KR20150056198A

KR20150056198A - a prism for head mount display, and a head mount display having thereof

Info

Publication number: KR20150056198A
Application number: KR1020130138880A
Authority: KR
Inventors: 김동하; 김영일; 손병수; 서계원
Original assignee: 주식회사 에픽옵틱스
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-05-26

Abstract

본 발명은 영상을 착용자의 시선 앞에 투영하기 위한 곡면형 프리즘과 이를 이용한 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘은 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘은 상기 영상모듈과 근접한 곳에 위치되어 상기 영상모듈에서 제공하는 영상을 굴절시켜 입사시키는 입사면, 상기 입사면으로 입사된 영상을 적어도 한 번 이상의 전반사와, 한 번 이상의 반사를 시키는 제1 곡면, 및 상기 제1 곡면에서 반사 또는 전반사된 영상을 적어도 한 번 이상의 전반사와, 한 번의 굴절이 일어나며, 상기 제1 곡면보다 상기 착용자의 시선 앞에 위치되는 제2 곡면을 포함하고, 상기 입사면, 상기 제1 곡면, 및 상기 제2 곡면에 의해 둘러싸이며, 굴절률 1 이상의 매질로 형성된다. 따라서, 제작이 용이하고, 제작비용을 감소시킬 수 있다.The present invention relates to a curved prism for projecting an image in front of a wearer's eye, and a head mount display using the curved prism. A curved prism according to an embodiment of the present invention is a curved prism according to an embodiment of the present invention. The curved prism includes an incident surface located near the image module and refracting an image provided by the image module, A first curved surface causing at least one total reflection, at least one total reflection, and a first curved surface causing at least one reflection, and at least one total reflection and at least one refraction occurring on an image reflected or totally reflected on the first curved surface, And a second curved surface positioned in front of the wearer's gaze, and is surrounded by the incident surface, the first curved surface, and the second curved surface, and is formed of a medium having a refractive index of 1 or more. Therefore, it is easy to manufacture and the manufacturing cost can be reduced.

Description

A curved prism and a head mount display using the curved prism,

본 발명은 영상을 착용자의 시선 앞에 투영하기 위한 곡면형 프리즘과 이를 이용한 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates to a curved prism for projecting an image in front of a wearer's eye, and a head mount display using the curved prism.

일반적으로 디스플레이는 영상이나 정보를 재생하는 출력장치로서, 최근의 디스플레이는 착용자가 마치 안경처럼 착용하여 착용자의 시선에서 영상을 관람하거나 필요한 정보를 획득하는 헤드 마운트 디스플레이가 개발되었다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] In general, a display is an output device for reproducing an image or information. Recently, a head-mounted display has been developed in which a wearer worn like a spectacle to watch an image or obtain necessary information from the wearer's eyes.

헤드 마운트 디스플레이는 착용자의 시선 앞에 영상이나 필요한 정보를 재생함으로써, 손쉽게 필요한 정보를 취득할 수 있으며, 나아가 외부환경과 영상이 겹쳐져 증강현실을 구현할 수 있기 때문에, IT기술의 발전과 함께 헤드 마운트 디스플레이의 기술개발도 활발히 진행되고 있다.The head mount display can easily acquire necessary information by reproducing the image or necessary information in front of the wearer's gaze and can realize an augmented reality by overlapping the external environment and the image, Technology development is also actively under way.

한편, 종래의 헤드 마운트 디스플레이는 미국공개특허 US20120162549 A1(2012.6.28. 공개)에 개시된 바가 있다.On the other hand, a conventional head-mounted display has been disclosed in U.S. Patent Publication No. US20120162549 A1 (June 28, 2012).

종래의 헤드 마운트 디스플레이는 영상을 제공하는 영상패널, 영상패널에서 재생되는 영상을 변환하여 제공하는 광학렌즈, 광학렌즈에서 변환된 영상을 착용자의 시선으로 제공하는 프리즘으로 구성되었다.The conventional head-mounted display comprises an image panel for providing images, an optical lens for converting images reproduced from the image panel, and a prism for providing the image converted from the optical lens to the wearer's eyes.

이러한 구성의 헤드 마운트 디스플레이는 머리에 착용하여 영상패널에서 제공되는 영상을 프리즘을 통해 착용자의 시선 앞에 투영함으로써, 영상을 관람할 수 있었다. The head mount display having such a configuration was able to view the image by projecting the image provided on the image panel on the head through the prism in front of the wearer's line of sight.

