KR20130014142A - 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치 - Google Patents

헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치 Download PDF

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KR20130014142A
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Abstract

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치는 관찰자의 머리부분에 착용되는 본체와, 상기 본체에 지지되어 관찰자의 눈 앞에 배치되는 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈와, 상기 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈의 입사면에 배치되어 화상을 제공하는 영상소자를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 있어서, 상기 본체측에 지지되는 베이스;와, 상기 영상소자가 고정되는 지지대가 마련되어 상기 베이스상에서 영상소자의 영상 중심을 지나는 주광선 방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동부재; 및, 관찰자의 교정굴절력에 따라 상기 지지대를 베이스상에서 이동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치{POSITION ADJUSTING DEVICE FOR VIDEO OUTPUT UNIT OF HEAD MOUNT DISPLAY}
본 발명은 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 근시나 원시와 같은 비정시 관찰자에게 선명한 영상을 제공할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display)는 관찰자 눈 가까이 위치하는 LCD나 OLED와 같은 영상소자를 통해 입체영상 또는 확대된 영상인 허상을 볼 수 있도록 구성된 것으로서, 차세대 영상기기로 향후 디스플레이 시장을 주도할 것으로 판단된다.
헤드 마운트 디스플레이의 광학 시스템은 LCD 또는 OLED 영상소자의 화상 정보를 관찰자의 전방에 확대된 허상으로 나타나도록 하는 것으로, 구성요소의 배치구조에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
일반적으로 사용되는 종래의 헤드 마운트 디스플레이의 광학 시스템은 도 1과 같이 화상 정보를 나타내는 영상소자(10)와, 다수의 렌즈로 구성되어 관찰자의 눈(E) 앞에 배치되는 접안렌즈부(20)와, 조명장치(미도시), 반사거울(30) 등으로 구성된다.
그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 광학 시스템은 그 구성이 간단하여 제조비용이 저렴하다는 장점은 가지고 있으나, 큰 화면을 실현하기 위해서 접안렌즈부 중심 두께를 두껍게 구성해야 하므로 깊은 설치공간이 필요하고, 다수의 렌즈로 구성되면서 헤드 마운트 디스플레이로 적용하기에는 너무 무거워지는 등의 문제점이 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해 일본의 올림푸스 광학에서는 헤드 마운트 디스플레이용 광학 부품으로, 도 2와 같은 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈(US 5,701,202)를 개발하였으며, 미국 이매진사(eMagin Co.) 등을 통해 세계 시장에 공급되고 있다. 이러한 프리즘 렌즈는 삼각프리즘 형태에 3개의 반사면으로 구성되어있는데, 제1면은 눈으로의 투과면 겸 전반사면으로 구성되고, 제2면은 반사면, 제3면은 영상소자로부터 발산하는 영상광선의 입사면으로 구성된다.
상기 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈의 응용의 한 예로, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같은 헤드 마운트 디스플레이 장치가 있다.
기존 모니터 혹은 프로젝터로 스프린에 투사하는 방식의 시뮬레이터의 영상 재현장치를 회전 비대칭 비구면 삼각 프레임 렌즈를 적용한 헤드 마운트 디스플레이 장치로 대체할 경우 휴대가 가능하고 다른 사람의 업무에 방해되지 않으면서 시뮬레이션 영상이 허상으로 관찰자의 눈 앞쪽 방향에 선명하게 나타나기 때문에 시각적으로 큰 효과가 있는 정보전달이 가능하게 된다.
첨부도면 중 도 5는 일반적인 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈에 대한 정시안의 광선추적도를 나타내는 도면이다.
상기 도면에서 나타나는 바와 같이 정시안의 경우 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈(L)는 3개의 반사면으로 구성되어 있으며, 제1면(L1)은 눈으로의 투과면 겸 전반사면, 제2면(L2)은 반사면, 제3면(L3)은 LCD 또는 OLED 영상소자 화면에서 발산하는 영상 광선의 입사면으로 이루어진다.
