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KR102628423B1 - Head mount display device for realization of virtual reality - Google Patents

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KR102628423B1
KR102628423B1 KR1020160038592A KR20160038592A KR102628423B1 KR 102628423 B1 KR102628423 B1 KR 102628423B1 KR 1020160038592 A KR1020160038592 A KR 1020160038592A KR 20160038592 A KR20160038592 A KR 20160038592A KR 102628423 B1 KR102628423 B1 KR 102628423B1
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panel
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박성준
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부; 및 상기 렌즈부가 배치되고, 제1 영역 및 상기 제1 영역과 마주보는 고정 홀더를 포함하고, 상기 제1 영역은 내부에 원형의 개구부를 가지고, 상기 제2 영역은 내부에 서로 마주보는 두 개의 평면과 서로 마주보는 두 개의 곡면을 포함하는 개구부를 가지고, 상기 제2 영역의 하부는 상기 렌즈부의 광축에 수직한 방향으로 연장되어 형성된 지지판을 포함하는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치를 제공한다.The embodiment includes a lens unit including at least one lens; and a first region and a fixing holder facing the first region, on which the lens unit is disposed, wherein the first region has a circular opening on the inside, and the second region has two planes facing each other on the inside. and an opening including two curved surfaces facing each other, and a lower portion of the second region including a support plate extending in a direction perpendicular to the optical axis of the lens unit.

Description

가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치{HEAD MOUNT DISPLAY DEVICE FOR REALIZATION OF VIRTUAL REALITY}Head mounted display device for implementing virtual reality {HEAD MOUNT DISPLAY DEVICE FOR REALIZATION OF VIRTUAL REALITY}

실시예는 광학 장치와 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to an optical device and a display device including the same, and more specifically, to a head-mounted display device for implementing virtual reality.

가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치는 사용자가 안경처럼 착용하여 영상을 시청할 수 있는 장치로서, 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display) 또는 FMD(Face Mounted Display) 등의 용어로서 지칭되기도 한다.A head-mounted display device for implementing virtual reality is a device that allows a user to watch images by wearing it like glasses, and is also referred to by terms such as head mounted display (Head Mounted Display) or FMD (Face Mounted Display).

이러한 안경형 모니터는 처음에는 군사용으로 개발되어 군사용으로 사용하기 시작하였으나 컴퓨터 시스템의 고성능화, 소형화 그리고 LCD 등의 디스플레이 장치의 발전, 영상 및 통신 기술의 발전 등의 다양한 요인에 따라 점차 민간용으로도 사용이 확대되고 있다.These glasses-type monitors were initially developed for military use and began to be used for military purposes, but their use gradually expanded to civilian use as well due to various factors such as higher performance and miniaturization of computer systems, development of display devices such as LCDs, and advancements in video and communication technology. It is becoming.

특히 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer)나 스마트폰의 개발에 따라서 점차 웨어러블 컴퓨터를 위한 개인용 디스플레이 장치로서의 안경형 모니터의 보급이 늘어날 것으로 예측된다. In particular, with the development of wearable computers and smartphones, it is expected that the spread of glasses-type monitors as personal display devices for wearable computers will gradually increase.

실시예는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시에서, 사용자에게 전달되는 이미지가 왜곡되지 않고 해상력을 확보하며, 사용자의 시력이나 미간 거리 등에 따라 이미지의 초점을 정확히 맞추고자 한다.In a head-mounted display for implementing virtual reality, the embodiment seeks to secure resolution without distortion of the image delivered to the user and accurately focus the image according to the user's eyesight or the distance between the eyes.

실시예는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부; 및 상기 렌즈부가 배치되고, 제1 영역 및 상기 제1 영역과 마주보는 고정 홀더를 포함하고, 상기 제1 영역은 내부에 원형의 개구부를 가지고, 상기 제2 영역은 내부에 서로 마주보는 두 개의 평면과 서로 마주보는 두 개의 곡면을 포함하는 개구부를 가지고, 상기 제2 영역의 하부는 상기 렌즈부의 광축에 수직한 방향으로 연장되어 형성된 지지판을 포함하는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치를 제공한다.The embodiment includes a lens unit including at least one lens; and a first region and a fixing holder facing the first region, on which the lens unit is disposed, wherein the first region has a circular opening on the inside, and the second region has two planes facing each other on the inside. and an opening including two curved surfaces facing each other, and a lower portion of the second region including a support plate extending in a direction perpendicular to the optical axis of the lens unit.

렌즈부는 렌즈 이동 유닛에 고정되고, 상기 렌즈 이동 유닛의 외주면의 하부에는 제1 나사선이 돌출되어 구비될 수 있다.The lens unit may be fixed to the lens movement unit, and a first thread may be provided to protrude from a lower portion of the outer peripheral surface of the lens movement unit.

고정 홀더의 내주면에는 상기 제1 나사선의 역상으로 제2 나사선이 구비될 수 있다.A second thread may be provided on the inner peripheral surface of the fixing holder in an inverse phase of the first thread.

지지판은 가로방향의 길이가 세로방향의 길이가보다 큰 직사각형 형상일 수 있다.The support plate may have a rectangular shape in which the length in the horizontal direction is greater than the length in the vertical direction.

제2 영역의 외부면으로부터 돌출된 슬라이딩 바를 더 포함할 수 있다.It may further include a sliding bar protruding from the outer surface of the second area.

지지판과 상기 패널을 결합하는 고정 유닛을 더 포함할 수 있다.It may further include a fixing unit that couples the support plate and the panel.

고정 유닛은 상기 고정 홀더의 제2 영역의 하부와 상기 패널의 가장 자리를 밀폐하며 고정할 수 있다.The fixing unit may seal and secure the lower portion of the second area of the fixing holder and the edge of the panel.

패널의 하부에 구비되는 보호 유닛을 더 포함할 수 있다.It may further include a protection unit provided at the lower part of the panel.

보호 유닛에 밴딩되는 회로 기판을 더 포함할 수 있다.It may further include a circuit board banded to the protection unit.

패널에 구동 신호를 공급하는 제1 케이블과 상기 렌즈 장치에 전류를 공급하는 제2 케이블을 더 포함하고, 상기 제1 케이블과 제2 케이블 중 적어도 하나는 USB(Universal Serial Bus) 방식일 수 있다.It further includes a first cable that supplies a driving signal to the panel and a second cable that supplies current to the lens device, and at least one of the first cable and the second cable may be a USB (Universal Serial Bus) type.

실시예에 따른 광학 장치 및 이를 포함하는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치는, 렌즈의 디스플레이면과 접안면과의 굴절능 차이를 적게 하여 광학계 사용시 사용자에게 이미지가 왜곡되지 않고, 렌즈의 중심 두께와 주변 두께의 비율이 조절되어 광학계의 수차 보정이 용이하고, 아이 모션 박스(Eye motion box)를 확보하여 해상력의 확보되며, 통상의 사용자의 시력에 맞추어 렌즈를 이동하여 이미지의 초점을 정확히 맞출 수 있다.An optical device according to an embodiment and a head-mounted display device including the same for implementing virtual reality reduce the difference in refractive power between the display surface of the lens and the eyepiece surface, so that the image is not distorted for the user when using the optical system, and the center thickness of the lens is reduced. By adjusting the ratio of the thickness to the surrounding area, it is easy to correct aberration of the optical system, resolution is secured by securing an eye motion box, and the image can be accurately focused by moving the lens according to the eyesight of the average user. there is.

