KR101693150B1

KR101693150B1 - Vr과 ar의 선택적 제공이 가능한 광학 시스템

Info

Publication number: KR101693150B1
Application number: KR1020160078361A
Authority: KR
Inventors: 김휘운
Original assignee: 김휘운
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-01-05

Abstract

VR/AR 광학 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 광학 시스템은, 영상 기기가 장착되는 본체, 영상 기기에 표시된 영상을 사용자 측으로 반사하는 반사 거울, 영상 기기에 표시된 영상을 사용자 측으로 반사하면서 외부에서 입사되는 영상을 사용자 측으로 투과하는 투과형 거울 및 반사 거울과 투과형 거울 중 어느 하나를 상기 사용자의 시야 창에 위치시키는 선택부를 포함한다. 이에 의해, 하나의 광학 시스템으로 VR과 AR의 선택적 제공이 가능해진다.

Description

VR과 AR의 선택적 제공이 가능한 광학 시스템{Optical System for Selectively Providing VR and AR}

본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실감형 영상을 제공하는 광학 시스템에 관한 것이다.

도 1은 현재 출시되어 있는 VR(Virtual Reality) 시스템의 사진이다. 도 1에 제시된 VR 시스템은 스마트 폰을 전방에 장착하여 스마트 폰에서 생성되는 영상으로 사용자에게 VR을 제공한다. 스마트 폰을 이용하여 VR 시스템의 단가를 낮추었다는 점에서 획기적이라는 평가를 받고 있다.

도 1에 도시된 VR 시스템에 의한 VR 제공 방법을 도 2에 개념적으로 나타내었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈(20)를 이용하여 스마트 폰(10)의 디스플레이에 표시된 VR 영상을 확대하여 준다. 즉, 외부(전방)가 보이지 않는 몰입형의 VR 시스템이다.

기존의 VR 시스템으로는 실감형 영상의 다른 타입인 AR(Augmented Reality)을 제공하는 것은 불가능하다. AR을 위해서는 별도의 AR 시스템을 구매하여야 하는데, 소비자의 경제적인 부담으로 이어지며, 휴대가 불편해지는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, VR과 AR을 선택적으로 제공할 수 있는 타입의 광학 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 광학 시스템은, 영상 기기가 장착되는 본체; 상기 영상 기기에 표시된 영상을 사용자 측으로 반사하는 반사 거울; 상기 영상 기기에 표시된 영상을 상기 사용자 측으로 반사하면서 외부에서 입사되는 영상을 상기 사용자 측으로 투과하는 투과형 거울; 및 상기 반사 거울과 상기 투과형 거울 중 어느 하나를 상기 사용자의 시야 창에 위치시키는 선택부;를 포함한다.

그리고, 상기 선택부는, VR 모드에서는 상기 반사 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시키고, AR 모드에서는 상기 투과형 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시킬 수 있다.

또한, 상기 선택부는, 상기 반사 거울과 상기 투과형 거울이 형성되어 있는 필름을 슬라이드 시키면서, 상기 사용자의 시야 창에 해당 거울을 위치시킬 수 있다.

그리고, 상기 반사 거울은, 상기 필름의 제1 영역에 제1 물질이 코팅되어 형성되고, 상기 투과형 거울은, 상기 필름의 제2 영역에 제2 물질이 코팅되어 형성되며, 상기 제1 물질의 반사율은, 상기 제2 물질의 반사율 보다 높을 수 있다.

또한, 상기 반사 거울은, 상기 필름의 제1 영역에 특정 물질이 제1 농도로 코팅되어 형성되고, 상기 투과형 거울은, 상기 필름의 제2 영역에 특정 물질이 제2 농도로 코팅되어 형성되며, 상기 제1 농도는 상기 제2 농도 보다 높을 수 있다.

그리고, 상기 선택부는, 제1 방향으로 동작하면 상기 반사 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시키고, 제2 방향으로 동작하면 상기 투과형 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시킬 수 있다.

또한, 상기 선택부는, 상기 반사 거울이 상기 사용자의 시야 창에 위치하면, 상기 투과형 거울을 상기 본체의 상부와 하부 중 어느 하나에 수납하고, 상기 투과형 거울이 상기 사용자의 시야 창에 위치하면, 상기 반사 거울을 상기 본체의 상부와 하부 중 다른 하나에 수납할 수 있다.

그리고, 상기 영상 기기는, 상기 본체의 내부에서 상부에 장착될 수 있다.

또한, 상기 외부는 상기 본체의 전방일 수 있다.

그리고, 상기 영상 기기는 스마트 폰일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 광학 시스템으로 VR과 AR의 선택적 제공이 가능하여, 저비용으로 2가지 실감 정보 영상을 감상할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 광학 시스템으로 VR과 AR의 선택적 제공이 가능하여, 서로 다른 타입의 실감 정보 영상 감상을 위해 2가지 타입의 광학 시스템을 휴대할 필요가 없어, 휴대가 간편해진다.

