KR20070100460A - Optical system for head mounted display - Google Patents

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KR20070100460A KR1020060031731A KR20060031731A KR20070100460A KR 20070100460 A KR20070100460 A KR 20070100460A KR 1020060031731 A KR1020060031731 A KR 1020060031731A KR 20060031731 A KR20060031731 A KR 20060031731A KR 20070100460 A KR20070100460 A KR 20070100460A
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박종명
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The optical system of a head mounted display is provided to prevent optical loss by using an eyeglass to which a polarization film is attached as a polarizing transmission unit. The optical system of a head mounted display includes a micro display panel(12) and a polarizing transmission unit(14). The micro display panel(12) modulates light from a light source(11) into polarized light according to display information. The polarizing transmission unit passes polarized light of the same direction as that of the polarized light. The optical system further includes the light source(11) which generates the light, and an ocular(13) which makes a virtual image by enlarging or reducing the polarized light from the micro display panel(12).

Description

헤드 마운티드 디스플레이 광학계{Optical System for Head Mounted Display}Head Mounted Display Optical System {Optical System for Head Mounted Display}

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계의 실시예들의 구성도들이다.1 and 2 are configuration diagrams of embodiments of the head mounted display optical system according to the present invention.

도 3(a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 편광 투과부의 실시예를 나타내는 도면들이다.3 (a) to 3 (c) are views showing an embodiment of a polarization transmitting unit according to an embodiment of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

11,21 : 광원 22 : 편광 빔 스플리터(PBS)11, 21: light source 22: polarizing beam splitter (PBS)

12,23 : 마이크로 디스플레이 패널 13,24 : 접안렌즈12,23: micro display panel 13,24: eyepiece

14,25 : 편광 투과부 31 : 편광글라스14,25: polarized light transmission portion 31: polarized glass

32,34 : 안경글라스 33,35 : 편광 필름32,34: glasses glass 33,35: polarizing film

본 발명은 헤드 마운티드 디스플레이 광학계에 관한 것으로, 특히 밝기 성능이 우수한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a head mounted display optical system, and more particularly to a head mounted display optical system with excellent brightness performance.

최근에는 PDA(Personal Digital Assitants), PSP(PlayStation Portable), DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등의 발전 등으로 인하여 모바일 디스플레이의 중요성이 증가하고 있고, 헤드 마운티드 디스플레이는 이러한 모바일 디스플레이 중의 하나로 중요한 디스플레이로 인식 되고 있다. 이러한 모바일 디스플레이로서 헤드 마운티드 디스플레이에 요구되는 항목으로 디스플레이로서의 성능 뿐만 아니라 모바일 디스플레이의 특성 관계상 착용시 외관의 디자인 또한 중요하게 요구되는 항목이다.Recently, the importance of mobile display is increasing due to the development of PDA (Personal Digital Assitants), PSP (PlayStation Portable), DMB (Digital Multimedia Broadcasting), and the head mounted display is recognized as one of these mobile displays. have. As a mobile display, an item required for a head mounted display is not only a performance as a display, but also an appearance design when worn due to the characteristics of a mobile display.

이러한 인체 공학적 구조와 외관 디자인 개선에 대한 요구에 의하여 최근 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 두부에 장착하는 형태에서 얼굴에 장착하는 형태로, 더욱 발전하여 안경과 선글라스에 부착하는 형태로 변화하며 소경화, 경량화로 가는 추세에 있다.Due to the demand for improvement of ergonomic structure and appearance design, the head mounted display device has recently changed from being mounted on the head to the face, and further developed to be attached to glasses and sunglasses. The trend is going.

그러나, 소경화 및 경량화를 이루면서 인체 공학적 구조와 디자인에 있어서 선글라스와 같은 형태의 디스플레이 장치가 지향되고 있으나 기존 기술로서는 선글라스에 부착하는 형태의 헤드 마운티드 디스플레인는 밝기 성능이 현저히 저하되는 문제가 있었다.However, the display device in the form of sunglasses, such as sunglasses in the ergonomic structure and design has been oriented while achieving a small size and light weight, but the conventional head mounted display of the type attached to the sunglasses had a problem that the brightness performance is significantly reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 광학계의 밝기 성능을 향상시키고, 경박화와 경량화가 가능한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계 방식을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a head mounted display optical system that can improve the brightness performance of the optical system, and can be thin and light.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계 는, 빛을 디스플레이 정보에 따라 편광된 빛으로 변조하는 마이크로 디스플레이 패널과, 상기 편광된 빛과 같은 방향의 편광을 통과시키는 편광 투과부로 구성되는 것이 바람직하다.The head mounted display optical system according to the present invention for achieving the above object is composed of a micro display panel for modulating the light into polarized light according to the display information, and a polarization transmitting portion for passing the polarization in the same direction as the polarized light. desirable.

