KR20190028153A - Device For See-Through Type Head Mounted Display - Google Patents

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KR20190028153A
KR20190028153A KR1020170115251A KR20170115251A KR20190028153A KR 20190028153 A KR20190028153 A KR 20190028153A KR 1020170115251 A KR1020170115251 A KR 1020170115251A KR 20170115251 A KR20170115251 A KR 20170115251A KR 20190028153 A KR20190028153 A KR 20190028153A
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prism
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이광수
김민석
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주식회사 라온텍
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a transmissive head-mounted display device comprises: a display panel; a first prism disposed under the display panel and reflecting or transmitting image light emitted from the display panel; a second prism disposed under the first prism and reflecting or transmitting image light having passed through the first prism; and a mirror disposed below the second prism and reflecting the image light having passed through the second prism. The first prism includes a first surface facing the display panel, a second surface facing the second prism, and a third surface facing outward. The second prism includes a first surface facing an eye of the user and a second surface facing the first prism. The length of the third surface of the first prism in the transverse direction is longer than the length of the first surface of the second prism in the transverse direction.

Description

투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치{Device For See-Through Type Head Mounted Display}[0001] The present invention relates to a transmissive head-mounted display device,

본 발명은 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 헤드 마운트 디스플레이 장치의 구성요소를 변경함으로써 투과형 광학계에 대한 개방감을 향상시킬 수 있는 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a transmissive head-mounted display device, and more particularly, to a transmissive head-mounted display device capable of improving the openness to a transmissive optical system by changing components of the head-mounted display device.

일반적으로 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display: HMD이라 한다)용 광학시스템은 머리에 착용하는 디스플레이 장치를 말한다. 안경을 착용하는 것과 유사하고, 발전하는 미래에 맞는 가상현실과 증강현실을 구현하기 위한 장치이며, 눈과 매우 근접한 위치에서 발생하는 화상광을 정밀한 광학 장치를 이용하여 먼 거리에 가상의 대형화면이 구성될 수 있도록 초점을 형성함으로써 사용자로 하여금 확대된 허상을 볼 수 있도록 하는 영상 표시 장치이다. In general, an optical system for a head mounted display (HMD) refers to a display device worn on the head. It is a device for realizing a virtual reality and augmented reality similar to wearing glasses, and it is a device for realizing a virtual reality and augmented reality suitable for a developing future. By using a precision optical device, imaginary large screen So that the user can see the enlarged virtual image.

투과형(See-Through Type) 헤드 마운트 디스플레이 장치는 프리즘을 통해 투시되는 외부영상(외부의 실제 상)과 가상화면(디스플레이 되는 화면)을 융합하여 제공하는 영상표시 장치를 말하며, 사용자가 외부영상 위에 오버랩(overlap)되는 정보를 볼 수 있게 한다.A see-through type head-mounted display device is an image display device that provides an external image (an actual image of the outside) and a virtual screen (a displayed image) fused through a prism, thereby allowing information to be overlapped.

일반적인 헤드 마운트 디스플레이 장치는 근접 디스플레이의 이미지가 매우 작은 면적으로 표시되므로 사용자가 최대한 큰 화면을 시청할 수 있도록 이미지를 확대시키기 위해 확대렌즈를 사용한다. 이러한 확대렌즈와 광학계를 사용하게 되면 필연적으로 광학적인 왜곡(Optical Distortion)이 발생하고, 더욱이 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치는 프리즘을 통해 투시되는 외부영상과 가상화면을 융합하여 제공하기 때문에 광학적인 왜곡현상이 더욱 두드러지게 나타난다. A typical head-mounted display device uses a magnifying lens to magnify the image so that the user can view the largest possible screen as the image of the proximity display is displayed in a very small area. The use of such magnifying lenses and optical systems inevitably leads to optical distortion, and furthermore, the transmissive head-mounted display device fuses an external image and a virtual screen, which are viewed through a prism, More prominent.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 광학계의 렌즈 구성으로 발생하는 광학적 왜곡현상을 최소화하고, 착용 및 사용효율을 보다 향상시킨 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 연구가 있다.In order to solve such a problem, research has been conducted to provide a transmissive head-mounted display device that minimizes optical distortion caused by the lens configuration of the optical system and further improves wearing and use efficiency.

또한, 이러한 연구 외에 투과형 광학계에 대한 개방감 향상을 위해 프리즘의 디자인을 새롭게 할 필요성이 제시되고 있다. In addition to these studies, there is a need to refine the prism design to improve the openness of the transmission type optical system.

대한민국 등록특허 제1598480호 (공고일자 2016년 03월 02일)Korean Patent No. 1598480 (Published on March 02, 2016)

본 발명의 목적은 프리즘 렌즈를 이용한 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 설계함에 있어서 외부영상(외부의 실제 상)을 가상화면(디스플레이 되는 화면)에 중첩할 때 개방감을 극대화할 수 있는 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a transmissive head-mounted display device capable of maximizing the open feeling when superposing an external image (actual image on the outside) on a virtual screen (a displayed screen) in designing a transmissive type head- .

또한, 본 발명의 다른 목적은 전반사에 의한 외부 빔(beam)의 불필요한 반사를 없앰으로써 시야를 가리는 비효율성의 빔을 차단할 수 있어, 외부영상과 가상화면을 보다 선명히 겹치게 할 수 있는 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transmissive head-mounted display capable of blocking an ineffective beam blocking visibility by eliminating unnecessary reflection of an external beam by total internal reflection, Device.

다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified without departing from the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널, 디스플레이 패널 하부에 배치되고 디스플레이 패널에서 출사된 화상광을 반사하거나 투과시키는 제1 프리즘, 제1 프리즘 하부에 배치되고 제1 프리즘을 통과한 화상광을 반사하거나 투과시키는 제2 프리즘, 및 제2 프리즘 하부에 배치되고 제2 프리즘을 통과한 화상광을 반사시키는 거울을 포함한다. 제1 프리즘은 디스플레이 패널을 향하는 제1 면, 제2 프리즘을 향하는 제2 면 및 외부를 향하는 제3 면을 포함한다. 제2 프리즘은 사용자의 눈을 향하는 제1 면 및 제1 프리즘을 향하는 제2 면을 포함한다. 제1 프리즘의 제3 면의 가로방향의 길이는 제2 프리즘의 제1 면의 가로방향의 길이보다 길다. In order to achieve the object of the present invention, a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention includes a display panel, a first prism disposed under the display panel and reflecting or transmitting image light emitted from the display panel, A second prism disposed under the prism and reflecting or transmitting image light having passed through the first prism and a mirror disposed under the second prism and reflecting the image light having passed through the second prism. The first prism includes a first surface facing the display panel, a second surface facing the second prism, and a third surface facing outward. The second prism includes a first surface facing the user's eye and a second surface facing the first prism. The length of the third surface of the first prism in the transverse direction is longer than the length of the first surface of the second prism in the transverse direction.

일 실시 예에 의하면, 디스플레이 패널에서 출사된 화상광은 제1 프리즘의 제1 면으로 입사되고, 제1 프리즘의 제1 면으로 입사된 화상광은 제1 프리즘의 제2 면으로 출사되고, 제1 프리즘의 제2 면에서 출사된 화상광은 제2 프리즘의 제2 면으로 입사되고, 제2 프리즘의 제2 면으로 입사된 화상광은 거울에 의하여 반사되고, 거울에 의하여 반사된 화상광은 제2 프리즘의 제2 면에서 반사되고, 제2 프리즘의 제2 면에서 반사된 화상광은 제2 프리즘의 제1 면으로 출사된다.According to one embodiment, the image light emitted from the display panel is incident on the first surface of the first prism, the image light incident on the first surface of the first prism is emitted to the second surface of the first prism, The image light emitted from the second surface of the first prism is incident on the second surface of the second prism, the image light incident on the second surface of the second prism is reflected by the mirror, The image light reflected at the second surface of the second prism and reflected at the second surface of the second prism is emitted to the first surface of the second prism.

