KR102223621B1

KR102223621B1 - 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스

Info

Publication number: KR102223621B1
Application number: KR1020200080871A
Authority: KR
Inventors: 안예찬
Original assignee: 부경대학교 산학협력단
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2021-03-05
Also published as: EP3932361A1; CN113876422A; JP7324802B2; CN113876422B; JP2022013882A; JP2023159123A; US20220003992A1; US11609425B2

Abstract

본 발명은 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스에 관한 것으로서, 현실공간은 눈으로 직접 인식하고, 특정 부위에서만 나오는 근적외선 진단 및 치료 정보만 현실공간에 정교하게 정합하는 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스에 관한 것이다.
사용자의 안면에 착용하는 안경 본체와, 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 대상물을 향해서 비가시광선을 조사하는 비가시광선조사유닛과, 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 상기 대상물로부터 방출된 비가시광선이 가시광선과 함께 도파관으로 입력하는 입력유닛과, 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 상기 입력유닛에서 수신받은 비가시광선 이미지 정보를 사람이 인식할 수 있는 가시광 이미지정보로 변환하는 정보처리유닛 및 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 상기 정보처리유닛에서 처리된 가시광 이미지정보를 수신받아 상기 도파관에서 육안으로 출력하는 이미지출력유닛을 포함한다.

Description

비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스 {Augmented reality glasses with auto coregistration of invisible field on visible reality}

본 발명은 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현실공간은 눈으로 직접 인식하고, 특정 부위에서만 나오는 비가시광선 진단 및 치료 정보만 현실공간에 정교하게 자동정합하는 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 충분한 Eye-box expansion, 넓은 FOV를 주면서도 VAC 문제를 야기시키지 않는 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스에 관한 것이다.

근적외선은 인체 내 침투깊이가 깊어 형광, 투과, 산란, 흡수 등의 원리를 이용한 다양한 의료기기들이 출시되고 있다. 또한 첨단 광반응 감작제들이 개발되면서 광진단 및 광치료에 응용되고 있다. 이 중에 인도사이아닌그린(Indocyanine Green)은 미국 FDA 허가를 획득한 광범위로 사용되는 광반응 염료이다. 인도사이아닌그린의 경우에는 600-900 nm의 근적외선 광원의 빛을 잘 흡수하여 750-950 nm의 근적외선을 형광 방출한다. 인도사이아닌그린의 형광을 이용한 형광이미징(또는 형광검출) 장비에서는 흡수파장대와 방출파장대의 오버랩을 막기 위하여 광원 앞에 여기필터를, 카메라 (또는 광검출기) 앞에 방출필터를 설치한다. 예를들어 여기필터는 780 nm을 중심으로 좌우 20 nm 대역에서만 여기광이 통과할 수 있도록 하고, 방출필터는 840 nm를 중심으로 좌우 20 nm 대역에서만 형광방출이 통과할 수 있도록 한다. 인도사이아닌그린은 정맥주사로 인체 내에 주입되는데 정상 조직보다는 신생혈관이 많은 종양에 많이 침착된다. 광원, 카메라, 여기필터, 방출필터를 갖춘 형광이미징 장비를 사용하면 종양에서 형광 방출되는 빛을 이미징할 수 있어 종양의 위치를 실시간으로 알 수 있다.

근적외선은 눈에 보이지 않는 파장의 빛이므로 의료 현장에서는 근적외선에 감도가 있는 카메라를 사용하여 근적외선 영상을 획득하여 진단하거나 치료과정을 모니터링 한다. 최근 CMOS 카메라는 가격이 저렴하고 비록 최대의 감도는 아니지만 근적외선에서 감도를 가지고 있어 근적외선 모니터링용으로 많이 사용된다. InGaAs 카메라 같이 고가의 근적외선 전용 카메라도 있다.

그러나, 이런 카메라를 사용하면 사람이 근적외선을 인식하기 위하여 카메라가 센싱한 근적외선을 사람이 인식할 수 있는 가시광으로 변환시켜 모니터에 디스플레이 해주어야 한다. 이런 과정은 수술중 술자의 시선 방향을 돌려 모니터를 지속적으로 관찰하여야 하는 단점이 생길 수 밖에 없다.

따라서, 술자의 시선과 동축으로 근적외선을 보여주며 실제 수술공간에 근적외선이 나오는 공간을 자동정합하여 증강현실로 보여주는 기기가 필요하며, 수술이나 시술중에 편리하게 사용될 수 있을 것으로 예상된다. 그러나, 현재의 증강 및 가상현실 글라스는 현실공간에 증강 및 가상현실 공간을 정교하게 정합하지 못하고 있는 실정이다. 또한, 가상현실 글라스를 사용하는 경우에는 다수의 카메라를 사용하여 현실공간을 인식하고 이를 가상현실 글라스에 디스플레이 함으로써 해결하고자 하나 이는 현실공간을 눈으로 직접 인식함 없이 모두 카메라를 의지해야 하므로 안전이 담보되어야 하는 의료현장에서 거부감이 많다.

한편 증강 및 가상현실 글라스에서는 두 눈이 동시에 응시하는 지점에 디지털 이미지를 위치시키고 눈의 렌즈 초점을 그 지점에 맞추어야 어지럼증이 생기지 않는다. 만약 두 눈의 응시점이 눈의 렌즈 초점과 맞지 않으면 즉 영상인지거리 (Vergence distance)와 영상초점거리 (Accommodation distance)가 일치하지 않으면 수렴-조절 불일치(Vergence-accommodation conflict, VAC)가 발생하여 장시간 글라스를 사용하는데 어려움이 생긴다. 특히 술자의 손으로 근적외선 방출영역 부근에서 수술이 이루어질 경우 영상인지거리가 80 cm 이하로 가까워져서 VAC 현상이 급격히 중요진다. 따라서 사용자의 팔 길이 안쪽에 위치하는 현실작업공간에 디지털 영상을 덧입히는 증강현실 글라스의 경우에는 VAC 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다.