도 1a 및 도 1b는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치의 일 실시예의 사시도이고,
도 2는 도 1의 광학 장치의 분해 사시도이고,
도 3a 및 도 3b는 도 1의 광학 장치의 사시도와 배면도이고,
도 3c 및 도 3d는 고정 홀더의 제1 영역과 제2 영역의 개구부를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1의 렌즈와 패널을 상세히 나타낸 도면이고,
도 5a 및 도 5b는 렌즈와 패널의 제1 실시예와 제2 실시예의 광경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4에서 아이 모션 박스(Eye Motion Box)를 상세히 나타낸 도면이고,
도 7a는 도 4의 렌즈의 구조를 상세히 나타낸 도면이고,
도 7b는 도 7a의 제2 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 8은 도 1의 렌즈와 패널의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 9는 도 8의 렌즈의 곡률 반경과 높이와의 관계를 나타낸 도면이다.
1A and 1B are perspective views of an embodiment of a head-mounted display device for implementing virtual reality;
Figure 2 is an exploded perspective view of the optical device of Figure 1;
3A and 3B are perspective and rear views of the optical device of FIG. 1;
3C and 3D are views showing openings in the first and second areas of the fixed holder;
Figure 4 is a detailed view showing the lens and panel of Figure 1;
5A and 5B are diagrams showing optical paths of the first and second embodiments of the lens and panel.
FIG. 6 is a detailed view of the eye motion box in FIG. 4;
Figure 7a is a diagram showing the structure of the lens of Figure 4 in detail,
FIG. 7B is a detailed view of the second area of FIG. 7A;
Figure 8 is a diagram showing another embodiment of the lens and panel of Figure 1;
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the radius of curvature and height of the lens of FIG. 8.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described with reference to the attached drawings.

본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case where each element is described as being formed "on or under", (or under) includes both elements that are in direct contact with each other or one or more other elements that are formed (indirectly) between the two elements. Additionally, when expressed as “on or under,” it can include not only the upward direction but also the downward direction based on one element.

도 1a 및 도 1b는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치의 일 실시예의 사시도이다.1A and 1B are perspective views of an embodiment of a head-mounted display device for implementing virtual reality.

실시예에 따른 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(10)는, 본체(12)와 상기 본체 프레임(12) 상에 배치되는 한 쌍의 광학 장치(1000)를 포함할 수 있다.The head-mounted display device 10 for implementing virtual reality according to an embodiment may include a main body 12 and a pair of optical devices 1000 disposed on the main body frame 12.

본체(12)의 일측에는 한 쌍의 광학 장치(1000)가 배치되고, 한 쌍의 광학 장치(1000) 사이에는 착용자의 코에 지지되는 제1 지지 유닛(14)이 배치되며, 본체(12)의 가장 자리에는 측면 차폐부(13)가 배치될 수 있으며, 본체(12)의 타측에는 전면 차폐부(11)가 배치될 수 있다. 전면 차폐부(11)과 측면 차폐부(130) 등의 작용에 의하여, 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(10)를 착용한 사용자는, 외부의 광의 유입 없이 패널에 표시되는 이미지만을 볼 수 있다.A pair of optical devices 1000 are disposed on one side of the main body 12, and a first support unit 14 supported by the wearer's nose is disposed between the pair of optical devices 1000, and the main body 12 A side shield 13 may be disposed at the edge of the , and a front shield 11 may be disposed on the other side of the main body 12. Due to the action of the front shield 11 and the side shield 130, a user wearing the head-mounted display device 10 for virtual reality can only see the image displayed on the panel without external light flowing in. there is.

본체(12)는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(10)의 프레임(frame)으로 작용하므로 강도가 크고 깨지지 않는 재료, 예를 들면 금속이나 세라믹 등의 재료로 이루어질 수 있다.Since the body 12 acts as a frame of the head-mounted display device 10 for implementing virtual reality, it may be made of a material that is strong and unbreakable, for example, metal or ceramic.

본체(12)의 타측인 전면에 구비되는 전면 차폐부(11)와 본체(12)의 일측에 구비되는 측면 차폐부(13)은 외부로부터의 빛을 차폐할 수 있는 재료와 형상으로 구비될 수 있다. 특히, 측면 차폐부(13)에 그루브(g)가 형성되어 착용자의 코에 의하여 지지될 수 있다.The front shield 11 provided on the other side of the main body 12, the front, and the side shield 13 provided on one side of the main body 12 may be provided with a material and shape that can shield light from the outside. there is. In particular, a groove (g) is formed in the side shield 13 so that it can be supported by the wearer's nose.

한 쌍의 광학 장치(1000)의 바깥쪽에서는, 본체(12) 또는 측면 차폐부(13)와 연결되고 착용자의 귀에 지지되는 제2 지지 유닛(15)이 배치될 수 있다.Outside the pair of optical devices 1000, a second support unit 15 may be disposed, connected to the main body 12 or the side shield 13 and supported by the wearer's ears.

제1 케이블(16)은 광학 장치(1000)에 연결될 수 있는데, 광학 장치(1000) 내의 후술하는 패널에 구동 신호 등을 공급할 수 있다.The first cable 16 may be connected to the optical device 1000 and may supply a driving signal, etc. to a later-described panel within the optical device 1000.

제2 케이블(18)은 본체(12)에 연결될 수 있는데, 외부로부터 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(10)에 전류를 공급할 수 있다. 실시예에 의한 가상 현실 구현을 위한 헤드 장치 광학 장치(10)는 전원이 외부에 구비되어 경량으로 구현될 수 있다. 제1 케이블(16)과 제2 케이블(18)은 예를 들면 USB(Universal Serial Bus)일 수 있다.The second cable 18 may be connected to the main body 12 and may supply current from the outside to the head mounted display device 10 for implementing virtual reality. The head device optical device 10 for implementing virtual reality according to the embodiment may be implemented as lightweight by providing an external power source. The first cable 16 and the second cable 18 may be, for example, USB (Universal Serial Bus).

도 2는 도 1의 광학 장치의 분해 사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view of the optical device of Figure 1.

실시예에 따른 광학 장치(1000)는, 렌즈 덮개(100)와, 고정 링(200)과, 렌즈(300)와, 렌즈 이동 유닛(400)과, 스토퍼(stopper, 500)와, 홀더(holder, 600)와, 고정 유닛(700)과, 패널(800), 및 보호 유닛(900)을 포함할 수 있다.The optical device 1000 according to the embodiment includes a lens cover 100, a fixing ring 200, a lens 300, a lens movement unit 400, a stopper 500, and a holder. , 600), a fixing unit 700, a panel 800, and a protection unit 900.

렌즈(300)는 도 4 등에서 상세히 후술한다. 렌즈(300)는 적어도 하나의 매수로 구비될 수 있으며, 도시된 실시예에서 1매의 렌즈(300)의 적어도 일부가 렌즈 이동 유닛(400)에 삽입되며 고정될 수 있다. 렌즈(300)가 복수 개로 구비되어 렌즈부를 구성할 수도 있다.The lens 300 will be described in detail later in FIG. 4, etc. The lenses 300 may be provided in at least one number, and in the illustrated embodiment, at least a portion of one lens 300 may be inserted into and fixed to the lens moving unit 400. A plurality of lenses 300 may be provided to form a lens unit.

렌즈 이동 유닛(400)에 삽입된 렌즈(300)의 가장 자리에는 고정 링(200)이 배치될 수 있는데, 고정 링(200)은 렌즈(300)의 가장 자리와 렌즈 이동 유닛(400)의 사이에 삽입되어, 렌즈(300)가 렌즈 이동 유닛(400)으로부터 이탈되지 않게 할 수 있다.A fixing ring 200 may be placed at the edge of the lens 300 inserted into the lens moving unit 400. The fixing ring 200 is located between the edge of the lens 300 and the lens moving unit 400. It is possible to prevent the lens 300 from being separated from the lens movement unit 400 .

