KR102229604B1 - 교정이 가능한 ｖｒ 또는 ａｒ 기기 광영상 측정시스템 및 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 VR/AR 기기 광영상 측정시스템 및 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가상 이미지를 갖는 측정대상; 상기 측정대상과 동일거리에 위치되는 물리타켓; 물리타켓에서 반사된 광 또는 상기 측정대상의 광이 입사되며 초점을 조절하는 대물렌즈모듈; 상기 대물렌즈모듈로부터 입사된 광 일부를 반사시키고 나머지 광은 투과시키는 제1빔스플리터; 상기 제1빔스플리터에 의해 반사된 광이 입사되어 측정대상의 영상이미지를 획득하여 측정영역을 파악하는 이미지 센서; 상기 제1빔스플리터를 투과한 광을 투과시키는 제2빔스플리터; 기준광원이 발생되며, 발생된 기준광원이 제2빔스플리터에 반사되어 상기 제1빔스플리터와 상기 대물렌즈모듈을 통과하여 상기 물리타켓에 조사하도록 하는 기준광원 발생장치; 및 상기 제2빔스플리터를 투과한 광이 입사되어 광특성을 측정하는 분광복사계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VR/AR 기기 광영상 측정시스템에 관한 것이다.

Description

교정이 가능한 ＶＲ 또는 ＡＲ 기기 광영상 측정시스템 및 측정방법{System and method for measuring Optical characteristic and Image quality of ＶＲ／ＡＲ}

본 발명은 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템 및 측정방법에 관한 것이다.

VR(Virtual Reality, 가상현실)/AR(Augmented Reality, 증강현실) 기기는 사람 눈과 매우 가까운 거리에 있는 디스플레이로 확대된 가상의 이미지를 구현하기 위해 복잡한 형태의 광학소자를 사용하며 이로 인해 해상력 저하, 영상의 심한 왜곡, 색수차 등이 발생되며 영상의 중심부와 주변부의 휘도 및 색도 균일도가 낮아지게 된다.

도 1a 내지 도 1d는 VR 원리과 사진을 도시한 것이다. 그리고 도 2a 내지 도 2d는 AR 기기 사진을 도시한 것이다.

VR/AR기기는 양안시차(stereoscopic)를 이용하여 입체감이 있는 영상을 구현하게 된다. 도 3a 내지 도 3c는 양안시차를 이용하여 입체감 있는 영상을 구현하는 VR기기의 원리를 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, VR기기의 경우, 눈과 매우 가까운 거리에 있는 디스플레이의 영상을 볼록렌즈를 이용하여 사용자가 멀리 떨어진 거리에 확대된 정립상(가상 이미지)을 볼 수 있도록 함을 알 수 있다.

AR 기기의 경우 좀 더 복잡한 광학소자를 이용하나, 사람 눈에 거의 평행한 빛을 주사하는 원리는 동일하다.

도 4a 및 도 4b는 평면 디스플레이의 휘도, 색도 측정장비 사진을 도시한 것이다. 이러한 기존의 휘도, 색도 측정장비는 평면디스플레이(TV, 모니터)를 대상으로 한 것으로, 크기가 크고 교정된 타켓거리에 대해서 측정이 가능하다.

그러나, VR/AR 기기의 광특성(휘도, 색도, 휘도 균일도, 색도 균일도, 시야각, eyebox, stray light 등)과 영상 품질(해상력, 왜곡, 색수차 등)을 올바르게 평가하기 위해서는 기존의 측정장비로는 측정 불가능하다.

VR/AR 기기는 사람 눈을 대상으로 설계된 것으로 측정 및 평가 시 사람 눈의 특성(동공 크기, 렌즈-동공간 거리, 안구회전 중심, 시야각 등)을 고려해야 하며, 사람 눈이 위치하는 곳에 측정장비를 위치시키기 위해서는 좁은 공간에 들어갈 수 있는 작은 크기의 측정부(광학 시스템)가 필요하다.

