KR20200072131A - 광 가이드 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 - Google Patents

Abstract

일 실시 예에 따르면 광 가이드는, 외부로부터 광을 입사받기 위한 입사 바디; 및 상기 입사 바디로부터 연장되고, 사용자의 눈의 전방에 배치되기 위한 메인 바디를 포함하고, 상기 메인 바디는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여 상기 입사 바디를 통하여 입사된 광을 후면을 향하여 반사시키는 반사부가 내부에 형성될 수 있다.

Description

광 가이드 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이{LIGHT GUIDE AND HEAD MOUNTED DISPLAY COMPRISING THEREOF}

아래의 설명은 광 가이드 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다.

헤드 마운트 디스플레이란, 사용자의 머리에 장착하여 2D 또는 3D 화면을 표시하는 장치이다. 이와 같은 헤드 마운트 디스플레이는, 레저용, 산업용 및 의료용 등으로 사용될 수 있으며, 착용하고 있는 사용자가 원하는 정보를 시스루(see-through) 형태로 보여줄 수 있다. 예를 들어, 사람의 눈 앞에서 증강 현실로 다양한 정보를 디스플레이 해주는 안경 타입의 스마트 글라스 등이 개발되고 있다. 스마트 글라스에는, 예를 들어, 홀로그램 타입 또는 자유 곡면 미러 타입 등이 있다.

홀로그램 타입의 스마트 글라스는 얇은 기판에 회절 격자를 에칭하는 방식으로 구현하여, 이를 통해 영상을 동공으로 전달할 수 있다. 이와 같은, 홀로그램 타입의 경우 얇게 구현 가능하다는 장점이 있지만, 제작 기법이 복잡하고, 가격이 비싸며, 색 재현성 및 색 균일성이 떨어지는 단점이 있다.

자유 곡면 미러 타입은 2개의 자유 곡면 미러가 바(bar) 형태로 붙어서 제작되어 빛의 반사를 통해 영상을 동공으로 전달하는 전달할 수 있다. 이와 같은 자유 곡면 미러 타입의 경우 가공 및 측정 방법이 어려우며, 외형이 두껍고 투박하게 형성된다는 단점이 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

일 실시 예의 목적은, 보다 얇고 간단한 구조의 광 가이드 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이를 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따르면 광 가이드는, 외부로부터 광을 입사받기 위한 입사 바디; 및 상기 입사 바디로부터 연장되고, 사용자의 눈의 전방에 배치되기 위한 메인 바디를 포함하고, 상기 메인 바디는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여 상기 입사 바디를 통하여 입사된 광을 후면을 향하여 반사시키는 반사부가 내부에 형성될 수 있다.

상기 메인 바디는, 상기 입사 바디를 통하여 입사된 광을 상기 전면 및 후면 사이에서 적어도 2회 이상 전반사시킨 이후 상기 반사부로 입사되도록 가이드할 수 있다.

상기 입사 바디 중 상기 광이 최초로 입사되는 입사면과, 상기 메인 바디의 전면 또는 후면이 이루는 각도는 예각일 수 있다.

상기 반사부는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디로부터 멀어지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 2개 이상의 제 1 경사면을 포함할 수 있다.

상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면은, 설정된 비율로 적어도 일부의 빛을 반사시키고, 나머지 빛을 투과시키는 하프 미러(half mirror)일 수 있다.

상기 반사부는, 상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면 사이를 연결하며, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디에 가까워지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 1개 이상의 제 2 경사면을 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면 중 어느 하나의 제 1 경사면에 입사되는 광이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "입사 각도"라고 하고, 상기 어느 하나의 제 1 경사면으로부터 상기 입사 바디를 향한 방향으로 가장 인접하게 위치하는 제 2 경사면이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "함몰 각도"라고 할 때, 상기 함몰 각도의 크기는 상기 입사 각도의 크기보다 크거나 같을 수 있다.

상기 제 2 경사면은 복수 개로 제공되고, 상기 복수 개의 제 2 경사면 중 중앙에 위치하는 제 2 경사면의 함몰 각도는, 상기 복수 개의 제 2 경사면 중 상기 입사 바디에 가까운 쪽에 위치하는 제 2 경사면의 함몰 각도보다 크고, 상기 복수 개의 제 2 경사면 중 상기 입사 바디로부터 먼 쪽에 위치하는 제 2 경사면의 함몰 각도보다 작을 수 있다.

