KR102244445B1 - Apparatus and method for occlusion capable near-eye display for augmented reality using single dmd - Google Patents

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KR102244445B1 KR1020190151332A KR20190151332A KR102244445B1 KR 102244445 B1 KR102244445 B1 KR 102244445B1 KR 1020190151332 A KR1020190151332 A KR 1020190151332A KR 20190151332 A KR20190151332 A KR 20190151332A KR 102244445 B1 KR102244445 B1 KR 102244445B1
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박재형
주연경
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are an occlusion-possible near-eye display apparatus for augmented reality (AR) using a single digital micromirror device (DMD) to provide a short optical path, and a method thereof. According to one embodiment of the present invention, the occlusion-possible near-eye display apparatus comprises: a DMD adjusting an on/off-state of each mirror and implementing partial masking by adjusting mirrors corresponding to parts to display a virtual image to an off-state; and an light emitting diode (LED) displaying the virtual image on the part where the masking is implemented by the DMD. In the DMD, a part in which the mirrors are the on-state reflect a real image, a part in which the mirrors are the off-state reflect the virtual image, and the real image that exists behind the virtual image is covered to display the virtual image so that the occlusion can be implemented.

Description

단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OCCLUSION CAPABLE NEAR-EYE DISPLAY FOR AUGMENTED REALITY USING SINGLE DMD}A near-eye display device and method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device {APPARATUS AND METHOD FOR OCCLUSION CAPABLE NEAR-EYE DISPLAY FOR AUGMENTED REALITY USING SINGLE DMD}

아래의 실시예들은 증강현실용 근안 디스플레이 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전(occlusion) 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다. The following embodiments relate to a near-eye display technology for augmented reality, and more particularly, to an apparatus and method for a near-eye display for augmented reality capable of occlusion using a single digital micromirror device.

근안 디스플레이는 가상현실(Virtual Reality, VR)과 증강현실(Augmented Reality, AR)을 제공하는 디스플레이로 얼굴에 착용하여 디스플레이가 눈앞 가까이에 있는 장치이다. 증강현실은 실제 환경에 가상 이미지가 더해져 보이는 기술이다. The near-eye display is a display that provides virtual reality (VR) and augmented reality (AR), and is a device that is worn on the face and the display is close in front of the eyes. Augmented reality is a technology in which virtual images are added to the real environment.

증강현실용 근안 디스플레이 연구에서 중요한 연구 주제 중 하나는 오클루전(occlusion)이다. 실제 물체와 가상 물체를 동시에 볼 때, 가상 물체가 실제 물체보다 앞에 있으면 실제 물체가 가려져야 하는데, 완전히 가리지 못해 겹쳐져 보여 현실감이 떨어지게 된다. 이때 사용되는 기술로, 오클루전은 뒤에 있어 가려져야 하는 물체를 가리는 기술이다.One of the important research topics in near-eye display research for augmented reality is occlusion. When looking at a real object and a virtual object at the same time, if the virtual object is in front of the real object, the real object should be covered, but it cannot be completely covered, so it overlaps, so the sense of reality decreases. As a technique used at this time, occlusion is a technique that covers objects that should be hidden behind.

실제 환경을 직접 보지 않고, 디스플레이를 통해 비추어 보는 방법은 오클루전을 구현하는 방법 중 하나이다. 실제 환경의 영상을 디스플레이에서 마스킹 과정을 거쳐 눈에 보이게 하는 것이다. 이를 구현하기 위하여, 각각 마스킹과 가상 이미지 투사를 위한 두 가지 디스플레이를 사용하는 경우가 있다. 하지만 이 경우, 전체 모듈의 크기가 커지고 광 경로가 길어진다는 문제가 있다.One of the ways to implement occlusion is to see the actual environment through the display instead of seeing it directly. This is to make the image of the real environment visible through the masking process on the display. In order to implement this, there are cases where two displays are used for masking and virtual image projection, respectively. However, in this case, there is a problem that the size of the entire module is increased and the optical path is lengthened.

한국등록특허 10-1919486호는 이러한 완전 시차 초점 조절 3차원 디스플레이 장치에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-1919486 discloses a technology related to such a three-dimensional display device for adjusting the full parallax focus.

한국등록특허 10-1919486호Korean Patent Registration No. 10-1919486

실시예들은 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치 및 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 오클루전 구현이 가능한 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 증강현실용 근안 디스플레이 기술을 제공한다. The embodiments describe a near-eye display device and method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device, and more specifically, a near-eye display technology for augmented reality using a single digital micro-mirror device capable of occlusion. to provide.

실시예들은 디지털 마이크로미러 장치(Digital Micromirror Device, DMD) 및 LED(Light-Emitting Diode)를 동기화하여 시간 다중화(time multiplexing)을 이용해 마스킹과 가상 물체 이미징을 구현함으로써, 광학계를 최소화하여 광 경로를 줄여 가볍고 부피가 작을 뿐만 아니라 영상 왜곡을 최소화 하는, 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치 및 방법을 제공하는데 있다. In the embodiments, by synchronizing a Digital Micromirror Device (DMD) and a Light-Emitting Diode (LED) to implement masking and virtual object imaging using time multiplexing, the optical system is minimized to reduce the optical path. An object of the present invention is to provide a near-eye display apparatus and method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device that not only has light and small volume, but also minimizes image distortion.

