KR20070057142A - 사용자의 동공 간격에 맞추는 조절장치를 포함하는 안과디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광선 생성 시스템의 소형 스크린(20)으로부터 방출되는 광선을 형성하고 이미지(I)를 볼 수 있도록 사용자의 눈(O) 쪽으로 광선이 향하게 하는 광학 영상장치(10)를 포함하고, 상기 영상장치는 출력 광학 축(A)을 구비하는, 안과 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명은 광학 축(A)에 실질적으로 수직하는 평면에서 상기 이미지(I1, I2)의 위치를 조절하는 수단을 포함하는, 사용자의 동공 간격에 맞추는 조절장치를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

광선 생성 시스템, 소형 스크린, 영상장치, 광학 축

Description

사용자의 동공 간격에 맞추는 조절장치를 포함하는 안과 디스플레이 장치{OPHTHALMIC DISPLAY COMPRISING A DEVICE FOR ADJUSTMENT TO THE USER'S PUPIL SPACING}

본 발명은 이미지 또는 멀티미디어 형태의 정보가 투영되도록 하는 광학 영상장치와 안과 렌즈를 포함하는 안과 디스플레이 장치에 관한 것이다. 여기에서 "렌즈"라는 용어는 안경 프레임에 위치되기에 특히 적합한 광학 시스템을 의미하도록 사용된다.

미국특허 제5 886 882호는 투영 인서트를 제공하는 안과 렌즈를 개시한다. 이러한 투영 인서트는 소형 스크린과 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드(LED) 형태의 전자 신호로부터 광선을 생성시키는 전자 및 광학 시스템에 의해 전달되는 광선을 형성하기 위한 광학 영상장치로 구성되어 있다. 정보 내용물을 볼 수 있도록 광학 반도체는 광선을 사용자의 눈 쪽으로 향하게 한다.

종래 기술의 디스플레이 장치의 한 예가 도 1에 보다 상세히 도시되어 있다.

예를 들어, 광학 영상장치는 미국특허 제5 886 822호와 동일하다.

정보를 전달하는 전자 신호는 케이블(7)에 의해 소형 스크린으로 보내진다. 이 신호에 기초하여, 배경 프로젝터(2)에 의해 조명이 비추어지는 소형 스크린(1)은 정보에 대응하는 픽셀 이미지를 생성한다. 예를 들어, 320X240 픽셀을 포함하고 4.8밀리미터(mm)X3.6mm의 크기를 갖는 "코핀(Kopin) 사이버디스플레이 320 컬러" 스크린을 사용할 수 있다. 스크린(1)은 기계적 인터페이스(3)에 의해 광학 영상장치(5)에 대해 고정되어 있다. 투영 쉘(4)은 조립체의 모든 부분 또는 일부를 보호한다. 스크린(1)은 광학 요소(8)와, 이 경우에는 거울과 렌즈와 연결된다.

광학 영상장치(5)는 전달 프리즘(5a)과 카운터 프리즘(5b)과 1/4파장 판(5c)과 구형 만긴(Mangin) 거울(5d)을 포함한다. 구형 만긴 거울은 평면-구형 렌즈로서 그 구형 표면은 알루미늄 도금 처리에 의해 또는 이에 대응하는 처리에 의해 반사하도록 만들어져있다.

영상장치(5)는 또한 전달 프리즘(5a) 또는 카운터 프리즘(5b) 중 어느 하나에서 얇은 층의 피복 형태로, 또는 두 개의 앞서 언급한 요소 사이에 고정된 필름에 의해서 구현될 수 있는 편광 분할기 처리(6)를 포함한다.

영상장치(5)는 몰딩된 렌즈(9)에 박히고, 하우징은 렌즈의 후방에 대해 전방을 향하도록 위치되고, 반사 처리 요소(5e)가 렌즈에 포함된다. 동일한 원리로, 하우징은 렌즈(9)의 한 쪽 측면에 배치될 수 있고, 반사 처리 요소(5e)는 없을 것이다.

"렌즈"라는 용어는 특히 안경의 프레임에 장착되기에 적합한 광학적으로 교정하는 렌즈에 대해 사용된다. 이러한 안과 렌즈는 시력을 교정하는 것과, 반사와 오염 그리고 스크래칭 등등을 방지하기 위한 코팅과 같은 일반적인 기능을 제공한다.

