KR20180005941A - 광학모듈 및 가상 현실 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예는, 제1요철면이 형성된 제1프레넬 렌즈를 포함하는 제1광학부재; 및 상기 제1요철면과 대면하여 배치되는 제2광학부재를 포함하고, 상기 제1광학부재는 상기 제1프레넬 렌즈를 둘러싸고 상기 제2광학부재와 결합되는 제1플랜지부를 포함하고, 상기 제2광학부재는 상기 제1플랜지부와 결합하는 제2플랜지부를 포함하는 광학모듈에 관한 것이다.

Description

광학모듈 및 가상 현실 디스플레이 장치{OPTICAL MODULE AND DISPLAY DEVICE FOR VIRTUAL REALITY}

본 실시예는 광학모듈 및 가상 현실 디스플레이 장치에 관한 것이다.

가상 현실 디스플레이 장치는 사용자가 안경처럼 착용하여 영상을 시청할 수 있는 장치로서, 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display) 또는 FMD(Face Mounted Display) 등의 용어로서 지칭되기도 한다.

이러한 안경형 모니터는 처음에는 군사용으로 개발되어 군사용으로 사용하기 시작하였으나 컴퓨터 시스템의 고성능화, 소형화 그리고 LCD 등의 디스플레이 장치의 발전, 영상 및 통신 기술의 발전 등의 다양한 요인에 따라 점차 민간용으로도 사용이 확대되고 있다.

특히 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer)나 스마트폰의 개발에 따라서 점차 웨어러블 컴퓨터를 위한 개인용 디스플레이 장치로서의 안경형 모니터의 보급이 늘어날 것으로 예측된다.

최근에는 가상 현실 디스플레이 장치에 프레넬 렌즈를 적용하고자 하는 연구가 진행되고 있는데, 프레넬 렌즈의 경우 패턴 사이에 먼지나 지문 등의 이물이 묻으면 제거할 수 없으며 공정과정 또는 사용 중 패턴에 접촉할 경우 패턴 형상에 데미지가 가는 문제점이 있다. 이 경우, 가상 현실 디스플레이 장치의 영상 품질 저하로 이어지므로 더욱 문제된다.

본 실시예는 프레넬 렌즈의 패턴에 이물이 삽입되는 것을 방지하는 광학모듈을 제공하고자 한다.

또한, 상기 광학모듈을 포함하는 가상 현실 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.

본 실시예에 따른 광학모듈은 제1요철면이 형성된 제1프레넬 렌즈를 포함하는 제1광학부재; 및 상기 제1요철면과 대면하여 배치되는 제2광학부재를 포함하고, 상기 제1광학부재는 상기 제1프레넬 렌즈를 둘러싸고 상기 제2광학부재와 결합되는 제1플랜지부를 포함하고, 상기 제2광학부재는 상기 제1플랜지부와 결합하는 제2플랜지부를 포함할 수 있다.

상기 제2광학부재는 제2요철면이 형성된 제2프레넬 렌즈를 포함하고, 상기 제2프레넬 렌즈의 제2요철면은 상기 제1요철면과 대면할 수 있다.

상기 제1광학부재는 제1육안측면과, 상기 제1육안측면의 맞은편에 위치하는 제1디스플레이측면을 포함하고, 상기 제2광학부재는 제2육안측면과, 상기 제2육안측면의 맞은편에 위치하는 제2디스플레이측면을 포함하고, 상기 제1요철면은 상기 제1디스플레이측면에 위치하고, 상기 제2요철면은 상기 제2육안측면에 위치할 수 있다.

상기 제1광학부재는 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2광학부재는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다.

상기 제1광학부재의 아베수(abbe's number)는 상기 제2광학부재의 아베수 보다 클 수 있다.

상기 제1프레넬 렌즈는 볼록 프레넬 렌즈로 형성될 수 있다.

상기 제1프레넬 렌즈는 오목 프레넬 렌즈로 형성될 수 있다.

상기 제1플랜지부 및 상기 제2플랜지부는 면접촉할 수 있다.

상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부는 접착부재에 의해 결합될 수 있다.

상기 제1광학부재는 상기 제1플랜지부에 원기둥 형상으로 돌출 형성되는 복수의 돌기를 더 포함하고, 상기 제2광학부재는 상기 제2플랜지부에 상기 돌기와 대응하는 형상으로 함몰 형성되어 상기 돌기를 수용하는 홈을 더 포함할 수 있다.

상기 제2광학부재는 상기 제2플랜지부로부터 연장되어 상기 제1광학부재의 외주면을 커버하는 커버부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2광학부재는 상기 제2플랜지부에 원주 방향으로 연장되어 링 형상으로 돌출 형성되는 돌출부를 더 포함하고, 상기 제1광학부재는 상기 제1플랜지부에 상기 돌출부와 대응하는 형상으로 함몰 형성되어 상기 돌출부를 수용하는 수용부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1광학부재의 외주면 및 상기 제2광학부재의 외주면에 배치되는 발수 코팅부를 더 포함할 수 있다.

변형례에 따른 광학모듈은 요철면이 형성된 프레넬 렌즈를 포함하는 광학부재; 및 상기 프레넬 렌즈의 요철면에 배치되는 충진부를 포함하고, 상기 충진부는 상기 요철면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 맞은편에 위치하는 제2면을 포함하고, 상기 충진부의 제2면은 상기 플랜지부의 일면과 평행하게 배치될 수 있다.

본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치는 홀더; 상기 홀더에 고정되고, 가상 현실 영상을 출력하는 디스플레이부; 상기 홀더에 이동가능하게 결합되는 렌즈 이동 유닛; 및 상기 렌즈 이동 유닛에 고정되는 광학모듈을 포함하고, 상기 광학모듈은, 제1요철면이 형성된 제1프레넬 렌즈를 포함하는 제1광학부재; 및 상기 제1요철면과 대면하여 배치되는 제2광학부재를 포함하고, 상기 제1광학부재는 상기 제1프레넬 렌즈를 둘러싸고 상기 제2광학부재와 결합되는 제1플랜지부를 포함하고, 상기 제2광학부재는 상기 제1플랜지부와 결합하는 제2플랜지부를 포함할 수 있다.