일 실시예에 따른 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치는, 각 거울의 온(on)/오프(off)를 조절하며, 가상 영상을 띄워야 할 부분에 해당하는 거울들을 오프(off)로 조정하여 부분적으로 마스킹을 구현하는 DMD(Digital Micromirror Device); 및 상기 DMD에 의해 상기 마스킹이 구현된 부분에 가상 영상을 띄우는 LED(Light-Emitting Diode)를 포함하고, 상기 DMD에서 거울이 on인 부분은 실제 영상이 반사되고, 거울이 off인 부분은 상기 가상 영상이 반사되며, 상기 가상 영상을 띄우기 위해 상기 가상 영상 뒤에 존재하는 실제 영상을 가려 오클루전을 구현할 수 있다. A near-eye display device for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device according to an embodiment controls on/off of each mirror, and a mirror corresponding to a portion to display a virtual image A Digital Micromirror Device (DMD) that partially implements masking by adjusting them to off; And an LED (Light-Emitting Diode) that displays a virtual image on a portion where the masking is implemented by the DMD, wherein an actual image is reflected in a portion where a mirror is on in the DMD, and a portion where the mirror is off is the virtual image. The image is reflected, and occlusion may be implemented by covering the real image behind the virtual image in order to display the virtual image.

상기 LED는, 상기 실제 영상이 상기 DMD에서 off 상태인 거울에서 반사되는 방향으로 배치하여, 상기 off 상태인 거울에 상기 LED가 반사하면 상기 실제 영상과 같은 각도로 진행하여 사람의 눈으로 빛이 들어가도록 할 수 있다. 또한, 상기 DMD 및 상기 LED를 동기화하여 시간 다중화(time multiplexing)를 이용해 하나의 디스플레이인 상기 DMD와 LED만으로 오클루전을 구현할 수 있다. The LED is arranged in a direction in which the actual image is reflected from the off-state mirror in the DMD, and when the LED is reflected on the off-state mirror, the LED proceeds at the same angle as the actual image, and light enters the human eye. Can be done. In addition, by synchronizing the DMD and the LED, it is possible to implement occlusion using only the DMD and the LED as a single display using time multiplexing.

편광 빔 스플리터를 이용하여 상기 실제 영상을 상기 DMD로 투영시키고 다시 사람의 눈으로 보내며, 단일 디스플레이인 상기 DMD 및 상기 편광 빔 스플리터에 의해 장치의 부피를 줄일 수 있다. The actual image is projected onto the DMD using a polarization beam splitter and sent back to the human eye, and the volume of the device can be reduced by using the DMD and the polarizing beam splitter as a single display.

다른 실시예에 따른 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 방법은, DMD(Digital Micromirror Device)의 각 거울의 온(on)/오프(off)를 조절하며, 가상 영상을 띄워야 할 부분에 해당하는 거울들을 오프(off)로 조정하여 부분적으로 마스킹을 구현하는 단계; 및 상기 DMD에 의해 상기 마스킹이 구현된 부분에 LED(Light-Emitting Diode)를 이용하여 가상 영상을 띄우는 단계를 포함하고, 상기 DMD에서 거울이 on인 부분은 실제 영상이 반사되고, 거울이 off인 부분은 상기 가상 영상이 반사되며, 상기 가상 영상을 띄우기 위해 상기 가상 영상 뒤에 존재하는 실제 영상을 가려 오클루전을 구현할 수 있다. A near-eye display method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device according to another embodiment controls on/off of each mirror of a digital micromirror device (DMD), and displays a virtual image. Partially implementing masking by adjusting the mirrors corresponding to the portion to be floated off; And displaying a virtual image using an LED (Light-Emitting Diode) in the portion where the masking is implemented by the DMD, wherein the actual image is reflected in the portion where the mirror is on, and the mirror is off. In the portion, the virtual image is reflected, and occlusion may be implemented by covering an actual image present behind the virtual image in order to display the virtual image.

실제 장면(Real scene)으로부터 들어온 빛이 선형 편광자(Polarizer)를 통과하여 수직 편광되는 단계; 편광된 상기 빛이 편광 빔 스플리터(PBS)를 통해 반사되어 제1 1/4 파장판을 통과하여 원형 편광이 되는 단계; 상기 제1 1/4 파장판을 통과한 빛이 상기 DMD에 반사 후, 다시 상기 1/4 파장판을 통과하여 수평 편광되는 단계; 수평 편광되는 상기 빛이 상기 편광 빔 스플리터를 통과하여 제2 1/4 파장판을 통과하는 단계; 상기 제2 1/4 파장판을 통과 후 거울에 반사되어 다시 상기 제2 1/4 파장판을 통과하면 다시 수직 편광이 되어, 상기 편광 빔 스플리터에서 반사되어 최종적으로 눈으로 빛이 들어오게 되는 단계를 더 포함할 수 있다. Vertically polarized light received from a real scene through a linear polarizer; Reflecting the polarized light through a polarization beam splitter (PBS) and passing through the first 1/4 wave plate to become circularly polarized light; Reflecting the light passing through the first quarter wave plate to the DMD and then passing through the quarter wave plate to be horizontally polarized; Passing the horizontally polarized light passing through the polarizing beam splitter and passing through a second quarter wave plate; After passing through the second quarter wave plate, it is reflected by a mirror, and when it passes through the second quarter wave plate again, it becomes vertically polarized again, and the light is finally reflected by the polarizing beam splitter and finally enters the eye. It may further include.

