KR200274501Y1

KR200274501Y1 - 단일 화상원으로 3차원 영상 구현이 가능한 헤드 장착디스플레이

Info

Publication number: KR200274501Y1
Application number: KR2020020003685U
Authority: KR
Inventors: 김동현
Original assignee: 김동현
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2002-05-04

Abstract

본 고안은 단일 화상원으로 3차원 영상 구현이 가능한 헤드 장착 디스플레이에 관한 것으로, 광을 발생시키는 조명장치와, 이 조명장치에서 입사되는 광을 반사하는 화상원과, 상기 화상원에서 반사된 광을 좌우방향으로 분리하는 프리즘과, 상기 프리즘에서 분리된 광을 반사하는 한 쌍의 풀미러로 이루어지는 헤드 장착 디스플레이에 있어서, 상기 풀미러에서 반사하는 광을 착용자의 두눈으로 각각 입사하는 한 쌍의 투과렌즈와, 상기 풀미러와 투과렌즈 사이에 설치되며, 특정시간에 한쪽의 영상만을 볼 수 있게 하기 위해 상기 풀미러에서 반사하는 광을 스위칭에 따라 흡수, 투과 시키는 한쌍의 LC패널로 이루어져, 단일 반사식 화상원에서 입사되는 광을 좌우로 분리하여 착용자의 두눈으로 반사하고, 착용자의 두 눈으로 반사되는 광을 LC패널의 스위칭에 의해 교대로 흡수, 투과하여 특정시간에는 착용자가 한쪽의 영상만을 볼 수 있도록 함으로써 보다 저렴한 비용으로 3차원 영상을 구현 할 수 있다.

Description

단일 화상원으로 3차원 영상 구현이 가능한 헤드 장착 디스플레이{Head mounted display for realizing 3D images through single displayer}

본 고안은 헤드 장착 디스플레이에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 단일 반사식 화상원을 사용하여 착용자의 오른쪽, 왼쪽으로 반사되는 광을 일정주기로 교대로 흡수, 반사하여 특정시간에 한쪽의 영상만을 볼 수 있도록 함으로써 단일 화상원으로 3차원 영상 구현이 가능한 헤드 장착 디스플레이에 관한 것이다.

일반적으로 헤드 장착 디스플레이는 한쌍의 안경으로 되어 있거나 이미지를 만들어내는 작은 모니터가 사용자의 눈 앞쪽에 위치하도록 만들어진 헬멧으로착용자가 보는 이미지를 3차원적으로 나타내는 장치를 말한다.

종래의 헤드 장착 디스플레이는 착용자의 양쪽 눈들 각각을 위한 독립적으로 분리된 두 개의 비디오 디스플레이 한 쌍을 사용하고, 이 비디오 디스플레이는 착용자의 각각의 눈들에 오른쪽, 왼쪽 영상을 제공하여 거리감을 조장한다.

그러나, 상기와 같이 종래의 헤드 장착 디스플레이는 두 개의 비디오 디스플레이를 사용하므로 그 제작단가가 높으며, 물리적인 중량은 무겁고, 부피는 커서 착용자가 사용하기가 불편하다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해소하기 위한 도 1과 같이 하나의 디스플레이를 사용한 헤드 장착 디스플레이가 개발되었다.

도 1은 종래의 단일 화상원으로 구성된 헤드 장착 디스플레이를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 하나의 디스플레이로 구성되는 헤드 장착 디스플레이는 단일 반사식 화상원(2)과, 이 화상원(2)에 입사되는 광을 발생하는 조명장치(1)와, 상기 화상원(2)과 조명장치(1) 사이에 제공되며, 상기 조명장치(1)로 부터 발생되어 화상원에 입사되는 광을 통과시키며 사용자의 두눈 각각에 제공되는 두 영상을 만들기 위해 화상원에서 반사된 광을 좌우방향으로 분리하는 프리즘(3)과, 상기 프림즘(3)에 의해 분리된 광을 반사하여 사용자의 두눈으로 각각 입사하는 풀미러(4a, 4b)로 구성된다.

상기 프리즘(3)은 각 조각의 한면에 금속 또는 유전체의 코팅이 된 유리 프리즘의 4조각으로 이루어져 있으며, 상기 4조각의 유리 프리즘은 서로 X 형태로 결합되는 X프리즘 빔스플리터를 사용한다.

따라서, 하나의 반사식 화상원(2)과, 이 화상원(2)에 입사되는 광을 발생하는 조명장치(1)와, 화상원(2)과 조명장치(1) 사이에서 조명장치(1)로부터 발생되어 화상원(2)에 입사되는 광을 통과시키며 사용자의 두눈 각각에 제공되는 두 영상을 만들기 위해 화상원에서 반사된 광을 좌우방향으로 분리하는 프리즘(3)을 가짐으로 보다 간단한 구성 및 저비용으로 헤드 장착 디스플레이를 제공한다.

