KR102382710B1 - Head Mounted Display - Google Patents

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KR102382710B1
KR102382710B1 KR1020200010332A KR20200010332A KR102382710B1 KR 102382710 B1 KR102382710 B1 KR 102382710B1 KR 1020200010332 A KR1020200010332 A KR 1020200010332A KR 20200010332 A KR20200010332 A KR 20200010332A KR 102382710 B1 KR102382710 B1 KR 102382710B1
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박부고
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Abstract

광학 프리즘과 영상장치로 구성되고, 광학 프리즘 상부에 위치하여 영상을 제공하는 영상장치가 있고, 영상장치 하부이면서 관찰자 전방에 위치하여 영상장치로부터 전달받은 영상을 확대하여 관찰자에게 전달하고, 관찰자의 정면 시점 방향으로 일정한 두께를 가져 외부 시야를 왜곡없이 확보 할 수 있는 광학 프리즘인 것을 특징으로 한다. Consists of an optical prism and an imaging device, there is an imaging device positioned above the optical prism to provide an image, located below the imaging device and in front of the viewer to enlarge the image received from the imaging device and deliver it to the viewer, and the front of the viewer It is characterized in that it is an optical prism that can secure an external view without distortion by having a constant thickness in the direction of the viewpoint.

Description

헤드 마운트 디스플레이{Head Mounted Display}Head Mounted Display

본 발명은 투과형(See-Through) 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates to a see-through head mounted display.

헤드 마운트 디스플레이는 머리에 착용 가능한 장치로서, 단순한 디스플레이 기능을 넘어 증강 현실 기술 등과 조합되어 사용자에게 다양한 편의를 제공해 준다.A head mounted display is a device that can be worn on the head, and it provides various conveniences to users by combining it with augmented reality technology beyond a simple display function.

또한, 헤드 마운트 디스플레이는 영상과 외부배경을 동시에 볼 수 있는 투과형과, 외부는 차단되어 영상만 볼 수 있는 차폐형으로 나뉘어 진다.In addition, the head mounted display is divided into a transmissive type that allows viewing of an image and an external background at the same time, and a shielded type that allows only the image to be viewed by blocking the outside.

도 1a는 특허 문헌 US 9,207,443 B2을 보인 것으로, Surface 2가 Half Mirror로 구성되어 있다. 이는 영상장치(Microdisplay)의 빛의 절반을 관찰자에게 보내주지만, 나머지 절반은 Surface 2를 투과하게 된다. 이러한 빛이 고스트 이미지가 되거나 콘트라스트를 저하시키는 노이즈광의 원인이 된다. Figure 1a shows the patent document US 9,207,443 B2, Surface 2 is composed of a Half Mirror. This sends half of the light of the microdisplay to the observer, but the other half passes through Surface 2. Such light becomes a ghost image or causes noise light that lowers the contrast.

도 1b는 고스트 이미지 및 미광(Stray Light) 예를 보인 것인데, 밝은 태양이 다른 위치에서도 보이는 고스트 이미지가 있고, 고스트 이미지 주변에도 뿌연 미광이 있는 것을 볼 수가 있다. 상기와 같은 노이즈광은 본래의 영상을 해치므로 이를 제거 할 필요가 있다.FIG. 1B shows an example of a ghost image and stray light. It can be seen that there is a ghost image in which the bright sun is visible from other positions, and there is also a faint stray light around the ghost image. Since the noise light as described above harms the original image, it is necessary to remove it.

광학 프리즘과 영상장치로 구성되고, 광학 프리즘 상부에 위치하여 영상을 제공하는 영상장치가 있고, 영상장치 하부이면서 관찰자 전방에 위치하여 영상장치로부터 전달받은 영상을 확대하여 관찰자에게 전달하고, 관찰자의 정면 시점 방향으로 일정한 두께를 가져 외부 시야를 왜곡없이 확보 할 수 있는 광학 프리즘인 것을 특징으로 한다. Consists of an optical prism and an imaging device, there is an imaging device positioned above the optical prism to provide an image, located below the imaging device and in front of the viewer to enlarge the image received from the imaging device and deliver it to the viewer, and the front of the viewer It is characterized in that it is an optical prism that can secure an external view without distortion by having a constant thickness in the direction of the viewpoint.