도 1은 영상장치의 출력 광학 축(A)에 중심을 갖고 있는 눈(O)에 대한 이상적인 위치를 보여주고, 이 이미지는 또한 축(A)의 중심에 있다. 이러한 완벽한 위치는 주어진 사용자에 대해 영상장치(5)를 렌즈(9)에 위치시킴으로써 이루어질 수 있다. 그러나, 영상장치가 설치되고 보통 안경 프레임에 장착된 이러한 렌즈 또는 대응하는 지지부는 상이한 구조형태를 제공하는 다수의 착용자에 의해 효과적으로 사용되는데 적합하여야 한다.

특히 동공 간격, 즉 착용자의 두 동공 사이의 거리는 사람마다 다르다. 그 결과, 주어진 정보 안경에 대해서, 도 2에 도시된 것처럼 문제가 발생한다.

이 도면은 "결합기(combiner)"라고 불리는 큐브(5A)에 의해 표현되는, 카운터 프리즘(5b)와 1/4파장 판(5c)과 구형 만긴(Mangin) 거울(5d)을 갖는 렌즈(9) 만을 보여준다. 결합기(5A)는 유리창 처럼 작용하고, 도 2에 도시된 것처럼 광학 축(A)에서 조금 벗어나 있는 눈(O)에 대해 결합기는 한정된 치수 때문에 광선의 일부를 차단한다. 이로써 이미지(I)의 일부를, 보통 그 주변을 어둡게 하는 광학 효과인 비녜트(vignette) 현상이 일어나고, 따라서 보는 것을 어렵게 만든다. 도 2에 도시된 것처럼, 이미지의 일부(P)만을 눈(O)으로 정확히 볼 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 도 3에 도시된 것처럼 정보 이미지(I)가 착용자의 눈의 위치에 적절히 적합하게 되고 결합기(5A)로 구성된 창문을 통해 완전히 보여질 수 있도록 디스플레이 장치를 조절하여 이미지(I)의 위치를 조절하는 것을 제안한다.

본 발명은 조절을 위해 조종하기에 편안하고 변하지 않는 전체 크기의 디스플레이를 제안하면서 상기 문제점을 해결한다.

본 발명은 광선 발생기 시스템의 소형 스크린에 의해 방출되는 광선을 형성하고 이미지를 볼 수 있도록 착용자의 눈 쪽으로 광선을 향하게 하는 광학 영상장치를 포함하고, 상기 광학 영상장치는 출력 광학 축을 제공하고, 상기 광학 영상장치는 안경 프레임에 장착하기 위한 렌즈에 결합되는, 안과 디스플레이 장치에 있어서, 사용자의 동공 간격에 맞추는 조절장치를 포함하고, 상기 조절장치는 광학 축에 수직하는 면에서 상기 이미지의 위치를 조절하는 수단을 포함하고, 상기 조절장치는 상기 광선 발생기 시스템을 포함하는 하우징의 내부에 있는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 광선 발생기 시스템은 상기 스크린이 길이방향 평면에서 평행하게 이동될 수 있도록 이동식 연결부에 의해 상기 스크린을 연결시키는 고정판으로 불리는 고정부를 포함한다.

본 발명에서, 하우징은 주면 매체로부터 그리고 충격으로부터 또한 쓰러지는 것으로부터의 공격에 대해 보호하는 역할을 하고 또한 밀봉 기능을 제공하며, 바람직하게는 제거할 수 있으며, 마지막에 위치된다. 하우징은 바람직하게 고정판 또는 고정부에 고정됨으로써 위치된다.

바람직하게, 상기 스크린은 상기 이동식 연결부에 의해 제1의 고정판에 연결된 제2의 판에 고정된다.

상기 연결부는 탄성-변형 요소이고, 바람직하게는 변형가능한 브래킷으로 구성될 수 있다.

이러한 변형가능한 요소의 크기와 위치에 관련된 특성은 위치이동의 특성을 측정하기 위해 유한 요소형태 계산방법에 의해 계산될 수 있다.

