screen and the V mirror. In practice, the spacing should be twice the diagonal of the screen. This results in an increase in the structural size of the device on the one hand and a large gap between the screen and the lens behind the V-shaped mirror. In addition, in order to conveniently view a distant virtual picture, the screen is spaced from the lens at the same interval as the focal length, thereby reducing the possible magnification of the picture, and the larger the focal length the lens is. Magnify to a small extent.
쌍안식 장치의 경우에는, 대칭구조이므로, 마이크로-디스플레이는 두 눈 사이에 배치되어야 하며, 마이크로 디스플레이와 V자 미러 사이의 간격이 크면, 상기 장치는 새부리와 같이 돌출될 것이며, 머리에 착용하는 장치의 경우에는, 외관의 미학적 관점에서나 코에 걸리는 부위에 가해지는 압력이 커지므로 바람직하지 않다. 미국특허 제 5,682,173호는 스크린과 V자 미러 사이의 광경로에 2개 이상의 미러를 배치함으로서 이러한 문제를 해결하였다. 이로써 광경로는 90°각에서 2배 반사된다. 특허명세서 제07287185호의 경우에는, 이와 동일한 목적으로, 스크린과 V자 미러 사이의 광경로에 하나의 단일 미러를 배치한다.In the case of binocular devices, because they are symmetrical, the micro-display should be placed between the two eyes, and if the distance between the microdisplay and the V-mirror is large, the device will protrude like a beak and wear on the head In the case of, the pressure applied to the site covered by the nose or from the aesthetic point of view increases, which is not preferable. U. S. Patent No. 5,682, 173 solves this problem by placing two or more mirrors in the optical path between the screen and the V-shaped mirror. As a result, the optical path is twice as reflected at a 90 ° angle. In the case of Patent No. 07287185, for this same purpose, one single mirror is disposed in the light path between the screen and the V-shaped mirror.
상기 광경로의 제1 섹션이 일치할 때에, 반투명면을 갖는 분배기가 빔의 일부를 통과시키고 나머지 빔은 다른 방향으로 반사시키는, 광학적 빔을 분배하는 제2 방법은, 상기한 국제특허출원 WO 85/04961호(모스)에서 취급되고 있다. 이 국제특허출원 WO 85/04961호에서는, 물체원으로부터 나온 빔을 분리하는데, 반투명성 반사면인 내부면을 갖는, 잘 알려진 광학적 요소인 X 큐빅 프리즘을 이용한다. 이 장치에서는, 원칙적으로 스크린과 X 큐빅 프리즘 사이의 거리가 0으로 감소된다. 그러나, X 큐빅 프리즘은 고체이므로 무겁다. 또한, X큐빅 프리즘을 형성하는, 4개의 직각 프리즘을 접착하고 제조하는데 큰 비용이 소모되며, 복잡하고 노동집약적이다.A second method of distributing optical beams, wherein when a first section of the optical path coincides, a distributor having a translucent surface passes a portion of the beam and reflects the remaining beam in a different direction, the above-mentioned International Patent Application WO 85 It is handled in / 04961 (moss). This International Patent Application WO 85/04961 uses a well known optical element, X cubic prism, with an inner surface which is a semitransparent reflecting surface to separate the beam from the object source. In this device, in principle, the distance between the screen and the X cubic prism is reduced to zero. However, X cubic prisms are solid and therefore heavy. In addition, it is costly, complex and labor intensive to bond and manufacture the four right angle prisms, which form the X cubic prism.
본 발명의 목적은, 동일한 목적을 해결하기 위해 고안된 현재 알려진 다른 해결방안의 단점을 극복하고, 가능한 최소 중량을 가지며, 사실상 원하는 정도로 물체원과 인접하여 배치할 수 있고, 2개의 방향으로 물체원의 임의의 지점을 반사시킬 수 있으며, 본 장치를 통해 투사된 화상의 광강도 분포가 그 물체원의 화상과 동일한 , 광학적 빔 분배기를 제공하는데 있다.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of other currently known solutions devised to solve the same purpose, to have the smallest possible weight, and to be placed as close to the object source as practically desired, and to It is possible to reflect any point, and to provide an optical beam splitter whose light intensity distribution of the image projected through the apparatus is the same as that of the object source.
나아가, 본 발명의 다른 목적은, 앞서 설명된, 현재 알려진 다른 장치의 결함을 해소한 상기 광학적 빔 분배기를 이용하여 제조되며, 머리에 간편하게 착용하기에 적합할 정도로 소형이며 경량화된, 쌍안식 화상 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.Furthermore, another object of the present invention is a binocular image display, manufactured using the optical beam splitter which eliminates the deficiencies of other currently known devices, as described above, which is compact and lightweight enough to be easily worn on the head. To provide a device.
본 발명은 광학적 빔 분배기 및 그 빔 분배기를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical beam splitter and a display device having the beam splitter.
도1은 X형으로 교차하는 3개의 반투명 미러의 좌측 반사빔 경로를 나타낸다.Figure 1 shows the left reflected beam path of three translucent mirrors intersecting in the X shape.
도2는 X형으로 교차하는 3개의 반투명 미러의 우측 반사빔 경로를 나타낸다.Fig. 2 shows the right reflected beam path of three translucent mirrors intersecting with X-shape.
도3은 본 발명에 따른 광빔 분배기의 가능한 실시형태의 일예에 대한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of one example of a possible embodiment of the light beam splitter according to the present invention.
도4는 좌측 반사빔 경로를 나타내는 단면에서 광빔분배기의 다른 실시형태에 대한 상세도이다.4 is a detailed view of another embodiment of the light beam splitter in cross section showing the left reflection beam path.
도5는 출현된 광빔의 띠를 정의하기 위해 필요한 각과 거리 조건을 나타낸다.Figure 5 shows the angle and distance conditions necessary to define the band of light beams that emerge.
도6는 도4에 도시된 형태와 유사한, 본 발명에 따른 빔분배기의 또 다른 구성예로서, 평면평행판의 기하학적 배열을 나타내는 사시도이다.FIG. 6 is a perspective view showing another configuration example of the beam splitter according to the present invention, similar to the form shown in FIG.
도7-8은 광학적 빔분배기의 가능한 실시형태의 또 다른 예에 대한 분해사시도이다.7-8 are exploded perspective views of another example of a possible embodiment of an optical beam splitter.
도9a는 본 발명에 따라, 0.4㎜보다 큰 두께의 반투명 미러로 형성된 4개의 평면평행 박판으로 구성된 광학적 빔 분배기의 사시도이다.9A is a perspective view of an optical beam splitter consisting of four planar parallel thin plates formed of translucent mirrors of thickness greater than 0.4 mm, in accordance with the present invention.
도9b는 3개의 s로 구성된 것을 제외하고 도9a와 동일한 광학적 빔 분배기의 사시도이다.Fig. 9B is a perspective view of the same optical beam splitter as in Fig. 9A except that it consists of three s.
도9c는 도9b에 따른 빔 분배기의 중앙부분을 확대한, 상기 판의 면과 수직인 단면도이다.FIG. 9C is a cross-sectional view perpendicular to the plane of the plate, in which the central portion of the beam distributor according to FIG. 9B is enlarged. FIG.
도10는 쌍안식 디스플레이 장치의 일 실시형태의 배열을 나타낸다.Figure 10 illustrates an arrangement of one embodiment of a binocular display device.
도11은 도10의 장치의 사시도이다.11 is a perspective view of the apparatus of FIG.
도12는 본 발명에 따른 쌍안식 장치의 실시형태를 외부틀 없이 나타내는 평면도이다.12 is a plan view showing an embodiment of the binocular device according to the present invention without an outer frame.
도13은 수신방향으로부터 본 대안미러가 고정된 도12에 따른 작은 외부틀 내의 장치에 대한 사시도이다.Figure 13 is a perspective view of the device in the small outer frame according to Figure 12 with the alternative mirror seen from the receiving direction fixed;
도14는 적절한 대안미러가 고정된 쌍안식 디스플레이 장치의 다른 예에 대한 사시도이다.14 is a perspective view of another example of a binocular display device with a suitable alternative mirror fixed thereto.
도15는 도14의 장치의 슬라이더의 작동메카니즘을 나타내는 평면도이다.FIG. 15 is a plan view showing the operating mechanism of the slider of the apparatus of FIG.
도16은 도15의 장치의 조립된 형태를 나타내는 사시도이다.Figure 16 is a perspective view of the assembled form of the apparatus of Figure 15;
도17은 쌍안식 디스플레이 장치의 다른 실시형태의 구조를 나타내는 사시도이다.17 is a perspective view showing the structure of another embodiment of the binocular display.
도18은 도17에 도시된 장치에 이용되는 클립 어댑터의 사시도이다.FIG. 18 is a perspective view of a clip adapter used in the apparatus shown in FIG. 17. FIG.
도19는 캠코더에 적합한 형태로서, 촛점형성부(focusing element)를 향하여 대안미러(eye mirror)가 삽입된 쌍안식 디스플레이 장치의 일 실시형태를 나타낸다.Fig. 19 shows an embodiment of a binocular display apparatus in which a suitable eye mirror is inserted toward a focusing element in a form suitable for a camcorder.
도20은 캠코더에 적합한 도19와 동일한 장치에서 대안미러가 펼친 것을 나타낸다.Fig. 20 shows the alternative mirror unfolded in the same apparatus as Fig. 19 suitable for the camcorder.
도21은 이동전화기에 적합한 형태로서, 사용중에 대안미러가 펼쳐진, 본 발명에 따른 쌍안식 디스플레이 장치의 다른 실시형태에 대한 사시도이다.Fig. 21 is a perspective view of another embodiment of a binocular display device according to the present invention, in which an alternative mirror is unfolded during use, in a form suitable for a mobile telephone.
도22는 반사 마이크로디스플레이 장치 및 LCD셔터를 포함한, 본 발명의 장치의 일실시형태를 나타내는 평면도이다.Figure 22 is a plan view showing one embodiment of the device of the present invention, including a reflective microdisplay device and an LCD shutter.
도23은 안경테와 같은 홀더에 연결된 본 발명의 장치의 일실시형태를 나타낸다.Figure 23 shows one embodiment of the device of the present invention connected to a holder such as a spectacle frame.
도24는 마이크로 디스플레이 구동회로, 라디오 주파수 수신 및 송신회로, 전력원 및 마이크로 프로세서를 구비한, 본 발명에 따른 광학적 빔 분배기의 일 실시형태이다.Figure 24 is an embodiment of an optical beam splitter according to the present invention having a micro display driving circuit, a radio frequency receiving and transmitting circuit, a power source, and a microprocessor.
도25는 안구운동 검출시스템을 구비한, 본 발명의 장치의 일실시형태를 나타내는 사시도이다.Fig. 25 is a perspective view showing one embodiment of the device of the present invention with an eye movement detection system.
도26은 본 발명에 따라 구현된 시력보조 및 야간 촬상장치를 나타낸다.Figure 26 illustrates a vision aid and night vision imaging device implemented in accordance with the present invention.
도27은 반사 마이크로 디스플레이 및 이를 정면으로 표시하는 요소를 포함한, 본 발명에 다른 쌍안식 장치의 일실시형태에 대한 평면도이다.Figure 27 is a plan view of one embodiment of a binocular device in accordance with the present invention, including a reflective micro display and an element displaying it in front.
도28은 도27과 같은 장치의 측면도이다.Figure 28 is a side view of the apparatus as in Figure 27.
도29는 목걸이로 착용자의 머리와 목에 착용될 수 있는, 쌍안식 디스플레이 장치의 사시도이다.29 is a perspective view of a binocular display device, which may be worn on the wearer's head and neck with a necklace.
본 발명에 따른 빔 분배기는, 2개의 무한 박형(infinitely thin) 반투명 미러가 광빔을 부분적으로 전도시키고 부분적으로는 반사시킴으로써, 그 미러의 이등분면에 평행하면서 그 교선에 수직으로 도달하는, 상기 광빔을 완전하게 분배하여 2개의 방향으로 향하기 때문에, 이론상으로 상기 4개의 열거된 과제를 동시에 해결하기에 적합하다는 인식에 근거한다. 그러나, 실제로는, 무한 박형 판은 존재하지 않으며, 초박형 유리판을 깨지거나 초박형 플라스틱판은 구부려지게 된다. 이러한 판을 보다 두껍게 제조하면, 그 미러의 교차영역에서 그림자띠(shadow band)가 점차 커지게 된다. 이러한 교차영역은 불투명체와 같이 특정한-광학적-의미로 작용하고, 화상에 줄 그림자(strip shadow)가 발생시키며, 반사페이딩(reflection fading)을 증가시키는 것을 의미하게 된다. 이 그림자띠는 사람이 화상을 보는 것을 극도로 불편하게 하며, 대부분의 경우 - 특히, 비디오 화상 또는 컴퓨터 스크린의 경우 - 에, 허용될 수 없다. 그럼에도 불구하고, 본 발명자가 인식한 바에 따르면, 서로 수직으로 평면평행(planoparallel)판들로 구성되고, 일 모서리를 따라 서로 만나고 그 모서리에서 시작하는 단면이 광학적 평면이며 그 모서리에서 시작하여 분배될 광빔방향을 향하는 측면이 반투명 반사면인 광학적 빔 분배기를 제조하면, 나아가 이 평면평행판이 그 단면이 하나 또는 2개의 투명체의 연속된 평면 - 이 평면은 그 투명체를 구성하는 반투명반사면 또는 전반사면 중 하나임-에 일치하도록 그 하나 또는 2개의 투명체에 접하면, 상기 그림자영역은 완전히 제거될 수 있으며, 광학적 분배기는 상기 4개의 과제에 대한 요구를 모두 만족하도록 제조될 수 있다.The beam splitter according to the invention is characterized in that the two beams of ininfinitely thin translucent mirrors partially conduct and partially reflect the light beams so that the light beams reach perpendicular to their intersections parallel to the bisector of the mirrors. Since it is completely distributed and directed in two directions, it is theoretically based on the recognition that it is suitable for solving the four listed problems simultaneously. In reality, however, there is no infinitely thin plate, and the ultra-thin glass plate is broken or the ultra-thin plastic plate is bent. The thicker the plate, the larger the shadow band at the intersection of the mirrors. This intersection area acts as a specific-optical-meaning like an opaque body, causes strip shadows in the image, and increases reflection fading. This shadow band makes it extremely uncomfortable for a person to see the picture, and in most cases-especially for video pictures or computer screens-it is unacceptable. Nevertheless, it has been recognized by the present inventors that the light beams consist of planoparallel plates perpendicular to one another, and that the cross sections which meet each other along one edge and start at that edge are optical planes and are to be distributed starting from that edge. If an optical beam splitter is produced with a translucent reflecting side on the side, the planar parallel plate is furthermore a contiguous plane of one or two transparents, the plane being one of the translucent or total reflecting surfaces constituting the transparent body. In contact with the one or two transparent bodies to coincide with, the shadow area can be completely eliminated, and the optical splitter can be manufactured to meet all the requirements for the four tasks.
또한, 본 발명에 다른 빔 분배기는, 특정 응용형태-파손에 대비해 충분한 안전을 보장하는 적절한 홀더를 사용하는 형태-를 위해, 그 광분배기를 최소두께의 면평행판으로 투사적으로 X자 형태를 갖게 하나의 장치로 조립하여 상기 그림자띠를 미미하게 하거나, 사실상 또는 거의 눈에 띠지 않게 하게 할 수 있어, 그 그림자띠가 빔 분배기의 적절한 작동에 불이익한 영향을 주지 않도록 하는 동시에, 파손과 굴곡을 적절히 방지한다는 인식에 기반한다.In addition, the beam splitter according to the present invention projects the optical splitter onto a planar plate of minimum thickness to project the X-shape for a specific application-using a suitable holder to ensure sufficient safety against breakage. It can be assembled into a single device to make the shadow bands insignificant or virtually or almost invisible, so that the shadow bands do not adversely affect the proper operation of the beam splitter, while at the same time breaking and bending It is based on the perception that it is prevented properly.
본 발명에 따른 쌍안식 화상 디스플레이 장치는, 다음과 같은 조건에 의해, 최소의 크기와 중량으로 구성될 수 있다는 인식에 기반한다.The binocular image display apparatus according to the present invention is based on the recognition that it can be configured with a minimum size and weight under the following conditions.
- 상기 빔을 동일한 부피로 좌우로 향하게 되므로, 마이크로디스플레이의 스크린에서 시작하는 광빔은 그 스크린과 일치하는 크기를 가지며 서로 X자로 교차함으로써, 2개의 반사면에 의해 분할된다.Since the beam is directed from side to side in the same volume, the light beam starting at the screen of the microdisplay is divided by two reflecting surfaces, having a size corresponding to that screen and intersecting with each other by X.
- 광 평면평행판이 2개의 연속적인 반사면을 가지므로, 최소 중량을 갖는 광학적 빔 분배기는 본 특허출원에 따른 광학적 빔 분배기이다.Since the optical planar plate has two consecutive reflecting surfaces, the optical beam distributor having the minimum weight is an optical beam distributor according to the present patent application.
- 광학적 빔 분배기의 2개의 대향하는 측면에 가까운 광경로 안에 배치된 촛점형성요소에 의해 마이크로 디스플레이 확대의 최대화와 동시에 가장 컴팩트한 배열구조를 실현할 수 있다.Focusing elements arranged in optical paths close to the two opposing sides of the optical beam splitter allow for the most compact arrangement while maximizing microdisplay magnification.
- 촛점형성요소의 형상이 프리즘의 단면과 일치하는 평행육면체 (parallelepiped)이거나 그 평행육면체형 스크린으로부터 나오는 피라미드형상 광경로이고 대안미러의 형상이 그 피라미드형상의 광경로에 일치하는 경사단면이 사다리꼴이라면, 그 촛점형성요소의 크기는 최소형된다.The shape of the focusing element is a parallelepiped coinciding with the cross section of the prism or a pyramidal light path exiting from the parallelepiped screen, and the alternative mirror shape is a trapezoidal cross section corresponding to the light path of the pyramid. The size of the focusing element is minimal.
- 최소크기를 갖는 대안미러는 정확히 동공 앞에 배치되어야 한다. 그렇지 않으면, 그 미러에서 완전한 화상을 볼 수 없다. 그 수명설정의 방향은 상기 촛점형성요소의 광학축이어야 한다.-Alternative mirrors with minimum size must be placed exactly in front of the pupil. Otherwise, you will not be able to see the complete picture in that mirror. The direction of life setting should be the optical axis of the focusing element.
--
상기 대안미러가 브래킷으로 부착된 케이스에, 단지 마이크로디스플레이, X미러 광학적 빔 분배기 및 촛점형성요소만이 포함될 때에, 상기 장치의 외관크기는 최소형이다.When only the microdisplay, the X-mirror optical beam splitter and the focusing element are included in the case where the alternative mirror is attached to the bracket, the external size of the apparatus is minimal.
- 사용하지 않을 때에, 상기 결합된 미러들을 접음으로써 상기 장치의 크기를 더 감소시킬 수 있다.When not in use, the size of the device can be further reduced by folding the combined mirrors.