일 실시 예에 의하면, 제1 프리즘의 제3 면과 제2 프리즘의 제1 면은 직사각형이다.According to one embodiment, the third surface of the first prism and the first surface of the second prism are rectangular.

일 실시 예에 의하면, 제1 프리즘의 제2 면의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘의 제3 면의 상측 가로방향의 길이보다 작고, 제1 프리즘의 제2 면의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘의 제2 면의 하측 가로방향의 길이보다 작다. According to an embodiment, the length in the upper lateral direction of the second surface of the first prism is smaller than the length in the upper lateral direction of the third surface of the first prism, and the length in the upper lateral direction of the second surface of the first prism is Is smaller than the length in the lower lateral direction of the second surface of the first prism.

일 실시 예에 의하면, 제2 프리즘의 제1 면의 하측 가로방향의 길이는 제2 프리즘의 제2 면의 하측 가로방향의 길이보다 작고, 제2 프리즘의 제2 면의 상측 가로방향의 길이는 제2 프리즘의 제2 면의 하측 가로방향의 길이보다 작다. According to an embodiment, the length in the lower lateral direction of the first surface of the second prism is smaller than the length in the lower lateral direction of the second surface of the second prism, and the length in the upper lateral direction of the second surface of the second prism is Is smaller than the length in the lower lateral direction of the second surface of the second prism.

일 실시 예에 의하면, 제1 프리즘의 제2 면과 제2 프리즘의 제2 면 사이에 편광 빔 스플리터(Polarizing Beam Splitter)가 배치된다. According to one embodiment, a polarizing beam splitter is disposed between the second surface of the first prism and the second surface of the second prism.

일 실시 예에 의하면, 제2 프리즘과 거울 사이에 파장변환필름이 배치된다. According to one embodiment, the wavelength conversion film is disposed between the second prism and the mirror.

일 실시 예에 의하면, 제1 프리즘의 제2 면과 제2 프리즘의 제2 면 사이에 반투명 거울(half mirror)이 배치된다. According to one embodiment, a half mirror is disposed between the second surface of the first prism and the second surface of the second prism.

일 실시 예에 의하면, 디스플레이 패널과 제1 프리즘 사이에 비구면 렌즈가 배치된다. According to one embodiment, an aspherical lens is disposed between the display panel and the first prism.

일 실시 예에 의하면, 제1 프리즘의 제1 면에 비구면 렌즈가 일체형으로 형성된다. According to one embodiment, an aspherical lens is integrally formed on the first surface of the first prism.

본 발명의 실시 예들에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치는 외부영상을 가상화면에 중첩할 때 개방감을 향상시킬 수 있다. The transmissive head-mounted display device according to the embodiments of the present invention can improve the open feeling when the external image is superimposed on the virtual screen.

또한, 전반사에 의한 외부 빔(beam)의 불필요한 반사를 없앰으로써 시야를 가리는 비효율성의 빔을 차단할 수 있어, 외부영상과 가상화면을 보다 선명히 겹치게 할 수 있다.In addition, unnecessary reflection of an external beam due to total internal reflection can be prevented, thereby blocking ineffective beams that obscure the field of view, and the external image and the virtual screen can be superimposed more clearly.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be variously extended without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 비구면 렌즈와 제1 프리즘이 일체로 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비된 프리즘을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제1 프리즘을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제2 프리즘을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 거울을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비된 광학계를 나타내는 도면이다.1 is a view illustrating a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing the transmissive head-mounted display device of FIG.
3 is a view showing an aspherical lens and a first prism integrally formed in a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a prism included in a conventional transmissive head-mounted display device.
5 is a view showing a first prism of a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a second prism of a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a mirror of a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating an optical system included in a transmissive head-mounted display apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.Embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description of the components of the present invention will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention with respect to what can be clearly understood and easily reproduced by the conventional art by the prior art.

이하에서는, 본 발명에 따른 투과형(See-Through Type) 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display) 장치에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a see-through type head mounted display apparatus according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 나타내는 분해 사시도이다.1 is a view showing a transmissive head-mounted display apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing a transmissive head-mounted display apparatus of FIG.

도 1과 도 2를 참조하면, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 제1 프리즘(500), 제2 프리즘(600) 및 거울(800)을 포함할 수 있다. 또한, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치는 편광 빔 스플리터(300, 300')(Polarizing Beam Splitter), 파장변환필름(700), 반투명 거울(half mirror), 비구면 렌즈(400) 및 백라이트 유닛(Back Light Unit)(200)를 포함할 수 있다. 이하에서 각 구성요소를 구체적으로 설명하도록 한다. 1 and 2, the transmissive head-mounted display device may include a display panel 100, a first prism 500, a second prism 600, and a mirror 800. The transmissive head-mounted display device includes a polarization beam splitter 300, 300 ', a wavelength conversion film 700, a half mirror, an aspherical lens 400, and a backlight unit. (200). Each component will be described in detail below.

<디스플레이 패널(100)>&Lt; Display panel (100) >

디스플레이 패널(100)은 제1 프리즘(500) 상부에 배치되고, 가상화면(디스플레이 되는 화면)을 구성하는 빛을 출사한다. The display panel 100 is disposed above the first prism 500 and emits light constituting a virtual screen (a screen to be displayed).

디스플레이 패널(100)은 반사형인 실리콘 액정 표시장치(Liquid Crystal on Silicon: LCoS), 디지털 광원 처리장치(Digital Light Processing: DLP), 광원이 결합된 마이크로 LCD(Liquid Crystal Display) 패널 또는 자체 발광하는 마이크로 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 패널 등과 같은 다양한 장치로 구현될 수 있다. 마이크로 LCD 패널은 자체 발광이 아니므로 외부에서 광원이 결합되어야 한다. 즉, 백라이트를 사용한 투과형 마이크로 LCD 패널, 반사형인 실리콘 액정 표시장치(LCoS) 또는 디지털 광원 처리장치(DLP)가 가능하다. 마이크로 OLED 패널은 자체 발광이 가능하기 때문에 별도의 광원이 필요 없으며, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치를 보다 간단하고 소형으로 구성할 수 있다.The display panel 100 may include a reflection type liquid crystal display (LCD), a digital light processing (DLP), a micro LCD (Liquid Crystal Display) panel coupled with a light source, An organic light emitting diode (OLED) panel, and the like. Micro LCD panels are not self-luminous, so the light source must be coupled from the outside. That is, a transmissive micro LCD panel using a backlight, a reflection type silicon liquid crystal display (LCoS), or a digital light source processing apparatus (DLP) are possible. Since the micro OLED panel can self-emit light, a separate light source is not required, and the transmissive head-mounted display device can be made simpler and smaller.

<백라이트 유닛(Back Light Unit)(200)>&Lt; Back Light Unit (200) >

백라이트 유닛(200)은, 마이크로 OLED 패널과 같은 자체 발광이 가능한 디스플레이 패널 외에, 자체 발광이 되지 않는 마이크로 LCD 패널, LCOS 및 DLP의 경우에 그 후면 또는 전면에 광원을 두어 화면을 밝혀주는 별도의 유닛을 말한다. 기존의 마이크로 LCD 패널의 경우, 광원(Light source)이 후면에 배치되기에 백라이트 유닛(Back Light Unit) 이라는 명칭을 사용했으며, 현재는 후면이 아닌 전면에 배치될 수도 있어 프런트라이트 유닛(Front Light Unit) 이라는 용어도 혼용해서 사용된다.In addition to a self-luminous display panel such as a micro OLED panel, the backlight unit 200 may include a micro LCD panel that does not emit light, a separate unit that illuminates the screen by placing a light source on the back or front surface of the LCOS and DLP . In the case of a conventional micro LCD panel, the name of a back light unit is used because a light source is disposed on the rear side. Currently, it can be disposed on the front side instead of the rear side, ) Is also used interchangeably.