실시예들에 따르면 디지털 마이크로미러 장치(DMD) 및 LED를 동기화하여 시간 다중화를 이용해 마스킹과 가상 물체 이미징을 구현함으로써, 광학계를 최소화하여 광 경로를 줄여 가볍고 부피가 작을 뿐만 아니라 영상 왜곡을 최소화 하는, 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to embodiments, masking and virtual object imaging are implemented using time multiplexing by synchronizing a digital micromirror device (DMD) and an LED, thereby minimizing the optical system to reduce the optical path, resulting in light and small volume, as well as minimizing image distortion. It is possible to provide a near-eye display device and method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device.

실시예들에 따르면 디스플레이를 두 개 사용하는 대신 시간 다중화(time multiplexing)을 사용하여 부피가 작고 가벼우며, 광 경로가 짧은 오클루전 가능한 근안 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to embodiments, it is possible to provide a near-eye display apparatus and method capable of occluding a small, light, and short optical path by using time multiplexing instead of using two displays.

도 1은 일 실시예에 따른 증강현실용 근안 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 상이 뒤집히는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 시간 다중화(time multiplexing) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 증강현실용 근안 디스플레이 방법을 나타내는 흐름도이다.
1 is a diagram illustrating a structure of a near-eye display device for augmented reality according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram for explaining a principle in which an image is inverted according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram for explaining a time multiplexing method according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a near-eye display method for augmented reality according to an exemplary embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various different forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art. In the drawings, the shapes and sizes of elements may be exaggerated for clearer explanation.

두 개의 디스플레이를 이용해 오클루전(occlusion)을 구현할 경우, 광 경로가 길어지고 전체 모듈의 부피가 커지게 된다. 아래의 실시예들은 하나의 디스플레이 장치만을 이용하여 오클루전이 가능한 근안 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 광학계를 최소화하여 광 경로를 줄임으로써 가볍고 부피가 작고, 또한 영상 왜곡을 최소로 하는 오클루전 구현이 가능한 증강현실용 근안 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다.When occlusion is implemented using two displays, the optical path becomes longer and the volume of the entire module becomes larger. The following embodiments may provide a near-eye display device and method capable of occlusion using only one display device. It is possible to provide a near-eye display apparatus and method for augmented reality that is light and has a small volume by minimizing an optical system to reduce an optical path, and is capable of implementing occlusion that minimizes image distortion.

증강현실용 근안 디스플레이에서 오클루전을 구현하기 위해서는 실제 영상을 마스킹하는 과정과 가상의 영상을 투영하는 과정이 필요하다. 이 두 과정을 하나의 디스플레이로 시간 다중화(time multiplexing)을 이용하여 구현하는 방법을 제안한다.In order to implement occlusion in a near-eye display for augmented reality, a process of masking an actual image and a process of projecting a virtual image are required. We propose a method of implementing these two processes using time multiplexing on a single display.

도 1은 일 실시예에 따른 증강현실용 근안 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a structure of a near-eye display device for augmented reality according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 장치인 디지털 마이크로미러 장치(Digital Micromirror Device, DMD)(160)와 발광 장치인 LED(Light-Emitting Diode)(170)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 증강현실용 근안 디스플레이 장치(100)는 DMD(160), LED(170), Pechan 프리즘(110), 선형 편광자(Polarizer)(120), 편광 빔 스플리터(Polarization Beam Spliter, PBS)(130), 1/4 파장판(Quarter Wave Plate, QWP)(140, 180) 2개, 렌즈(Lens)(150), 그리고 거울(Mirror)(190)로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 1, a near-eye display device 100 for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device according to an embodiment includes a digital micromirror device (DMD) 160 that is a display device. It may include a light emitting device (Light-Emitting Diode) 170. According to an embodiment, the near-eye display device 100 for augmented reality includes a DMD 160, an LED 170, a Pechan prism 110, a linear polarizer 120, a polarization beam splitter (PBS) ( 130), Quarter Wave Plate (QWP) (140, 180) 2, a lens (Lens) 150, and a mirror (190).

DMD(160)는 각 거울의 온(on)/오프(off)를 조절하며, 가상 영상을 띄워야 할 부분에 해당하는 거울들을 오프(off)로 조정하여 부분적으로 마스킹을 구현할 수 있다. The DMD 160 controls on/off of each mirror, and may partially implement masking by adjusting the mirrors corresponding to the portion to be displayed to the virtual image to be off.

LED(170)는 DMD(160)에 의해 마스킹이 구현된 부분에 가상 영상을 띄울 수 있다. LED(170)는 실제 영상이 DMD(160)에서 off 상태인 거울에서 반사되는 방향으로 배치하여, off 상태인 거울에 LED(170)에 의해 띄워지는 가상 영상이 반사되면 실제 영상과 같은 각도로 진행하여 사람의 눈으로 빛이 들어가도록 할 수 있다.The LED 170 may display a virtual image on a portion where masking is implemented by the DMD 160. The LED 170 is arranged in a direction in which the actual image is reflected from the off-state mirror in the DMD 160, and proceeds at the same angle as the actual image when the virtual image raised by the LED 170 is reflected on the off-state mirror. This allows light to enter the human eye.