- 상기 측정치로 최소화가능한 장치는 매우 작아서 휴대전화기의 하우징에 십자형으로 배치될 수 있으며, 그 중량도 매우 가벼워서 머리에 착용할때에 운송장치(예를 들어, 헬멧, 헤드밴드 또는 안경테 또는 노이즈클립)가 요구되지 않으며, 클립으로 노이즈 브릿지에 고정시킬 수 있다.The device which can be minimized by the measurement is so small that it can be arranged crosswise in the housing of the mobile phone and its weight is also very light so that it can be transported when worn on the head (eg helmet, headband or eyeglass frame or noise clip). Is not required and can be fixed to the noise bridge with a clip.
- 노이즈브릿지에 클립될 수 있는 장치가 사용되지 않을 때에는, 목걸이와 유사한 지지루프(retaining loop)상에 달린 메달처럼 착용하는 것이 가장 바람직하다. 이 경우에, 상기 장치는 손목시계와 유사하게 항상 "수중(at hand)"에 있게 되고, 필요하면 바로 사용할 수 있다.-When a device that can be clipped to a noise bridge is not used, it is most desirable to wear it like a medal on a retaining loop similar to a necklace. In this case, the device will always be "at hand" similar to a wrist watch and ready to use if needed.
- 전기케이블로 지지루프를 형성하고 대향하는 부분에 맞는 2개의 이어폰을 장착함으로써, 이러한 경우에 그 이어폰의 기계적 지지수단이 상기 전기연결케이블자체가 되므로, 화상과 음향을 제공하는 장치를 아주 간단한 방식으로 형성할 수 있다.By forming a support loop with an electric cable and mounting two earphones for the opposing parts, in this case the mechanical support means of the earphone becomes the electrical connection cable itself, thus providing a device for providing image and sound in a very simple manner. It can be formed as.
- 중량, 부피분산 및 미학적 관점에서, 목덜미에 제어유닛은 작용하면서, 상기 디스플레이 장치의 작동에 필요한 다른 전자장치는 상기 디스플레이 장치로부터 가능한 먼 위치에 배치하는 것이 바람직하다.In terms of weight, volume distribution and aesthetics, the control unit acts on the nape of the neck, while the other electronics necessary for the operation of the display device are preferably located as far as possible from the display device.
- 외부 응향, 데이터 및 비디오신호(예를 들어, 이동전화기, 휴대용 컴퓨터, 게임 콘솔, DVD플레이어, 디지털 텔레비젼전송기)와 무선연결 목적으로, 상기 제어유닛 또는 상기 디스플레이 유닛에, 마이크로디스플레이 구동전자장치, 고주파송수신부회로, 디지털 텔레비젼 수신회로, 마이크로프로세서 및 동력원 중 임의의 것을 설치하는 것이 바람직하다.Microdisplay drive electronics for the purpose of wireless connection with external refracting, data and video signals (e.g. mobile telephones, portable computers, game consoles, DVD players, digital television transmitters); It is preferable to install any one of a high frequency transmitting and receiving unit circuit, a digital television receiving circuit, a microprocessor and a power source.
- 또한, 상기 장치는 정보기기단말기 또는 독립적인 정보기기로서 사용될 수 있기 때문에, 디스플레이 하우징에 마이크로 폰을 설치하는 것이 실용적이다.In addition, since the apparatus can be used as an information equipment terminal or an independent information equipment, it is practical to install a microphone in the display housing.
이와 같은 본 발명자의 인식에 기초하여, 본 발명자는 아래와 같은 방식으로 계속 착용될 수 있고 머리의 감각기관에 이룰 수 있는 개인용 통신장치를 개발하였다.Based on this inventor's perception, the present inventor has developed a personal communication device which can be worn continuously in the following manner and can be achieved in the sensory organs of the head.
a. 이어폰 중 하나가 한쪽 귀에 배치되고, 사용자는 목에 있는 마이크로 폰으로 말한다(이동전화기 기능).a. One of the earphones is placed in one ear, and the user speaks into the microphone on the neck (mobile phone function).
b. 양쪽 귀에 두 이어폰을 각각 배치하고(청취되는 소리는 보다 우수한 음향특성, 즉 스테레오 사운드 특성을 지님), 사용자는 목에 위치하거나 입앞에 지지된 마이크로폰으로 말한다.b. The two earphones are placed in each ear separately (the sound being heard has better acoustic, i.e., stereo sound), and the user speaks into a microphone placed in the neck or supported in front of the mouth.
c. 상기 디스플레이 장치는 노이즈브릿지로 클립된다(가상 모니터 기능).c. The display device is clipped with a noise bridge (virtual monitor function).
d. 상기 디스플레이 장치는 노이즈브릿지로 클립되고, 하나 또는 두개의 이어폰이 귀에 배치된다(모노 또는 그 이상의 음향, 즉 스테레오 사운드특성을 지닌 비디오 안경(video glasses) 기능).d. The display device is clipped with a noise bridge and one or two earphones are placed in the ear (video glasses function with mono or more sounds, ie stereo sound characteristics).
또한, 본 발명자는, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 디스플레이 유닛이 그 기능을 추가적으로 확장하는 소형 비디오 카메라로 보완될 수 있다는 것을 주목한다.In addition, the inventors note that the display unit can be complemented with a small video camera that further extends its functionality, as described in detail below.
앞서 상세히 설명된 인식에 기반하여, 본 발명자는 새로운 광학적 빔 분배기로 제기된 과제를 해결하였다. 상기 광학적 빔 분배기는, 분배될 광빔을 향해 분기된 광반사면의 공통 교선에서 시작하는 투명한 평면평행판을 포함하며,Based on the recognition described in detail above, the inventors have solved the problem posed by the new optical beam splitter. The optical beam splitter includes a transparent planar plate starting at a common intersection of light reflecting surfaces branched towards the light beam to be distributed,
- 또한, 상기 공통교선에서 시작하고 상기 광반사면을 갖는 상기 평면평행판의 측면에 인접하며 서로 직각인, 그 평면평행판의 단면이, 해당 측면과 직각을 이루며, 그 측면은 평면과 광학적 평면을 구비하고,The cross-section of the plane parallel plate, starting at the common intersection and adjacent to the side of the plane parallel plate with the light reflecting surface and perpendicular to each other, is perpendicular to the side, the side being the plane and the optical plane. Equipped,
- 투명물질로 이루어진, 적어도 하나의 투명체는, 반투명 반사면 또는 반투명반사부분과 전반사부분으로 구성된 면을 갖는 상기 평면평행판과 접하며, 그 면은 상기 단면의 평면에 있으며, 그 단면으로부터 시작되어 연속됨을 특징으로 한다.At least one transparent body, made of a transparent material, is in contact with the plane parallel plate having a translucent reflecting surface or a surface consisting of a semi-transparent reflecting portion and a total reflecting portion, the surface being in the plane of the cross section, starting from the cross section and continuous It is characterized by.
본 발명에 따른, 상기 광학적 빔 분배기의 바람직한 실시형태는,According to the present invention, a preferred embodiment of the optical beam splitter is
- 상기 분배될 광빔을 향해 분기된 광반사면을 갖는 상기 제1 및 제2 평면평행판에서 연속되며 투명체로서 상기 제1 및 제2 평면평행판과 접하는, 제3 및 제4 평면평행판을 더 구비하며,Further comprising third and fourth planar plates which are continuous in the first and second planar plates with light reflecting surfaces branched towards the light beam to be distributed and abut the first and second planar plates as a transparent body. ,
- 상기 평면평행판 모두가, 동일한 두께와 동일한 굴절율을 갖도록 동일한 물질로 이루어지고, 평행직육면체형(oblate parallelepiped shape)이며, 서로 평행한 모서리로 서로 결합하고, 결합된 모서리에 직각인 단면으로 X형 유닛을 형성함을 특징으로 한다.All of the planar parallel plates are made of the same material, having the same thickness and the same refractive index, are oblate parallelepiped shapes, bonded to each other with parallel edges to each other, and cross-shaped at right angles to the joined edges; Forming a unit.
실용적으로는, 본 빔 분배기 장치에서,Practically, in the present beam splitter device,
a) 인접한 상기 제2 평면평행판을 향하는 상기 제1 평면평행판의 측면과, 그와 대향하는 측면 중, 바람직하게는 제4 평면평행판과 결합된 모서리로부터 측정된폭이,a) a width measured from an edge of the side of the first plane parallel plate facing the adjacent second plane parallel plate and the side opposite thereto, preferably from an edge coupled with the fourth plane parallel plate,
인 부분(상기 식에서 v는 상기 평면평행판의 두께이며, n은 그 물질의 굴절율임)과,The phosphorus portion (where v is the thickness of the planar plate and n is the refractive index of the material),
- 상기 제1 평면평행판을 향하는 상기 제2 평면평행판의 측면과, 그와 대향하는 측면 중, 바람직하게는 제3 평면평행판과 결합된 모서리로부터 측정되어 상기 식에 따른 폭(s)을 갖는 부분과,The width s according to the formula measured from the side of the second planar parallel plate facing the first planar parallel plate and of the side opposite thereto, preferably from the corners associated with the third planar parallel plate Having part,
- 상기 제2 평면평행판과 결합된 모서리로부터 측정되어 상기 식에 따른 폭(s)를 갖는 부분을 제외한, 인접한 상기 제2 평면평행판을 향하는 상기 제3 평면평행판의 측면과,A side surface of the third planar parallel plate facing the second planar parallel plate adjacent to it, except for a portion measured from an edge associated with the second planar parallel plate and having a width s according to the equation,
- 상기 제1 평면평행판과 결합된 모서리로부터 측정되어 상기 식에 따른 폭(s)를 갖는 부분을 제외한, 인접한 상기 제1 평면평행판을 향하는 상기 제4 평면평행판의 측면,A side of the fourth planar parallel plate facing the first planar parallel plate adjacent to it, except for the portion measured from an edge associated with the first planar parallel plate and having a width s according to the equation,
은 반투명 반사면이며,Is a translucent reflective surface,
b) - 인접한 상기 제2 평면평행판을 향하는 상기 제3 평면평행판의 측면 중, 바람직하게는 상기 제2 평면평행판과 결합된 모서리로부터 측정되어 상기 식에 따른 폭(s)을 갖는 부분과,b)-a portion of the side of the third planar plate which faces the adjacent second planar plate, preferably having a width s measured according to the formula, measured from an edge associated with the second planar plate ,
- 인접한 상기 제1 평면평행판을 향하는 상기 제4 평면평행판의 측면 중, 바람직하게는 상기 제1 평면평행판과 결합된 모서리로부터 측정되어 상기 식에 따른폭(s)을 갖는 부분,A part of the side of the fourth planar plate facing the adjacent first planar plate, preferably having a width s according to the formula measured from an edge associated with the first planar plate,
은 전반사성이며,Is total reflection,
c) - 상기 제3 평면평행판의 단면에 대향하는, 상기 제1 평면평행판의 단면과,c)-a cross section of the first planar plate, opposite the cross section of the third planar plate,
- 상기 제4 평면평행판의 단면에 대향하는, 상기 제2 평면평행판의 단면,A cross section of the second planar plate, opposite the cross section of the fourth planar plate,
은 광학적 평면임을 특징으로 한다.Is an optical plane.
여기서, 본 발명자는, 이와 별도로 모든 평면평행판의 측면 모두를 자연적, 광학적 평면인 것을 주목한다. 광학적 평면은, δ= 10ÅㆍA보다 작은 표면거칠기를 갖는 평면으로 알려지 있고, 반투명면은 부분적으로 투과되고, 부분적으로 자연광 또는 편광을 반사하는 면으로 알려져 있다.Here, the inventors note that all of the side surfaces of all planar parallel plates are natural and optical planes separately. The optical plane is known as a plane having a surface roughness smaller than δ = 10 Pa · A, and the translucent plane is known to be partially transmitted and partially reflecting natural light or polarized light.
광 빔 분배기의 상기 정의된 구조는, 두께v이고 굴절율n인, 제1, 제2, 제3 및 제4 평면평행판을 포함하며, 상기 평면평행판은 상기 제1 및 제3 평면평행판의 두 측면이 동일한 면으로 서로 접하고, 이와 유사하게 상기 제2 및 제4 평면평행판의 두 측면이 동일한 면으로 서로 접하게 하여 X형으로 배열된다.The defined structure of the light beam splitter comprises first, second, third and fourth planar parallel plates of thickness v and index of refraction n, the planar parallel plates of the first and third planar parallel plates. The two sides are in contact with each other with the same side, and similarly, the two sides of the second and fourth planar parallel plates are arranged in an X shape with each other in contact with the same side.
상기 제3 평행평면판을 향하는, 제1 평면평행판의 제1 단면은, 그 제1 평면평행판을 향하는, 제2 및 제4 평면평행판의 측면과 동일한 면에 있으며, 광학적 평면이다. 상기 제4 평행평면판을 향하는, 제2 평면평행판의 제2 단면은, 그 제2 평면평행판을 향하는, 제3 평면평행판의 측면과 동일한 면에 있으며, 광학적 평면이다.The first cross section of the first planar parallel plate facing the third parallel planar plate is on the same side as the side surfaces of the second and fourth planar parallel plates facing the first planar parallel plate and is an optical plane. The second end face of the second planar plate facing the fourth parallel plane plate is on the same side as the side of the third planar plate facing the second plane parallel plate and is an optical plane.
상기 제2 평행평면판을 향하는, 제1 평면평행판의 측면과, 그 제1 평면평행판을 향하는, 제2 평면평행판의 측면과, 그 제2 평면평행판을 향하는, 제3 평면평행판의 측면 및, 상기 제1 평면평행판을 향하는, 제4 평면평행판의 측면은, 반투명 반사면이다. 상기 제1 단면은 전체 내부 반사의 제한각(limit angle) 하에서 그 면에 도달하는 빔을 분광적으로(prismaticly) 반사하는 광학적 평면이기 때문에, 상기 제2 평면평행판 및 제4 평면평행판의 반투명 반사면을 연속 반사면으로 형성하게 한다. 이와 유사하게, 상기 제2 단면도 상기 제1 평면평행판 및 제3 평면평행판의 반투명 반사면을 연속 반사면으로 형성하게 한다.A side surface of the first plane parallel plate facing the second parallel plane plate, a side surface of the second plane parallel plate facing the first plane parallel plate, and a third plane parallel plate facing the second plane parallel plate. And a side surface of the fourth flat parallel plate facing the first flat parallel plate are translucent reflective surfaces. Since the first cross section is an optical plane that spectrally reflects a beam reaching the plane under a limit angle of total internal reflection, the translucent of the second planar planar plate and the fourth planar planar plate The reflective surface is formed into a continuous reflective surface. Similarly, the translucent reflective surfaces of the first and third planar parallel plates are formed as continuous reflective surfaces.
제1 평면평행판과 제2 평면평행분의 반투명 반사면의 이등분면과 일치하며 그 반투명반사면의 교선과 직각을 이루면서 그 교선을 향하는 방향을, 수신방향이라고 한다. 이는 상기 설명된 X미러 광학적 빔 분배기가 이 방향으로 들어오는 빔을 완전하게 분할하기 때문이다. 상기 수신방향과 직각인 평면이면서 상기 제1 평면평행판과 제2 평면평행판의 반투명반사면의 외부 평행모서리 사이의 사각형 영역을, 수신측(receiveing side)이라고 한다. 그 이유는 물체원이 이 영역에 또는 이 영역으로부터 더 이격되어 배치될 수 있기 때문이다.A direction coinciding with the bisector of the translucent reflective surface of the first planar parallel plate and the second planar parallel plane and perpendicular to the intersection of the translucent reflection surface is called a reception direction. This is because the X-mirror optical beam splitter described above completely splits the incoming beam in this direction. The rectangular region between the outer parallel edge of the translucent reflection surface of the first planar parallel plate and the second planar parallel plate, which is a plane perpendicular to the reception direction, is called a receiving side. The reason is that the object source can be arranged in this area or further away from this area.
상기 미러가 서로 교차하는 영역의 외부에서 진행하는 빔은, 반투명 반사면과 2번 만난다(반사면으로부터 반사될 때와 반사면을 통과될 때). 즉, 그 빔의 광감도는 2배로 손실된다. 상기 미로가 서로 교차하는 영역을 지나는 경우에서 동일한 강도가 보장될 필요가 있다. 그렇지 않으면, 단 한번 필터링된 빔으로 형성된 투사된 화상의 부분이 더 밝게 될 것이다. 실제로, 이는 화상의 중앙영역을 가로지르는 교란하는 밝은 선으로 나타난다. 본 발명자의 인식에 따르면, 이러한 문제를 상술된 본 발명에 의한 해결방안으로 완벽히 해결할 수 있다.The beam propagating outside the region where the mirrors intersect each other meets the translucent reflecting surface twice (when reflecting from and passing through the reflecting surface). That is, the light sensitivity of the beam is doubled. The same intensity needs to be ensured in the case where the maze crosses the area crossing each other. Otherwise, the part of the projected image formed by the beam once filtered will be brighter. In practice, this is represented by disturbing bright lines across the center region of the image. According to the inventor's recognition, this problem can be completely solved by the solution according to the present invention described above.
또한, 본 발명의 형태는, 분배될 광빔을 향해 분기된 광반사면의 공통 교선에서 시작하는 투명한 평면평행판을 포함한 광학적 빔 분배기에 있어서, 각각 0.4㎜이하의 두께이며 상기 교선에 직각인 단면에서 X형 유닛을 형성하는, 4개의 평면평행판을 포함하고, 여기서, 인접한 평면평행판은 서로 90°±20°인 각을 이루며, 상기 상기 평면평행판은, 일방향으로 편광된 광요소를 완전히 투과시키며, 타방향으로 편광된 광요소를 부분적으로 투과하고 부분적으로 반시시키는, 반투명 미러 또는 편광기인 것을 특징으로 하는 광학적 빔 분배기로 구성된다.In addition, an aspect of the invention provides an optical beam splitter comprising a transparent planar parallel plate starting at a common intersection of light reflecting surfaces branching towards a light beam to be distributed, each having a thickness of 0.4 mm or less and a cross section perpendicular to the intersection. Four planar parallel plates forming a shaped unit, wherein adjacent planar parallel plates form an angle of 90 ° ± 20 ° to each other, the planar parallel plates completely transmitting the optical element polarized in one direction And a translucent mirror or polarizer which partially transmits and partially reflects the optical element polarized in the other direction.