또한, 상기 광학 프리즘은 영상장치로부터 전달받은 빛을 굴절시켜 제2면으로 전달하는 제1면; In addition, the optical prism may include: a first surface that refracts light received from the imaging device and transmits it to a second surface;

제1면의 아래에 있고, 제3면을 기준으로 관찰자 방향에 위치하여 제1면으로부터 전달받은 빛은 전반사시키고, 제3면으로부터 전달받은 빛은 굴절시키는 제2면; a second surface under the first surface and positioned in the observer's direction with respect to the third surface to totally reflect the light transmitted from the first surface and refract the light transmitted from the third surface;

제2면과 제4면 사이에 위치하여 제2면으로부터 전달받은 빛을 다시 제2면으로 반사 시키는 제3면; a third surface positioned between the second surface and the fourth surface to reflect the light transmitted from the second surface back to the second surface;

제3면을 기준으로 관찰자 반대 방향에 위치하여, 제2면과의 사이 간격이 일정하도록 곡률이 형성되는 제4면;a fourth surface positioned in a direction opposite to the observer with respect to the third surface and having a curvature formed so that the interval between the second surface and the second surface is constant;

제4면과 연결되어 있어 광학 프리즘의 하측에 위치한 바닥면;a bottom surface connected to the fourth surface and located below the optical prism;

제2면 하측 끝단과 바닥면을 연결하는 제5면;a fifth surface connecting the lower end of the second surface and the bottom surface;

으로 구성된다. is composed of

또한, 상기 제3면은 S편광은 반사시키고 P편광은 투과 시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the third surface is characterized in that the S-polarized light is reflected and the P-polarized light is transmitted.

또한, 상기 영상장치는 S편광된 빛을 출사시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the imaging device is characterized in that it emits S-polarized light.

또한, 헤드 마운트 디스플레이를 관찰자의 정면에 영상의 중심이 보이도록 배치 했을 때, 관찰자의 정면에서의 상기 광학 프리즘의 두께를d, 제5면의 세로 길이를 h1, 제3면의 하단 끝점을 지나면서 관찰자의 정면 시점과 평행한 선이 제4면과 만나는 점을 P라고 할 때, 점P와 바닥면의 끝점간의 세로 길이를 h2라고 하면, 다음 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다. In addition, when the head mounted display is placed so that the center of the image is visible in front of the viewer, the thickness of the optical prism in the front of the viewer is d, the vertical length of the fifth surface is h1, and the point where the line parallel to the front view point of the observer meets the fourth surface is P, and the vertical length between the point P and the end point of the bottom surface is h2, it is characterized in that the following condition is satisfied.

h2/d > 0.4h2/d > 0.4

h1 > h2 이면, (h1-h2)/d > 0.35If h1 > h2, then (h1-h2)/d > 0.35

h2 > h1 이면, (h2-h1)/d > 0.8If h2 > h1, then (h2-h1)/d > 0.8

또한, 상기 제3면은 다음의 방정식에 의해 표현되는 것을 특징으로 한다. In addition, the third surface is characterized in that it is expressed by the following equation.

Figure 112020009381917-pat00001
Figure 112020009381917-pat00001

여기서 z는 sag값을 나타내고,

Figure 112020009381917-pat00002
는 각 항의 계수를 나타낸다.where z represents the sag value,
Figure 112020009381917-pat00002
is the coefficient of each term.

본 발명은 편광 반사를 이용하고, 바닥면이 기울어진 광학 프리즘을 이용하여 노이즈광을 제거하여 고휘도 영상의 제공이 가능하다. According to the present invention, it is possible to provide a high-brightness image by using polarized reflection and removing noise light by using an optical prism with an inclined bottom.

도 1a는 종래 헤드 마운트 디스플레이의 예를 보인 도면이다.
도 1b는 노이즈광의 예시를 보인 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 편광에 의한 광 경로를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 프리즘의 구성 조건을 설명하기 위한 도면을 보인 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노이즈광의 경로를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노이즈광이 제거되는 경로를 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 구성 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노이즈광의 경로를 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노이즈광이 제거되는 경로를 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노이즈광의 경로를 보인 도면이다. 1A is a view showing an example of a conventional head mounted display.
1B shows an example of noise light.
2 is a view showing a light path by polarization of the head mounted display according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the configuration conditions of the optical prism according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a path of noise light according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a path through which noise light is removed according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the configuration conditions of the head mounted display according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a path of noise light according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a path through which noise light is removed according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a path of noise light according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이(10)의 일 실시 예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the head mounted display 10 according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이(10)에 관한 것으로, The present invention relates to a head mounted display (10),