도 1은 현재 출시되어 있는 VR 시스템의 사진,
도 2는, 도 1에 제시된 VR 시스템에 의한 VR 제공 방법을 개념적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR/AR 광학 시스템의 외관을 개략적으로 도시한 도면,
도 4 및 도 5는, 도 3에 도시된 VR/AR 광학 시스템의 내부 구조와 VR/AR의 선택적 제공을 위한 메커니즘을 도시한 도면, 그리고,
도 6은 스마트 폰에 의한 VR/AR 영상 생성 과정의 설명에 제공되는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR/AR 광학 시스템의 외관을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 광학 시스템은, 스마트 폰(10)에 표시되는 영상을 이용하여, VR과 AR을 선택적으로 제공하는 시스템이다.

VR과 AR을 선택적으로 제공하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 광학 시스템은, 반사형 거울과 투과형 거울을 교체하면서 선택적으로 활용한다.

또한, AR을 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, VR/AR 광학 시스템의 전방에는 투시 창(130)이 마련되어 있다. 전방의 현실 영상을 사용자에게 투과시키기 위함이다.

투시 창(130)을 가리지 않도록, 스마트 폰(10)은 VR/AR 광학 시스템 본체(110)의 내부 중 상부에 장착된다.

또한, 본체(110)를 사용자의 양안에 착용하기 위한 착용부(120)가 형성된다. 착용부(120)는 플라스틱 재질의 걸이 타입은 물론, 탄성력이 있는 밴드로 구현 가능하다.

도 4에는, 도 3에 도시된 VR/AR 광학 시스템의 내부 구조와 VR/AR의 선택적 제공을 위한 메커니즘을 도시하였다. 도 4는, 도 3에 도시된 VR/AR 광학 시스템을 중앙에서 절단하여 도시한 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, VR/AR 광학 시스템에는, 투시 창(130), 반사 거울(140), 투과형 거울(150), 거울 선택부(160) 및 렌즈(170)가 포함된다. 또한, 전술한 바와 같이, 상부에는 스마트 폰(10)이 장착된다. 장착시 스마트 폰(10)의 디스플레이는 하부를 향한다.

반사 거울(140)은 스마트 폰(10)에 표시된 영상을 사용자 측으로 반사한다. 반사 거울(140)은 90% 이상의 반사율을 갖는 거울로 구현함이 바람직하다. 투시 창(130)을 통해 투과되는 전방의 현실 영상은, 반사 거울(140)에 의해 차단되어 사용자 측으로 전달되지 않는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 반사 거울(140)이 사용자의 시야 창에 위치하는 경우, 스마트 폰(10)에는 VR 영상이 표시되도록 조작/제어된다. 이에, 사용자는 몰입형의 VR 영상을 감상할 수 있게 된다.

투과형 거울(150)은 투과되는 영상에 대해 50%는 반사하고 나머지 50%는 투과시키는 소자로, AR 제공을 위해 사용된다.

후술할 거울 선택부(160)에 의해, 사용자의 시야 창에 위치한 반사 거울(140)은 투과형 거울(150)로 교체될 수 있다. 도 5에는 투과형 거울(150)이 사용자의 시야 창에 위치한 상태를 도시하였다.

도 5에서, 투과형 거울(150)은 스마트 폰(10)에 표시된 영상에 대해 50%는 사용자 측으로 반사하고, 나머지 50%는 투과시킨다. 아울러, 투과형 거울(150)은 투시 창(130)을 통해 입사되는 전방의 현실 영상에 대해서도 50%는 사용자 측으로 반사하고, 나머지 50%는 투과시킨다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 투과형 거울(150)이 사용자의 시야 창에 위치하는 경우, 스마트 폰(10)에는 AR 영상이 표시되도록 조작/제어된다. 이에, 사용자는 씨-스루(see-through) 형의 AR 영상을 감상할 수 있게 된다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 반사 거울(140)과 투과형 거울(150)은 한 장의 필름 상에서 각기 다른 영역에 형성된다.

구체적으로, 필름의 일 영역에 반사율이 높은 물질을 코팅하여 반사 거울(140)을 형성하고, 필름의 다른 영역에 반사율이 그 보다 낮은 물질을 코팅하여 투과형 거울(150)을 형성할 수 있다.

다른 방법으로, 필름의 일 영역에 반사 물질을 높은 농도로 코팅하여 반사 거울(140)을 형성하고, 필름의 다른 영역에 반사 물질을 그 보다 낮은 농도로 코팅하여 투과형 거울(150)을 형성하는 것도 가능하다.

거울 선택부(160)는 반사 거울(140)과 투과형 거울(150)이 형성되어 있는 필름을 슬라이드 시키면서, 사용자의 시야 창에 선택적으로 거울을 위치시킨다.

즉, 거울 선택부(160)는 사용자가 VR 모드로 선택/조작한 경우 필름을 일 방향으로 슬라이드 시켜 반사 거울(140)을 사용자의 시야 창에 위치시키고, 사용자가 AR 모드로 선택/조작한 경우 필름을 타 방향으로 슬라이드 시켜 투과형 거울(150)을 사용자의 시야 창에 위치시킨다.