또 증강 및 가상현실 글라스에서 글라스 대비 안구의 위치가 적절히 위치되어야 디지털 영상이 보인다. 그런데 글라스와 안구사이의 정렬이 매우 정교해야 하면 사용자가 매우 불편할 수밖에 없기 때문에 안구의 위치에 있어서 어느 정도의 정렬유격을 부여하여 이런 문제를 해결하여야 한다. 즉 글라스와 안구를 대충 정렬해도 영상이 보일 수 있도록 하는 것이다. 이런 유격을 부여하는 것을 Eye-box expansion이라고 한다.

증강 및 가상현실 글라스에서 넓은 시야를 확보하는 것도 매우 중요하다. 즉 시야각 (Field of View, FOV)이 클수록 넓은 시야의 디지털 영상을 볼 수 있기 때문이다. 예를 들어 증강현실 글라스의 도움을 받아 근적외선 방출영역 부근에 수술을 진행한다고 할 때 근적외선 방출영역을 표시해 주는 디지털 영상의 시야가 좁으면 수술시에 매우 불편함을 야기시킨다.

한국 등록특허 제1678009호 (2016.11.15)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 현실공간은 눈으로 직접 인식하고, 특정 부위에서만 나오는 비가시광선 진단 및 치료 정보만 현실공간에 정교하게 정합하는 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 근적외선 뿐만아니라 자외선 등 눈에 보이지 않는 광선을 가시화하여 현실공간에 자동정합하는 것을 포함한다. 또 의료분야는 하나의 예일 뿐이며 비가시광선이 정보를 가지고 있으며 이를 가시광선이 만든 현실공간에 자동정합될 필요가 있는 다양한 산업계에서 응용이 가능하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스는 사용자의 안면에 착용하는 안경 본체와, 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 대상물을 향해서 비가시광선을 조사하는 비가시광선조사유닛과, 상기 안경 본체의 전면에 설치되며, 상기 대상물로부터 방출된 비가시광선을 가시광선과 함께 도파관으로 입력하는 입력유닛과, 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 상기 입력유닛에서 수신받은 비가시광선 이미지 정보를 사람이 인식할 수 있는 가시광 이미지정보로 변환하는 정보처리유닛 및 상기 안경 본체의 후면에 설치되며, 상기 정보처리유닛에서 처리된 가시광 이미지정보를 수신받아 상기 도파관에서 육안으로 출력하는 이미지출력유닛을 포함한다.

상기 안경 본체의 일측에 설치되어 두 육안의 시선이 모이는 곳과 상기 이미지출력유닛에서 출력된 현실 및 증강현실 이미지정보의 초점이 정확하게 일치하도록 조절하는 초점조절유닛 및 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 영상인지 거리를 예측하여 상기 초점조절유닛에 거리정보를 전송하는 안구추적유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 입력유닛은 상기 도파관의 단부에 형성되며, 비가시광선이 입사되는 제1입력커플러와, 상기 도파관의 타단부에 상기 제1입력커플러와 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 제1입력커플러에서 입사된 비가시광선을 상기 카메라부로 출력하는 제1출력커플러 및 상기 제1출력커플러에서 출력된 비가시광선을 촬영하는 카메라부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 이미지출력유닛은 상기 정보처리유닛에서 수신받은 정보를 출력하는 디스플레이부와, 상기 도파관의 단부에 형성되며, 상기 디스플레이부에서 출력된 이미지정보를 수신하는 제2입력커플러와, 상기 도파관에 상기 제2입력커플러와 소정간격 이격되게 형성되며, 상기 제2입력커플러에서 수신받은 정보가 사용자의 육안으로 출력될 수 있게 형성되는 제2출력커플러를 구비하되, 상기 제2출력커플러는 영상출력위치가 상기 대상물의 실제 위치에 대응하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 디스플레이부는, 사용자가 인식하는 현실이미지 정보와 대비가 될 수 있는 의사색상(擬似色相, Pseudo Color)을 사용하여 비가시광선이 가지고 있는 정보를 가시광의 형태로 상기 제2입력커플러로 송신하는 것을 특징으로 한다.

상기 카메라부는 상기 정보처리유닛으로 영상정보를 송출하고, 상기 정보처리유닛은 수신받은 영상정보를 영상처리하여 상기 디스플레이부로 송출하는 것이 바람직하다.

상기 안구추적유닛은 안구가 현실공간을 바라보는 시선을 추적하여 영상인지거리를 파악하고, 파악된 정보를 상기 정보처리유닛으로 입력시키키고, 상기 정보처리유닛은 입력된 정보를 근거로 안구의 영상인지 거리를 실시간으로 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 초점조절유닛은 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 빛의 굴절을 야기시키는 투명한 광학계로 구성된 제1초점조절부, 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 빛의 굴절을 야기시키는 투명한 광학계로 구성된 제2초점조절부로 구비하는 것이 바람직하다.