도 2에 도시된 바와 같이 관찰자(500)의 전방에 광학 프리즘(200)이 있고, 광학 프리즘(200) 상방에 영상장치(100)가 구비되어 있다. 광 경로를 살펴보면, 영상장치(100)에서 S편광으로 선편광된 영상광(300)을 출사 시킨다. 영상장치(100)가 선편광되지 않은 빛을 발산할 경우에는, 영상장치(100)와 광학 프리즘(200) 사이에 선편광판을 구비할 수도 있다. 여기서 S편광은 수평면과 평행하면서 광 경로엔 수직하고, P편광은 S편광과 광 경로에 동시에 수직한 것을 말한다. As shown in FIG. 2 , the optical prism 200 is provided in front of the observer 500 , and the imaging device 100 is provided above the optical prism 200 . Looking at the optical path, the imaging device 100 emits the image light 300 linearly polarized with S-polarized light. When the imaging apparatus 100 emits light that is not linearly polarized, a linearly polarizing plate may be provided between the imaging apparatus 100 and the optical prism 200 . Here, the S-polarized light is parallel to the horizontal plane and perpendicular to the optical path, and the P-polarized light is perpendicular to the S-polarized light and the optical path at the same time.

영상장치(100)로부터 출발한 영상광(300)은 영상장치(100) 아래에 있는 제1면(210)에 굴절 후 제1면(210)의 하부의 관찰자(500) 정면 시점 가까운 곳에 위치하는 제2면(220)에서 전반사되어 제3면(230)에 도달한다. 제3면(230)은 편광반사 코팅이 되어 있어, S편광은 반사 시키고 P편광은 투과 시킨다. 제3면(230)에 도달한 영상광(300)은 S편광을 가지므로, 다시 제2면(220)으로 반사 시키고, 제2면(220)에서 굴절되어 관찰자(500)에게 전달 된다. The image light 300 from the imaging apparatus 100 is refracted on the first surface 210 under the imaging apparatus 100 and then located near the front view point of the observer 500 under the first surface 210 It is totally reflected on the second surface 220 and reaches the third surface 230 . The third surface 230 is coated with a polarization reflective coating, so that the S-polarized light is reflected and the P-polarized light is transmitted. Since the image light 300 that has reached the third surface 230 has S-polarized light, it is reflected back to the second surface 220 , is refracted on the second surface 220 and transmitted to the viewer 500 .

또한, 제3면(230)은 상기 다음의 방정식에 의해 표현되도록 구성된다.In addition, the third surface 230 is configured to be expressed by the following equation.

Figure 112020009381917-pat00003
Figure 112020009381917-pat00003

여기서 z는 sag값을 나타내고,

Figure 112020009381917-pat00004
는 각 항의 계수를 나타내는데, 이는 제3면(230)의 중심을 직교 좌표계에 놓고 보았을 때, 비구면 형상이면서 x방향으로는 대칭이고, y 방향으로는 대칭이 아님을 의미 한다. 영상장치(100)에서 출발한 영상은 제1면(210) 내지 제3면(230)을 거치면서 관찰자(500)에게 전달되는데, 제3면(230)이 상기와 같이 구성되어야만 제1면(210), 제3면(230)의 굴절에 의한 색수차를 최소화 할 수 있고, 관찰자(500)와 영상장치(100)가 직각으로 배치되지 않음으로 인해서 발생하는 영상의 찌그러짐을 최소화 할 수 있다. where z represents the sag value,
Figure 112020009381917-pat00004
represents the coefficient of each term, which means that when the center of the third surface 230 is placed in the Cartesian coordinate system, it has an aspherical shape and is symmetrical in the x-direction and not symmetrical in the y-direction. The image from the imaging apparatus 100 is transmitted to the viewer 500 while passing through the first surface 210 to the third surface 230, and the first surface ( 210) and chromatic aberration due to refraction of the third surface 230 can be minimized, and image distortion caused by the observer 500 and the imaging apparatus 100 not being disposed at right angles can be minimized.

한편, 고스트 이미지, 미광 같은 노이즈 광은 도 4 및 도 7과 같이 제3면(230)을 투과한 빛이 제4면(240)과 바닥면(250)에서 전반사 혹은 프레넬 반사되어 발생하게 된다. On the other hand, noise light such as ghost image and stray light is generated by total reflection or Fresnel reflection of light passing through the third surface 230 on the fourth surface 240 and the bottom surface 250 as shown in FIGS. 4 and 7 . .