백라이트 유닛(200)는 디스플레이 패널(100)과 비구면 렌즈(400) 사이에 배치될 수 있다. The backlight unit 200 may be disposed between the display panel 100 and the aspherical lens 400.

백라이트 유닛(200)로부터 출사되는 비편광된 광은 하기에서 설명하는 제1 편광 빔 스플리터(300)와 백라이트 유닛(200) 사이에 배치되는 편광판(310)(polarizer)을 통과하게 된다. 편광판(310)은 p편광 또는 s편광 중 어느 하나를 통과시킬 수 있다. 편광판(310)을 통과한 p편광 또는 s편광은 제1 편광 빔 스플리터(300)로 입사된다.The non-polarized light emitted from the backlight unit 200 passes through a polarizer 310 (polarizer) disposed between the first polarizing beam splitter 300 and the backlight unit 200 described below. The polarizing plate 310 can pass either p-polarized light or s-polarized light. The p-polarized light or the s-polarized light having passed through the polarizing plate 310 is incident on the first polarizing beam splitter 300.

<편광판(310)과 편광 빔 스플리터(300, 300')>&Lt; Polarizing plate 310 and polarizing beam splitters 300 and 300 '

편광판(310)은 입사되는 비편광된 광을 편광방향이 서로 다른 두 편광으로 분리하는 기능을 한다. 구체적으로, 어느 하나의 편광은 편광판(310)을 투과하고, 다른 하나의 편광은 편광판(310)을 투과하지 못한다. 이러한 편광으로서 가장 대표적인 것이 p편광과 s편광이다. 예를 들면, 편광판(310)은 p편광을 투과시키고, s편광을 투과하지 못한다. 또한, 그 반대의 경우도 가능하다.The polarizing plate 310 separates the incident non-polarized light into two polarized lights having different polarization directions. Specifically, one polarized light passes through the polarizing plate 310 and the other polarized light does not pass through the polarizing plate 310. The most typical examples of such polarized light are p-polarized light and s-polarized light. For example, the polarizing plate 310 transmits p-polarized light and does not transmit s-polarized light. The opposite case is also possible.

편광판 빔 스플리터(300, 300')는 어느 하나의 편광은 투과시키고, 다른 하나의 편광은 반사시킨다. 이러한 편광 빔 스플리터(300, 300')에서 분리되는 2종의 서로 다른 두 편광은 일반적으로 그 편광방향이 서로 수직을 이루게 된다. 예를 들면, 편광 빔 스플리터(300, 300')는 p편광은 투과시키고, s 편광은 반사시킬 수 있다. 또한, 그 반대의 경우도 가능하다.The polarizer beam splitters 300 and 300 'transmit one polarized light and reflect the other polarized light. Two polarizations of two different polarizations separated by the polarization beam splitter 300 and 300 'are generally perpendicular to each other. For example, the polarization beam splitters 300 and 300 'can transmit p-polarized light and reflect s-polarized light. The opposite case is also possible.

예를 들어, 편광판(310)이 p편광을 투과시키고, 편광판 빔 스플리터(300, 300')가 p편광을 반사시키는 경우, 편광판(310)을 통과한 p편광은 편광 빔 스플리터(300, 300')에서 반사될 수 있다. 또한, 편광판(310)이 s편광을 투과시키고, 편광 빔 스플리터(300, 300')가 s편광을 반사시키는 경우, 편광판(310)을 통과한 s편광은 편광 빔 스플리터(300, 300')에서 반사될 수 있다.For example, when the polarizer 310 transmits the p polarized light and the polarizer beam splitter 300 or 300 'reflects the p polarized light, the p polarized light passing through the polarizer 310 passes through the polarizing beam splitter 300, 300' Lt; / RTI &gt; When the polarizing plate 310 transmits the s-polarized light and the s-polarized beam splitter 300 or 300 'reflects the s-polarized light, the s-polarized light having passed through the polarizing plate 310 passes through the polarizing beam splitter 300 or 300' Can be reflected.

본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 편광 빔 스플리터(Polarizing Beam Splitter)는 제1 편광 빔 스플리터(300)와 제2 편광 빔 스플리터(300')를 포함할 수 있다. 제1 편광 빔 스플리터(300)는 디스플레이 패널(100)과 하기에서 설명하는 비구면 렌즈(400) 사이에 배치될 수 있고, 제2 편광 빔 스플리터(300')는 하기에서 설명하는 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 배치될 수 있다.The polarizing beam splitter of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention may include a first polarizing beam splitter 300 and a second polarizing beam splitter 300 '. The first polarizing beam splitter 300 may be disposed between the display panel 100 and the aspheric lens 400 described below and the second polarizing beam splitter 300 'may be disposed between the first prism 500 The second surface 520 of the first prism 600 and the second surface 620 of the second prism 600 may be disposed.

편광판(310)은 제1 편광 빔 스플리터(300)와 백라이트 유닛(200) 사이에 배치될 수 있다. 편광판(310)은 백라이트 유닛(200)로부터 출사되는 p편광 또는 s편광 중 어느 하나를 통과시킬 수 있다. 편광판(310)을 통과한 p편광 또는 s편광은 제1 편광 빔 스플리터(300)로 입사된다. 입사된 p편광 또는 s편광은 제1 편광 빔 스플리터(300)에서 반사되어 디스플레이 패널(100)로 입사될 수 있다. The polarizing plate 310 may be disposed between the first polarizing beam splitter 300 and the backlight unit 200. The polarizing plate 310 can pass either p-polarized light or s-polarized light emitted from the backlight unit 200. The p-polarized light or the s-polarized light having passed through the polarizing plate 310 is incident on the first polarizing beam splitter 300. The incident p-polarized light or s-polarized light can be reflected by the first polarizing beam splitter 300 and incident on the display panel 100.

<비구면 렌즈(400)>&Lt; Aspheric lens 400 >

비구면 렌즈(400)는 화면을 확대하기 위한 구성요소이며, 디스플레이 패널(100)과 제1 프리즘(500) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 편광 빔 스플리터(300)는 디스플레이 패널(100) 하측에 배치되므로, 비구면 렌즈(400)는 제1 편광 빔 스플리터(300)와 제1 프리즘(500) 사이에 배치될 수 있다.The aspherical lens 400 is an element for enlarging the screen and may be disposed between the display panel 100 and the first prism 500. The aspherical lens 400 may be disposed between the first polarizing beam splitter 300 and the first prism 500 because the first polarizing beam splitter 300 is disposed below the display panel 100. [

도 2에서 비구면 렌즈(400)는 위로 볼록한 형상을 가지고 있지만, 비구면 렌즈(400)는 도 2에 도시된 형상에 국한되지 않으며, 다양한 형상을 가질 수 있다.2, the aspherical lens 400 has a convex shape, but the aspherical lens 400 is not limited to the shape shown in Fig. 2, and may have various shapes.