그러나, 단일 화상원(2)에서 반사하는 광은 상기 프리즘(3)을 통해 좌우방향으로 분리되고, 이 광은 풀미러(4a, 4b)에 반사되어 착용자의 두눈에 각각 입사되므로 동일한 영상을 오른쪽, 왼쪽 눈에 표시하므로 3차원적인 입체영상을 구현하기가 어렵다는 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 단일 반사식 화상원을 사용하여 착용자의 오른쪽, 왼쪽으로 반사되는 광을 일정주기로 교대로 흡수, 반사하여 특정시간에 한쪽의 영상만을 볼 수 있도록 함으로써보다 저렴한 비용으로 3차원 영상을 구현하기 위한 것이다.

도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 단일 화상원으로 3차원 영상 구현이 가능한 헤드 장착 디스플레이를 도시한 개념도이다.

도 3a는 입사광의 투과를 설명하기 위한 LC패널의 사시도이다.

도 3b는 입사광의 흡수를 설명하기 위한 LC패널의 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 10 : 조명장치 2, 20 : 화상원

3, 30 : 프리즘 4a, 4b, 40a, 40b : 풀미러

50a, 50b : 투과렌즈 60a, 60b : LC패널

61 : 전면 편광판 62 : 후면 편관판

63, 64 : 유리층 65 : 액정

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 다음과 같이 이루어져 있다.

광을 발생시키는 조명장치와, 이 조명장치에서 입사되는 광을 반사하는 화상원과, 상기 화상원에서 반사된 광을 좌우방향으로 분리하는 프리즘과, 상기 프리즘에서 분리된 광을 반사하는 한 쌍의 풀미러로 이루어지는 헤드 장착 디스플레이에 있어서,

상기 풀미러에서 반사하는 광을 착용자의 두눈으로 각각 입사하는 한 쌍의 투과렌즈와;

상기 풀미러와 투과렌즈 사이에 설치되며, 특정시간에 한쪽의 영상만을 볼 수 있게 하기 위해 상기 풀미러에서 반사하는 광을 스위칭에 따라 흡수, 투과 시키는 한쌍의 LC패널를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 고안의 바람직한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 본 고안의 단일 화상원으로 3차원 영상 구현이 가능한 헤드 장착 디스플레이는 광을 발생시키는 조명장치(10)와, 이 조명장치(10)에서 입사되는 광을 반사하는 화상원(20)과, 상기 조명장치(10)와 화상원(20) 사이에 설치되며, 상기 화상원(20)에서 반사된 광을 좌우방향으로 분리하는 프리즘(30)과, 상기 프리즘(30)에서 분리된 광을 사용자의 두눈으로 각각 입사하는 한 쌍의 풀미러(40a, 40b)와, 상기 풀미러(40a, 40b)에서 입사하는 광을 투과시키는 한 쌍의 투과렌즈(50a, 50b)와, 상기 풀미러(40a, 40b)와 투과렌즈(50a, 50b) 사이에 각각 설치되며, 상기 풀미러(40a, 40b)에서 입사하는 광을 투과 또는 흡수하는 한쌍의 LC패널(Liquid Crystal Panel, 60a, 60b, 이하 'LC패널'이라함)로 이루어져 있다.

상기 화상원(20)은 표준 CMOS 기술로 제작된 반사형 강 유전 액정 디스플레이(Ferroelectric Liquid Crystal Display)를 사용한다.

예를들면, 상기 반사형 강 유전 액정 디스플레이는 DRAM 상에 광학적 풀미러를 형성하고, 외부 유리판 내면에 투명전극과 배향층을 형성하여 상기 배향층과 풀미러 사이에 강유전성 액정(FLC)을 주입하여 구성하는 것으로 입사광이 강유전성 액정에 의해 출사된다.

상기 프리즘(30)은 상기 단일 반사식 화상원(20)으로 부터 반사되는 단일 영상을 착용자의 두 눈을 위해 분리되는 좌우 영상으로 나누기 위해 X프리즘 빔스플리터를 사용한다.

상기 X프리즘 빔스플리터는 각 조각의 한면에 금속 또는 유전체의 코팅이 된 유리 프리즘의 4조각으로 이루어져 있으며, 상기 4조각의 유리 프리즘은 서로 X 형태로 결합된다.