상기 렌즈 이동 유닛은 상기 홀더에 나사 결합될 수 있다.

본 실시예를 통해, 프레넬 렌즈의 패턴에 이물이 삽입되는 것을 방지할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치의 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 분해사시도이다.
도 3a는 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 사시도이다.
도 3b는 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 배면도이다.
도 3c 및 도 3d는 고정 홀더의 제1영역과 제2영역의 개구부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치의 일부 구성을 사용자의 육안과 함께 도시한 도면이다.
도 5의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제1 내지 제4실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 제7실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제8실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제9실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 분해사시도이다.
도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제9 내지 제11실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제12실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제13실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제14실시예에 따른 광학모듈의 분해사시도 및 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제15실시예에 따른 광학모듈의 분해사시도 및 단면도이다.

이하에서는, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하에서는 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치의 사시도이다.

본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치(10)는 전면 차폐부(11), 본체(12) 및 측면 차폐부(13)를 포함할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치(10)에서 전면 차폐부(11), 본체(12) 및 측면 차폐부(13) 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다. 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치(10)는, 본체(12)와 상기 본체(12) 상에 배치되는 한 쌍의 디스플레이 어셈블리(1000)를 포함할 수 있다.

전면 차폐부(11)는 가상 현실 디스플레이 장치(10)의 전면에 배치될 수 있다. 전면 차폐부(11)의 내측에는 후술할 디스플레이부(800)가 배치될 수 있다.

본체(12)의 일측에는 한 쌍의 디스플레이 어셈블리(1000)가 배치될 수 있다. 한 쌍의 디스플레이 어셈블리(1000) 사이에는 착용자의 코에 지지되는 제1지지 유닛(14)이 배치될 수 있다. 본체(12)의 가장 자리에는 측면 차폐부(13)가 배치될 수 있다. 본체(12)의 타측에는 전면 차폐부(11)가 배치될 수 있다. 전면 차폐부(11)와 측면 차폐부(13) 의 작용에 의하여, 가상 현실 디스플레이 장치(10)를 착용한 사용자는 외부의 광의 유입 없이 디스플레이부(800)에 표시되는 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

본체(12)는 가상 현실 디스플레이 장치(10)의 프레임(frame)으로 작용하므로 강도가 크고 깨지지 않는 재료로 형성될 수 있다. 본체(12)는 금속이나 세라믹 등의 재료로 이루어질 수 있다.

본체(12)의 전면에 구비되는 전면 차폐부(11)와 본체(12)의 후측에 구비되는 측면 차폐부(13)는 외부로부터의 빛을 차폐할 수 있는 재료와 형상으로 구비될 수 있다. 특히, 측면 차폐부(13)에는 그루브(g)가 형성되어 착용자의 코에 의하여 지지될 수 있다.

측면 차폐부(13)는 가상 현실 디스플레이 장치(10)의 후측에 배치될 수 있다. 측면 차폐부(13)에는 사용자의 안면이 접촉될 수 있다.

한 쌍의 디스플레이 어셈블리(1000)의 바깥쪽에서는 본체(12) 또는 측면 차폐부(13)와 연결되고 착용자의 귀에 지지되는 제2지지 유닛(15)이 배치될 수 있다.

제1케이블(16)은 디스플레이 어셈블리(1000)에 연결될 수 있다. 제1케이블(16)은 디스플레이 어셈블리(1000) 내의 디스플레이부(800)에 구동 신호 등을 공급할 수 있다.

제2케이블(18)은 본체(12)에 연결될 수 있다. 제2케이블(18)은 외부로부터 가상 현실 디스플레이 장치(10)에 전류를 공급할 수 있다. 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치(10)는 전원이 외부에 구비되어 경량으로 구현될 수 있다. 제1케이블(16)과 제2케이블(18)은 예를 들면 USB(Universal Serial Bus)일 수 있다.

이하에서는 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 분해사시도이고, 도 3a는 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 사시도이고, 도 3b는 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리의 배면도이고, 도 3c 및 도 3d는 고정 홀더의 제1영역과 제2영역의 개구부를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리(1000)는 렌즈 덮개(100), 고정 링(200), 광학모듈(300), 렌즈 이동 유닛(400), 스토퍼(stopper, 500), 홀더(holder, 600), 고정 유닛(700), 디스플레이부(800) 및 보호 유닛(900)을 포함할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 디스플레이 어셈블리(1000)에서 렌즈 덮개(100), 고정 링(200), 광학모듈(300), 렌즈 이동 유닛(400), 스토퍼(stopper, 500), 홀더(holder, 600), 고정 유닛(700), 디스플레이부(800) 및 보호 유닛(900) 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다.

렌즈 덮개(100)는 광학모듈(300)의 표면에 이물질이 붙거나 스크래치(scratch) 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 렌즈 덮개(100)는 가상 현실 디스플레이 장치(10)를 사용자가 사용할 때는 디스플레이 어셈블리(1000)로부터 분리할 수 있다.

고정 링(200)은 렌즈 이동 유닛(400)에 삽입된 광학모듈(300)의 가장 자리에는 배치될 수 있다. 고정 링(200)은 광학모듈(300)의 가장 자리와 렌즈 이동 유닛(400)의 사이에 삽입될 수 있다. 고정 링(200)은 광학모듈(300)이 렌즈 이동 유닛(400)으로부터 이탈되지 않게 할 수 있다.