비구면 렌즈(400)는 제1 프리즘(500)과 독립적으로 형성되어, 제1 편광 빔 스플리터(300)와 제1 프리즘(500) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 비구면 렌즈(400)는 제1 프리즘(500)과 일체로 형성될 수 있다.The aspherical lens 400 may be formed independently of the first prism 500 and disposed between the first polarizing beam splitter 300 and the first prism 500. In addition, the aspherical lens 400 may be formed integrally with the first prism 500.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 비구면 렌즈(400)와 제1 프리즘(500)이 일체로 형성된 것을 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 비구면 렌즈(400)와 제1 프리즘(500)이 일체로 형성된 것을 정면에서 바라본 도면이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 비구면 렌즈(400)와 제1 프리즘(500)이 일체로 형성된 것을 우측에서 바라본 도면이고, 도 3의 (c)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 비구면 렌즈(400)와 제1 프리즘(500)이 일체로 형성된 것을 저면에서 바라본 도면이다.3 is a view showing that an aspherical lens 400 and a first prism 500 of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention are formed integrally. 3 (a) is a front view of the aspherical lens 400 and the first prism 500 of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) FIG. 3C is a view of the aspheric lens 400 and the first prism 500 of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention formed integrally, and FIG. 3C is a cross- And the aspheric lens 400 of the transmissive head-mounted display device and the first prism 500 are integrally formed.

도 3을 참조하면, 하기에서 설명하는 제1 프리즘(500)의 제1 면(510)에 비구면 렌즈(400)가 일체형으로 형성될 수 있다. 제1 프리즘(500)의 제1 면(510)에 비구면 렌즈(400)가 일체형으로 형성된 경우를 도 3에 도시된 형상으로 한정하는 것은 아니며, 비구면 렌즈(400)의 형상을 다양하게 하여 제1 프리즘(500)과 일체형으로 형성될 수 있다. 제1 프리즘(500)과 비구면 렌즈(400)가 일체로 형성된 경우에는 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 조립이 간편하고, 조립에 필요한 시간도 절감될 수 있다.Referring to FIG. 3, an aspherical lens 400 may be integrally formed on the first surface 510 of the first prism 500 described below. The aspherical lens 400 is not limited to the shape shown in FIG. 3 in the case where the aspherical lens 400 is integrally formed on the first surface 510 of the first prism 500, And may be integrally formed with the prism 500. When the first prism 500 and the aspherical lens 400 are integrally formed, the transmissive head-mounted display device can be easily assembled and the time required for assembling can be reduced.

비구면 렌즈(400) 하부에는 제1 프리즘(500)이 배치될 수 있다.A first prism 500 may be disposed under the aspherical lens 400.

<제1 프리즘(10, 500) 및 제2 프리즘(20, 600)><First prism 10, 500 and second prism 20, 600>

도 4는 종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비된 프리즘을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제1 프리즘을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제2 프리즘을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a first prism of a transmissive type head-mounted display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing an embodiment of a transmissive type head- 2 is a view showing a second prism of a transmissive head-mounted display device according to an example.

투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 프리즘은 유리 소재 또는 플라스틱 소재로 형성된 다면체로서, 프리즘은 각 면에서 화상광이 전부 반사되거나 일부 반사될 수 있고, 전부 투과되거나 일부 투과될 수 있다.The prism included in the transmissive head-mounted display device is a polyhedron formed of a glass material or a plastic material. The prism can be totally reflected or partially reflected from the image plane, and can be entirely transmitted or partially transmitted.

제1 프리즘(10, 500)은 디스플레이 패널(100) 하부에 배치될 수 있고, 디스플레이 패널(100)에서 출사된 화상광을 반사하거나 투과시킬 수 있다. 제2 프리즘(20, 600)은 제1 프리즘(10, 500) 하부에 배치될 수 있고, 제1 프리즘(10, 500)을 통과한 화상광을 반사하거나 투과시킬 수 있다. The first prism 10, 500 may be disposed under the display panel 100 and may reflect or transmit the image light emitted from the display panel 100. The second prism 20, 600 may be disposed under the first prism 10, 500 and may reflect or transmit image light that has passed through the first prism 10, 500.

제1 프리즘(10, 500)은 디스플레이 패널(100)을 향하는 제1 면(11, 510), 제2 프리즘(20, 600)을 향하는 제2 면(12, 520) 및 외부를 향하는 제3 면(13, 530)을 포함할 수 있고, 제2 프리즘(20, 600)은 사용자의 눈을 향하는 제1 면(21, 610) 및 제1 프리즘(10, 500)을 향하는 제2 면(22, 620)을 포함할 수 있다.The first prism 10,500 has a first surface 11,510 facing the display panel 100, a second surface 12,205 facing the second prism 20,600 and a third surface 12,205 facing the outside And the second prism 20,600 may include a first surface 21,610 facing the user's eye and a second surface 22,60 facing the first prism 10,500. 620).

디스플레이 패널(100)에서 출사된 화상광은 제1 프리즘(10, 500)의 제1 면(11, 510)으로 입사될 수 있고, 제1 프리즘(10, 500)의 제1 면(11, 510)으로 입사된 화상광은 제1 프리즘(10, 500)의 제2 면(12, 520)으로 출사될 수 있다. 제1 프리즘(10, 500)의 제2 면(12, 520)에서 출사된 화상광은 제2 프리즘(20, 600)의 제2 면(22, 620)으로 입사될 수 있고, 제2 프리즘(20, 600)의 제2 면(22, 620)으로 입사된 화상광은 하기에서 설명하는 거울(800)에 의하여 반사될 수 있다. 거울(800)에 의하여 반사된 화상광은 제2 프리즘(20, 600)의 제2 면(22, 620)에서 반사될 수 있고, 제2 프리즘(20, 600)의 제2 면(22, 620)에서 반사된 화상광은 제2 프리즘(20, 600)의 제1 면(21, 610)으로 출사될 수 있다. 제2 프리즘(20, 600)의 제1 면(21, 610)으로 출사된 화상광은 사용자의 눈으로 입사될 수 있다. 사용자는 투과형 헤드 마운트 디스플레이디 장치를 통해 입사된 화상광과 외부영상을 볼 수 있다.The image light emitted from the display panel 100 can be incident on the first surface 11 and 510 of the first prism 10 and 500 and the first surface 11 and 510 of the first prism 10 and 500 Can be emitted to the second surface 12, 520 of the first prism 10, 500. The image light emitted from the second surfaces 12 and 520 of the first prisms 10 and 500 can be incident on the second surfaces 22 and 620 of the second prisms 20 and 600, 20, and 600 may be reflected by the mirror 800, which will be described below. The image light reflected by the mirror 800 can be reflected by the second surface 22,620 of the second prism 20,600 and the second surface 22,620 of the second prism 20,600 May be emitted to the first surfaces 21 and 610 of the second prisms 20 and 600. [ The image light emitted to the first surfaces 21 and 610 of the second prisms 20 and 600 can be incident on the user's eyes. The user can view the image light and the external image incident through the transmissive head-mounted display device.

도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비된 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)을 나타내는 도면이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시된 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)을 분리하여 나타낸 도면이다. 4 (a) is a view showing a first prism 10 and a second prism 20 provided in a conventional transmissive head-mounted display device, and FIG. 4 (b) The first prism 10 and the second prism 20 shown in FIG.

종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)은 상하로 배치되고, 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)의 일부 면은 도 4에는 도시되지 않았지만 실시 예에 따라, 볼록한 면과 오목한 면을 가질 수 있다. A first prism 10 and a second prism 20 provided in a conventional transmissive head-mounted display device are vertically arranged, and some surfaces of the first prism 10 and the second prism 20 are shown in FIG. But may have convex and concave sides, depending on the embodiment.

