KR102557226B1 - Augmented reality device and manufacturing device using holographic lens - Google Patents
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Abstract
홀로그래픽 광학소자인 각도 다중화된 홀로그램 렌즈를 이용하여 관측 가능한 동공 허용 영역을 증대시킬 수 있는 광학 구조 및 홀로그래픽 광학소자의 제조 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제작 장치는, 하나 이상의 픽셀광을 출광하는 광원; 출광된 하나 이상의 픽셀광이 각각 기준빔과 신호빔으로 분할되어, 서로 다른 방향으로 출광하도록 하는 분할부; 분할부에 의해 분할되어 출광되는 신호빔의 방향을 조정하되, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록 마련되는 제1 방향조정부; 제1 방향조정부에 탑재되어 입광된 신호빔의 평행광이 픽셀의 확산광에 대응할 수 있도록, 신호빔의 발산광을 생성하는 제1 광학소자; 분할부에 의해 분할되어 출광되는 기준빔의 방향을 조정하되, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록 마련되는 제2 방향조정부; 제2 방향조정부에 탑재되어 입광된 기준빔의 평행광이 픽셀의 확산광에 대응할 수 있도록, 기준빔의 발산광을 생성하는 제2 광학소자; 및 신호빔의 발산광 및 기준빔의 발산광의 간섭 패턴이 기록되도록 하되, 동일 영역을 대상으로 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔의 간섭 패턴이 재차 기록하는 홀로그래픽 매질;을 포함한다. 이에 의해, 증강현실 콘텐츠를 관측 가능한 아이박스를 증대시킴으로써 보다 넓은 범위에서 사용자의 콘텐츠 관측을 가능하도록 할 수 있다. Provided is an optical structure capable of increasing an observable pupil permissive area using a holographic optical element, which is an angle-multiplexed hologram lens, and an apparatus for manufacturing a holographic optical element. An apparatus for manufacturing a holographic optical element according to an embodiment of the present invention includes a light source for emitting at least one pixel light; a dividing unit for splitting one or more emitted pixel lights into a reference beam and a signal beam, respectively, to emit light in different directions; A first direction adjusting unit provided to adjust the direction of the signal beam split by the dividing unit and output, and to be able to rotate up, down, left, and right; a first optical element mounted in the first direction adjuster to generate divergent light of the signal beam so that the parallel light of the received signal beam can correspond to the diffused light of the pixel; A second direction adjusting unit provided to adjust the direction of the reference beam divided by the dividing unit and output, and to rotate up, down, left, and right; a second optical element mounted in the second direction adjuster to generate divergent light of the reference beam so that parallel light of the incident reference beam can correspond to the diffused light of the pixel; and a holographic medium for recording interference patterns of the divergent light of the signal beam and the divergent light of the reference beam, and re-recording the interference pattern of the signal beam whose incident direction is adjusted and the reference beam whose focal position is adjusted targeting the same area; includes Accordingly, it is possible to enable the user to observe the content in a wider range by increasing the number of eye boxes capable of observing the augmented reality content.
Description
본 발명은 사람이 착용하여 증강현실 콘텐츠 영상 제공을 위한 영상 제공 장치 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀로그래픽 광학소자인 각도 다중화된 홀로그램 렌즈를 이용하여 관측 가능한 동공 허용 영역을 증대시킬 수 있는 광학 구조 및 홀로그래픽 광학소자의 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technology related to an image providing device worn by a person to provide an augmented reality content image, and more particularly, to a holographic optical element, using an angle-multiplexed holographic lens, capable of increasing an observable pupil permissible area It relates to an optical structure and an apparatus for manufacturing a holographic optical element.
홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치는 프로젝터 등의 투사계에서 출광된 영상 광선 번들을, 사용자의 눈 앞에 위치한 렌즈 기능을 가진 홀로그래픽 광학 소자(Holographic optical element) 기반의 영상 결합기(Image combiner)에서 회절시켜 사용자의 동공 위치에 집광시키는 광학 구조로 이루어진다. An augmented reality device using a holographic lens diffracts an image ray bundle emitted from a projection system such as a projector in an image combiner based on a holographic optical element with a lens function located in front of the user's eyes. It consists of an optical structure that focuses light on the user's pupil position.
이러한 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치는 컴팩트한 디자인으로 넓은 화각의 영상을 제공할 수 있는 장점이 있지만, 매우 좁은 시역을 한계점으로 가지고 있다.Augmented reality devices using such holographic lenses have the advantage of providing images with a wide angle of view with a compact design, but have a very narrow viewing area as a limitation.
이는 해당 증강현실 장치가 개별 픽셀에 해당하는 광선 다발이 한 점(직경 1mm 내외)에 집광되는 구조로 설계되고, 사용자는 해당 집광 지점에 동공을 올바르게 위치시켜야만 전체 증강현실 영상을 관측할 수 있기 때문이다. This is because the augmented reality device is designed with a structure in which a bundle of rays corresponding to individual pixels is focused on a single point (around 1 mm in diameter), and the user must correctly position the pupil at the condensed point to observe the entire augmented reality image. am.