다른 광학적 빔 분배기는, 분배될 광빔을 향해 분기된 광반사면의 공통 교선에서 시작하는 투명한 평면평행판을 포함한 광학적 빔 분배기에서, 각각 0.4㎜이하의 두께이며 상기 교선에 직각인 단면에서 X형 유닛을 형성하는, 3개의 평면평행판을 포함하고, 여기서, 제3 평면평행판보다 짧은 2개 평면평행판은 그 제3 평면평행판의 면에서 중앙부에 접하여, 상기 얇은 제3 판의 각 측부에 서로 연속적으로 형성되며, 상기 유닛(22)에서 상기 긴 평면평행판과 상기 짧은 평면평행판사이의 각이 서로에 대해 각각 90°±20°이며, 상기 평면평행판은 일방향으로 편광된 광요소를 완전히 투과시키며, 타방향으로 편광된 광요소가 부분적으로 투과시키고 부분적으로 반시시키는, 반투명 미러 또는 편광기임을 특징으로 한다.Other optical beam splitters, in optical beam splitters comprising a transparent planar parallel plate starting at a common intersection of light reflecting surfaces branching towards the light beam to be distributed, each of which has an X-shaped unit in a cross section perpendicular to the intersection Forming three planar parallel plates, wherein the two planar parallel plates, which are shorter than the third planar parallel plates, abut on the center at the face of the third planar parallel plates, and each other on each side of the thin third plate Successively formed, wherein the angle between the long planar parallel plate and the short planar parallel plate in the unit 22 is 90 ° ± 20 ° with respect to each other, the planar parallel plate completely transmitting the optical element polarized in one direction And a translucent mirror or polarizer, in which the optical element polarized in the other direction partially transmits and partially reflects.
본 발명의 또 다른 형태는, 광학적 빔 분배기와, 나아가 제1 촛점형성요소와대안미러를 구비한 쌍안식 화상 디스플레이 장치이다. 상기 쌍안식 화상 디스플레이 장치는, 그 광학적 빔 분배기가 본 발명에 따른 광학적 빔 분배기이며, 상기 광학적 빔 분배기의 반투명 반사면에 도달하는 빔의 방향, 즉 수신방향에서 볼 때에 상기 광학적 빔 분배기의 2개의 대향하는 측부에 2개의 제1 촛점형성요소가 위치하고, 상기 제1 촛점형성요소의 공통 광학축이 상기 수신방향과 직각을 이루며, 상기 제1 촛점형성요소의 외부 양측에 상기 대안 미러가 위치하고, 그 반사면이 상기 광학축과 45°±15°각(δ)을 형성하고, 그 대안미러 반사면의 평면의 교선이 상기 광 빔 분배기의 반투명반사면의 미러-크로싱(mirror-crossing) 교선과는 평행이거나 수직임을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention is a binocular image display apparatus having an optical beam splitter, and further comprising a first focusing element and an alternative mirror. The binocular image display apparatus is characterized in that the optical beam splitter is an optical beam splitter according to the present invention, wherein the two of the optical beam splitters are viewed in the direction of the beam reaching the translucent reflective surface of the optical beam splitter, that is, the receiving direction. Two first focusing elements are located on opposite sides, a common optical axis of the first focusing elements is perpendicular to the receiving direction, and the alternative mirrors are located on both outer sides of the first focusing element, The reflecting surface forms a 45 ° ± 15 ° angle (δ) with the optical axis, and the intersection of the plane of the alternative mirror reflecting surface with the mirror-crossing intersection of the translucent reflecting surface of the light beam splitter. Characterized in that it is parallel or vertical.
바람직하게는, 상기 광학적 빔 분배기, 상기 제1 촛점형성요소 및 상기 대안미러는, 그 대안미러 앞과 그 광학적 빔 분배기의 수신측에 광허용개구부를 포함한 커버로 케이스된다.Preferably, the optical beam splitter, the first focusing element and the alternative mirror are encased in a cover including a light accepting opening in front of the alternative mirror and on the receiving side of the optical beam splitter.
나아가, 보다 유익하게는, 상기 광학적 빔 분배기 및 상기 제1 촛점형성요소는, 그 제1 촛점형성요소에 광허용개구부를 구비하고 커버판으로 덮혀진 하우징에 끼워지고, 상기 대안미러는, 톱니레크이며 하우징으로 돌출한 스템을 갖춘 제1 슬라이더 및 제2 슬라이더에 부착되며, 상기 제1 슬라이더 및 제2 슬라이더는 서로 평행하며, 그 사이에 상기 제1 및 제2 슬라이더와 연결되어 서로 반대방향으로 이동시키는 톱니바퀴가 있다.Furthermore, more advantageously, the optical beam splitter and the first focusing element are fitted in a housing covered with a cover plate and having a light tolerance opening in the first focusing element, wherein the alternative mirror is a toothed rack. And attached to a first slider and a second slider having a stem protruding into the housing, the first slider and the second slider being parallel to each other and connected to the first and second sliders in between and moving in opposite directions. There is a cog wheel.
추가적인 구성예에 따르면, 상기 장치는, 마이크로디스플레이의 스크린와 같은 물체원을 구비한다. 이 경우에는, 상기 마이크로디스플레이 스크린의 평면이 상기 미러-크로싱 교선 및 그 광학축에 의해 정의되는 평면에 평행이며, 상기 광학적 빔 분배기의 수신측에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 장치는, LED와 같은, 광학적 빔 분배기의 평면평행판의 교점과 장치케이스 사이에 배치되어 상기 마이크로디스플레이의 스크린을 비추는 적어도 하나의 광원을 포함하는 것이 바람직하다.According to a further configuration, the device comprises an object source such as a screen of a microdisplay. In this case, it is preferable that the plane of the microdisplay screen is parallel to the plane defined by the mirror-crossing intersection and its optical axis and arranged on the receiving side of the optical beam splitter. In addition, the device preferably includes at least one light source disposed between the intersection of the planar parallel plate of the optical beam splitter and the device case, such as an LED, to illuminate the screen of the microdisplay.
또한, 상기 마이크로디스플레이 유닛과 상기 장치케이스 사이에 배치되어 후방에서 상기 마이크로디스플레이 유닛을 통해 조명하는 광원을 포함하는 것이 실용적이다. 또 다른 구성예에 따르면, 광학적 빔 분배기의 두 측면 상의 광경로에는, 상기 촛점형성요소의 축에 직각을 이루는 액정셔터가 있다.In addition, it is practical to include a light source disposed between the micro display unit and the device case to illuminate through the micro display unit from the rear. According to yet another configuration, in the optical paths on two sides of the optical beam splitter there is a liquid crystal shutter perpendicular to the axis of the focusing element.
상기 장치는 상기 장치 케이스와 일체화되어 제조된 2개의 클립판을 포함하는 것이 바람직하다.The device preferably comprises two clip plates manufactured integrally with the device case.
상기 화상 디스플레이 장치의 다른 실시형태는, 상기 장치의 사용자의 머리에 인접한, 상기 장치케이스의 측면에, 상기 장치케이스와 일체화되고 그 발생부가 서로 평행한, 2개의 후크레일이 있음을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 장치는 상기 후크레일 사이에 장착된 클립 어댑터를 포함한다. 상기 클립 어댑터는, 상기 장치케이스에서 덴트의 굴곡부에 이어지는 굽힘판과, 2개의 클립판 및, 상기 후크레일 사이의 간격과 동일한 전체 폭을 갖는 탄성윙판으로 구성되는 것이 실용적이다.Another embodiment of the image display device is characterized in that there are two hook rails on the side of the device case, adjacent to the head of the user of the device, which are integrated with the device case and whose generation portions are parallel to each other. Preferably, the device comprises a clip adapter mounted between the hookrails. The clip adapter is practically composed of a bending plate leading to the bent portion of the dent in the device case, two clip plates, and an elastic wing plate having an overall width equal to the distance between the hook rails.
다른 구성예에 따르면, 상기 장치는, 2개의 안경사이드암과, 그와 연결구조물로 연결되어 부착된 브릿지와, 그 브릿지에 부착된 코지지암 및, 장치고정부로구성된 베어링 프레임(bearing frame)을 포함한다. 상기 브릿지는 상기 안경사이드암 상에 전개된 평면과 일치하거나 평행인 상부면을 갖는 협판(narrow plate)이며, 그 최대두께(s)는 1.7㎜인 것이 바람직하다. 또한, 상기 코지지부는, 아래로 향하고 서로 평행이며 상기 브릿지의 중앙으로부터 동일한 거리로 설치된 2개의 코지지아암과, 상기 코지지아암의 단부에 각각 부착된 2개의 코지지패드로 구성되고, 상기 장치고정부는, 아래로 향하고 서로 평행이며 상기 브릿지의 중앙으로부터 동일한 거리로 설치된, 2개의 U자형 고정 레일로 구성하는 것이 바람직하다.According to another configuration, the device includes a pair of spectacle side arms, a bridge connected to and attached to the connecting structure, a co-support arm attached to the bridge, and a bearing frame composed of the device fixing part. do. The bridge is a narrow plate having a top surface coinciding with or parallel to the plane deployed on the spectacle side arm, the maximum thickness s of which is preferably 1.7 mm. In addition, the nose support portion is composed of two nose support arms facing downwards and parallel to each other and equidistant from the center of the bridge, and two nose support pads respectively attached to ends of the nose support arms, the apparatus The fixing portion is preferably composed of two U-shaped fixing rails facing downward and parallel to each other and installed at the same distance from the center of the bridge.
상기 화상 디스플레이 장치의 실시형태는, 적어도 하나의 마이크로 디스플레이 구동회로 및/또는 고주파송수신회로 및/또는 전력원 및/또는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.Embodiments of the image display apparatus are characterized by including at least one micro display driving circuit and / or a high frequency transmission / reception circuit and / or a power source and / or a microprocessor.
보다 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 케이스의 일단 위에는, 적외선영역을 감지하는 CCD 화상기록칩이 있으며, 그 타단 위에는, 전방렌즈(front lens)가 그 전방렌즈의 제3 광학축이 상기 CCD화상기록칩의 검출면와 직각을 이루도록 배치된다. 상기 우측눈의 대안미러 위에는, 적외선영역에서 반사하고 가시광파장영역에서 광을 허용하는 반사요소가 그 우측눈과 상기 검출면 사이의 광경로에 배치된다. 바람직하게는, 상기 전방렌즈 위에는, 적외선LED가 있으며, 그 광은 상기 반사요소를 향해 도파된다.According to a more preferred embodiment, on one end of the case there is a CCD image recording chip that senses an infrared region, on the other end of which the front lens has a third optical axis of the front lens. It is arranged to be perpendicular to the detection surface of the. Above the alternative mirror of the right eye, a reflecting element reflecting in the infrared region and allowing light in the visible wavelength region is arranged in the optical path between the right eye and the detection plane. Preferably, above the front lens, there is an infrared LED, and the light is guided toward the reflective element.
또한, 코에 맞게 형성된 상기 장치케이스의 덴트 위에서 상기 장치케이스의 상단에는, 상기 제1 촛점형성요소의 광학축 및 상기 미러-크로싱 교선에 정의되는 평면에 평행한 평면에 검출면을 갖는 CCD화상기록칩이 있고, 그 앞에서 상기 마이크로디스플레이 유닛 위에, 상기 검출면에 수직인 광학축을 갖는 제2 전방렌즈가 있는 것이 실용적이다.Further, a CCD image recording having a detection surface on a plane parallel to the plane defined by the optical axis of the first focusing element and the mirror-crossing intersection on the dent of the device case formed to fit the nose. It is practical to have a chip, and before that there is a second front lens with the optical axis perpendicular to the detection surface, on the microdisplay unit.
아래의 구성예에서, 본 발명자는, 스크린면에 직각으로 비춰질 것이 요구되는 반사형 마이크로디스플레이를 이용한다. 본 예에서는, 초박형(0.1-0.2㎜두께) 평면평행판으로 X미러 광학적 빔 분배기를 형성하고, 이를 통해 상기 스크린에 비추는 것이 바람직하다. 조명(illumination)을 위해서, 본 발명자는 반사요소 또는 촛점형성요소를 스크린으로부터 이격된 2개의 평면평행판 사이의 공간(또는 평면평행판으로 형성된 빔 분배기 경우에는, 보다 원거리에 있는 평면평행판과 그 반거리에 있는 평면평행판 사이의 공간)에 배치한다. 이는 광원의 빛으로, 바람직하게는 RGB LED 3색광을 상기 스크린 상에 조사한다. 스크린을 비추지는 광원의 광이나 광원 및 빔 분배기 사이에서 눈으로 비춰지지 않는 X미러로 반사되는 광을 위해서, 본 발명자는 일방향에서 편광시키는 편광판을 배치하고, 광경로에서 다른 방향(이전 방향에서 직각임)으로 편광시키는 빔 분배기의 양측 상에 편광판을 배치한다. 그래서, 상기 스크린으로부터 반사되었고 그 편광성(polarity)가 변화된 광빔은 후술한 2개의 편광판을 통과한다.In the configuration below, the inventor uses a reflective microdisplay that is required to be projected at right angles to the screen surface. In this example, it is preferable to form an X-mirror optical beam splitter with an ultra-thin (0.1-0.2 mm thick) planar parallel plate and to illuminate the screen through it. For the purpose of illumination, the inventors have shown that the reflecting or focusing elements are spaced between two planar parallel plates spaced from the screen (or in the case of a beam distributor formed of planar parallel plates, the farther flat parallel plates and their Spaces between parallel plane plates half a distance away. This is the light of the light source, preferably an RGB LED tricolor light on the screen. For light from a light source illuminating the screen or light reflected from the light source to the X-mirror between the light source and the beam splitter, the inventors have arranged a polarizing plate to polarize in one direction, and in another direction (right angle in the previous direction) in the optical path. And polarizing plates on both sides of the beam splitter to be polarized. Thus, the light beam reflected from the screen and whose polarity is changed passes through the two polarizing plates described below.
상기 X미러형 빔분배기의 광반사면이, 상기 편광된 광을 부분적으로 반사하고 부분적으로 투과하는 광학적 층이라면, 이런 경우에는, 큰 광학적 손실을 유발하는, 광학적 면 또는 광학적 요소의 수가 감소되고, 이로 인해, 앞서 설명된 예의 강도와 비교하여, 눈에 도달하는 광강도는 몇배로 증가되거나, 보다 적은 전력을 소비하는 보다 작은 용량의 광원을 가지고 동일한 광강도를 얻을 수 있다.If the light reflecting surface of the X-mirror beamsplitter is an optical layer that partially reflects and partially transmits the polarized light, in this case, the number of optical planes or optical elements, which causes a large optical loss, is reduced and thus Thus, compared with the intensity of the example described above, the light intensity reaching the eye can be increased several times, or the same light intensity can be obtained with a smaller capacity light source consuming less power.
다른 구성예에서는, 연성 지지루프의 양단이, 마이크로 디스플레이, 공학적 빔 분배기, 촛점형성요소, 대안미러, 디스플레이 하우징 및 노이즈클립 브릿지를 갖는 상기 디스플레이 장치의 그 대안미러를 포함한 콘솔(console)의 마주하는 양단에 고정된다. 여기서, 상기 루프는 전기케이블이며, 기계적 전기적으로 브랜치에 고정된 이어폰이 있다. 상기 지지루프의 길이는 코높이에서 착용자의 머리의 둘레보다 길다. 상기 디스플레이 장치로부터 가장 먼 위치의 지지루프부분에는, 상기 디스플레이 구동을 위한 전자장치, 전력공급ㅂ, 마이크로프로세서, 고주파송수신회로 및 디지털 텔레비젼 수신회로를 포함한 제어유닛이 있으며, 그 부분에서 상기 지지루프의 일 브랜치는 영구적으로 고정되고 다른 브랜치는 분리가능하도록 고정될 수 있다.In another configuration, both ends of the flexible support loop face each other of the console including the micromirror, the engineered beam splitter, the focusing element, the alternative mirror, the alternative mirror of the display device having an alternative mirror, the display housing and the noise clip bridge. It is fixed at both ends. Here, the loop is an electric cable, and there are earphones fixed to the branch mechanically and electrically. The length of the support loop is longer than the circumference of the wearer's head at nose height. In the support loop portion farthest from the display device, there is a control unit including an electronic device for driving the display, a power supply fan, a microprocessor, a high frequency transmission / reception circuit, and a digital television receiver circuit. One branch may be permanently fixed and the other branch may be detachably fixed.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면은 광학적 빔 분배기의 바람직한 실시형태를 포함하며, 그 기능뿐만 아니라, 쌍인식 화상 디스플레이 장치의 유익한 실시형태의 예에 대한 이해를 도울 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings include a preferred embodiment of an optical beam splitter and will aid in understanding not only its function but also an example of an advantageous embodiment of a dual recognition image display device.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, X 미러 광학적 빔 분배기는, 그 미러-크로싱 교선(4)에 수직인 단면도로 도시되어 있으며, 투명면과 반두명면을 갖는 평면평행판(1,2,3)으로 구성된다. 상기 도면은 반사면의 교차영역만을 나타낸다. 일반 절단공정으로 제조된 평면평행판(2,3)은 비평탄하고 거칠고 얇은 면(2a,3a)을 가지며, 평면평행판(1)의 넓은 측면에 수직으로 하여 그 측면과 접한다. 이러한 방식으로 구현되면, 도1 및 도2와 같이, 폭이 t인 영역은 부호(5)와 화살표로 표시된 광빔의 반사에 참여하지 않는다. 보다 명료하게 설명하기 위해, 도1은 좌측으로 진행하는 광빔(a-k)만을 나타내며, 도2는 우측으로 진행하는 광빔을 나타낸다.As shown in Figs. 1 and 2, the X-mirror optical beam splitter is shown in a cross-sectional view perpendicular to its mirror-crossing intersection (4) and has a flat parallel plate (1, 2) having a transparent surface and a half-glazed surface. And 3). The figure shows only the intersection of the reflecting surfaces. The planar parallel plates 2 and 3 produced by the general cutting process have non-planar, rough and thin surfaces 2a and 3a, and are in contact with the side surfaces perpendicular to the wide sides of the planar parallel plate 1. Implemented in this manner, as shown in Figs. 1 and 2, the width t region does not participate in the reflection of the light beam indicated by the sign 5 and the arrow. For clarity, Fig. 1 shows only the light beams a-k traveling to the left, and Fig. 2 shows the light beams traveling to the right.
도1과 같이, 빔(a)이 판(1)의 반투명반사면에 도달할 때에, 그 강도의 절반은 직각으로 되반사되고, 강도의 다른 절반으로 판(1)의 내부로 진행한다. 우측각으로 되반사된 빔은 판(2)의 반투명 반사면에 도달하며, 부분적으로 강도의 1/4로 물체원(미도시)을 향하여 되반사되고, 이어 굴절된 후에, 강도의 1/4로 판(2)의 내부로 진행하며, 다시 굴절된 후에 좌측-도면에 도시된 상태를 고려한 방향임-으로, 화살표로 표시된 수신방향(5)에서 우측각으로 향한다. 다른 빔(b,c,d)도 동일한 빔경로를 갖는다.As shown in Fig. 1, when the beam a reaches the translucent reflecting surface of the plate 1, half of the intensity is reflected back at right angles and proceeds to the inside of the plate 1 at the other half of the intensity. The beam reflected back to the right angle reaches the translucent reflective surface of the plate 2 and is partially reflected back toward the object source (not shown) at a quarter of the intensity, and then refracted, then one quarter of the intensity The furnace proceeds to the interior of the furnace plate 2 and, after being refracted again, to the left—in the direction taking into account the state shown in the drawing—to the right angle in the receiving direction 5 indicated by the arrow. The other beams b, c and d have the same beam path.