종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20) 각각은 각 프리즘의 길이방향 길이(L1, L2)가 동일한 특성을 가지고 있다. 구체적으로, 제1 프리즘(10)의 제3 면(13)의 상측 가로방향의 길이(L1)는 제2 프리즘(20)의 제1 면(21)의 하측 가로방향의 길이(L2)와 같다.The first prism 10 and the second prism 20 included in the conventional transmissive head-mounted display device have the same lengths L1 and L2 of the respective prisms. Specifically, the length L1 in the upper side of the third surface 13 of the first prism 10 is equal to the length L2 in the lower side of the first surface 21 of the second prism 20 .

제1 프리즘(10)의 제2 면(12)의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(10)의 제3 면(13)의 상측 가로방향의 길이(L1)와 같고, 제1 프리즘(10)의 제2 면(12)의 하측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(10)의 제3 면(13)의 하측 가로방향의 길이와 같다. 또한, 제1 프리즘(10)의 제2 면(12)의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(10)의 제2 면(12)의 하측 가로방향의 길이와 같다. The length of the upper side of the second surface 12 of the first prism 10 is equal to the length L1 of the upper side of the third surface 13 of the first prism 10, Of the second surface 12 of the first prism 10 is equal to the length of the lower surface of the third surface 13 of the first prism 10 in the horizontal direction. The length of the first prism 10 in the upper horizontal direction of the second surface 12 is the same as the length of the lower horizontal direction of the second surface 12 of the first prism 10.

제2 프리즘(20)의 제1 면(21)의 상측 가로방향의 길이는 제2 프리즘(20)의 제2 면(22)의 상측 가로방향의 길이와 같고, 제2 프리즘(20)의 제1 면(21)의 하측 가로방향의 길이(L2)는 제2 프리즘(20)의 제2 면(22)의 하측 가로방향의 길이와 같다. 또한, 제2 프리즘(20)의 제2 면(22)의 상측 가로방향의 길이는 제2 프리즘(20)의 제2 면(22)의 하측 가로방향의 길이와 같다.The length of the second prism 20 in the upper side of the first side 21 is the same as the length of the upper side of the second side 22 of the second prism 20, The length L2 in the lower lateral direction of the first surface 21 is equal to the length in the lower lateral direction of the second surface 22 of the second prism 20. The length of the upper surface of the second surface 22 of the second prism 20 is equal to the length of the lower surface of the second surface 22 of the second prism 20.

상술한 바와 같이, 종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)은 각 프리즘의 길이방향 길이가 동일한 특성을 가지고 있다. 이와 같은 특성은 외부영상을 가상화면에 중첩할 때 개방감을 줄이고, 전반사에 의한 외부영상의 반사를 줄일 수 없다. 따라서, 이와 같은 문제점을 개선하기 위해 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)의 길이방향 길이를 달리할 필요가 있었다. As described above, the first prism 10 and the second prism 20 provided in the conventional transmissive head-mounted display device have the same length in the longitudinal direction of each prism. This characteristic can reduce the open feeling when the external image is superimposed on the virtual screen, and can not reduce the reflection of the external image due to the total reflection. Therefore, in order to solve such a problem, it has been necessary to vary the lengths of the first prism 10 and the second prism 20 in the longitudinal direction.

도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제1 프리즘(500)을 정면에서 바라본 도면이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제1 프리즘(500)을 우측에서 바라본 도면이고, 도 5의 (c)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제1 프리즘(500)을 저면에서 바라본 도면이다. 5 (a) is a front view of a first prism 500 of a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) 5 (c) is a plan view of the first prism 500 of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention, Fig.

도 6을 참조하면, 도 6의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제2 프리즘(600)을 정면에서 바라본 도면이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제2 프리즘(600)을 우측에서 바라본 도면이고, 도 6의 (c)는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 제2 프리즘(600)을 저면에서 바라본 도면이다.6 (a) is a front view of a second prism 600 of a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 (b) 6C is a plan view of the second prism 600 of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention, and FIG. Fig.

본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치는 제1 프리즘(500)과 제2 프리즘(600)의 길이방향 길이를 달리할 수 있다. 구체적으로, 제1 프리즘(500)의 제3 면(530)의 가로방향의 길이는 제2 프리즘(600)의 제1 면(610)의 가로방향의 길이보다 길 수 있다. In the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention, the longitudinal lengths of the first prism 500 and the second prism 600 may be different. The length of the third surface 530 of the first prism 500 may be longer than the length of the first surface 610 of the second prism 600 in the transverse direction.

제1 프리즘(500)의 제3 면(530)과 제2 프리즘(600)의 제1 면(610)의 형상은 직사각형일 수 있다.The shape of the third surface 530 of the first prism 500 and the first surface 610 of the second prism 600 may be rectangular.

제1 프리즘(500)의 제1 면(510)의 형상은 사다리꼴 형상일 수 있다. 사다리꼴에서 평행인 두 변 중 한쪽에 있는 변을 '윗변'이라 하고, 다른 한쪽에 있는 변을 '아랫변'이라 할 때, 제1 프리즘(500)의 제1 면(510)의 윗변의 길이는 L3로 정의할 수 있고, 제1 프리즘(500)의 제1 면(510)의 아랫변의 길이는 L4로 정의할 수 있다. L3는 L4보다 작을 수 있다. The shape of the first surface 510 of the first prism 500 may be trapezoidal. The length of the upper side of the first surface 510 of the first prism 500 when the side on one of two parallel sides in the trapezoid is referred to as the upper side and the side on the other side as the lower side L3, and the length of the lower side of the first surface 510 of the first prism 500 can be defined as L4. L3 may be less than L4.

제1 프리즘(500)의 제2 면(520)의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(500)의 제1 면(510)의 윗변의 길이인 L3와 같을 수 있고, 제1 프리즘(500)의 제3 면(530)의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(500)의 제1 면(510)의 아랫변의 길이인 L4와 같을 수 있다.The length of the upper side of the second surface 520 of the first prism 500 may be equal to the length L3 of the upper side of the first surface 510 of the first prism 500, The length of the upper side of the third surface 530 of the first prism 500 may be equal to the length L4 of the lower side of the first surface 510 of the first prism 500.

제1 프리즘(500)의 제2 면(520)의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(500)의 제3 면(530)의 상측 가로방향의 길이보다 작을 수 있고, 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)의 하측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(500)의 제3 면(530)의 하측 가로방향의 길이와 같거나 작을 수 있다. 또한, 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)의 상측 가로방향의 길이는 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)의 하측 가로방향의 길이보다 작을 수 있다. The length of the upper side of the second surface 520 of the first prism 500 may be smaller than the length of the upper side of the third surface 530 of the first prism 500, The length in the lower lateral direction of the second surface 520 of the first prism 500 may be equal to or smaller than the length in the lower lateral direction of the third surface 530 of the first prism 500. The length of the upper surface of the second surface 520 of the first prism 500 may be smaller than the length of the lower surface of the second surface 520 of the first prism 500.

제2 프리즘(600)의 제3 면(630)의 형상은 사다리꼴 형상일 수 있다. 사다리꼴에서 평행인 두 변 중 한쪽에 있는 변을 '윗변'이라 하고, 다른 한쪽에 있는 변을 '아랫변'이라 할 때, 제2 프리즘(600)의 제3 면(630)의 윗변의 길이는 L5로 정의할 수 있고, 제2 프리즘(600)의 제3 면(630)의 아랫변의 길이는 L6로 정의할 수 있다. L5는 L6보다 작을 수 있다.The shape of the third surface 630 of the second prism 600 may be trapezoidal. The length of the upper side of the third surface 630 of the second prism 600 when the side on one of the two parallel sides in the trapezoid is referred to as the upper side and the side on the other side is referred to as the lower side And the length of the lower side of the third surface 630 of the second prism 600 may be defined as L6. L5 may be smaller than L6.