하지만, 종래의 헤드 마운트 디스플레이는 영상패널에서 프리즘으로 제공되는 영상의 중간상을 맺기 위해 광학렌즈가 필요하기 때문에, 제조비용이 비싸고, 무게가 무거워 착용자의 피로도가 높아지는 문제점이 있었다.However, in the conventional head-mounted display, since an optical lens is required to form an intermediate image of an image provided as a prism in an image panel, the manufacturing cost is high, and the weight is heavy, which increases the wearer's fatigue.

또한, 프리즘에서 영상을 착용자의 시선으로 전달하기 위해 프리즘에서 영상를 반사하는 면들이 복잡하게 구성되어 제조비용이 높아지는 문제점이 있으며, 영상모듈에서 프리즘으로 영상을 제공하기 위한 초점의 길이가 짧아 프리즘과 영상패널의 사이에 조명계와 같은 다른 구성들을 삽입하기 난해한 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the manufacturing cost is increased due to complicated surfaces for reflecting the image in the prism in order to transmit the image from the prism to the wearer's line of sight. In addition, since the focal length for providing the image with the prism in the image module is short, There is a difficulty in inserting other components such as an illumination system between the panels.

또한, 광학렌즈를 통해 영상이 반전되어 프리즘으로 제공되기 때문에 영상패널에서 재생되는 영상을 반전시킨 상태에서 프리즘으로 제공해야하는 문제점이 있었다.Also, since the image is inverted through the optical lens and is provided as a prism, there is a problem that the image reproduced from the image panel must be provided as a prism in an inverted state.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 용이하게 제작할 수 있으며, 제조비용을 낮추고, 무게를 낮춰 착용자의 피로도를 감소시키는 동시에, 영상을 반전시켜 제공해야하는 번거로움을 해결할 수 있는 곡면형 프리즘 및 이를 구비한 헤드 마운트 디스플레이를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an image forming apparatus and a method of manufacturing the same, which can easily manufacture, reduce manufacturing cost, And a head mount display having the curved prism.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘은 상기 영상모듈과 근접한 곳에 위치되어 상기 영상모듈에서 제공하는 영상을 굴절시켜 입사시키는 입사면, 상기 입사면으로 입사된 영상을 적어도 한 번 이상의 전반사와, 한 번 이상의 반사를 시키는 제1 곡면, 및 상기 제1 곡면에서 반사 또는 전반사된 영상을 적어도 한 번 이상의 전반사와, 한 번의 굴절이 일어나며, 상기 제1 곡면보다 상기 착용자의 시선 앞에 위치되는 제2 곡면을 포함하고, 상기 입사면, 상기 제1 곡면, 및 상기 제2 곡면에 의해 둘러싸이며, 굴절률 1 이상의 매질로 형성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a curved prism comprising: an incident surface positioned near the image module to refract an image provided by the image module and to make an image incident on the incident surface; A first curved surface for performing at least one total reflection, at least one reflection, and at least one total reflection and at least one refraction of an image reflected or totally reflected on the first curved surface, And is formed of a medium having a refractive index of 1 or more and surrounded by the incident surface, the first curved surface, and the second curved surface.

상기 제1 곡면과 제2 곡면은 서로 동일한 방향으로 굴곡진 구면 또는 비구면의 곡면으로 형성될 수 있다.The first curved surface and the second curved surface may be formed as spherical or aspherical curved surfaces bent in the same direction.

상기 제1 곡면은 하나의 단일 곡면으로 형성될 수 있다.The first curved surface may be formed as a single curved surface.

상기 입사면과 상기 제2 곡면 어느 하나 또는 둘 모두는 상기 영상이 입사되거나 반사되는 영상의 광경로를 피해 형성되는 더미면을 포함할 수 있다.One or both of the incident surface and the second curved surface may include a dummy surface formed by avoiding an optical path of an image in which the image is incident or reflected.

본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘이 구비된 헤드 마운트 디스플레이는 영상을 제공하는 영상모듈; 상기 영상모듈과 근접한 곳에 위치되어 상기 영상모듈에서 제공하는 영상을 굴절시켜 입사시키는 입사면, 상기 입사면으로 입사된 영상을 적어도 한 번 이상의 전반사와, 한 번 이상의 반사를 시키는 제1 곡면, 및 상기 제1 곡면에서 반사 또는 전반사된 영상을 적어도 한 번 이상의 전반사와, 한 번의 굴절이 일어나며, 상기 제1 곡면보다 상기 착용자의 시선 앞에 위치되는 제2 곡면을 포함하고, 상기 입사면, 상기 제1 곡면, 및 상기 제2 곡면에 의해 둘러싸이며, 굴절률 1 이상의 매질로 형성된 곡면형 프리즘; 및 상기 영상모듈을 수용하고 상기 프리즘을 착용자의 시선에 위치되도록 상기 프리즘이 설치되는 프레임;을 포함한다.A head mount display including a curved prism according to an embodiment of the present invention includes an image module for providing an image; An incident surface located near the image module and refracting the image provided by the image module to enter the image, a first curved surface reflecting at least one time of the image incident on the incident surface, And a second curved surface that is positioned at a position before the wearer's gaze than the first curved surface, wherein the first curved surface has at least one total reflection and at least one refraction, And a curved prism surrounded by the second curved surface and formed of a medium having a refractive index of 1 or more; And a frame receiving the image module and having the prism installed so that the prism is positioned at the wearer's line of sight.