하지만 동공의 회전 및 좌우 움직임 및 사용자마다 다른 좌우안 간의 간격을 고려할 시에, 이러한 제한적인 시역은 증강현실 장치의 범용적 사용을 제한할 수 밖에 없어 기존 동공 직사형 장치의 장점을 유지하면서도 수 mm 이상의 시역을 제공할 수 있는 영상 장치의 개발이 필요하다. However, considering the rotation and left and right movement of the pupil and the distance between the left and right eyes, which are different for each user, this limited field of vision inevitably limits the general use of augmented reality devices, maintaining the advantages of existing direct pupil devices while maintaining the advantages of several mm It is necessary to develop an imaging device capable of providing the above viewing area.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 얇은 필름 형태의 홀로그래픽 광학소자를 이용한 증강현실 장치에서 동공 허용 영역인 시역의 크기를 증대시키면서도 종래의 장점인 컴팩트한 광학 구조 및 넓은 관측 화각을 유지할 수 있는 증강현실 장치 및 이를 제작하기 위한 제작 장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to increase the size of the viewing area, which is the pupil permissible area, in an augmented reality device using a holographic optical element in the form of a thin film, while compact, which is a conventional advantage. It is to provide an augmented reality device capable of maintaining an optical structure and a wide viewing angle and a manufacturing device for manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 홀로그래픽 광학소자의 제작 장치는, 하나 이상의 픽셀광을 출광하는 광원; 출광된 하나 이상의 픽셀광이 각각 기준빔과 신호빔으로 분할되어, 서로 다른 방향으로 출광하도록 하는 분할부; 분할부에 의해 분할되어 출광되는 신호빔의 방향을 조정하되, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록 마련되는 제1 방향조정부; 제1 방향조정부에 탑재되어 입광된 신호빔의 평행광이 픽셀의 확산광에 대응할 수 있도록, 신호빔의 발산광을 생성하는 제1 광학소자; 분할부에 의해 분할되어 출광되는 기준빔의 방향을 조정하되, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록 마련되는 제2 방향조정부; 제2 방향조정부에 탑재되어 입광된 기준빔의 평행광이 픽셀의 확산광에 대응할 수 있도록, 기준빔의 발산광을 생성하는 제2 광학소자; 및 신호빔의 발산광 및 기준빔의 발산광의 간섭 패턴이 기록되도록 하되, 동일 영역을 대상으로 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔의 간섭 패턴이 재차 기록하는 홀로그래픽 매질;을 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, an apparatus for manufacturing a holographic optical element includes a light source for emitting at least one pixel light; a dividing unit for splitting one or more emitted pixel lights into a reference beam and a signal beam, respectively, to emit light in different directions; A first direction adjusting unit provided to adjust the direction of the signal beam split by the dividing unit and output, and to be able to rotate up, down, left, and right; a first optical element mounted in the first direction adjuster to generate divergent light of the signal beam so that the parallel light of the received signal beam can correspond to the diffused light of the pixel; A second direction adjusting unit provided to adjust the direction of the reference beam divided by the dividing unit and output, and to rotate up, down, left, and right; a second optical element mounted in the second direction adjuster to generate divergent light of the reference beam so that parallel light of the incident reference beam can correspond to the diffused light of the pixel; and a holographic medium for recording interference patterns of the divergent light of the signal beam and the divergent light of the reference beam, and re-recording the interference pattern of the signal beam whose incident direction is adjusted and the reference beam whose focal position is adjusted targeting the same area; includes
그리고 홀로그래픽 매질은, 서로 다른 방향으로 동작하는 다중화된 홀로그램 렌즈가 제작되도록, 제1 방향을 기준으로 하는 중심 픽셀(Pc)에서 출광된 제1 픽셀광의 신호빔과 기준빔이 특정 영역에 기록된 이후, 신호빔의 입광 방향과 기준빔의 초점위치가 조정되면, 조정 이전에 기록된 영역에 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔이 재차 기록될 수 있다. In the holographic medium, the signal beam and the reference beam of the first pixel light emitted from the central pixel Pc based on the first direction are recorded in a specific area so that multiplexed holographic lenses operating in different directions are manufactured. After that, if the light incident direction of the signal beam and the focal position of the reference beam are adjusted, the signal beam whose light incident direction is adjusted and the reference beam whose focal position is adjusted can be recorded again in the area recorded before the adjustment.
또한, 제1 방향조정부 및 제2 방향조정부는, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록, 축 이동을 지원하는 축 이동부와 축 회전을 지원하는 축 회전부를 포함할 수 있다. In addition, the first direction adjusting unit and the second direction adjusting unit may include an axis moving unit supporting axis movement and an axis rotation unit supporting axis rotation so as to be able to rotate in up, down, left, and right directions.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치는, 픽셀광을 출광하는 광원; 광원의 전방(前方)에 위치하여, 광원으로부터 광경로를 따라 투사되는 픽셀광이 확산되도록 하는 확산판; 및 표현하고자 하는 픽셀의 거리가 해당 중심 픽셀에서 멀어짐에 따라 회절 효율이 감소하는 것을 방지하기 위해, 서로 다른 방향으로 동작하는 다중화 홀로그램 렌즈 기능을 수행하는 홀로그램 렌즈;를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, an augmented reality device using a holographic lens includes a light source for emitting pixel light; a diffusion plate positioned in front of the light source to diffuse pixel light projected from the light source along an optical path; and a hologram lens that performs a multiplexing holographic lens function operating in different directions to prevent diffraction efficiency from decreasing as the distance of a pixel to be expressed is further from the corresponding central pixel.
그리고 홀로그램 렌즈는, 서로 다른 방향으로 동작하는 다중화 홀로그램 렌즈 기능을 수행하기 위해, 제1 방향을 기준으로 하는 중심 픽셀(Pc)에서 출광된 제1 픽셀광의 신호빔과 기준빔이 특정 영역에 기록된 이후, 신호빔의 입광 방향과 기준빔의 초점위치가 조정되면, 조정 이전에 기록된 영역에 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔이 재차 기록되는 방식으로 제작될 수 있다. In addition, in order to perform a multiplexing holographic lens function operating in different directions, the hologram lens records a signal beam and a reference beam of the first pixel light emitted from the central pixel P c based on the first direction in a specific area. After that, when the direction of light input of the signal beam and the focal position of the reference beam are adjusted, the signal beam with the adjusted direction of light input and the reference beam with the adjusted focal position are recorded again in the area recorded before the adjustment. .
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치는, 서로 다른 방향을 기준으로 하는 각각의 중심 픽셀로부터 떨어진 픽셀의 상대적 위치에 따라 영상의 밝기 균일도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 영상의 밝기 편차를 사전에 보상하는 캘리브레이션부;를 더 포함할 수 있다. In addition, in the augmented reality device using a holographic lens according to another embodiment of the present invention, in order to prevent the brightness uniformity of an image from deteriorating according to the relative positions of pixels away from each central pixel based on different directions. , a calibration unit that compensates for the brightness deviation of the image in advance; may further include.
