KR19990012359A

KR19990012359A - 머리장착영상표시기

Info

Publication number: KR19990012359A
Application number: KR1019970035711A
Authority: KR
Inventors: 이상재
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1999-02-25
Also published as: JP3165406B2; US6329965B1; JPH1195685A

Abstract

본 발명은 머리장착영상표시기에 관한 것으로, 종래에는 사용자의 미간거리에 따라 렌즈의 위치 조정이 불가능하여 화질이 저하되고, 눈의 피로도가 증가되는 문제점이 있었다. 본 발명은 사용자의 미간거리에 따라 장치의 렌즈(52)사이의 거리를 조정시 영상표시부(30)와 반사부(40) 및 렌즈부(50)의 광거리가 일정하게 유지되도록 함으로서 사용자가 안정된 화면을 제공받을 수 있게 되고, 따라서 눈의 피로도가 증가되는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

Description

머리장착영상표시기

본 발명은 머리장착영상표시기에 관한 것으로, 특히 사용자의 미간거리에 따라 렌즈의 거리를 조절할 수 있도록 하는데 적합한 머리장착영상표시기에 관한 것이다.

머리장착영상표시기란 컴퓨터를 이용한 가상현실체험 등에 이용되는 영상표시장치를 말하는 것으로, 이와 같은 머리장착영상표시기가 도 1과 도 2에 도시되어 있는바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 머리장착영상표시기의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 일반적인 머리장착영상표시기의 광학계를 보인 구성도로서, 도시된 바와 같이, 종래 머리장착영상표시기는 외곽케이스(1)의 배면 양측에 표시부(2)가 설치되어 있고, 상기 외곽케이스(1)의 양측으로는 그립(3)이 연결설치되어 있어서, 표시부(2)를 사용자의 머리에 지지하는 상태에서 그립(3)을 이용하여 장치를 사용자의 머리에 고정할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 외곽케이스(1)의 내부 양측에는 광학계(4)가 각각 설치되어 있으며, 이러한 광학계(4)는 엘시디(5) 및 백라이트(6)와, 상기 엘시디(5)의 광경로(7) 상에 45°경사지도록 설치되는 반사미러(8)와, 그 반사미러(8)의 후방에 설치되는 렌즈(9)로 구성되어, 엘시디(5)의 영상을 눈(10)으로 확인할 수 있도록 구성되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같은 일반적인 렌즈(9)의 결상형태는 (a)와 같이 어떤 물체를 초점(F) 바깥에 두면 물체에 대한 상이 렌즈(9)의 반대쪽에 도립실상으로 맺히고, (b)와 같이 물체가 초점(F) 안쪽에 놓이게 되면 이 물체의 상은 물체와 같은 쪽에 정립허상으로 맺힌다.

즉, 종래의 머리장착영상표시기에서는 엘시디(5)의 화상이 반사미러(8)에 의해 전반사되어 직각으로 꺾이게 되는데, 이때 엘시디(5)가 렌즈(9)의 초점(F) 안쪽에 있으므로 화상이 확대되어 허상으로 나타나게 되고, 이것을 표시부(2)를 통하여 사용자가 보게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 머리장착영상표시기는 외곽케이스(1)의 내부 양측 표시부(2)에 설치되는 광학계(4)에 각각 엘시디(5)가 설치되어 있으며, 이와 같이 필수적으로 2개의 엘시디(5)를 사용함으로 인해서 원가절감에 한계가 있는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 1개의 엘시디를 사용할 수 있도록 한 종래 머리장착영상표시기의 광학계가 도 4에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 종래 머리장착영상표시기의 광학계의 구성을 보인 구성도로서, 도시된 바와 같이, 종래 머리장착영상표시기의 광학계는 액정화면인 엘시디(11)의 후방에 엘시디(11)의 화면밝기를 높여주기 위한 백라이트(12)가 설치되어 있고, 상기 엘시디(11)의 전방에는 엘시디(11)에서 발생된 화상을 양측으로 반사시키기 위한 프리즘 블록(13)이 설치되어 있으며, 그 프리즘 블록(13)의 양측에는 프리즘 블록(13)에서 반사된 각각의 화상을 90°방향으로 전반사시키기 위한 반사미러(14)가 각각 설치되어 있고, 그 반사미러(14)의 후방에는 반사미러(14)에서 반사된 화상의 초점을 조절하여 양쪽 눈(15)에 화상이 맺도록 하기 위한 렌즈(16)가 설치되어서 구성되어, 1개의 엘시디(11)에서 발생된 빛을 프리즘 블록(13)에 의해 양쪽으로 반사되도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 머리장착영상표시기에서는 각기 다른 사용자의 골격에 따라 미간거리를 조절하지 못하며, 이는 화질의 저하에 따른 눈의 피로도를 증가시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 사용자의 골격에 따라 렌즈간의 거리를 조정하여 화질을 향상시키도록 하는데 적합한 머리장착영상표시기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 조정수단에 의하여 렌즈간의 거리를 조정하여도 초점거리는 변화하지 않는 머리장착영상표시기를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 머리장착영상표시기의 구조를 보인 사시도.