상기 제 2 경사면은, 상기 제 1 경사면보다 빛을 투과시키는 투과율이 높은 재질로 형성될 수 있다.

상기 제 1 경사면 및 상기 제 2 경사면은, 빛을 투과시키는 투과율이 동일한 재질로 형성될 수 있다.

상기 반사부는, 상기 메인 바디의 길이 방향을 따라서 길게 배치되고, 상기 제 1 경사면 및 제 2 경사면은, 상기 사용자의 시선에 대하여 수직한 방향으로 교번하여 배치될 수 있다.

상기 광 가이드는, 상기 반사부를 통하여 사용자가 바라보는 시선이 왜곡되는 정도를 줄이기 위하여 상기 반사부의 전방에 배치되는 보정 글라스를 더 포함할 수 있다.

상기 메인 바디는, 상기 보정 글라스가 삽입 가능한 삽입 홈을 포함할 수 있다.

상기 보정 글라스의 전면은 상기 메인 바디의 후면과 평행한 평판 형상일 수 있다.

상기 반사부 및 상기 보정 글라스는 상호 형합하는 지그재그 형상을 가질 수 있다.

일 실시 예에 따르면 광 가이드는, 전면으로부터 후면을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여 외부로부터 입사된 광을 후면을 향하여 반사시키는 반사부가 내부에 형성되는 가이드 바디; 및 상기 반사부를 통하여 사용자가 바라보는 시선이 왜곡되는 정도를 줄이기 위하여 상기 반사부의 전방에 배치되는 보정 글라스를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면 헤드 마운트 디스플레이는, 광 형태의 영상 정보를 출력하기 위한 프로젝터; 및 상기 프로젝터로부터 광을 입사받기 위한 입사 바디와, 상기 입사 바디로부터 연장되어 상기 입사된 광을 사용자의 눈으로 가이드하는 메인 바디를 구비하는 광 가이드를 포함하고, 상기 메인 바디는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여 상기 입사 바디를 통하여 입사된 광을 후면을 향하여 반사시키는 반사부가 내부에 형성될 수 있다.

상기 반사부는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디로부터 멀어지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 2개 이상의 제 1 경사면; 및 상기 2개 이상의 제 1 경사면 사이를 연결하며, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디에 가까워지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 1개 이상의 제 2 경사면을 포함할 수 있다.

상기 프로젝터는, 영상 정보를 출력하기 위한 영상 출력 장치; 및 상기 영상 출력 장치에서 출력된 영상 정보를 집속시켜 상기 입사 바디로 입사시키기 위한 입사측 집속 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면 중 어느 하나의 제 1 경사면에 입사되는 광이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "입사 각도"라고 하고, 상기 어느 하나의 제 1 경사면으로부터 상기 입사 바디를 향한 방향으로 가장 인접하게 위치하는 제 2 경사면이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "함몰 각도"라고 할 때, 상기 함몰 각도의 크기는 상기 입사 각도의 크기보다 크거나 같을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 보다 얇고 제조 비용이 저렴한 구조의 광 가이드 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 헤드 마운트 디스플레이에서 제공하는 영상과 함께, 외부 환경을 시스루(see-through) 방식으로 동시에 바라볼 수 있으면서도, 외부 환경을 왜곡없이 바라볼 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 구성도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 보정 글라스를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광 가이드 내부의 반사부를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 통하여 영상 정보가 전달되는 경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 반사부의 확대도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 구성도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 보정 글라스를 나타내는 도면이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 가이드 바디 내부의 반사부를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이(1)는, 사용자의 머리에 착용되어 사용자의 눈(E)으로 영상 정보를 제공할 수 있다. 여기서 "영상"은 예를 들어, 정지 영상, 동영상, 텍스트 및 이미지 등을 포함할 수 있다. 헤드 마운트 디스플레이(1)는, 예를 들어, 사용자의 귀에 거치되는 스마트 안경일 수 있다. 이 경우, 도 1은 직립한 상태의 사용자가 착용한 마운트 디스플레이(1)를 지면에 수직한 방향으로 바라본 상면도인 것으로 이해할 수 있다. 헤드 마운트 디스플레이(1)는, 광 가이드(11) 및 프로젝터(12)를 포함할 수 있다. 한편, 이하 광 가이드(11)가 헤드 마운트 디스플레이(1)에 적용된 것을 예시적으로 설명하지만, 이와 달리, 광 가이드(11)는, 헤드 업 디스플레이에 사용될 수도 있다는 점을 밝혀 둔다.