렌즈(300)의 전면에 배치되는 렌즈 덮개(100)는, 렌즈(300)의 표면에 이물질이 붙거나 스크래치(scratch) 등이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(10)를 사용할 때는 광학 장치(1000)로부터 분리할 수 있다.The lens cover 100 disposed in front of the lens 300 can prevent foreign substances from sticking to the surface of the lens 300 or scratches, etc., and is a head-mounted display device for implementing virtual reality. When using (10), it can be separated from the optical device (1000).

렌즈 이동 유닛(400)의 외주면에는 복수 개의 패턴(410)이 배치될 수 있는데, 패턴(410)은 렌즈 이동 유닛(400)의 표면이 돌출되거나 함몰된 형상일 수 있다. 상기의 패턴(410)은 착용자가 렌즈 이동 유닛(400)을 회전시켜서 홀더(600)와 접근시키거나 또는 홀더(600)로부터 멀어지게 할 때 사용할 수 있으며, 따라서 패널(800)에서 발생하여 렌즈(300)를 통하여 전달되는 이미지(image)가 착용자의 동공(iris)에 정확하게 맺히게 할 수 있다.A plurality of patterns 410 may be disposed on the outer peripheral surface of the lens movement unit 400. The patterns 410 may have a protruding or depressed shape on the surface of the lens movement unit 400. The above pattern 410 can be used when the wearer rotates the lens movement unit 400 to approach or move away from the holder 600, and thus occurs in the panel 800 and causes the lens ( The image transmitted through 300) can be accurately focused on the wearer's pupil (iris).

상술한 패턴(410)은 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면의 상부에 구비될 수 있고, 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면의 하부에는 제1 나사선(420)이 돌출된 형상으로 구비될 수 있다.The above-described pattern 410 may be provided on the upper portion of the outer peripheral surface of the lens moving unit 400, and the first thread 420 may be provided in a protruding shape on the lower portion of the outer peripheral surface of the lens moving unit 400.

홀더(600)는 광학 장치(1000)의 하우징일 수 있으며, 적어도 일부가 경통(body tube) 형상으로 구비될 수 있고, 내주면의 상부에는 제2 나사선(620)이 함몰될 형상으로 구비될 수 있다. 제2 나사선(620)은 상술한 제1 나사선(420)의 역상으로 구비되어, 렌즈 이동 유닛(400)을 제1 방향으로 회전시키면 렌즈 이동 유닛(400)이 홀더(600)에 점차 삽입되며 렌즈(300)가 후술하는 패널(800)과 접근할 수 있고, 렌즈 이동 유닛(400)을 제2 방향으로 회전시키면 렌즈 이동 유닛(400)이 홀더(600)로부터 점차 분리되어 렌즈(300)가 패널(800)로부터 멀어질 수 있다.The holder 600 may be a housing of the optical device 1000, and at least a portion may be provided in the shape of a body tube, and the second thread 620 may be provided in a recessed upper portion of the inner peripheral surface. . The second thread 620 is provided in the reverse image of the above-described first thread 420, so that when the lens movement unit 400 is rotated in the first direction, the lens movement unit 400 is gradually inserted into the holder 600 and the lens 300 can approach the panel 800, which will be described later, and when the lens movement unit 400 is rotated in the second direction, the lens movement unit 400 is gradually separated from the holder 600 and the lens 300 is moved to the panel. You can move away from (800).

스토퍼(500)는 홀더(600)의 가장 자리와 렌즈 이동 유닛(400)의 가장 자리 사이에서, 스토퍼(500)에 고정되며 배치될 수 있다. 스토퍼(500)의 내주면의 직경은 상술한 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면의 제1 나사선(420)의 외주면의 직경보다 작게 구비되어, 렌즈 이동 유닛(400)을 제2 방향으로 계속 회전시키더라도, 렌즈 이동 유닛(400)이 홀더(600)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.The stopper 500 may be fixed to the stopper 500 and placed between the edge of the holder 600 and the edge of the lens movement unit 400. The diameter of the inner peripheral surface of the stopper 500 is smaller than the diameter of the outer peripheral surface of the first thread 420 on the outer peripheral surface of the lens moving unit 400, so that even if the lens moving unit 400 continues to rotate in the second direction, , it is possible to prevent the lens movement unit 400 from being separated from the holder 600.

홀더(600)의 하부면은 지지판(support plate, 630)의 형상으로 구비될 수 있는데, 이러한 형상은 패널(800)과의 결합에 용이할 수 있다. 지지판(630)은 렌즈(300)의 광축에 대하여 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 지지판(630)은 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 큰 직사각형 형상일 수 있는데, 패널(800)이나 고정 유닛(700)의 형상에 따라 지지판(630)의 형상이 다를 수 있다.The lower surface of the holder 600 may be provided in the shape of a support plate (630), and this shape may facilitate coupling with the panel 800. The support plate 630 may be arranged in a direction perpendicular to the optical axis of the lens 300. The support plate 630 may have a rectangular shape in which the horizontal length is greater than the vertical length, and the shape of the support plate 630 may vary depending on the shape of the panel 800 or the fixing unit 700.

홀더(600)의 지지판(630)의 내부에는 한 쌍의 슬라이딩 바(sliding bar, 650)가 구비되는데, 상기 슬라이딩 바(650)는 지지판(630)의 양측으로 돌출되고 있다. 상기 슬라이딩 바(650)는 지지판(630) 내부의 관통 홀(미도시)에 삽입되어 배치되는데, 슬라이딩 바(650)에 대하여 지지판(630)을 이동시킴으로써 렌즈 유닛(1000)의 위치를 이동시킬 수 있다. 상술한 슬라이딩 바(650)에 대한 렌즈 유닛(1000)의 위치 이동 기능은, 착용자의 미간의 폭에 따라 한 쌍의 렌즈 유닛(1000) 사이의 거리를 조절할 수 있다.A pair of sliding bars 650 are provided inside the support plate 630 of the holder 600, and the sliding bars 650 protrude from both sides of the support plate 630. The sliding bar 650 is inserted into a through hole (not shown) inside the support plate 630, and the position of the lens unit 1000 can be moved by moving the support plate 630 with respect to the sliding bar 650. there is. The position movement function of the lens unit 1000 with respect to the sliding bar 650 described above can adjust the distance between a pair of lens units 1000 according to the width between the wearer's eyebrows.

홀더(600)의 하부에는 패널(800)이 배치될 수 있는데, 패널(800)은 동영상 내지 정지 영상을 표시할 수 있으며 예를 들면 LCD(Liquid crystal display)일 수 있다. 패널(800)은 홀더(600)의 하부에 고정 유닛(700)을 통하여 고정될 수 있으며 고정 유닛(700)은 예를 들면 양면 테이프(tape)일 수 있다.A panel 800 may be placed below the holder 600. The panel 800 may display moving images or still images and may be, for example, a liquid crystal display (LCD). The panel 800 may be fixed to the lower part of the holder 600 through a fixing unit 700, and the fixing unit 700 may be, for example, double-sided tape.

고정 유닛(700)은 고정 홀더(600)의 제2 영역의 하부와 패널(800)의 가장 자리를 밀폐하며 고정하므로, 외부의 광이 광학 장치(1000) 내부로 유입되지 않도록 차단할 수 있다.Since the fixing unit 700 seals and secures the lower portion of the second area of the fixing holder 600 and the edge of the panel 800, it can block external light from entering the optical device 1000.

패널(800)의 영상이 렌즈(300) 방향으로 전달되도록, 고정 부재(700)는 중앙 영역이 오픈(open)되고 테두리 영역에만 구비될 수 있다. 그리고, 홀더(600)의 하부에서도 중앙 영역이 오픈되어, 패널(800)의 영상을 렌즈(300) 방향으로 전달할 수 있다.To allow the image of the panel 800 to be transmitted in the direction of the lens 300, the fixing member 700 may be open in the central area and provided only in the border area. Also, the central area at the bottom of the holder 600 is open, so that the image of the panel 800 can be transmitted in the direction of the lens 300.