그리고 캘리브레이션부는, 백색 단색 입력에 대하여 카메라로 관측되는 가상 영상의 영역별 밝기 분포를 추출한 뒤, 추출 결과를 역보상하여 모든 투사 영상에 대하여 영역별 또는 픽셀별 밝기 보상을 위한 가중치를 적용할 수 있다. The calibration unit extracts the brightness distribution for each region of the virtual image observed by the camera for the white monochromatic input, inversely compensates the extraction result, and applies a weight for brightness compensation for each region or pixel to all projected images. .
또한, 원본 영상 L를 구성하는 i행 j열 화소의 밝기 L i,j 는, 가상 영상의 i행 j열의 화소 밝기가 I i,j 이며, L' i,j 가 보상되어 최종 투사되어야 하는 가상영상의 밝기(휘도) 값이며, I max 가 I i,j 의 최대치인 경우, 아래 수식을 참조하여 밝기 보상이 이루어질 수 있다. In addition, the brightness L i,j of the pixels in row i and column j constituting the original image L is the brightness of pixels in row i and column j of the virtual image I i,j , and L ' i,j is compensated for and the virtual image to be finally projected It is the brightness (luminance) value of the image, and when I max is the maximum value of I i,j , brightness compensation can be performed by referring to the following formula.
(수식) (formula)
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 증강현실 콘텐츠를 관측 가능한 아이박스를 증대시킴으로써 보다 넓은 범위에서 사용자의 콘텐츠 관측을 가능하도록 할 수 있다. As described above, according to embodiments of the present invention, it is possible to enable the user to observe content in a wider range by increasing the eye box capable of observing augmented reality content.
도 1은, 종래의 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치의 설명에 제공된 도면,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치의 설명에 제공된 도면,
도 3은, 상기 도 2의 Pc에서 확산된 픽셀광을 최대로 회절시킬 수 있는 조건의 홀로그램 렌즈에 대하여, 투사광의 픽셀 위치 편차(인접 픽셀과 Pc 간의 거리)에 따른 회절 효율을 시뮬레이션 한 결과가 예시된 도면,
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제작 장치의 설명에 제공된 도면,
도 5 내지 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 렌즈를 다중화하는 과정의 설명에 제공된 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치를 이용하여, 영상의 밝기 편차를 캘리브레이션 하는 과정의 설명에 제공된 도면,
도 9는, 캘리브레이션(보상) 전 촬상 영상이 예시된 도면, 그리고
도 10은, 캘리브레이션 과정에서의 보상 가중치 분포가 예시된 도면이다. 1 is a view provided for explanation of an augmented reality device using a conventional holographic lens;
2 is a diagram provided for explanation of an augmented reality device using a holographic lens according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 shows the result of simulation of diffraction efficiency according to pixel position deviation (distance between adjacent pixels and Pc) of projected light with respect to the hologram lens under the condition of maximally diffracting the pixel light diffused in Pc of FIG. 2. illustrated drawings,
4 is a diagram provided for explanation of an apparatus for manufacturing a holographic optical element according to an embodiment of the present invention;
5 to 7 are diagrams provided for explanation of a process of multiplexing holographic lenses according to an embodiment of the present invention;
8 is a diagram provided for explanation of a process of calibrating a brightness deviation of an image using an augmented reality device using a holographic lens according to an embodiment of the present invention;
9 is a diagram illustrating a captured image before calibration (compensation), and
10 is a diagram illustrating distribution of compensation weights in a calibration process.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은, 종래의 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치의 설명에 제공된 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치의 설명에 제공된 도면이고, 도 3은, 상기 도 2의 Pc에서 확산된 픽셀광을 최대로 회절시킬 수 있는 조건의 홀로그램 렌즈에 대하여, 투사광의 픽셀 위치 편차(인접 픽셀과 Pc 간의 거리)에 따른 회절 효율을 시뮬레이션 한 결과가 예시된 도면이다. 1 is a diagram provided to explain an augmented reality device using a conventional hologram lens, and FIG. 2 is a diagram provided to explain an augmented reality device using a hologram lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is, The result of simulation of the diffraction efficiency according to the pixel position deviation (the distance between the adjacent pixel and the Pc) of the projected light with respect to the holographic lens under the condition of maximally diffracting the pixel light diffused in the Pc of FIG. 2 is a diagram exemplified. .
본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치(이하에서는 '증강현실 장치'라고 총칭하기로 함)는, 하나의 홀로그램 매질 내에 다중화(multiplexing)되어 복수의 광기능을 수행할 수 있는 회절 격자를 광기록하여 활용하며, 투사계 전방에 확산판(120)을 위치시킴으로써 투사된 픽셀광을 확산시켜 증강현실 장치의 동공 허용 영역인 시역의 크기를 증대시키면서도 종래의 장점인 컴팩트한 광학 구조 및 넓은 관측 화각을 유지할 수 있다. An augmented reality device using a holographic lens according to an embodiment of the present invention (hereinafter, collectively referred to as an 'augmented reality device') is a diffraction capable of performing a plurality of light functions by being multiplexed in one hologram medium. The grating is optically recorded and used, and the projected pixel light is diffused by placing the diffuser plate 120 in front of the projection system to increase the size of the viewing area, which is the pupil-allowed area of the augmented reality device, while providing a compact optical structure and A wide viewing angle can be maintained.