광 가이드(11)는, 일측으로부터 입사되는 광을 복수 회 반사시켜 사용자의 눈으로 안내할 수 있다. 광 가이드(11)는, 가이드 바디(111) 및 보정 글라스(112)를 포함할 수 있다.

가이드 바디(111)는, 일측에 마련된 입사면(111a)을 통하여 외부로부터 입사되는 광이, 후면(111c)을 통하여 사용자의 눈(E)을 향해 진행하는 과정에서 빛이 진행하는 경로를 제공할 수 있다. 이하 가이드 바디(111) 중 사용자가 바라보는 외부 환경을 향한 전방에 위치하는 면을 전면(111b)이라고 하고, 사용자의 눈(E)을 향한 후방에 위치하는 면을 후면(111c)이라고 정의하기로 한다. 가이드 바디(111)는, 메인 바디(1111) 및 입사 바디(1112)를 포함할 수 있다.

메인 바디(1111)는, 사용자의 눈(E)의 전방에 배치될 수 있다. 메인 바디(111)는, 입사 바디(1112)로부터 연장되어 입사된 광을 사용자의 눈(E)으로 가이드할 수 있다. 메인 바디(1111)는, 반사부(F1, F2) 및 삽입 홈(1111a)을 포함할 수 있다.

반사부(F1, F2)는, 메인 바디(1111)의 내부에 형성될 수 있다. 이와 같은 반사부(F1, F2)에 의하면, 사용자는 L2의 경로를 따라서 전달되는 영상 정보를 시각적으로 인식할 수 있다. 메인 바디(1111)는, 입사 바디(1112)를 통하여 입사된 광을 전면(111b) 및 후면(111c) 사이에서 적어도 2회 이상 전반사시킨 이후 반사부(F1, F2)로 입사되도록 가이드할 수 있다.

예를 들어, 반사부(F1, F2)는 빛의 적어도 일부를 투과시킬 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 이 경우 사용자는 반사부(F1, F2)를 통하여 외부의 환경과, 프로젝터(12)로부터 출력되는 영상을 동시에 바라봄으로써, 증강 현실(Augmented Reality) 기술을 통한 다양한 정보를 제공받을 수 있다. 다시 말하면, 사용자는 L1의 경로를 따라서 외부 환경을 바라볼 수 있으며, 이와 동시에, L2의 경로를 따라서 전달되는 영상 정보를 시각적으로 인식할 수 있다.

반사부(F1, F2)는, 전면(111b)으로부터 후면(111c)을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여, 입사 바디(1112)를 통하여 입사된 광을 후면(111c)을 향하여 반사시킬 수 있다. 반사부(F1, F2)는, 메인 바디(1111)의 길이 방향을 따라서 길게 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 영상 정보의 너비가 커지더라도, 반사부(F1, F2)의 높이를 증가시킬 필요없이, 메인 바디(1111)의 길이 방향을 따라서 배열되는 돌기의 수를 증가시킴으로써, 영상 정보를 사용자에게 전달할 수 있다. 따라서, 메인 바디(1111)의 전후 방향 두께를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 반사부(F1, F2)에 구비되는 돌기들은, 적어도 2개 이상의 제 1 경사면(F1)과, 적어도 1개 이상의 제 2 경사면(F2)을 포함할 수 있다. 제 1 경사면(F1) 및 제 2 경사면(F2)은, 사용자의 시선에 대하여 수직한 방향으로 교번하여 배치될 수 있다.

제 1 경사면(F1)은, 메인 바디(1111)의 전면(111b)으로부터 후면(111c)을 향하여 갈수록, 입사 바디(1112)로부터 멀어지는 방향을 향하여 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 경사면(F1)은, 설정된 비율로 적어도 일부의 빛을 반사시키고, 나머지 빛을 투과시키는 하프 미러(half mirror)일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자가 제 1 경사면(F1)을 통하여, 외부 환경 및 영상을 동시에 시각적으로 인식할 수 있다.