렌즈 이동 유닛(400)은 홀더(600)에 이동가능하게 결합될 수 있다. 렌즈 이동 유닛(400)은 내측에 광학모듈(300)을 수용할 수 있다. 렌즈 이동 유닛(400)에는 광학모듈(300)이 결합될 수 있다. 렌즈 이동 유닛(400)은 홀더(600)에 나사 결합될 수 있다. 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면에는 복수 개의 패턴(410)이 배치될 수 있다. 패턴(410)은 렌즈 이동 유닛(400)의 표면이 돌출되거나 함몰된 형상일 수 있다. 패턴(410)은 착용자가 파지하여 렌즈 이동 유닛(400)을 회전시켜서 홀더(600)와 접근시키거나 또는 홀더(600)로부터 멀어지게 할 때 사용할 수 있다. 즉, 사용자는 렌즈 이동 유닛(400)을 회전하여 광학모듈(300)을 이동시킴으로써, 디스플레이부(800)에서 발생하여 광학모듈(300)를 통하여 전달되는 이미지(image)를 착용자의 눈(eye)에 정확하게 포커싱(focusing)할 수 있다. 패턴(410)은 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면의 상부에 구비될 수 있다. 이때, 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면의 하부에는 제1나사선(420)이 돌출된 형상으로 구비될 수 있다. 렌즈 이동 유닛(400)과 홀더(600)의 결합 영역의 가장 자리에는 스토퍼(500)가 배치될 수 있다. 렌즈 이동 유닛(400)에 삽입된 광학모듈(300)의 가장 자리에는 고정 링(200)이 배치될 수 있다.

스토퍼(500)는 홀더(600)와 렌즈 이동 유닛(400) 사이에 배치될 수 있다. 스토퍼(500)는 홀더(600)의 가장 자리와 렌즈 이동 유닛(400)의 가장 자리 사이에서 고정될 수 있다. 스토퍼(500)의 내주면의 직경은 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면의 제1나사선(420)의 외주면의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 이 경우, 사용자가 렌즈 이동 유닛(400)을 분리하는 방향으로 계속 회전시키더라도 렌즈 이동 유닛(400)이 홀더(600)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.

홀더(600)는 디스플레이 어셈블리(1000)의 하우징일 수 있다. 홀더(600)는 적어도 일부가 경통(body tube) 형상으로 구비될 수 있다. 홀더(600)의 하부면에는 디스플레이부(800)가 고정 부재(700)에 의하여 고정될 수 있다. 홀더(600)의 내주면의 상부에는 제2나사선(620)이 함몰된 형상으로 구비될 수 있다. 제2나사선(620)은 제1나사선(420)의 역상으로 구비될 수 있다. 제2나사산(620) 및 제1나사산(420)의 결합에 의해 렌즈 이동 유닛(400)을 제1방향으로 회전시키면 렌즈 이동 유닛(400)이 홀더(600)에 점차 삽입될 수 있다. 이때, 광학모듈(300)이 디스플레이부(800)와 접근할 수 있다. 또한, 렌즈 이동 유닛(400)을 제2방향으로 회전시키면 렌즈 이동 유닛(400)이 홀더(600)로부터 점차 이격될 수 있다. 이때, 광학모듈(300)이 디스플레이부(800)로부터 멀어질 수 있다. 홀더(600)는 지지판(630)과 지지판(630)의 양측 방향으로 노출된 슬라이딩바(650)를 포함할 수 있다. 홀더(600)에는 렌즈 이동 유닛(400)이 삽입되어 배치될 수 있다.

홀더(600)의 하부면은 지지판(support plate, 630)의 형상으로 구비될 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(800)와의 결합에 용이할 수 있다. 지지판(630)을 디스플레이부(800)가 배치되는 안착부라 칭할 수 있다. 지지판(630)은 광학모듈(300)의 광축에 대하여 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 지지판(630)은 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 큰 직사각형 형상일 수 있다. 지지판(630)은 디스플레이부(800)나 고정 유닛(700)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다.

홀더(600)의 지지판(630)의 내부에는 한 쌍의 슬라이딩 바(sliding bar, 650)가 구비될 수 있다. 슬라이딩 바(650)는 지지판(630)의 양측으로 돌출될 수 있다. 슬라이딩 바(650)는 지지판(630) 내부의 관통 홀(미도시)에 삽입되어 배치될 수 있다. 이 경우, 슬라이딩 바(650)에 대하여 지지판(630)을 이동시킴으로써 렌즈 유닛(1000)의 위치를 이동시킬 수 있다. 슬라이딩 바(650)에 대한 디스플레이 어셈블리(1000)의 위치 이동 기능은, 착용자의 미간의 폭에 따라 한 쌍의 디스플레이 어셈블리(1000) 사이의 거리를 조절하기 위해 이용될 수 있다.

고정 유닛(700)은 홀더(600)의 제2영역의 하부와 디스플레이부(800)의 가장 자리를 밀폐하며 고정할 수 있다. 따라서, 고정 유닛(700)은 외부의 광이 디스플레이 어셈블리(1000) 내부로 유입되지 않도록 차단할 수 있다. 고정 유닛(700)은 양면 테이프(tape)일 수 있다. 디스플레이부(800)의 영상이 광학모듈(300) 방향으로 전달되도록, 고정 부재(700)는 중앙 영역이 오픈(open)되고 테두리 영역에만 구비될 수 있다. 그리고, 홀더(600)의 하부에서도 중앙 영역이 오픈되어 디스플레이부(800)의 영상을 광학모듈(300) 방향으로 전달할 수 있다.

디스플레이부(800)는 홀더(600)에 고정될 수 있다. 디스플레이부(800)는 가상 현실 영상을 출력할 수 있다. 디스플레이부(800)는 홀더(600)의 하부에는 디스플레이부(800)가 배치될 수 있다. 디스플레이부(800)는 동영상 내지 정지 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이부(800)는 예를 들면 LCD(Liquid crystal display)일 수 있다. 또한, 디스플레이부(800)는 디스플레이 패널일 수 있다. 디스플레이부(800)는 하나로 구비될 수 있다. 또는, 디스플레이부(800)는 한 쌍이 구비될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 디스플레이부(800) 각각이 사용자의 좌우 눈에 영상을 전달할 수 있다. 디스플레이부(800)는 홀더(600)의 하부에 고정 유닛(700)을 통하여 고정될 수 있다. 디스플레이부(800)는 광원을 포함할 수 있다. 이때, 광원은 발광 다이오드(Light emitting diode)일 수 있다.