패널(800)은 광원을 포함할 수 있으며, 광원은 예를 들면 발광 다이오드(Light emitting diode)일 수 있다.The panel 800 may include a light source, and the light source may be, for example, a light emitting diode.

패널(800)의 하부에는 보호 유닛(900)이 구비될 수 있으며, 패널(800)을 지지하고 패널(800)의 FPCB(Flexible printed circuit board, 미도시) 등을 고정할 수 있다.A protection unit 900 may be provided at the bottom of the panel 800, and may support the panel 800 and fix an FPCB (flexible printed circuit board (not shown)) of the panel 800.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 광학 장치의 사시도와 배면도이다.3A and 3B are perspective and rear views of the optical device of FIG. 1.

도 3a에서 홀더(600)는 지지판(630)과 지지판의 양측에서 노출된 슬라이딩바(650)를 포함하고, 홀더(600)에 렌즈 이동 유닛(400)이 삽입되어 배치되고, 렌즈 이동 유닛(400)과 홀더(600)의 결합 영역의 가장 자리에는 스토퍼(500)가 배치된다. 렌즈 이동 유닛(400)의 외주면에는 복수 개의 패턴(410)이 구비되고, 렌즈 이동 유닛(400)에 삽입된 렌즈(300)의 가장 자리에는 고정 링(200)이 배치되고 있다.In FIG. 3A, the holder 600 includes a support plate 630 and a sliding bar 650 exposed on both sides of the support plate, and the lens movement unit 400 is inserted and disposed in the holder 600, and the lens movement unit 400 ) and a stopper 500 is placed at the edge of the coupling area of the holder 600. A plurality of patterns 410 are provided on the outer peripheral surface of the lens movement unit 400, and a fixing ring 200 is disposed at the edge of the lens 300 inserted into the lens movement unit 400.

홀더(600)의 하부면에는, 도시되지 않았으나, 상술한 패널(800)이 고정 부재(700)에 의하여 고정되고, 패널(800)의 하부의 보호 유닛(900, 미도시)의 가장 자리에서 회로 기판(850)이 밴딩되고 있으며, 회로 기판(850)은 예를 들면 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.Although not shown, the panel 800 described above is fixed to the lower surface of the holder 600 by the fixing member 700, and the circuit is connected to the edge of the protection unit 900 (not shown) below the panel 800. The board 850 is being bent, and the circuit board 850 may be, for example, a flexible printed circuit board (FPCB).

상술한 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(10)에는 한 쌍의 광학 장치(1000)가 구비되므로, 한 쌍의 렌즈(300)와 한 쌍의 패널(800)이 구비될 수 있다. 한 쌍의 렌즈(300)를 제1 렌즈와 제2 렌즈라고 하고, 한 쌍의 패널(800)을 제1 패널과 제2 패널이라 할 때, 제1 패널의 영상은 제1 렌즈를 통해 출력되고, 제2 패널의 영상은 제2렌즈를 통해 출력될 수 있다.Since the head-mounted display device 10 for implementing virtual reality described above is provided with a pair of optical devices 1000, a pair of lenses 300 and a pair of panels 800 may be provided. When a pair of lenses 300 is called a first lens and a second lens, and a pair of panels 800 is called a first panel and a second panel, the image of the first panel is output through the first lens. , the image of the second panel may be output through the second lens.

도 3c 및 도 3d는 고정 홀더의 제1 영역과 제2 영역의 개구부를 나타낸 도면이다.3C and 3D are views showing openings in the first and second areas of the fixing holder.

고정 홀더(600)에서 렌즈가 배치되는 영역을 제1 영역이라고 할 수 있으며, 제1 영역에서 고정 홀더(600)에는 중공 형상의 개구부가 형성될 수 있다. 고정 홀더(600)에서 패널 방향의 영역을 제2 영역이라고 할 수 있으며, 제2 영역에서도 고정 홀더(600)에 중공 형상의 개구부가 형성될 수 있다.The area where the lens is placed in the fixing holder 600 may be referred to as a first area, and a hollow opening may be formed in the fixing holder 600 in the first area. The area of the fixing holder 600 in the direction of the panel may be referred to as a second area, and a hollow opening may be formed in the fixing holder 600 in the second area as well.

패널의 형상은 상술한 바와 같이 사각형 형상일 수 있으므로, 패널 상의 영상이 출력될 수 있는 유효 영역 중 일부는 차단되어 상기 렌즈에 영상이 입사될 수 있다. 상세하게는 패널의 이미지로부터 영상이 고정 홀더(600)의 제2 영역의 중공을 통과할 때, 사각형 형상의 영상의 유효 영역 중 꼭지 점에 대응되는 4개의 부분에서 영상 중 일부가 가려지거나 차단될 수 있으며, 제2 영역의 중공의 형상이 패널의 이미지의 형상과 다르기 때문이다.Since the shape of the panel may be square as described above, a portion of the effective area where the image on the panel can be output may be blocked and the image may be incident on the lens. Specifically, when the image from the panel image passes through the hollow of the second area of the fixed holder 600, some of the image may be obscured or blocked in four parts corresponding to the corner points of the effective area of the square-shaped image. This is because the shape of the hollow in the second area is different from the shape of the image of the panel.

도시된 바와 같이, 제2 영역에서 개구부는 서로 마주보는 두 개의 평면과 서로 마주보는 두 개의 곡면을 형상을 가질 수 있다.As shown, the opening in the second area may have the shape of two planes facing each other and two curved surfaces facing each other.

도 4는 도 1의 렌즈와 패널을 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a detailed view showing the lens and panel of FIG. 1.

실시예에 따른 렌즈(300)의 일 실시예는 서로 마주보는 제1 면(S1)과 제2 면(S2)를 포함하는데, 제1 면(S1)은 관찰자 즉 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(1000)의 사용자의 동공(Iris) 방향의 렌즈(300)의 표면이고, 제2 면(S2)은 패널(800) 방향의 렌즈(300)의 표면이다. 렌즈(300)와 패널(800)을 '광학 장치'라고 할 수 있다.One embodiment of the lens 300 according to the embodiment includes a first surface (S1) and a second surface (S2) facing each other, where the first surface (S1) is an observer, i.e. a head-mounted display for virtual reality implementation. The surface of the lens 300 is in the direction of the pupil (Iris) of the user of the device 1000, and the second surface S2 is the surface of the lens 300 in the direction of the panel 800. The lens 300 and panel 800 may be referred to as ‘optical devices.’

렌즈(300)는 예를 들면 546 나노미터의 파장 영역의 광에 대하여 1.5465의 굴절률을 갖는 플라스틱 계열의 소재로 이루어질 수 있다.For example, the lens 300 may be made of a plastic-based material that has a refractive index of 1.5465 for light in the wavelength range of 546 nanometers.

도시된 바와 같이 동공과 렌즈(300)는 이격되어 배치되고 이격 거리는 고정되지 않고 변할 수 있으며, 렌즈(300)와 패널(800) 사이의 거리도 이격되고 이격 거리는 고정되지 않고 변할 수 있다. 이러한 기능은, 상술한 바와 같이 렌즈 이동 유닛(400)과 홀더(600)의 제1,2 나사선(420, 620)이 서로 맞물리며 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전하여 구현될 수 있다.As shown, the pupil and the lens 300 are arranged to be spaced apart, and the separation distance is not fixed and may vary. The distance between the lens 300 and the panel 800 is also spaced apart, and the separation distance is not fixed and may vary. As described above, this function can be implemented by engaging the first and second threads 420 and 620 of the lens movement unit 400 and the holder 600 and rotating them in the first or second direction.