구체적으로, 도 1에 예시된 바와 같이 종래의 증강현실 장치는 프로젝터 등의 투사계에서 출광된 영상 광선 번들을, 사용자의 눈 앞에 위치한 렌즈 기능을 가진 홀로그래픽 광학 소자(Holographic optical element) 기반의 영상 결합기(Image combiner)에서 회절시켜 사용자의 동공 위치에 집광시키는 광학 구조로 이루어져 있으며, 잡한 광학 구조 없이 넓은 시야각의 영상을 제공할 수 있다는 장점이 있으나, 통상적으로 투사계에서 출광되는 광선 번들의 빔폭이 매우 작고(1mm 이내) 집광되는 특성으로 인하여, 해당 집광지점이 아닌 곳에서는 영상 관측이 불가능하다는 단점을 가지고 있다.Specifically, as illustrated in FIG. 1 , a conventional augmented reality device converts an image beam bundle emitted from a projection system such as a projector into an image based on a holographic optical element having a lens function located in front of the user's eyes. It consists of an optical structure that diffracts in an image combiner and focuses the light on the pupil of the user. It has the advantage of providing images with a wide viewing angle without a complicated optical structure, but the beam width of the bundle of rays emitted from the projection system is Due to the characteristics of being very small (within 1 mm) and condensing, it has a disadvantage that it is impossible to observe an image in a place other than the corresponding condensing point.
이때, 홀로그램 렌즈(130)는 서로 다른 방향에서 입광하는 두 광파(기준빔 및 신호빔)의 간섭 패턴을 기록매질(예: 포토폴리머, 광굴절폴리머, 실버할라이드 등)에 기록함으로써 제작되는데, 기록된 간섭 패턴은 홀로그램 기록매질 내에 주기적으로 반복되는 형태의 체적 격자(Volume grating)을 형성하며, 추후 재생 단계에서 입광하는 투사빔이 체적 격자의 브래그 조건(Bragg condition)을 만족할 경우 회절 현상을 통하여 재생빔을 출력한다. At this time, the hologram lens 130 is manufactured by recording interference patterns of two light waves (reference beam and signal beam) incident from different directions on a recording medium (eg, photopolymer, optical refractive polymer, silver halide, etc.). The interference pattern forms a periodically repeated volume grating in the hologram recording medium, and is reproduced through a diffraction phenomenon when the projection beam satisfying the Bragg condition of the volume grating in a later reproduction step. beam out.
만일 입광하는 빛이 기록된 체적 격자의 브래그 조건에서 벗어날 경우, 별도의 회절은 발생하지 않고 그대로 투과하게 되는 특성을 가지게 되며 이를 파장 및 각도 선택성이라 한다. If the incident light deviates from the Bragg condition of the recorded volume grating, it does not undergo separate diffraction and transmits as it is, which is called wavelength and angle selectivity.
이러한 선택성으로 인하여 홀로그램 렌즈(130)는 투명하고 얇은 필름 형태로도 특정 광소자의 기능을 대체할 수 있다. Due to this selectivity, the hologram lens 130 can replace the function of a specific optical element even in the form of a transparent and thin film.
특히, 각도 선택성을 활용하면, 하나의 홀로그램 매질로 복수의 입력광에 대하여 서로 다른 광기능을 수행하는 것이 가능하며, 이러한 기법을 각도 다중화 (Angular multiplexing) 기술이라 한다. In particular, by utilizing angular selectivity, it is possible to perform different light functions for a plurality of input lights with one hologram medium, and this technique is called angular multiplexing technology.
본 증강현실 장치는, 각도 다중화 기술을 적용하여 시역 및 화각이 확장된 증강현실용 영상을 제공할 수 있다. The present augmented reality device may provide an augmented reality image having an extended field of view and an angle of view by applying angle multiplexing technology.
이를 위해, 본 증강현실 장치는, 제1 광원(110), 확산판(120) 및 홀로그램 렌즈(130)를 포함할 수 있다.To this end, the augmented reality device may include a first light source 110 , a diffusion plate 120 and a hologram lens 130 .
제1 광원(110)은, 픽셀광을 출광하기 위해 마련되며, 확산판(120)은, 제1 광원(110)의 전방(前方)에 위치하여, 제1 광원(110)으로부터 광경로를 따라 투사되는 픽셀광이 확산되도록 할 수 있다. The first light source 110 is provided to emit pixel light, and the diffusion plate 120 is positioned in front of the first light source 110 along an optical path from the first light source 110. Projected pixel light can be diffused.
이때, 투사된 각 픽셀광은 소형 확산판(120)에서 확산각 θ를 가지고 산란될 수 있다. At this time, each projected pixel light may be scattered with a diffusion angle θ in the small diffusion plate 120 .
그리고 홀로그램 렌즈(130)는, 얇은 필름 형태의 홀로그래픽 광학소자에 각도 다중화 기술이 적용되어 제작되어, 서로 다른 방향으로 동작하는 다중화 홀로그램 렌즈 기능을 수행할 수 있다. In addition, the hologram lens 130 is manufactured by applying angle multiplexing technology to a holographic optical element in the form of a thin film, and can perform multiplexed holographic lens functions operating in different directions.
이를 통해, 홀로그램 렌즈(130)는, 표현하고자 하는 픽셀의 거리가 해당 중심 픽셀에서 멀어짐에 따라 회절 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다. Through this, the hologram lens 130 can prevent the diffraction efficiency from decreasing as the distance of the pixel to be expressed becomes farther from the corresponding central pixel.
구체적으로, 각 픽셀의 영상광은 홀로그램 렌즈(130)에서 회절되어 사용자에게 도달하게 되는데, 이때 홀로그램 렌즈(130)는 집광 기능이 아닌 점제1 광원(110)의 시준 (Collimation) 기능 또는 확산 기능을 수행하도록 제작되어야 한다. Specifically, the image light of each pixel is diffracted by the hologram lens 130 and reaches the user. At this time, the hologram lens 130 performs a collimation function or a diffusion function of the point first light source 110 rather than a condensing function. It must be built to perform.
즉, 홀로그램 렌즈(130)의 기능이 집광이 아니기 때문에, 전체 증강현실 장치의 관측 가능한 시역은 확산판(120)에서의 픽셀광 확산각도 θ에 비례하여 확대될 수 있다. That is, since the function of the hologram lens 130 is not light condensing, the observable viewing area of the entire augmented reality device may be expanded in proportion to the pixel light diffusion angle θ of the diffusion plate 120 .