빔(e)은 먼저 판(2)의 반투명 굴절면에 도달하고, 부분적으로 판(1)을 향하는 직각으로 되반사되고, 거기에서 물체원으로 향하게 된다. 이어, 굴절된 후에 부분적으로 판(2)의 내부로 진행하여, 비평탄하고 거친, 즉 광학적 평면이 아닌, 판(2)의 면(2a)에서 분산된다. 빔(f,g)은 그와 동일한 빔 경로를 갖는다. 빔(h,i,j,k)은 판(2)의 반투명 굴절면에 도달할 때에, 그 강도의 절반으로 판(1)을 향해 되반사되어 물체원으로 향하게 되고, 부분적으로는, 강도의 절반은 굴절된 후에, 판(2)의 내부로 진행하며, 이어 다시 굴절된 후에 방출되어 판(1)의 반투명 반사면에 도달하게 된다. 여기서, 빔(f,g) 강도의 1/4은 되반사되고 방출되며, 다른 1/4은 굴절된 후에, 판(1)의 내부로 진행한다. 도1에 잘 도시된 바와 같이, 빔(d)와 빔(h) 사이의 범위에 있는 빔(g,f,e)은 좌측에서의 화상디스플레이에 가담하지 않으며, 그 화상에서 소정의 폭(t)을 갖는 스크린(즉, 그림자영역)을 제공한 것을 위한다.The beam e first reaches the translucent refracting surface of the plate 2 and is partially reflected back at right angles towards the plate 1, from which it is directed towards the object source. It is then partially refracted and then propagated into the interior of the plate 2 to be dispersed at the plane 2a of the plate 2, which is not flat and rough, ie not an optical plane. Beams f and g have the same beam path. When the beam h, i, j, k reaches the translucent refracting surface of the plate 2, it is reflected back to the plate 1 at half of its intensity and directed toward the object source, and partially, half of the intensity. After being refracted, it proceeds into the interior of the plate 2, which is then released after being refracted to reach the translucent reflective surface of the plate 1. Here, one quarter of the beam (f, g) intensity is reflected back and emitted, and the other quarter is refracted and then proceeds into the interior of the plate (1). As best shown in Fig. 1, the beams g, f and e in the range between the beam d and the beam h do not participate in the image display on the left side, and have a predetermined width t in the image. For providing a screen (i.e. a shadow area) with
도2의 참조부호 및 표시는 도1에 의미와 유사하게 사용되었다. 빔(a-e) 및 빔(i-l)은 도1과 관련하여 설명된 바와 같이, 우측에서의 화상디스플레이에 가담한다. 그러나, 빔(e)와 빔(i) 사이의 범위에 있는 빔(f,g,h)은 비평탄하고 거친, 즉광학적 평면이 아닌, 판(3)의 면(3a)에서 분산된다. 그러므로, 이 경우에도 마찬가지로, 소정의 폭(t)을 갖는 영역이 반사에 참여하지 않는다.2 are used similarly to their meanings in FIG. 1. Beams a-e and i-l join the image display on the right side, as described in connection with FIG. However, the beams f, g, h in the range between the beam e and the beam i are scattered on the face 3a of the plate 3, not on an uneven and rough, ie optical plane. Therefore, in this case as well, the region having the predetermined width t does not participate in the reflection.
도3은 본 발명에 따른 광학적 빔 분배기의 구성예를 나타낸다. 상기 분배기는 제1 평면평행판(6)과 제2 평면평행판(7)을 구비하며, 투명물질로 이루어진 투명체(10)을 갖는다. 본 구성예에 따르면, 판(6,7)의 두께는 서로 다르다. 판(6,7)은 그 모서리(9a,9b)에서 상호 결합하며, 그 모서리(9a,9b)에서 시작하여 서로 대향하고 반투명 반사면으로 된 측면(6a,7a)은 서로 α= 90°인 각을 이룬다(도3에서는, 결합된 모서리(9a,9b)에 수직인 단면도로, 광 빔 분배기를 구성하는 교차영역부분이 도시됨). 상기 측면(6a,7a)에서 시작되고 그 측면과 수직(즉, 도3의 β가 90°임)인 단면(6b,7b)은, 완벽하게 부드럽고 투명할 때까지 연마된 영역을 의미하는 광학적 평면(optically flat)이다. 앞서 설명되고 도시된 기하학적인 조건의 결과로, 동일면 상에 존재하는 면(7a,6b)뿐만 아니라, 동일한 면과 상기 면(7a,7b)에 연속되는 투명체(10)의 면(10a,10b)도 반투명 반사면이다. 후술되겠지만, 단면(6b,7b)에 접한 투명체(10)의 면은 그 몸체(10)가 투명하다면, 어떤 역할도 하지 않으므로, 단면(6b,7b) 사이의 투명체(10)공간을 충진시킬 필요없다는 것을 주목해야 한다.3 shows an example of the configuration of an optical beam splitter according to the present invention. The distributor has a first planar parallel plate 6 and a second planar parallel plate 7 and has a transparent body 10 made of a transparent material. According to this configuration example, the thicknesses of the plates 6 and 7 are different from each other. The plates 6, 7 are mutually joined at their corners 9a, 9b, and the sides 6a, 7a, which are opposed to each other and start at their corners 9a, 9b and are made of translucent reflecting surfaces, are α = 90 ° from each other. At an angle (in Figure 3, in cross-section perpendicular to the combined edges 9a, 9b, the cross-sectional portion making up the light beam splitter is shown). Cross sections 6b, 7b starting at the sides 6a, 7a and perpendicular to the sides (i.e., β of FIG. 3 is 90 °) are optical planes, meaning areas polished until perfectly smooth and transparent. (optically flat). As a result of the geometric conditions described and shown above, not only faces 7a and 6b which exist on the same plane, but also faces 10a and 10b of the transparent body 10 which are contiguous to the same plane and the planes 7a and 7b Is also a translucent reflective surface. As will be described later, the surface of the transparent body 10 in contact with the end face 6b, 7b does not play any role if the body 10 is transparent, so it is necessary to fill the space of the transparent body 10 between the end faces 6b, 7b. It should be noted that there is no.
도3에 따르면, 화살표로 표시된 수신방향(5)으로부터 시작된 광빔이 평면평행판(6)의 반투명반사면에 도달할 때, 부분적으로는 판(6)의 내부로 진행하여 그 단면(8)에서 반사되고, 이어 대향하는 측면에서 방출된다. 또한 부분적으로는 되반사되어 다른 평면평행판(7)의 반사면에 도달하고, 여기서 광 빔은 부분적으로 되반사되고(이는 미도시됨) 이어 부분적으로 판(7)에 진입하고, 반사된 후에 그 대향하는 측면에서 방출된다. 광빔(a)은 수신방향(5)와 수직으로 빔(a')와 빔(a")로 분배되어 좌안과 우안을 향해 반대방향으로 방출된다.According to Fig. 3, when the light beam starting from the receiving direction 5 indicated by the arrow reaches the translucent reflecting surface of the planar parallel plate 6, it proceeds partially into the interior of the plate 6 and at its cross section 8 Reflected and then emitted on opposite sides. It is also partially reflected back to the reflective surface of the other planar plate 7, where the light beam is partially reflected back (which is not shown) and then partially enters the plate 7 and is reflected On its opposite side. The light beam a is distributed in the beam a 'and the beam a "perpendicular to the receiving direction 5 and emitted in opposite directions toward the left and right eyes.
도4에 도시된, 본 발명에 따른 광학적 빔 분배기의 구성예는, 폭(v)가 동일한, 4개의 투명한 평면평행기판, 즉 제1,제2,제3 및 제4 평면평행기판(11,12,13, 14)으로 구성된다. 모서리(9a',9b')에서 서로 결합한 판(11,12)의 측면(11a,12a)의 반투명 반사면을 강조하기 위해, 점선으로 표시하였다. 상기 요소들의 정의하면, 판(11)은 상기 제1 판이며, 판(12)은 상기 제2 판이며, 판(13)은 상기 제3 판이고, 판(14)은 상기 제4 판이다. 각(α) 및 각(β)는 이 경우에서도 역시 직각이며, 얇은 단면(11b,12b)은 광학적 평면이다. 도4에 도시된 광학적 빔 분배기는, 상기 투명체(10) 대신하여 상기 평면평행판(13,14)는 그 모서리(15c,15e)로 제1 판의 모서리(15d)와 제3 판의 모서리(15f)에 결합하는 점에서, 도3에 도시된 광학적 빔 분배기와 상이하다. 제2 및 제3 판(13,14)은 그 모서리(15g,15h)로 서로 접하고, 그 단면(13b,14b)은 그라운드(ground)가 아니며, 광학적으로 평면일 필요도 없으나, 측면(12a)과 단면(12b)와 동일한 면에 해당하는, 상기 측면(13a,13b)은 도면에 점선으로 표시된, 반투명한 반사면을 갖는다. 공간(8)은 비어있어, 예를 들어 공기로 충진된다. 도4는 모서리(15a,15b)와 상기 다른 부분에 수직인, 평면평행판(11,12,13, 14)의 교차영역의 단면을 나타낸다.The configuration example of the optical beam splitter according to the present invention, shown in FIG. 4, comprises four transparent planar parallel substrates, i.e., first, second, third and fourth planar parallel substrates 11, having the same width v. 12, 13, 14). In order to emphasize the translucent reflective surfaces of the side surfaces 11a and 12a of the plates 11 and 12 bonded to each other at the edges 9a 'and 9b', they are indicated by dotted lines. By definition of the elements, plate 11 is the first plate, plate 12 is the second plate, plate 13 is the third plate, and plate 14 is the fourth plate. The angle α and the angle β are also right angles in this case, and the thin sections 11b and 12b are optical planes. In the optical beam splitter shown in Fig. 4, the planar parallel plates 13 and 14, instead of the transparent body 10, have edges 15d and 15e of the first plate and edges of the third plate. 15f) is different from the optical beam splitter shown in FIG. The second and third plates 13 and 14 abut each other at their edges 15g and 15h, and their cross sections 13b and 14b are not ground and need not be optically flat, but are also side surfaces 12a. The side surfaces 13a and 13b, which correspond to the same plane as the cross section 12b, have a translucent reflective surface, indicated by dashed lines in the figure. The space 8 is empty, for example filled with air. Fig. 4 shows a cross section of the intersection area of the planar parallel plates 11, 12, 13 and 14, perpendicular to the edges 15a and 15b and the other part.
광 빔이 화살표(5)의 방향(물체원 방향)으로부터 도4에 다른 장치에 도달한다. 표면(11a,12a)은 물체원을 향한다. 이하, 광 빔(a-l)의 경로를 설명하기로 한다. 빔(a-d)은 판(12)의 측면(12a)의 반투명반사면에서 90°로 반사되고, 판(11)의 면(11a)까지 그 경로를 따라 강도의 반으로 진행한다. 굴절된 후에, 상기 빔(a-d)은 강도의 1/4로 판(11)로 들어하고, 다시 굴절된 후에 수신방향(5)에 직각으로 방출된다.The light beam reaches the device shown in FIG. 4 from the direction of the arrow 5 (object source direction). Surfaces 11a and 12a face the object source. Hereinafter, the path of the light beam a-1 will be described. The beams a-d are reflected at 90 ° from the translucent reflecting surface of the side 12a of the plate 12 and travel at half the intensity along the path to the face 11a of the plate 11. After refraction, the beams a-d enter the plate 11 at a quarter of the intensity, and after being refracted are emitted at right angles to the receiving direction 5.
빔(e)은, 판(11)의 측면인 반투명 반사면(11a) 상에서 굴절된 후에, 강도의 반으로 판(11)로 진입하고, 손실없이 판(11)의 단면(11b) 중 광학적으로 평면인 내부면으로부터 반사되고, 다시 굴절된 후에 반대측면(11a')에서 방출된다. 이 방출방향(광경로의 방향은 선(a-l)로 도시된 화살표에 의해 명확하게 나타남)은, 평면평행판(11)의 측면(11a,11a')과 단면(11b)의 사잇각(γ)이 90°이고, 광빔(e)이 측면(11a)로부터 판(11)로 들어온 각과 동일한, 측면(11a')로부터의 각으로 도달하기 때문에, 굴절율(n)의 임의의 값에서 광 빔(a-d)의 방출방향과 정확하게 일치한다. 이러한 사실에 기인하여, 광빔(d,e,f,g,h)도 화상 디스플레이에 참여하고, 이 결과로, 도1과 도2에서 설명한 바와 같이, 화상의 중앙영역에서 산란하는 그림자선을 제거할 수 있다.The beam e is refracted on the translucent reflective surface 11a, which is the side of the plate 11, and then enters the plate 11 at half the intensity, and optically in the end face 11b of the plate 11 without loss. It is reflected from the inner surface that is planar and emitted at the opposite side 11a 'after being refracted again. This emission direction (the direction of the optical path is clearly indicated by an arrow shown by a line) indicates that the angle γ between the side surfaces 11a and 11a 'of the planar plate 11 and the end face 11b is Light beam ad at any value of the refractive index n, because it is 90 ° and the light beam e reaches an angle from the side 11a ', which is the same as the angle entering the plate 11 from the side 11a. It exactly coincides with the emission direction of. Due to this fact, the light beams d, e, f, g, h also participate in the image display, and as a result, as shown in Figs. 1 and 2, shadow lines scattered in the center region of the image are removed. can do.
또한, 광강도를 위해서, 도4에 도시된 빔(d)와 빔(h) 사이의 범위에 있는 빔(예를 들어, 빔(e,f,g))도 반투명면과 2회 만나고, 이로 인해, 강도의 1/4로 상기 제1 평면평행판의 반대측면(11a)에서 방출되는 것이 보장되어야 한다. 이는, 상기 측면(11a')에 빔(d,e,f,g)이 반투명반사막에서 방출되는, 폭(s)를 갖는 측면부분을 제공함으로써 실현될 수 있다. 측면(11a')상에 있는 이 영역(11a")은 점선으로 표시하였다. 빔(h)과 빔(k) 사이의 범위에 도달한 빔(i,j)뿐만 아니라, 빔(k)자체도 제1 평면평행판(11)의 반투명반사면(11a)을 통과되어 굴절되며, 그 빔 강도의 반은 제1 평면평행판(11)으로 들어가고, 측면(11a')의 반투명 반사영역(11a")에서 다시 굴절된 후에 강도의 1/4로 방출된다.In addition, for the light intensity, the beam (e.g., beams e, f, g) in the range between the beam d and the beam h shown in FIG. 4 also meets the translucent plane twice, and thus Due to this, one quarter of the strength should be ensured to be emitted from the opposite side 11a of the first planar plate. This can be realized by providing the side face 11a 'with side portions having a width s in which beams d, e, f, g are emitted from the translucent reflecting film. This area 11a "on the side 11a 'is indicated by a dotted line. As well as the beams i and j reaching the range between the beam h and the beam k, the beam k itself Passed through the semi-transparent reflective surface 11a of the first planar parallel plate 11 and refracted, half of the beam intensity enters the first planar parallel plate 11, and the translucent reflective region 11a "of the side surface 11a '. After refraction at), it is released at 1/4 of intensity.
빔의 강도를 추가 반투명 반사면에 의해 추가적으로 감소하지 않기 위해서, 제4 평면평행판의 측면(14a)폭(s)를 갖는 부분(11a') - 진한 검은선으로 강조됨 - 에 전반사막을 제공하고, 이로써, 그 미러면(14a)에서 실제 손실없이 상기 빔(i,j,k)이 반사되며, 강도의 1/4로 방출되어 화상 디스플레이에 참여하게 된다. 최종적으로, 빔(a)에서 빔(l)까지, 빔(k) 다음의 빔(l)까지 포함하는 모든 광빔이 제1 평면평행판(11) 측면(11a)의 반투명반사면에 도달할 때에, 그 빔은 굴절되어 제1 평면평행판(11)에 그 강도의 반으로 진입하며, 이어 제1 평면평행판(11)의 반대측면(11a')에서 다시 굴절된 후에 동일한 광의 강도로 방출되어, 제4 평면평행판(14) 측면(14a)의 반투명반사면에서 반사되어, 1/4강도로 방출되고 화상디스플레이에 참여하게 된다.In order not to further reduce the intensity of the beam by the additional translucent reflecting surface, a total reflection film is provided on the portion 11a '-highlighted by dark black lines-having a width s of the side 14a of the fourth planar plate. Thus, the beams i, j, k are reflected at the mirror surface 14a without actual loss and are emitted at one quarter of the intensity to participate in the image display. Finally, when all the light beams, including the beam a to the beam l, up to the beam l after the beam k, reach the translucent reflecting surface of the side 11a of the first planar plate 11 The beam is refracted and enters the first planar plate 11 at half its intensity, and is then refracted at the opposite side 11a 'of the first planar plate 11 and then emitted at the same intensity of light. And reflected from the translucent reflecting surface of the side face 14a of the fourth flat parallel plate 14, it is emitted at a quarter intensity and participates in the image display.
도4에 도시된 광학적 빔 분배기는 대칭구조이므로, 화살표(5)로 표시된 수신방향에서 도달하고 화상 디스플레이(미도시)가 있는 도4의 우측편으로 향하는 빔의 경로는 미러상(mirror image)과 같은 좌측편 상의 화상 디스플레이와 유사하다. 따라서, 측면(12a,13a) 상의 영역(12a",13a')을 표시하였다.(섹션(12a")는 반투명 반사면을 갖는 반면에, 섹션(13a')는 전반사면임)Since the optical beam splitter shown in Fig. 4 is a symmetrical structure, the path of the beam reaching in the receiving direction indicated by the arrow 5 and toward the right side of Fig. 4 with an image display (not shown) is a mirror image and a mirror image. It is similar to the image display on the same left side. Thus, regions 12a "and 13a 'on the sides 12a and 13a are marked (section 12a" has a translucent reflective surface, while section 13a' is a total reflection surface).
도5는, 판(11)의 두께(v)와 그 물질의 굴절율(n)을 나타낼 수 있는 폭(s)에 기반한 각과 거리의 조건을 도시한다. 도5에서, 빔(h)은 입사각(ε)으로 제1판(11) 측면(11a)의 반투명반사면에 도달하며, 굴절각(ε')로 그 경로를 따라 진행된다. 이 각이 변화하더라도, 동일한 각으로 제1 평면평행판(11)의 반대측면(11a)와 제1 단면(15)이 만나는 점에 도달한다.Fig. 5 shows the conditions of angle and distance based on the width v which can represent the thickness v of the plate 11 and the refractive index n of the material. In FIG. 5, the beam h reaches the translucent reflection surface of the side face 11a of the first plate 11 at the incident angle [epsilon], and proceeds along the path at the refractive angle [epsilon] '. Even if this angle changes, it reaches the point where the opposite side surface 11a of the 1st planar parallel plate 11, and the 1st end surface 15 meet at the same angle.