제1 면(S1)과 제2 면(S2)은 패널의 영상부의 이미지가 투과될 수 있는 유효경 상의 면일 수 있다.The first surface S1 and the second surface S2 may be surfaces on an effective mirror through which an image of the imaging unit of the panel can be transmitted.

제1 면(S1)과 제2 면(S2)은 각각 볼록한 형상일 수 있고, 변곡점을 갖지 않을 수 있다. 이때, 변곡점을 갖지 않는 영역은 렌즈(300)의 제1 면(S1)과 제2 면(S2)의 유효경이며, 상기 유효경 이외의 영역에서는 변곡점이 형성될 수도 있다. 여기서, 유효경은 패널(800)에서 방출된 영상이 동공으로 진행할 때, 빛이 지나는 경로의 범위를 뜻할 수 있다.The first surface S1 and the second surface S2 may each have a convex shape and may not have an inflection point. At this time, the area that does not have an inflection point is the effective diameter of the first surface (S1) and the second surface (S2) of the lens 300, and an inflection point may be formed in an area other than the effective diameter. Here, the effective diameter may refer to the range of the path along which light passes when the image emitted from the panel 800 progresses to the pupil.

Sag 1과 Sag 2를 각각 렌즈(300)의 유효경 내에서, 제1 면(S1)의 중심에 대한 주변 영역의 높이와 제2 면(S2)의 중심에 대한 주변 영역의 높이라 할 수 있으며, 이때 렌즈(300)는 아래의 수학식 1을 만족할 수 있다.Sag 1 and Sag 2 can be regarded as the height of the peripheral area with respect to the center of the first surface (S1) and the height of the peripheral area with respect to the center of the second surface (S2) within the effective diameter of the lens 300, respectively, At this time, the lens 300 can satisfy Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

0.5<│Sag 2/Sag 1│<20.5<│Sag 2/Sag 1│<2

수학식 1은 렌즈(300)의 접안면인 제1 면(S1)과 디스플레이면인 제2 면(S2)의 굴절능에 대한 비율에 관한 것이며, 접안면의 굴절력을 비교적 약하게 설정하며, 디스플레이면과 접안면과의 굴절능 차이를 적게 하여 광학계 사용시 사용자에게 최적의 사용조건을 만들기 위함이다. 수학식 1의 범위를 벗어나면, 렌즈(300)를 통하여 이미지가 왜곡되어 이미지를 관찰하는 사용자에게 어지러움이나 멀미 등이 발생할 수 있다.Equation 1 relates to the ratio of the refractive power of the first surface (S1), which is the eyepiece surface, of the lens 300, and the second surface (S2), which is the display surface. The refractive power of the eyepiece surface is set relatively weak, and the display surface and the display surface are set to be relatively weak. This is to create optimal conditions for users when using optical systems by reducing the difference in refractive power between the eyepiece and the eyepiece. If it is outside the range of Equation 1, the image through the lens 300 may be distorted, causing dizziness or motion sickness to the user observing the image.

도 4에서 렌즈의 광축의 방향을 x축이라 하고, 상기 광축에 수직한 방향을 y축이라 할 때, Sag 1은 렌즈(300)의 제1 면(S1)의 중심(Cs1)으로부터 제1 면(S1)의 주변 영역까지의 x축 상의 거리일 수 있고, Sag 2는 렌즈(300)의 제2 면(S2)의 중심(Cs2)으로부터 제2 면(S2)의 주변 영역까지의 x축 상의 거리일 수 있다.In FIG. 4, when the direction of the optical axis of the lens is referred to as the x-axis and the direction perpendicular to the optical axis is referred to as the y - axis, Sag 1 is the first It may be the distance on the x-axis to the peripheral area of the surface S1, and Sag 2 is x from the center C s2 of the second surface S2 of the lens 300 to the peripheral area of the second surface S2. It can be an on-axis distance.

CT와 ET를 각각 렌즈(300)의 중심과 주변 영역의 두께라 할 때, 렌즈(300)는 아래의 수학식 2를 만족할 수 있다.When CT and ET are the thicknesses of the center and peripheral areas of the lens 300, respectively, the lens 300 can satisfy Equation 2 below.

<수학식 2><Equation 2>

3<CT/ET<73<CT/ET<7

CT는 렌즈(300)의 중심의 두께이며 일정하고, ET는 렌즈(300)의 주변 영역의 두께이며 주변 영역의 위치에 따라 다를 수 있으며, 각각의 단위는 밀리미터일 수 있다.CT is the thickness of the center of the lens 300 and is constant, and ET is the thickness of the peripheral area of the lens 300 and may vary depending on the location of the peripheral area. Each unit may be millimeters.

수학식 2는 렌즈(300)의 중심 두께와 주변 두께의 비율을 뜻하며, 수학식 2의 범위를 벗어나면 렌즈(300) 제조시에 광학계의 수차 보정이 어려울 수 있다.Equation 2 refers to the ratio of the central thickness of the lens 300 to the peripheral thickness, and if it is outside the range of Equation 2, it may be difficult to correct aberration of the optical system when manufacturing the lens 300.

EFL을 렌즈(300)의 유효 초점 거리라고 할 때, 렌즈(300)는 아래의 수학식 3을 만족할 수 있다.When EFL is the effective focal length of the lens 300, the lens 300 can satisfy Equation 3 below.

<수학식 3><Equation 3>

21<EFL21<EFL

수학식 3의 범위를 벗어나면, 렌즈(300)를 사용하여 허상을 구현할 수 없고 또한 아이 모션 박스(Eye motion box)를 확보할 수 없어서 해상력의 저하가 발생할 수 있으며, 단위는 밀리미터일 수 있다. 아이 모션 박스는 도 6을 참조하여 후술한다.If it is outside the range of Equation 3, a virtual image cannot be realized using the lens 300 and an eye motion box cannot be secured, so resolution may be deteriorated, and the unit may be millimeters. The eye motion box will be described later with reference to FIG. 6.

EPD를 렌즈(300)의 유효경의 크기라고 할 때, 렌즈(300)는 아래의 수학식 4를 만족할 수 있으며, EPD의 단위는 밀리미터일 수 있다.When EPD is the size of the effective diameter of the lens 300, the lens 300 can satisfy Equation 4 below, and the unit of EPD can be millimeters.

<수학식 4><Equation 4>

25<EPD<6525<EPD<65

이미지면(S1)의 크기를 IH(Image height)라고 할 때, IH는 아래의 수학식 5를 만족할 수 있으며, 도시된 바와 같이 IH는 패널에 표시되는 이미지의 크기일 수 있고, IH의 단위는 밀리미터일 수 있다.When the size of the image plane S1 is called IH (Image height), IH can satisfy Equation 5 below. As shown, IH can be the size of the image displayed on the panel, and the unit of IH is It could be millimeters.

<수학식 5><Equation 5>

18<IH<4018<IH<40

렌즈의 제1 면(S1)의 중심(Cs1)으로부터 패널의 이미지면까지의 거리를 TTL이라고 할 때, 렌즈(300)는 아래의 수학식 6을 만족할 수 있으며 단위를 밀리미터일 수 있다.When the distance from the center (Cs1) of the first surface (S1) of the lens to the image surface of the panel is TTL, the lens 300 can satisfy Equation 6 below and the unit can be millimeters.

<수학식 6><Equation 6>

25<TTL<4025<TTL<40

E.R(Eye Relief)를 동공으로부터 렌즈(300)의 제1 면(S1)까지의 거리(밀리미터)라고 할 때, 렌즈(300)는 아래의 수학식 7을 만족할 수 있다.When E.R (Eye Relief) is the distance (in millimeters) from the pupil to the first surface (S1) of the lens 300, the lens 300 can satisfy Equation 7 below.