도 2를 참조하면, 중심 픽셀인 Pc에서 확산된 픽셀광이 홀로그램 렌즈(130)에 도달하기 까지의 광경로 길이가 L이라면, 시역의 폭 w는 아래와 같다.Referring to FIG. 2 , if the length of an optical path from the center pixel Pc until the diffused pixel light reaches the hologram lens 130 is L, the width w of the viewing area is as follows.
홀로그램 렌즈(130)의 회절 효율은 입사광의 위치, 각도, 파장 등에 매우 민감하기 때문에, 이렇게 기록된 홀로그램 렌즈(130)는 도 2의 Pc와 같이 정해진 하나의 중심 픽셀에서 방출된 픽셀광에 대해서만 최대의 회절 효율을 제공하며, 표현하고자하는 픽셀의 거리가 해당 중심 픽셀에서 멀어짐에 따라(ex. 도 2의 PL, PR) 회절 효율이 감소하게 된다. Since the diffraction efficiency of the hologram lens 130 is very sensitive to the position, angle, wavelength, etc. of the incident light, the hologram lens 130 recorded in this way is maximum only for the pixel light emitted from one predetermined central pixel, as shown in Pc of FIG. Provides a diffraction efficiency of , and as the distance of a pixel to be expressed is further away from the corresponding central pixel (eg, P L , P R in FIG. 2 ), the diffraction efficiency decreases.
도 3을 참조하면, 중심 픽셀인 Pc의 위치에서 편차를 가진 인접 픽셀의 경우 효율이 감소함을 알 수 있다. 예를 들면, 도 3의 Pc1 및 Pc2 바깥의 픽셀은 회절 효율이 0에 가까운 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3 , it can be seen that the efficiency decreases in the case of adjacent pixels having deviations from the location of the central pixel Pc. For example, it can be seen that the diffraction efficiency of pixels outside P c1 and P c2 in FIG. 3 is close to zero.
통상적인 증강현실 기기의 사양을 고려하였을 때, 중심 픽셀에서 약 2.5 mm 떨어진 위치 편차가 발생하면 회절 효율이 반 이하로 감소하는 경향을 보인다. Considering the specifications of a typical augmented reality device, the diffraction efficiency tends to decrease to less than half when a positional deviation of about 2.5 mm from the center pixel occurs.
이는 증강현실 영상의 화각이 픽셀 Pc를 중심으로 Pc1~Pc2로 구성된 영역으로 제한되는 문제점을 야기할 수 있다.This may cause a problem in that the angle of view of the augmented reality image is limited to an area composed of P c1 to P c2 centered on the pixel Pc.
여기서, 구체적인 수치는 실제 구현하는 증강현실 장치의 사양에 따라 달라질 수 있으나, 실구현 시 실험적으로 쉽게 Pc1와 Pc2로 표현되는 회절효율 경계값을 찾을 수 있음은 물론이다. Here, the specific numerical value may vary depending on the specifications of the augmented reality device to be actually implemented, but it is of course possible to easily find diffraction efficiency boundary values expressed by P c1 and P c2 experimentally in actual implementation.
이러한 문제는 회절이 발생하지 않는 픽셀의 위치인 PL, PR를 새로운 중심픽셀로 활용할 수 있도록 각도 다중화를 이용하여 또다른 홀로그램 렌즈(130)를 기록함으로써 해결할 수 있다. This problem can be solved by recording another hologram lens 130 using angular multiplexing so that positions of pixels where diffraction does not occur, P L and P R , can be used as new central pixels.
즉, 홀로그램 렌즈(130)는, 특정 방향을 기준으로 하나의 중심 픽셀에서 방출된 픽셀광에 대해서만 최대의 회절 효율을 제공하기 때문에, 서로 다른 방향으로 동작하는 다중화 홀로그램 렌즈 기능을 수행하기 위해, 제1 방향을 기준으로 하는 중심 픽셀(Pc)에서 출광된 제1 픽셀광의 신호빔과 기준빔이 특정 영역에 기록된 이후, 신호빔의 입광 방향과 기준빔의 초점위치가 조정되면, 조정 이전에 기록된 영역에 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔(ex. 중심픽셀이 PL에서 출광된 제2 픽셀광 또는 PR에서 출광된 제3 픽셀광의 신호빔 및 기준빔)이 재차 기록되는 방식으로 제작될 수 있다. That is, since the hologram lens 130 provides the maximum diffraction efficiency only for pixel light emitted from one central pixel based on a specific direction, in order to perform a multiplexing hologram lens function operating in different directions, the first After the signal beam and the reference beam of the first pixel light emitted from the central pixel P c based on one direction are recorded in a specific area, when the light incident direction of the signal beam and the focal position of the reference beam are adjusted, before the adjustment A signal beam whose light incident direction is adjusted in the recorded area and a reference beam whose focus position is adjusted (ex. 2nd pixel light emitted from P L in the center pixel) Alternatively, the signal beam and the reference beam of the third pixel light emitted from PR may be re-recorded.