제2 프리즘(600)의 제1 면(610)의 하측 가로방향의 길이는 제2 프리즘(600)의 제3 면(630)의 윗변의 길이인 L5와 같을 수 있고, 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 하측 가로방향의 길이는 제2 프리즘(600)의 제3 면(630)의 아랫변의 길이인 L6과 같을 수 있다.The length of the lower surface of the first surface 610 of the second prism 600 may be equal to the length L5 of the upper surface of the third surface 630 of the second prism 600, The length of the lower surface of the second surface 620 of the second prism 600 may be equal to the length L6 of the lower surface of the third surface 630 of the second prism 600.

제2 프리즘(600)의 제1 면(610)의 상측 가로방향의 길이는 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 상측 가로방향의 길이와 같거나 작을 수 있고, 제2 프리즘(600)의 제1 면(610)의 하측 가로방향의 길이는 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 하측 가로방향의 길이보다 작을 수 있다. 또한, 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 상측 가로방향의 길이는 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 하측 가로방향의 길이보다 작을 수 있다. The length of the upper side of the first surface 610 of the second prism 600 may be equal to or shorter than the length of the upper side of the second surface 620 of the second prism 600, The length of the first side 610 of the second prism 600 may be smaller than the length of the second side 620 of the second prism 600 in the lower side. The length of the second prism 600 in the upper side of the second side 620 may be smaller than the length of the second side 620 of the second prism 600 in the lower side.

종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)은 각 프리즘의 길이방향 길이가 동일한데 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 제1 프리즘(500)과 제2 프리즘(600)은 각 프리즘의 길이방향 길이를 상술한 바와 같이 달리함으로써, 외부영상을 가상화면에 중첩할 때 개방감을 극대화할 수 있다. 또한, 전반사에 의한 외부 빔(beam)의 불필요한 반사를 없앰으로써 시야를 가리는 비효율성의 빔을 차단할 수 있어, 외부영상과 가상화면을 보다 선명히 겹치게 할 수 있다. The first prism 10 and the second prism 20 included in the conventional transmissive head-mounted display device have the same length in the longitudinal direction of the respective prisms. However, in the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention, The first prism 500 and the second prism 600 can maximize the open feeling when the external image is superimposed on the virtual screen by varying the longitudinal lengths of the prisms as described above. In addition, unnecessary reflection of an external beam due to total internal reflection can be prevented, thereby blocking ineffective beams that obscure the field of view, and the external image and the virtual screen can be superimposed more clearly.

<반투명 거울(half mirror)><Half mirror>

본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 반투명 거울(미도시)은 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 배치될 수 있다. A semi-transparent mirror (not shown) of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second surface 620 of the second prism 600 .

반투명 거울은 입사되는 화상광의 반은 투과하고, 나머지 반은 반사할 수 있다. 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)으로 출사되는 화상광의 반은 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)으로 입사될 수 있고, 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)으로 출사되는 화상광의 나머지 반은 반사될 수 있다.The semi-transparent mirror can transmit half of the incident image light and the other half can reflect. Half of the image light emitted to the second surface 520 of the first prism 500 may be incident on the second surface 620 of the second prism 600 and may be incident on the second surface 620 of the first prism 500 520 may be reflected by the other half of the image light.

반투명 거울의 형상은 제1 프리즘(500)의 제2 면(520) 또는 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 형상과 동일할 수 있다. 구체적으로, 반투명 거울의 형상은 제1 프리즘(500)의 제2 면(520) 또는 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 형상과 대응되게 할 수 있다. 반투명 거울의 크기 및 면적을 제1 프리즘(500)의 제2 면(520) 또는 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)의 크기 및 면적과 동일하게 할 수 있다.The shape of the semi-transparent mirror may be the same as the shape of the second surface 520 of the first prism 500 or the second surface 620 of the second prism 600. Specifically, the shape of the semitransparent mirror may correspond to the shape of the second surface 520 of the first prism 500 or the shape of the second surface 620 of the second prism 600. The size and area of the translucent mirror can be made equal to the size and area of the second surface 520 of the first prism 500 or the second surface 620 of the second prism 600. [

제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 반투명 거울이 배치되는 경우에는 상술한 제2 편광 빔 스플리터(300')가 배치되지 않을 수 있다. 구체적으로, 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 제2 편광 빔 스플리터(300')가 배치되는 경우에는 반투명 거울이 배치되지 않고, 제2 편광 빔 스플리터(300')가 배치되지 않는 경우에는 반투명 거울이 배치될 수 있다. When a semi-transparent mirror is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second surface 620 of the second prism 600, the second polarizing beam splitter 300 'is disposed . More specifically, when the second polarizing beam splitter 300 'is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second surface 620 of the second prism 600, a translucent mirror is disposed And when the second polarizing beam splitter 300 'is not disposed, a semi-transparent mirror can be disposed.

<파장변환필름(700)>&Lt; Wavelength conversion film 700 >

파장변환필름(700)은 제2 프리즘(600)과 하기에서 설명하는 거울(800) 사이에 배치될 수 있다. The wavelength conversion film 700 may be disposed between the second prism 600 and the mirror 800 described below.

제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 제2 편광 빔 스플리터(300')가 배치되는 경우에 제2 프리즘(600)과 거울(800) 사이에 파장변환필름(700)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 반투명 거울이 배치되는 경우에는 제2 프리즘(600)과 거울(800) 사이에 파장변환필름(700)이 배치되지 않을 수 있다. When the second polarizing beam splitter 300 'is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second surface 620 of the second prism 600, the second prism 600 and the second prism 600' The wavelength conversion film 700 may be disposed between the mirrors 800. [ When a semi-transparent mirror is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second surface 620 of the second prism 600, the second prism 600 and the mirror 800 are disposed, The wavelength conversion film 700 may not be disposed between the two substrates.

파장변환필름(700)은 입사되는 화상광의 파장을 45도로 변환시킬 수 있다. 파장변환필름(700)이 제2 프리즘(600)과 거울(800) 사이에 배치된 경우, 제2 프리즘(600)을 통과한 화상광이 p편광일 때, p편광은 파장변환필름(700)을 통과하면서 45도 변환될 수 있다. 45도 변환된 p편광은 거울(800)에 반사되고, 거울(800)에 반사된 45도 변환된 p편광은 다시 파장변환필름(700)을 통과하면서 45도 변환될 수 있다. 결국 제2 프리즘(600)을 통과한 화상광인 p편광은 파장변환필름(700), 거울(800) 및 파장변환필름(700)을 지나면서 90도 변환되어 s편광으로 변환된다. The wavelength conversion film 700 can convert the wavelength of incident image light to 45 degrees. When the wavelength conversion film 700 is disposed between the second prism 600 and the mirror 800 and the image light having passed through the second prism 600 is p polarized light, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 45 &lt; / RTI &gt; The 45-degree converted p-polarized light is reflected on the mirror 800 and the 45-p-polarized p-polarized light reflected on the mirror 800 can be converted to 45 degrees while passing through the wavelength conversion film 700 again. As a result, the p-polarized light, which is the image light that has passed through the second prism 600, is converted into s-polarized light by 90 degrees while passing through the wavelength conversion film 700, the mirror 800 and the wavelength conversion film 700.

따라서, 파장변환필름(700)이 배치된 경우, 거울(800)을 통해, p편광이 파장변환필름(700)으로 입사된 경우에는 s편광으로 파장을 변환시키거나, s편광이 파장변환필름(700)으로 입사된 경우에는 p편광으로 파장을 변환시킬 수 있다.Therefore, when the wavelength conversion film 700 is disposed, when the p-polarized light is incident on the wavelength conversion film 700 through the mirror 800, the wavelength is converted into the s-polarized light, or the s- 700), the wavelength can be converted into p-polarized light.