수학식 6과 7은 렌즈(300)의 이동 구간에 관련된 식이며, 수학식 6과 7의 범위 이내면 통상의 사용자의 시력에 맞추어 렌즈(300)를 이동하여 이미지의 초점을 정확히 맞출수 있다.Equations 6 and 7 are equations related to the movement section of the lens 300, and if it is within the range of Equations 6 and 7, the lens 300 can be moved to match the visual acuity of a typical user to accurately focus the image.

<수학식 7><Equation 7>

8<E.R<158<E.R<15

도 5a 및 도 5b는 렌즈와 패널의 제1 실시예와 제2 실시예의 광경로를 나타낸 도면이다. 렌즈(300)와 동공(Iris)과 패널(800)의 위치 관계 등은 도 4 등에서 설명한 범위에 따른다.5A and 5B are diagrams showing optical paths of the first and second embodiments of the lens and panel. The positional relationship between the lens 300, the pupil (Iris), and the panel 800 follows the range described in FIG. 4, etc.

표 1은 렌즈와 패널의 제1 실시예 및 제2 실시예의 특성을 나타낸다.Table 1 shows the characteristics of the first and second embodiments of the lens and panel.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 Sag 1Sag 1 2.2362.236 2.5622.562 Sag 2Sag 2 -4.104-4.104 -4.009-4.009 CTCT 7.57.5 7.77.7 EtEt 1.151.15 1.231.23 EFLEFL 28.6928.69 26.9526.95 E.RE.R. 1010 1010 EPDE.P.D. 14.3514.35 14.3514.35 IHIH 19.0819.08 19.0819.08 TTLTTL 34.534.5 3232 │Sag 2/Sag 1│Sag 2/Sag 1│ 1.835421.83542 1.5647931.564793 CT/ETCT/ET 6.5217396.521739 6.2601636.260163 EFLEFL 28.6928.69 26.9526.95 TTLTTL 34.534.5 3232

상술한 제1 실시예와 제2 실시예에 따른 렌즈 및 패널의 형상 및 배치는 수학식 1,2,3 및 6을 만족하여, 상술한 바와 같이 허상을 정확히 구현할 수 있다.The shape and arrangement of the lenses and panels according to the above-described first and second embodiments satisfy Equations 1, 2, 3, and 6, so that a virtual image can be accurately implemented as described above.

표 2와 표 3은 각각 제1 실시예와 제2 실시예에 따른 렌즈의 비구면계수를 나타낸다.Tables 2 and 3 show the aspherical coefficients of lenses according to the first and second embodiments, respectively.

S1(제1 면)S1 (side 1) S2(제2 면)S2 (side 2) RR 41.9697741.96977 -23.4507-23.4507 KK 00 -10.3176-10.3176 AA -1.66E-05-1.66E-05 -5.76E-05-5.76E-05 BB 4.72E-084.72E-08 -1.32E-07-1.32E-07

S1(제1 면)S1 (side 1) S2(제2 면)S2 (side 2) RR 40.4408240.44082 -21.602-21.602 KK 00 0.4952770.495277 AA 3.72E-053.72E-05 5.70E-055.70E-05 BB -2.00E-07-2.00E-07 -2.28E-07-2.28E-07 CC 4.35E-094.35E-09 DD -2.44E-11-2.44E-11 EE 3.66E-143.66E-14

도 6은 도 4에서 아이 모션 박스(Eye Motion Box)를 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing the eye motion box in FIG. 4 in detail.

패널(800)의 크기를 S라고 하고, 렌즈(300)의 유효경의 크기를 D라고 하고, 동공의 크기를 E라고 할 때, 동공과 렌즈(300) 사이의 거리가 Le이고, 렌즈(300)와 패널(800) 사이의 거리가 F일 때 아래의 수학식 8의 관계가 성립할 수 있다.Let the size of the panel 800 be S, the size of the effective diameter of the lens 300 be D, and the size of the pupil be E, the distance between the pupil and the lens 300 is Le, and the distance between the pupil and the lens 300 is Le, and the When the distance between and the panel 800 is F, the relationship in Equation 8 below can be established.

<수학식 8><Equation 8>

E=D-{(Le×S)/F}E=D-{(Le×S)/F}

E를 아이 모션 박스의 크기라고 할 수 있으며, 수학식 8로부터 아이 모션 박스의 크기가 커지려면 렌즈(300)의 유효경의 크기 D가 증가하거나, 패널(800)의 크기를 S가 감소하거나, 동공과 렌즈(300) 사이의 거리가 Le가 감소하거나, 렌즈(300)와 패널(800) 사이의 거리가 F가 증가하여야 할 수 있다.E can be said to be the size of the eye motion box, and from Equation 8, to increase the size of the eye motion box, the size D of the effective diameter of the lens 300 must increase, the size of the panel 800 must be decreased by S, or the pupil The distance between the lens 300 and the lens 300 may need to decrease, or the distance between the lens 300 and the panel 800, F may need to increase.

상술한 제1 실시예와 제2 실시예에서 아이모션 박스의 크기는 각각 15.4와 14.5일 수 있다.In the first and second embodiments described above, the sizes of the iMotion box may be 15.4 and 14.5, respectively.

도 7a는 도 4의 렌즈의 구조를 상세히 나타낸 도면이고, 도 7b는 도 7a의 제2 영역을 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 7A is a diagram showing the structure of the lens of FIG. 4 in detail, and FIG. 7B is a diagram showing the second area of FIG. 7A in detail.

도 7a에서 렌즈(300)에서 상술한 패널의 이미지를 통과한 광이 지나는 유효경의 영역을 제1 영역(region 1)이라 하고, 바깥의 영역을 제2 영역(region 2)이라고 할 수 있다. 렌즈(300)의 제1 면(S1)의 제1 영역(region 1)의 지름(R1)과 제2 면(S2)의 제1 영역(region 1)의 지름(R2)는 서로 동일할 수 있으며, 제2 영역(region 2)을 포함하는 렌즈(300) 전체의 지름(R3)보다 작을 수 있다. In FIG. 7A, the area of the effective diameter through which the light passing through the image of the panel described above from the lens 300 passes may be referred to as a first area (region 1), and the outer area may be referred to as a second area (region 2). The diameter R1 of the first region (region 1) of the first surface (S1) of the lens 300 may be the same as the diameter (R2) of the first region (region 1) of the second surface (S2) of the lens 300. , may be smaller than the overall diameter (R3) of the lens 300 including the second region (region 2).

도 7b에서 제2 영역(region 2)은, 제31 면(S31)과 제32 면(S32)과 제33 면(S33)과 제34 면(S34)과 제35 면(S35)과 제36 면(S36)과 제37 면(S37)과 제38 면(S38)과 제39 면(S39)을 포함하여 이루어진다.In Figure 7b, the second region (region 2) is the 31st side (S31), the 32nd side (S32), the 33rd side (S33), the 34th side (S34), the 35th side (S35), and the 36th side. It includes (S36), the 37th side (S37), the 38th side (S38), and the 39th side (S39).

제31 면(S31) 내지 제39 면(S39)면의 방향은 도 7a에서 x축과 y축에 도시된 방향에 따른다.The directions of the 31st to 39th surfaces S31 to S39 follow the directions shown in the x-axis and y-axis in FIG. 7A.