바람직하게, 상기 이동식 연결부는 작동기 장치에 의해 조절될 수 있다.

더욱 구체적으로는, 상기 작동기 장치는 상기 하우징 내부에 있다.

제1변형예로서, 상기 작동기 장치는 편심 실린더가 제공되는 회전 손잡이로 구성되고, 상기 회전 손잡이는 하우징의 고정부에 대해 회전하고, 상기 편심 실린더는 상기 제2의 판과 접한다.

이 작동기 장치는 사용자에게 편안함을 제공하고 어떤 손상을 방지하기 위해 회전 손잡이에 가해질 필요가 있는 힘의 양을 측정하고 어떤 느슨함이 없도록 자동으로 미리 가압되기에 적합한 이점을 제공한다. 또한, 동일한 방향으로 연속적으로 회전 손잡이를 회전시킴으로써, 이동식 판의 경로에서 모든 원하는 위치를 통과할 수 있다. 마지막으로, 상대적으로 큰 크기 때문에 회전 손잡이는 정확하게 매우 작은 위치이동을 이루는데 매우 적합하다.

제2변형예로서, 상기 작동기 장치는 하우징의 고정부에 나사 결합되는 나사로 구성되고 상기 제2의 판에 접한다.

바람직하게, 어댑터가 디스플레이 장치에 대해 기준 위치에 있고, 적어도 두 개의 스터드와 결합됨으로써 조절 장치가 제공되는 상기 광선 발생기 시스템을 수용한다.

이 실시예는 다양한 광학 및 기계적 기능을 완화시키는 이점을 제공한다. 각각의 부분은 오직 하나의 기능을 수행하고, 따라서 기계적이든 광학적이든 정확도를 최대로 얻을 수 있다. 어댑터는 장치가 영상장치에 대해 위치되는 것을 보장한다.

또한 바람직하게, 상기 어댑터는 상기 고정판에 고정된다.

어댑터는 접착, 나사-고정, 또는 어떤 적절한 수단에 의해 렌즈에 고정될 수 있다.

상기 시스템과 상기 어댑터 사이의 연결부는 연결이 해제될 수 있다.

바람직하게, 상기 고정판은 결합되는 광학 요소를 구비한다.

바람직하게 적용하면, 상기 이미지는 렌즈에 통합된다.

본 발명은 도면을 참고하여 아래에서 보다 상세히 설명될 것이며, 이 도면은 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 것이다.

도 1은 종래 기술의 디스플레이 장치에 대한 평면도.

도 2는 종래 기술 유형의 디스플레이 장치에 의해 발생되는 기술적인 문제점을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 디스플레이 장치에 의해 제안되는 해결방안을 나타내는 도 면.

도 4는 본 발명의 디스플레이 장치의 평면도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 동공 간격에 맞추는 조절장치의 도면.

도 6은 본 발명에 따라 디스플레이 장치의 동공 표면에 맞추는 장치의 측면도.

도 7은 동일한 조절장치의 평면도.

도 8은 동일한 조절장치의 후방 사시도.

도 9는 본 발명의 디스플레이 장치의 일부를 형성하는 작동기 장치의 제1변형예의 도면.

도 10은 본 발명의 디스플레이 장치의 일부를 형성하는 작동기 장치의 제2변형

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 도 4에 도시되어 있다.

이 안과 디스플레이 장치는 하우징(30) 내에 배치된 소형 스크린(20)에 의해 방출되는 광선을 형성하고 또한 정보 내용물을 볼 수 있도록 착용자의 눈(O)쪽으로 광선이 향하게 하는 광학 영상장치(10)를 포함한다. 영상장치(10)는 도 1에 도시된 것과 똑같은 유형이다. 하우징(30)은 렌즈의 후방면에 위치된다. 광선을 90°로 반사시키는 반사기 요소(12)는 영상장치(10) 쪽을 향해 길이방향으로 광선이 향하도록 렌즈에 결합된다.

그러나, 쉽게 이해될 수 있듯이, 도 4에 도시된 유형의 영상장치에 그리고 반사기 요소(12)와 결합되지 않는 영상장치에 본 발명은 잘 적용되고, 이 경우 하우징(30)은 측면을 통해 영상장치를 구비한 렌즈 또는 안경(11)에 연결된다.