DMD(160)에서 거울이 on인 부분은 실제 영상이 반사되고, 거울이 off인 부분은 가상 영상이 반사되며, 가상 영상을 띄우기 위해 가상 영상 뒤에 존재하는 실제 영상을 가려 오클루전을 구현할 수 있다. 보다 구체적으로, DMD(160)를 마이크로 초 단위로 제어하여 한 프레임을 서브프레임으로 나눠 마스킹과 이미징을 모두 구현할 수 있다. 서브프레임 중 마스킹을 하는 프레임에서는 DMD(160) 픽셀 중에서 가상 물체를 이미징할 부분이 투영된 부분을 off로 하여 마스킹할 수 있다. 이 때, off된 부분은 실제 영상이 반사되지 않아 검게 보이게 된다. 서브프레임 중 이미징을 하는 프레임에서는 마스킹한 부분에 LED를 반사시켜 가상 이미지를 띄워줄 수 있다. In the DMD 160, an actual image is reflected in a portion where the mirror is on, and a virtual image is reflected in a portion where the mirror is off, and occlusion may be implemented by covering the actual image behind the virtual image in order to display the virtual image. . More specifically, it is possible to implement both masking and imaging by dividing one frame into subframes by controlling the DMD 160 in units of microseconds. In a frame to be masked among subframes, a portion of the DMD 160 pixel on which a portion to be imaged is projected may be turned off and masked. At this time, the off part appears black because the actual image is not reflected. In a frame for imaging among subframes, a virtual image can be displayed by reflecting the LED on the masked part.

그리고 DMD(160) 및 LED를 동기화하여 시간 다중화(time multiplexing)를 이용해 마스킹과 가상 물체 이미징을 구현하는 방법으로 하나의 디스플레이를 이용해 오클루전이 가능한 부피가 작은 근안 디스플레이를 구현할 수 있다.In addition, by synchronizing the DMD 160 and the LED to implement masking and virtual object imaging using time multiplexing, a near-eye display with a small volume capable of occlusion can be implemented using a single display.

이 때, 다수의 거울 대신 편광 빔 스플리터를 이용하여 실제 영상을 DMD(160)로 투영시키고 다시 눈으로 보내줄 수 있다. 다시 말하면, 편광 빔 스플리터를 이용하여 실제 영상을 DMD(160)로 투영시키고 다시 사람의 눈으로 보내며, 단일 디스플레이인 DMD(160) 및 편광 빔 스플리터에 의해 장치의 부피를 줄일 수 있다. In this case, the actual image may be projected onto the DMD 160 by using a polarization beam splitter instead of a plurality of mirrors and sent back to the eye. In other words, the actual image is projected onto the DMD 160 by using the polarization beam splitter and sent back to the human eye, and the volume of the device can be reduced by the single display, the DMD 160 and the polarizing beam splitter.

실시예들에 따르면, 디스플레이를 두 개 사용하는 대신 시간 다중화(time multiplexing)을 사용하여 부피가 작고 가벼우며, 광 경로가 짧은 오클루전 가능한 근안 디스플레이를 제작할 수 있다.According to embodiments, instead of using two displays, time multiplexing is used to fabricate an occludeable near-eye display that is small in volume and light, and has a short optical path.

편광 빔 스플리터를 이용한 구조Structure using polarized beam splitter

실제 장면(Real scene)을 실제와 같은 위치에서 보이기 위해서는 눈으로 들어오는 빛과 실제 물체로부터 오는 빛이 일직선 상에 존재해야 한다. 기존에는 이를 위해 4 개의 거울을 이용하였으나, 여기에서는 구조를 작게 하기 위하여 편광 빔 스플리터를 이용하여 구현할 수 있다. 편광 빔 스플리터는 반사면에서 특정한 편광의 빛은 반사시키고, 그와 수직인 편광의 빛은 투과시키는 성질이 있다.In order to show the real scene from the same location as the real scene, the light coming into the eyes and the light coming from the real object must exist in a straight line. In the past, four mirrors were used for this, but in this case, in order to reduce the structure, it can be implemented using a polarizing beam splitter. The polarization beam splitter has a property of reflecting light of a specific polarization on a reflective surface and transmitting light of a polarized light perpendicular thereto.

실제 장면(Real scene)으로부터 들어온 빛이 선형 편광자(Polarizer)를 통해 통과하면 수직 편광이 되고, 편광된 빛이 편광 빔 스플리터(PBS)를 통해 반사되어 첫 번째 1/4 파장판(QWP 1)을 통과하면 원형 편광이 된다. 통과한 빛이 DMD(160)를 반사한 후 다시 1/4 파장판(QWP 1)을 통과하면 수평 편광이 되고, 편광 빔 스플리터를 통과하여 두 번째 1/4 파장판(QWP 2)을 통과한다. 두 번째 1/4 파장판(QWP 2)를 두 번 통과하면 다시 수직 편광이 되어 편광 빔 스플리터에서 반사되어 최종적으로 눈으로 빛이 들어오게 된다. When light from a real scene passes through a linear polarizer, it becomes vertically polarized, and the polarized light is reflected through a polarizing beam splitter (PBS) to form the first quarter wave plate (QWP 1). When it passes, it becomes circularly polarized light. When the passed light reflects the DMD 160 and passes through the quarter wave plate (QWP 1) again, it becomes horizontally polarized, passes through the polarizing beam splitter and passes through the second quarter wave plate (QWP 2). . When passing through the second quarter wave plate (QWP 2) twice, it becomes vertically polarized again and is reflected by the polarizing beam splitter, finally allowing light to enter the eye.