제31 면(S31)은 제1 면(S1)의 끝단으로부터 y축 방향으로 연장될 수 있고, 제32 면(S32)은 제31 면(S31)의 끝단으로부터 x축 방향으로 연장될 수 있고, 제33 면(S33)은 제32 면(S32)의 끝단으로부터 y축 방향으로 연장될 수 있고, 제34 면(S34)은 제33 면(S33)의 끝단으로부터 x축 방향으로 연장될 수 있고, 제35 면(S35)은 제34 면(S34)의 끝단으로부터 경사를 가지고 x축과 -y축 방향으로 연장될 수 있고, 제36 면(S36)은 제35 면(S35)의 끝단으로부터 -y축 방향으로 연장될 수 있고, 제37 면(S37)은 제36 면(S36)의 끝단으로부터 x축 방향으로 연장될 수 있고, 제38 면(S38)은 제37 면(S37)의 끝단으로부터 -y축 방향으로 연장될 수 있고, 제39 면(S39)은 제38 면(S38)의 끝단으로부터 -x축과 -y축 방향으로 경사를 가지고 연장되어 제2 면(S2)과 연결될 수 있다.The 31st side (S31) may extend in the y-axis direction from the end of the first side (S1), and the 32nd side (S32) may extend in the x-axis direction from the end of the 31st side (S31), The 33rd side (S33) may extend in the y-axis direction from the end of the 32nd side (S32), and the 34th side (S34) may extend in the x-axis direction from the end of the 33rd side (S33), The 35th side (S35) may extend in the x-axis and -y-axis directions with an inclination from the end of the 34th side (S34), and the 36th side (S36) may extend from the end of the 35th side (S35) in the -y direction. It can extend in the axial direction, and the 37th side (S37) can extend in the x-axis direction from the end of the 36th side (S36), and the 38th side (S38) can extend from the end of the 37th side (S37) - It may extend in the y-axis direction, and the 39th surface (S39) may extend with an inclination in the -x-axis and -y-axis directions from the end of the 38th surface (S38) and be connected to the second surface (S2).

도 7a에서 제1 영역(region 1)의 양측에 제2 영역(region 2)이 구비되며, 렌즈(300)의 중심을 지나는 광축(optical axis)에 대하여 2개의 제2 영역(region 2)은 대칭을 이룰 수 있다.In FIG. 7A, second regions (region 2) are provided on both sides of the first region (region 1), and the two second regions (region 2) are symmetrical with respect to the optical axis passing through the center of the lens 300. can be achieved.

제1 영역(region 1)은 렌즈(300)의 유효경에 대응하는 부분일 수 있고, 제2 영역(region)은 유효경 외곽의 부분이며 도 2 등에서 렌즈(300)가 렌즈 이동 유닛(400)에 삽입되어 렌즈(300)를 고정시키는 부분일 수 있다.The first region (region 1) may be a portion corresponding to the effective diameter of the lens 300, and the second region (region) may be a portion outside the effective diameter, and the lens 300 is inserted into the lens movement unit 400 in FIG. 2, etc. It may be a part that fixes the lens 300.

도 8은 도 1의 렌즈와 패널의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing other embodiments of the lens and panel of FIG. 1.

좌측부터 동공(Iris)과 렌즈(300)와 패널(800) 및 허상(virtual image)이 표시되고 있다. 패널(800)의 y축 방향의 크기를 η이라 하고 여기서 η는 패널(800)의 물리적인 크기가 아니고 패널(800)에 표시되는 이미지면의 크기일 수 있다.From the left, the pupil (iris), lens 300, panel 800, and virtual image are displayed. The size of the panel 800 in the y-axis direction is referred to as η, where η may not be the physical size of the panel 800 but the size of the image surface displayed on the panel 800.

동공(Iris)의 y축 방향의 크기를 β(Field of view, FOV)라고 할 때, 렌즈의 제1 면(S1)의 중심으로부터 이미지면까지의 거리를 Optical length(도 4에서의 TTL)이라고 할 수 있다.When the size of the pupil (Iris) in the y-axis direction is called β (Field of view, FOV), the distance from the center of the first surface (S1) of the lens to the image plane is called Optical length (TTL in Figure 4). can do.

이때, Optical length를 줄이면 광학 장치의 부피가 감소할 수 있으며, Optical length를 줄이기 위하여는 패널(800)의 y축 방향의 크기를 η이 일정한 경우 동공(Iris)의 y축 방향의 크기를 β가 증가하여 배율이 커지거나, 또는 패널(800)의 y축 방향의 크기를 η를 줄이면서 동공(Iris)의 y축 방향의 크기를 β를 일정하게 하여 배율을 증가시킬 수 있다.At this time, reducing the optical length can reduce the volume of the optical device. In order to reduce the optical length, if η is constant in the y-axis direction of the panel 800, the size in the y-axis direction of the pupil (Iris) is set to β. The magnification can be increased by increasing the magnification, or the magnification can be increased by reducing the size of the panel 800 in the y-axis direction by η and keeping the size of the pupil (Iris) in the y-axis direction constant at β.

표 4는 도 8에 도시된 렌즈와 패널의 제3 실시예 내지 제5 실시예를 나타낸 도면이다.Table 4 is a diagram showing the third to fifth embodiments of the lens and panel shown in FIG. 8.

실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 FOV(화각)FOV (angle of view) 8080 109109 8080 Optical lengthOptical length 3434 3434 25.125.1 E.RE.R. 1010 1010 1010 굴절률refractive index 1.541.54 1.91.9 1.91.9 유효경의 직경diameter of effective diameter 22.822.8 34.034.0 22.822.8 렌즈의 두께thickness of the lens 7.57.5 1010 1111 렌즈의 초점 거리focal length of the lens 26.526.5 2424 14.114.1 렌즈면의 곡률curvature of the lens surface 14.3114.31 21.621.6 12.6912.69 렌즈의 직경diameter of lens 25.225.2 36.436.4 25.225.2 제2 영역의 크기Size of the second area 1.21.2 1.21.2 1.21.2

도 8에 도시된 광학 장치는, 화각이 75도 내지 115도 일 수 있고, Optical length는 25 내지 40밀리미터일 수 있고, E.R은 8 밀리미터 내지 15 밀리미터일 수 있고, 굴절률은 1.5 내지 2.0일 수 있고, 렌즈(300)의 유효경의 직경은 22 밀리미터 내지 35 밀리미터일 수 있고, 렌즈(300)의 두께는 7 밀리미터 내지 15 밀리미터일 수 있고, 렌즈의 초점 거리는 14 밀리미터 내지 30 밀리미터일 수 있고, 렌즈면의 곡률은 12 내지 22일 수 있고, 렌즈(300)의 직경은 렌즈(300)의 유효경의 직경보다 양측에서 각각 1.2 밀리미터가 클 수 있다.The optical device shown in FIG. 8 may have a viewing angle of 75 to 115 degrees, an optical length of 25 to 40 millimeters, an E.R. of 8 millimeters to 15 millimeters, and a refractive index of 1.5 to 2.0. , the effective diameter of the lens 300 may be 22 millimeters to 35 millimeters, the thickness of the lens 300 may be 7 millimeters to 15 millimeters, the focal length of the lens may be 14 millimeters to 30 millimeters, and the lens surface The curvature may be 12 to 22, and the diameter of the lens 300 may be 1.2 millimeters larger on both sides than the diameter of the effective diameter of the lens 300.

도 9는 도 8의 렌즈의 곡률 반경과 높이와의 관계를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the radius of curvature and height of the lens of FIG. 8.

도 9에서 렌즈의 높이가 증가할수록 곡률반경이 증가하고 있다. 여기서, 렌즈의 높이는 도 4에서 Sag 1 또는 Sag 2로 표시한 것과 동일하다. 곡률반경이 클수록 렌즈의 곡률이 감소하여 표면이 플랫(flat)하여 평면에 가깝고, 곡률반경이 작을수록 렌즈의 곡률이 증가할 수 있다.In Figure 9, as the height of the lens increases, the radius of curvature increases. Here, the height of the lens is the same as that indicated as Sag 1 or Sag 2 in FIG. 4. As the radius of curvature increases, the curvature of the lens decreases, making the surface flat and closer to a plane. As the radius of curvature decreases, the curvature of the lens increases.