모서리(s,v,c)에 의해 형성된 직각삼각형에서,In the right triangle formed by the edges (s, v, c),
실제로, 물체원으로부터 시작된 광빔은 수신방향(5)로부터 입사될 뿐만 아니라, 소정의 각범위 내에서 많은 다른 방향으로부터도 입사된다. 광학적 평면인 단면(11b,12b)은 상 생성에서 완전한 역할을 하는 것으로 입증될 수 있다. 그러나, 그 면을 수은도금해야 한다. 이러한 도금이 없다면, 전체 반사에 대한 임계각보다 작은 각으로 입사된 빔이 생길 것이다.In fact, the light beam originating from the object source is incident not only from the receiving direction 5, but also from many other directions within a predetermined angle range. Optical plane cross sections 11b and 12b can be demonstrated to play a full role in image generation. However, the face should be mercury plated. Without such plating, there would be an incident beam at an angle less than the critical angle for total reflection.
수신방향에 평행하지 않은 광 빔의 경우에는,For light beams that are not parallel to the receiving direction,
상기 식이 유효하지 않다. 다른 입사각은 약간 다른 폭을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 그 평균은 s이므로, 실제로, 어떤 경우에도 상기 폭을 사용할 수 있다.The above formula is not valid. Different angles of incidence include slightly different widths. Nevertheless, since the average is s, in practice, the width can be used in any case.
도6은 본 발명에 다른 완전한 광학적 빔 분배기의 사시도이며, 도4와 같이 구성되지만 보다 작은 크기로 도시되어 있다. 참조부호는 전과 유사하게 사용하였다. 상기 평면평행판(11,12,13,14)은 ABCDA'B'C'D' 이차프리즘(quadratic prism)의 측면상에 배치된 직육면체이다. X자형으로 서로 교차된, 2개의 연속적인 반사면 중 제1 반사면(여기서, 설명이 보다 명료하도록, 작도법으로 명확하게 그리지 않았으며, 참조번호도 부여하지 않았으나, 명백히 도4에 도시되었고 잘 설명되어 있다.)은,Figure 6 is a perspective view of a complete optical beam splitter according to the present invention, constructed as shown in Figure 4 but shown in smaller size. Reference numerals are used similarly as before. The planar parallel plates 11, 12, 13 and 14 are cuboids arranged on the sides of the ABCDA'B'C'D 'quadratic prism. The first of the two successive reflecting surfaces, intersected with each other in an X-shape (here, for the sake of clarity, the drawing is not clearly drawn and has not been given a reference number, but is clearly shown in FIG. 4 and is well explained. Is,
- 코너지점(JAA'K )으로 정의된, 제1 평면평행판(11)의 반투명 반사측면에의해 형성되고,Is formed by the translucent reflective side of the first planar parallel plate 11, defined by the corner point JAA'K,
- 코너지점(ABB'A')으로 정의된, 제2 평면평행판(12)의 분광적으로 (prismaicly) 반사하는 단면에 의해 형성되며,Is formed by a spectrally reflecting cross section of the second planar parallel plate 12, defined by the corner point ABB'A ',
- 코너지점(HNOH')으로 정의된, 제3 평면평행판(13)측면 중 반투명반사면 부분에 의해 형성되며,A semi-transparent reflective surface portion of the side of the third planar parallel plate 13, defined by the corner point HNOH ',
- 코너지점(BHH'B')으로 정의된, 제4 평면평행판(14)의 전반사하는 BHB'H'로 된 표면부분에 의해 형성된다.Is formed by the surface portion of the totally reflecting BHB'H 'of the fourth planar plate 14, defined by the corner point BHH'B'.
반면에, 제2 반사면은,On the other hand, the second reflective surface is
- 코너지점(ALMA')으로 정의된, 제2 평면평행판(12)의 반투명 반사측면에 의해 형성되고,Is formed by the translucent reflective side of the second planar parallel plate 12, defined by the corner point ALMA ',
- 코너지점(ADD'A')으로 정의된, 제1 평면평행판(11)의 분광적으로 반사하는 단면에 의해 형성되며,Is formed by a spectroscopically reflecting cross section of the first planar plate 11, defined by a corner point ADD'A ',
- 코너지점(DFF'D')으로 정의된, 제4 평면평행판(14)의 전반사하는 DFF'D'로 된 표면부분에 의해 형성되며,Is formed by the surface portion of the totally reflecting DFF'D 'of the fourth planar plate 14, defined by the corner point DFF'D',
- 코너지점(FPOF')으로 정의된, 제4 평면평행판(13)의 반투명 반사면 부분에 의해 형성된다.It is formed by the semi-transparent reflective surface part of the fourth planar parallel plate 13, defined by the corner point FPOF '.
- 또한, 광강도를 위해서, 코너지점(EDD'E')으로 정의된, 제1 평면평행판의 후위 측면 중 표면부분과, 코너지점(BGG'B')으로 정의된, 판(12)측면 중 표면부분에 반투명 반사막을 부여한다.Also, for light intensity, the plate 12 side, defined as the corner portion BGG'B 'and the surface portion of the trailing side of the first planar parallel plate, defined as the corner point EDD'E'. Semitransparent reflective film is provided on the surface part.
도7은, 도4 내지 도6의 구성에 따라, X형 광학적 빔 분배기(22)의 평면평행판(11-14)-유리와 같은 투명물질로 이루어짐-을 부착하는 실제 방법을 나타낸다.FIG. 7 shows a practical method of attaching the planar parallel plates 11-14 of the X-type optical beam splitter 22, made of a transparent material such as glass, according to the configuration of FIGS.
이 방법에 따르면, X형 장치는 두께가 v보다 큰 v'인 베어링판(17,19)의 표면에 조각된 X자형 슬롯(18)에 끼워진다(다만, 베어링판(17)표면상의 슬롯(18)만이 도시됨). 베어링판(17,19)는 서로 평행하며, 그 슬롯은 서로 마주하도록 표면에 조각된다. 실제로, 상기 슬롯의 폭은 판(11-14)의 폭(v)과 동일한 두께이며, 그 깊이는 슬롯에 끼워질 판의 크기에 맞춰진다. 베어링판(17,19)의 면은 평면평행판의 면과 수직이다.According to this method, the X-shaped device is fitted into an X-shaped slot 18 carved into the surface of the bearing plates 17 and 19 having a thickness of v 'greater than v (but the slots on the surface of the bearing plate 17) 18 only)). The bearing plates 17 and 19 are parallel to each other and the slots are carved on the surface to face each other. In fact, the width of the slot is the same thickness as the width v of the plates 11-14, and the depth is adapted to the size of the plate to be inserted into the slot. The faces of the bearing plates 17 and 19 are perpendicular to the faces of the planar parallel plates.
상기 구조예에서, 2개의 정방형 베어링판(17,19)중 하부판은 베이스판으로서 제공되며, 상부기판은 커버판으로 제공된다. 판(11-14)은 그 반사면의 수직인 단면의 표면으로 기하학적으로 베어링판의 대각선으로 정렬된 슬롯(18)에 고정된다. 이 구조에서, 판(11-14)은 4개의 평면평행판이 각각 하나 모서리로 서로 접하고 그 단면이 빈 이차프리즘형 영역(8)인 관통프리즘을 둘러싸도록 하는 방식으로 모서리(9)를 따라 결합한다.In the above structure, the lower plate of the two square bearing plates 17 and 19 is provided as the base plate, and the upper substrate is provided as the cover plate. The plates 11-14 are fixed in the slots 18 which are geometrically aligned diagonally of the bearing plate with the surface of the vertical cross section of the reflecting surface. In this structure, the plates 11-14 join along the edges 9 in such a way that the four planar parallel plates are each in contact with one corner at one edge and surround the through prism whose cross section is an empty secondary prismatic region 8. .
도8은 광 빔 분배기의 다른 실제구조에 대한 실시형태를 도시한다. 이 구조에 따르면, 평면평행판(11,13)뿐만 아니라 평면평행판(12,14)도, 동일한 물질로 제조된 판이, 폭(v),길이(v),깊이(v)를 갖는, 그 단면 중 하나가 부분적으로 연결되도록 하는 방식으로 단일판으로 제조된다. 이 구조는, 판(12)와 판(14)사이에 vㆍvㆍv인 단면크기를 갖는 하향 개방갭(open gap: 20a)과, 판(11)와 판(13)사이에 동일한 크기를 갖는 상향 개방갭(open gap: 20b)을 형성하여 얻을 수 있다(물론, 두 갭(20a,20b) 모두 그 측면이 개방되어 있음). 즉, 단일판으로 형성된 2쌍의 판의측면은 그 쌍단위로 하나의 면으로 되고, 크기가 vㆍvㆍv인 부분(20)에 의해 서로 간격v로 연결된다. 각각 갭(20a)와 갭(20b)을 갖는 판(11,13)과 판(12,14)은 서로 안내하여 잘 끼워맞침으로써 고정되거나, 공지방법에 의해 그 접촉면 상으로 서로 고정된다. 이 방법으로 형성되어 도8의 하단에 도시된 광학적 빔 분배기 부분은 그 미러-크로싱 교선과 직각인 모서리면으로부터 측정된 폭(v)을 갖는다. 이 부분은 화상디스플레이에 참여하지 못한다. 그 이유는, 두판이 서로 안내된 후에, 제2 평면평행판(12)의 제2 단면(16) 중 분광적으로 반사하는 부분과 제1 평면평행판(11) 의 분광적으로 반사하는 제1 단면(15)이 단지 m-v길이를 갖기 때문이다.Figure 8 shows an embodiment of another practical structure of the light beam splitter. According to this structure, the flat parallel plates 11 and 13 as well as the flat parallel plates 12 and 14 have a width v, a length v and a depth v, It is made of a single plate in such a way that one of the cross sections is partially connected. This structure has a downward open gap 20a having a cross-sectional size of v · v · v between the plate 12 and the plate 14 and the same size between the plate 11 and the plate 13. This can be achieved by forming an upward open gap 20b having both sides (of course, both gaps 20a and 20b have their sides open). That is, the side surfaces of two pairs of plates formed of a single plate become one surface in pairs, and are connected to each other at a distance v by a portion 20 having a size of v · v · v. The plates 11, 13 and the plates 12, 14 having the gaps 20a and 20b, respectively, are fixed by guiding and fitting well to each other, or fixed to each other on their contact surfaces by known methods. The optical beam splitter portion formed in this way and shown at the bottom of FIG. 8 has a width v measured from an edge surface perpendicular to its mirror-crossing intersection. This part does not participate in the video display. The reason is that, after the two plates are guided to each other, the spectroscopically reflecting portion of the second end face 16 of the second planar parallel plate 12 and the first specular parallel plate 11 are spectrally reflected. This is because the cross section 15 has only an mv length.
상기 도면에 도시되지 않은 또 다른 구조형태에 따르면, 투명물질로 이루어진 정방형 평면평행판은 사출성형된 플라스틱판이며, 반사면의 교선과 직각인 모서리면 상에서, 상기 교선에 평행한 축으로 고정핀을 구비하여, 수신용 광학적 장치 상의 홀에 맞춰질 수 있다.According to another structural form not shown in the drawing, a square flat parallel plate made of a transparent material is an injection-molded plastic plate, and a fixing pin is formed on an edge surface perpendicular to the intersection of the reflective surface and in an axis parallel to the intersection. It can be fitted with holes on the receiving optical device.
본 발명에 따른 광학적 빔 분배기의 평면평행판을 부착하는 다른 여러 방법에 있다. 평면평행판의 두께가 동공의 직경보다 훨씬 작으면, 상기 설명한 밝은선(bright line) 대신에 다소 밝은 선(slightly lighter line)이 화상에 나타나기 때문에, 평면평행판의 폭s인 모서리는 반사성이 되거나 반투명 반사막이 제공될 필요가 없으며, 특정 응용형태에서는, 이로 인한 산란은 그 장치의 응용성을 문제시할 정도로는 되지 않는다. 평면평행판의 두께가 "무한박형(infinitely thin)"의 이론적인 두께에 접근하다면, X자 미러 광 빔 분배기의 반투명반사면은 상기한 광학적 평면인 단면이 없더라도 연속적인 면을 형성할 수 있으며, 교차영역의 그림자를 화상에서 사라질 수 있다. 최대 1㎜의 1/10 또는 2 /10의 두께를 갖는, 매우 얇은 평면평행판의 경우는, 쉽게 깨질 수 있고, 예를 들어 도7에 도시된 슬롯으로 리지드(rigid) 베어링판 및 커버판 사이에 고정될 수 있다. 이러한 구성은 도9a에 도시되어 있다. 여기서는, 베어링판(17,19)은 리브(rib) 또는 백 플래이트(21)에 의해 일측면에서 함께 형성하고, U자형 요크에 0.1㎜ 평면평행판을 배치한다. 상기 요크에 고정된 평면평행판은 도시된 바와 같이 X형 장치를 형성한다. 도9a는 x형 서로 대면하는 판(17,19)측면에 X자 슬롯에 배치되어 고정된 판(11',12',13')을 도시한다. 도9b에서, 도9a에 따른 평면평행판(11',12',13')의 교차영역을 미러-크로싱 교선에 수직인 단면으로 확대하여 도시하였다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 빔 분배기는 3개의 판으로 구성된다. 이런 경우에는, 평면평행판(11',13')이 반대측면에서 서로 연결되도록, 다른 판길이의 두배인 얇은 평면평행판(12')의 중앙부에 맞춰서 결합된다.There are several other ways of attaching a planar parallel plate of an optical beam splitter according to the invention. If the thickness of the planar plate is much smaller than the diameter of the pupil, rather than the bright line described above, a slightly lighter line will appear on the image, so the widths edges of the planar plate become reflective or It is not necessary to provide a translucent reflecting film, and in certain applications, the scattering resulting therefrom is not so great as to question the applicability of the device. If the thickness of the planar parallel plate approaches the "infinitely thin" theoretical thickness, the translucent reflecting surface of the X-mirror light beam splitter can form a continuous surface even without the optical plane cross section described above. The shadow of the intersecting area may disappear from the image. In the case of very thin flat parallel plates having a thickness of 1/10 or 2/10 of a maximum of 1 mm, they can be easily broken, for example between the rigid bearing plate and the cover plate with the slot shown in FIG. It can be fixed to. This configuration is shown in Fig. 9A. Here, the bearing plates 17 and 19 are formed together by the rib or the back plate 21 at one side, and the 0.1-mm flat parallel plate is arrange | positioned at a U-shaped yoke. The planar parallel plate fixed to the yoke forms an X-shaped device as shown. Fig. 9A shows the plates 11 ', 12' and 13 'which are arranged and fixed in X-shaped slots on the sides of the plates 17 and 19 facing each other. In FIG. 9B, the intersections of the planar parallel plates 11 ', 12', 13 'according to FIG. 9A are shown enlarged in a cross section perpendicular to the mirror-crossing intersection. As shown, the beam splitter according to the invention consists of three plates. In this case, the planar parallel plates 11 ', 13' are joined in accordance with the center portion of the thin planar parallel plate 12 'which is twice the length of the other plates so that they are connected to each other on opposite sides.
도10 및 도11은 X자형 광학적 빔 분배기의 평면도이다. 상기 빔 분배기는, 도4와 도6에 도시된 바와 같이 4개의 투명 평면평행판(여기서는, 단일한 부호로 지시됨)으로 구성된다. 2개의 제1 촛점형성요소(foucing element: 24)는 광학적 빔 분배기의 양측면에 배치된다. 상기 장치의 반투명성 반사면은 점선으로 표시된다. 제1 촛점형성요소(24)의 공통된 광학축(23)은 평면평행판에서 미러-크로싱 교선(4)을 가로지르며, 반투명 반사면의 이등분면과 일치된다.제1 촛점형성요소(24)는 여러 요소로 구성된 아크로메틱 렌즈시스템(achromatic lens system)이며, 본 특정예에서는 4개의 요소를 갖는다. 또한, 그 광학축(23)의 방향에서 보면 사각형이며,그 제1 촛점형성요소(24)의 광학축에 평행한 X 미러 광학적 빔 분배기(22)의 전체면과 일치하는 면에 의해 경계가 형성된다. 눈(25)앞에 있는 2개의 미러는 제1 촛점형성요소(24)의 두 측면 상에 위치하고, 미러의 반사면은 광학축(23)에서 45°±15°각을 갖는다. 이 미러의 반사면의 교선(미도시됨, 본 도면에서의 면 외부에 있음)은 미러-크로싱 교선(4)과 평행하다. 도10에서, X 미러 광학적 빔분배기(22: 도4에도 도시되어 있음)의 반투명면에 의해 일부는 투과되고 일부는 반사되어, 사용자의 좌안(26)과 우안(27)으로 가이드되는 입사빔(a)의 경로를 표시하였다. 4개요소의 아크로메틱 렌즈시스템을 형성하는 촛점형성요소의 렌즈는 함께 고정되어 서로 부착될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 제1 촛점형성요소(24)는, 그 광학축의 방향에서는 사각형이며, 수신측에 최인접한 광학적 빔 분배기(22)의 2개의 모서리와 일치하면서 미러-크로싱 교선(4)에 수직인 상하부 경계면을 갖는, 면에 의해 그 경계가 형성된다. 눈(25)앞의 미러는 제1 촛점형성요소(24)측의 면이 수은처리된 평면유리 미러이다. 그 모양은 광경로의 형태에 맞게 사다리꼴이며, 그 2개의 모서리는 미러-크로싱 교선(4)에 평행하며, 다른 모서리는 눈에 인접한 모서리의 방향으로 수렴한다.10 and 11 are plan views of the X-shaped optical beam splitter. The beam splitter is composed of four transparent planar plates (indicated here by a single sign), as shown in FIGS. 4 and 6. Two first focal elements 24 are arranged on both sides of the optical beam splitter. The translucent reflective surface of the device is indicated by the dotted line. The common optical axis 23 of the first focusing element 24 traverses the mirror-crossing intersection 4 in the planar parallel plate and coincides with the bisector of the translucent reflecting surface. It is an achromatic lens system composed of several elements, which in this particular example has four elements. In addition, the boundary is formed by a plane that is rectangular in shape in the direction of the optical axis 23 and coincides with the entire surface of the X-mirror optical beam splitter 22 parallel to the optical axis of the first focusing element 24. do. Two mirrors in front of the eye 25 are located on two sides of the first focusing element 24, the reflecting surface of the mirror having an angle of 45 ° ± 15 ° in the optical axis 23. The intersection of the reflecting surface of this mirror (not shown, outside the plane in this figure) is parallel to the mirror-crossing intersection 4. In FIG. 10, an incident beam (which is partially transmitted and partially reflected by the semi-transparent surface of the X mirror optical beam splitter 22 (also shown in FIG. 4) is guided to the left eye 26 and right eye 27 of the user ( The path of a) is indicated. The lenses of the focusing elements forming the four element achromatic lens system can be fixed together and attached to each other. As already mentioned, the first focusing element 24 is rectangular in the direction of its optical axis and is aligned with the mirror-crossing intersection 4 while coinciding with the two edges of the optical beam splitter 22 closest to the receiving side. The boundary is formed by a face having a vertical upper and lower boundary plane. The mirror in front of the eye 25 is a flat glass mirror in which the surface on the side of the first focusing element 24 is mercury treated. The shape is trapezoidal to match the shape of the light path, the two corners of which are parallel to the mirror-crossing intersections 4 and the other corners converge in the direction of the corner adjacent to the eye.