일 방향의 슬라이드는 거울 선택부(160)를 구성하는 하부 롤러는 필름을 감고 상부 롤러는 감은 필름을 풀도록 동작시켜 구현한다. 그리고, 타 방향의 슬라이드는 이와 반대로, 상부 롤러는 필름을 감고 하부 롤러는 감은 필름을 풀도록 동작시켜 구현한다.

VR 모드를 위해 반사 거울(140)이 사용자의 시야 창에 위치하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 거울 선택부(160)에 의해 투과형 거울(150)은 VR/AR 시스템의 하부에 수납된다.

그리고, AR 모드를 위해 투과형 거울(150)이 사용자의 시야 창에 위치하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 거울 선택부(160)에 의해 반사 거울(140)은 VR/AR 시스템의 상부에 수납된다.

한편, 거울 선택부(160)에 의한 필름의 슬라이드는 모터 구동에 의한 동력식(자동)으로 구현 가능함은 물론, 사용자의 조작에 의한 무동력식(수동)으로도 구현 가능하다.

스마트 폰(10)에 표시된 영상은 반사 거울(140)에서 반사되어 사용자 측으로 전달된다. 또한, 사용자의 시야 창에 위치하는 거울(140, 150)은 광축에 대해 45도로 기울어지게 배치된다.

이에 따라, 스마트 폰(10)에서 VR 영상과 AR 영상을 생성하여 표시하는 애플리케이션은, 도 6에 도시된 바와 같이 원 영상을 상하로 반전하고 상하로 리사이징(확대)하여 표시한다. 사용자가 느끼는 영상 왜곡을 없애기 위함이다.

지금까지, VR과 AR의 선택적 제공이 가능한 VR/AR 광학 시스템에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.

위 실시예에서, 거울 선택부(160)는 슬라이드 방식으로 반사 거울(140)과 투과형 거울(150) 중 하나를 선택하는 구조인 것을 상정하였으나, 예시적인 것에 불과하다. 슬라이드 방식 이외의 다른 방식으로 이들을 교체할 수 있도록 거울 선택부(160)를 구현하는 경우도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

VR/AR 광학 시스템에는 스마트 폰(10)이 장착되어 VR 영상과 AR 영상을 제공하는 것으로 도시하고 설명하였는데, 스마트 폰(10)은 다른 종류의 영상 기기로 대체될 수 있다.

또한, 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.

110 : 본체 120 : 착용부
130 : 투시 창 140 : 반사 거울
150 : 투과형 거울 160 : 거울 선택부
170 : 렌즈

Claims

영상 기기가 장착되는 본체;
상기 영상 기기에 표시된 영상을 사용자 측으로 반사하는 반사 거울;
상기 영상 기기에 표시된 영상을 상기 사용자 측으로 반사하면서 외부에서 입사되는 영상을 상기 사용자 측으로 투과하는 투과형 거울; 및
상기 반사 거울과 상기 투과형 거울 중 어느 하나를 상기 사용자의 시야 창에 위치시키는 선택부;를 포함하고,
상기 선택부는,
상기 반사 거울과 상기 투과형 거울이 형성되어 있는 필름을 슬라이드 시키면서, 상기 사용자의 시야 창에 해당 거울을 위치시키고,
상기 반사 거울은, 상기 필름의 제1 영역에 제1 물질이 코팅되어 형성되고,
상기 투과형 거울은, 상기 필름의 제2 영역에 제2 물질이 코팅되어 형성되며,
상기 제1 물질의 반사율은, 상기 제2 물질의 반사율 보다 높은 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 선택부는,
VR 모드에서는 상기 반사 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시키고, AR 모드에서는 상기 투과형 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시키는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
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청구항 1에 있어서,
상기 반사 거울은, 상기 필름의 제1 영역에 특정 물질이 제1 농도로 코팅되어 형성되고,
상기 투과형 거울은, 상기 필름의 제2 영역에 특정 물질이 제2 농도로 코팅되어 형성되며,
상기 제1 농도는 상기 제2 농도 보다 높은 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 선택부는,
제1 방향으로 동작하면 상기 반사 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시키고, 제2 방향으로 동작하면 상기 투과형 거울을 상기 사용자의 시야 창에 위치시키는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 선택부는,
상기 반사 거울이 상기 사용자의 시야 창에 위치하면, 상기 투과형 거울을 상기 본체의 상부와 하부 중 어느 하나에 수납하고,
상기 투과형 거울이 상기 사용자의 시야 창에 위치하면, 상기 반사 거울을 상기 본체의 상부와 하부 중 다른 하나에 수납하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 영상 기기는,
상기 본체의 내부에서 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 외부는 상기 본체의 전방인 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 영상 기기는 스마트 폰인 것을 특징으로 하는 광학 시스템.