보호 유닛(900)은 디스플레이부(800)의 하부에 구비될 수 있다. 보호 유닛(900)은 디스플레이부(800)를 지지하고 디스플레이부(800)의 PCB 또는 FPCB(Flexible printed circuit board, 미도시) 등을 고정할 수 있다. 보호 유닛(900)에는 회로 기판(850)이 배치될 수 있다. 회로 기판(850)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.

가상 현실 디스플레이 장치(10)에는 한 쌍의 광학모듈(300)과 한 쌍의 디스플레이부(800)가 구비될 수 있다. 다른 실시예로, 한 쌍의 광학모듈(300)와 하나의 디스플레이부(800)가 구비될 수도 있다. 한 쌍의 광학모듈(300)를 제1광학모듈과 제2광학모듈이라고 구분하고 한 쌍의 디스플레이부(800)를 제1디스플레이부와 제2디스플레이부이로 구분할 때, 제1디스플레이부의 영상은 제1광학모듈을 통해 출력되고 제2디스플레이부의 영상은 제2광학모듈을 통해 출력될 수 있다.

홀더(600)에서 광학모듈(300)이 배치되는 영역을 제1영역이라고 할 수 있다. 제1영역에는 렌즈 이동 유닛(400)이 배치될 수 있다. 제1영역에서 홀더(600)에는 중공 형상의 개구부가 형성될 수 있다. 제1영역에 형성된 중공 형상은 원형의 개구부일 수 있다. 홀더(600)에서 디스플레이부(800) 방향의 영역을 제2영역이라고 할 수 있다. 제2영역에서도 홀더(600)에 중공 형상의 개구부가 형성될 수 있다. 제2영역은 직사각형의 형상일 수 있다. 디스플레이부(800)의 형상은 사각형 형상일 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(800)의 영상이 출력될 수 있는 유효 영역 중 일부는 차단되어 광학모듈(300)에 입사될 수 있다. 보다 상세히, 디스플레이부(800)로부터 출력되는 영상이 홀더(600)의 제2영역의 중공을 통과할 때, 사각형 형상의 영상의 유효 영역 중 꼭지 점 부분을 포함하는 4개의 부분에서 출력되는 영상 중 일부가 가려지거나 차단될 수 있다. 이는, 제2영역의 중공의 형상이 디스플레이부(800)의 형상과 다르기 때문이다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 제2영역에서 개구부는 서로 마주보는 두 개의 평면과 서로 마주보는 두 개의 곡면을 가질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제1 내지 제13실시예에 따른 광학모듈의 구성을 도면을 참조하여 설명한다. 이하에서 실시예를 구분하여 설명하지 않는 이상 광학모듈에 대한 설명은 제1 내지 제13실시예 모두에 적용될 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 가상 현실 디스플레이 장치의 일부 구성을 사용자의 육안과 함께 도시한 도면이다.

가상 현실 디스플레이 장치(10)가 사용자에게 착용되면, 광학모듈(300)의 일측에는 육안이 위치하며 광학모듈(300)의 타측에는 디스플레이부(800)가 위치하게 된다. 광학모듈(300)은 제1광학부재(310)와 제2광학부재(320)를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)는 제1육안측면(313)과 제1디스플레이측면(314)을 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 제2육안측면(323)과 제2디스플레이측면(324)을 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이 사용자의 육안과 광학모듈(300)는 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 육안과 광학모듈(300) 사이의 이격거리는 조정될 수 있다. 또한, 광학모듈(300)과 디스플레이부(800)도 이격되어 배치될 수 있다.이때, 광학모듈(300)과 디스플레이부(800) 사이의 이격거리는 조정될 수 있다. 이러한 기능은, 앞서 설명한 바와 같이 렌즈 이동 유닛(400)이 나산 결합을 통해 이동가능하게 홀더(600)에 결합되기 때문에 가능하다.

도 4에서 렌즈의 광축의 방향을 x축이라 하고, 상기 광축에 수직한 방향을 y축이라 할 때, 광학모듈(300)의 제1육안측면(313)으로부터 광축 방향으로 디스플레이부(800)까지의 거리(d)는, y 방향으로 디스플레이부(800)의 크기(IH, image height) 보다 작을 수 있다. 이때, 광축을 제1축이라 할 수 있고, 광학모듈(300)의 제1육안측면(313)과 제1축은 수직할 수 있다.

광학모듈(300)의 크기(L)는 디스플레이부(800)의 크기(IH)의 크기와 같거나 보다 작을 수 있다. 여기서, 광학모듈(300)의 크기(L)는 렌즈의 y축 방향으로의 단면이 원형이면 지름을 뜻하고, 사각형 형상이면 긴 변의 길이를 뜻할 수 있다. 디스플레이부(800)의 크기는 디스플레이부(800)의 영상이 출력되는 영역이 정사각형이면 한 변의 길이를 뜻하고, 직사각형이면 긴 변의 길이를 뜻할 수 있다.

광학모듈(300)은 한 쌍이 구비되어 디스플레이부(800)로부터 출력된 이미지는 각각의 광학모듈(300)를 통하여 각각 다른 위치, 예를 들면 좌안과 우안에 포커싱(focusing)될 수 있다.

광학모듈(300)는 플라스틱 계열의 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.

광학모듈(300)은 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있다. 또는, 광학모듈(300)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 광학모듈(300)은 적어도 하나의 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)를 포함할 수 있다. 여기서, 프레넬 렌즈란 렌즈의 두께를 줄이기 위해서 수개 또는 여러개의 동그라미띠 모양의 렌즈로 분할한 렌즈일 수 있다.

도 5의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제1 내지 제4실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.

제1실시예서는 제1광학부재(310)에 제1프레넬 렌즈(311)가 형성되고 제2광학부재(320)에 렌즈부(321a)가 형성된다. 제2실시예서는 제1실시예와 비교해서 제2광학부재(320)에 렌즈부(321a) 대신 제2프레넬 렌즈(321b)가 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제3실시예는 제1실시예와 비교해서 제1광학부재(310)에 제1프레넬 렌즈(311)로써 볼록 프레넬 렌즈(311a)가 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제4실시예는 제1실시예와 비교해서 제1광학부재(310)에 제1프레넬 렌즈(311)로써 오목 프레넬 렌즈(311b)가 형성된다는 점에서 차이가 있다.