첫째, 어댑터(13)가 렌즈에 접착제로 정확하게 결합되고, 그 후 아래에 기술되는 조절장치가 어댑터에 고정된다. 어댑터(13)는 두 개의 정확하게 수직하는 측면을 구비하며, 이 두 측면은 어댑터가 영상장치에 대하여, 보다 구체적으로는 반사기 요소(12)에 대하여 정확하게 위치된다.

조절 장치는 조절할 수 있는 이동식 연결부(22)에 의해 고정된 소형 스크린(20)에 연결된 고정판(21)을 구비한다. 또한, 조절 장치는 도면에 도시된 광학 요소(23), 예를 들어 렌즈를 지탱한다. 고정판(21)은 어댑터(13)에 고정된다.

예를 들어 위치(P1)로부터 스크린이 점선으로 표시된 위치(P2)로 연결부(22)를 조절함으로써, 스크린(20)은 길이방향 평면에서 평행으로 이동되어, 이미지(I1)가 이미지(I2)로 표시된 것처럼 광학 축(A)에 실질적으로 수직하는 면에서 이동된 상태에 있는 것을 볼 수 있게 된다.

연결부(22)는 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.

발생기 시스템은 화살표(F)방향으로 스크린이 자신의 길이방향 평면에서 평행 이동할 수 있게 하여 광학 축에 실질적으로 수직하는 면에서 중심을 벗어난 이미지를 볼 수 있게 하는 이동식 연결부(22)에 의해 스크린(20)을 연결시키는 고정 판으로 지칭되는 고정부(21)를 포함한다. 이를 위해, 소형 스크린(20)은 이동식 연결부(22)에 의해 제1의 고정판(21)에 연결된 제2의 판(24)에 고정된다.

바람직한 실시예로서, 동공 간격에 맞추는 장치는 도 6 내지 도 8에 더욱 상세히 도시되어 있다. 하우징(30)은 이 도면에서 도시되지 않았다.

어댑터(13)는 외부면(13A)이 렌즈에 접착제로 접착되는 실질적으로 사각형 슬래브이다. 도 8에서 볼 수 있듯이, 어댑터 내의 대응하는 구멍과 결합되는 세 개의 스터드(13B)에 의해 고정판(21)은 어댑터(13)에 고정된다. 이러한 세 개의 스터드는 정확하게 상대적으로 위치를 정할 수 있게 한다. 또한, 어댑터(13)는 고정판(21)에 고정되는 두 개의 탄성 막대(21A) 사이에서 스냅식으로 고정되는 스냅-고정식 페그(13C)를 포함하며, 어댑터(13)에 대해서 판이 풀릴 수 있게 고정되도록 한다.

고정판(21)은 소형 스크린의 하류에 광학 요소를 구비하고, 더욱 구체적으로는 렌즈(23)를 포함한다. 렌즈(23)는 표면(23B)에 의해 안경 렌즈에 삽입되는 영상장치 쪽으로 표면(23A)을 통해 스크린(20)으로부터 수신하는 광선(F)의 방향을 재설정한다.

스크린(20)은 스크린이 화살표(F1)를 따라 평행이동할 수 있게 하고 따라서 광선(F)의 경로가 평행하게 이동될 수 있게 하도록, 탄성변형 요소로 구성된 이동식 연결부에 의해 제1의 고정판(21)에 연결된 제2의 판(24)에 의해 지탱된다.

이를 위해, 고정판(21)은 렌즈의 입구 표면(23A)의 축에 실질적으로 평행하는 베이스(21B)와, 측면 중 하나에 위치되고 베이스에 수직하는 러그(21C)를 구비하고 있다. 이 브랜치 러그(21C)는 변형가능한 포크(22)의 제1 브랜치(22B)에 연결되어 있고, 포크의 다른 브랜치(22A)는 제2의 판(24)의 러그(24C)에 연결되어 있 다. 이러한 연결부는 도 7에서 상세하게 볼 수 있다. 러그(21C, 24C)는 브랜치(22A, 22B) 각각에 의해 지탱되는 페그를 수용하는 단부에서 각각 슬롯을 구비하고 있다.