도10 및 도11에 따른 쌍안식 화상 디스플레이 장치는, 그 작은 공간적 요구및, 경량화되고 소형화된 구성에 의하여, 내시경, 복강경, 현미경 및 망원경과 같은, 확대용 광학장치 및 기구용 쌍안식 디스플레이 장치로서 편하게 사용될 수 있다. 장치의 요소는 각각의 프레임 또는 케이스에, 즉 상기 설명된 기구 및 광학적장치의 프레임 또는 케이스에 상기 실용적으로 서로 부착된다.The binocular image display apparatus according to FIGS. 10 and 11 is a binocular display apparatus for magnification optics and instruments, such as endoscopes, laparoscopes, microscopes, and telescopes, due to its small spatial requirements and light weight and compact construction. Can be used comfortably. The elements of the device are practically attached to each other in each frame or case, ie in the frame or case of the instrument and optical device described above.
도12 및 도13에 따른 화상 디스플레이 장치도, 도10 및 도11에 도시된 구성과 유사하게, 그 양측에 2개의 제1 촛점형성요소(24)와 눈(25)앞에 위치한 미러를 갖는 X 미러 광학적 빔 분배기(22)를 포함한다. 이 장치는, 눈(25)앞의 미러 전방과 수신방향(5)를 향하는 X 미러 광학적 빔 분배기(22)의 측면 상에 위치하고, 광경로의 크기와 일치하는 광허용개구부(light admitting opening: 28a,28b)를 갖춘 케이스에 의해 케이스화된다. 상기 광허용 개구부(28a)에는, 촛점형성요소(29)가 있다. 도13에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(28)는 콤팩트방식으로 장치의 광학적요소를 케이스화한다. 도13에서 개구부(28a,28b)의 위치를 잘 볼 수 있다. 도12 및 13에 도시된 장치는 그 특징에 따른 쌍인식 루페이며, 사용자가 광허용개구부(28a,28b)를 통해 보면, 촛점길이에 있거나 빛의 궤적에서 광수신방향으로 인접한 물체원의 확대된 화상을 두 눈으로 볼 수 있다. 정확히 촛점길이에 있는 물체원은 무한한 거리에 있는 것처럼 보인다. 그 거리가 감소하면 허상의 가상거리도 감소되며, 원하는 소정의 허상거리로, 예를 들어 손에 있는 물체를 보기 위한 통상의 반미터로 설정할 수 있다. 산란작용을 피하고 화상전체를 볼 수 있도록, 대안미러들의 중앙부는 상기 장치를 이용하여 사람의 동공 사이 간격와 거의 동일해야 하며, 이러한 목적을 위해 대개 55 내지 70㎜사이에서 변화되는 동공간격에 따라서, 다른 대안미러(eye mirror)간격을 갖는 장치가 요구된다. 실제로, 3㎜씩 증분(즉, 6개의 간격: 55,58,61,64,67,70㎜의 대안미러 중앙간격)을 갖는 쌍인식 루페을 제공하는 것으로 충분하며, 상기 장치의 사용자는 자신의 크기에 가장 적합한 것을 사용할 수 있다. 이러한 형태의 장점은, 임의의 이동부를 포함하지 않으며, 조절하는 것이 필요하지 않다는 것이다. 반면에, 그 단점은, 6개의 다른 크기로 제조하여야 하고, 동일한 장치가 다른 동공간격의 사람에 의해 사용될 수 없다는 것이다.The image display apparatus according to FIGS. 12 and 13 also has an X mirror having two first focusing elements 24 and mirrors positioned in front of the eyes 25 on both sides thereof, similar to the configuration shown in FIGS. 10 and 11. An optical beam splitter 22. The device is located on the mirror front in front of the eye 25 and on the side of the X-mirror optical beam splitter 22 facing the receiving direction 5 and having a light admitting opening that matches the size of the light path. And 28b). In the light accepting opening 28a, there is a focusing element 29. As shown in Fig. 13, the case 28 encases the optical elements of the device in a compact manner. 13, the positions of the openings 28a and 28b can be seen well. The apparatus shown in Figs. 12 and 13 is a pair-recognition loupe according to its characteristics, and when the user sees through the light accepting openings 28a and 28b, the enlarged object source is at the focal length or adjacent to the light receiving direction in the light trace The image can be seen with both eyes. The object source at exactly the focal length appears to be at infinite distance. As the distance decreases, the virtual distance of the virtual image is also reduced, and can be set to a desired virtual image distance, for example, a typical half meter for viewing an object in a hand. In order to avoid scattering and to see the whole image, the center of the alternative mirrors should be approximately equal to the distance between the pupils of the person using the device, and for this purpose, depending on the pupillary spacing, which usually varies between 55 and 70 mm, What is needed is an apparatus with an eye mirror spacing. Indeed, it is sufficient to provide a twin recognition loupe with an increment of 3 mm (i.e. six intervals: 55,58,61,64,67,70 mm alternative mirror median spacing), and the user of the device The most suitable can be used. The advantage of this form is that it does not include any moving parts and does not need to be adjusted. On the other hand, the disadvantage is that they must be manufactured in six different sizes, and the same device cannot be used by different cosmic people.
도14 - 16에 따른 장치는, 도4 및 도6에 예시된, 긴 측면 중 하나의 중앙과 2개의 단면에 광허용개구부를 갖는 케이스에 탑재된 양측에 한쌍의 제1 촛점형성요소을 갖는 X 미러 광학적 빔 분배기(22)를 포함한 쌍안식 루페이다. 월 씨닝(wall-thinning)으로 형성된 내부 측벽 상에는 레지(ledge: 31)가 있으며, 그 측벽의 단부에는 나선가공된 고정홀(threaded fixing hole: 32)이 있다. X미러 광학적 빔 분배기(22)와 제1 촛점형성요소(24)는 그 위에, 돌출부로 상기 레지 상에서 지지되는 삽입판(33)과 인접하여 있다. 그 삽입판(33)의 중앙부에는, 홀(34)이 있으며, 2개의 대향하는 측면상에는, 2개의 페그(peg: 35)가 있다. 상기 돌출부 상에는, 상기 삽입판(33) 위에서 이동하는 제1 슬라이더(37) 및 제2 슬라이더(38)의 스템(stem)을 위해 외부측면으로부터 제한 경로(constraint path)를 형성하는 플랜지(36)가 있다. 서로 마주하는 제1 슬라이더(37) 및 제2 슬라이더(38)의 내부면 상에는, 톱니바퀴(39)와 삽입판(33)의 페그(35)에 의해 제한경로가 형성된다. 상기 톱니바퀴(39)가 회전할 때에, 그 톱니바퀴(39)는 제1 및 제2 슬라이더(37,38)의 스템에 만들어진 톱니레크(40)에 맞물려, 일 방향으로 제1 슬라이더를 이동시키며, 그 반대 방향으로 제2 슬라이더를 이동시킨다. 상기 톱니바퀴(39)는 하나의 축을 구비하며, 그루브드 휠(grooved wheel: 41)과 일체로 제조된다. 상기 그루브드 휠의 축은 아래로 삽입판(33)의 홀과, 위로는 커버판(43)의 중앙에 위치한 블라인드홀(blind hole: 여기서는 표시되지 않음)에 끼워진다. 상기 커버판(43)은 하우징(30)과 동일한 크기이며, 그 커버판의 코너에 있는 4개의 개방단홀(open-end hole: 44)은 하우징(30)의 4개 홀(32)과 동일한 축을 갖는다. 또한, 스크루(45)와 함께, 상기 커버판(43)은 하우징(30)에 고정될 수 있다.The apparatus according to FIGS. 14-16 has an X mirror having a pair of first focusing elements on both sides mounted in a case having a light accepting opening in the center and one of two cross sections, illustrated in FIGS. 4 and 6. It is a binocular loupe with an optical beam splitter 22. On the inner sidewall formed by wall-thinning there is a ledge 31 and at the end of the sidewall there is a threaded fixing hole 32. The X-mirror optical beam splitter 22 and the first focusing element 24 are adjacent thereon with an insertion plate 33 supported on the ledge by a projection. There is a hole 34 in the center of the insertion plate 33, and on the two opposing side surfaces there are two pegs 35. On the projection there is a flange 36 which forms a constraint path from the outer side for the stem of the first slider 37 and the second slider 38 moving on the insertion plate 33. have. On the inner surfaces of the first slider 37 and the second slider 38 facing each other, a restricting path is formed by the cog wheel 39 and the pegs 35 of the insertion plate 33. When the cogwheel 39 rotates, the cogwheel 39 meshes with the cogwheel 40 made on the stems of the first and second sliders 37 and 38 to move the first slider in one direction. , Moves the second slider in the opposite direction. The gear 39 has a shaft and is manufactured integrally with a grooved wheel 41. The shaft of the grooved wheel fits downward into the hole of the insertion plate 33 and above the blind hole (not shown here) located in the center of the cover plate 43. The cover plate 43 is of the same size as the housing 30, and four open-end holes 44 at the corners of the cover plate have the same axis as the four holes 32 of the housing 30. Have In addition, together with the screw 45, the cover plate 43 may be fixed to the housing (30).
도15에 따르면, 상기 그루브드 휠(41)이 제1 방향(46)으로 회전할 때에, 그 휠과 일체로 형성된 톱니바퀴(39)는 제2 방향(47)으로 제1 슬라이더(37)을 이동시키고, 제3 방향(48)으로 제2 슬라이더(38)를 이동시킨다. 이러한 움직임은 한 방향으로는 톱니래크(40)의 단부에 있는 돌출부에 의해 정지되고, 다른방향으로는 상기 제1 슬라이더(37)과 제2 슬라이더(38)의 경사진 단부에서 있는 스터브에 의해 정지된다.According to Fig. 15, when the grooved wheel 41 rotates in the first direction 46, the cogwheel 39 integrally formed with the wheel moves the first slider 37 in the second direction 47. The second slider 38 in the third direction 48. This movement is stopped by the projection at the end of the tooth rack 40 in one direction and by the stub at the inclined ends of the first slider 37 and the second slider 38 in the other direction. do.
도16에 따르면, 상기 조립된 장치의 커버판(43)은 특정 영역에서 그루브드 휠(41)의 모서리를 자유로운 상태로 둔다. 상기 그루브드 휠(41)을 손가락의 끝으로 회전시키면, 그와 동시에, 제1 슬라이더(37)와 제2 슬라이더(38)에 끼워진 대안미러(25)는 하우징(30)방향 또는 그 반대방향으로 이동한다.According to Fig. 16, the cover plate 43 of the assembled device leaves the edge of the grooved wheel 41 free in a specific area. Rotating the grooved wheel 41 with the tip of a finger, at the same time, the alternative mirror 25 fitted to the first slider 37 and the second slider 38 in the direction of the housing 30 or vice versa. Move.
이전에 설명된 실시형태에서, 대안미러가 케이스 내측의 슬라이더 상에 장착되어, 촛점형성요소의 광학축에 평행한 방향을 따라 동공간격에 맞게 대안미러 사이의 간격을 조절하므로, 동일한 장치를 모든 사람이 사용할 수 있다. 상기 슬라이더는 서로 평행한 축을 갖는 톱니바퀴이며, 제한경로에 의해 직선운동을 하고, 상기 케이스에 고정된 축을 갖는 톱니바퀴에 의해 서로 연결되어 그 톱니바퀴의 톱니형 측면 사이에 배치된다. 이를 통해서, 톱니바퀴와 동일한 축 상에서 조정하는 그루브드휠을 회전시킴으로써 상기 2개의 슬라이더와 2개의 대안미러를 서로 평행하지만 서로 반대방향으로 이동시켜, 양 대안미러의 위치지정을 용이하게 할 수 있다. 광빔 분배기의 반투명 반사면은 빛의 강도를 최초강도의 1/4로 감소시키므로, 실제로는, 감소된 강도를 보상하기 위해 물체원에 조명을 비춰서, 보다 좋은 조도를 보장한다. 따라서, 상기 장치가 물체원으로 향하는 광원, 예를 들어 백색발광 LED 및 소형 전력원을 포함하면, 바람직하다. 사람이 2개의 눈을 사용하는 방식에 보다 적합하며 한 눈만을 가까이 할 필요가 없거나 흘겨 볼 필요가 없기 때문에, 쌍안식 루페의 용도는 단안식 루페보다 훨씬 유익하다. 따라서, 장시간 또는 빈번히 반복되는 의료 및 미용조사 및 정밀기계작업을 수행할 때에, 본 쌍인식장치를 이용하면 편리하게 작업할 수 있다. 특별히 작업목적에 맞게 사용되는 쌍안식 루페는 헤드밴드, 안경테 또는 노이즈 브릿지 클립을 이용하여 사용자의 머리에 착용되어 사용된다. 쌍안식 루페가 헤드밴드 또는 마디형(artuculated) 기구를 구비한 안경테에 결합되면, 매우 유익하다. 그 장치를 이용하지 않고 쉴때는 이마위로 밀어 올릴 수도 있다.In the previously described embodiment, the alternative mirror is mounted on the slider inside the case to adjust the spacing between the alternative mirrors to fit the co-spacing along a direction parallel to the optical axis of the focusing element. This can be used. The sliders are cog wheels with axes parallel to each other, which are linearly moved by the restricting path, are connected to each other by cog wheels having axes fixed to the case, and are disposed between the toothed sides of the cog wheels. This allows the positioning of both alternative mirrors by moving the two sliders and the two alternative mirrors in parallel but opposite directions by rotating the grooved wheel adjusting on the same axis as the cog wheels. Since the translucent reflecting surface of the light beam splitter reduces the light intensity to one quarter of its original intensity, in practice it illuminates the object source to compensate for the reduced intensity, thus ensuring better illumination. It is therefore desirable if the device comprises a light source directed to an object source, for example a white light emitting LED and a small power source. The use of binocular loupes is far more beneficial than monocular loupes because they are more suitable for the way a person uses two eyes and do not need to close one eye or shed it. Therefore, when performing a long-term or frequently repeated medical and cosmetic research and precision mechanical work, using this pair recognition device can be conveniently worked. The binocular loupe, which is used specifically for the purpose of work, is worn on the user's head using a headband, a frame or a noise bridge clip. It is very beneficial if the binocular loupe is coupled to a spectacle frame with a headband or artuculated instrument. You can even push your forehead when you're not using it.
이하, 물체원을 포함한 구조를 설명하기로 한다. 물체원은 본 발명에 따른 X 미러 광학적 빔 분배기의 수신측 전방에 수신방향의 직각인 면으로 위치한다. 상기 물체원은 불투명하거나, 반투명이거나 투명할 수도 있으고, 외부조명광에 의해 비춰지거나 통과될 수 있으며, 광원 또는 자체발광에 의해 비춰지거나 통과될 수도 있다. 구체적인 유효한 형태에 따르면, 물체원은 마이크로필름 프레임, 투명포지(diapositive)필름, 종이화상, 도면 또는 인쇄된 텍스트, 전자스크린 또는다른 물체원일 수 있다.Hereinafter, the structure including the object source will be described. The object source is located in front of the receiving side of the X mirror optical beam splitter according to the present invention in a plane perpendicular to the receiving direction. The object source may be opaque, translucent or transparent, may be illuminated or passed by externally illuminated light, or may be illuminated or passed by a light source or self-luminous. According to a particular effective form, the object source may be a microfilm frame, a transparent film, a paper image, a drawing or printed text, an electronic screen or other object source.
도17 및 도18의 실시형태에 따르면, 가상 디스플레이로 작용하는 화상 디스플레이 장치인 X 미러 광학적 빔 분배기(22)의 수신측 전방에서, 그 수신방향을 가르키는 화살표(5)에 마주하는 측면상에, 발광 스크린을 갖는 물체원으로서 마이크로디스플레이 유닛(49)가 있다. 상기 장치(22)는 각 측부에 있는 2개의 촛점형성요소에 의해 2개의 측면으로 둘러싸여 있으며, 상기 촛점형성요소의 외부에는 도10,11,12 및 13뿐만 아니라 도14-16에서도 예시된 형태와 같이, 각 눈 앞에 하나의 미러가 있다. 스크린(49a)의 평면이 미러-크로싱 교선(4)에 평행하다. 상기 스크린(49a)은 케이블(50)을 통해 필요한 전압과 전기신호(미도시)가 제공된다. 상기 X 미러 광학적 빔 분배기(22), 제1 촛점형성요소(24) 및 마이크로디스플레이 장치(49)는 미러(25)와 제1 촛점형성요소(24) 사이에 광허용개구부(51a,51b)가 형성된 장치케이스(51) 내에 장착된다. 마이크로디스플레이 유닛(49)과 대향하는 (22)의 평면평행판 사이에 있는 마이크로 디스플레이 유닛(49)과 대향하는 측면에는, 광경로에 해당하지 않는 공간을 이용하여 형성된 노이즈 브릿지에 적합한 덴트(dent: 52)가 있다. 상기 덴트(52)의 양측에는, X 미러 광학적 빔 분배기(22)의 미러-크로싱 교선(4)에 평행한 후크레일(hook rail: 53)이 있으며, 이 후크레일(53)으로 인해, 후크레일(53)의 베이(bay) 사이의 간격에 적절한 폭을 이용하여 상기 장치를 베어링판(미도시) 상에 설치할 수 있다. 예를 들면, 상기 베어링판이 안경테의 중앙에 있다면, 그 장치는 이 위로 당겨질 수 있다. 정확히 맞는다면, 상기 장치는 베어링판을 상하로 움직일 수 있으며, 임의의 위치에서, 예를들어 정확히 동공 전방에서 정지할 수 있다.According to the embodiment of Figs. 17 and 18, in front of the receiving side of the X mirror optical beam splitter 22, which is an image display device serving as a virtual display, on the side facing the arrow 5 indicating the receiving direction. There is a microdisplay unit 49 as an object source having a light emitting screen. The device 22 is surrounded by two sides by two focusing elements on each side, and outside of the focusing element is illustrated in FIGS. 10, 11, 12 and 13 as well as in FIGS. Likewise, there is one mirror before each eye. The plane of the screen 49a is parallel to the mirror-crossing intersection 4. The screen 49a is provided with the necessary voltage and electrical signals (not shown) via the cable 50. The X-mirror optical beam splitter 22, the first focusing element 24 and the microdisplay device 49 have a light accepting opening 51a, 51b between the mirror 25 and the first focusing element 24. It is mounted in the formed device case 51. On the side opposite to the micro display unit 49 between the microdisplay unit 49 and the planar parallel plates of the opposing 22, a dent suitable for a noise bridge formed by using a space not corresponding to the optical path. 52). On both sides of the dent 52 there is a hook rail 53 parallel to the mirror-crossing intersection 4 of the X-mirror optical beam splitter 22, due to which the hook rail 53 The device can be mounted on a bearing plate (not shown) using a width appropriate for the spacing between the bays of 53. For example, if the bearing plate is in the center of the frame, the device can be pulled up there. If it fits correctly, the device can move the bearing plate up and down and stop at any position, for example exactly in front of the pupil.