제1실시예에서, 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 평평하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)은 평평하게 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 평평하게 형성될 수 있다.

제2실시예에서, 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 평평하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)에는 제2프레넬 렌즈(321b)의 제2요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 평평하게 형성될 수 있다.

제3실시예에서, 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 육안측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 이때, 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)도 육안측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 한편, 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)은 오목하게 형성된 것으로 설명될 수도 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)은 평평하게 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 평평하게 형성될 수 있다.

제4실시예에서, 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 오목하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 이때, 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)도 오목하게 형성될 수 있다. 한편, 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)은 디스플레이부측으로 볼록하게 형성된 것으로 설명될 수도 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)은 평평하게 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 평평하게 형성될 수 있다.

광학모듈(300)은 제1광학부재(310) 및 제2광학부재(320)를 포함할 수 있다. 다만, 광학모듈(300)에서 제1광학부재(310) 및 제2광학부재(320) 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다. 제2광학부재(320)는 '커버'로 호칭될 수 있다.

제1광학부재(310)는 프레넬 렌즈일 수 있다. 제1광학부재(310)는 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)는 일부가 프레넬 렌즈로 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)는 중심부가 프레넬 렌즈로 형성되고 주변부가 플랜지부로 형성될 수 있다. 즉, 제1광학부재(310)는 유효광이 통과하는 유효 면적에서는 프레넬 렌즈로 형성되고 유효 면적 외측에서는 플랜지부로 형성될 수 있다.

제1광학부재(310)는 제2광학부재(320)와 적층될 수 있다. 제1광학부재(310)는 제2광학부재(320)와 일면이 접촉하도록 결합될 수 있다. 제1광학부재(310)의 일면과 제2광학부재(320)의 일면은 적어도 일부에서 직접 접촉할 수 있다. 다만, 제1광학부재(310)와 제2광학부재(320) 사이에 접착부재(미도시)와 같은 별도의 구성이 배치될 수 있다.

제1광학부재(310)는 제1프레넬 렌즈(311) 및 제1플랜지부(312)를 포함할 수 있다. 다만, 제1광학부재(310)에서 제1프레넬 렌즈(311) 및 제1플랜지부(312) 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다. 제1광학부재(310)는 중심부로부터 주변부로 연장되어 형성되는 제1프레넬 렌즈(311)를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)는 제1프레넬 렌즈(311)를 둘러싸는 제1플랜지부(312)를 포함할 수 있다.

제1프레넬 렌즈(311)는 중심부로부터 주변부로 연장되어 형성될 수 있다. 제1프레넬 렌즈(311)는 유효광이 통과하는 부분에 형성될 수 있다. 제1프레넬 렌즈(311)는 적어도 일면에서 요철면을 포함할 수 있다. 제1프레넬 렌즈(311)는 제1요철면을 포함할 수 있다. 제1프레넬 렌즈(311)는 제1디스플레이측면(314)에 형성되는 제1요철면을 포함할 수 있다. 제1요철면은 복수의 요철로 형성될 수 있다. 제1요철면은 복수의 광 경로 변환부로 형성되는 것으로 설명될 수도 있다. 제1프레넬 렌즈(311)는 '제1프레넬 영역'으로 호칭될 수 있다. 제1프레넬 영역은 프레넬 렌즈일 수 있다. 제1프레넬 영역은 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다.

제1, 2실시예에서, 제1프레넬 렌즈(311)는 제1요철면의 맞은면이 평평하게 형성될 수 있다. 다만, 제3실시예에서, 제1프레넬 렌즈(311)는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 볼록 프레넬 렌즈(311a)로 형성될 수 있다. 또한, 제4실시예에서, 제1프레넬 렌즈(311)는 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 오목 프레넬 렌즈(311b)로 형성될 수 있다.

제1플랜지부(312)는 제1프레넬 렌즈(311)를 둘러쌀 수 있다. 제1플랜지부(312)는 제1프레넬 렌즈(311)의 외주면을 감쌀 수 있다. 제1플랜지부(312)는 유효광이 통과하지 않는 부분에 형성될 수 있다. 제1플랜지부(312)에는 요철면이 형성되지 않을 수 있다. 제1플랜지부(312)는 평평한 면으로 형성될 수 있다. 제1플랜지부(312)는 제2플랜지부(322)와 결합될 수 있다. 제1플랜지부(312) 및 제2플랜지부(322)는 면접촉할 수 있다. 제1플랜지부(312)는 제2플랜지부(322)와 접착부재에 의해 결합될 수 있다. 제1플랜지부(312)는 제1프레넬 렌즈(311)의 외측에 위치하므로 제1플랜지부(312)와 제2플랜지부(322)가 결합되면 제1플랜지부(312)의 내측에 위치하는 제1프레넬 렌즈(311)에 이물이 유입되는 현상이 방지될 수 있다. 본 실시예에서, 제1플랜지부(312)와 제2플랜지부(322)는 사이에 이격 공간이 없도록 결합될 수 있다. 이를 통해, 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면에 이물질이 유입되는 현상이 방지될 수 있다.

제2광학부재(320)는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면과 대면하여 배치될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 제1광학부재(310)와 제2광학부재(320)가 결합되면 제1요철면에 이물이 유입되는 것이 방지될 수 있다.

제2광학부재(320)는 제1플랜지부(312)와 결합하는 제2플랜지부(322)를 포함할 수 있다.

제2플랜지부(322)는 유효광이 통과하지 않는 부분에 형성될 수 있다. 제2플랜지부(322)에는 요철면이 형성되지 않을 수 있다. 제2플랜지부(322)는 평평한 면으로 형성될 수 있다. 제2플랜지부(322)는 제1플랜지부(312)와 결합될 수 있다.