상기 초점조절유닛은 상기 안구추적유닛에서 측정하고 상기 정보처리유닛에서 계산한 영상인지거리 정보를 실시간으로 받아 비가시광선 정보를 담은 디지털영상의 초점거리가 안구의 영상인지거리와 비교하여 그 차이가 0.25 디옵터 이내로 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1초점조절부는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고, 상기 제2초점조절부는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하되, 영상출력위치가 상기 대상물을 향한 시선에 정합되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 이미지출력유닛은 상기 정보처리유닛에서 수신받은 정보를 출력하는 디스플레이부와, 상기 도파관의 단부에 형성되며, 상기 디스플레이부에서 출력된 이미지정보를 수신하는 제2입력커플러와, 상기 도파관에 상기 제2입력커플러와 소정간격 이격되게 형성되며, 상기 제2입력커플러에서 수신 받은 정보가 사용자의 육안으로 출력될 수 있게 설치되는 제2출력커플러를 구비하되, 상기 제2출력커플러는 영상출력위치가 상기 대상물의 실제 위치에 대응하도록 형성되며, 상기 제1입력커플러, 제1출력커플러, 상기 제2입력커플러 및 제2출력커플러는 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 조합하여 80도 이상의 시야각을 확보하는 것이 바람직하다.

상기 제1입력커플러는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고, 상기 제1출력커플러와 카메라부는 상기 양측 제1입력커플러로부터 이격되어 상기 안경 본체 내 양측에 위치하며, 상기 제2출력커플러는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고, 상기 디스플레이부와 제2입력커플러는 상기 양측 제2출력커플러로부터 이격되어 상기 안경 본체 내 양측에 위치하되, 상기 제2출력커플러는 영상출력위치가 상기 대상물을 향한 시선에 정합되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1입력커플러와 제2출력커플러가 회절광학소자, 홀로그래픽광학소자 또는 핀미러 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 제1입력커플러 또는 제1출력커플러는 비가시광선만 상기 카메라부로 전달될 수 있도록 전면에 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도파관은 제1도파관과 제2도파관으로 형성되며, 상기 제1도파관은 상기 제1도파관의 단부에 형성되어 비가시광선이 입사되는 제1입력커플러와, 상기 제1도파관에 상기 제1입력커플러와 소정거리 이격되게 형성되며, 상기 제1입력커플러에서 입사된 비가시광선을 출력하는 제1출력커플러 및 상기 제1출력커플러에서 출력된 비가시광선을 촬영하는 카메라부를 구비하고, 상기 제2도파관은 상기 제2도파관의 단부에 형성되어 상기 디스플레이부에서 출력된 이미지정보를 수신하는 제2입력커플러와, 상기 제2도파관에 상기 제2입력커플러와 소정간격 이격되게 형성되며, 상기 제2입력커플러에서 수신받은 정보가 사용자의 육안으로 출력될 수 있게 설치되는 제2출력커플러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1입력커플러는 제1도파관 일측에 구비되는 제1회절광학소자, 제1홀로그래픽광학소자 또는 제1핀미러 중 어느 하나이고,

상기 제2출력커플러는 제2도파관 일측에 구비되는 제2회절광학소자, 제2홀로그래픽광학소자 또는 제2핀미러 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 제1입력커플러 또는 제1출력커플러는 비가시광선만 상기 카메라부로 전달될 수 있도록 전면에 제1필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비가시광선조사유닛은 상기 대상물을 향하여 특정한 파장대역의 비가시광선만 조사할 수 있도록 제2필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 초점조절유닛은, VAC 문제를 해결하기 위한 초점조절 기능을 유지하면서도 동시에 입사동 및 출사동 확장을 통한 광량확보 및 아이박스확장 기능을 성취하기 위한 평행광 구조로 된 것을 특징으로 한다.

상기 도파관은 가시광선이 통과하는 투명한 광학소재로 이루어져 있으며 프리폼 광학소자 (freeform optic), 평면 광학소자, 곡면 광학소자 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 일반 안경과 같이 사용자의 시력교정 역할을 첨가할 수도 있는 것을 특징으로 한다.

상기 입력유닛 및 상기 이미지출력유닛 각각은 한 개 이상의 파장채널을 가진 구조로 이루어지고, 각 채널에는 고유 파장만 전달되도록 하여 색수차를 해결할 수 있는 구조로 된 것을 특징으로 한다.

상기 제1초점조절부는, 상기 제1출력커플러 내에 설치된 렌즈와 복합적으로 작용하여 안구렌즈의 초점깊이와 동등한 효과를 나타내도록 구성되어 상기 카메라부에 자동적으로 현실감 있는 광학흐림 (Optical blur)을 부여할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 안구추적유닛은, 양안에 대응되는 별도의 카메라와 조명으로 이루어지거나 양안의 안전도 신호를 사용한 수렴추적기 (Vergence tracker)의 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1출력커플러 및 상기 제2입력커플러의 형태가 birdbath 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스는 현실공간은 눈으로 직접 인식하고, 특정 부위에서만 나오는 근적외선 진단 및 치료 정보만 현실공간에 정교하게 정합할 수 있어, 수술이나 시술시, 술자의 시선과 동축에 근적외선을 정합하여 증강현실로 보여줄 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1 및 도 3은 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스의 제1 실시예의 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스의 제1 실시예의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스의 제2 실시예의 개념도이고,
도 5는 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스의 제3 실시예의 개념도이고,
도 6는 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스의 제4 실시예의 개념도이고,
도 7은 도 5 내지 도 6에 있어서 3개의 파장채널을 가진 제1도파관을 도시한 개념도이고,
도 8은 도 5 내지 도 6에 있어서 3개의 파장채널을 가진 제2도파관을 도시한 개념도이고,
도 9는 도 1 내지 도 8에 있어서 제1출력커플러의 birdbath 구조를 도시한 개념도이고,
도 10은 도 1 내지 도 8에 있어서 제2입력커플러의 birdbath 구조를 도시한 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 또는 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 대하여, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있다는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스(1)의 제1 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스(1)는 안경 본체와, 비가시광선조사유닛(100)과, 입력유닛(200)과, 정보처리유닛(400)과, 이미지출력유닛(500)과, 초점조절유닛(600) 및 안구추적유닛(700)을 구비한다.