VR/AR 기기마다 사람 눈으로부터 가상 이미지까지의 거리가 다르기 때문에 올바른 광특성 측정을 위해서는 가상이미지 거리에 맞도록 교정이 필요하다.

따라서 기준광원을 이용하여 임의의 가상 이미지 거리에 대해서 측정장비(분광복사계)의 교정이 가능하며 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법이 요구되었다.

대한민국 공개특허 10-2019-0021812 대한민국 공개특허 10-2010-0071820 대한민국 등록특허 10-1416265

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 기준광원을 이용하여 임의의 가상 이미지 거리에 대해서 측정장비(분광복사계)의 교정이 가능하며 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, VR/AR기기의 성능평가를 위한 장비로, 기존의 측정장비 보다 소형으로 제작되어 정확한 Eye relief(사용자의 눈 위치)에서 측정이 가능한, VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 기준광원을 이용하여 임의의 가상 이미지 거리를 갖는 VR/AR 기기에 대해서도 교정이 쉽게 가능하고, 기준광원을 통해 나간 빛이 측정시스템에 재 입사되고 이미지센서에 조사되어 현재 분광복사계에 들어가는 빛의 영역(측정 영역)을 정확하게 파악할 수 있는 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 측정 위치를 이미지센서를 통해 실시간으로 파악하면서 휘도, 색도 등 광특성 분석이 가능하고, 측정 대상의 디스플레이에 측정용 타겟 이미지(체커보드 이미지, 특정 공간주파수를 갖는 스트라이프 이미지, 왜곡 측정용 균등 간격 점 이미지)를 띄우고 이미지센서를 통해 영상품질 측정이 가능한, VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 측정시스템의 회전중심 변경으로 1) 정면주시 상황에서의 축상 및 비축상 측정, 2)비축 주시 상황에서의 비축상 측정이 가능한, VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은, VR/AR 기기 광영상 측정시스템에 있어서, 가상 이미지를 갖는 측정대상; 상기 측정대상과 동일거리에 위치되는 물리타켓; 물리타켓에서 반사된 광 또는 상기 측정대상의 광이 입사되며 초점을 조절하는 대물렌즈모듈; 상기 대물렌즈모듈로부터 입사된 광 일부를 반사시키고 나머지 광은 투과시키는 제1빔스플리터; 상기 제1빔스플리터에 의해 반사된 광이 입사되어 측정대상의 영상이미지를 획득하여 측정영역을 파악하는 이미지 센서; 상기 제1빔스플리터를 투과한 광을 투과시키는 제2빔스플리터; 기준광원이 발생되며, 발생된 기준광원이 제2빔스플리터에 반사되어 상기 제1빔스플리터와 상기 대물렌즈모듈을 통과하여 상기 물리타켓에 조사하도록 하는 기준광원 발생장치; 및 상기 제2빔스플리터를 투과한 광이 입사되어 광특성을 측정하는 분광복사계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VR/AR 기기 광영상 측정시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 제1빔스플리터와 상기 이미지 센서 사이에 구비되는 이미지센서용 렌즈모듈; 상기 제1빔스플리터와 상기 제2빔스플리터 사이에 구비되는 광섬유 케이블용 렌즈 모듈; 상기 기준광원 발생장치와 상기 제2빔스플리터 사이에 구비되는 제1렌즈; 및 상기 제2빔스플리터와 상기 분광복사계 사이에 구비되는 제2렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1빔스플리터와 상기 광섬유 케이블용 렌즈모듈 사이에 구비되어, 상기 측정영역의 크기를 조절하고, 상기 기준광원발생장치에서 나가는 광의 각도과 상기 분광복사계에서 입사되는 광의 강도를 일치시키는 필드스탑;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 교정 및 측정영역 확인모드시, 측정대상과 동일거리에 상기 물리타켓을 위치시키고, 상기 기준광원발생장치에 의해 광을 발생시켜 제1렌즈 투과 후, 상기 제2빔스플리터에 반사되어 상기 광이 광섬유 케이블용 렌즈모듈과, 필드스탑과, 제1빔스플리터와, 대물렌즈모듈을 통과하여 상기 물리타켓에 조사되고, 상기 물리타켓에 반사된 광은 상기 대물렌즈모듈을 통과한 후, 상기 제1빔스플리터에 일부 반사되어 상기 이미지 센서용 렌즈모듈을 거쳐 상기 이미지 센서로 조사되어 측정영역을 확인, 파악하고, 제1빔스플리터를 통과한 광은 상기 필드스탑과 상기 광섬유 케이블용 렌즈 모듈과 상기 제2빔스플리터와 상기 제2렌즈를 통과하여 상기 분광복사계로 입사되어 광특성값을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 교정 및 측정영역 확인모드시, 상기 이미지 센서 상의 기준광원이 보이는 영역이 광특성 측정영역이고, 상기 기준광원의 광특성값 대비 상기 분광복사계에서 측정된 광특성값을 비교하여 교정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 