여기서, 제3면(L3)측에 배치된 영상소자의 한 화소로부터 제공되는 광선들은 프리즘 렌즈의 제1면(L1)과 제2면(L2)에 반사되고, 다시 제1면(L1)을 투과한 다음 평행 광선들이 되어 평행하게 관찰자의 조리개(E)로 입사되므로 눈의 원점(far point)이 눈앞 무한대에 있는 정시안의 관찰자는 또렷하게 결상된 영상을 망막에 맺어볼 수 있다.
그러나, 비정시안 중 근시의 경우에는 눈의 원점(far point)이 눈앞 무한대에 있지 않고 눈앞 유한거리에 있기 때문에, 정적굴절상태에서 망막에 선명한 상을 맺을 수 있는 광선은 눈으로 입사될 때 발산광선이어야 하고, 원시의 경우에는 눈의 원점(far point)이 눈앞 무한대에 있지 않고 눈 뒤 유한거리에 있기 때문에, 정적굴절상태에서 망막에 선명한 상을 맺을 수 있는 광선은 눈으로 입사될 때 수렴광선이어야 한다.
그런데, 상기와 같은 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈가 적용된 종래의 헤드 마운트 디스플레이 장치는 프리즘 렌즈의 초점거리가 정시안을 기준으로 설정되어 있으므로, 관찰자가 근시나 원시와 같은 비정시안인 경우 선명한 영상을 제공할 수 없는 문제점이 있다.
특허문헌 1. 미국 등록특허 제5,701,202호(1997.12.23)
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈를 고정한 상태에서 영상소자의 위치를 조절하여 근시나 원시와 같은 비정시안 관찰자에게도 간편한 조작을 통해 선명한 영상을 제공할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치를 제공함에 있다.
또한, 회전조작을 위한 회전부와 영상소자가 고정되는 이동부재의 사이의 동력전달과정에서 구동부의 회전에 대한 이동부재의 직선이동이 미세하게 작용되도록 함으로써 관찰자의 눈 상태에 따라 영상소자의 위치를 미세하게 조정할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 관찰자의 머리부분에 착용되는 본체와, 상기 본체에 지지되어 관찰자의 눈 앞에 배치되는 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈와, 상기 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈의 입사면에 배치되어 화상을 제공하는 영상소자를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 있어서, 상기 본체측에 지지되는 베이스;와, 상기 영상소자가 고정되는 지지대가 마련되어 상기 베이스상에서 영상소자의 영상 중심(center)을 지나는 주광선 방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동부재; 및, 관찰자의 교정굴절력에 따라 상기 지지대를 베이스상에서 이동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 구동부는 상기 이동부재에 형성되는 피니언과, 상기 피니언에 맞물리는 래크를 포함하며, 상기 래크에 회전력을 제공하는 회전부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동부는 래크와 회전부에 각각 고정되어 래크의 회전수를 감소시키도록 서로 맞물리는 한 쌍의 기어를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스와 이동부재의 결합면에는 상호 결합하여 이동부재의 이동을 안내하는 안내홈과 안내돌기가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동부는 상기 베이스에 위치고정된 상태로 회전할 수 있도록 조립되는 회전축과, 상기 회전축이 삽입되도록 이동부재에 형성되는 삽입홀과, 상기 회전축의 외주면과 삽입홀의 내주면에 각각 형성되어 서로 맞물리는 나사선을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스와 이동부재의 결합면에는 상호 결합하여 이동부재의 이동을 안내하는 안내홈과 안내돌기가 각각 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동부재의 지지대에 설치되는 영상소자의 이동거리 x (단위 cm)는
Figure pat00001
(여기서, f는 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈의 초점거리(단위 ㎝)이고, D는 비정시안의(근시는 -값, 정시는 0, 원시는 +값)의 교정굴절력(단위 Dptr;디옵터)임.)
로 결정되며, x가 +값인 경우 영상소자는 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈를 향해 이동하고, -값인 경우 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈의 반대방향으로 이동하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈를 고정한 상태에서 영상소자의 위치를 조절하여 근시나 원시와 같은 비정시안 관찰자에게도 간편한 조작을 통해 선명한 영상을 제공할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치가 제공된다.