도 2는 일반적인 머리장착영상표시기의 광학계를 보인 구성도.

도 3은 일반적인 렌즈의 결상관계를 보인 상태도.

도 4는 종래 발명 머리장착영상표시기의 광학계의 구성을 보인 구성도.

도 5는 본 발명 발명 머리장착영상표시기의 주요구성을 보인 평면도.

도 6는 본 발명 머리장착영상표시기의 구성을 보인 사시도.

도 7은 조정버튼이 설치된 상태의 단면도.

도 8a는 사용자의 미간거리가 넓은 경우의 동작상태를 설명하기 위한 사시도.

도 8b는 사용자의 미간거리가 짧은 경우의 동작상태를 설명하기 위한 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

20 ; 본체 30 ; 영상표시부

31 ; 엘시디 32 ; 백라이트

33 ; 프리즘 블록 33c,33d,51a; 벨트 고정봉

40,40'; 반사부 41 ; 공간부

42,42' ; 미러케이스 43 ; 반사미러

50,50' ; 렌즈부 51,51' ; 렌즈케이스

51b; 플랜지 51c; 안내공

51d; 가이드홀 52 ; 렌즈

60 ; 광거리조정수단 61 ; 조정벨트

70 ; 미러거리조정수단 71 ; 가이드봉

71a; 가이드홈 71b; 안착홈

72 ; 조정버튼 72a; 상측돌부

72b; 하측돌부 72c; 플랜지

73 ; 스프링 80 ; 렌즈거리조정수단

81 ; 돌출봉 82 ; 스프링

83 ; 가이드편 83a; 가이드편

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 영상을 표시하기 위한 영상표시부와,

그 영상표시부의 양측으로 거리조절이 가능토록 설치되고 영상표시부에서 발생된 영상을 반사시키기 위한 반사부와,

상기 반사부의 후방에 거리조절이 가능토록 설치되며 반사부에서 반사된 영상을 확대하기 위한 렌즈부와,

상기 영상표시부와 반사부 및 렌즈부 사이의 거리변화에 따른 화질을 유지하기 위한 화질유지수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기가 제공된다.

또한, 본체와,

그 본체의 내측에 설치되는 영상표시부와,

그 영상표시부의 영상을 반사시키기 위한 반사부와,

상기 반사부에서 반사된 영상의 반사경로상에 설치되는 렌즈부와,

상기 영상표시부와 반사부 및 렌즈부 사이의 광거리를 조정하는 광거리조정수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 머리장착영상표시기를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명 머리장착영상표시기의 주요구성을 보인 평면도이고, 도 6는 본 발명 머리장착영상표시기의 구조를 보인 사시도이며, 도 7은 조정버튼이 설치된 상태의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 내측에 일정 공간부(21)가 형성되며 아웃 케이스가 되는 본체(20)와, 그 본체(20)의 내측에 설치되며 발생되는 영상을 표시하기 위한 영상표시부(30)와, 그 영상표시부(30)의 양측에 설치되며 영상표시부(30)의 영상을 반사하기 위한 반사부(40)(40')와, 그 반사부(40)(40')에서 반사된 영상을 확대시키기 위한 렌즈부(50)(50')와, 상기 영상표시부(30)와 반사부(40)(40') 및 렌즈부(50)(50')간의 거리를 조정하기 위한 광거리조정수단(60)으로 구성되어 있다.

상기 영상표시부(30)는 영상이 발생되는 엘시디(31)와, 그 엘시디(31)의 후방에 설치되며 영상을 밝게 하기 위한 백라이트(32)와, 상기 엘시디(31)의 전방에 설치되며 엘시디(31)의 영상을 반사하기 위한 2개의 하프미러(33a)(33b)가 직교되도록 설치된 프리즘 블록(33)으로 구성되어 있다.

상기 반사부(40)(40')는 상기 프리즘 블록(33)의 양측에 일정 거리를 두고 각각 설치되며 내측에 일정 공간부(41)가 형성되어 있는 미러케이스(42)(42')와, 그 미러케이스(42)(42')의 내측에 각각 설치되며 상기 프리즘 블록(33)에 대하여 45°방향으로 설치되어 있는 반사부재인 반사미러(43)로 구성되어 있다.

상기 렌즈부(50)(50')는 상기 미러케이스(42)(42')의 후방에 각각 일정거리를 두고 설치되는 렌즈케이스(51)(51')와, 그 렌즈케이스(51)(51')의 내측에 각각 설치되며 영상을 확대하기 위한 렌즈(52)로 구성되어 있다.