<거울(800)><Mirror (800)>

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 거울을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a mirror of a transmissive head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 거울(800)은 제2 프리즘(600) 하부에 배치될 수 있고, 제2 프리즘(600)을 통과한 화상광을 반사시킬 수 있다. Referring to FIG. 7, the mirror 800 may be disposed below the second prism 600 and may reflect image light that has passed through the second prism 600.

거울(800)의 형상은 도 7에 도시된 거울(800)의 형상에 국한되지 않고, 다양한 형상을 가질 수 있다.The shape of the mirror 800 is not limited to the shape of the mirror 800 shown in Fig. 7, and may have various shapes.

제1 프리즘(500)의 제2 면(520)에서 출사된 화상광은 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)으로 입사되고, 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)으로 입사된 화상광은 거울(800)에 의하여 반사되고, 거울(800)에 의하여 반사된 화상광은 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)에서 반사되고, 제2 프리즘(600)의 제2 면(620)에서 반사된 화상광은 제2 프리즘(600)의 제1 면(610)으로 출사되어 사용자의 눈에 입사될 수 있다.The image light emitted from the second surface 520 of the first prism 500 is incident on the second surface 620 of the second prism 600 and is incident on the second surface 620 of the second prism 600 The incident image light is reflected by the mirror 800 and the image light reflected by the mirror 800 is reflected by the second surface 620 of the second prism 600 and reflected by the second prism 600 The image light reflected by the second surface 620 may be emitted to the first surface 610 of the second prism 600 and incident on the user's eye.

제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 제2 편광 빔 스플리터(300')가 배치되는 경우에는 거울(800) 위에 파장변환필름(700)이 배치될 수 있고, 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 반투명 거울(800)이 배치되는 경우에는 거울(800) 위에 제2 프리즘(600)이 배치될 수 있다.When the second polarizing beam splitter 300 'is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second surface 620 of the second prism 600, When the semi-transparent mirror 800 is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second surface 620 of the second prism 600, The second prism 600 may be disposed on the second prism 800.

본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 디스플레이 패널(100)에서 출사된 화상광이 사용자의 눈에 들어오는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A process in which the image light emitted from the display panel 100 of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention enters the user's eye will be described in detail as follows.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비된 광학계를 나타내는 도면이다.8 is a view illustrating an optical system included in a transmissive head-mounted display apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치의 편광 빔 스플리터는 제1 편광 빔 스플리터(300)와 제2 편광 빔 스플리터(300')를 포함하고, 제1 편광 빔 스플리터(300)는 디스플레이 패널(100)과 비구면 렌즈(400) 사이에 배치되고, 제2 편광 빔 스플리터(300')는 제1 프리즘(500)의 제2 면(520)과 제2 프리즘(600)의 제2 면(620) 사이에 배치되고, 제2 프리즘(600)과 거울(800) 사이에 파장변환필름(700)이 배치된 경우를 예로 들어 설명한다.8, the polarizing beam splitter of the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention includes a first polarizing beam splitter 300 and a second polarizing beam splitter 300 ', and the first polarizing beam splitter 300' The second polarizing beam splitter 300 'is disposed between the second surface 520 of the first prism 500 and the second prism 600. The second polarizing beam splitter 300' is disposed between the display panel 100 and the aspherical lens 400, The wavelength conversion film 700 is disposed between the second prism 600 and the mirror 800 and the second prism 600 is disposed between the second prism 600 and the mirror 800. [

백라이트 유닛(200)로부터 출사되는 비편광된 광은 제1 편광 빔 스플리터(300)와 백라이트 유닛(200) 사이에 배치되는 편광판(310)을 통과하게 된다. 편광판(310)은 p편광 또는 s편광 중 어느 하나를 통과시킬 수 있다. The unpolarized light emitted from the backlight unit 200 passes through the polarizing plate 310 disposed between the first polarizing beam splitter 300 and the backlight unit 200. The polarizing plate 310 can pass either p-polarized light or s-polarized light.

도 8에 도시된 바와 같이, 편광판(310)이 s편광을 통과시킨다고 할 때, 편광판(310)을 통과한 s편광은 제1 편광 빔 스플리터(300)에 의해 반사되어 디스플레이 패널(100)로 입사된다. 입사된 s편광은 디스플레이 패널(100)에 의해 p편광으로 전환된다. 디스플레이 패널(100)로부터 출사된 p편광은 제1 편광 빔 스플리터(300), 비구면 렌즈(400), 제1 프리즘(500), 제2 편광 빔 스플리터(300'), 제2 프리즘(600)을 통과하여 파장변환필름(700)으로 입사된다. p편광은 파장변환필름(700)을 통과하면서 45도 변환되고, 45도 변환된 p편광은 거울(800)에 반사되고, 거울(800)에 반사된 45도 변환된 p편광은 다시 파장변환필름(700)을 통과하면서 45도 변환된다. 결국 제2 프리즘(600)을 통과한 화상광인 p편광은 파장변환필름(700), 거울(800), 파장변환필름(700)을 차례로 지나면서 90도 변환되어 s편광으로 변환된다. 파장변환필름(700)으로부터 출사된 s편광은 제2 편광 빔 스플리터(300')에 의해 반사되어 제2 프리즘(600)의 제1 면(610)으로 출사된다. 제2 프리즘(600)의 제1 면(610)으로 출사된 s편광은 사용자의 눈으로 들어온다. 이때 사용자는 디스플레이 패널(100)로부터 출사된 가상화면(디스플레이 되는 화면)과 외부영상(외부의 실제 상)을 중첩하여 볼 수 있게 된다.8, s-polarized light having passed through the polarizing plate 310 is reflected by the first polarizing beam splitter 300 and is incident on the display panel 100 when the s-polarized light passes through the polarizing plate 310, do. The incident s-polarized light is converted into p-polarized light by the display panel 100. The p-polarized light emitted from the display panel 100 passes through the first polarizing beam splitter 300, the aspherical lens 400, the first prism 500, the second polarizing beam splitter 300 ', and the second prism 600 And is incident on the wavelength conversion film 700. The p-polarized light passes through the wavelength conversion film 700 and is converted to 45 degrees. The p-polarized light converted to 45 degrees is reflected to the mirror 800, and the 45- And is converted into 45 degrees while passing through the second mirror 700. As a result, the p-polarized light that is the image light that has passed through the second prism 600 is converted into s-polarized light by being converted by 90 degrees while passing through the wavelength conversion film 700, the mirror 800, and the wavelength conversion film 700 in order. The s-polarized light emitted from the wavelength conversion film 700 is reflected by the second polarizing beam splitter 300 'and emitted to the first surface 610 of the second prism 600. The s-polarized light emitted to the first surface 610 of the second prism 600 enters the user's eye. At this time, the user can see the virtual screen (the displayed screen) and the external image (the actual image on the external side) outputted from the display panel 100 in a superimposed manner.