이 경우 회절이 발생하지 않는 픽셀의 위치인 PL과 PR를 새로운 중심픽셀로 활용할 수 있도록 각도 다중화를 이용하여 또다른 홀로그램 렌즈(130)를 기록함으로써, 증강현실 장치의 화각은 Pc, PL, PR을 중심으로 한 홀로그램 렌즈(130) 3종의 합성으로 이해될 수 있기 때문에, 각도 다중화가 적용되지 않은 경우에 비하여 3배의 화각이 확보될 수 있으며, 이러한 작업을 반복한다면 그 이상의 화각을 확보하는 것도 가능하다.In this case, by recording another hologram lens 130 using angle multiplexing so that PL and PR, positions of pixels where diffraction does not occur, can be used as new central pixels, the angle of view of the augmented reality device is P c , P L , Since it can be understood as a synthesis of three types of hologram lenses 130 centered on P R , a field of view three times greater than in the case where angle multiplexing is not applied can be secured, and if this operation is repeated, more angles of view can be obtained It is also possible to secure.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제작 장치의 설명에 제공된 도면이다. 4 is a diagram provided for explanation of an apparatus for manufacturing a holographic optical element according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제작 장치(이하에서는 '제작 장치'라고 총칭하기로 함)는, 홀로그램 매질의 선택성으로 인한 화각의 한계를 홀로그램 매질에 서로 다른 방향으로 렌즈 기능을 수행하는 다각도의 홀로그램 렌즈를 광기록하여 해결하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 신호빔과 기준빔의 2종 패스로 구성되어 홀로그래픽 매질 위치에서 간섭을 일으키도록 하는 광기록 셋업을 이용하여 각도 다중화된 홀로그램 렌즈를 기록할 수 있다. The device for manufacturing a holographic optical element according to the present embodiment (hereinafter referred to as a 'manufacturing device') is a multi-angle lens function that performs a lens function in different directions in a holographic medium to overcome the limit of the angle of view due to the selectivity of the holographic medium. In order to solve by optical recording the hologram lens of , as shown in FIG. 4, it is composed of two passes of a signal beam and a reference beam, using an optical recording setup to cause interference at the location of the holographic medium. Angle multiplexed hologram lenses can be recorded.
이를 위해, 본 제작 장치는, 제2 광원(210), 분할부(220), 제1 방향조정부(230), 제1 광학소자(240), 제2 방향조정부(250), 제2 광학소자(260) 및 홀로그래픽 매질(270)을 포함할 수 있다. To this end, the manufacturing apparatus includes a second light source 210, a division unit 220, a first direction adjusting unit 230, a first optical element 240, a second direction adjusting unit 250, and a second optical element ( 260) and a holographic medium 270.
제2 광원(210)은 R(Red), G(Green), B(Blue) 파장의 광을 각각 출광하기 위해 복수의 레이저로 구현되거나, 단독으로 사용 가능한 단일 파장의 레이저로 구현될 수 있다. The second light source 210 may be implemented as a plurality of lasers to emit light of R (Red), G (Green), and B (Blue) wavelengths, respectively, or may be implemented as a single wavelength laser that can be used alone.
분할부(220)는, 출광된 하나 이상의 픽셀광이 각각 기준빔과 신호빔으로 분할되어, 서로 다른 방향으로 출광하도록 할 수 있다. The division unit 220 may split one or more emitted pixel lights into a reference beam and a signal beam, respectively, to emit light in different directions.
기준빔과 신호빔의 각 패스에는 빔 패스의 방향을 조절하는 제1 방향조정부(230) 및 제2 방향조정부(250)가 배치될 수 있다. A first direction adjusting unit 230 and a second direction adjusting unit 250 for adjusting the direction of the beam path may be disposed in each path of the reference beam and the signal beam.
구체적으로, 제1 방향조정부(230)는, 분할부(220)에 의해 분할되어 출광되는 신호빔의 방향을 조정하되, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록 마련되며, 제2 방향조정부(250)는, 분할부(220)에 의해 분할되어 출광되는 기준빔의 방향을 조정하되, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록 마련될 수 있다. Specifically, the first direction adjusting unit 230 adjusts the direction of the signal beam split by the dividing unit 220 and emitted, and is provided so as to be able to rotate up, down, left, and right, and the second direction adjusting unit 250, while adjusting the direction of the reference beam divided by the division unit 220 and emitted light, may be provided to be able to rotate up, down, left, right.
여기서, 제1 방향조정부(230) 및 제2 방향조정부(250)는, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록, 최소 1축 이상의 미세한 이동 및 회전 기능을 지원할 수 있다. Here, the first direction adjusting unit 230 and the second direction adjusting unit 250 may support fine movement and rotation functions of at least one axis or more so that rotational movement in up, down, left, and right directions is possible.
이를 위해, 제1 방향조정부(230) 및 제2 방향조정부(250)는, 상, 하, 좌, 우로 회전 이동이 가능하도록, 축 이동을 지원하는 축 이동부와 축 회전을 지원하는 축 회전부를 포함할 수 있다. To this end, the first direction adjusting unit 230 and the second direction adjusting unit 250 include an axis moving unit supporting shaft movement and an shaft rotation unit supporting shaft rotation so as to be able to rotate in up, down, left, and right directions. can include
제1 광학소자(240)는, 제1 방향조정부(230)에 탑재되어 입광된 신호빔의 평행광이 픽셀의 확산광에 대응할 수 있도록, 신호빔의 발산광을 생성하고, 제2 광학소자(260)는, 제2 방향조정부(250)에 탑재되어 입광된 기준빔의 평행광이 픽셀의 확산광에 대응할 수 있도록, 기준빔의 발산광을 생성할 수 있다. The first optical element 240 is mounted on the first direction adjuster 230 and generates diverging light of the signal beam so that the parallel light of the incident signal beam can correspond to the diffused light of the pixel, and the second optical element ( 260) may generate divergent light of the reference beam so that the collimated light of the reference beam mounted on the second direction adjusting unit 250 and received light can correspond to the diffused light of the pixel.
예를 들면, 제1 광학소자(240)는, 구면 및 비구면 오목 렌즈 또는 짧은 초점거리의 볼록 렌즈 등으로 구성되어, 신호빔의 발산광을 생성할 수 있으며, 제2 광학소자(260)는, 구면 및 비구면 렌즈로 구성되어, 기준빔의 발산광을 생성할 수 있다. For example, the first optical element 240 is composed of a spherical and aspheric concave lens or a short focal length convex lens, and can generate divergent light of a signal beam, and the second optical element 260, Consisting of spherical and aspheric lenses, it is possible to generate divergent light of the reference beam.