또한, 회전조작을 위한 회전부와 영상소자가 고정되는 이동부재의 사이의 동력전달과정에서 구동부의 회전에 대한 이동부재의 직선이동이 미세하게 작용되도록 함으로써 관찰자의 눈 상태에 따라 영상소자의 위치를 미세하게 조정할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치가 제공된다.
도 1은 종래의 헤드 마운트 디스플레이의 광학 시스템의 개략구성도,
도 2는 종래 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈의 입체구성도,
도 3 내지 도 4는 종래 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈가 적용된 헤드 마운트 디스플레이의 사용예시도,
도 5는 일반적인 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈에 대한 정시안의 광선추적도,
도 6은 본 발명 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 사시도,
도 7은 본 발명 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 측면 구성도,
도 8은 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 정면 구성도,
도 9는 본 발명 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 의해 보정된 비정시안에 대한 광선추적도,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 분해사시도이고,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 결합단면도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중 도 6은 본 발명 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 사시도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치는, 관찰자의 머리부분에 착용되는 본체와, 상기 본체에 지지되어 관찰자의 눈 앞에 배치되는 프리즘 렌즈(L)와, 상기 프리즘 렌즈(L)의 입사면에 배치되어 화상을 제공하는 영상소자(I)를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용되는 것으로, 상기 본체측에 지지되는 베이스(110)와, 상기 영상소자(I)가 고정되는 지지대(121)가 마련되어 상기 베이스(110)상에서 영상소자(I)의 영상 중심을 지나는 주광선 방향(이하, 대표 주광선 방향)으로 이동 가능하게 설치되는 이동부재(120) 및, 관찰자의 교정굴절력에 따라 상기 지지대(121)를 베이스(110)상에서 이동시키는 구동부(130)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 구동부(130)는 상기 이동부재(120)에 형성되는 피니언(135)과, 상기 피니언(135)에 맞물리는 래크(134)와, 회전력을 제공하는 회전부(131)와, 상기 래크(134)와 회전부(131)에 각각 고정되어 서로 맞물리는 한 쌍의 기어가 형성된다.
상기 한 쌍의 기어는 회전부(131)의 회전에 대하여 래크(134)의 회전이 감소되도록 회전부(131)와 동일축상에 고정되는 작은 직경의 제1기어(132)와, 상기 래크(134)와 동일축상에 고정되는 큰 직경의 제2기어(133)로 구성된다.
또한, 본 실시예에서는 상기 회전부(131)가 원형의 노브(knob)의 형태로 이루어져 수동조작에 의해 회전하는 것으로 설명하였으나, 소형의 서보 모터(servo motor) 등이 적용되어 제어신호에 의해 자동으로 회전하도록 하는 것도 가능할 것이다.
또한, 상기 베이스(110)와 이동부재(120)의 서로 대향하는 판면에는 서로 맞물리는 안내돌기(111)와 안내홈(122)이 영상소자(I)의 대표 주광선 방향으로 각각 형성되어 이동부재(120)의 직선이동이 안내된다. 이때, 상기 안내돌기(111)와 안내홈(122)은 호형 또는 다각형의 단면형상으로 이루어질 수 있으며, 단면을 기준으로 말단부의 면적이 확장된 사다리꼴의 형태로 이루어져 안내돌기(111)와 안내홈(122)의 결합력이 유지되도록 하는 것도 가능하다.
지금부터는 상술한 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
첨부도면 중 도 7은 본 발명 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 측면 구성도이고, 도 8은 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 정면 구성도이다.
먼저, 도 7 및 도 8에서 도시하는 바와 같이, 본 발명 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치는, 베이스(110)가 헤드 마운트 디스플레이의 본체(미도시)측에 고정된 상태에서, 이동부재(120)가 베이스(110)상에서 영상소자(I)의 대표 주광선 방향으로 이동 가능하게 조립되며, 베이스(110)의 안내돌기(111)가 이동부재(120)의 안내홈(122)를 따라 이동하면서 직선방향으로의 이동이 안내된다.