또는, 본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계는, P편광된 빛을 디스플레이 정보에 따라 S편광된 빛으로 변조하는 마이크로 디스플레이 패널과, 상기 S편광된 빛과 같은 방향의 편광을 통과시키는 편광 투과부로 구성되는 것이 바람직하다.Alternatively, the head mounted display optical system according to the present invention includes a micro display panel that modulates P-polarized light into S-polarized light according to the display information, and a polarization transmitting part that transmits polarized light in the same direction as the S-polarized light. It is desirable to be.

이하, 본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계의 실시예의 구성 및 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of an embodiment of a head mounted display optical system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계의 실시예의 구성도로서, 광원(11), 마이크로 디스플레이 패널(12), 접안렌즈(13) 및 편광 투과부(14)로 구성된다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a head mounted display optical system according to the present invention, and includes a light source 11, a micro display panel 12, an eyepiece 13, and a polarization transmitting unit 14.

도 1에 도시된 광원(11)은 마이크로 디스플레이 패널(12)의 백라이트로서, 광원(11)에서 발생된 빛은 마이크로 디스플레이 패널(12)로 입사된다. The light source 11 illustrated in FIG. 1 is a backlight of the micro display panel 12, and light generated from the light source 11 is incident on the micro display panel 12.

이때, 마이크로 디스플레이 패널(12)은 디스플레이 정보에 따라 광원(11)에서 나온 빛을 도 1의 상하 방향의 선 편광된 빛으로 변조하여 접안렌즈(13)로 출사한다. In this case, the micro display panel 12 modulates the light emitted from the light source 11 into linearly polarized light in the vertical direction of FIG. 1 and emits the light to the eyepiece 13 according to the display information.

여기서,마이크로 디스플레이 패널(12)에서의 변조란 광원에서 나온 빛을 이용하여 마이크로 디스플레이 패널에 입력된 디스플레이 정보에 따라 R,G,B 가 혼합된 영상신호를 가진 편광된 빛으로 출력하는 것을 의미한다.Here, the modulation in the micro display panel 12 means using the light from the light source to output the polarized light having a video signal mixed with R, G, B according to the display information input to the micro display panel. .

또한, 마이크로 디스플레이 패널(12)은 광원(11)의 빛을 이용하기 위해서 투과형 액정표시장치(LCD)인 것이 바람직하다.In addition, the micro display panel 12 is preferably a transmissive liquid crystal display (LCD) in order to use the light of the light source 11.

다음으로, 접안렌즈(13)는 마이크로 디스플레이 패널(12)에서 나온 선 편광된 빛을 확대 또는 축소하여 허상을 만든 후 편광 투과부(14)로 출사한다.Next, the eyepiece 13 enlarges or reduces the linearly polarized light emitted from the micro display panel 12 to form a virtual image and then exits the polarized light transmitting part 14.

마지막으로, 편광투과부(14)는 접안렌즈(13)에 의해 만들어진 허상의 선 편광된 빛과 같은 방향의 편광만이 투과된다.Finally, the polarization transmitting portion 14 transmits only the polarization in the same direction as the linearly polarized light of the virtual image made by the eyepiece 13.

도 2는 본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이 광학계의 다른 실시예의 구성도로서, 광원(21), 편광 빔 스플리터(PBS;Polarizing Beam Splitter)(22), 마이크로 디스플레이 패널(23), 접안렌즈(24) 및 편광 투과부(25)로 구성된다.2 is a configuration diagram of another embodiment of the head mounted display optical system according to the present invention, which includes a light source 21, a polarizing beam splitter (PBS) 22, a micro display panel 23, and an eyepiece 24. And a polarization transmitting part 25.

도 2에 도시된 광원(21)은 무편광된 빛을 발생시키고, 광원(21)에서 발생된 무편광된 빛은 편광 빔 스플리터(22)로 입사된다.The light source 21 shown in FIG. 2 generates unpolarized light, and the unpolarized light generated by the light source 21 is incident on the polarizing beam splitter 22.