상기 비가시광선조사유닛(100)은 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 대상물(10)을 향해서 비가시광선(20)을 조사하며, 증강현실 글래스 어느 일 지점에 장착될 수도 있고, 별도의 지지체를 통해 사용자의 머리나 신체일부에 부착하는 형태로 형성될 수도 있으며, 또는 수술실의 무영등과 같은 조명기구에 일체로 형성되거나, 별도로 부착하는 형태로 형성될 수도 있다. 또한 특정한 파장대역의 비가시광선만 조사할 수 있도록 제2필터를 포함한다.

상기 입력유닛(200)은 상기 안경 본체의 일측에 설치되어 상기 대상물(10)로부터 방출된 비가시광선(20)을 가시광선(30)과 함께 도파관(300)으로 입력하며 제1입력커플러(210)와, 제1출력커플러(220) 및 카메라부(230)를 구비한다.

상기 제1입력커플러(210)는 상기 도파관(300)의 단부에 형성되며, 비가시광선(20)이 입사되고, 상기 제1출력커플러(220)는 상기 도파관(300)의 타단부에 상기 제1입력커플러(210)와 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 제1입력커플러(210)에서 입사된 비가시광선(20)을 상기 카메라부(230)로 출력한다.

상기 제1입력커플러(210)는 비가시광선(20)이 상기 도파관(300)에 입사되는 부분으로, 광이 입사될 수 있는 입사재질로 이루어지며, 상기 도파관(300) 내부에 삽입되어 형성될 수도 있고, 상기 도파관(300)의 일부분에 광이 입사될 수 있도록 별도의 패턴을 형성될 수도 있다.

상기 제1출력커플러(220)는 상기 제1입력커플러(210)에서 입사된 비가시광선(20)을 출력하며, 상기 도파관(300)에 상기 제1입력커플러(210)와 소정거리 이격되게 형성된다. 또한, 광이 출력될 수 있는 입사재질이 상기 도파관(300) 내부에 삽입되거나 외부에 독립적으로 형성될 수도 있고, 상기 도파관(300)의 일부분에 광이 출력될 수 있도록 별도의 패턴을 형성할 수도 있다.

상기 카메라부(230)는 상기 제1출력커플러(220)에서 출력된 비가시광선(20)을 촬영한다.

상기 이미지출력유닛(500)은 디스플레이부(530)와, 제2입력커플러(510)와, 제2출력커플러(520)를 구비한다.

상기 디스플레이부(530)는 사용자가 인식하는 가시광 현실 이미지 정보(30)와 대비가 될 수 있는 의사색상(擬似色相, Pseudo Color)을 사용하여 비가시광선(20)이 가지고 있는 증강현실 정보를 또다른 가시광선(40)의 형태로 상기 제2입력커플러(510)로 송신한다.

본 실시예의 경우 수술실이라고 가정하였을 때, 장기와 혈액의 색상이 붉은색이므로 이에 대비되는 보색으로 푸른색이나 녹색을 상기 디스플레이부(530)에서 출력하여 가시광 현실 이미지정보(30)와 가시광 증강현실 이미지(40)가 구별될 수 있도록 한다.

상기 디스플레이부(530)는 micro OLED, micro LED, LCoS, OLEDoSO 디스플레이로 구성될 수 있으며 상기 이미지출력유닛(500)이 홀로그래픽 디스플레이 및 light field 디스플레이 형태로 구성되어 VAC(두 육안(50)의 시선이 모이는 곳에 상기 이미지출력유닛(500)에서 출력된 가시광 증강현실 이미지정보(40)와 상기 대상물로부터 나온 가시광 현실 이미지정보(30)의 초점이 정확하게 일치하도록 조절하는 것) 및 수차문제를 해결할 수 있다. 그러나 상기 디스플레이의 종류를 이에 한정하지 않는다.

상기 제2입력커플러(510)는 상기 도파관(300)의 단부에 형성되며, 상기 디스플레이부(530)에서 출력된 가시광 증강현실 이미지정보(40)를 수신한다.

상기 제2출력커플러(520)는 상기 제2입력커플러(510)에서 수신받은 가시광 증강현실 이미지정보(40)가 사용자의 육안(50)으로 출력될 수 있게 설치되며, 상기 도파관(300)에 상기 제2입력커플러(510)와 소정간격 이격되게 형성된다.

이때, 상기 제2출력커플러(520)는 영상출력위치가 상기 대상물(10)의 실제 위치에 대응하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 도파관(300)은 상기 제1입력커플러(210)와 제1출력커플러(220)에 비가시광선(20)의 도파와, 상기 제2입력커플러(510)와 제2출력커플러(520) 사이에 가시광 증강현실 이미지정보(40)의 도파가 가능하도록 투명한 광학소재로 이루어지며, 평행판, 직사각형 및 원형 등 모양에 관계없이 매우 가볍고 얇은 두께를 가지는 것이 바람직하다.

상기 도파관(300)은 가시광선(30)이 통과하는 투명한 광학소재로 이루어져 있으며 프리폼 광학소자 (freeform optic), 평면 광학소자, 곡면 광학소자가 사용될 수 있으며 일반 안경과 같이 사용자의 시력교정 기능을 첨가할 수도 있다.

예를 들면, 상기 도파관(300) 자체가 평면이 아닌 곡면이나 자유로운 형태의 렌즈가 되어 시력교정이 가능하며, 사용자에 따라 맞춤형으로 제작될 수도 있다.

상기 입력유닛(200) 및 상기 이미지출력유닛(500) 각각은 한 개 이상의 파장채널을 가진 구조로 이루어지고 각 채널에는 고유 파장만 전달되도록 하여 색수차를 해결할 수 있도록 할 수도 있다.

상기 제1입력커플러(210), 제1출력커플러(220), 제2입력커플러(510), 제2출력커플러(520)는 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 조합하여 80도 이상의 큰 시야각을 확보하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1입력커플러(210)는 입사동 확장(Entrance pupil expansion)을 통하여 최대한의 비가시광선(20)의 광량을 확보할 수 있는 구조를 가진 것을 특징으로 한다.

상기 제2출력커플러(520)는 출사동 확장(Exit pupil expansion)을 통한 1차원 및 2차원 아이박스 확장(Eye-box expansion)이 가능하여 안구(50) 대비 상기 제1입력커플러(210) 및 상기 제2출력커플러(520)의 상대적인 위치에 이격이 발생할 때에도 안정적인 시각영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1입력커플러(210)에 입력되는 광과 상기 제2출력커플러(520)에서 출력되는 광의 초점이 무한대 위치에 있도록 하는 평행광 구조를 사용하여 입사동 및 출사동 확장을 구현하는 것이 바람직하다. 평행광 구조가 되면 넓은 면적에 평행으로 입사되는 빛이 상기 카메라부(230)의 한 점에 모이도록 상기 제1입력커플러(210)를 포함한 입력유닛(200)을 쉽게 설계 할 수 있다. 따라서 평행광 구조에서는 입사동 크기를 크게 할수록 카메라가 더 많은 광량을 확보할 수 있게 된다. 또 평행광 구조가 되면 상기 디스플레이부(530)의 한 점에서 나온 광을 평행광으로 만들어 주는 상기 제2출력커플러(520)을 포함한 상기 이미지출력유닛(500)을 쉽게 만들 수도 있다. 따라서 평행광 구조에서는 출사동 확장을 통한 아이박스 확장이 쉽게 이루어진다.

상기 초점조절유닛(600)은 수렴-조절 불일치를 방지하기 위하여 상기 제1초점조절부(610)와 상기 제2초점조절부(620)를 사용하여 디지털 증강현실 영상의 허상을 실시간으로 위치시키면서도 상기 제1입력커플러(210)에 입력되는 광과 상기 제2출력커플러(520)에서 출력되는 광의 초점이 무한대 위치에 있도록 하는 평행광 구조를 유지시킬 수 있는 것이 바람직하다.

상기 초점조절유닛(600)의 제1초점조절부(610)는 상기 제1입력커플러(210)의 대상물(10)쪽 방면에 설치하고 양의 초점거리를 가지게 하고, 제2초점조절부(620)는 제1초점조절부(610)와 소정거리 이격하여 상기 제2출력커플러(520)의 안구(50)쪽 방면에 설치하고 음의 초점거리를 가지게 하되 두 초점거리의 절대값이 같도록 하여 평행광 구조를 유지하면서도 안구가 인식하는 현실세계에 왜곡이 없도록 하는 것을 특징으로 한다.

결국 수렴-조절 불일치 문제를 해결하기 위한 초점조절 기능을 유지하면서도 "동시에" 입사동 및 출사동 확장을 통한 광량확보, 아이박스확장 기능을 성취하기 위한 방법이 "평행광" 구조를 만드는 것이다.

또한 시력교정이 필요한 사용자를 위하여 제2초점조절부(620)의 초점거리에 교정이 필요한 디옵터 만큼 추가할 수도 있다.

상기 초점조절유닛(600)은 두 육안(50)의 시선이 모이는 곳과 상기 이미지출력유닛(500)에서 출력된 가시광 증강현실 이미지정보(40)와 상기 대상물로부터 나오는 가시광 현실 이미지정보(30)의 초점이 정확하게 일치하도록 조절하며, 제1초점조절부(610)와, 제2초점조절부(620)를 구비한다.

상기 제1초점조절부(610)는 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하며, 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제1초점조절부(610)는 상기 제1출력커플러(220) 내에 설치된 렌즈와 복합적으로 작용하여 안구렌즈의 초점깊이(Depth of focus)와 동등한 효과를 나타내도록 구성되었을 때, 상기 제1초점조절부(610)가 비가시광선(20) 정보를 입력받아 상기 카메라부(230)로 전달하되, 카메라에 맺힌 디지털영상 즉 비가시광선(20) 공간정보에 자동적으로 현실감 있는 광학흐림 (Optical blur)을 부여할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 광학흐림은 육안(50)이 물체를 인식하고 시선을 둘때, 주위 환경이 흐릿해지면서 원근감을 주는 역할을 하는데, 광학흐림이 없다면 원근감이 사라지고 과해도 이질감을 줄 수 있다.

따라서, 본 발명은 육안(50)이 인식하는 현실공간에서의 광학흐림과 디지털영상에서의 광학흐림이 동일하여 3차원적으로 잘 정합된 영상을 인식 할 수 있도록한다.

상기 제2초점조절부(620)는 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하며, 영상출력위치가 상기 대상물(10)을 향한 시선에 정합되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1초점조절부(610)와 상기 제2초점조절부(620)는 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 빛의 굴절을 야기시키는 투명한 광학계로 구성하되, 경량화를 위하여 복수의 PBP 렌즈 (Pancharatnam-Berry Phase Lens), 팬케이크 렌즈 (Pancake lens), 액정렌즈 또는 액체렌즈와 같은 가변초점렌즈를 사용할 수 있지만 이에 한정하지 않는다.

상기 안구추적유닛(700)은 영상인지 거리를 예측하여 상기 초점조절유닛(600)에 거리정보를 전송하며, 육안(50)이 현실공간을 바라보는 시선을 추적하여 영상인지거리를 파악하는 수렴추적기 (Vergence tracker)의 역할을 위해 양안에 대응되는 별도의 카메라와 조명이 배치되거나 양안의 안전도 (Electrooculography) 신호를 사용할 수도 있다.

상기 정보처리유닛(400)은 상기 카메라부(230), 디스플레이부(530), 제1출력커플러(220) 및 제2입력커플러(510)에 신호를 보내 렌즈의 조리개 값 조절, 초점조절, 프레임속도조절, 노출시간, ISO 조절을 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1실시예를 양안에 적용했을 때, 상기 제1입력커플러(210)는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고, 상기 제1출력커플러(220)와 카메라부(230)는 상기 양측 제1입력커플러(210)로부터 이격되어 상기 안경 본체 내 양측에 위치하고, 제2출력커플러(520)는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고, 상기 디스플레이부(530)와 제2입력커플러(510)는 상기 양측 제2출력커플러(520)로부터 이격되어 상기 안경 본체 내 양측에 위치하되, 상기 제2출력커플러(520)는 영상출력위치가 상기 대상물(10)을 향한 시선에 정합되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1입력커플러(210), 제1출력커플러(220), 카메라부(230) 제2입력커플러(510), 제2출력커플러(520)를 제외한 나머지 구성요소는 모두 상기와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 4에는 본 발명에 따른 비가시광선(20) 가시화 자동정합형 증강현실 글래스(1)의 제2 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예의 경우에, 상기 제1입력커플러(210) 및 제2출력커플러(520)는 양면핀미러(213)로 구성되어 있다.

도 9 내지 도 10과 같이 상기 제1출력커플러(220)와 제2입력커플러(510)는 상기 카메라부(230)와 디스플레이부(530) 전방에 항상 있을 필요는 없으며 때로는 도파관(300) 반대쪽 끝에 있어 birdbath 구조의 오목거울의 형태를 가질 수도 있다.

상기 제1입력커플러(210) 또는 상기 제1출력커플러(220) 내에는 비가시광선(20)만 상기 카메라부(230)로 전달될 수 있도록 하는 제1필터(231)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 도파관(300)내의 제1입력커플러(210)와 제2출력커플러(220) 및 제1필터(231)를 제외한 나머지 구성요소는 제 1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도5에는 본 발명에 따른 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스(1)의 제3 실시예가 도시되어 있다.

상기 도파관(300)은 제1도파관(301)과 제2도파관(302)으로 형성되며, 상기 제1도파관(301)은 상기 제1도파관(301)의 단부에 형성되어 비가시광선(20)이 입사되는 제1입력커플러(210)와, 상기 제1도파관(301)에 상기 제1입력커플러(210)와 소정거리 이격되게 형성되며, 상기 제1입력커플러(210)에서 입사된 비가시광선(20)을 출력하는 제1출력커플러(220)를 구비한다.

상기 제2도파관(302)은 상기 제2도파관(302)의 단부에 형성되어 상기 디스플레이부(530)에서 출력된 이미지정보를 수신하는 제2입력커플러(510)와, 상기 제2도파관(302)에 상기 제2입력커플러(510)와 소정간격 이격되게 형성되며, 상기 제2입력커플러(510)에서 수신받은 정보가 사용자의 육안(50)으로 출력될 수 있게 설치되는 제2출력커플러(520)를 구비한다.

본 실시예에서 상기 제1도파관(301)과 제2도파관(302)을 제외한 나머지 구성요소는 제 1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 6에는 본 발명에 따른 비가시광선(20) 가시화 자동정합형 증강현실 글래스(1)의 제4 실시예가 도시되어 있다.

상기 제1입력커플러(210)는 제1도파관(301) 일측에 구비되는 제1핀미러(211)이고, 상기 제2출력커플러(520)는 제2도파관(302) 일측에 구비되는 제2핀미러(212) 인 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서 상기 제1도파관(301), 제2도파관(302), 제1입력커플러(210) 및 제2출력커플러(520)를 제외한 나머지 구성요소는 제 2실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 7에는 상기 제1도파관(301)이 3개의 파장채널을 가진 형태가 도시되어 있다.

상기 파장채널은 색수차를 해결하기 위한 구조로, 특정 파장에 맞는 도파로를 만들 수 있게 겹층으로 이루어져 있으며, 각 파장대의 회절각 또는 굴절각을 항상 동일하게 고정한다. 결과적으로 각 파장은 항상 동일한 위치에서 카메라부(230)에 입력되는 것이 바람직하다.

도 8에는 상기 제2도파관(302)이 3개의 파장채널을 가진 형태가 도시되어 있다

상기 파장채널은 색수차를 해결하기 위한 구조로, 특정 파장에 맞는 도파로를 만들 수 있게 겹층으로 이루어져 있으며, 각 파장대의 회절각 또는 굴절각을 항상 동일하게 고정한다. 결과적으로 각 파장은 항상 동일한 위치에서 출력되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스(1)는 현실공간은 눈으로 직접 인식하고, 특정 부위에서만 나오는 근적외선 진단 및 치료 정보만 현실공간에 정교하게 정합할 수 있어, 수술이나 시술시, 술자의 시선과 동축에 근적외선을 정합하여 증강현실로 보여줄 수 있는 기술적 효과가 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 또는 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

1: 비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스
10: 대상물 20: 비가시광선
30: 가시광현실 이미지정보 40: 가시광 증강현실 이미지정보
50: 육안
100: 비가시광선조사유닛 200: 입력유닛
210: 제1입력커플러 211: 제1핀미러
212: 제2핀미러 213: 양면핀미러
220: 제1출력커플러 230: 카메라부
231: 제1필터 300: 도파관
301: 제1도파관 302: 제2도파관
400: 정보처리유닛 500: 이미지출력유닛
510: 제2입력커플러 520: 제2출력커플러
530: 디스플레이부 600: 초점조절유닛
610: 제1초점조절부 620: 제2초점조절부
700: 안구추적유닛

Claims

사용자의 안면에 착용하는 안경 본체;
상기 안경 본체의 일측에 설치되어 대상물을 향해서 비가시광선을 조사하는 비가시광선조사유닛;
상기 안경 본체의 전면에 설치되며, 상기 대상물로부터 방출된 비가시광선을가시광선과 함께 도파관으로 입력하는 입력유닛;
상기 안경 본체의 일측에 설치되어 상기 입력유닛에서 수신받은 비가시광선 이미지 정보를 사람이 인식할 수 있는 가시광 이미지정보로 변환하는 정보처리유닛; 및
상기 안경 본체의 후면에 설치되며, 상기 정보처리유닛에서 처리된 가시광 이미지정보를 수신받아 상기 도파관에서 육안으로 출력하는 이미지출력유닛을 포함하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제1항에 있어서
상기 안경 본체의 일측에 설치되어 두 육안의 시선이 모이는 곳과 상기 이미지출력유닛에서 출력된 현실 및 증강현실 이미지정보의 초점이 정확하게 일치하도록 조절하는 초점조절유닛; 및
상기 안경 본체의 일측에 설치되어 영상인지 거리를 예측하여 상기 초점조절유닛에 거리정보를 전송하는 안구추적유닛을 더 포함하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제1항에 있어서
상기 입력유닛은,
상기 도파관의 단부에 형성되며, 비가시광선이 입사되는 제1입력커플러;
상기 도파관의 타단부에 상기 제1입력커플러와 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 제1입력커플러에서 입사된 비가시광선을 카메라부로 출력하는 제1출력커플러; 및
상기 제1출력커플러에서 출력된 비가시광선을 촬영하는 상기 카메라부를 구비하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제1항에 있어서
상기 이미지출력유닛은,
상기 정보처리유닛에서 수신받은 정보를 출력하는 디스플레이부;
상기 도파관의 단부에 형성되며, 상기 디스플레이부에서 출력된 이미지정보를 수신하는 제2입력커플러;
상기 도파관에 상기 제2입력커플러와 소정간격 이격되게 형성되며, 상기 제2입력커플러에서 수신받은 정보가 사용자의 육안으로 출력될 수 있게 형성되는 제2출력커플러를 구비하되,
상기 제2출력커플러는 영상출력위치가 상기 대상물의 실제 위치에 대응하도록 형성된,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제4항에 있어서
상기 디스플레이부는,
사용자가 인식하는 현실이미지 정보와 대비가 될 수 있는 의사색상(擬似色相, Pseudo Color)을 사용하여 비가시광선이 가지고 있는 정보를 가시광의 형태로 상기 제2입력커플러로 송신하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제3항에 있어서
상기 카메라부는 상기 정보처리유닛으로 영상정보를 송출하고,
상기 정보처리유닛은 수신받은 영상정보를 영상처리하여 상기 이미지출력유닛으로 송출하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제2항에 있어서
상기 안구추적유닛은 안구가 현실공간을 바라보는 시선을 추적하여 영상인지거리를 파악하고, 파악된 정보를 상기 정보처리유닛으로 입력시키키고,
상기 정보처리유닛은 입력된 정보를 근거로 안구의 영상인지 거리를 실시간으로 계산하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제2항에 있어서
상기 초점조절유닛은,
1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 빛의 굴절을 야기시키는 투명한 광학계로 구성된 제1초점조절부;
1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 빛의 굴절을 야기시키는 투명한 광학계로 구성된 제2초점조절부로 구비하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제8항에 있어서
상기 초점조절유닛은,
상기 안구추적유닛에서 측정하고 상기 정보처리유닛에서 계산한 영상인지거리 정보를 실시간으로 받아 비가시광선 정보를 담은 디지털영상의 초점거리가 안구의 영상인지거리와 비교하여 그 차이가 0.25 디옵터 이내로 유지되도록 하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제8항에 있어서
상기 제1초점조절부는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고,
상기 제2초점조절부는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하되, 영상출력위치가 상기 대상물을 향한 시선에 정합되도록 형성되는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제 3항에 있어서
상기 이미지출력유닛은,
상기 정보처리유닛에서 수신받은 정보를 출력하는 디스플레이부;
상기 도파관의 단부에 형성되며, 상기 디스플레이부에서 출력된 이미지정보를 수신하는 제2입력커플러;
상기 도파관에 상기 제2입력커플러와 소정간격 이격되게 형성되며, 상기 제2입력커플러에서 수신 받은 정보가 사용자의 육안으로 출력될 수 있게 설치되는 제2출력커플러를 구비하되,
상기 제2출력커플러는 영상출력위치가 상기 대상물의 실제 위치에 대응하도록 형성되며,
상기 제1입력커플러, 제1출력커플러, 상기 제2입력커플러 및 제2출력커플러는 1개 이상의 반사, 굴절, 회절, 홀로그래픽소자 또는 편광소자를 포함하여 조합하여 80도 이상의 시야각을 확보하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제11항에 있어서
상기 제1입력커플러는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고, 상기 제1출력커플러와 카메라부는 상기 양측 제1입력커플러로부터 이격되어 상기 안경 본체 내 양측에 위치하며,
상기 제2출력커플러는 사용자의 양안에 대응하도록 양측에 위치하고, 상기 디스플레이부와 제2입력커플러는 상기 양측 제2출력커플러로부터 이격되어 상기 안경 본체 내 양측에 위치하되, 상기 제2출력커플러는 영상출력위치가 상기 대상물을 향한 시선에 정합되도록 형성되는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제11항에 있어서
상기 제1입력커플러와 제2출력커플러가 회절광학소자, 홀로그래픽광학소자 또는 핀미러 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제3항에 있어서
상기 제1입력커플러 또는 제1출력커플러는 비가시광선만 상기 카메라부로 전달될 수 있도록 전면에 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제1항에 있어서
상기 도파관은,
제1도파관과 제2도파관으로 형성되며;
상기 제1도파관은
상기 제1도파관의 단부에 형성되어 비가시광선이 입사되는 제1입력커플러;
상기 제1도파관에 상기 제1입력커플러와 소정거리 이격되게 형성되며, 상기 제1입력커플러에서 입사된 비가시광선을 출력하는 제1출력커플러 및 상기 제1출력커플러에서 출력된 비가시광선을 촬영하는 카메라부를 구비하고,
상기 제2도파관은
상기 제2도파관의 단부에 형성되어 상기 카메라부에서 촬영된 비가시광선이 상기 정보처리유닛에서 가시광 이미지 정보로 변환된 후 디스플레이부에서 출력되는 이미지정보를 수신하는 제2입력커플러;
상기 제2도파관에 상기 제2입력커플러와 소정간격 이격되게 형성되며, 상기 제2입력커플러에서 수신받은 정보가 사용자의 육안으로 출력될 수 있게 설치되는 제2출력커플러를 구비하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제15항에 있어서
상기 제1입력커플러는 제1도파관 일측에 구비되는 제1회절광학소자, 제1홀로그래픽광학소자 또는 제1핀미러 중 어느 하나이고,
상기 제2출력커플러는 제2도파관 일측에 구비되는 제2회절광학소자, 제2홀로그래픽광학소자 또는 제2핀미러 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제15항에 있어서
상기 제1입력커플러 또는 제1출력커플러는
비가시광선만 상기 카메라부로 전달될 수 있도록 전면에 제1필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제1항에 있어서
상기 비가시광선조사유닛은
상기 대상물을 향하여 특정한 파장대역의 비가시광선만 조사할 수 있도록 제2필터를 포함하는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제2항에 있어서
상기 초점조절유닛은,
VAC 문제를 해결하기 위한 초점조절 기능을 유지하면서도 동시에 입사동 및 출사동 확장을 통한 광량확보 및 아이박스확장 기능을 성취하기 위한 평행광 구조로 된 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제1항에 있어서
상기 도파관은
가시광선이 통과하는 투명한 광학소재로 이루어져 있으며 프리폼 광학소자 (freeform optic), 평면 광학소자, 곡면 광학소자 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 일반 안경과 같이 사용자의 시력교정 역할을 첨가할 수도 있는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제1항에 있어서
상기 입력유닛 및 상기 이미지출력유닛 각각은 한 개 이상의 파장채널을 가진 구조로 이루어지고, 각 채널에는 고유 파장만 전달되도록 하여 색수차를 해결할 수 있는 구조로 된 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제8항에 있어서
상기 입력유닛은,
상기 도파관의 단부에 형성되며, 비가시광선이 입사되는 제1입력커플러;
상기 도파관의 타단부에 상기 제1입력커플러와 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 제1입력커플러에서 입사된 비가시광선을 카메라부로 출력하는 제1출력커플러; 및
상기 제1출력커플러에서 출력된 비가시광선을 촬영하는 상기 카메라부를 구비하고,
상기 제1초점조절부는,
상기 제1출력커플러 내에 설치된 렌즈와 복합적으로 작용하여 안구렌즈의 초점깊이와 동등한 효과를 나타내도록 구성되어 상기 카메라부에 자동적으로 현실감 있는 광학흐림 (Optical blur)을 부여할 수 있는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제2항에 있어서
상기 안구추적유닛은,
양안에 대응되는 별도의 카메라와 조명으로 이루어지거나 양안의 안전도 신호를 사용한 수렴추적기 (Vergence tracker)의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제11항에 있어서
상기 제1출력커플러 및 상기 제2입력커플러의 형태가 birdbath 구조를 가지는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.
제8항에 있어서
상기 제2초점조절부는
시력교정이 필요한 각 사용자에 따라 초점거리에 디옵터를 추가 할 수 있는 것을 특징으로 하는
비가시광선 가시화 자동정합형 증강현실 글래스.