이러한 구조를 사용할 경우, 실제 장면(Real scene)에서 들어온 빛과 눈으로 들어오는 빛이 같은 선상에 존재하게 되어, 눈에 들어오는 실제 영상의 위치가 실제 장면과 같게 된다. 이는 증강현실용 근안 디스플레이에서 현실감을 위해 중요한 부분이다.When this structure is used, the light from the real scene and the light coming into the eye exist on the same line, and the position of the actual image that enters the eye becomes the same as the actual scene. This is an important part for realism in a near-eye display for augmented reality.

Pechan 프리즘의 이용Use of Pechan Prism

도 2는 일 실시예에 따른 상이 뒤집히는 원리를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a principle in which an image is inverted according to an exemplary embodiment.

도 2를 참조하면, 도 1의 구조를 광경로에 따라 보기 쉽게 그려 놓은 것으로, Pechan 프리즘이 없을 경우, 실제 장면(Real scene)의 상이 뒤집히는 원리를 보여준다. 실제 장면(Real scene)은 렌즈로부터 렌즈의 초점거리보다 멀리 떨어져 있으므로, 처음 렌즈를 통과할 때, 상하좌우로 뒤집힌 실상이 생기게 된다. 그리고 실상은 DMD에서 반사된 후, 렌즈의 초점거리보다 가까운 곳에 맺히게 되어, 다시 렌즈를 통과할 때, 실상의 허상이 생기게 된다. 또한, 빛이 편광 빔 스플리터를 반사하면서 상이 뒤집히지만, 좌우로 2 번 뒤집히므로 무시할 수 있다. 그러므로 Pechan 프리즘이 없을 경우, 상하좌우가 뒤집힌 상을 보게 된다.Referring to FIG. 2, the structure of FIG. 1 is easily drawn along an optical path, and shows the principle that an image of a real scene is flipped when there is no Pechan prism. Since the real scene is farther from the lens than the focal length of the lens, when passing through the lens for the first time, the real image is turned upside down, left and right. And after the real image is reflected from the DMD, it is formed closer than the focal length of the lens, and when passing through the lens again, a virtual image of the real image is generated. Also, the image is flipped as the light reflects the polarizing beam splitter, but it is neglected because it is flipped left and right twice. Therefore, if there is no Pechan prism, you will see the image upside down, left and right.

Pechan 프리즘은 빛이 진행하는 경로(in-line)에서 상을 상하좌우로 뒤집어주는 역할을 한다. 즉, Pechan 프리즘을 이용함으로써 뒤집히지 않은 상을 얻을 수 있다.The Pechan prism plays the role of flipping the image upside down, left and right in the path of light (in-line). That is, by using the Pechan prism, it is possible to obtain an image that is not inverted.

DMD를 이용한 오클루전 구현Occlusion implementation using DMD

증강현실용 근안 디스플레이에서 중요한 부분인 가상 영상을 실제 영상에 더하기 위해 디지털 마이크로미러 장치(DMD)와 LED를 사용할 수 있다.Digital micromirror devices (DMDs) and LEDs can be used to add virtual images, which are an important part of augmented reality near-eye displays, to real images.

DMD는 미세한 거울들로 이루어진 디스플레이 장치로, 마이크로 초 단위로 각 거울의 각도를 on/off로 조절할 수 있다. 거울의 각도가 on일 때, 실제 영상이 렌즈를 통과한 후 수직으로 반사되어 다시 수직으로 돌아갈 수 있도록, DMD의 각도를 맞춰 기울여 놓는다. 거울의 각도를 off로 조정한 부분은 빛이 수직으로 반사되지 않아, 실제 영상이 눈으로 들어오지 않게 된다. 그러므로 각 거울의 on/off를 조절하여 부분적으로 마스킹을 구현할 수 있다.The DMD is a display device composed of microscopic mirrors, and the angle of each mirror can be adjusted on/off in microseconds. When the angle of the mirror is on, the DMD is tilted to match the angle of the DMD so that the actual image can be reflected vertically after passing through the lens and back vertically. In the part where the angle of the mirror is adjusted to off, the light is not reflected vertically, so the actual image does not enter the eye. Therefore, masking can be implemented partially by adjusting the on/off of each mirror.

실제로 물체를 눈으로 볼 때, 불투명한 물체의 뒤에 있는 물체는 가려져 볼 수 없게 된다. 증강현실용 근안 디스플레이에 현실감을 주기 위해 오클루전 구현이 필요하다. 즉, 가상 영상을 띄우기 위해 가상 영상 뒤에 존재하는 실제 영상을 가려야 한다. 일 실시예에 따른 증강현실용 근안 디스플레이 방법은 DMD에 맺힌 상에서 가상 영상을 띄워야 할 부분에 해당하는 거울들을 off로 조정하여 마스킹을 구현할 수 있다.In fact, when you see an object with your eyes, objects behind an opaque object are obscured and invisible. It is necessary to implement occlusion in order to give a sense of reality to the near-eye display for augmented reality. That is, in order to display the virtual image, it is necessary to cover the actual image that exists behind the virtual image. In the near-eye display method for augmented reality according to an embodiment, masking may be implemented by turning off mirrors corresponding to a portion to which a virtual image is to be displayed on an image formed on a DMD.