이때, 편광 빔 스플리터(22)는 광원(21)에서 입사된 무편광된 빛 중 P편광된 빛 만을 통과시키고, 통과된 P편광된 빛은 마이크로 디스플레이 패널(23)에 입사된다.At this time, the polarization beam splitter 22 passes only the P-polarized light among the unpolarized light incident from the light source 21, and the P-polarized light passed through is incident on the micro display panel 23.

마이크로 디스플레이 패널(23)은 편광 빔 스플리터(22)에서 입사된 P편광된 빛을 디스플레이 정보에 따라 S편광된 빛으로 변조하여 반사한다.The micro display panel 23 modulates and reflects the P-polarized light incident from the polarization beam splitter 22 into S-polarized light according to the display information.

여기서, 마이크로 디스플레이 패널(23)에서의 변조란 편광 빔 스플리터(22)에서 나온 P편광된 빛을 이용하여 마이크로 디스플레이 패널(23)에 입력된 디스플레이 정보에 따라 R,G,B가 혼합된 영상신호를 가진 S편광된 빛으로 출력하는 것을 의미한다.Herein, the modulation in the micro display panel 23 is an image signal in which R, G, and B are mixed according to the display information input to the micro display panel 23 using the P-polarized light emitted from the polarization beam splitter 22. S means to output polarized light.

또한, 마이크로 디스플레이 패널(23)은 편광 빔 스플리터(22)를 통과한 빛을 반사하기 위해서 반사형 실리콘상층액정(LCOS)인 것이 바람직하다.In addition, the micro display panel 23 is preferably a reflective silicon upper liquid crystal (LCOS) in order to reflect light passing through the polarization beam splitter 22.

다음으로, 마이크로 디스플레이 패널(23)에서 반사된 S편광된 빛은 편광 빔 스플리터(22)에서 반사되어 접안렌즈(24)로 입사된다.Next, the S-polarized light reflected by the micro display panel 23 is reflected by the polarization beam splitter 22 and is incident to the eyepiece 24.

접안렌즈(24)는 편광 빔 스플리터(22)에서 반사된 S편광된 빛을 확대 또는 축소하여 허상을 만든 후 편광 투과부(25)로 출사한다.The eyepiece 24 enlarges or reduces the S-polarized light reflected by the polarization beam splitter 22 to form a virtual image, and then exits the polarized light transmitting part 25.

마지막으로, 편광 투과부(25)는 접안렌즈(24)에 의해 만들어진 허상의 S편광된 빛과 같은 방향의 편광만이 투과된다.Finally, the polarization transmitting part 25 transmits only the polarization in the same direction as the S-polarized light of the virtual image made by the eyepiece 24.

도 3(a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 편광 투과부의 실시예를 나타내는 도면들로서, 도 3(a)에 도시된 실시예는 편광글라스(31)로 구성되고, 도 3(b) 및 도 3(c)에 도시된 다른 실시예는 안경글라스(32 및 34)와 편광 필름(33 및 35)으로 구성된다.3 (a) to 3 (c) are views showing an embodiment of a polarization transmitting unit according to an embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 3 (a) is composed of a polarizing glass 31, and FIG. b) and another embodiment shown in FIG. 3 (c) is composed of glasses glasses 32 and 34 and polarizing films 33 and 35.

본 발명의 일 실시예의 의하면, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 편광 투과부(14 및 25) 각각은, 도 3(a)의 편광글라스(31)이다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 편광 투과부(14 및 25) 각각은, 도 3(b)의 안경글라스(32) 내부에 편광 필름(33)이 부착된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 편광 투과부(14 및 25) 각각은, 도 3(c)의 안경글라스(34) 외부에 편광 필름(35)이 부착된다.According to one embodiment of the present invention, each of the polarization transmitting portions 14 and 25 of the present invention shown in Figs. 1 and 2 is the polarizing glass 31 of Fig. 3A. According to another exemplary embodiment of the present invention, each of the polarization transmitting parts 14 and 25 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 has a polarizing film 33 attached to the glasses glass 32 of FIG. do. According to still another embodiment of the present invention, each of the polarization transmitting portions 14 and 25 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 has a polarizing film 35 outside the glasses glass 34 of FIG. Attached.