측정모드시, 측정대상을 위치시키고, 측정대상에서 발생된 광은 상기 대물렌즈모듈을 통과한 후, 일부는 제1빔스플리터에 반사되어 상기 이미지 센서용 렌즈모듈을 거쳐 이미지 센서에 입사되고, 나머지는 제1빔스플리터에 투과되어 필드스탑과 광섬유 케이블용 렌즈모듈과 제2빔스플리터와 상기 제2렌즈를 통과하여 상기 분광복사계로 입사되어 광특성값을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 측정 영역을 상기 이미지 센서를 통해 실시간으로 파악하면서, 광특성을 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 측정대상의 디스플레이에 측정용 타켓 이미지를 띄우고 상기 이미지 센서를 통해 획득한 영상으로부터 영상품질을 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 측정시스템을 회전중심을 기준으로 회전시키는 회전수단을 더 포함하고, 상기 회전수단에 의해 상기 측정시스템을 회전시키거나, 회전중심을 변경시켜, 정면주시 상황에서의 축상 및 비축상 측정, 및 비축 주시상황에서의 비축상 측정이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 기준광원을 이용하여 임의의 가상 이미지 거리에 대해서 측정장비(분광복사계)의 교정이 가능한 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, VR/AR기기의 성능평가를 위한 장비로, 기존의 측정장비 보다 소형으로 제작되어 정확한 Eye relief(사용자의 눈 위치)에서 측정이 가능한 효과를 갖는다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 기준광원을 이용하여 임의의 가상 이미지 거리를 갖는 VR/AR 기기에 대해서도 교정이 쉽게 가능하고, 기준광원을 통해 나간 빛이 측정시스템에 재 입사되고 이미지센서에 조사되어 현재 분광복사계에 들어가는 빛의 영역(측정 영역)을 정확하게 파악할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 측정 위치를 이미지센서를 통해 실시간으로 파악하면서 휘도, 색도 등 광특성 분석이 가능하고, 측정 대상의 디스플레이에 측정용 타겟 이미지(체커보드 이미지, 특정 공간주파수를 갖는 스플스트라이프 이미지, 왜곡 측정용 균등 간격 점 이미지)를 띄우고 이미지센서를 통해 영상품질 측정이 가능한 효과를 갖는다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 측정시스템의 회전중심 변경으로 1) 정면주시 상황에서의 축상 및 비축상 측정, 2)비축 주시 상황에서의 비축상 측정이 가능한 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1a 내지 도 1d는 VR 원리과 사진,
도 2a 내지 도 2d는 AR 기기 사진,
도 3a 내지 도 3c는 양안시차를 이용하요 입체감 있는 영상을 구현하는 VR기기의 원리를 나타낸 모식도,
도 4a 및 도 4b는 평면 디스플레이의 휘도, 색도 측정장비 사진,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분광복사계 교정모드, 측정범위 확인 모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 기준광원을 측정대상과 동일거리에 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 교정용 타켓을 측정대상과 동일거리에 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 물리타켓을 측정대상과 동일거리에 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 측정대상을 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 8a는 정면주시 상황을 나타낸 모식도,
도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 정면주시 상황에서의 축상측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 9a는 정면주시 비축상 상황을 나타낸 모식도,
도 9b는 본 발명의 실시예에 따라 정면주시 상황에서의 비축상 측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도,
도 10a는 비축 주시 상황을 나타낸 모식도,
도 10b는 본 발명의 실시예에 따라 비축 주시 상황에서의 비축상 측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템의 구성도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성, 기능 및 이를 이용한 광영상 측정방법에 대해 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분광복사계 교정모드, 측정범위 확인 모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