이러한 상태에서 상기 베이스(110)측에 회전가능하게 설치된 회전부(131)가 회전하면, 회전부(131)의 회전력이 회전부(131)와 동일축상에 형성된 제1기어(132)와 맞물린 제2기어(133)로 전달되고, 다시 상기 제2기어(133)와 동일축상에 형성된 래크(134)로 전달되어 래크(134)와 맞물린 피니언(135)에 의해 직선운동으로 변환된다.
따라서, 회전부(131)의 정방향 또는 역방향으로의 회전에 의해 상기 피니언(135)에 고정된 이동부재(120)가 베이스(110)상에서 영상소자(I)의 대표 주광선 방향을 따라 전,후진하게 된다.
상기와 같이 회전부(131)의 회전력이 래크(134)로 전달되는 과정에서 직경이 서로 다르게 이루어져 서로 맞물려 있는 제1기어(132)와 제2기어(133)를 통해 회전력이 감소되므로, 회전부(131)로부터 제공되는 회전에 대하여 이동부재(120)를 미세하게 전,후진시키면서 대표 영상소자(I)의 위치를 정밀하게 조절하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 상기와 같이 회전부(131)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 조작에 의해 이동부재(120)의 지지대(121)에 설치된 대표 영상소자(I)가 주광선 방향을 따라 이동하게 되며, 이러한 작용을 통해 영상소자(I)로부터 제공되는 광선이 비정시안의 관찰자 조리개에 발산광선 또는 수렴광선으로 입사되도록 할 수 있다.
즉, 근시인 경우, 도 9의 (a)와 같이 영상소자(I)를 대표 주광선(조리개의 중심을 지나는 광선들 중에서 영상소자의 영상 중심을 지나는 광선)을 따라 프리즘 렌즈(L)를 향해 이동시켜 관찰자의 조리개(E)의 위치에서의 광선이 발산되어 입사되도록 할 수 있다.
또한, 원시인 경우, 도 9의 (b)와 같이 영상소자(I)를 대표 주광선(조리개의 중심을 지나는 광선들 중에서 영상소자의 영상 중심을 지나는 광선)을 따라 프리즘 렌즈(L)로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 관찰자의 조리개(E)의 위치에서의 광선이 수렴되어 입사되도록 할 수 있다.
상기와 같은 영상소자(I)의 이동량은 비정시안의 굴절력에 의해 계산될 수 있는데, 영상소자(I)를 대표 주광선을 따라 이동하는 이동량 x(단위 cm)는 아래의 식 1에 의해 결정되며, x가 +값인 경우 영상소자(I)는 프리즘 렌즈(L)의 입사면을 향해 이동하고, -값인 경우 입사면의 반대방향으로 이동한다.
Figure pat00002
-------------(식 1)
여기서, f는 프리즘 렌즈(L)의 초점거리(단위 cm), D는 비정시안의(근시는 +값, 정시는 0, 원시는 -값임)의 교정굴절력(단위 Dptr;디옵터)을 나타낸다.
예를 들어 초점거리 25mm 프리즘 렌즈(L)인 경우 -2Dptr 교정굴절력이 필요한 근시인 관찰자가 필요한 영상소자(I) 이동량은 약 0.119cm 이므로 정시 관찰자의 영상소자(I) 위치를 프리즘 렌즈(L)의 입사면 방향으로 약 1.2mm 이동(도 9 참조)시키면 선명한 영상을 관찰할 수 있게 된다.
일반적으로 원시인 관찰자에 대해서는 상기 프리즘 렌즈(L)의 입사면 방향의 반대 방향으로의 이동량이 계산되지만, 실제 계산량만큼 영상소자(I) 위치를 이동하지 않아도 선명한 영상을 볼 수 있다. 왜냐하면, 원시인 경우에는 수정체가 조절을 할 수가 있어서, 수렴하지 않고 평행하게 입사하는 광선들에 대해 수정체가 조절하여 망막에 선명한 상을 맺도록 하는 것이 가능하기 때문이다. 즉, 원시인 경우에는 동원할 수 있는 눈의 조절력 양의 크기에 따라 (식 1)에 의해 계산된 x의 값보다 작게 이동해도 선명한 상을 볼 수 있다. 따라서 원시인 경우 영상소자(I)의 이동량은 (식 1)의 x값의 절대값 이하로 이동하도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명은 헤드 마운트 디스플레이용 장비에서 비정시 관찰자도 선명한 영상을 관찰할 수 있도록 한 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 이송조절장치에 관한 것이다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 대하여 설명한다.