제1, 3, 4실시예에서, 제2플랜지부(322)는 렌즈부(321a)를 둘러쌀 수 있다. 렌즈부(321a)는 '렌즈 영역'으로 호칭될 수 있다. 제2플랜지부(322)는 렌즈부(321a)의 외주면을 감쌀 수 있다. 제2플랜지부(322)는 렌즈부(321a)의 외측에 위치하므로 제1플랜지부(312)와 제2플랜지부(322)가 결합되면 제2플랜지부(322)의 내측에 위치하는 렌즈부(321a)에 이물이 유입되는 현상이 방지될 수 있다. 이 경우, 렌즈부(321a)와 대면하는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면에도 이물이 유입되는 현상이 방지될 수 있다. 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면은 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에 형성될 수 있다.

제2실시예에서, 제2플랜지부(322)는 제2프레넬 렌즈(321b)를 둘러쌀 수 있다. 제2플랜지부(322)는 제2프레넬 렌즈(321b)의 외주면을 감쌀 수 있다. 제2플랜지부(322)는 제2프레넬 렌즈(321b)의 외측에 위치하므로 제1플랜지부(312)와 제2플랜지부(322)가 결합되면 제2플랜지부(322)의 내측에 위치하는 제2프레넬 렌즈(321b)의 제2요철면에 이물이 유입되는 현상이 방지될 수 있다. 이 경우, 제2프레넬 렌즈(321b)의 제2요철면과 대면하는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면에도 이물이 유입되는 현상이 방지될 수 있다. 제2프레넬 렌즈(321b)의 제2요철면은 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)에 형성될 수 있다.

제2프레넬 렌즈(321b)는 중심부로부터 주변부로 연장되어 형성될 수 있다. 제2프레넬 렌즈(321b)는 유효광이 통과하는 부분에 형성될 수 있다. 제2프레넬 렌즈(321b)는 적어도 일면에서 요철면을 포함할 수 있다. 제2프레넬 렌즈(321b)는 제2요철면을 포함할 수 있다. 제2프레넬 렌즈(321b)는 제1육안측면(323)에 형성되는 제2요철면을 포함할 수 있다. 제2요철면은 복수의 요철로 형성될 수 있다. 제2요철면은 복수의 광 경로 변환부로 형성되는 것으로 설명될 수도 있다. 제2프레넬 렌즈(321b)는 '제2프레넬 영역'으로 호칭될 수 있다. 제2프레넬 영역은 프레넬 렌즈일 수 있다. 제2프레넬 영역은 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다. 도 6은 제5실시예에 따른 광학모듈에서 제1플랜지부(312) 및 제2플랜지부(322)를 생략하고 도시한다.

제5실시예에서, 제1광학부재(310)는 양(+)의 굴절력(refracting power)을 가질 수 있다. 제2광학부재(320)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1광학부재(310)는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)는 볼록 렌즈의 적어도 일면을 요철면으로 변환한 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 오목 렌즈를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)의 아베수(abbe's number)는 제2광학부재(320)의 아베수 보다 클 수 있다. 제5실시예에서, 제1광학부재(310)는 화각을 확대하는 역할을 수행할 수 있다. 제2광학부재(320)는 색수차를 보정할 수 있다.

제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 육안측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)은 적어도 일부에서 오목하게 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 적어도 일부에서 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 제1광학부재(310)는 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 오목 렌즈를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.

제6실시예는, 제5실시예와 비교하여 제2광학부재(320)의 일부가 오목 렌즈에서 프레넬 렌즈로 대체된다는 점에서 차이를 갖는다.

제6실시예에서, 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 육안측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)에는 제2프레넬 렌즈(321b)의 제2요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 평평하게 형성될 수 있다. 또는, 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 적어도 일부에서 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 제1광학부재(310) 및 제2광학부재(320)는 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 제7실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.

제7실시예는, 제1실시예와 비교하여 제1광학부재(310)에 돌기(316)가 구비되고 제2광학부재(320)에 홈(326)이 구비된다는 점에서 차이를 갖는다.

제7실시예에서, 제1광학부재(310)는 제1플랜지부(312)에 원기둥 형상으로 돌출 형성되는 복수의 돌기(316)를 포함할 수 있다. 돌기(316)는 제1플랜지부(312)에 형성될 수 있다. 돌기(316)는 제1플랜지부(312)에 돌출 형성될 수 있다. 돌기(316)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 돌기(316)는 복수로 구비될 수 있다. 돌기(316)는 제1디스플레이부측면(314)에 형성될 수 있다.

제2광학부재(320)는 제2플랜지부(322)에 돌기(316)와 대응하는 형상으로 함몰 형성되어 돌기(316)를 수용하는 홈(326)을 포함할 수 있다. 홈(326)은 제2플랜지부(322)에 형성될 수 있다. 홈(326)은 돌기(316)와 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 홈(326)은 원기둥 형상으로 함몰 형성될 수 있다. 홈(326)은 돌기(316)를 수용할 수 있다. 홈(326)은 복수로 구비될 수 있다. 돌기(316) 및 홈(326)은 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 홈(326)은 제2육안측면(323)에 형성될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제8실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.

제8실시예는, 제1실시예와 비교하여 제2광학부재(320)에 커버부(327)가 추가로 구비되는 점에서 차이를 갖는다.

제8실시예에서, 제2광학부재(320)는 제2플랜지부(322)로부터 연장되어 제1광학부재(310)의 외주면(315)을 커버하는 커버부(327)를 포함할 수 있다. 커버부(327)는 제2플랜지부(322)로부터 연장될 수 있다. 커버부(327)는 제1광학부재(310)의 외주면(315)을 커버할 수 있다. 커버부(327)는 제1광학부재(310)로 유입되는 이물의 유입을 차단할 수 있다. 커버부(327)는 제2플랜지부(322)로부터 절곡되어 연장될 수 있다. 커버부(327)의 육안측면은 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)과 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 커버부(327)의 육안측면은 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)과 평행하게 배치될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제9실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 분해사시도이고, 도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제9 내지 제11실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.

제9실시예는, 제1실시예와 비교하여 제2광학부재(320)에 돌출부(328)가 구비되고 제1광학부재(310)에 수용부(318)가 구비된다는 점에서 차이를 갖는다.