홀로그래픽 매질(270)은, 신호빔의 발산광 및 기준빔의 발산광의 간섭 패턴이 기록되도록 하되, 신호빔의 입광 방향과 기준빔의 초점위치가 조정될 때마다, 동일 영역을 대상으로 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔의 간섭 패턴이 재차 기록할 수 있다. The holographic medium 270 records the interference pattern of the divergent light of the signal beam and the divergent light of the reference beam. The interference pattern of the adjusted signal beam and the reference beam whose focus position is adjusted can be recorded again.
즉, 홀로그래픽 매질(270)은, 서로 다른 방향으로 동작하는 다중화된 홀로그램 렌즈(130)가 제작되도록 하기 위해, 제1 방향을 기준으로 하는 중심 픽셀(Pc)에서 출광된 제1 픽셀광의 신호빔과 기준빔이 특정 영역에 기록된 이후, 신호빔의 입광 방향과 기준빔의 초점위치가 조정되면, 조정 이전에 기록된 영역에 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔이 재차 기록될 수 있다. That is, the holographic medium 270, in order to manufacture the multiplexed hologram lens 130 operating in different directions, the signal of the first pixel light emitted from the central pixel P c based on the first direction After the beam and the reference beam are recorded in a specific area, if the direction of incident light of the signal beam and the focal position of the reference beam are adjusted, the signal beam with the adjusted direction of incident light and the reference beam with the adjusted focal position are in the area recorded before the adjustment. can be re-recorded.
도 5 내지 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 렌즈(130)를 다중화하는 과정의 설명에 제공된 도면이다. 5 to 7 are views provided to explain a process of multiplexing the hologram lens 130 according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제작 장치는, Pc에 위치한 점광원을 시준 또는 확대하는 홀로그래픽 매질(270)을 기록한 뒤, 제1 방향조정부(230), 제1 광학소자(240), 제2 방향조정부(250) 및 제2 광학소자(260)를 조정하여 기록빔의 초점위치와 신호빔의 입광 방향을 조정한 뒤 동일한 홀로그래픽 매질(270)의 동일 영역 또는 격자(픽셀)를 재차 기록할 수 있다. 5 to 7, the manufacturing device records a holographic medium 270 that collimates or magnifies the point light source located on the PC, and then the first direction adjusting unit 230, the first optical element 240, 2 After adjusting the focal position of the recording beam and the incident direction of the signal beam by adjusting the direction adjusting unit 250 and the second optical element 260, the same area or lattice (pixel) of the same holographic medium 270 is recorded again. can do.
이러한 기록 과정을 서로 다른 각도로 2회 반복하여 최종적으로 3종의 서로 다른 방향(중식 픽셀이 Pc, PL, PR인 각각의 방향)으로 동작하는 다중화된 홀로그램 렌즈(130)를 제작할 수 있다. 또한, 이러한 기록 과정을 반복적으로 적용함으로써 그 이상의 다중화를 통하여 화각을 매우 증대시키는 것도 가능하다.This recording process is repeated twice at different angles, and finally three different directions (mid-sized pixels are Pc, P L , A multiplexed hologram lens 130 operating in each direction (P R ) may be manufactured. In addition, it is possible to greatly increase the angle of view through further multiplexing by repeatedly applying such a recording process.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치를 이용하여, 영상의 밝기 편차를 캘리브레이션 하는 과정의 설명에 제공된 도면이고, 도 9는, 캘리브레이션(보상) 전 촬상 영상이 예시된 도면이며, 도 10은, 캘리브레이션 과정에서의 보상 가중치 분포가 예시된 도면이다. 8 is a diagram provided for explanation of a process of calibrating the brightness deviation of an image using an augmented reality device using a holographic lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an example of a captured image before calibration (compensation). 10 is a diagram illustrating a distribution of compensation weights in a calibration process.
도 4 내지 도 7을 참조하여 전술한 제작장치를 이용하여 제작된 홀로그램 렌즈(130)가 적용되는 증강현실 장치는, 화각 및 시역이 확장되나, 각 중심픽셀로부터 떨어진 픽셀의 상대적 위치에 따라 효율이 다르기 때문에 영상의 밝기 균일도가 저하될 수 있다. The augmented reality device to which the holographic lens 130 manufactured using the manufacturing device described above with reference to FIGS. 4 to 7 is applied expands the angle of view and the field of view, but the efficiency increases according to the relative position of pixels away from each central pixel. Therefore, brightness uniformity of the image may be deteriorated.
즉, 본 증강현실 장치는, 서로 다른 방향을 기준으로 하는 각각의 중심 픽셀로부터 떨어진 픽셀의 상대적 위치에 따라 영상의 밝기 균일도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 전술한 제1 광원(110), 확산판(120) 및 홀로그램 렌즈(130) 이외에 영상의 밝기 편차를 사전에 보상하는 캘리브레이션부(미도시)를 더 포함할 수 있다. That is, the present augmented reality device, in order to prevent the brightness uniformity of the image from deteriorating according to the relative positions of pixels away from each central pixel based on different directions, the above-described first light source 110, the diffusion plate In addition to the hologram lens 120 and the hologram lens 130, a calibration unit (not shown) may be further included to compensate for the brightness deviation of the image in advance.
캘리브레이션부는, 백색 단색 입력에 대하여 카메라로 관측되는 가상 영상의 영역별 밝기 분포를 추출한 뒤, 추출 결과를 역보상하여 모든 투사 영상에 대하여 영역별 또는 픽셀별 밝기 보상을 위한 가중치를 적용할 수 있다. The calibration unit may extract a brightness distribution for each region of a virtual image observed by a camera for a white monochrome input, inversely compensate the extraction result, and apply a weight for brightness compensation for each region or pixel to all projected images.
예를 들면, 도 9에 도시된 원본 영상 L를 구성하는 i행 j열 화소의 밝기 L i,j 는, 가상 영상의 i행 j열의 화소 밝기가 I i,j 이며, L' i,j 가 보상되어 최종 투사되어야 하는 가상영상의 밝기(휘도) 값이며, I max 가 I i,j 의 최대치인 경우, 캘리브레이션부에 의해, 아래 수식과 같이 밝기 보상이 이루어질 수 있다. For example, the brightness L i,j of pixels in row i and column j constituting the original image L shown in FIG . It is the brightness (luminance) value of the virtual image to be compensated and finally projected, and when I max is the maximum value of I i,j, brightness compensation may be performed by the calibration unit as shown in the following formula.