여기서 고스트 이미지는 이미지가 이중으로 보이게 만드는 빛을 말하고, 미광은 영상의 콘트라스트를 저하시키는 빛을 말한다. Here, the ghost image refers to the light that makes the image appear double, and the stray light refers to the light that lowers the contrast of the image.

본 발명은 이와 같이 S편광된 영상광(300)이 제3면(230)을 투과하지 못하므로, 노이즈광이 발생 하지 않아야 하지만 현실에서는 다음과 같은 이유에서 제3면(230)을 투과하는 영상광(300)이 존재하게 된다In the present invention, since the S-polarized image light 300 does not pass through the third surface 230 as described above, noise light should not be generated. Light 300 will be present

1. 영상장치(100)가 100%의 편광률을 가지지 않는다. 1. The imaging apparatus 100 does not have a polarization rate of 100%.

2. 영상광(300)이 제1면(210)에서 굴절하고, 제2면(220)에서 반사 할 때 편광의 방향이 소폭 돌아간다. 2. When the image light 300 is refracted on the first surface 210 and reflected from the second surface 220, the direction of polarization is slightly rotated.

3. 제3면(230) 편광반사코팅이 S편광에 대한 편광반사율이 100%가 되지 않는다. 3. The third surface 230 polarization reflection coating does not have 100% polarization reflectance for S-polarized light.

그러므로, 일부의 빛이 제3면(230)을 투과하게 되고 노이즈광을 만들어 낸다.Therefore, some light passes through the third surface 230 and generates noise light.

이러한 노이즈광을 제거 하기 위해 광학 프리즘(200)이 도3, 도6을 참고하여 하기와 같이 구성된다. 광학 프리즘(200)을 관찰자(500)의 정면에 영상의 중심이 보이도록 배치 했을 때, 관찰자의 정면 시점에서의 광학 프리즘(200)의 두께를 d, 제5면(260)의 세로 길이를 h1, 제3면(230)의 하단 끝점을 지나면서 관찰자(500)의 정면 시점과 평행한 선이 제4면(240)과 만나는 점을 P라고 할 때, 제4면(240)과 연결된 바닥면(250)의 끝점과 점 P와의 세로 길이를 h2라고 하면, 다음 조건을 만족해야 한다. In order to remove such noise light, the optical prism 200 is configured as follows with reference to FIGS. 3 and 6 . When the optical prism 200 is arranged so that the center of the image is visible in front of the observer 500, the thickness of the optical prism 200 at the observer's front view is d, and the vertical length of the fifth surface 260 is h1. , when passing the lower end point of the third surface 230 and a point where a line parallel to the front view of the observer 500 meets the fourth surface 240 is P, the bottom surface connected to the fourth surface 240 If the vertical length between the endpoint of (250) and the point P is h2, the following condition must be satisfied.

① h2/d > 0.35 ① h2/d > 0.35

② h1 > h2 이면, (h1-h2)/d > 0.3 ② If h1 > h2, (h1-h2)/d > 0.3

③ h2 > h1 이면, (h2-h1)/d > 0.7 ③ If h2 > h1, (h2-h1)/d > 0.7

상기 조건은 영상장치(100)로부터 출발한 빛이 제3면(230) 투과하여 만들어낸 노이즈광이 관찰자(500)를 향하지 않도록 해준다. The above condition prevents the noise light generated by the light from the imaging apparatus 100 passing through the third surface 230 from being directed toward the viewer 500 .

도 4와 같이 h1>h2인 경우를 살펴 보면, ①,② 번 식을 만족 하지 못할 경우에, 영상장치(100)로부터 출발한 빛의 일부가 제3면(230)을 투과 후 제4면(240)에서 전반사되어 바닥면(250)으로 전달되고, 바닥면(250)에서 다시 전반사 혹은 프레넬 반사 되어 제5면(260)을 굴절하여 관찰자(500)에게 보이게 된다. 하지만, 도 5와 같이 상기 조건을 만족하게 되면, 제5면(260)을 투과한 빛이 관찰자(500)의 시선 아래를 향하기 때문에, 관찰자(500)에게 보이지 않게 된다. Looking at the case of h1>h2 as shown in FIG. 4 , when the breeding ① and ② are not satisfied, a part of the light emitted from the imaging device 100 passes through the third surface 230 and then the fourth surface ( 240) is transmitted to the bottom surface 250, the total reflection or Fresnel reflection from the bottom surface 250 again to refract the fifth surface 260 is visible to the viewer (500). However, when the above condition is satisfied as shown in FIG. 5 , the light passing through the fifth surface 260 is directed under the gaze of the observer 500 , and thus is invisible to the observer 500 .