제 2 경사면(F2)은, 상호 인접한 한 쌍의 제 1 경사면(F1) 사이를 연결할 수 있다. 제 2 경사면(F2)은, 메인 바디(1111)의 전면(111b)으로부터 후면(111c)을 향하여 갈수록, 입사 바디(1112)에 가까워지는 방향을 향하여 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 경사면(F2)은, 제 1 경사면(F1)보다 빛을 투과시키는 투과율이 높은 재질로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자의 외부 환경에 대한 시각적인 인식율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 경사면(F1)에 반사되어야 할 빛이 제 2 경사면(F2)에 반사됨에 따라 발생될 수 있는 이중상(double image) 현상을 줄여줄 수 있다. 다른 예로, 제 2 경사면(F2)은, 제 1 경사면(F1)과 동일한 투과율을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 사용자가 제 1 경사면(F1) 및 제 2 경사면(F2) 사이의 경계 부분에서 발생 가능한 이질감을 줄여줄 수 있다.

이하, 제 1 경사면(F1)에 입사되는 광이, 메인 바디(1111)의 후면(111c)에 대하여 이루는 예각을 "입사 각도(θ)"라고 정의하고, 상기 제 1 경사면(F1)으로부터 입사 바디(1112)를 향한 방향으로 가장 인접하게 위치하는 제 2 경사면(F2)이, 메인 바디(1111)의 후면(111c)에 대하여 이루는 예각을 "함몰 각도(Φ)"라고 정의한다. 이때, 함몰 각도(Φ)의 크기는 입사 각도(θ)의 크기보다 크거나 같을 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 반사부(F1, F2)로 입사되는 광이 제 2 경사면(F2)에 반사되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 반사부(F1, F2)로 입사되는 광이 제 2 경사면(F2)에 1차적으로 반사되고, 그에 인접한 제 1 경사면(F1)에 2차적으로 반사되어, 사용자의 눈(E)으로 입사될 때 생길 수 있는 이중상(double image) 현상을 방지할 수 있다. 한편, 경우에 따라서 제 1 경사면(F1) 및 제 2 경사면(F2)은, 각각 "반사면(F1)" 및 "비반사면(F2)"이라고 할 수도 있다.

삽입 홈(1111a)에는, 보정 글라스(112)가 삽입될 수 있다. 이와 같은 삽입 홈(1111a)에 의하면, 보정 글라스(112)가 전체 헤드 마운트 디스플레이(1)의 전방으로 돌출되지 않거나, 돌출되는 정도를 줄여줄 수 있다. 삽입 홈(1111a)은, 보정 글라스(112)에 형합하는 형상을 가질 수 있다.

입사 바디(1112)는, 프로젝터(12)로부터 출력되는 광을 입사받아 메인 바디(1111)로 전달할 수 있다. 입사 바디(1112) 중 광이 최초로 입사되는 입사면(111a)과, 메인 바디(1111)의 전면(111b) 또는 후면(111c)이 이루는 각도는 예각일 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자의 머리 형상에 맞추어 프로젝터(12)를 배치시킨 상태에서, 입사 바디(1112)를 통해 메인 바디(1111)로 충분한 크기의 영상 정보를 제공하는 것이 가능하다.

보정 글라스(112)는, 반사부(F1, F2)를 통하여 사용자가 바라보는 시선이 왜곡되는 정도를 줄이기 위하여 반사부(F1, F2)의 전방에 배치될 수 있다. 보정 글라스(112)는, 도 2와 같이, 반사부(F1, F2)의 경사면을 통하여 외부를 바라보는 사용자의 시선이 굴절되지 않도록 빛의 경로를 보정시킬 수 있다. 예를 들어, 보정 글라스(112)의 전면은 메인 바디(1111)의 후면(111c)과 평행한 평판 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 보정 글라스(112) 및 반사부(F1, F2)는 상호 형합하는 지그재그 형상을 가질 수 있다.