(수식) (formula)
여기서, 캘리브레이션부의 휘도 보상은 프로젝션 모듈에서 각 픽셀광을 표현할 때, 광 소스(레이저 다이오드 등)의 밝기 자체를 전류를 이용하여 조절하는 방식으로 이뤄질 수 있으며, 또는 영상처리적 관점에서 모든 투사 영상에 대하여 사전 보상된 캘리브레이션 수치를 적용함으로써, 별도의 하드웨어적 튜닝 없이도 균일도를 확보할 수도 있다.Here, the luminance compensation of the calibration unit may be performed by adjusting the brightness of the light source (laser diode, etc.) using current when each pixel light is expressed in the projection module, or from an image processing point of view, all projection images Uniformity can be secured without separate hardware tuning by applying a pre-compensated calibration value for
이를 통해, 증강현실 콘텐츠를 관측 가능한 아이박스를 증대시킴으로써 보다 넓은 범위에서 사용자의 콘텐츠 관측을 가능하도록 할 수 있으며, 나아가 서로 다른 방향을 기준으로 하는 각각의 중심 픽셀로부터 떨어진 픽셀의 상대적 위치에 따라 영상의 밝기 균일도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.Through this, by increasing the eyebox capable of observing augmented reality content, it is possible to observe the user's content in a wider range, and furthermore, according to the relative position of pixels away from each central pixel based on different directions, the image It is possible to prevent the brightness uniformity from deteriorating.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is common in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those who have knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
110 : 광원
120 : 확산판
130 : 홀로그램 렌즈
210 : 광원
220 : 분할부
230 : 제1 방향조정부
240 : 제1 광학소자
250 : 제2 방향조정부
260 : 제2 광학소자
270 : 홀로그래픽 매질110: light source
120: diffusion plate
130: hologram lens
210: light source
220: divider
230: first direction adjustment unit
240: first optical element
250: second direction adjustment unit
260: second optical element
270: holographic medium
Claims (8)
광원의 전방(前方)에 위치하여, 광원으로부터 광경로를 따라 투사되는 픽셀광이 확산되도록 하는 확산판; 및
표현하고자 하는 픽셀의 거리가 해당 중심 픽셀에서 멀어짐에 따라 회절 효율이 감소하는 것을 방지하기 위해, 서로 다른 방향으로 동작하는 다중화 홀로그램 렌즈 기능을 수행하는 홀로그램 렌즈;를 포함하고,
홀로그램 렌즈는,
서로 다른 방향으로 동작하는 다중화 홀로그램 렌즈 기능을 수행하기 위해, 제1 방향을 기준으로 하는 중심 픽셀(Pc)에서 출광된 제1 픽셀광의 신호빔과 기준빔이 특정 영역에 기록된 이후, 신호빔의 입광 방향과 기준빔의 초점위치가 조정되면, 조정 이전에 기록된 영역에 입광 방향이 조정된 신호빔과 초점위치가 조정된 기준빔이 재차 기록되는 방식으로 제작되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치.
a light source that emits pixel light;
a diffusion plate positioned in front of the light source to diffuse pixel light projected from the light source along an optical path; and
In order to prevent the diffraction efficiency from decreasing as the distance of the pixel to be expressed increases from the corresponding central pixel, the hologram lens performs a multiplexing holographic lens function that operates in different directions; includes,
holographic lenses,
In order to perform a multiplexing holographic lens function operating in different directions, after the signal beam and the reference beam of the first pixel light emitted from the central pixel P c based on the first direction are recorded in a specific area, the signal beam When the light incident direction and the focal position of the reference beam are adjusted, the signal beam whose light incident direction is adjusted and the reference beam whose focal position is adjusted are recorded again in the area recorded before the adjustment. augmented reality device.
서로 다른 방향을 기준으로 하는 각각의 중심 픽셀로부터 떨어진 픽셀의 상대적 위치에 따라 영상의 밝기 균일도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 영상의 밝기 편차를 사전에 보상하는 캘리브레이션부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치.
The method of claim 4,
In order to prevent the brightness uniformity of the image from deteriorating according to the relative positions of pixels away from each central pixel based on different directions, a calibration unit that compensates for brightness deviation of the image in advance; characterized in that it further includes. Augmented reality device using a holographic lens to do.
캘리브레이션부는,
백색 단색 입력에 대하여 카메라로 관측되는 가상 영상의 영역별 밝기 분포를 추출한 뒤, 추출 결과를 역보상하여 모든 투사 영상에 대하여 영역별 또는 픽셀별 밝기 보상을 위한 가중치를 적용하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치.
The method of claim 6,
calibration department,
A hologram lens characterized by extracting a brightness distribution for each region of a virtual image observed by a camera for a white monochromatic input, inversely compensating the extraction result, and applying weights for brightness compensation for each region or pixel to all projected images. Augmented reality device using.
원본 영상 L를 구성하는 i행 j열 화소의 밝기 L i,j 는,
가상 영상의 i행 j열의 화소 밝기가 I i,j 이며, L' i,j 가 보상되어 최종 투사되어야 하는 가상영상의 밝기(휘도) 값이며, I max 가 I i,j 의 최대치인 경우, 아래 수식을 참조하여 밝기 보상이 이루어지는 것을 특징으로 하는 홀로그램 렌즈를 이용한 증강현실 장치.
(수식) The method of claim 7,
The brightness L i,j of the pixels in row i and column j constituting the original image L is
If the pixel brightness of row i of the virtual image is I i,j , and L ' i,j is the brightness (luminance) value of the virtual image to be compensated and finally projected, and I max is the maximum value of I i,j , Augmented reality device using a holographic lens, characterized in that the brightness compensation is made by referring to the formula below.
(formula)
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