상기 광거리조정수단(60)은 상기 프리즘 블록(33)의 상면 양측에 설치된 벨트고정봉(33c)(33d)에 각각 일단부가 고정되고 타단부가 렌즈케이스(51)(51')의 상면에 설치된 벨트고정봉(51a)에 각각 고정된 조정벨트(61)와, 상기 영상표시부(30)에서 반사부(40) 사이의 거리를 조정하기 위한 미러거리조정수단(70)과, 상기 반사부(40)와 렌즈부(50) 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위한 렌즈거리조정수단(80)으로 구성되어 있다.

상기 미러거리조정수단(70)은 상기 미러케이스(42)(42')의 상면에 설치되며 하단부 외주연에 상기 조정벨트(61)를 감겨지는 가이드홈(71a)이 형성되고 상면에 일정깊이의 안착홈(71b)이 형성된 가이드봉(71)과, 상측돌부(72a)는 외곽케이스인 본체(20)의 돌출부(20a)에 좌,우방향으로 형성된 가이드홈(20b)에 삽입되고 하측돌부(72c)는 상기 안착홈(71b)에 삽입되며 중앙부의 플랜지(72c)는 상기 돌출부(20a)의 내측에 위치하는 조정버튼(72)과, 그 조정버튼(72)의 하측돌부(72c)에 삽입된 상태로 안착홈(71b)에 안착되어 조정버튼(72)을 상측으로 탄력지지하는 스프링(73)으로 구성되어 있다.

상기 렌즈거리조정수단(80)은 상기 미러케이스(42)(42')의 후면벽에 설치되는 수개의 돌출봉(81)과, 그 돌출봉(81)에 각각 삽입되는 스프링(82)과, 상기 돌출봉(81)에 대응되는 렌즈케이스(51)(51')의 플랜지(51b)에 형성되어 돌출봉(81)이 삽입되는 안내공(51c)과, 상기 돌출봉(81)의 주변에 설치되며 단부에 걸림턱(83a)이 형성된 가이드편(83)과, 그 가이드편(83)에 대응되는 렌즈케이스(51)(51')의 플랜지(51b)에 형성되어 가이드편(83)이 삽입되는 가이드홀(51d)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 머리장착영상표시기는 엘시디(31)에서 발생된 영상이 프리즘 블록(33)의 하프미러(33a)(33b)에 의해 양측으로 반사되고, 그 반사된 영상은 미러케이스(42)(42')의 내측에 설치된 반사미러(43)에 의해 90°꺽이어 전반사되며, 그 전반사된 영상이 렌즈케이스(51)(51')의 내측에 설치된 렌즈(52)를 통과하며 확대되어 사용자의 양쪽 눈에 영상을 맺히게 된다.

이와 같이 사용중에 사용자의 미간거리가 넓은 경우에는 도 8a에 도시된 바와 같이 조정버튼(72)의 상측돌부(72a)를 하측으로 눌러서 외곽케이스(20)의 돌출부(20a) 내측면에서 조정버튼(72)을 이격시킨 다음, 프리즘 블록(33)의 양측방향(A)으로 미러케이스(42)(42')를 각각 이동시키게 되는데, 이때 외곽케이스(20)에 형성된 가이드홈(20b)을 따라 조정버튼(72)이 이동하게 되며, 사용자의 눈 위치와 렌즈(52)의 위치가 일치되는 상태에서 조정버튼(72)을 원위치시켜서 적정 위치에 미러케이스(42)(42')를 고정하게 된다. 이와 같은 상태는 프리즘 블록(33)과 반사미러(43) 간의 거리(b)의 거리가 길어지는 반면, 상기 조정벨트(61)가 상기 렌즈케이스(51)(51')를 미러케이스(42)(42')가 설치되어 있는 방향(B)으로 잡아당기게 되어 반사미러(43)와 렌즈(52) 간의 거리(a)는 좁혀지게 된다. 이때 상기 렌즈케이스(51)(51')는 가이드편(83)에 안내됨과 아울러 스프링(82)에 의해 탄력지지되게 된다.