또한, 도 6과 같이 h2 > h1인 경우를 살펴보면, ①, ③을 만족하지 못할 경우, 영상장치(100)로부터 출발한 빛의 일부가 제3면(230)을 투과 후 바닥면(250)에서 전반사 혹은 프레넬 반사 후 제4면(240)에서 전반사 혹은 프레넬 반사되어, 제5면(260)을 통해 관찰자(500)에게 도달하게 된다. 하지만, 도 7과 같이 상기 조건을 만족하게 되면, 제4면(240)에서 반사된 빛은 관찰자(500)의 시선 아래를 향하게 되어 관찰자(500)에게 보이지 않게 된다. Also, looking at the case of h2 > h1 as shown in FIG. 6 , if ① and ③ are not satisfied, a part of the light emitted from the imaging device 100 passes through the third surface 230 and then at the bottom surface 250 . After total reflection or Fresnel reflection, total reflection or Fresnel reflection is performed on the fourth surface 240 , and reaches the viewer 500 through the fifth surface 260 . However, when the above condition is satisfied as shown in FIG. 7 , the light reflected from the fourth surface 240 is directed down the gaze of the observer 500 and is not visible to the observer 500 .

또한, 식 ①,②,③을 만족하지 않으면, 도 9에서처럼 영상장치(100)를 출발한 빛이 바닥면(250)에서 반사되어 다시 영상장치(100)로 되돌아가는 빛도 발생하게 된다. 영상장치(100)에 되돌아간 빛은 영상장치(100)에 의해 다시 반사, 혹은 산란되어 원래의 영상광(300)과 섞이게 된다. 이는 콘트라스트를 저하하는 원인이 된다. In addition, if the equations ①, ②, and ③ are not satisfied, as shown in FIG. 9 , light from the imaging device 100 is reflected from the bottom surface 250 and returned to the imaging device 100 is also generated. The light returned to the imaging device 100 is reflected or scattered again by the imaging device 100 to be mixed with the original image light 300 . This causes the contrast to deteriorate.

또한, 바닥면(250)은 직선뿐만이 아니라, 곡면으로 구성될 수도 있다. 이는 제2면(220), 제4면(240)의 곡면의 곡률 및 틸트 정도에 따라 적절히 조절 할 수 있다. In addition, the bottom surface 250 may be configured not only as a straight line but also as a curved surface. This can be appropriately adjusted according to the curvature and tilt degree of the curved surfaces of the second surface 220 and the fourth surface 240 .

한편, 외부광(400)은 자연 편광을 가지기 때문에, 제4면(240)에서 굴절된 외부광(400)은 제3면(230)에서 P편광된 빛만 투과하여 제1면(210)을 통해 관찰자(500)에게 전달되므로, 영상광(300)과 외부광(400)을 동시에 볼 수 있다. Meanwhile, since the external light 400 has natural polarization, the external light 400 refracted on the fourth surface 240 transmits only the P-polarized light on the third surface 230 through the first surface 210 . Since it is transmitted to the observer 500 , the image light 300 and the external light 400 can be viewed at the same time.

상기 설명한 바와 같이 본 발명은 영상과 외부를 동시에 볼 수 있는 투과형이면서도, 선편광된 빛을 발산하는 영상장치(100)와, 선편광된 빛을 반사시키는 제3면(230)을 이용하여 대부분의 노이즈광을 제거하고, 제거되지 못한 나머지 노이즈광은 관찰자(500)에게 보이지 않는 방향으로 광학 프리즘(200) 외부로 방출하여 고스트 이미지가 없고, 높은 콘트라스트를 달성 할 수가 있게 된다. As described above, in the present invention, most of the noise light is provided by using the transmissive imaging device 100 that emits linearly polarized light, and the third surface 230 that reflects the linearly polarized light, while being able to see both the image and the outside at the same time. is removed, and the remaining noise light that has not been removed is emitted to the outside of the optical prism 200 in a direction invisible to the observer 500 so that there is no ghost image and high contrast can be achieved.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention is carried out as shown in the drawings Although it has been described with reference to examples, this is merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the art belongs various modifications and equivalent other implementations therefrom It will be appreciated that examples are possible.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the claims.