그리고, 마스킹한 부분에는 LED를 이용하여 가상 영상을 띄울 수 있다. 실제 영상이 DMD에서 off 상태인 거울에서 반사되는 방향으로 LED를 두어, off 상태의 거울들에 LED가 반사하면 실제 영상과 같은 각도로 진행하여 눈으로 빛이 들어가도록 한다. 즉, DMD에서 거울이 on인 부분은 실제 영상이 반사되고, off인 부분은 가상 영상이 반사되는 것이다.In addition, a virtual image may be displayed on the masked portion by using an LED. The LED is placed in the direction where the actual image is reflected from the off-state mirror in the DMD, and when the LED is reflected on the off-state mirrors, the light goes into the eyes at the same angle as the actual image. That is, in the DMD, the part where the mirror is on reflects the actual image, and the part that is off reflects the virtual image.

DMD와 LED 제어와 동기화DMD and LED control and synchronization

도 3은 일 실시예에 따른 시간 다중화(time multiplexing) 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a time multiplexing method according to an embodiment.

DMD와 LED는 시간 다중화(time multiplexing)을 이용해 제어할 수 있다. 도 3을 참조하면, 시간 다중화(time multiplexing) 구동 방식을 나타내는 것으로, 가상 영상을 투영할 픽셀의 구동을 나타낸 것이다. 가상 영상을 60Hz로 재생시킨다고 하였을 때, 한 프레임을 실제 영상을 마스킹하는 서브프레임과 가상 영상을 투영하는 서브프레임들로 나누어서 구동시킬 수 있다.The DMD and LED can be controlled using time multiplexing. Referring to FIG. 3, a time multiplexing driving method is shown, and a pixel to project a virtual image is driven. Assuming that a virtual image is reproduced at 60Hz, one frame can be divided into subframes that mask the actual image and subframes that project the virtual image and drive it.

실제 영상을 가리는 서브프레임의 경우, 단순히 DMD의 해당 픽셀을 off 상태로 조정할 수 있다. Off인 경우, 실제 영상은 전혀 반사되지 않는다. 가상 영상을 투영하는 부분은 DMD와 LED를 모두 제어해야 한다. LED의 밝기 조절을 위하여 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 기술을 이용할 수 있다. 펄스 폭 변조 기술은 디지털 신호를 사람의 눈이 인지할 수 있는 주파수보다 빠른 주파수로 제어하여 아날로그 신호로 인식하도록 하는 기술이다.In the case of a subframe covering the actual image, the corresponding pixel of the DMD can be simply adjusted to the off state. When Off, the actual image is not reflected at all. The part that projects the virtual image needs to control both the DMD and the LED. To adjust the brightness of the LED, pulse width modulation (PWM) technology can be used. Pulse width modulation technology is a technology that controls a digital signal at a frequency faster than a frequency that can be perceived by the human eye and recognizes it as an analog signal.

LED의 세기를 8 비트로 구동한다고 하였을 때, 가상 영상 투영을 위한 서브 프레임을 각각

Figure 112019120452042-pat00001
Figure 112019120452042-pat00002
마이크로 초인 8 개의 서브프레임으로 다시 나눌 수 있다. 가상 영상 투영 프레임의 서브 프레임에서 LED를 on 또는 off로 조정하여 밝기를 제어할 수 있다. 사람의 눈이 인지할 수 있는 주파수보다 빠르게 구동되기 때문에, LED가 on인 시간에 비례하게 세기를 인지하게 되는 것이다.Assuming that the intensity of the LED is driven by 8 bits, each sub-frame for virtual image projection is
Figure 112019120452042-pat00001
Figure 112019120452042-pat00002
It can be divided into 8 subframes that are microseconds. Brightness can be controlled by turning the LED on or off in the subframe of the virtual image projection frame. Since the human eye is driven faster than the perceptible frequency, the intensity is perceived in proportion to the time the LED is on.

본 실시예에서는 LED의 on과 off를 마이크로 초 단위의 빠른 구동이 가능한 DMD의 각 거울의 on과 off로 제어할 수 있다. LED는 가상 영상 투영 프레임동안 on을 유지시키고, 대신 DMD의 on과 off를 조절하여, DMD가 on일 때는 LED를 반사시키지 않고, DMD가 off일 때는 LED를 반사시키지 않도록 함으로써, LED를 on과 off로 조정하는 것과 같은 효과를 낼 수 있다.In this embodiment, the on and off of the LED can be controlled by turning on and off each mirror of the DMD capable of fast driving in microseconds. The LED is kept on during the virtual image projection frame, and instead, the on and off of the DMD is adjusted so that the LED is not reflected when the DMD is on, and the LED is not reflected when the DMD is off, thereby turning the LED on and off. It can have the same effect as adjusting with.

이와 같이 DMD와 LED의 on과 off를 PWM 기술을 이용하여 제어함으로써, 오클루전과 가상 영상 투영을 한 프레임에서 구현할 수 있다.In this way, by controlling the on and off of the DMD and LED using PWM technology, occlusion and virtual image projection can be implemented in one frame.