제9실시예에서, 제2광학부재(320)는 제2플랜지부(322)에 원주 방향으로 연장되어 링 형상으로 돌출 형성되는 돌출부(328)를 더 포함할 수 있다. 돌출부(328)는 제2플랜지부(322)에 형성될 수 있다. 돌출부(328)는 제2플랜지부(322) 돌출 형성될 수 있다. 돌출부(328)는 제2플랜지부(322)에서 원주 방향으로 연장될 수 있다. 돌출부(328)는 링 형상일 수 있다. 돌출부(328)는 제2육안측면(323)에 형성될 수 있다. 돌출부(328)는 단면이 V자형상을 포함할 수 있다.

제1광학부재(310)는 제1플랜지부(312)에 돌출부(328)와 대응하는 형상으로 함몰 형성되어 돌출부(328)를 수용하는 수용부(318)를 포함할 수 있다. 수용부(318)는 제1플랜지부(312)에 형성될 수 있다. 수용부(318)는 제1플랜지부(312)에 함몰 형성될 수 있다. 수용부(318)는 돌출부(328)와 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 수용부(318)는 링 형상일 수 있다. 수용부(318)는 제1디스플레이측면(314)에 형성될 수 있다. 수용부(318)는 단면이 V자형의 홈일 수 있다.

제10, 11실시예는, 제9실시예와 돌출부(328) 및 수용부(318)의 개수에서 차이를 갖는다. 돌출부(328)는 제9실시예와 같이 3개가 상호간 이격 구비될 수 있다. 이 경우, 수용부(318)도 3개로 구비될 수 있다. 또는, 돌출부(328)는 제10실시예와 같이 2개가 상호간 이격 구비될 수 있다. 이 경우, 수용부(318)도 2개로 구비될 수 있다. 또는, 돌출부(328)는 제11실시예와 같이 단일로 구비될 수 있다. 이 경우, 수용부(318)도 1개로 구비될 수 있다. 즉, 돌출부(328)는 적어도 1개 이상으로 형성될 수 있다. 수용부(318)는 돌출부(328)와 대응되는 개수로 형성될 수 있다.

도 13은 본 발명의 제12실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.

제12실시예에 따른 광학모듈은 제1광학부재(310)와 충진부(330)를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)에 대한 설명은 제1실시예의 제1광학부재(310)에 대한 설명이 유추 적용될 수 있다.

충진부(330)는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면에 배치될 수 있다. 충진부(330)는 제1요철면에 충진될 수 있다. 충진부(330)는 레진(resin)일 수 있다.

충진부(330)는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면과 접촉하는 제1면과 제1면의 맞은편에 위치하는 제2면을 포함할 수 있다. 이때, 제2면은 제1플랜지부(312)의 일면과 동일한 평면 상에 위치할 수 있다. 즉, 충진부(330)는 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313) 및 제1디스플레이측면(314) 모두가 평평해지도록 형성될 수 있다. 충진부(330)는 제1요철면에 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제13실시예에 따른 광학모듈을 도시하는 단면도이다.

제13실시예는, 제9실시예와 비교하여 발수 코팅부(340)가 추가로 구비된다는 점에서 차이를 갖는다.

제13실시예에서, 제1광학부재(310)의 외주면(315) 및 제2광학부재(320)의 외주면(325)에는 발수 코팅부(340)가 배치될 수 있다. 발수 코팅부(340)는 제1광학부재(310)의 외주면(315)에 배치될 수 있다. 발수 코팅부(340)는 제2광학부재(320)의 외주면에 배치될 수 있다. 발수 코팅부(340)는 제1광학부재(310)와 제2광학부재(320) 사이로 이물, 특히 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 언급한 바와 같은 다양한 실시예를 통해 프레넬 렌즈의 요철면에 이물이 유입되는 현상을 방지한다. 다만, 본 발명은 언급한 실시예에 한정되지 않고 언급한 본 발명의 목적을 수행할 수 있는 어떠한 구조도 포함할 수 있다.

도 15는 본 발명의 제14실시예에 따른 광학모듈의 분해사시도 및 단면도이다.

제14실시예는, 제5실시예와 비교하여 제2광학부재(320)에 커버부(327)가 추가로 구비되는 점에서 차이를 갖는다.

제14실시예에서, 제2광학부재(320)는 제2플랜지부(322)로부터 연장되어 제1광학부재(310)의 외주면(315)을 커버하는 커버부(327)를 포함할 수 있다. 커버부(327)는 제2플랜지부(322)로부터 연장될 수 있다. 커버부(327)는 제1광학부재(310)의 외주면(315)을 커버할 수 있다. 커버부(327)는 제1광학부재(310)로 유입되는 이물의 유입을 차단할 수 있다. 커버부(327)는 제2플랜지부(322)로부터 절곡되어 연장될 수 있다. 커버부(327)의 육안측면은 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)의 적어도 일부와 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 커버부(327)의 육안측면은 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)의 적어도 일부와 평행하게 배치될 수 있다.

제14실시예에서, 제1광학부재(310)는 양(+)의 굴절력(refracting power)을 가질 수 있다. 제2광학부재(320)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1광학부재(310)는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)는 볼록 렌즈의 적어도 일면을 요철면으로 변환한 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 오목 렌즈를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)의 아베수(abbe's number)는 제2광학부재(320)의 아베수 보다 클 수 있다. 제14실시예에서, 제1광학부재(310)는 화각을 확대하는 역할을 수행할 수 있다. 제2광학부재(320)는 색수차를 보정할 수 있다.

제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 육안측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)은 적어도 일부에서 오목하게 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 적어도 일부에서 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 제1광학부재(310)는 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 오목 렌즈를 포함할 수 있다.

도 16은 본 발명의 제15실시예에 따른 광학모듈의 분해사시도 및 단면도이다.

제15실시예는 제14실시예와 비교하여 제2광학부재(320)의 형상에서 차이를 갖는다. 보다 상세히, 제14실시예에서 제2광학부재(320)는 양면이 오목한 오목 렌즈를 포함하지만, 제15실시예에서 제2광학부재(320)는 메니스커스(meniscus) 렌즈를 포함한다.