10: 헤드 마운트 디스플레이
100: 영상 장치
200: 광학 프리즘
210: 제1면
220: 제2면
230: 제3면
240: 제4면
250: 바닥면
260: 제5면
300: 영상광
400: 외부광
500: 관찰자
● : S편광
↕: P편광10: Head mounted display
100: video device
200: optical prism
210: first side
220: second side
230: 3rd page
240: the fourth side
250: bottom
260: 5th page
300: image light
400: external light
500: observer
● : S polarization
↕: P polarization

Claims (6)

영상을 제공하는 영상장치; 및 상기 영상장치 하부이면서 관찰자 전방에 위치하여 영상장치로부터 전달받은 영상을 확대하여 관찰자에게 전달하고, 관찰자의 정면 시점 방향으로 일정한 두께를 가져 외부 시야를 왜곡없이 확보 할 수 있는 광학 프리즘을 포함하고, 상기 광학 프리즘은 영상장치로부터 전달받은 빛을 굴절시켜 제2면으로 전달하는 제1면;
제1면의 아래에 있으면서 제3면을 기준으로 관찰자 방향에 위치하여 제1면으로부터 전달받은 빛은 전반사시키고, 제3면으로부터 전달받은 빛은 굴절시키는 제2면;
제2면과 제4면 사이에 위치하여 제2면으로부터 전달받은 빛을 다시 제2면으로 반사 시키는 제3면;
제3면을 기준으로 관찰자 반대 방향에 위치하여, 제2면과의 사이 간격이 일정하도록 곡률이 형성되는 제4면;
제4면과 연결되어 있어 광학 프리즘의 하측에 위치한 바닥면;
제2면 하단과 바닥면을 연결하는 제5면;
으로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3면은 z가 sag값이고, 계수가
Figure 112022017212630-pat00017
인
방정식
Figure 112022017212630-pat00018

으로 표현되는 형상을 가지면서, S편광은 반사 시키고 P편광은 투과 시키는 것을 특징으로 하며, 헤드 마운트 디스플레이를 관찰자의 정면에 영상의 중심이 보이도록 배치 했을 때, 관찰자의 정면에서의 상기 광학 프리즘의 두께를 d, 제5면의 세로 길이를 h1, 제3면의 하단 끝점을 지나면서 관찰자의 정면 시점과 평행한 선이 제4면과 만나는 점을 P라고 할 때, 점P와 바닥면의 끝점간의 세로 길이를 h2라고 하면, h1과 h2의 길이는 상이하고, 다음 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이.
h2/d > 0.35
h1 > h2 이면, (h1-h2)/d > 0.30
h2 > h1 이면, (h2-h1)/d > 0.7
an imaging device providing an image; and an optical prism that is located below the imaging device and in front of the observer, enlarges the image received from the imaging device and delivers it to the observer, and has a constant thickness in the direction of the observer's front view to secure an external view without distortion, The optical prism may include: a first surface that refracts light received from the imaging device and transmits it to a second surface;
a second surface located under the first surface and positioned in the observer's direction with respect to the third surface to totally reflect the light transmitted from the first surface and refract the light transmitted from the third surface;
a third surface positioned between the second surface and the fourth surface to reflect the light transmitted from the second surface back to the second surface;
a fourth surface positioned in a direction opposite to the observer with respect to the third surface and having a curvature formed so that the interval between the second surface and the second surface is constant;
a bottom surface connected to the fourth surface and located below the optical prism;
a fifth surface connecting the second surface lower end and the bottom surface;
characterized in that it is composed of, the third surface is z is the sag value, the coefficient is
Figure 112022017212630-pat00017
sign
equation
Figure 112022017212630-pat00018

It is characterized in that it reflects S-polarized light and transmits P-polarized light while having a shape expressed as Assuming that the thickness is d, the vertical length of the fifth surface is h1, and the point P is the point where a line parallel to the observer's front view while passing through the lower end point of the third surface meets the fourth surface, point P and the end point of the bottom surface If the vertical length of the liver is h2, the lengths of h1 and h2 are different, and the head mounted display, characterized in that it satisfies the following conditions.
h2/d > 0.35
If h1 > h2, then (h1-h2)/d > 0.30
If h2 > h1, then (h2-h1)/d > 0.7
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어, 상기 영상장치는 S편광된 빛을 출사시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이.The head mounted display of claim 1, wherein the imaging device emits S-polarized light. 삭제delete 삭제delete
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