그리고 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)은 대물렌즈모듈(10), 제1빔스플리터(20), 이미지 센서(31), 제2빔스플리터(60), 기준광원 발생장치(70), 분광복사계(90) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 측정대상(1)은 가상 이미지를 갖는 VR, AR 기기에 해당한다. 그리고 후에 설명되는 바와 같이, 분광복사계 교정모드, 측정범위 확인모드에서는 측정대상(1)과 동일거리에 물리타켓(2)이 위치되게 된다. 이러한 물리타켓(2)은 본 발명의 구체적실시예에서는 바륨코팅된 거울을 사용하였다.

대물렌즈모듈(10)은 교정, 측정범위 확인모드에서 물리타켓(2)에서 반사된 광이 입사되고, 측정모드에서는 측정대상(1)의 광이 입사되며 초점을 조절하도록 구성된다.

그리고 제1빔스플리터(20)는 대물렌즈모듈(10)로부터 입사된 광 일부를 반사시키고 나머지 광은 투과시키도록 구성된다. 또한, 이미지 센서(31)는 제1빔스플리터(20)에 의해 반사된 광이 입사되어 측정대상(1)의 영상이미지를 획득하여 측정영역을 파악하도록 구성된다. 또한, 제1빔스플리터(20)와 이미지 센서(31) 사이에 이미지센서용 렌즈모듈(30)이 구비된다.

그리고 제2빔스플리터(60)는 제1빔스플리터(20)를 투과한 광을 투과시키도록 구성되며, 기준광원 발생장치(70)는 교정, 측정범위 확인모드에서 구동되며, 기준광원이 발생되어, 발생된 기준광원이 제2빔스플리터(60)에 반사되어 제1빔스플리터(20)와 대물렌즈모듈(10)을 통과하여 물리타켓(2)에 조사하도록 한다.

그리고 분광복사계(90)는 제2빔스플리터(60)를 투과한 광이 입사되어 광특성을 측정하도록 구성된다.

그리고 제1빔스플리터(20)와 상기 제2빔스플리터(60) 사이에 구비되는 광섬유 케이블용 렌즈 모듈(50)과, 기준광원 발생장치(70)와 제2빔스플리터(60) 사이에 구비되는 제1렌즈(80), 및 제2빔스플리터(60)와 상기 분광복사계(90) 사이에 구비되는 제2렌즈(71)를 포함하여 구성된다.

그리고 제1빔스플리터(20)와 광섬유 케이블용 렌즈모듈(50) 사이에 필드스탑(40)이 구비되어, 측정영역의 크기를 조절하고, 기준광원발생장치(70)에서 나가는 광의 각도과 상기 분광복사계(90)에서 입사되는 광의 강도를 일치시키도록 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 분광복사계 교정 및 측정영역 확인시 작동방법에 대해 설명하도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 교정 및 측정영역 확인모드시, 측정대상(1)과 동일거리에 물리타켓(2)을 위치시키게 됨을 알 수 있다.

그리고 기준광원발생장치(70)를 구동하여 기준 광을 발생시켜 제1렌즈(80)를 투과하게 된다. 그리고 제2빔스플리터(60)에 반사되어 광섬유 케이블용 렌즈모듈(50)과, 필드스탑(40)과, 제1빔스플리터(20)와, 대물렌즈모듈(10)을 통과하여 물리타켓(2)에 조사되게 된다. 이때 기준광은 제2빔스플리터(60)에 반사되어 정해진 각도(필스 스탑(40)을 통해 기준광원의 광이 나가는 각도와 분광복사계(90)에서 받아들이는 광의 각도는 항상 동일하다.)로 측정시스템(100) 전단측으로 나가며 물리타켓(2)에 원형의 광이 조사되게 된다.