눈(25)앞의 미러는 각각 미러지지부(54)에 부착되며, 상기 미러지지부(54)는 장치(22)의 미러-크로싱 교선(4)에 평행한 축을 갖는 연결부에 의해 상기 슬라이더(56)와 연결되고, 상기 그루브드 휠(57)을 손가락끝으로 회전시키면, 그 연결부는 도14 및 도15에서 세부적으로 연구될 수 있고 이미 상세히 설명된 톱니바퀴-톱니래크 방식에 의해 움직일 수 있다(여기서는 미도시함). 눈앞에서 펼쳐지는 브래킷(bracket)을 구비하며 연결부(55)에 연결되는, 미러지지부(54)는 제1 촛점형성요소(24)를 향하여 그 위에 미러(25)를 함께 접을 수 있다. 이와 같이, 장치의 부피를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 미러를 접을 수 있는 상기 장치의 실제크기(예를 들어, 1.5 ×2.5 ×3.5㎝)는 매우 작아서, 사용후에 소정의 비디오신호원의 케이스(미도시)에 형성된 공동부(hollow)에 비치하거나 상기 케이스(51) 상에 형성된 컨넥터에 연결시킬 수 있다.Mirrors in front of the eye 25 are each attached to a mirror support 54, which is supported by the slider 56 by a connection with an axis parallel to the mirror-crossing intersection 4 of the device 22. When the grooved wheel 57 is rotated with a fingertip, the connection can be studied in detail in Figs. 14 and 15 and can be moved by the gear-tooth gear method already described in detail (here Not shown). The mirror support 54, which has a bracket that extends in front of the eye and is connected to the connecting portion 55, can fold the mirror 25 together thereon towards the first focusing element 24. As such, the volume of the device can be significantly reduced. The actual size of the device that can fold the mirror (e.g. 1.5 x 2.5 x 3.5 cm) is so small that it can be stored in a hollow formed in a case (not shown) of a given video signal source after use. It can be connected to the connector formed on the case 51.
도18에 도시된 클립 어댑터(참조번호(58)로 하나의 장치로서 표시됨)는, 도17에 따른 상기 장치의 케이스에서 덴트(52)의 굴곡을 갖는 굽힘판(bent plate)와, 그 굴곡과 이어지는 클립반(60) 및, 후크레일(53)을 향해 두 측면 상에서 돌출한 탄성윙판(elastic wing plate: 61)으로 구성된다. 상기 클립 어댑터(58)은 장치케이스(51)에 부착되어 윙판(61)의 단부가 후크레일(53) 사이에서 가이드된다. 본 도면에서는, 사용자의 노이즈 브리짓를 관련된 클립판(60)의 위치가 점선으로 표시되어 있다. 상기 클립 어댑터는 탄성판이 열리도록 힘을 가함을써 고정될 수 있다. 클립판(60)은 코안경과 같은 탄력에 의해, 점선으로 도시된 위치에서 양측면으로부터 노이즈 브릿지에 꼭 맞게 끼워진다. 또한, 클립판(60)은 장치케이스(51)와 일체로 형성될 수 있다. 이 경우에는, 클립어댑터(58) 및 스투드(stud: 53)이 필요하지 않다.The clip adapter shown in Fig. 18 (denoted as one device by reference numeral 58) is a bent plate having the bend of the dents 52 in the case of the device according to Fig. 17, and the bend and It consists of a clip board 60 that follows, and an elastic wing plate 61 projecting on both sides toward the hook rail 53. The clip adapter 58 is attached to the device case 51 so that the end of the wing plate 61 is guided between the hook rails 53. In this figure, the position of the clip board 60 associated with the user's noise bridge is indicated by a dotted line. The clip adapter may be secured by applying a force to open the elastic plate. The clip plate 60 is fitted to the noise bridge from both sides at the position shown by the dotted line by the elasticity such as the nose glasses. In addition, the clip plate 60 may be integrally formed with the device case 51. In this case, the clip adapter 58 and the stud 53 are not necessary.
가상 디스플레이장치인 도17에 따른 장치에서, X 미러 광학적 빔 분배기의 수신측 전방에 AMEL(active-matrix electorluminescent), OLED(organic light-emitting diode),FED(field-emission display),AMOLEP(active-matrix organic light-emitting polymer),OEL(organic electroluminescent) 또는 VFOS(vacuum-fluorescent-on-silicon)등의 마이크로 디스플레이 유닛과 같은 발광 물체원을 설치할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 사용자에 의해 실행되는 비디오신호원(이동전화, 통신장치, 팜톱(palmtop)컴퓨터, DVD플레이어, 비디오게임, 비디오카메라 레코더, 디지털카메라 등)으로부터 케이블(50)을 통해 상기 발광물체원에 그 작동에 필요한 전압 및 전기적 신호가 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 상기 비디오신호원에 설치될 수 있다. 이 경우에는, 상기 장치의 사용자는 자신의 눈까지 비디오신호원을 들어올려 쌍안식 디스플레이장치의 대안미러로 보아야 한다. 이러한 조합된 해결형태를 사용하면, 쌍안식 디스플레이 장치를 비디오신호원에 고정해서 볼 때 유익할 수 있으며, 또한, 특히 이동전화기, 비디오 카메라 및 디지털카메라의 경우에, 그 비디오신호원으로부터 꺼낼 때에는 머리에 착용될 수 있다. 이러한 실시형태는 도19 및 도20에 도시되어 있다. 여기서, 도10 및 도11에 도시된, 본 발명에 따른 장치는 뷰파인더(view finder)나, 모니터로서 적용되며, 대물부(objective:63)의 반대측에 있는, 팜코더(62),즉 비디오 카메라의 단부에 내장되어, 제1 촛점형성요소(24)(도20에 도시됨)의 광학축(23: 여기서는 미도시됨)이 대물부(63)의 제2 광학축(64)에 직각이 된다. 미작동시에는, 쌍안식 화상 디스플레이 장치는, 대안미러(25)를 접은채로 카메라 케이스 내부에 마련된 공동부에 배치하여 커버(65)를 닫는다. 슬라이딩 버튼(66)을 잡아 당기면, 그와 기계적으로 연결된 상기 장치는 카메라 케이스에 형성된 제한경로에 따라 공동부 밖으로 미끄러져 나오면서, 그 앞에 있는 커버(65)는 아래로 열리고, 대안미러(25)는 스프링 연결부(55: 도17에 도시됨)를 통해 완전하게 열려진다. 기계적 구동기구를 대신하여, 다른 방식으로, 버튼을 눌렀을 때에 전기모터에 의해 상기 장치를 밀어내고 잡아 당기는 방식을 구성할 수 있다.In the device according to Fig. 17, which is a virtual display device, an active-matrix electorluminescent (AMEL), organic light-emitting diode (OLED), field-emission display (AMED), and AMOLEP (active-) in front of the receiving side of the X mirror optical beam splitter. Light emitting object sources such as matrix organic light-emitting polymers, organic electroluminescent (OEL) or vacuum-fluorescent-on-silicon (VFOS) can be installed. As described above, the light emitting object is connected through a cable 50 from a video signal source (mobile phone, communication device, palmtop computer, DVD player, video game, video camera recorder, digital camera, etc.) executed by a user. The circle is provided with the voltage and electrical signals necessary for its operation. In addition, the apparatus according to the present invention may be installed in the video signal source. In this case, the user of the device should lift the video signal source up to his or her eye and see it as an alternative mirror of the binocular display. Using this combined solution can be advantageous when the binocular display device is fixedly viewed on a video signal source, and in particular, in the case of mobile phones, video cameras and digital cameras, the head can be taken out of the video signal source. Can be worn on. This embodiment is illustrated in FIGS. 19 and 20. Here, the apparatus according to the invention, shown in FIGS. 10 and 11, is applied as a view finder or as a monitor, on the opposite side of the objective 63, the palm coder 62, i.e. video. Embedded in the end of the camera, the optical axis 23 (not shown here) of the first focusing element 24 (shown in FIG. 20) is perpendicular to the second optical axis 64 of the objective portion 63. do. When not in operation, the binocular image display device closes the cover 65 by placing the alternative mirror 25 in a cavity provided inside the camera case. Pulling on the sliding button 66, the device mechanically connected thereto slides out of the cavity according to the restriction path formed in the camera case, while the cover 65 in front of it opens down and the alternative mirror 25 It is fully opened via the spring connection 55 (shown in Figure 17). In place of the mechanical drive mechanism, in another way, it is possible to configure the manner in which the device is pushed and pulled by the electric motor when the button is pressed.
결론적으로, 본 발명에 따른 화상 디스플레이 장치는 비디오 카메라 및 화상기록장치를 포함하는 다른 장치(캠코더)에서 뷰파인터/모니터로 사용될 수 있다.In conclusion, the image display apparatus according to the present invention can be used as a view finder / monitor in another apparatus (camcorder) including a video camera and an image recording apparatus.
통상적으로, 두 형태의 뷰파인더가 사용된다. 그 중 하나는 비디오카메라에 내장된 마이크로디스플레이를 전방렌즈를 통해 한눈으로 볼 수 있는 일반적인 단안 모니터이다. 이는 자연스럽지 못하고 피곤을 느끼게 하며,다른 눈을 감아야 한다. 다른 형태에서는, 비디오 캠코더의 케이스 위에 폴더방식의 평면패널 모니터가 있다. 그러나, 이는 휴대용 비디오 카메라의 크기를 적절하기 위해서 소형이며, 최대로는 팜의 절반크기일 수 있다. 따라서, 이를 이용하여 매우 좋은 화상을 볼 수 없으며, 섬세한 화상을 보기 어렵다.Typically, two types of viewfinders are used. One of them is a general monocular monitor that allows you to see the microdisplay embedded in the video camera through the front lens. This can cause you to feel unnatural and tired, and close your eyes. In another form, there is a foldable flat panel monitor on the case of a video camcorder. However, it is compact to suit the size of a portable video camera and can be up to half the size of a palm. Therefore, a very good image cannot be seen using this, and it is difficult to see a delicate image.
도19 및 도20의 실시형태에서는, 장치의 화상은 대안미러를 밖으로 열리게 함으로써 국부적으로 볼 수 있거나, 상기 장치를 비디오카메라 밖으로 꺼내어 머리에 착용할 수도 있다. 최근 팜크기를 갖는 비디오 카메라(팜코더)는 동공 사이의 간격보다 작으므로, 이런 비디오 캠코더를 두 눈 사이에까지 들어 올리더라도, 동시에 두 눈으로 볼 수 없으며, 그렇게 하기 위해서는 사시처럼 되어야 한다. 베어링 피스가 펼쳐진 채로 대안미러가 두 눈에 스크린된다. 이는, 대안미러에 나타난, 불투명하고 밝으면서 콘트라스트되는 가상 화상 주위의 모든 방향에서, 적어도 한눈에 대해서는 선명한 시야가 있기 때문이다. 즉, 비디오카메라는 실제로 시야에서 사라진다. 레코딩을 위해서, 특히 두 눈으로 뷰파인더의 화상을 보면서, 화상 주위에 있는 전체영역을 동시에 보는 것이 유익하며, 그 시야로부터 스크린되는 것은 없다.In the embodiment of Figs. 19 and 20, the image of the device can be seen locally by opening the alternative mirror out, or the device can be taken out of the video camera and worn on the head. Recent palm-sized video cameras (palm coders) are smaller than the gap between the pupils, so even if such a video camcorder is lifted up between two eyes, it cannot be seen with both eyes at the same time, and in order to do so, it must be like strabismus. The alternative mirror is screened to both eyes with the bearing piece extended. This is because there is a clear field of view for at least one eye in all directions around the opaque, bright and contrasting virtual image shown in the alternative mirror. In other words, the video camera actually disappears from view. For recording, it is advantageous to see the entire area around the image simultaneously, especially while looking at the image in the viewfinder with both eyes, and nothing is screened from that field of view.
도21에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 뷰파인더로서 이동전화기(67)의 단부에 내장된다. 즉, 상기 장치는 이동전화기의 뷰파인더가 된다. 대안미러(25)를 기구적으로 또는 모터에 의해 완전하게 개방했을 때에 가상 화상이 디스플레이된다.According to Fig. 21, the apparatus according to the present invention is embedded at the end of the mobile telephone 67 as a viewfinder. In other words, the device becomes a viewfinder of the mobile telephone. The virtual image is displayed when the alternative mirror 25 is completely opened mechanically or by a motor.
이동전화기에 구비된 소형 화면은 단지 작은 화면 또는 텍스트정보를 디스플레이하는데 적합하므로, 예를 들어, 인터넷 웹 사이트 또는 전체 E-메일페이지를 이 크기로 해서 읽을 수 없다. 이런 이유로, 이동전화기의 케이스 내에 본 발명에 따른 장치를 장착하거나 외부 어댑터로 이동통신전화기 배터리충전기 연결단에 연결하는 것이 좋다. 도21에 따르면, 본 실시형태에서, 상기 장치를 대안미러를 접은채로 이동전화기 단부에 설치하고, 눈앞까지 들어올려 국부적으로 보거나, 이동전화기의 케이스밖으로 꺼내서 머리에 착용할 수도 있다.Small screens provided in mobile phones are only suitable for displaying small screens or text information, and therefore cannot read Internet web sites or entire e-mail pages at this size, for example. For this reason, it is advisable to mount the device according to the invention in the case of a mobile telephone or to connect it to the battery charger connection terminal with an external adapter. According to Fig. 21, in the present embodiment, the apparatus may be installed at the end of the mobile telephone with the alternative mirror folded and lifted up to the front of the eyes, or may be taken out of the case of the mobile telephone and worn on the head.
도22에 도시된, 본 발명에 따른 화상 디스플레이 장치의 실시형태는 방사형마이크로 디스플레이, 예를 들어, OLED(49)를 포함한다. 본 실시형태는 도17에 도시된 형태와 유사하며, 거기서 사용된 참조번호도 역시 도22에서도 사용된다. X 미러 광빔 분배기(22)와 제1 촛점형성요소(24) 사이의 광경로에는, 변하는 위상에서 마이크로디스플레이 유닛(49)의 화상주파수를 가지며, 전압의 영향으로 어두어지거나 투명해지는 액정셔터(69)가 있다.An embodiment of an image display apparatus according to the present invention, shown in FIG. 22, includes a radial micro display, for example, an OLED 49. As shown in FIG. This embodiment is similar to the form shown in FIG. 17, and the reference numerals used therein are also used in FIG. In the optical path between the X-mirror light beam splitter 22 and the first focusing element 24, a liquid crystal shutter 69 having an image frequency of the microdisplay unit 49 in a changing phase and darkened or transparent under the influence of voltage. There is).
도23에 도시된 실시형태에 따르면, 화상디스플레이장치, 바람직하게는 도17에 따른 장치를 베어링 프레임(70)을 이용하여 사용자의 머리에 부착한다. 상기 베어링 프레임(70)은 2개의 금속 안경사이드암(71)과, 그와 연결구조부(72)로 연결된 금속 브릿지(73)와, 그 브릿지(73)에 솔더링된 2개의 코지지암(74)와, 그 코지지암(74)의 단부에 부착된 코지지패드(75) 및, 바닥에 인접하고 상기 브릿지(73)에 솔더링된 2개의 U자형 클래핑레일(76)으로 구성된다. 여기서, 상기 장치 케이스(51)에서 마이크로디스플레이 유닛(49)에 대향하는 측면에 있는 2개의 걸개단부(overhanging end)를 가이드하여 상하로 슬라이드시킬 수 있다. 상기 브릿지(73)는 안경사이드암(71)의 유사한 물질 및 유사한 크기인 협판이며, 그 상부표면은 안경사이드암(71)상에 전개된 평면에 일치하거나, 평행이다. 이로 인해, 사용자가 착용할 때에, 모서리가 밖으로 보이게 된다. 그 판의 최대 두께는 1.7㎜이며, 이는 동공직경보다 작으므로, 단지 반투명한 그림자선만을 발생시킨다. 이는 시야에 방해가 되지 않는다. 다른 방식에서는, 코지지암(74)은 조절가능한 길이를 갖는 튜브형 관이다(여기서는 미도시됨). 이를 이용하여, 코지지패드(75)와 브릿지(73) 사이의 간격을 설정할 수 있으며, 이로써, 브릿지(73)에 부착된 장치와대안미러(25)를 눈앞에서는 수직으로 설정할 수 있다.According to the embodiment shown in Fig. 23, the image display device, preferably the device according to Fig. 17, is attached to the head of the user using the bearing frame 70. Figs. The bearing frame 70 includes two metal eyeglass side arms 71, a metal bridge 73 connected to the connecting structure 72, two co-support arms 74 soldered to the bridge 73, and And a co-support pad 75 attached to the end of the co-support arm 74, and two U-shaped clapping rails 76 adjacent to the bottom and soldered to the bridge 73. Here, two overhanging ends on the side facing the microdisplay unit 49 in the device case 51 may be guided and slide up and down. The bridge 73 is a plate of similar material and similar size to the spectacle side arm 71, the upper surface of which is coincident with or parallel to the plane developed on the spectacle side arm 71. This makes the corners look outward when the user wears them. The maximum thickness of the plate is 1.7 mm, which is smaller than the pupil diameter, resulting in only translucent shadow lines. This does not interfere with vision. In another way, the nose support arm 74 is a tubular tube having an adjustable length (not shown here). By using this, the distance between the co-support pad 75 and the bridge 73 can be set, whereby the device attached to the bridge 73 and the alternative mirror 25 can be set vertically in front of the eyes.
도24에 따르면, 본 발명에 따른 X미러 광학적 빔 분배기(22:도4 및 도6) 또는 제1 촛점형성요소(24)쌍과, 장치케이스(51)의 사이에는, 마이크로 디스플레이 구동 회로(77), 고주파 송수신부 회로(78), 전력원(79) 및 마이크로프로세서(80)이 잇다. 이러한 배열형태를 이용하여, 상기 장치는 가능한 소형화시킬 수 있으며, 제어신호,비디오신호 및 전력원에 연결하기 위한 선이 요구되지 않는다. 필요한 연산, 화상처리 및 다른 작업은 지역적으로 해결할 수 있다.According to Fig. 24, between the X-mirror optical beam splitter 22 (Figs. 4 and 6) or the first focusing element 24 pair and the device case 51 according to the present invention, the micro display driving circuit 77 ), A high frequency transceiver circuit 78, a power source 79 and a microprocessor 80. Using this arrangement, the device can be as compact as possible, and no wires are required for connection to control signals, video signals and power sources. The necessary calculations, image processing and other tasks can be solved locally.