도 4는 일 실시예에 따른 증강현실용 근안 디스플레이 방법을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a near-eye display method for augmented reality according to an exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 방법은, DMD(Digital Micromirror Device)의 각 거울의 온(on)/오프(off)를 조절하며, 가상 영상을 띄워야 할 부분에 해당하는 거울들을 오프(off)로 조정하여 부분적으로 마스킹을 구현하는 단계(S110), 및 DMD에 의해 마스킹이 구현된 부분에 LED(Light-Emitting Diode)를 이용하여 가상 영상을 띄우는 단계(S120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 한편, 일 실시예에 따른 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 방법은 앞에서 설명한 일 실시예에 따른 단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치를 통해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 4, in a near-eye display method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device according to an embodiment, on/off of each mirror of a digital micromirror device (DMD) is performed. In step S110, partially implementing masking by adjusting the mirrors corresponding to the part where the virtual image is to be displayed (S110), and applying a light-emitting diode (LED) to the part where masking is implemented by the DMD. It may be performed including the step of displaying a virtual image (S120). On the other hand, a near-eye display method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device according to an embodiment includes a near-eye display device for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device according to an embodiment described above. It can be done through.

여기서, DMD에서 거울이 on인 부분은 실제 영상이 반사되고, 거울이 off인 부분은 가상 영상이 반사되며, 가상 영상을 띄우기 위해 가상 영상 뒤에 존재하는 실제 영상을 가려 오클루전을 구현할 수 있다. 또한, DMD 및 LED를 동기화하여 시간 다중화(time multiplexing)를 이용해 하나의 디스플레이인 DMD와 LED만으로 오클루전을 구현할 수 있다.Here, in the DMD, the actual image is reflected in the portion where the mirror is on, the virtual image is reflected in the portion where the mirror is off, and occlusion may be implemented by covering the real image behind the virtual image in order to display the virtual image. In addition, using time multiplexing by synchronizing the DMD and the LED, occlusion can be implemented with only one display, the DMD and the LED.

또한, 실시예에 따라 실제 장면(Real scene)으로부터 들어온 빛이 선형 편광자(Polarizer)를 통과하여 수직 편광되는 단계, 편광된 빛이 편광 빔 스플리터(PBS)를 통해 반사되어 제1 1/4 파장판을 통과하여 원형 편광이 되는 단계, 제1 1/4 파장판을 통과한 빛이 DMD에 반사 후, 다시 1/4 파장판을 통과하여 수평 편광되는 단계, 수평 편광되는 빛이 편광 빔 스플리터를 통과하여 제2 1/4 파장판을 통과하는 단계, 제2 1/4 파장판을 통과 후 거울에 반사되어 다시 제2 1/4 파장판을 통과하면 다시 수직 편광이 되어, 편광 빔 스플리터에서 반사되어 최종적으로 눈으로 빛이 들어오게 되는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the step of vertically polarized light from a real scene passing through a linear polarizer, and the polarized light is reflected through a polarizing beam splitter (PBS) to form a first quarter wave plate. The step of becoming circularly polarized by passing through, reflecting the light that has passed through the first 1/4 wave plate to the DMD, and then passing through the 1/4 wave plate again to be horizontally polarized, and the horizontally polarized light passes through the polarization beam splitter. And passing through the second quarter wave plate. After passing through the second quarter wave plate, it is reflected by a mirror, and when passing through the second quarter wave plate again, it becomes vertically polarized again, and is reflected by the polarizing beam splitter It may further include the step of finally entering the light into the eye.

이상과 같이, 본 발명은 단일 디지털 마이크로미러 장치(DMD)를 이용한 오클루전 구현이 가능한 증강현실용 근안 디스플레이 장치에 관한 것이다. 단일 디스플레이, 편광 빔 스플리터와 빛이 진행하는 경로에 사용할 수 있는 Pechan 프리즘을 이용하여 장치의 부피를 줄일 수 있다. DMD와 LED를 PWM 기술을 이용하여 제어하여 한 프레임 내에서 실제 영상을 가리는 것과 가상 영상을 투영하는 것을 구현할 수 있다. 시간 다중화(time multiplexing)을 적용하여 하나의 디스플레이와 LED만으로 오클루전을 구현할 수 있다.As described above, the present invention relates to a near-eye display device for augmented reality capable of implementing occlusion using a single digital micromirror device (DMD). The volume of the device can be reduced by using a single display, a polarizing beam splitter, and a Pechan prism that can be used in the path of light. By controlling the DMD and the LED using PWM technology, it is possible to implement a virtual image and to cover a real image within one frame. By applying time multiplexing, occlusion can be implemented with only one display and LED.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to behave as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodyed. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (5)