상기 LC패널(60a, 60b)은 도 3a 내지 도 3b와 같이 전면 편광판(61)과 후면 편광판(62) 사이에 유리층(63, 64)이 각각 형성되어 있으며, 상기 유리층(63, 64) 사이에 액정(65)이 주입되어 있고, 상기 전면 편광판(61)과 후면 편광판(62)은 90°의 편광성을 가진다.

상기와 같이 형성되어 있는 LC패널(60a, 60b)에 전원을 인가하지 않으면, 도 3a와 같이 상기 전면 편광판(61)으로 입력되는 입사광은 상기 유리층(63, 64) 사이에 주입되어 있는 액정(65)을 따라 90° 편광되고, 상기와 같이 90°로 편광된 입사광은 상기 후면 편광판(62)을 투과하게 된다.

그러나, 상기 LC패널(60a, 60b)에 전원을 인가하면, 도 3b와 같이 상기 유리층(63, 64) 사이에 주입되어 있는 액정(65)은 전계방향으로 배열되게 되며, 상기 전면 편광판(61)으로 입력되는 입사광은 전계방향으로 배열된 액정(65)에 의해 90°의 편광없이 직전하게 되어 후면 편광판(62)을 투과 하지 못하고 흡수된다.

따라서, 상기 LC패널(60a, 60b)에 인가되는 전원을 스위칭함으로써 입사되는 광을 흡수하거나 투과할 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 조명장치(10)에서 발생한 광은 광축 상에 있는 프리즘(30)을 통과하여 반사식 화상원(20)에 입사된다.

상기 화상원(20)은 프리즘(30)을 통과하여 입사한 광을 반사하여 영상으로 재생하고, 이 영상은 다시 광축을 따라 상기 프리즘(30)에 입사된다.

상기 프리즘(30)은 화상원(20)에서 입사되는 영상을 좌우 영상으로 분리하여광축을 따라 좌우 풀미러(40a, 40b)에 입사한다.

상기 좌우 풀미러(40a, 40b)는 상기 프리즘(30)에 입사하는 영상을 반사하고, 반사된 영상은 좌우 LC패널(60a, 60b)과, 좌우 투과렌즈(50a, 50b)를 통해 사용자의 두 눈으로 각각 입사한다.

이때, 상기 좌우 LC패널(60a, 60b)은 일정한 주기에 의해 교대로 온/오프 되어, 턴온된 LC패널(60a, 60b)은 입사되는 영상을 흡수하고, 턴오프된 LC패널(6a, 60b)은 영상을 투과시킨다.

예를들면, 설정되어 있는 특정시간 동안 주기적으로 좌측 LC패널(60a)이 온되면 우측 LC패널(60b)이 오프되며, 이와 반대로 좌측 LC패널(60a)이 오프되면, 우측 LC패널(60b)이 오프되도록 스위칭된다.

상기 좌우 LC패널(60a, 60b)이 스위칭되면, 상기 풀미러(40a, 40b)를 통해 입사되는 영상은 스위칭 주기에 따라 흡수, 투과되어 일정한 시차로 착용자의 두 눈에 입사된다.

따라서, 착용자는 좌우 두 눈으로 입사되는 영상을 상기 좌우 LC패널(60a, 60b)의 스위칭 주기에 따라 한쪽의 영상만을 교대로 볼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 단일 반사식 화상원에서 입사되는 광을 좌우로 분리하여 착용자의 두눈으로 반사하고, 착용자의 두 눈으로 반사되는 광을 LC패널의 스위칭에 의해 교대로 흡수, 투과하여 특정시간에는 착용자가 한쪽의 영상만을 볼 수 있도록 함으로써 보다 저렴한 비용으로 3차원 영상을 구현 할 수있다.

Claims

광을 발생시키는 조명장치(10)와, 이 조명장치(10)에서 입사되는 광을 반사하는 화상원(20)과, 상기 화상원(20)에서 반사된 광을 좌우방향으로 분리하는 프리즘(30)과, 상기 프리즘(30)에서 분리된 광을 반사하는 한 쌍의 풀미러(40a, 40b)로 이루어지는 헤드 장착 디스플레이에 있어서,

상기 풀미러(40a, 40b)에서 반사하는 광을 착용자의 두눈으로 각각 입사하는 한 쌍의 투과렌즈(50a, 50b)와;

상기 풀미러(40a, 40b)와 투과렌즈(50a, 50b) 사이에 설치되며, 특정시간에 한쪽의 영상만을 볼 수 있게 하기 위해 상기 풀미러(40a, 40b)에서 반사하는 광을 스위칭에 따라 흡수, 투과 시키는 한쌍의 LC패널(60a, 60b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 화상원으로 3차원 영상 구현이 가능한 헤드 장착 디스플레이.