첨부도면 중 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 분해사시도이고, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 결합단면도이다.
상기 도면에서 도시하는 것과 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치는, 헤드 마운트 디스플레이의 본체측에 지지되는 베이스(210)와, 상기 베이스(210)상에서 영상소자(I)를 고정한 상태로 영상소자(I)의 대표 주광선 방향으로 직선이동 가능하게 설치되는 이동부재(220)와, 상기 이동부재(220)를 이동시키는 구동부(230)를 포함하여 구성된다.
상기 베이스(210)는 내부에 수용공간(211)을 갖는 대략 "ㄷ"자 형의 단면으로 이루어지고, 영상소자(I)의 대표 주광선 방향과 나란하게 관통 형성되는 관통홀(212)과, 상기 관통홀(212)의 내주면에 돌출 형성되는 링형돌기와, 상기 수용공간(211) 내에서 대표 주광선 방향을 따라 형성되는 안내홈(213)을 포함한다.
상기 이동부재(220)는 영상소자(I)가 고정되는 지지대(221)와, 상기 지지대(221)의 후방에서 돌출되어 상기 베이스(210)의 수용공간(211) 내부로 삽입되는 돌출부(222)와, 상기 돌출부(222)에 영상소자(I)의 대표 주광선 방향으로 형성되는 삽입홀(223)과, 상기 돌출부(222)의 외측면에 대표 주광선 방향으로 형성되어 상기 베이스(210)의 안내홈(213)으로 삽입되는 안내돌기(224)를 포함한다.
상기 구동부(230)는 상기 베이스(210)의 관통홀(212)에 삽입되어 이동부재(220)의 삽입홀(223)에 삽입되는 회전축(231)과, 상기 회전축(231)의 후단부에 형성되는 회전부(232)와, 상기 회전축(231)상에 형성되어 상기 베이스(210)의 링형돌기가 삽입되는 링형홈(233)을 포함한다.
특히, 상기 이동부재(220)의 삽입홀(223)의 내주면과 상기 구동부(230)의 회전축(231)의 외주면에는 서로 맞물리는 나사산이 각각 형성되어 구동부(230)의 정,역회전에 의해 상기 이동부재(220)가 베이스(210)상에서 대표 주광선 방향을 따라 전,후진하게 된다.
이때, 상기 베이스(210)는 대략 'ㄷ'자 형태로 이루어져 내부에 형성된 수용공간(211)으로 삽입된 이동부재(220)의 돌출부(222)를 감싸는 형태가 되며, 수용공간(211)의 내측면에 형성된 안내홈(213)에 이동부재(220)의 돌출부(222) 외측면에 형성된 안내돌기(224)가 삽입되어 이동부재(220)의 직선이동을 안내한다.
한편, 도면에서는 상기 회전부(232)가 원형의 노브(knob)의 형태로 이루어져 수동조작에 의해 회전하는 것으로 도시되어 있으나, 소형의 서보 모터(servo motor) 등을 적용하여 제어신호에 의해 자동으로 회전하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치의 작용을 살펴보면,
도 11과 같이, 베이스(210)의 관통홀(212)에 회전가능하게 삽입된 구동부(230)가 회전하면, 구동부(230)와 나사결합된 이동부재(220)가 직선방향으로 이동하게 된다.
즉, 구동부(230)의 회전축(231)의 외측면과 이동부재(220)의 삽입홀(223)의 내측면에는 각각 나사산이 형성되어 맞물린 상태이므로, 사용자가 회전부(232)를 잡고 정방향 또는 역방향으로 회전시키면 이동부재(220)가 전,후진하게 되며, 베이스(210)의 수용공간(211) 내측면에 형성된 안내홈(213)에 이동부재(220)의 돌출부(222) 외측면에 형성된 안내돌기(224)가 삽입되어 이동부재(220)의 직선방향으로의 이동이 안내된다.