단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 장치에 있어서,
각 거울의 온(on)/오프(off)를 조절하며, 가상 영상을 띄워야 할 부분에 해당하는 거울들을 오프(off)로 조정하여 부분적으로 마스킹을 구현하는 DMD(Digital Micromirror Device); 및
상기 DMD에 의해 상기 마스킹이 구현된 부분에 가상 영상을 띄우는 LED(Light-Emitting Diode)
를 포함하고,
상기 DMD에서 거울이 on인 부분은 실제 영상이 반사되고, 거울이 off인 부분은 상기 가상 영상이 반사되며, 상기 가상 영상을 띄우기 위해 상기 가상 영상 뒤에 존재하는 실제 영상을 가려 오클루전을 구현하는 것
을 특징으로 하는, 증강현실용 근안 디스플레이 장치.
In the near-eye display device for occlusion-enabled augmented reality using a single digital micromirror device,
A Digital Micromirror Device (DMD) that controls on/off of each mirror and partially masks by adjusting the mirrors corresponding to a portion to be displayed on a virtual image to be off; And
LED (Light-Emitting Diode) that displays a virtual image on the part where the masking is implemented by the DMD
Including,
In the DMD, the actual image is reflected in the part where the mirror is on, and the virtual image is reflected in the part where the mirror is off. that
Characterized in, a near-eye display device for augmented reality.
제1항에 있어서,
상기 LED는,
상기 실제 영상이 상기 DMD에서 off 상태인 거울에서 반사되는 방향으로 배치하여, 상기 off 상태인 거울에 상기 LED에 의해 띄워지는 가상 영상이 반사되면 상기 실제 영상과 같은 각도로 진행하여 사람의 눈으로 빛이 들어가도록 하며,
상기 DMD 및 상기 LED를 동기화하여 시간 다중화(time multiplexing)를 이용해 하나의 디스플레이인 상기 DMD와 LED만으로 오클루전을 구현하는 것
을 특징으로 하는, 증강현실용 근안 디스플레이 장치.
The method of claim 1,
The LED,
The real image is arranged in the direction reflected from the off-state mirror in the DMD, and when the virtual image floated by the LED is reflected on the off-state mirror, it proceeds at the same angle as the real image to light the human eye. Let this go in,
Synchronizing the DMD and the LED to implement occlusion using only one display, the DMD and the LED, using time multiplexing.
Characterized in, a near-eye display device for augmented reality.
제1항에 있어서,
편광 빔 스플리터를 이용하여 상기 실제 영상을 상기 DMD로 투영시키고 다시 사람의 눈으로 보내며, 단일 디스플레이인 상기 DMD 및 상기 편광 빔 스플리터에 의해 장치의 부피를 줄이는 것
을 특징으로 하는, 증강현실용 근안 디스플레이 장치.
The method of claim 1,
Projecting the actual image to the DMD using a polarization beam splitter and sending it back to the human eye, reducing the volume of the device by the DMD and the polarizing beam splitter as a single display
Characterized in, a near-eye display device for augmented reality.
단일 디지털 마이크로미러 장치를 이용한 오클루전 가능 증강현실용 근안 디스플레이 방법에 있어서,
DMD(Digital Micromirror Device)의 각 거울의 온(on)/오프(off)를 조절하며, 가상 영상을 띄워야 할 부분에 해당하는 거울들을 오프(off)로 조정하여 부분적으로 마스킹을 구현하는 단계; 및
상기 DMD에 의해 상기 마스킹이 구현된 부분에 LED(Light-Emitting Diode)를 이용하여 가상 영상을 띄우는 단계
를 포함하고,
상기 DMD에서 거울이 on인 부분은 실제 영상이 반사되고, 거울이 off인 부분은 상기 가상 영상이 반사되며, 상기 가상 영상을 띄우기 위해 상기 가상 영상 뒤에 존재하는 실제 영상을 가려 오클루전을 구현하는 것
을 특징으로 하는, 증강현실용 근안 디스플레이 방법.
In the near-eye display method for occlusion-capable augmented reality using a single digital micromirror device,
Controlling the on/off of each mirror of a digital micromirror device (DMD), and partially implementing masking by adjusting the mirrors corresponding to the portion to be displayed on the virtual image to off; And
Displaying a virtual image using an LED (Light-Emitting Diode) on the portion where the masking is implemented by the DMD
Including,
In the DMD, the actual image is reflected in the part where the mirror is on, and the virtual image is reflected in the part where the mirror is off, and occlusion is implemented by covering the real image behind the virtual image in order to display the virtual image. that
Characterized in, a near-eye display method for augmented reality.
제4항에 있어서,
실제 장면(Real scene)으로부터 들어온 빛이 선형 편광자(Polarizer)를 통과하여 수직 편광되는 단계;
편광된 상기 빛이 편광 빔 스플리터(PBS)를 통해 반사되어 제1 1/4 파장판을 통과하여 원형 편광이 되는 단계;
상기 제1 1/4 파장판을 통과한 빛이 상기 DMD에 반사 후, 다시 상기 1/4 파장판을 통과하여 수평 편광되는 단계;
수평 편광되는 상기 빛이 상기 편광 빔 스플리터를 통과하여 제2 1/4 파장판을 통과하는 단계;
상기 제2 1/4 파장판을 통과 후 거울에 반사되어 다시 상기 제2 1/4 파장판을 통과하면 다시 수직 편광이 되어, 상기 편광 빔 스플리터에서 반사되어 최종적으로 눈으로 빛이 들어오게 되는 단계
를 더 포함하는, 증강현실용 근안 디스플레이 방법.
The method of claim 4,
Vertically polarized light received from a real scene through a linear polarizer;
Reflecting the polarized light through a polarization beam splitter (PBS) and passing through the first 1/4 wave plate to become circularly polarized light;
Reflecting the light passing through the first quarter wave plate to the DMD and then passing through the quarter wave plate to be horizontally polarized;
Passing the horizontally polarized light passing through the polarizing beam splitter and passing through a second quarter wave plate;
After passing through the second quarter wave plate, it is reflected by a mirror, and when passing through the second quarter wave plate again, it becomes vertically polarized again, and the light is finally reflected by the polarizing beam splitter and finally enters the eye.
Further comprising, a near-eye display method for augmented reality.
KR1020190151332A 2019-11-22 2019-11-22 Apparatus and method for occlusion capable near-eye display for augmented reality using single dmd KR102244445B1 (en)

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