종래의 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 제1 프리즘(10)과 제2 프리즘(20)은 각 프리즘의 길이방향 길이가 동일한데 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치에 구비되는 제1 프리즘(500)과 제2 프리즘(600)은 각 프리즘의 길이방향 길이를 달리함으로써, 즉 사용자가 제1 프리즘(500)과 제2 프리즘(600)을 바라볼 때, 제2 프리즘(600)의 제1 면(610)에서부터 제1 프리즘(500)의 제3 면(530)까지 프리즘의 길이방향 길이를 점점 더 길게 형성시킴으로써, 가상화면을 외부영상에 중첩할 때 개방감을 극대화할 수 있다. 또한, 전반사에 의한 외부 빔(beam)의 불필요한 반사를 없앰으로써 시야를 가리는 비효율성의 빔을 차단할 수 있어, 외부영상과 가상화면을 보다 선명히 겹치게 할 수 있다.The first prism 10 and the second prism 20 included in the conventional transmissive head-mounted display device have the same length in the longitudinal direction of the respective prisms. However, in the transmissive head-mounted display device according to the embodiment of the present invention, The first prism 500 and the second prism 600 may have different lengths in the longitudinal direction of the respective prisms, that is, when the user views the first prism 500 and the second prism 600, By increasing the length in the longitudinal direction of the prism from the first surface 610 of the first prism 500 to the third surface 530 of the first prism 500, the opening feeling can be maximized when the virtual screen is superimposed on the external image . In addition, unnecessary reflection of an external beam due to total internal reflection can be prevented, thereby blocking ineffective beams that obscure the field of view, and the external image and the virtual screen can be superimposed more clearly.

이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be appreciated that many variations and applications not illustrated are possible. That is, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

10, 500: 제1 프리즘 11, 510: 제1 프리즘의 제1 면
12, 520: 제1 프리즘의 제2 면 13, 530: 제1 프리즘의 제3 면
20, 600: 제2 프리즘 21, 610: 제2 프리즘의 제1 면
22, 620: 제2 프리즘의 제2 면 630: 제2 프리즘의 제3 면
100: 디스플레이 패널 200: 백라이트 유닛
300: 제1 편광 빔 스플리터 300': 제2 편광 빔 스플리터
310: 편광판 400: 비구면 렌즈
700: 파장변환필름 800: 거울 10, 500: first prism 11, 510: first surface of the first prism
12, 520: second surface 13 of the first prism, 530: third surface of the first prism
20, 600: second prism 21, 610: first surface of the second prism
22, 620: second surface of the second prism 630: third surface of the second prism
100: display panel 200: backlight unit
300: first polarizing beam splitter 300 ': second polarizing beam splitter
310: polarizer 400: aspheric lens
700: Wavelength conversion film 800: Mirror

Claims (10)

디스플레이 패널;
상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 상기 디스플레이 패널에서 출사된 화상광을 반사하거나 투과시키는 제1 프리즘;
상기 제1 프리즘 하부에 배치되고, 상기 제1 프리즘을 통과한 상기 화상광을 반사하거나 투과시키는 제2 프리즘; 및
상기 제2 프리즘 하부에 배치되고, 상기 제2 프리즘을 통과한 상기 화상광을 반사시키는 거울;을 포함하고,

상기 제1 프리즘은 상기 디스플레이 패널을 향하는 제1 면, 상기 제2 프리즘을 향하는 제2 면 및 외부를 향하는 제3 면을 포함하고,
상기 제2 프리즘은 사용자의 눈을 향하는 제1 면 및 상기 제1 프리즘을 향하는 제2 면을 포함하고,

상기 제1 프리즘의 상기 제3 면의 가로방향의 길이는 상기 제2 프리즘의 상기 제1 면의 가로방향의 길이보다 긴,
투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
A display panel;
A first prism disposed under the display panel and reflecting or transmitting image light emitted from the display panel;
A second prism disposed under the first prism and reflecting or transmitting the image light having passed through the first prism; And
And a mirror disposed below the second prism and reflecting the image light having passed through the second prism,

Wherein the first prism includes a first surface facing the display panel, a second surface facing the second prism, and a third surface facing the outside,
The second prism including a first surface facing the user's eye and a second surface facing the first prism,

The length of the third surface of the first prism in the transverse direction is longer than the length of the first surface of the second prism in the transverse direction,
A transmissive head-mounted display device.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 패널에서 출사된 화상광은 상기 제1 프리즘의 상기 제1 면으로 입사되고, 상기 제1 프리즘의 제1 면으로 입사된 화상광은 상기 제1 프리즘의 상기 제2 면으로 출사되고,
상기 제1 프리즘의 상기 제2 면에서 출사된 화상광은 상기 제2 프리즘의 상기 제2 면으로 입사되고, 상기 제2 프리즘의 제2 면으로 입사된 화상광은 상기 거울에 의하여 반사되고,
상기 거울에 의하여 반사된 화상광은 상기 제2 프리즘의 상기 제2 면에서 반사되고, 상기 제2 프리즘의 제2 면에서 반사된 화상광은 상기 제2 프리즘의 상기 제1 면으로 출사되는,
투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The image light emitted from the display panel is incident on the first surface of the first prism, the image light incident on the first surface of the first prism is emitted to the second surface of the first prism,
The image light emitted from the second surface of the first prism is incident on the second surface of the second prism, the image light incident on the second surface of the second prism is reflected by the mirror,
The image light reflected by the mirror is reflected by the second surface of the second prism and the image light reflected by the second surface of the second prism is emitted to the first surface of the second prism,
A transmissive head-mounted display device.
제1항에 있어서,
상기 제1 프리즘의 상기 제3 면과 상기 제2 프리즘의 상기 제1 면은 직사각형인, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the third surface of the first prism and the first surface of the second prism are rectangular.
제1항에 있어서,
상기 제1 프리즘의 상기 제2 면의 상측 가로방향의 길이는 상기 제1 프리즘의 상기 제3 면의 상측 가로방향의 길이보다 작고,
상기 제1 프리즘의 상기 제2 면의 상측 가로방향의 길이는 상기 제1 프리즘의 상기 제2 면의 하측 가로방향의 길이보다 작은,
투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The length of the upper side of the second surface of the first prism is smaller than the length of the upper side of the third surface of the first prism,
The length of the upper side of the second surface of the first prism is smaller than the length of the lower side of the second surface of the first prism,
A transmissive head-mounted display device.
제4항에 있어서,
상기 제2 프리즘의 상기 제1 면의 하측 가로방향의 길이는 상기 제2 프리즘의 상기 제2 면의 하측 가로방향의 길이보다 작고,
상기 제2 프리즘의 상기 제2 면의 상측 가로방향의 길이는 상기 제2 프리즘의 상기 제2 면의 하측 가로방향의 길이보다 작은,
투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
5. The method of claim 4,
The length of the first prism in the lower lateral direction of the second prism is smaller than the length of the second prism in the lower lateral direction of the second prism,
Wherein a length of an upper side of the second surface of the second prism is smaller than a length of a lower side of the second surface of the second prism,
A transmissive head-mounted display device.
제1항에 있어서,
상기 제1 프리즘의 상기 제2 면과 상기 제2 프리즘의 상기 제2 면 사이에 편광 빔 스플리터(Polarizing Beam Splitter)가 배치되는, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
And a polarizing beam splitter is disposed between the second surface of the first prism and the second surface of the second prism.
제6항에 있어서,
상기 제2 프리즘과 상기 거울 사이에 파장변환필름이 배치되는, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 6,
And a wavelength conversion film is disposed between the second prism and the mirror.
제1항에 있어서,
상기 제1 프리즘의 상기 제2 면과 상기 제2 프리즘의 상기 제2 면 사이에 반투명 거울(half mirror)이 배치되는, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a half mirror is disposed between the second surface of the first prism and the second surface of the second prism.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 패널과 상기 제1 프리즘 사이에 비구면 렌즈가 배치되는, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
And an aspheric lens is disposed between the display panel and the first prism.
제1항에 있어서,
상기 제1 프리즘의 상기 제1 면에 비구면 렌즈가 일체형으로 형성되는, 투과형 헤드 마운트 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
And an aspheric lens is integrally formed on the first surface of the first prism.
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