프로젝터(12)는, 사용자의 눈에 제공되기 위한 광 형태의 영상 정보를 출력하여, 광 가이드(11)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 프로젝터(12)로는, 스마트 폰과 같은 모바일 기기와 연결하여 다양한 콘텐츠를 빔 프로젝트 화면으로 보여주는 휴대용 보조 영상 장비인 피코 프로젝터(PICO Projector) 등이 사용될 수 있다. 한편, 이는 하나의 예시에 불과하며, 본 발명에 있어서 프로젝터(12)의 종류는 제한되지 않으며, 광 가이드(11)로 광 형태의 영상 정보를 출력할 수 있는 어떠한 장치도 가능하다는 점을 밝혀 둔다. 예를 들어, 프로젝터(12)는, 디지털 광원 처리(Digital Light Processing, DLP) 패널 등 광 형태로 영상 정보를 출력하기 위한 영상 출력 장치(121)와, 영상 정보를 입사 바디(1112)로 조사하기 위한 프로젝션 렌즈(122)를 포함할 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 통하여 영상 정보가 전달되는 경로를 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 반사부의 확대도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로젝션 렌즈(122, 도 1 참조)는, 도 4와 같이 입사측 집속 렌즈(1221)를 포함할 수 있다. 입사측 집속 렌즈(1221)는, 영상 출력 장치에서 출력된 영상 정보를 집속시켜 입사 바디(1112)로 입사시킬 수 있다. 이와 같은 입사측 집속 렌즈(1221)에 의하면, 사용자의 눈(E)으로 고해상도의 영상 정보를 전달시킬 수 있다. 또한, 도 1 등에 도시된 것처럼, 입사 바디(1112)를 프로젝터(12)로부터 메인 바디(1111)로 갈수록 얇아지는 구조로 제공할 수 있으며, 결과적으로 메인 바디(1111)의 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 추가적인 광학 요소(optic element) 없이도, 설정된 눈동자 거리(eye relief)에 맞추어, 반사면(F1)의 각도를 적절히 설계함으로써, 사용자의 눈(E)에 영상 정보를 전달시킬 수 있다.

한편, 입사측 집속 렌즈(1221)의 광축을 따라 진행하는 빛의 경로를 "중앙 경로(L_c)"라고 하고, 중앙 경로(L_c)보다 광 가이드(11)의 전면에 가까이 진행하는 빛의 경로를 "전방 경로(L_f)"라고 하고, 중앙 경로(L_c)보다 광 가이드(11)의 후면에 가까이 진행하는 빛의 경로를 "후방 경로(L_b)"라고 할 수 있다. 이때, 프로젝터(12, 도 1 참조)로부터 빛이 진행될 수록, 전방 경로(L_f) 및 후방 경로(L_b)는 중앙 경로(L_c)에 가까워지게 됨을 확인할 수 있다. 결론적으로, 중앙 경로(L_c)의 입사 각도(θ_c)는, 전방 경로(L_f)의 입사 각도(θ_f) 보다 크고, 후방 경로(L_b)의 입사 각도(θ_b) 보다 작아지게 된다.

이와 같은 관계를 고려하여, 복수 개의 비반사면(F2) 중 중앙에 위치하는 비반사면(F2)의 함몰 각도(Φ_c)는, 입사 바디(1112)에 가까운 쪽에 위치하는 비반사면(F2)의 함몰 각도(Φ_f)보다 크고, 복수 개의 비반사면(F2) 중 입사 바디(1112)로부터 먼 쪽에 위치하는 비반사면(F2)의 함몰 각도(Φ_b)보다 작게 설계할 수 있다.

이상의 실시 예들에 따르면, 보다 얇고 제조 비용이 저렴한 구조의 광 가이드 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이를 제공할 수 있다. 또한, 헤드 마운트 디스플레이에서 제공하는 영상과 함께, 외부 환경을 시스루(see-through) 방식으로 동시에 바라볼 수 있으면서도, 외부 환경을 왜곡없이 바라볼 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (20)