도 1의 편광 투과부(14)가 도 3(a)의 편광글라스(31)인 경우에는, 접안렌즈(13)는 마이크로 디스플레이 패널(12)에서 나온 선 편광된 빛을 확대 또는 축소 하여 허상을 만든 후 편광글라스(31)로 출사하고, 편광글라스(31)는 접안렌즈(13)에 의해 만들어진 허상의 선 편광된 빛과 같은 방향의 편광만이 투과된다.When the polarized light transmitting portion 14 of FIG. 1 is the polarizing glass 31 of FIG. 3A, the eyepiece 13 enlarges or reduces the linearly polarized light emitted from the micro display panel 12 to form a virtual image. After the polarized glass 31 is emitted, the polarized glass 31 transmits only the polarized light in the same direction as the linearly polarized light of the virtual image made by the eyepiece 13.

또한, 편광 투과부(14)가 도 3(b) 및 (c)의 내부 또는 외부에 편광 필름(33 및 35)이 부착된 안경글라스(32 및 34)인 경우에는, 접안렌즈(13)는 마이크로 디스플레이 패널(12)에서 나온 선 편광된 빛을 확대 또는 축소하여 허상을 만든 후 편광 필름(33 및 35)이 부착된 안경글라스(31)로 출사하고, 편광 필름(33 및 35)이 부착된 안경글라스(31)는 접안렌즈(13)에 의해 만들어진 허상의 선 편광된 빛과 같은 방향의 편광만이 투과된다.In addition, when the polarization transmitting part 14 is the glasses glasses 32 and 34 with the polarizing films 33 and 35 attached to the inside or outside of FIGS. 3 (b) and 3 (c), the eyepiece 13 is micro The linearly polarized light emitted from the display panel 12 is enlarged or reduced to form a virtual image, and then emitted to the glasses glass 31 with the polarizing films 33 and 35 attached thereto, and with the polarizing films 33 and 35 attached thereto. The glass 31 transmits only polarized light in the same direction as the linearly polarized light of the virtual image made by the eyepiece 13.

도 2의 편광 투과부(25)가 도 3(a)의 편광글라스(31)인 경우에는, 접안렌즈(24)는 편광 빔 스플리터(23)에서 반사된 S편광된 빛을 확대 또는 축소하여 허상을 만든 후 편광글라스(31)로 출사하고, 편광글라스(31)는 접안렌즈(24)에 의해 만들어진 허상의 S편광된 빛과 같은 방향의 편광만이 투과된다.When the polarization transmitting part 25 of FIG. 2 is the polarizing glass 31 of FIG. 3A, the eyepiece 24 enlarges or reduces the S-polarized light reflected by the polarizing beam splitter 23 to form a virtual image. After making, it is emitted to the polarizing glass 31, the polarizing glass 31 is transmitted through only the polarized light in the same direction as the S-polarized light of the virtual image made by the eyepiece 24.

또한, 편광 투과부(25)가 도 3(b) 및 (c)의 내부 또는 외부에 편광 필름(33 및 35)이 부착된 안경글라스(32 및 34)인 경우에는, 접안렌즈(24)는 편광 빔 스플리터(23)에서 반사된 S편광된 빛을 확대 또는 축소하여 허상을 만든 후 편광 필름(33 및 35)이 부착된 안경글라스(32 및 34)로 출사하고, 편광 필름(33 및 35)이 부착된 안경글라스(32 및 34)는 접안렌즈(24)에 의해 만들어진 허상의 S편광된 빛과 같은 방향의 편광만이 투과된다.In addition, when the polarization transmitting part 25 is the glasses glasses 32 and 34 with the polarizing films 33 and 35 attached to the inside or outside of FIGS. 3 (b) and 3 (c), the eyepiece 24 is polarized. The S-polarized light reflected by the beam splitter 23 is enlarged or reduced to form a virtual image, and then emitted to the glasses glasses 32 and 34 to which the polarizing films 33 and 35 are attached, and the polarizing films 33 and 35 are The attached glasses glasses 32 and 34 transmit only polarized light in the same direction as the S-polarized light of the virtual image made by the eyepiece 24.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 헤드 마운티드 디스플레이 광학 계는 편광 투과부(14 및 25)로서 편광글라스(31) 또는 내부 또는 외부에 편광 필름(33 및 35)이 부착된 안경글라스(32 및 34)를 이용하여, 즉, 같은 방향의 편광만 통과시키는 성질을 이용함으로써 선글라스와 같은 디자인을 유지하면서도 마이크로 디스플레이 패널에서 나온 빛의 광량을 대부분 편광글라스가 통과시켜 광량 저하를 일으키지 않는 효과와, 경량화,경박화가 가능하면서 디자인이 우수한 효과를 갖는다.As described above, the head mounted display optical system according to the present invention has polarizing glass 31 and glasses glasses 32 and 34 having polarizing films 33 and 35 attached to the inside or the outside as polarizing transmission parts 14 and 25. ), I.e., by using only the polarization in the same direction, the polarized glass passes the amount of light emitted from the micro display panel while maintaining the design of the sunglasses, while reducing the amount of light, It is possible to thin, and the design has an excellent effect.