본 발명에 따르면, 곡면형 프리즘을 입사면, 제1 곡면, 제2 곡면으로 둘러싸이도록 구성되어 제작이 용이하고 제작비용을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the curved prism is surrounded by the incidence surface, the first curved surface, and the second curved surface, so that it is easy to manufacture and the manufacturing cost can be reduced.

또한, 곡면형 프리즘에서 전반사 조건을 만족하는 반사면에 대해서는 별도의 반사코팅을 수행할 필요가 없으므로 제작비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 프리즘이 곡면형으로 제작되고 무게가 가벼워 착용이 용이하다.In addition, in the curved prism, it is not necessary to perform a separate reflection coating on the reflecting surface satisfying the total reflection condition, so that the manufacturing cost can be reduced, and the prism is formed in a curved shape and is light in weight and easy to wear.

또한, 곡면형 프리즘과 영상모듈의 사이에 중간상을 맺기 위한 별도의 렌즈 설치를 배제함으로써, 제작비용이 절감될 뿐만 아니라, 착용 시 무게로 인한 피로감을 감소시킬 수 있다.Further, by eliminating the provision of the separate lens for establishing the intermediate image between the curved prism and the image module, the manufacturing cost can be reduced and the fatigue due to the weight when worn can be reduced.

또한, 입사면으로 입사된 영상이 좌우 반전 없이 그대로 착용자의 시선으로 제공되기 때문에 영상을 반전시켜 제공하는 번거로움을 해소할 수 있다.In addition, since the image incident on the incident surface is provided as a line of sight of the wearer without being reversed left and right, it is possible to eliminate the inconvenience that the image is inverted and provided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘을 구비한 헤드 마운트 디스플레이의 광경로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘을 구비한 헤드 마운트 디스플레이를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a perspective view showing a curved prism according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a curved prism according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating an optical path of a head-mounted display having a curved prism according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a head mount display having a curved prism according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)은 입사면(S1)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the curved prism 100 according to the embodiment of the present invention may include an incident surface S1.

이 입사면(S1)은 헤드 마운트 디스플레이를 착용하는 착용자의 시선(eyeball)으로 제공될 영상이 굴절되어 입사될 수 있다.The incident surface S1 may be refracted by an image to be provided as an eyeball of a wearer wearing the head mount display.

한편, 입사면(S1)은 하나의 광학적 수식들을 통해 나타낼수 있는 구면 또는 비구면의 곡면, 또는 평면으로 형성될 수 있다. 여기서, 하나의 광학적 수식은 구면 또는 비구면을 설계하기 위한 공지된 구면 방정식 또는 비구면 방정식일 수 있다.On the other hand, the incident surface S1 may be formed as a spherical or aspherical curved surface or a plane that can be expressed through one optical equation. Here, one optical equation may be a known spherical or aspherical equation for designing spherical or aspherical surfaces.

그리고, 입사면(S1)은 더미면(S1',dummy surface)을 포함할 수 있다. 이 더미면(S1')은 입사면(S1)의 부분 중에서 영상이 입사되지 않는 부분 즉, 광경로 상에 위치하지 않은 부분에는 입사면(S1)과 다른 형태의 구면 또는 비구면의 곡면, 또는 평면으로 형성될 수 있다.The incident surface S1 may include a dummy surface S1 '. The dummy surface S1 'may be a spherical or aspherical curved surface different from the incident surface S1 in the portion where the image is not incident, that is, a portion not located on the optical path, among the portions of the incident surface S1, As shown in FIG.

여기서, 더미면(S1')은 곡면형 프리즘(100)을 제작하거나, 헤드 마운트 디스플레이에 결합의 편의를 위해 임의의 형상로도 형성될 수 있다.Here, the dummy surface S1 'may be formed in any shape for the convenience of manufacturing the curved prism 100 or the head-mounted display.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)은 제1 곡면(S2)을 포함할 수 있다. 이 제1 곡면(S2)은 입사면(S1)을 통해 입사되는 영상을 반사 또는 전반사 전반사시킬 수 있다.The curved prism 100 according to the embodiment of the present invention may include a first curved surface S2. The first curved surface S2 can reflect or totally totally reflect an image incident through the incident surface S1.