1. 외부로부터 광을 입사받기 위한 입사 바디; 및
   상기 입사 바디로부터 연장되고, 사용자의 눈의 전방에 배치되기 위한 메인 바디를 포함하고,
   상기 메인 바디는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여 상기 입사 바디를 통하여 입사된 광을 후면을 향하여 반사시키는 반사부가 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 가이드.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 바디는,
   상기 입사 바디를 통하여 입사된 광을 상기 전면 및 후면 사이에서 적어도 2회 이상 전반사시킨 이후 상기 반사부로 입사되도록 가이드하는 것을 특징으로 하는 광 가이드.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 입사 바디 중 상기 광이 최초로 입사되는 입사면과, 상기 메인 바디의 전면 또는 후면이 이루는 각도는 예각인 것을 특징으로 하는 광 가이드.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 반사부는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디로부터 멀어지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 2개 이상의 제 1 경사면을 포함하는 광 가이드.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면은, 설정된 비율로 적어도 일부의 빛을 반사시키고, 나머지 빛을 투과시키는 하프 미러(half mirror)인 것을 특징으로 하는 광 가이드.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 반사부는,
   상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면 사이를 연결하며, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디에 가까워지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 1개 이상의 제 2 경사면을 더 포함하는 광 가이드.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면 중 어느 하나의 제 1 경사면에 입사되는 광이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "입사 각도"라고 하고,
   상기 어느 하나의 제 1 경사면으로부터 상기 입사 바디를 향한 방향으로 가장 인접하게 위치하는 제 2 경사면이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "함몰 각도"라고 할 때,
   상기 함몰 각도의 크기는 상기 입사 각도의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 광 가이드.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 2 경사면은 복수 개로 제공되고, 상기 복수 개의 제 2 경사면 중 중앙에 위치하는 제 2 경사면의 함몰 각도는, 상기 복수 개의 제 2 경사면 중 상기 입사 바디에 가까운 쪽에 위치하는 제 2 경사면의 함몰 각도보다 크고, 상기 복수 개의 제 2 경사면 중 상기 입사 바디로부터 먼 쪽에 위치하는 제 2 경사면의 함몰 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 광 가이드.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 경사면은, 상기 제 1 경사면보다 빛을 투과시키는 투과율이 높은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 가이드.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 경사면 및 상기 제 2 경사면은, 빛을 투과시키는 투과율이 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 가이드.
    
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사부는, 상기 메인 바디의 길이 방향을 따라서 길게 배치되고,
    상기 제 1 경사면 및 제 2 경사면은, 상기 사용자의 시선에 대하여 수직한 방향으로 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광 가이드.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사부를 통하여 사용자가 바라보는 시선이 왜곡되는 정도를 줄이기 위하여 상기 반사부의 전방에 배치되는 보정 글라스를 더 포함하는 광 가이드.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 메인 바디는, 상기 보정 글라스가 삽입 가능한 삽입 홈을 포함하는 광 가이드.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 보정 글라스의 전면은 상기 메인 바디의 후면과 평행한 평판 형상인 것을 특징으로 하는 광 가이드.
    
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 반사부 및 상기 보정 글라스는 상호 형합하는 지그재그 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광 가이드.
    
16. 전면으로부터 후면을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여 외부로부터 입사된 광을 후면을 향하여 반사시키는 반사부가 내부에 형성되는 가이드 바디; 및
    상기 반사부를 통하여 사용자가 바라보는 시선이 왜곡되는 정도를 줄이기 위하여 상기 반사부의 전방에 배치되는 보정 글라스를 포함하는 광 가이드.
    
17. 광 형태의 영상 정보를 출력하기 위한 프로젝터; 및
    상기 프로젝터로부터 광을 입사받기 위한 입사 바디와, 상기 입사 바디로부터 연장되어 상기 입사된 광을 사용자의 눈으로 가이드하는 메인 바디를 구비하는 광 가이드를 포함하고,
    상기 메인 바디는, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 돌출되는 적어도 2개 이상의 돌기를 이용하여 상기 입사 바디를 통하여 입사된 광을 후면을 향하여 반사시키는 반사부가 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 반사부는,
    상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디로부터 멀어지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 2개 이상의 제 1 경사면; 및
    상기 2개 이상의 제 1 경사면 사이를 연결하며, 상기 메인 바디의 전면으로부터 후면을 향하여 갈수록, 상기 입사 바디에 가까워지는 방향을 향하여 경사지게 형성되는 적어도 1개 이상의 제 2 경사면을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이.
    
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 프로젝터는,
    영상 정보를 출력하기 위한 영상 출력 장치; 및
    상기 영상 출력 장치에서 출력된 영상 정보를 집속시켜 상기 입사 바디로 입사시키기 위한 입사측 집속 렌즈를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이.
    
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 2개 이상의 제 1 경사면 중 어느 하나의 제 1 경사면에 입사되는 광이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "입사 각도"라고 하고,
    상기 어느 하나의 제 1 경사면으로부터 상기 입사 바디를 향한 방향으로 가장 인접하게 위치하는 제 2 경사면이, 상기 메인 바디의 후면에 대하여 이루는 예각을 "함몰 각도"라고 할 때,
    상기 함몰 각도의 크기는 상기 입사 각도의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이.
    

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