즉, 렌즈의 제1 면과 제2 면에서 중심으로부터의 높이 Sag 1 또는 Sag 2가 증가할수록, 렌즈의 표면의 곡률이 더 증가할 수 있다.That is, as the height Sag 1 or Sag 2 from the center on the first and second surfaces of the lens increases, the curvature of the surface of the lens may further increase.

상술한 광학 장치가 구비된 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치는, 외부의 기기 예를 들면 스마트폰이나 노트북 또는 스마트 TV 등에 표시되는 이미지의 신호를 공급받아서, 사용자가 3D 또는 2D의 이미지를 헤드 장착 표시 장치를 착용하고 관찰할 수 있다.A head-mounted display device for implementing virtual reality equipped with the above-mentioned optical device receives a signal of an image displayed on an external device, such as a smartphone, laptop, or smart TV, and allows the user to display a 3D or 2D image on the head. You can observe by wearing an attached display device.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.Although the above description focuses on the examples, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art will be able to You will see that various variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the examples can be modified and implemented. And these variations and differences in application should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

10: 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치
11: 전면 차폐부 12: 본체
13: 측면 차폐부 14: 제1 지지 유닛
15: 제2 지지 유닛 16: 제1 케이블
18: 제2 케이블 100: 렌즈 덮개
200: 렌즈 링 300: 렌즈
400: 렌즈 이동 유닛 410: 패턴
420: 제1 나사선 500: 스포터
600: 고정 홀더 620: 제2 나사선
630: 지지판 650: 슬라이딩 유닛
700: 고정 유닛 800: 패널
850: 회로 기판 900: 보호 유닛
100: 광학 장치
10: Head-mounted display device for virtual reality implementation
11: Front shield 12: Main body
13: side shield 14: first support unit
15: second support unit 16: first cable
18: second cable 100: lens cover
200: Lens ring 300: Lens
400: Lens movement unit 410: Pattern
420: first thread 500: spotter
600: fixing holder 620: second thread
630: support plate 650: sliding unit
700: Fixed unit 800: Panel
850: circuit board 900: protection unit
100: optical device

Claims (10)

적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부;
상기 렌즈부가 배치되는 고정 홀더;
영상을 표시하는 패널; 및
지지판과 상기 패널을 결합하는 고정 유닛을 포함하고,
상기 고정 홀더는 상기 렌즈가 배치되는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,상기 제1 영역은 내부에 원형의 개구부를 가지고, 상기 제2 영역은 내부에 서로 마주보는 두 개의 평면과 서로 마주보는 두 개의 곡면을 포함하는 개구부를 가지고,
상기 제2 영역의 하부는 상기 렌즈부의 광축에 수직한 방향으로 연장되어 형성된 지지판을 포함하고,
상기 지지판의 내부에는 한 쌍의 슬라이딩 바가 구비되고, 상기 슬라이딩 바는 상기 지지판의 양측으로 돌출되고,
상기 고정 유닛은 상기 고정 홀더의 제2 영역의 하부와 상기 패널의 가장 자리를 밀폐하며 고정하고,
상기 고정 유닛은 중앙 영역이 오픈되고 테두리 영역에만 구비되고, 상기 고정 홀더의 하부에서 중앙 영역이 오픈되고,
상기 렌즈는 서로 마주보는 제1 면과 제2 면을 포함하고,
상기 렌즈의 유효경 내에서, 제1 면의 중심에 대한 주변 영역의 높이와 제2 면의 중심에 대한 주변 영역의 높이를 각각 Sag 1과 Sag 2이라고 할 때,
다음의 수학식 1을 만족하는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치,
<수학식 1> 0.5<│Sag 2/Sag 1│<2.
A lens unit including at least one lens;
a fixing holder on which the lens unit is disposed;
A panel that displays video; and
It includes a fixing unit that couples the support plate and the panel,
The fixing holder includes a first area and a second area where the lens is disposed, the first area has a circular opening therein, and the second area has two planes facing each other inside. Having an opening including two curved surfaces,
A lower portion of the second region includes a support plate extending in a direction perpendicular to the optical axis of the lens unit,
A pair of sliding bars are provided inside the support plate, and the sliding bars protrude on both sides of the support plate,
The fixing unit seals and secures the lower part of the second area of the fixing holder and the edge of the panel,
The fixing unit has an open central area and is provided only in the border area, and the central area is open at the bottom of the fixing holder,
The lens includes a first surface and a second surface facing each other,
Within the effective diameter of the lens, when the height of the peripheral area with respect to the center of the first surface and the height of the peripheral area with respect to the center of the second surface are Sag 1 and Sag 2, respectively,
A head-mounted display device for implementing virtual reality that satisfies the following equation 1,
<Equation 1> 0.5<│Sag 2/Sag 1│<2.
제1 항에 있어서,
상기 렌즈부는 렌즈 이동 유닛에 고정되고, 상기 렌즈 이동 유닛의 외주면의 하부에는 제1 나사선이 돌출되어 구비되고,
상기 고정 홀더의 내주면에는 상기 제1 나사선의 역상으로 제2 나사선이 구비되는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치.
According to claim 1,
The lens unit is fixed to a lens movement unit, and a first thread protrudes from a lower portion of the outer peripheral surface of the lens movement unit,
A head-mounted display device for implementing virtual reality, wherein a second thread is provided on an inner peripheral surface of the fixing holder in an inverse phase of the first thread.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 지지판은 가로방향의 길이가 세로방향의 길이보다 큰 직사각형 형상인 가상현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치.
According to claim 1 or 2,
The support plate is a head-mounted display device for implementing virtual reality, wherein the support plate has a rectangular shape with a horizontal length greater than a vertical length.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제2 영역의 외부면으로부터 돌출된 슬라이딩 바를 더 포함하는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치.
According to claim 1 or 2,
A head-mounted display device for implementing virtual reality, further comprising a sliding bar protruding from an outer surface of the second area.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 패널의 하부에 구비되는 보호 유닛; 및
상기 보호 유닛에 밴딩되는 회로 기판을 더 포함하는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치.
According to claim 1,
a protection unit provided at the bottom of the panel; and
A head-mounted display device for implementing virtual reality, further comprising a circuit board banded to the protection unit.
제1 항에 있어서,
상기 패널에 구동 신호를 공급하는 제1 케이블과 상기 헤드 장착 표시 장치에 전류를 공급하는 제2 케이블을 더 포함하고, 상기 제1 케이블과 제2 케이블 중 적어도 하나는 USB(Universal Serial Bus) 방식인 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치.
According to claim 1,
It further includes a first cable for supplying a driving signal to the panel and a second cable for supplying current to the head mounted display device, and at least one of the first cable and the second cable is a USB (Universal Serial Bus) type. Head-mounted display device for virtual reality implementation.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101262597B1 (en) 2011-09-28 2013-05-09 엘지이노텍 주식회사 Carmera module
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US20150085337A1 (en) * 2013-09-24 2015-03-26 Gentex Corporation Display mirror assembly
US20150234189A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-20 Merge Labs, Inc. Soft head mounted display goggles for use with mobile computing devices

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3303422B2 (en) * 1993-04-28 2002-07-22 ソニー株式会社 Glasses-type image display device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101262597B1 (en) 2011-09-28 2013-05-09 엘지이노텍 주식회사 Carmera module
KR101419007B1 (en) 2013-01-08 2014-07-11 주식회사 고글텍 Head mounted stereoscopy device for a smart phone
US20150085337A1 (en) * 2013-09-24 2015-03-26 Gentex Corporation Display mirror assembly
US20150234189A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-20 Merge Labs, Inc. Soft head mounted display goggles for use with mobile computing devices

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