여기서, 제1 곡면(S2)은 영상을 한 번 이상 전반사시킬 수 있으며, 제1 곡면(S2)이 반사를 하도록 구성될 경우에는 제1 곡면(S2)의 외면에 반사 코팅(reflaective coating)을 하는 것이 바람직하다.Here, the first curved surface S2 can totally reflect the image more than once, and when the first curved surface S2 is configured to reflect, a reflacing coating is applied to the outer surface of the first curved surface S2 .

본 실시예에서 제1 곡면(S2)은 입사된 영상을 한 번 전반사 후, 한 번 반사하도록 구성하였지만, 여러 번 전반사하거나 여러 번 반사, 또는 몇 번의 반사와 몇번의 전반사가 되도록 구성될 수도 있다.In the present embodiment, the first curved surface S2 is configured such that the incident image is reflected once and then reflected once. However, the first curved surface S2 may be configured to be reflected several times, reflected several times, or reflected several times and totally reflected several times.

한편, 제1 곡면(S2)은 하나의 광학적 수식을 통해 나타낼 수 있는 구면 또는 비구면의 곡면으로 형성될 수 있으며, 하나의 단일 곡면으로 형성될 수 있다.On the other hand, the first curved surface S2 may be formed as a spherical or aspherical curved surface that can be expressed through one optical equation, and may be formed as a single curved surface.

실시예에서는 입사면(S1)을 통해 입사된 영상이 처음 제1 곡면(S2)에서 임계각 이상의 각도로 입사되어 전반사하도록 구성되고, 두번째로 제1 곡면(S2)에서 반사되는 영상은 임계각 이하의 각도로 입사되어 반사하도록 구성하였다.In the embodiment, the image incident through the incident surface S1 is incident on the first curved surface S2 at an angle of more than a critical angle and is totally reflected. Secondly, the image reflected by the first curved surface S2 is configured to have an angle So as to be reflected.

본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)은 제2 곡면(S3)을 포함할 수 있다.The curved prism 100 according to the embodiment of the present invention may include the second curved surface S3.

이 제2 곡면(S3)은 제1 곡면(S2)에서 반사되는 영상을 한 번 이상 전반사시킬 수 있으며, 최종적으로 제1 곡면(S3)에서 다시 반사되는 영상을 굴절시켜 착용자의 시선으로 투영할 수 있다.The second curved surface S3 can totally reflect the image reflected by the first curved surface S2 more than once and refract the image finally reflected on the first curved surface S3 and project it onto the line of sight of the wearer have.

한편, 제2 곡면(S3)은 제1 곡면(S2)의 끝단과 입사면(S1)의 끝단에 서로 연결되며, 곡면형 프리즘(100)은 입사면(S1), 제1 곡면(S2), 및 제2 곡면(S3)으로 둘러싸여 구성될 수 있다.The second curved surface S3 is connected to the end of the first curved surface S2 and the end of the incident surface S1 and the curved prism 100 has an incident surface S1, a first curved surface S2, And a second curved surface S3.

그리고, 제2 곡면(S3)은 하나의 광학적 수식을 통해 나타낼 수 있는 구면 또는 비구면의 곡면으로 형성될 수 있으며, 제2 곡면(S3)은 제1 곡면(S2)과 동일한 방향으로 굴곡진 곡면으로 형성될 수 있다.The second curved surface S3 may be formed of a spherical or aspherical curved surface that can be represented by one optical equation and the second curved surface S3 may be formed of a curved surface curved in the same direction as the first curved surface S2 .

또한, 제2 곡면(S3)은 더미면(S3')을 포함할 수 있다. 이 더미면(S3')은 제2 곡면(S3)의 부분 중에서 영상이 입사되지 않는 부분 즉, 광경로상에 위치하지 않은 부분에는 제2 곡면(S3)과 다른 형태의 구면 또는 비구면의 곡면, 또는 평면으로 형성될 수 있다.In addition, the second curved surface S3 may include the dummy surface S3 '. The dummy surface S3 'may be formed in a portion of the second curved surface S3 where the image is not incident, that is, a portion not located on the optical path, a curved surface of a spherical or aspherical surface different from the second curved surface S3, Or planar.

여기서, 더미면(S3')은 곡면형 프리즘(100)을 제작하거나, 헤드 마운트 디스플레이에 결합의 편의를 위해 임의의 형상로도 형성될 수 있다.Here, the dummy surface S3 'may be formed in any shape for the convenience of manufacturing the curved prism 100 or the head-mounted display.