도25에 실시형태에 따르면, 상기 장치는 안구운동을 검출하는 시스템을 구비한다. 상기 장치는 도17의 장치와 기본적으로 동일하지만, 그 장치와는 달리, 상기 케이스(51)의 단부 위에는, 적외선영역을 반응하는 CCD 화상기록칩(81)이 있으며, 그 타단 위에는 전방렌즈(82)가 그 CCD화상기록칩(81)의 검출면(84)와 직각을 이루고, 우측눈(27)의 대안미러(25) 위에는 적외선영역에서 반사하고 가시광파장영역에서 광을 허용하는 반사요소(85)를 배치하고 소정의 크기와 소정의 각으로 대안미러(25)을 갖는 하나의 장치로 제조하여, 우측눈(27)의 동공(86), 홍채(87) 및 동막(88)으로부터 시작된 빔을 전방렌즈(82)를 통해 검출면(84)으로 반사한다. 우측눈(27)에 비추기 위해서, 상기 전방렌즈(82) 위에는, 그로부터 나오는 적외선이 반사요소(85)상에 투사되는 각으로 배치된 적외선LED가 있으며, 거기서 반사된 후에 우측눈(27)으로 투사된다. CCD화상기록칩(81), 전방렌즈(82) 및 적외선LED(89)는, 그 전방렌즈(82)위치에 광허용개구부를 갖고 장치케이스(51)에 결합된 케이스(미도시)에 설치된다.According to the embodiment of Fig. 25, the apparatus includes a system for detecting eye movement. The apparatus is basically the same as the apparatus of Fig. 17, but unlike the apparatus, on the end of the case 51, there is a CCD image recording chip 81 which reacts with an infrared region, and on the other end of the front lens 82 Is a right angle to the detection surface 84 of the CCD image recording chip 81, and is reflected on the alternative mirror 25 of the right eye 27 in the infrared region and allows light in the visible wavelength region. ) And the beam starting from the pupil 86, the iris 87 and the copper membrane 88 of the right eye 27 by manufacturing a single device having an alternative mirror 25 at a predetermined size and a predetermined angle. Reflected to the detection surface 84 through the front lens 82. To illuminate the right eye 27, above the front lens 82 there is an infrared LED arranged at an angle at which infrared light from it is projected onto the reflecting element 85, where it is reflected and then projected to the right eye 27. do. The CCD image recording chip 81, the front lens 82, and the infrared LED 89 are provided in a case (not shown) coupled to the device case 51 with a light-receiving opening at the front lens 82 position. .
CCD칩(81)에 의해 검출된 화상은, 그 장치 내에 설치되거나 케이블을 통해 연결된 마이크로프로세서에 의해 화상처리프로그램으로 분석된다. 그 마이크로프로세서는 동공 및/또는 홍채윤곽의 위치와 이동으로부터, 마이크로디스플레이 유닛의 스크린 상에서 눈으로 보고 있는 지점을 계산하여, 그 지점에 커서(cursor)를 표시하며, 또한, 눈꺼풀에 의해 동공 및/또는 홍채윤곽이 감기는 순간(깜박거림)도 검출하여, 명령어로서 이를 해석하도록 클릭한다. 어두운 동공과 밝은 홍채 또는 그 홍채와 눈의 백색부분(공막)의 콘트라스를, 외부의 빛조건과 산란하는 눈의 섬광과 독립적으로 증가시키기 위해, 홍채와 그 인접환경이 적외선으로 비치도록 하는 것이 바람직하다. 사용자가 적외선을 보지 못하므로, 그 적외선에 의해 방해받지 않기 때문이다.The image detected by the CCD chip 81 is analyzed by an image processing program by a microprocessor installed in the apparatus or connected through a cable. The microprocessor calculates, from the position and movement of the pupil and / or the iris contour, a point on the screen of the microdisplay unit that is viewed by the eye, and displays a cursor at that point, and also by the eyelid and / or the eyelid. Alternatively, the moment the iris outline winds up (blinks) is detected and clicked to interpret it as a command. In order to increase the contrast of the dark pupil and bright iris or its iris and the white part of the eye (in sclera) independently of external light conditions and the glare of the scattering eye, it is desirable to allow the iris and its surroundings to shine in the infrared. Do. This is because the user does not see the infrared rays and is not disturbed by the infrared rays.
도26의 실시형태는 시력보조장치 및 야간촬상장치이며, 기본적으로 도17의 장치이지만, 그 장치와는 달리, 코에 맞게 형성된 덴트(51)위에, CCD화상기록칩(90)이 있고, 마이크로디스플레이 유닛(49)위에, 상기 칩(90)의 검출면(93)에 수직인 광학축(92)를 갖는 전방렌즈(91)이 있다. 상기 CCD화상기록칩(90)과 전방렌즈(91)는, 전방렌즈(91)위치에 광허용개구부를 가지며 장치케이스와 결합된, 커버(미도시)로 케이스화된다. CCD화상기록칩(90)의 검출면은 제1 촛점형성요소(24)이 광학축과 광분배기(22)의 미러-크로싱 교선(도17의 교선(4))에 의해 정의된 평면에 평행인 평면을 갖는다. CCD칩(90)에 의해 기록된 화상은 최초강도의 몇배인 광강도-실제 설정에 따라 달라짐-로 마이크로디스플레이(49: 도26에서는 미도시함)의 스크린(49a)상에 나타난다. 이 경우에, 본 장치의 이용은, 약한 조명조건에서, 예를 들어 저녁 또는 완전치 못한 조명에서 적절히 방향을 잡을 수 없는, 시력이 저하된 사람들에게 유익하다. CCD가 적외선영역근처에서 감도를 가지면, 마이크로디스플레이 스크린 상의 적외선 화상을 디스플레이하여 사용자에게 적외선광원에 의해 방사되는 영역을 제공하는 완전한 어둠속에서도 방향성을 갖게 할 수 있다.The embodiment of Fig. 26 is a vision aiding device and a night vision device, and is basically the device of Fig. 17. However, unlike the device, a CCD image recording chip 90 is provided on the dent 51 formed to fit the nose. On the display unit 49 is a front lens 91 having an optical axis 92 perpendicular to the detection surface 93 of the chip 90. The CCD image recording chip 90 and the front lens 91 are encased in a cover (not shown), which is combined with an apparatus case having a light-receiving opening at the front lens 91 position. The detection surface of the CCD image recording chip 90 is such that the first focusing element 24 is parallel to the plane defined by the optical axis and the mirror-crossing intersection of the optical splitter 22 (intersection 4 in FIG. 17). Have a flat surface. The image recorded by the CCD chip 90 appears on the screen 49a of the microdisplay 49 (not shown in Fig. 26) at light intensity, which is several times the original intensity, depending on the actual setting. In this case, the use of the device is beneficial for people with low vision who are unable to properly orient in weak lighting conditions, for example in the evening or in incomplete lighting. If the CCD has a sensitivity near the infrared region, it can display an infrared image on the microdisplay screen to make it directional even in complete darkness, providing the user with an area emitted by the infrared light source.
도27 및 28에 도시된 바와 같이, 초박형 반투명미러로 이루어진 요소(22: 도9a-9c에 도시됨)의 수신측에 배치된 마이크로디스플레이(49)는 반사형이며, 그 스크린(49a)은 상기 요소(22)의 타측(디스플레이에 본 위치)에 위치한 프레넬렌즈(Fresnel lens: 94)에 의해 전방으로부터 비춰지며, 그 대부분 또는 모든 부분은 평면평행판(13,14)사이의 공간에 위치하고, 그 프레넬렌즈(94)는 LED(95)의 광빔을 평행하게 하여 제1 편광기(96)와 요소(22)의 반사면을 통해 스크린(49a)에 투사한다. 상기 광빔은 스크린(49a)에서, X 미러 요소(22)와, 제2 편광기(97a) 또는 제3 편광기(97b)와 제2 촛점형성요소(24) 및 대안미러(25)를 통해 눈으로 도달한다.As shown in Figs. 27 and 28, the microdisplay 49 disposed on the receiving side of the element 22 made of ultra-thin translucent mirror (shown in Figs. 9A-9C) is a reflection type, and the screen 49a is the above-mentioned. Illuminated from the front by a Fresnel lens 94 located on the other side of the element 22 (as seen from the display), most or all of which is located in the space between the planar parallel plates 13, 14, The Fresnel lens 94 projects the light beam of the LED 95 in parallel and projects it onto the screen 49a through the reflecting surface of the first polarizer 96 and the element 22. The light beam reaches the eye at the screen 49a through the X mirror element 22, the second polarizer 97a or the third polarizer 97b, the second focusing element 24 and the alternative mirror 25. do.
도29에 도시된 쌍인식 디스플레이 장치의 실시형태에 따르면, 상기 쌍안식 디스플레이 장치는 대안미러(25a), 그 대안미러(25a) 사이에 위치한 마이크로디스플레이(49b), 빔분배요소(22a), 촛점형성요소(24a), 디스플레이 하우징(56a), 마이크로폰(108), 노이즈클립(60a) 및, 코높이에서 착용자의 머리둘레보다 긴, 연성 지지루프(flexible retaining loop: 105)를 포함한다. 상기 지지루프(105)는 전체를 전기케이블로 형성되어, 2개의 이어폰(106)와 제어유닛(107)을 포함하며, 그 제어유닛(107)과 디스플레이 하우징(56a) 중 하나는, 마이크로디스플레이 구동전자장치, 고주파 트랜시버 회로, 디지털 텔레비전 수신회로, 마이크로프로세서 및 전력원 중 임의의 것을 포함한다.According to the embodiment of the bi-directional display device shown in FIG. 29, the binocular display device includes an alternative mirror 25a, a microdisplay 49b positioned between the alternative mirror 25a, a beam distribution element 22a, and a focus. Forming element 24a, display housing 56a, microphone 108, noise clip 60a, and a flexible retaining loop 105, longer than the wearer's head at nose level. The support loop 105 is formed entirely of an electric cable, and includes two earphones 106 and a control unit 107, one of the control unit 107 and the display housing 56a, which drives the microdisplay. Any of electronics, high frequency transceiver circuits, digital television receiver circuits, microprocessors, and power sources.
본 발명에 따른 광빔 분배기의 장점은, 최소 공간만이 요구되고 최소 중량를 가지며, 원하는 정도로 물체원에 인접하게 배치할 수 있고, 그 장치의 화상이 탁월한 질을 갖는다는 것이다. 이와 유사하게 쌍안식 화상 디스플레이 장치는 작은공간이 요구되고 작은 중량을 가지며, 제조이 간단하며, 다양하게 응용될 수 있다.An advantage of the light beam splitter according to the invention is that only a minimum space is required, has a minimum weight, can be placed as close to the object source as desired, and the image of the device has excellent quality. Similarly, the binocular image display device requires a small space, has a small weight, is simple to manufacture, and can be applied in various applications.
본 발명은 상기 분배기 또는 여기서 언급된 장치의 실시형태에 제한되지 않으며, 이를 실현할 수 있는 다른 실시형태도 청구범위에 의해 정의된 보호되는 해결방안의 범위에 있다. 예를 들어, 이미지를 확대하기 위해서, 추가적인 촛점형성요소와 반투명 또는 완전투명미러를 배치할 수도 있다.The present invention is not limited to the embodiments of the dispenser or the apparatus mentioned herein, and other embodiments in which this can be realized are also within the scope of the protected solution defined by the claims. For example, to enlarge the image, additional focusing elements and semitransparent or fully transparent mirrors may be placed.
Claims (33)
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU0000621A HU0000621D0 (en) | 2000-02-11 | 2000-02-11 | Optical beam splitter with an x-shaped mirror and binocular display apparatus |
HUP0000621 | 2000-02-11 | ||
HUP0003910 | 2000-10-05 | ||
HU0003910A HUP0003910A2 (en) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | Optical beam-splitter as well as binocular display apparatus |
HUP0004480 | 2000-11-14 | ||
HU0004480A HUP0004480A2 (en) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Optical beam splitter as well as binocular display apparatus |
PCT/HU2000/000119 WO2001059507A1 (en) | 2000-02-11 | 2000-11-22 | Optical beam-splitter unit and binocular display device containing such a unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20020086521A true KR20020086521A (en) | 2002-11-18 |
Family
ID=89978753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020027010432A KR20020086521A (en) | 2000-02-11 | 2000-11-22 | Optical beam-splitter unit and binocular display device containing such a unit |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1259850A1 (en) |
JP (1) | JP2003522974A (en) |
KR (1) | KR20020086521A (en) |
CN (1) | CN1452725A (en) |
AU (1) | AU1873801A (en) |
BR (1) | BR0017118A (en) |
CA (1) | CA2399698A1 (en) |
MX (1) | MXPA02007705A (en) |
WO (1) | WO2001059507A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150012373A (en) * | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 엘지전자 주식회사 | Wearable display device |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
HUP0203993A2 (en) | 2002-11-19 | 2004-08-30 | László Domján | Optical system of binocular video glass |
EP1692559A1 (en) * | 2003-12-12 | 2006-08-23 | Headplay, Inc. | Optical arrangements for head mounted displays |
EP1757974B1 (en) | 2004-05-17 | 2012-08-29 | Olympus Corporation | Head-mounted type image display device |
JP4581632B2 (en) * | 2004-10-29 | 2010-11-17 | コニカミノルタフォトイメージング株式会社 | Video display device |
JP2008165063A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Scalar Corp | Head mounted display |
JP5030595B2 (en) | 2007-01-09 | 2012-09-19 | スカラ株式会社 | Head mounted display |
JPWO2008096719A1 (en) * | 2007-02-05 | 2010-05-20 | 高橋 淳 | Head mounted display with open peripheral vision |
KR102028732B1 (en) * | 2012-04-05 | 2019-10-04 | 매직 립, 인코포레이티드 | Wide-field of view (fov) imaging devices with active foveation capability |
JP6019918B2 (en) * | 2012-08-17 | 2016-11-02 | セイコーエプソン株式会社 | Virtual image display device |
DE102014107981A1 (en) | 2014-06-05 | 2015-12-17 | Hejtec Gmbh | Device for producing an artificial starry sky |
US9902120B2 (en) | 2015-02-09 | 2018-02-27 | Omnivision Technologies, Inc. | Wide-angle camera using achromatic doublet prism array and method of manufacturing the same |
WO2017027951A1 (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | KEWIN, James, Patrick, Shea | Mounting apparatus for mounting a camera adjacent an object |
JP2019505843A (en) | 2016-01-22 | 2019-02-28 | コーニング インコーポレイテッド | Wide-view personal display device |
CN107797277A (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-13 | 中兴通讯股份有限公司 | A kind of wearable device |
US10976551B2 (en) | 2017-08-30 | 2021-04-13 | Corning Incorporated | Wide field personal display device |
CN109725482B (en) * | 2017-10-31 | 2021-05-04 | 中强光电股份有限公司 | X-type adjusting module, light combining device using X-type adjusting module and projector |
CN108828774A (en) * | 2018-07-02 | 2018-11-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | Virtual reality shows equipment |
US10866412B2 (en) * | 2018-12-07 | 2020-12-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compact head-mounted display system |
CN109696751B (en) * | 2019-03-07 | 2021-02-02 | 上海理工大学 | Optical lens assembly for generating super-chiral optical field |
CN112539566A (en) * | 2020-10-30 | 2021-03-23 | 东方宏海新能源科技发展有限公司 | Butterfly type solar system focusing device |
CN112461052A (en) * | 2020-11-26 | 2021-03-09 | 中国航空制造技术研究院 | Multi-interference-waveband laser directional infrared counterrotating tower |
DE102022129229B4 (en) | 2022-11-04 | 2024-09-12 | Karl Storz Se & Co. Kg | Beam combiner and lighting device |
CH720613A1 (en) * | 2023-03-17 | 2024-09-30 | Richemont Int Sa | Watchmaker's or jeweler's loupe |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2973683A (en) * | 1957-08-12 | 1961-03-07 | American Optical Corp | Dichroic mirror assembly |
WO1985004961A1 (en) * | 1984-04-16 | 1985-11-07 | Hughes Aircraft Company | Biocular holographic helmet mounted display |
HU212134B (en) * | 1993-07-27 | 1998-06-29 | László Holakovszky | Picture displaying device supported on the head preferably for displaying tv pictures |
JP3582097B2 (en) * | 1994-04-15 | 2004-10-27 | ソニー株式会社 | Visual device |
EP0775327B1 (en) * | 1994-08-10 | 1998-07-22 | Retinal Display Cayman Ltd. | Head mounted display optics |
GB9618331D0 (en) * | 1996-09-03 | 1996-10-16 | Virtuality Ip Ltd | Display apparatus |
JPH1184114A (en) * | 1997-09-02 | 1999-03-26 | Nikon Corp | Cross dichroic prism and its production |
US6101041A (en) * | 1997-05-13 | 2000-08-08 | Nikon Corporation | Cross dichroic prism, method of making the same, and full-color projector using the same |
CN1125998C (en) * | 1998-01-28 | 2003-10-29 | 皇家菲利浦电子有限公司 | Head-mounted display |
-
2000
- 2000-11-22 AU AU18738/01A patent/AU1873801A/en not_active Abandoned
- 2000-11-22 KR KR1020027010432A patent/KR20020086521A/en not_active Application Discontinuation
- 2000-11-22 BR BR0017118-2A patent/BR0017118A/en not_active Application Discontinuation
- 2000-11-22 MX MXPA02007705A patent/MXPA02007705A/en unknown
- 2000-11-22 CA CA002399698A patent/CA2399698A1/en not_active Abandoned
- 2000-11-22 EP EP00981504A patent/EP1259850A1/en not_active Withdrawn
- 2000-11-22 JP JP2001558780A patent/JP2003522974A/en active Pending
- 2000-11-22 WO PCT/HU2000/000119 patent/WO2001059507A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-11-22 CN CN00819417A patent/CN1452725A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150012373A (en) * | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 엘지전자 주식회사 | Wearable display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MXPA02007705A (en) | 2004-09-10 |
WO2001059507A1 (en) | 2001-08-16 |
BR0017118A (en) | 2003-01-07 |
CN1452725A (en) | 2003-10-29 |
CA2399698A1 (en) | 2001-08-16 |
EP1259850A1 (en) | 2002-11-27 |
AU1873801A (en) | 2001-08-20 |
JP2003522974A (en) | 2003-07-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20020086521A (en) | Optical beam-splitter unit and binocular display device containing such a unit | |
RU2324960C2 (en) | Light-conducting optical element | |
KR100441697B1 (en) | Compact optical system and packaging for head mounted display | |
JP4411547B2 (en) | Image display device | |
EP0437424B1 (en) | Stereoscopic video image display appliance wearable on head like spectacles | |
US8079713B2 (en) | Near eye display system | |
JP6535456B2 (en) | Image projection apparatus and head mounted display | |
CN107111132A (en) | The compact wear-type display system protected by hyperfine structure | |
US7492330B2 (en) | Cap with display device | |
JPH10301055A (en) | Image display device | |
KR20020083737A (en) | Wearable display system | |
JP2003035869A (en) | Optical system and device using the same | |
JP4751532B2 (en) | Optical system and apparatus using the same | |
JPH07209600A (en) | Information display device | |
CN107111143B (en) | Vision system and film viewer | |
CN208141050U (en) | AR glasses with augmented reality function | |
JP4423776B2 (en) | Video display device | |
JP3658951B2 (en) | Head-mounted display device | |
JPH09281616A (en) | Video projecting device, adapter device therefor and optical member | |
JP2982214B2 (en) | Glasses-type image display device | |
JPWO2019077975A1 (en) | Video display and optical see-through display | |
JPH06110014A (en) | Spectacle type video display device | |
JPH05176260A (en) | Eyeglasses type video display device | |
WO2008081971A1 (en) | Head mount display | |
JP2005284023A (en) | Transmissive video display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |