KR101833286B1 - Augmented Reality Wearable System Using Holographic Optical Element - Google Patents

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KR101833286B1
KR101833286B1 KR1020160167913A KR20160167913A KR101833286B1 KR 101833286 B1 KR101833286 B1 KR 101833286B1 KR 1020160167913 A KR1020160167913 A KR 1020160167913A KR 20160167913 A KR20160167913 A KR 20160167913A KR 101833286 B1 KR101833286 B1 KR 101833286B1
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송혁규
이영철
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(주)신진스틸
송혁규
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Abstract

The present invention relates to an augmented reality wearable system using a holographic optical element to secure wide field of view angle (FOV) while reducing optical elements. The present invention includes: a light source input unit which digitalizes an image signal and generates a laser light source; an optical waveguide to transmit the laser light source provided from the light source input unit without loss; first and second mirror units (mirror 1, mirror 2) to reflect and transmit the laser light source inputted through the optical waveguide; a microelectromechanical system (MEMS) which controls color and brightness transmitted at each image dot by collecting the laser light source transmitted from the first and second mirror units (mirror 1, mirror 2); and a holographic optical unit which displays image information light-collected and controlled through the MEMS while forming a projection angle in the front of the view field of a user.

Description

홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템{Augmented Reality Wearable System Using Holographic Optical Element}[0001] The present invention relates to an Augmented Reality Wearable System using holographic optical element,

본 발명은 증강현실 웨어러블시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저를 광원으로 하는 영상 장치에서 홀로그램광학소자를 이용하여 폭넓은 시야각을 확보할 수 있는 홀로그래픽광학소자(Holographic Optical Element; HOE}를 이용한 증강현실 웨어러블시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an augmented reality wearable system, and more particularly to an augmented reality wearable system using a holographic optical element (HOE) capable of securing a wide viewing angle by using a hologram optical element in an imaging apparatus using a laser as a light source. Augmented reality wearable system.

최근 정보 통신 지속적인 기술의 발전으로 실제현실 상의 객체에 실시간으로 가상현실 데이터를 표시하는 증강현실(Augmented Reality) 기반의 장치의 개발이 확대되고 있다. Recently, development of augmented reality based devices that display real-time virtual reality data on real-life objects has been expanded due to continuous development of information communication technology.

한국특허출원공개 번호 제10-2011-0136018는 종래의 증강현실장치의 구성에 관한 기술이다. Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0136018 is a technology related to the configuration of a conventional augmented reality apparatus.

이러한 증강현실을 구현하기 위한 가장 첫 번째 요인이 현실을 직시할 수 있는 자연적인 외부 환경과의 융합화 되는 가상의 영상 구현이라고 할 수 있다. 그러기 위해서는 안경처럼 착용하여 투명한 상태에서 외부를 볼 수 있고 그 앞에 가상의 영상을 표시하도록 하는 것이 장치의 개발이 필요하다는 것을 인식하였다.The first factor to realize such augmented reality is the virtual image realization which is fused with the natural external environment that can face the reality. In order to do so, we recognized that it is necessary to develop a device that can be worn like a pair of glasses and can see the outside in a transparent state and display a virtual image in front of it.

이러한 방식을 흔히 자연적인 전방 투시 방식(Natural See-Through) 이라 한다. This approach is often referred to as natural front-view.

이러한 방식을 구현하기 위하여서는 안경을 착용한 상태에서 외부를 보는 것이 착용하지 않은 상태와 같거나 거의 유사하여야 한다는 조건을 충족하여야 하고, 또한 착용의 부담을 줄이기 위하여 경량화 하여야 한다는 문제점이 있다는 것을 발견하였다. In order to implement such a method, it has been found that there is a problem that the condition that the outside should be the same as or almost similar to the state in which the outside is worn and the weight should be reduced in order to reduce the burden of wearing .

따라서 단순한 구조의 광학적 구성이 필수적이며 해결하여야 할 문제점으로 남아있다. Therefore, optical structure of a simple structure is essential and remains a problem to be solved.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적으로 하는 바는 레이저를 광원으로 하는 영상 장치에서 홀로그램광학소자를 이용하여 광학적 요소를 줄이면서도 매우 넓은 시야각(FOV: Field of View Angle)을 확보 할 수 있도록 하는 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템을 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus using a laser as a light source and a hologram optical element for reducing optical elements and providing a wide field of view angle (FOV) The present invention is to provide an augmented reality wearable system using a holographic optical element.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템은, 영상신호를 디지털화하고 레이저 광원을 발생시키는 광원입력부와; 상기 광원입력부로부터 제공되는 레이저 광원을 손실없이 전달하기 위한 광 도파관(Fiber Optic)과; 상기 광 도파관(Fiber Optic)을 통해 입력된 레이저 광원을 반사하여 전달하기 위한 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)와; 상기 제1, 제2 미러부로부터 전달된 레이저 광원을 집광하여 각각의 영상 도트(dot)마다 전달된 색상과 밝기를 조절하는 미세전자기계 제어시스템(MEMS; Microelectromechanical Systems)과; 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)을 통해 집광되고 조절된 영상정보를 사용자의 시야 전방에 투사각을 형성하며 표시하기 위한 홀로그래픽광학부;를 포함하여 이루어지는 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템으로서, 상기 홀로그래픽광학부는, 전방투시형의 헤드셋으로 구성되고, 광 시야각(Wide FOV)을 확보할 수 있도록 홀로그래픽광학소자를 채용하되, 상기 홀로그래픽광학소자는 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)으로 발생 및 제공되는 영상신호와 35.72도의 내각을 갖도록 설치되어 광 시야각을 확보하도록 구성으로 함으로써 달성할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, an augmented reality wearable system using a holographic optical element includes a light source input unit for digitizing an image signal and generating a laser light source; An optical waveguide for transmitting the laser light source provided from the light source input unit without loss; First and second mirror units (Mirror 1, Mirror 2) for reflecting and transmitting a laser light source input through the optical fiber; A microelectromechanical system (MEMS) for condensing the laser light source transmitted from the first and second mirror units to adjust the color and brightness of each image dot; And a holographic optical unit for forming and projecting image information converged and adjusted through the microelectromechanical control system (MEMS) on a visual field of the user in front of a visual field of the user, the holographic optical system comprising: Wherein the holographic optical unit comprises a front perspective type headset and employs a holographic optical element so as to secure a wide viewing angle, wherein the holographic optical element is a micro electro mechanical system (MEMS) And an internal angle of 35.72 degrees so as to secure a wide viewing angle.

이때, 상기 광원입력부는, 영상을 색상별로 표시하기 위해 적색레이저 다이오드(12R), 그린레이저 다이오드(12G), 블루레이저 다이오드(12B)를 구비하고, 상기 각 레이저 다이오드로부터 발생 및 제공되는 영상정보를 빛의 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 다이크로익 필터(dichroic filter)(14a,14b)와, 영상의 이미지를 정보를 처리하기 위한 이미지 필터(De-speckle)(16)를 구비하여 상기 광 도파관(Fiber Optic)으로 영상의 광원을 출력하는 것이 바람직하다. Here, the light source input unit includes a red laser diode 12R, a green laser diode 12G, and a blue laser diode 12B for displaying an image by color, and the image information generated and provided from each laser diode A dichroic filter 14a and 14b for selectively passing the light according to the wavelength of light and an image filter 16 for processing information of an image of the image, Fiber Optic) to output the light source of the image.

또, 상기 홀로그래픽광학부는, 조절된 영상정보를 사용자의 시야 전방에 노출시켜 표시하기 위한 홀로그래픽광학소자(50a,50b,50h)를 추가로 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다. The holographic optical unit may further include holographic optical elements 50a, 50b and 50h for exposing and displaying the adjusted image information in front of the user's view.

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본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 레이저를 광원으로 하는 영상 장치에서 홀로그램광학소자를 이용하여 광학적 요소를 줄이면서도 매우 넓은 시야각(FOV: Field of View Angle)을 확보 할 수 있는 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템을 제공하는 효과를 제공할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, in a video apparatus using a laser as a light source, a hologram optical element is used to enhance a field of view angle (FOV) It is possible to provide an effect of providing a real wearable system.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 광원 발생과 그 처리 공정을 설명하기 위해 도시한 부분 구성도,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 광학구성의 원리와 작용을 설명하기 위해 도시한 예시 구성도,
도 5는 홀로그래픽광학소자의 구성 및 작용원리를 설명하기 위한 참고도.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an augmented reality wearable system using a holographic optical element according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial block diagram illustrating a light source generation process and a process of the augmented reality wearable system using the holographic optical device according to a preferred embodiment of the present invention.
FIGS. 3 to 4 are exemplary structural views illustrating the principle and operation of an optical configuration of an augmented reality wearable system using a holographic optical element according to a preferred embodiment of the present invention,
5 is a reference diagram for explaining a configuration and a working principle of a holographic optical element.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하면서 보다 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(실시 예)(Example)

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템은, 영상신호를 디지털화하고 레이저 광원을 발생시키는 광원입력부와; 상기 광원입력부로부터 제공되는 레이저 광원을 손실없이 전달하기 위한 광 도파관(Fiber Optic)과; 상기 광 도파관(Fiber Optic)을 통해 입력된 레이저 광원을 반사하여 전달하기 위한 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)와; 상기 제1, 제2 미러부로부터 전달된 레이저 광원을 집광하여 각각의 영상 도트(dot)마다 전달된 색상과 밝기를 조절하는 미세전자기계 제어시스템(MEMS; Microelectromechanical Systems)과; 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)을 통해 집광되고 조절된 영상정보를 사용자의 시야 전방에 투사각을 형성하며 표시하기 위한 홀로그래픽광학부;를 포함하여 이루어지는 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템에 있어서,
상기 홀로그래픽광학부는, 전방투시형의 헤드셋으로 구성되고, 광 시야각(Wide FOV)을 확보할 수 있도록 홀로그래픽광학소자를 채용하되,
상기 홀로그래픽광학소자는 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)으로 발생 및 제공되는 영상신호와 35.72도의 내각을 갖도록 설치되어 광 시야각을 확보하도록 구성으로 하는 것을 특징으로 한다.
According to a preferred embodiment of the present invention, an augmented reality wearable system using a holographic optical element includes a light source input unit for digitizing an image signal and generating a laser light source; An optical waveguide for transmitting the laser light source provided from the light source input unit without loss; First and second mirror units (Mirror 1, Mirror 2) for reflecting and transmitting a laser light source input through the optical fiber; A microelectromechanical system (MEMS) for condensing the laser light source transmitted from the first and second mirror units to adjust the color and brightness of each image dot; And a holographic optical unit for forming a projection angle and displaying the image information converged and adjusted through the microelectromechanical control system (MEMS) in front of the user's field of view, and an augmented reality wearable system using the holographic optical element As a result,
Wherein the holographic optical unit comprises a front perspective type headset and adopts a holographic optical element so as to secure a wide viewing angle (Wide FOV)
And the holographic optical element is installed to have an internal angle of 35.72 degrees with the image signal generated and provided by the micro electro mechanical system (MEMS), thereby securing a wide viewing angle.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 구성 및 작용을 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명하기로 한다. The configuration and operation of the augmented reality wearable system using the holographic optical element according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 광원 발생과 그 처리 공정을 설명하기 위해 도시한 부분 구성도이다. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an augmented reality wearable system using a holographic optical element according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a holographic optical element according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial block diagram illustrating a light source generation process and a processing process of the augmented reality wearable system.

또, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 광학구성의 원리와 작용을 설명하기 위해 도시한 예시 구성도이고, 도 5는 홀로그래픽광학소자의 구성 및 작용원리를 설명하기 위한 참고도를 각각 도시한다. FIGS. 3 to 4 are diagrams for explaining the principle and operation of an optical configuration of an augmented reality wearable system using a holographic optical element according to a preferred embodiment of the present invention. And a reference diagram for explaining the configuration and operation principle of the device, respectively.

사용자의 사용상의 편리성을 위하여 증강현실을 착용가능하도록 구현하기 위해서는 안경을 착용한 상태에서 외부를 보는 상태가 안경을 착용하지 않은 상태와 거의 같거나 유사하여야 할 필요성이 있다. In order to make the augmented reality wearable for the user's convenience of use, it is necessary that the state in which the user wears glasses is almost the same as or similar to the state in which the user does not wear the glasses.

이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템(100)에서는 홀로그래픽광학소자부홀로그래픽광학부((50) 및 이를 구성하는 것으로서 경량의 홀로그래픽광학소자(50a,50b,50h)를 채용하였다. To this end, in the augmented reality wearable system 100 using the holographic optical element according to the preferred embodiment of the present invention, the holographic optical element holographic optical element 50 and the lightweight holographic optical element 50a , 50b, and 50h.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템(100)의 각 요소의 구성상의 특징과 작용을 먼저 설명한다. The features and the operation of each element of the augmented reality wearable system 100 using the holographic optical element according to the embodiment of the present invention will be described first.

상기 광원입력부(10)는 사용자의 전방에 투시되는 영상신호를 디지털화하고 레이저 광원을 발생시키는 처리를 행한다. 구체적으로는 적색레이저 다이오드, 그린레이저 다이오드, 블루레이저 다이오드(12R, 12G, 12B)를 채용하여 영상의 광원을 표출하도록 하였다.The light source input unit 10 performs a process of digitizing an image signal viewed in front of a user and generating a laser light source. Specifically, a red laser diode, a green laser diode, and blue laser diodes 12R, 12G, and 12B are employed to display a light source of an image.

상기 광 도파관(Fiber Optic)(20)은 상기 광원입력부(10)로부터 제공되는 레이저 광원을 손실없이 전달하기 위하여 광학케이블로 구성한다. The optical fiber 20 is formed of an optical cable to transmit the laser light source provided from the light source input unit 10 without loss.

상기 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)(40)는 상기 광 도파관(Fiber Optic)(20)을 통해 입력된 레이저 광원을 반사하여 전달하기 위한 반사체이다. The first and second mirror units (Mirror 1 and Mirror 2) 40 are reflectors for reflecting and transmitting the laser light source input through the optical fiber 20.

이때, 본 발명에 적용되는 적색레이저 다이오드, 그린레이저 다이오드, 블루레이저 다이오드(12R, 12G, 12B)를 이용한 레이저 주사 방식의 영상 표시장치는 레이저를 광원으로 함으로 적, 녹, 청색의 레이저 광원을 구성하여 천연 컬러 색상을 재현하고, 구성된 레이저 광원은 하나의 점 광원으로 집광되어 광섬유(fiber optic)를 통해 전달된다. The laser display system using the red laser diode, the green laser diode, and the blue laser diodes 12R, 12G, and 12B according to the present invention includes a red, green, and blue laser light source And reproduces the natural color hue. The laser light source is condensed as a point light source and transmitted through a fiber optic.

상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS; Microelectromechanical Systems)(30)는 상기 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)로부터 전달된 레이저 광원을 집광하여 각각의 영상 도트(dot)마다 전달된 색상과 밝기를 조절하는 기능을 수행한다.  The microelectromechanical systems (MEMS) 30 condenses a laser light source transmitted from the first and second mirror units Mirror 1 and Mirror 2, And adjust brightness.

상기 집광된 레이저 광원(R,G,B)은 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS; Microelectromechanical Systems)(30)에 제공되어, 칩 소자에서 2축(X,Y)으로 구성되어 빠른 속도로 구동하고, 그 중심에 집광부(45)를 설치하여 처리된다. 상기 집광부(45)는 대략 1[mm]이하의 크기로 구성하며 광원을 처리하기 위한 거울로 구성된다. The condensed laser light sources R, G and B are provided to the microelectromechanical systems (MEMS) 30 to be driven at a high speed in a chip element composed of two axes (X, Y) And the light collecting portion 45 is disposed at the center thereof. The light-collecting unit 45 has a size of about 1 mm or less and is made up of a mirror for processing a light source.

상기 집광부(45)에는 상기 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)(40)를 통해 반사되는 영상정보가 순차적으로 주사되고, 이곳에 입사되는 레이저의 온·오프(on/off) 동작과 밝기정보를 동기화하여 영상을 표출하도록 하는 것이다. 이러한 영상표출장치를 프로젝션 모듈(PM; Projection Module)이라고 칭할 수 있다.Image information reflected through the first and second mirror units (Mirror 1 and Mirror 2) 40 is sequentially scanned in the light condensing unit 45, and laser on / off ) To synchronize the operation and the brightness information to display the image. Such an image display device may be referred to as a projection module (PM).

상기 홀로그래픽광학부(50)는 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)을 통해 집광되고 조절된 영상정보를 사용자의 시야 전방에 투사각을 형성하며 표시하기 위한 광학처리장치이다. The holographic optical unit 50 is an optical processing device for forming and displaying the image information condensed and adjusted through the microelectromechanical control system (MEMS) on the front of the user's view.

상기 홀로그래픽광학부(50)는 개별로 구성되는 홀로그래픽광학소자(50a,50b,50h)를 통해 상술한 프로젝션 모듈로부터 발생된 영상이 레이저 간섭 무늬를 이용한 홀로그래픽광학소자(HOE)에 입사되어 정해진 확대율과 정해진 반사각으로 반사되어 맞추어진 초첨에서 영상이 표시되도록 한다. 이때 사용자는 확대율과 반사각을 임의로 조정할 수 있다. The holographic optical unit 50 is configured such that an image generated from the above-described projection module through the holographic optical elements 50a, 50b, and 50h formed individually is incident on a holographic optical element (HOE) using a laser interference fringe So that the image is displayed in the main focus adjusted by the predetermined magnification and the predetermined reflection angle. At this time, the user can arbitrarily adjust the enlargement ratio and the reflection angle.

이와 같은 구성과 작용을 통해 관측자(또는 사용자)가 초점에 눈(eye)을 위치하게 되면 프로젝션 모듈로부터 발생된 영상을 사용자(1)의 망막에 표시하여 직접적으로 육안으로 관찰하는 효과르 구현하게 된다. When the observer (or the user) places the eye on the focus through the above-described structure and operation, the image generated from the projection module is displayed on the retina of the user 1 and directly observed with the eye .

또한, 이러한 각각의 모듈을 착용하는 안경의 한쪽 또는 양쪽에 모두 홀로그래픽 소자를 배치하여 양안 및 일안의 영상표시 장치를 구현할 수 있기 때문에, 스테레오 이미지 처리(Stereo Image Processing)인 입체 영상의 표현이 가능하다는 효과를 구현할 수 있다. In addition, since a holographic device can be disposed on one or both of the glasses for wearing these modules, a stereoscopic image processing (stereo image processing) can be performed because a binocular and a single image display device can be implemented. The effect can be realized.

여기에서, 상기 광원입력부(10)는, 영상을 색상별로 표시하기 위해 적색레이저 다이오드(12R), 그린레이저 다이오드(12G), 블루레이저 다이오드(12B)를 구비하고, 상기 각 레이저 다이오드(12R, 12G, 12B)로부터 발생 및 제공되는 영상정보를 빛의 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 다이크로익 필터(dichroic filter)(14a,14b)와, 영상의 이미지를 정보를 처리하기 위한 이미지 필터(De-speckle)(16)를 구비하여 상기 광 도파관(Fiber Optic)으로 영상의 광원을 출력한다. The light source input unit 10 includes a red laser diode 12R, a green laser diode 12G and a blue laser diode 12B for displaying an image by color, and each of the laser diodes 12R, 12G Dichroic filters 14a and 14b for selectively passing the image information generated and provided from the light sources 12A and 12B according to the wavelength of light and an image filter for de- ) 16 for outputting a light source of the image to the optical fiber.

이때, 상기 다이크로익 필터(dichroic filter)란 빛을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 광 필터로서, 높은 파장은 통과하나 낮은 파장은 반사하는 고역 필터와 낮은 파장은 통과하나 높은 파장은 반사하는 저역 필터가 있다. 본 발명에서는 이러한 기능을 갖는 다이크로익 필터(dichroic filter)를 고역 필터 및 저역필터를 선택적으로 채용할 수 있다.  In this case, the dichroic filter is an optical filter that selectively passes light according to a wavelength, and includes a high-pass filter that passes a high wavelength but reflects a low wavelength, a low-pass filter that passes a low wavelength, . In the present invention, a dichroic filter having such a function can be selectively employed as a high-pass filter and a low-pass filter.

또, 상기 홀로그래픽광학부(50)는, 조절된 영상정보를 사용자의 시야 전방에 노출시켜 표시하기 위한 홀로그래픽광학소자(50a,50b,50h)를 추가로 구비하여 이루어진다. The holographic optical unit 50 further includes holographic optical elements 50a, 50b and 50h for exposing and displaying the adjusted image information in front of the user's view.

또한, 상기 홀로그래픽광학부는, 전방투시형의 헤드셋으로 구성되고, 광 시야각(Wide FOV)을 확보할 수 있도록 홀로그래픽광학소자를 채용하여 이루어진다. Further, the holographic optical section is constituted by a front-view type headset, and adopts a holographic optical element so as to ensure a wide viewing angle (Wide FOV).

이 소자를 채용함으로써 관측자 또는 사용자가 정해진 목적물(Object)의 초점에 사용자(1)의 눈(eye)을 위치하게 되며, 상기 프로젝션 모듈로부터 발생된 영상을 망막에 표시하여 육안을 통해 직접적으로 보는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. By adopting this element, an observer or a user places an eye of the user 1 at the focus of a predetermined object (Object), and the image generated from the projection module is displayed on the retina and directly viewed through the naked eye The same effect can be obtained.

사용자(1)는 이러한 각각의 프로젝션 모듈을 착용하는 안경의 양측에 배치하여 양안방식의 영상 표시 장치를 구성할 수 있기 때문에, 스테레오 이미지 처리(Stereo Image Processing) 방식으로 입체 영상의 표현이 가능하게 된다. Since the user 1 can arrange both of these projection modules on both sides of the glasses to be worn, a stereoscopic image can be expressed by a stereo image processing method .

또한, 상기 홀로그래픽광학소자(50a,50b,50h)는 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)(30)으로 발생 및 제공되는 영상신호와 35.72도의 내각을 갖도록 설치되어 광 시야각을 확보하도록 구성한다. The holographic optical elements 50a, 50b, and 50h are provided to have an internal angle of 35.72 degrees with respect to the image signal generated and provided in the micro electro mechanical system (MEMS) 30 to secure a wide viewing angle.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명의 실시 예에 의한 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템의 작동 및 효과를 요약하면 다음과 같다. The operation and effects of the augmented reality wearable system using the holographic optical element according to the embodiment of the present invention will be summarized as follows.

먼저, 적, 녹, 청의 3색의 레이저 광원을 조사하여 하나의 점(dot) 광원을 만든다. 이때 생성된 점 광원에는 영상신호가 디지털화되어 각각의 점(dot) 별로 형성되며, 각각의 점(dot) 광원은 별도의 색상과 밝기를 갖게된다. First, a three-color laser light source of red, green, and blue is irradiated to form a dot light source. In this case, the generated point light source is digitized and formed for each dot, and each dot light source has a separate color and brightness.

이러한 점(dot) 광원은 광학 케이블을 통하여 상기 프로젝션 모듈의 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)(40,42)를 통하여 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS(Microelectromechanical Systems)(30)의 중심부에 설치되는 집광부(45)에 반사된 각도로 전달된다. The dot light source is connected to the microelectromechanical control system (MEMS) 30 through the first and second mirror units (Mirror 1 and Mirror 2) 40 and 42 of the projection module through an optical cable. To the light collecting portion 45 provided at the center of the light receiving portion.

이후, 상기 전달된 점 광원은 영상신호와 동기(sync)되어 수평과 수직으로 구동하면서 스캔하여 각각의 영상 점(dot)마다 전달된 색상과 밝기를 주사하게 되고, 사용자(1)의 눈(eye) 전방에 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS(Microelectromechanical Systems)(30)의 구동 각도만큼의 투사각을 형성하면서 표출하게 된다. Thereafter, the transmitted point light sources are synchronized with the image signal, and are scanned while being driven horizontally and vertically. The transmitted point light sources scan the color and brightness transmitted to each image dot, and the eye of the user 1 (Microelectromechanical systems (MEMS)) 30 in front of the microelectromechanical control system.

상기 표출된 영상은 홀로그래픽소자를 통해 반사되어 확대되고, 상기 이미지 필터(De-speckle)(16)를 통해 스펙클이 제거된 상태에서 사용자(1)의 눈 망막에 영상을 표시하여 사용자(1)가 영상을 시각화 할 수 있도로 한다. The displayed image is reflected and enlarged through the holographic device and is displayed on the eye retina of the user 1 in a state where the speckle is removed through the image filter De-speckle 16, ) To visualize the image.

본 발명은 상술한 바와 같이 그 일 실시 예를 들어 설명하였지만, 해당 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 그 기술적인 사상이 동일한 범위 내에서 다양한 수정, 변형, 및 부가가 가능한 것은 물론이며, 이러한 것들은 본원의 권리범위에 포함되는 것으로 간주 할 수 있다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And can be regarded as falling within the scope of the present invention.

10: 광원입력부
12R, 12G, 12B : 적색레이저 다이오드, 그린레이저 다이오드, 블루레이저 다이오드
14a,14b: 다이크로익 필터(dichroic filter)
16: 이미지 필터(De-speckle)
20: 광 도파관 (Fiber Optic)
30: 미세전자기계 제어시스템(MEMS(Microelectromechanical Systems)
40,42 : 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)
45: 집광부
50: 홀로그래픽광학부
50a,50b,50h: 홀로그래픽광학소자
100: 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템.
10: Light source input part
12R, 12G, 12B: red laser diode, green laser diode, blue laser diode
14a and 14b: a dichroic filter;
16: Image filter (De-speckle)
20: Optical waveguide (Fiber Optic)
30: MEMS (Microelectromechanical Systems)
40, 42: first and second mirror parts (Mirror 1, Mirror 2)
45: Collector
50: holographic optical part
50a, 50b, 50h: a holographic optical element
100: Augmented reality wearable system using holographic optical element.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 영상신호를 디지털화하고 레이저 광원을 발생시키는 광원입력부와; 상기 광원입력부로부터 제공되는 레이저 광원을 손실없이 전달하기 위한 광 도파관(Fiber Optic)과; 상기 광 도파관(Fiber Optic)을 통해 입력된 레이저 광원을 반사하여 전달하기 위한 제1, 제2 미러부(Mirror 1, Mirror 2)와; 상기 제1, 제2 미러부로부터 전달된 레이저 광원을 집광하여 각각의 영상 도트(dot)마다 전달된 색상과 밝기를 조절하는 미세전자기계 제어시스템(MEMS; Microelectromechanical Systems)과; 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)을 통해 집광되고 조절된 영상정보를 사용자의 시야 전방에 투사각을 형성하며 표시하기 위한 홀로그래픽광학부;를 포함하여 이루어지는 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템에 있어서,
상기 홀로그래픽광학부는, 전방투시형의 헤드셋으로 구성되고, 광 시야각(Wide FOV)을 확보할 수 있도록 홀로그래픽광학소자를 채용하되,
상기 홀로그래픽광학소자는 상기 미세전자기계 제어시스템(MEMS)으로 발생 및 제공되는 영상신호와 35.72도의 내각을 갖도록 설치되어 광 시야각을 확보하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽광학소자를 이용한 증강현실 웨어러블시스템.
A light source input unit for digitizing a video signal and generating a laser light source; An optical waveguide for transmitting the laser light source provided from the light source input unit without loss; First and second mirror units (Mirror 1, Mirror 2) for reflecting and transmitting a laser light source input through the optical fiber; A microelectromechanical system (MEMS) for condensing the laser light source transmitted from the first and second mirror units to adjust the color and brightness of each image dot; And a holographic optical unit for forming a projection angle and displaying the image information converged and adjusted through the microelectromechanical control system (MEMS) in front of the user's field of view, and an augmented reality wearable system using the holographic optical element As a result,
Wherein the holographic optical unit comprises a front perspective type headset and adopts a holographic optical element so as to ensure a wide viewing angle (Wide FOV)
Wherein the holographic optical element is installed to have an internal angle of 35.72 degrees with an image signal generated and provided in the microelectromechanical control system (MEMS) to secure a wide viewing angle. system.
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