Claims (7)

빛을 디스플레이 정보에 따라 편광된 빛으로 변조하는 마이크로 디스플레이 패널; 및A micro display panel for modulating the light into polarized light according to the display information; And 상기 편광된 빛과 같은 방향의 편광을 통과시키는 편광 투과부를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 광학계.Head mounted display optical system characterized in that it comprises a polarizing transmission portion for passing the polarized light in the same direction as the polarized light. 제1 항에 있어서, 상기 헤드 마운티드 디스플레이 광학계는The optical system of claim 1, wherein the head mounted display optical system 상기 빛을 발생 시키는 광원; 및A light source for generating the light; And 상기 마이크로 디스플레이 패널에서 나온 편광된 빛을 확대 또는 축소하여 허상을 만드는 접안렌즈를 더 구비하고,It further comprises an eyepiece for creating a virtual image by enlarging or reducing the polarized light emitted from the micro display panel, 상기 편광 투과부는 상기 허상의 편광 방향과 같은 방향의 편광을 통과시키고,The polarized light transmitting portion passes the polarized light in the same direction as the polarization direction of the virtual image, 상기 마이크로 디스플레이 패널은 투과형 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 광학계.The micro display panel is a head mounted display optical system, characterized in that the transmission liquid crystal display device. P편광된 빛을 디스플레이 정보에 따라 S편광된 빛으로 변조하는 마이크로 디스플레이 패널; 및A micro display panel for modulating the P-polarized light into the S-polarized light according to the display information; And 상기 S편광된 빛과 같은 방향의 편광을 통과시키는 편광 투과부를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 광학계.And a polarized light transmitting portion configured to transmit polarized light in the same direction as the S-polarized light. 제3 항에 있어서, 상기 헤드 마운티드 디스플레이 광학계는The optical system of claim 3, wherein the head mounted display optical system 빛을 발생 시키는 광원;A light source for generating light; 상기 광원에서 나온 빛 중 상기 P편광된 빛 만을 통과 시키고 상기 마이크로 디스플레이 패널에서 나온 상기 S편광된 빛을 반사하는 편광 빔 스플리터; 및A polarization beam splitter which passes only the P-polarized light of the light emitted from the light source and reflects the S-polarized light emitted from the micro display panel; And 상기 편광 빔 스플리터에서 나온 상기 S편광된 빛을 확대 또는 축소하여 허상을 만드는 접안렌즈를 더 구비하고,And an eyepiece for magnifying or reducing the S-polarized light emitted from the polarizing beam splitter to form a virtual image. 상기 편광 투과부는 상기 허상의 S편광 방향과 같은 방향의 편광을 통과시키고,The polarized light transmitting portion passes the polarized light in the same direction as the S polarization direction of the virtual image, 상기 마이크로 디스플레이 패널은 반사형 실리콘상층액정인 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 광학계.The micro display panel is a head mounted display optical system, characterized in that the reflective silicon upper liquid crystal. 제2 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 편광 투과부는The method of claim 2 or 4, wherein the polarized light transmitting portion 편광글라스인 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 광학계.A head mounted display optical system, characterized in that it is polarized glass. 제2 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 편광 투과부는The method of claim 2 or 4, wherein the polarized light transmitting portion 편광 필름; 및Polarizing film; And 상기 편광 필름이 지지되어 부착되는 안경글라스를 구비하고,And a glasses glass to which the polarizing film is supported and attached, 상기 안경 글라스 내부에 상기 편광 필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 광학계.The head mounted display optical system, characterized in that the polarizing film is attached to the glasses glass. 제2 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 편광 투과부는The method of claim 2 or 4, wherein the polarized light transmitting portion 편광 필름; 및Polarizing film; And 상기 편광 필름이 지지되어 부착되는 안경글라스를 구비하고,And a glasses glass to which the polarizing film is supported and attached, 상기 안경 글라스 외부에 상기 편광 필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 광학계.The head mounted display optical system, characterized in that the polarizing film is attached to the outside of the glasses glass.
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