한편, 상기 베이스(210)의 관통홀(212)에 삽입된 구동부(230)의 회전축(231)은 관통홀(212)의 내주면에 형성된 링형돌기가 회전축(231)의 외주면에 형성된 링형홈(233)에 삽입된 상태이므로, 구동부(230)의 회전시 축방향으로의 이동이 방지된다.
상기와 같이 회전부(232)를 회전시키는 작용에 의해 이동부재(220)가 직선방향으로 이동하게 되는데, 이러한 직선방향이 영상소자(I)의 대표 주광선 방향과 나란하게 배치되어 있으므로, 상기 이동부재(220)의 지지대(221)에 설치되는 영상소자(I)는 구동부(230)의 회전작용에 의해 영상소자(I)의 대표 주광선 방향으로 전,후진하게 된다.
따라서, 이러한 작용을 통해 근시안을 가진 관찰자에게는 영상소자(I)를 프리즘 렌즈(L)를 향해 전진시켜 발산 광선을 제공하고, 원시안을 가진 관찰자에게는 영상소자(I)를 프리즘 렌즈(L)로부터 이격되는 방향으로 후진시켜 수렴 광선을 제공하는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기의 실시예들은 프리즘 렌즈 타입의 헤드 마운트 디스플레이의 광학 시스템에 적용된 것으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 1과 같이 다수의 접안렌즈들로 구성된 종래의 헤드 마운트 디스플레이의 광학 시스템에도 적용하는 것이 가능할 것이다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110:베이스, 111:안내돌기, 120:이동부재, 121:지지대, 122:안내홈,
130:구동부, 131:회전부, 132:제1기어, 133:제2기어, 134:래크, 135:피니언,
210:베이스, 211:수용공간, 212:관통홀, 213:안내홈, 214:링형돌기,
220:이동부재, 221:지지대, 222:돌출부, 223:삽입홀, 224:안내돌기,
230:구동부, 231:회전축, 232:회전부, 233:링형홈, I:영상소자,
L:프리즘 렌즈

Claims (7)

  1. 관찰자의 머리부분에 착용되는 본체와, 상기 본체에 지지되어 관찰자의 눈 앞에 배치되는 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈와, 상기 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈의 입사면에 배치되어 화상을 제공하는 영상소자를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치에 있어서,
    상기 본체측에 지지되는 베이스;
    상기 영상소자가 고정되는 지지대가 마련되어 상기 베이스상에서 영상소자의 영상 중심을 지나는 대표 주광선 방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동부재; 및,
    관찰자의 교정굴절력에 따라 상기 지지대를 베이스상에서 이동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 이동부재에 형성되는 피니언과, 상기 피니언에 맞물리는 래크를 포함하며, 상기 래크에 회전력을 제공하는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구동부는 래크와 회전부에 각각 고정되어 래크의 회전수를 감소시키도록 서로 맞물리는 한 쌍의 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 베이스와 이동부재의 결합면에는 상호 결합하여 이동부재의 이동을 안내하는 안내홈과 안내돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 베이스에 위치고정된 상태로 회전할 수 있도록 조립되는 회전축과, 상기 회전축이 삽입되도록 이동부재에 형성되는 삽입홀과, 상기 회전축의 외주면과 삽입홀의 내주면에 각각 형성되어 서로 맞물리는 나사선을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 베이스와 이동부재의 결합면에는 상호 결합하여 이동부재의 이동을 안내하는 안내홈과 안내돌기가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동부재의 지지대에 설치되는 영상소자의 이동거리 x (단위 cm)는
    Figure pat00003

    (여기서, f는 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈의 초점거리(단위 ㎝)이고, D는 비정시안의(근시는 -값, 정시는 0, 원시는 +값)의 교정굴절력(단위 Dptr;디옵터)임)
    로 결정되며, x가 +값인 경우 영상소자는 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈를 향해 이동하고, -값인 경우 프리즘 렌즈 또는 접안렌즈의 반대방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이용 영상소자 위치 조절장치.
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