제15실시예에서, 제2광학부재(320)는 제2플랜지부(322)로부터 연장되어 제1광학부재(310)의 외주면(315)을 커버하는 커버부(327)를 포함할 수 있다. 커버부(327)는 제2플랜지부(322)로부터 연장될 수 있다. 커버부(327)는 제1광학부재(310)의 외주면(315)을 커버할 수 있다. 커버부(327)는 제1광학부재(310)로 유입되는 이물의 유입을 차단할 수 있다. 커버부(327)는 제2플랜지부(322)로부터 절곡되어 연장될 수 있다. 커버부(327)의 육안측면은 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)의 적어도 일부와 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 커버부(327)의 육안측면은 제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)의 적어도 일부와 평행하게 배치될 수 있다.

제15실시예에서, 제1광학부재(310)는 양(+)의 굴절력(refracting power)을 가질 수 있다. 제2광학부재(320)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1광학부재(310)는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)는 볼록 렌즈의 적어도 일면을 요철면으로 변환한 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 메니스커스 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 육안측으로 볼록한 메니스커스 렌즈를 포함할 수 있다. 제1광학부재(310)의 아베수(abbe's number)는 제2광학부재(320)의 아베수 보다 클 수 있다. 제15실시예에서, 제1광학부재(310)는 화각을 확대하는 역할을 수행할 수 있다. 제2광학부재(320)는 색수차를 보정할 수 있다.

제1광학부재(310)의 제1육안측면(313)은 육안측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제1광학부재(310)의 제1디스플레이부측면(314)에는 제1프레넬 렌즈(311)의 제1요철면이 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2육안측면(323)은 적어도 일부에서 육안측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제2광학부재(320)의 제2디스플레이부측면(324)은 적어도 일부에서 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 제1광학부재(310)는 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(320)는 메니스커스 렌즈를 포함할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

300: 광학모듈 310: 제1광학부재
320: 제2광학부재 330: 충진부
340: 발수 코팅부

Claims (16)

1. 제1요철면이 형성된 제1프레넬 렌즈를 포함하는 제1광학부재; 및
   상기 제1요철면과 대면하여 배치되는 제2광학부재를 포함하고,
   상기 제1광학부재는 상기 제1프레넬 렌즈를 둘러싸고 상기 제2광학부재와 결합되는 제1플랜지부를 포함하고,
   상기 제2광학부재는 상기 제1플랜지부와 결합하는 제2플랜지부를 포함하는 광학모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2광학부재는 제2요철면이 형성된 제2프레넬 렌즈를 포함하고,
   상기 제2프레넬 렌즈의 제2요철면은 상기 제1요철면과 대면하는 광학모듈.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1광학부재는 제1육안측면과, 상기 제1육안측면의 맞은편에 위치하는 제1디스플레이측면을 포함하고,
   상기 제2광학부재는 제2육안측면과, 상기 제2육안측면의 맞은편에 위치하는 제2디스플레이측면을 포함하고,
   상기 제1요철면은 상기 제1디스플레이측면에 위치하고, 상기 제2요철면은 상기 제2육안측면에 위치하는 광학모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1광학부재는 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2광학부재는 음(-)의 굴절력을 가지는 광학모듈.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1광학부재의 아베수(abbe's number)는 상기 제2광학부재의 아베수 보다 큰 광학모듈.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1프레넬 렌즈는 볼록 프레넬 렌즈로 형성되는 광학모듈.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1프레넬 렌즈는 오목 프레넬 렌즈로 형성되는 광학모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1플랜지부 및 상기 제2플랜지부는 면접촉하는 광학모듈.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부는 접착부재에 의해 결합되는 광학모듈.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학부재는 상기 제1플랜지부에 원기둥 형상으로 돌출 형성되는 복수의 돌기를 더 포함하고,
    상기 제2광학부재는 상기 제2플랜지부에 상기 돌기와 대응하는 형상으로 함몰 형성되어 상기 돌기를 수용하는 홈을 더 포함하는 광학모듈.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 제2광학부재는 상기 제2플랜지부로부터 연장되어 상기 제1광학부재의 외주면을 커버하는 커버부를 더 포함하는 광학모듈.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 제2광학부재는 상기 제2플랜지부에 원주 방향으로 연장되어 링 형상으로 돌출 형성되는 돌출부를 더 포함하고,
    상기 제1광학부재는 상기 제1플랜지부에 상기 돌출부와 대응하는 형상으로 함몰 형성되어 상기 돌출부를 수용하는 수용부를 더 포함하는 광학모듈.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학부재의 외주면 및 상기 제2광학부재의 외주면에 배치되는 발수 코팅부를 더 포함하는 광학모듈.
    
14. 요철면이 형성된 프레넬 렌즈를 포함하는 광학부재; 및
    상기 프레넬 렌즈의 요철면에 배치되는 충진부를 포함하고,
    상기 충진부는 상기 요철면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면의 맞은편에 위치하는 제2면을 포함하고,
    상기 충진부의 제2면은 상기 플랜지부의 일면과 평행하게 배치되는 광학모듈.
    
15. 홀더;
    상기 홀더에 고정되고, 가상 현실 영상을 출력하는 디스플레이부;
    상기 홀더에 이동가능하게 결합되는 렌즈 이동 유닛; 및
    상기 렌즈 이동 유닛에 고정되는 광학모듈을 포함하고,
    상기 광학모듈은,
    제1요철면이 형성된 제1프레넬 렌즈를 포함하는 제1광학부재; 및
    상기 제1요철면과 대면하여 배치되는 제2광학부재를 포함하고,
    상기 제1광학부재는 상기 제1프레넬 렌즈를 둘러싸고 상기 제2광학부재와 결합되는 제1플랜지부를 포함하고,
    상기 제2광학부재는 상기 제1플랜지부와 결합하는 제2플랜지부를 포함하는 가상 현실 디스플레이 장치.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 렌즈 이동 유닛은 상기 홀더에 나사 결합되는 가상 현실 디스플레이 장치.

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