이러한 브랜치(22A, 22B)는 하우징 외부에 있고 이 실시예에서 회전 손잡이(25)로 구성된 작동기 장치로부터 구동력을 받는 상태에서 화살표(F1)의 방향으로 서로에 대해 움직일 수 있다.

도 6 내지 도 8에서 외부에서만 볼 수 있을지라도, 회전 손잡이인 작동기 장치(25)는 도 9에 당업자가 이해할 수 있도록 도시되어 있다.

이 도면은 고정판(21)과 움직이는 제2의 판(24)과 탄성적으로 변형되는 요소(22)를 보여준다.

회전 손잡이(25)는 회전축(B)에 대해 회전될 수 있고 제2의 판(24)의 표면에 대해 접하고 있는 편심 실린더(25A)를 구비하고 있다. 도 9에 명확하게 도시된 바와 같이, 회전 손잡이가 회전되는 동안, 이 실린더는 제2의 판(24)을 누르고 그런 후 해제시키고, 이에 의해 제2의 판은 연결부(22)의 탄성 때문에 편심 실린더(25A)와 접촉하는 상태에 있도록 반대편 방향으로 되돌아온다.

변형예로서, 회전 손잡이 대신에 나사를 사용할 수 있고, 이는 도 10에 도시되어 있고, 보다 일반적으로는 조절 접합부를 사용할 수 있다. 나사(26)는 고정판(21)에 결합된 나사산이 형성된 내경에 나사 결합되고, 그 단부는 움직이는 판(24)의 표면과 접하게 된다.

하우징(30)이 모든 도면에 도시되어 있지는 않을지라도, 고정판(21)과 제2의 판(24)은 도 4에 도시된 바와 같이 하우징 내에 포함되어 있다.

Claims (13)

1. 광선 발생기 시스템의 소형 스크린(20)에 의해 방출되는 광선을 형성하고 이미지(I)를 볼 수 있도록 착용자의 눈(O) 쪽으로 광선을 향하게 하는 광학 영상장치(10)를 포함하고, 상기 광학 영상장치(10)는 출력 광학 축(A)을 제공하고, 상기 광학 영상장치는 안경 프레임에 장착하기 위한 렌즈에 결합되는, 안과 디스플레이 장치에 있어서,

   사용자의 동공 간격에 맞추는 조절장치를 포함하고, 상기 조절장치는 광학 축(A)에 수직하는 면에서 상기 이미지의 위치를 조절하는 수단을 포함하고, 상기 조절장치는 상기 광선(F) 발생기 시스템을 포함하는 하우징(30)의 내부에 있는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광선 발생기 시스템은 상기 스크린이 길이방향 평면에서 평행하게 이동될 수 있도록 이동식 연결부(22)에 의해 상기 스크린을 연결시키는 고정판(21)으로 불리는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스크린은 상기 이동식 연결부에 의해 제1의 고정판(21)에 연결된 제2의 판(24)에 고정되는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 이동식 연결부는 탄성-변형 요소인 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 탄성-변형 요소는 변형가능한 포크로 구성되는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이동식 연결부는 작동기 장치에 의해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 작동기 장치는 상기 하우징(30) 내부에 있는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 작동기 장치는 편심 실린더(25A)가 제공되는 회전 손잡이(25)로 구성되고, 상기 회전 손잡이는 하우징(30)의 고정부에 대해 회전하고, 상기 편심 실린더 는 상기 제2의 판(24)과 접하는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 작동기 장치는 하우징(30)의 고정부에 나사 결합되는 나사(26)로 구성되고 상기 제2의 판(24)에 접하는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    어댑터(13)가 디스플레이 장치에 대해 기준 위치에 있고, 적어도 두 개의 스터드(13B)와 결합됨으로써 조절장치가 제공되는 상기 광선 발생기 시스템을 수용하는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 어댑터는 상기 고정판에 고정되는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,

    상기 시스템과 상기 어댑터(13) 사이의 연결부는 연결이 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.
13. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 고정판(21)은 결합되는 광학 요소(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 안과 디스플레이 장치.

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