본 발명의 실예에 따른 곡면형 프리즘(100)은 굴절률이 1 이상인 매질로 형성될 수 있으며, 제1 곡면(S2)과 제2 곡면(S3)이 서로 맞닿는 끝단은 입사면(S1)에서 멀어질수록 점점 사이 간격이 좁아지도록 형성될 수 있다.
The curved prism 100 according to the embodiment of the present invention may be formed of a medium having a refractive index of 1 or more and an end where the first curved surface S2 and the second curved surface S3 abut each other is distant from the incident surface S1 So that the distance between them gradually decreases.

이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.The operation and effect between the above-described respective constitutions will be described.

본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)은 입사면(S1), 제1 곡면(S2), 제2 곡면(S3)으로 둘러싸여 구성된다. 이때, 제1 곡면(S2)은 외부와 마주하는 외면이 되고, 제2 곡면(S3)은 착용자의 시선 앞에 위치되어 영상을 투영하는 내면이 될 수 있다.The curved prism 100 according to the embodiment of the present invention is surrounded by the incident surface S1, the first curved surface S2, and the second curved surface S3. In this case, the first curved surface S2 may be an outer surface facing the outside, and the second curved surface S3 may be positioned in front of the wearer's gaze to be an inner surface for projecting an image.

한편, 제1 곡면(S2)과 제2 곡면(S3)은 구면 또는 비구면의 곡면으로 형성되고, 제1 곡면(S2)과 제2 곡면(S3)은 서로 동일한 방향으로 굴곡진 곡면으로 형성된다.On the other hand, the first curved surface S2 and the second curved surface S3 are formed as spherical or aspherical curved surfaces, and the first curved surface S2 and the second curved surface S3 are formed into curved surfaces curved in the same direction.

그리고, 제2 곡면(S3)과 입사면(S1)은 광경로에 방해되지 않는 부분에서 헤드 마운트 디스플레이에 장착을 위하거나, 가공의 편의를 위해 필요에 따라 각각 더미면(S1',S3')을 더 포함하여 구성될 수 있다.The second curved surface S3 and the incident surface S1 may be formed on the dummy surfaces S1 'and S3', respectively, for mounting on the head-mounted display at a portion not disturbed by the optical path, As shown in FIG.

이와 같이 구성된 곡면형 프리즘(100)은 입사면(S1)을 통해 내부로 굴절되어 입사된 영상이 제1 곡면(S2)으로 임계각 이상의 각도로 입사되고 제2 곡면(S3)을 향해 전반사된다.The curved prism 100 configured as described above is refracted inward through the incident surface S1 and the incident image is incident on the first curved surface S2 at an angle greater than the critical angle and totally reflected toward the second curved surface S3.

그리고, 제2 곡면(S3)으로 임계각 이상의 각도리 입사된 영상은 다시 제1 곡면(S2)을 향해 전반사되고, 제1 곡면(S2)으로 임계각 이하의 각도로 입사된 영상은 다시 제2 곡면(S3)을 향해 반사되며, 최종적으로 제2 곡면(S3)에 의해 굴절되어 착용자의 시선에 투영된다.The image that is incident on the second curved surface S3 at each angle greater than or equal to the critical angle is totally reflected toward the first curved surface S2 and the image incident at the angle less than the critical angle with respect to the first curved surface S2 is again reflected by the second curved surface S2 S3, and is finally refracted by the second curved surface S3 and projected onto the line of sight of the wearer.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)은 입사면(S1)으로 입사된 영상이 제2 곡면(S3)의 뒤에 위치된 착용자의 시선으로 영상을 제공하기 전, 매질에 의한 두 번의 굴절과, 제1 곡면(S2)과 제2 곡면(S3)에서 적어도 두 번 이상의 전반사와, 한 번의 반사를 통해 착용자의 시선으로 영상을 제공한다.
That is, in the curved prism 100 according to the embodiment of the present invention, the image incident on the incident surface S1 is reflected by the medium before the image is provided to the wearer's sight line located behind the second curved surface S3. And provides an image to the wearer's line of sight through at least two total reflections in the first curved surface S2 and the second curved surface S3 and one reflection.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)은 입사면(S1), 제1 곡면(S2), 제2 곡면(S3)이 각각 하나의 광학적 수식에 의해 나타낼 수 있는 면으로 구성되어 제작이 용이하다.Therefore, the curved prism 100 according to the embodiment of the present invention is configured such that the incident surface S1, the first curved surface S2, and the second curved surface S3 each can be represented by one optical equation It is easy to make.