사용자의 미간거리가 좁은 경우에는 도 8b에 도시된 바와 같이 조정버튼(72)의 상측돌부(72a)를 눌러서 외곽케이스(20)의 돌출부(20a) 내측면에서 조정버튼(72)을 이격시킨 다음, 조정버튼(72)을 이동시켜서 양측의 미러케이스(42)(42')를 프리즘 블록(33)이 설치되어 있는 방향(C)으로 이동시키게 되며, 사용자의 눈 위치와 렌즈(52)의 위치가 일치되는 상태에서 조정버튼(72)을 원위치시켜서 적정 위치에 미러케이스(42)(42')를 고정하게 된다. 이와 같은 상태는 프리즘 블록(33)과 반사미러(43) 간의 거리(b)의 거리가 짧아지는 반면, 상기 스프링(82)에 의해 렌즈케이스(51)(51')가 미러케이스(42)(42')에서 후방(D)으로 멀어지게 되어 반사미러(43)와 렌즈(52) 간의 거리(a)는 넓혀지게 된다. 그리고, 상기와 같이 이동되는 렌즈케이스(51)(51')는 가이드편(83)의 단부에 형성된 걸림턱(83a)에 의해 이탈이 방지되게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 머리장착영상표시기는 영상표시부와 반사부 및 렌즈부 사이의 광거리를 일정하게 유지시켜주기 위한 광거리조정수단을 설치하여, 사용자의 미간거리에 따라 렌즈의 위치를 조정시 광거리가 일정하게 유지되도록 함으로서, 종래 보다 안정된 화면을 제공하게 되고, 따라서 화면의 불안정에 따른 눈의 피로가 증가되는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

Claims

영상을 표시하기 위한 영상표시부와,

그 영상표시부의 양측으로 거리조절이 가능토록 설치되고 영상표시부에서 발생된 영상을 반사시키기 위한 반사부와,

상기 반사부의 후방에 거리조절이 가능토록 설치되며 반사부에서 반사된 영상을 확대하기 위한 렌즈부와,

상기 영상표시부와 반사부 및 렌즈부 사이의 거리변화에 따른 화질을 유지하기 위한 화질유지수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.
아웃 케이스인 본체와,

그 본체의 내측에 설치되며 발생되는 영상을 표시하기 위한 영상표시부와,

그 영상표시부의 양측에 설치되어 영상을 반사하기 위한 반사부와,

그 반사부의 후방에 각각 설치되어 반사된 영상을 확대시키기 위한 렌즈부와,

상기 영상표시부와 반사부 및 렌즈부 사이의 거리를 조정하기 위한 광거리조정수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.
제 2항에 있어서, 상기 영상표시부는 영상이 발생되는 엘시디와,

그 엘시디의 후방에 설치되며 영상을 밝게 하기 위한 백라이트와,

상기 엘시디의 전방에 설치되며 엘시디의 영상을 반사하기 위한 프리즘 블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.
제 2항에 있어서, 상기 반사부는 상기 프리즘 블록의 양측에 일정 거리를 두고 각각 설치되며 내측에 일정 공간부가 형성되어 있는 미러케이스와,

그 미러케이스의 내측에 각각 설치되며 상기 프리즘 블록에 대하여 45°방향으로 설치되어 있는 반사미러로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.
제 2항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 미러케이스의 후방에 각각 일정거리를 두고 설치되는 렌즈케이스와,

그 렌즈케이스의 내측에 각각 설치되며 영상을 확대하기 위한 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.
제 2항에 있어서, 상기 광거리조정수단은 상기 프리즘 블록의 상면 양측에 설치된 벨트고정봉에 각각 일단부가 고정되고 타단부가 렌즈케이스의 상면에 설치된 벨트고정봉에 각각 고정된 조정벨트와,

상기 영상표시부에서 반사부 사이의 거리를 조정하기 위한 미러거리조정수단과,

상기 반사부와 렌즈부 사이의 조정하기 위한 렌즈거리조정수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.
제 6항에 있어서, 상기 미러거리조정수단은 상기 미러케이스의 상면에 설치되며 하단부 외주연에 상기 조정벨트가 감겨지는 가이드홈이 형성되고 상면에 일정깊이의 안착홈이 형성된 가이드봉과,

상측돌부는 외곽케이스인 본체의 돌출부에 좌,우방향으로 형성된 가이드홈에 삽입되고 하측돌부는 상기 안착홈에 삽입되며 중앙부의 플랜지는 상기 돌출부의 내측에 위치하는 조정버튼과,

그 조정버튼의 하측돌부에 삽입된 상태로 안착홈에 안착되어 조정버튼을 상측으로 탄력지지하는 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.
제 6항에 있어서, 상기 렌즈거리조정수단은 상기 미러케이스의 후면벽에 설치되는 수개의 돌출봉과,

그 돌출봉에 각각 삽입되는 스프링과,

상기 돌출봉에 대응되는 렌즈케이스의 플랜지에 형성되어 돌출봉이 삽입되는 안내공과,

상기 돌출봉의 주변에 형성되며 단부에 걸림턱이 형성된 가이드편과,

그 가이드편에 대응되는 렌즈케이스의 플랜지에 형성되어 가이드편이 삽입되는 가이드홀로 구성된 것을 특징으로 하는 머리장착영상표시기.