또한, 프리즘이 곡면형으로 제작되고, 무게가 가벼워 신체에 착용(wearable)이 용이하다.In addition, the prism is formed in a curved shape and is light in weight, which makes it easy to wear the body.

또한, 입사면(S1)과 영상을 제공하는 영상모듈(200)의 사이 간격(back focal length)이 길어 영상모듈(200)과 입사면(S1)의 사이에 조명계와 같은 구성을 삽입할 수 있는 공간이 충분하다.It is also possible to insert a configuration such as an illumination system between the image module 200 and the incident surface S1 because the back focal length between the incident surface S1 and the image module 200 providing the image is long, There is enough space.

또한, 영상모듈(200)에서 제공되는 영상의 중간상을 맺기 위해 입사면(S1)과 영상모듈(200)의 사이에 별도의 보조렌즈를 설치할 필요가 없기 때문에 제작비용이 절감된다.In addition, since it is not necessary to provide a separate auxiliary lens between the incident surface S1 and the image module 200 to form an intermediate image of the image provided by the image module 200, the manufacturing cost is reduced.

또한, 입사면(S1)으로 입사된 영상이 좌우 반전 없이 그대로 착용자의 시선으로 제공되기 때문에 영상을 반전시켜 제공할 필요가 없다.
In addition, since the image incident on the incident surface S1 is provided as a line of sight of the wearer without being reversed left and right, there is no need to provide the image in reverse.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이에 관하여 설명한다. 여기서, 헤드 마운트 디스플레이는 착용자의 머리에 착용하여 착용자의 시선 앞에 영상을 투영하는 장치를 의미한다.Hereinafter, a head mount display including a curved prism 100 according to an embodiment of the present invention will be described. Here, the head-mounted display means a device which is worn on the wearer's head to project an image in front of the wearer's gaze.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이는 영상모듈(200)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, the head mounted display including the curved prism 100 according to the embodiment of the present invention may include the image module 200.

이 영상모듈(200)은 헤드 마운트 디스플레이를 착용하는 착용자에게 제공될 영상을 재생할 수 있다. The image module 200 can reproduce an image to be provided to the wearer wearing the head-mounted display.

한편, 영상모듈(200)은 영상패널(210)을 포함할 수 있다. 영상패널(210)은 영상을 표시하는 복수 개의 영상표시소자가 규칙적으로 배열된 패널로서, 영상표시소자는 LCD, OLED, LCOS, DLP 중 어느 하나일 수 있다.Meanwhile, the image module 200 may include an image panel 210. The image panel 210 may include any one of an LCD, an OLED, an LCOS, and a DLP. The image display device may include a plurality of image display devices arranged regularly.

그리고, 영상모듈(200)은 램프(230)를 포함할 수 있다. 이 램프(230)는 영상표시소자에 빛을 부여하는 광원으로서, 램프(230)의 광량에 따라 영상의 휘도를 조절할 수 있다. 여기서, 램프(230)는 LED, CCFL 등일 수 있다.In addition, the image module 200 may include a lamp 230. The lamp 230 is a light source that applies light to the image display device and can adjust the brightness of the image according to the amount of light of the lamp 230. Here, the lamp 230 may be an LED, a CCFL, or the like.

또한, 영상모듈(200)은 광스플리터(250)(optical splitter)를 포함할 수 있다. 이 광스플리터(250)는 영상패널(210)에서 재생되는 영상을 곡면형 프리즘(100)으로 제공하고, 램프(230)의 빛을 반사시켜 영상패널(210)로 제공할 수 있다.In addition, the image module 200 may include an optical splitter 250 (optical splitter). The optical splitter 250 provides the image reproduced in the image panel 210 to the curved prism 100 and reflects the light from the lamp 230 to the image panel 210.

예컨대, 광스플리터(250)의 후면에 영상모듈(200)이 구비되고, 측면에는 램프(230)가 구비되어 영상모듈(200)에서 표시되는 영상은 광스플리터(250)를 통해 곡면형 프리즘(100)으로 제공되고, 램프(230)의 빛은 광스플리터(250)에 의해 영상패널(210)이 위치된 부분으로 반사시켜 밝은 영상을 착용자에게 제공할 수 있다.For example, the image module 200 is provided on the rear surface of the optical splitter 250, and the lamp 230 is provided on the side surface of the optical splitter 250. The image displayed on the image module 200 is transmitted through the optical splitter 250 to the curved prism 100 And the light of the lamp 230 is reflected by the optical splitter 250 to the portion where the image panel 210 is positioned, thereby providing a bright image to the wearer.

여기서, 광스플리터(250)는 하프미러(half mirror), 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter) 등으로 구현될 수도 있다.Here, the optical splitter 250 may be implemented as a half mirror, a polarization beam splitter, or the like.

본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이는 곡면형 프리즘(100)을 포함할 수 있다.A head-mounted display having a curved prism 100 according to an embodiment of the present invention may include a curved prism 100. [

이 곡면형 프리즘(100)은 영상모듈(200)에서 제공되는 영상을 반사시켜 착용자의 시선 앞에 투영할 수 있다. 여기서, 곡면형 프리즘(100)은 상기한 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)이 사용되므로 더 구체적인 설명은 생략한다.The curved prism 100 reflects the image provided by the image module 200 and projects it in front of the wearer's gaze. Here, since the curved prism 100 according to the embodiment of the present invention is used, the curved prism 100 will not be described in further detail.

여기서, 영상모듈(200)은 곡면형 프리즘(100)의 입사면(S1)과 마주보는 부분에 위치되어 영상모듈(200)에서 재생되는 영상을 프리즘의 입사면(S1)으로 제공할 수 있다.Here, the image module 200 may be positioned at a portion of the curved prism 100 facing the incident surface S1, and may provide an image reproduced by the image module 200 to the incident surface S1 of the prism.

본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이는 소리재생모듈 및 출력수단을 포함할 수 있다.The head-mounted display including the curved prism 100 according to the embodiment of the present invention may include a sound reproducing module and an outputting means.

이 소리재생모듈은 영상과 관련된 소리 또는 특정한 음원 등을 재생할 수 있으며, 소리재생모듈은 프레임(400)의 내부에 노출될 수 있다.The sound reproducing module can reproduce a sound related to the image or a specific sound source, and the sound reproducing module can be exposed to the inside of the frame 400.

그리고, 출력수단은 소리재생모듈에서 재생되는 음원 또는 소리 등을 출력할 수 있으며, 출력수단은 이어폰, 헤드폰, 스피커 등으로 구현될 수 있으며, 출력수단은 소리재생모듈과 전기적으로 연결될 뿐 프레임(400)의 외부로 노출될 수 있다.The output means may be implemented as an earphone, a headphone, a speaker, or the like. The output means may be electrically connected to the sound reproducing module, and may include a frame 400 As shown in FIG.

본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이는 프레임(400)을 포함할 수 있다.A head-mounted display with a curved prism 100 according to an embodiment of the present invention may include a frame 400.

이 프레임(400)은 곡면형 프리즘(100)을 고정하여 착옹자의 시선 앞에 위치시킬 수 있다. 이때, 프리즘(100)은 프레임(100)의 끝단에 일부 노출되도록 결합되거나, 프레임(100)의 내부에 전체가 수용될 수도 있다.The frame 400 may be fixed in front of the eye of the wearer by fixing the curved prism 100. At this time, the prism 100 may be partially exposed at the end of the frame 100, or may be entirely accommodated in the frame 100.

곡면형 프리즘(100)의 제2 곡면(S3)이 착용자의 시선에 위치되도록 곡면형 프리즘(100)을 고정하며, 프레임(400)의 내부에는 영상모듈(200)이 설치될 수 있다. The curved prism 100 is fixed such that the second curved surface S3 of the curved prism 100 is positioned at the line of sight of the wearer and the image module 200 is installed inside the frame 400. [

그리고, 프레임(400)은 다리(410)를 포함할 수 있다. 이 다리(410)는 신체의 일부분에 헤드 마운트 디스플레이를 거치할 수 있다.In addition, the frame 400 may include a leg 410. The legs 410 may mount a head-mounted display on a portion of the body.

한편, 다리(410)는 프레임(400)에서 프리즘이 결합되는 반대방향의 끝단에 프레임(400)과 일체로 형성되거나, 프레임(400)에서 마치 안경 다리(410)와 같이 회전 가능하도록 결합될 수 있다.The leg 410 may be integrally formed with the frame 400 at the opposite end of the frame 400 to which the prism is coupled or may be coupled to the frame 400 so as to be rotatable, have.

그리고, 다리(410)는 신체의 일부분 예컨대, 귀에 걸쳐질 수 있도록 끝단이 하향 절곡된 형태로 형성될 수 있다. In addition, the legs 410 may be formed such that the ends thereof are bent downward so as to be stretched over a part of the body, for example, the ear.

또한, 프레임(400)은 착용자에 코에 지지될 수 있도록 코받침(미도시)를 더 포함할 수 있다.
Further, the frame 400 may further include a nose support (not shown) so that it can be supported on the nose by the wearer.

이하, 상기한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.Hereinafter, the actions and effects between the above-described components will be described.

본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이는 프레임(400)의 끝단에 곡면형 프리즘(100)이 구비되고, 프레임(400)의 내부에는 영상모듈(200)과 소리재생모듈이 수용되고, 프레임(400)의 외부에는 소리재생모듈에서 재생되는 소리를 출력하는 출력수단이 구비된다.A head mount display having a curved prism 100 according to an embodiment of the present invention includes a curved prism 100 at the end of a frame 400 and a video module 200 And an output means for outputting a sound reproduced by the sound reproduction module is provided outside the frame 400. [

이와 같이 구성된 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이는 곡면형 프리즘(100)이 착용자의 시선 앞에 위치되도록 헤드 마운트 디스플레이를 착용한다.The head mount display having the curved prism 100 configured as described above wears the head mount display so that the curved prism 100 is positioned in front of the wearer's line of sight.

그리고, 영상모듈(200)에서 영상이 재생되면, 재생되는 영상은 곡면형 프리즘(100)의 입사면(S1)을 통해 입사되고, 제1 곡면(S2) 및 제2 곡면(S3)을 통해 반사되어 최종적으로 제2 곡면(S3)을 통해 착용자의 시선으로 영상을 투영한다.When the image is reproduced in the image module 200, the reproduced image is incident through the incident surface S1 of the curved prism 100 and reflected through the first curved surface S2 and the second curved surface S3 And finally projects the image to the line of sight of the wearer through the second curved surface S3.

이때, 착용자에게 제공되는 영상과 관련된 소리나 음원이 소리재생모듈을 통해 출력수단으로 출력되어 영상과 함께 소리를 청취할 수 있다.
At this time, the sound or sound source related to the image provided to the wearer can be outputted to the output means through the sound reproduction module, and the sound can be heard together with the image.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 프리즘(100)을 구비한 헤드 마운트 디스플레이는 곡면형 프리즘(100)이 입사면(S1), 제1 곡면(S2), 제2 곡면(S3)이 각각 하나의 광학적 수식에 의해 나타낼 수 있는 면으로 구성되어 제작이 용이하다.Therefore, in the head-mounted display having the curved prism 100 according to the embodiment of the present invention, the curved prism 100 has the incidence surface S1, the first curved surface S2, and the second curved surface S3 respectively It is composed of surfaces that can be represented by one optical formula and is easy to manufacture.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes and modifications to the scope of the invention.

100: 곡면형 프리즘 200: 영상모듈
210: 영상패널 230: 램프
250: 광스플리터 400: 프레임
410: 다리 S1: 입사면
S2: 제1 곡면 S3: 제2 곡면
S1',S3': 더미면100: Curved prism 200: Image module
210: video panel 230: lamp
250: Optical splitter 400: Frame
410: leg S1: incident face
S2: first curved surface S3: second curved surface
S1 ', S3': a dummy face

Claims

A curved prism for reflecting an image provided by a video module of a head mount display to a wearer's sight line,
An incident surface positioned near the image module and refracting the image provided by the image module,
A first curved surface that makes at least one total reflection and at least one reflection of an image incident on the incidence surface,
And a second curved surface positioned at a front side of the wearer's eye with respect to the first curved surface, wherein the first curved surface reflects or totally reflects an image at least once,
The first curved surface, and the second curved surface, and is formed of a medium having a refractive index of 1 or more.

The method according to claim 1,
Wherein the first curved surface and the second curved surface are formed as spherical or aspherical curved surfaces bent in the same direction.

The method according to claim 1,
The first curved surface
Wherein the curved prism has a single curved surface.

The method according to claim 1,
Either or both of the incident surface and the second curved surface
And a dummy surface formed to avoid an optical path of an image incident or reflected by the image.

A video module providing video;
An incident surface positioned near the image module and refracting the image provided by the image module to enter the image, a first curve that reflects at least one time of the image incident on the incident surface, And a second curved surface that is positioned at a position before the wearer's gaze than the first curved surface, wherein the first curved surface has at least one total reflection and at least one refraction, And a curved prism surrounded by the second curved surface and formed of a medium having a refractive index of 1 or more; And
And a frame for receiving the image module and having the prism installed so that the prism is positioned at a line of the wearer's head.

6. The method of claim 5,
Wherein the first curved surface and the second curved surface are formed of curved spherical surfaces or aspherical surfaces curved in the same direction with respect to each other.

6. The method of claim 5,
The first curved surface
Wherein the curved prism has a single curved surface.

6. The method of claim 5,
Either or both of the incidence surface and the second curved surface
And a dummy surface which is formed to avoid an optical path of an image incident or reflected by the image.