그리고 물리타켓(2)에 반사된 광은 대물렌즈모듈(10)을 통과한 후, 제1빔스플리터(20)와, 필드스탑(40), 광섬유케이블용 렌즈모듈(50), 제2빔스플리터(60), 제2렌즈(71)를 차례로 통과하여 분광분사계로 입사되며, 분광복사계(90)는 입사된 광의 광특성값을 측정하게 된다.

따라서 기준광원의 특성값 대비 분광복사계(90)에서 측정된 값을 비교하여 분광복사계(90)를 교정하게 된다.

이때, 물리타켓(2)에 반사된 광은 대물렌즈모듈(10)을 통과한 후, 제1빔스플리터(20)에 일부 반사되어 이미지 센서용 렌즈모듈(30)을 거쳐 이미지 센서(31)로 조사되어 측정영역을 정확히 확인, 파악하게 된다.

그리고 측정모드시, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정대상(1)을 위치시키고 기준광원 발생장치(70)는 구동시키기 않음을 알 수 있다.

측정대상(1)에서 발생된 광은 대물렌즈모듈(10)을 통과한 후, 일부는 제1빔스플리터(20)에 반사되어 이미지 센서용 렌즈모듈(30)을 거쳐 이미지 센서(31)에 입사되고, 나머지는 제1빔스플리터(20)에 투과되어 필드스탑(40)과 광섬유 케이블용 렌즈모듈(50)과 제2빔스플리터(60)와 제2렌즈(71)를 통과하여 분광복사계(90)로 입사되어 광특성값을 측정하게 된다.

그리고 이때 측정 영역을 이미지 센서(31)를 통해 실시간으로 파악하면서, 광특성을 분석하게 된다. 측정영역의 크기는 필드스탑(40)에 의해 결정되며 이미지 센서(31)를 통해 측정위치를 확인할 수 있게 된다.

그리고 영상품질 특성은 이미지 센서(31)를 이용하여 측정하게 된다. 즉, 측정대상(1)의 디스트라이프스플라이프 이미지, 왜곡 측정용 균등 간격 점 이미지)를 띄우고 이미지 센서(31)를 통해 획득한 영상으로부터 영상품질을 분석하게 된다.

또한, 측정모드시, 광영상 측정은 축상, 비축상에서 실시할 수 있다. 이때 회전중심은 측정조건에 따라 동공위치 또는 안구회전중심이 될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 대물렌즈모듈(10) 전단의 조리개(11)는 사람 눈 동공크기를 고려하여 직경 약 2 ~ 5mm를 적용하였고, 안구회전중심은 각막으로부터 약 13mm, 동공으로부터 약 10mm 뒤에 위치된다.

도 8a는 정면주시 상황을 나타낸 모식도를 도시한 것이고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 정면주시 상황에서의 축상측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

그리고 도 9a는 정면주시 비축상 상황을 나타낸 모식도를 도시한 것이며, 도 9b는 본 발명의 실시예에 따라 정면주시 상황에서의 비축상 측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

도 10a는 비축 주시 상황을 나타낸 모식도를 도시한 것이며, 도 10b는 본 발명의 실시예에 따라 비축 주시 상황에서의 비축상 측정모드에서의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 정면주시 상황에서의 축상측정이 가능함을 물론, 회전중심을 기준으로 측정시스템(100)을 회전시켜 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 정면주시 상황에서의 비축상 측정이 가능하며, 또한, 회전중심을 변경하여, 비축 주시에서의 비축상 측정이 가능함을 알 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 교정방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 기준광원을 측정대상(1)과 동일거리에 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 먼저, 측정시스템(100)의 광학계 각각에 따라 감소되게 되는 양이 미지수이므로 먼저 측정대상(1)이 놓일 위치에 기준광원을 위치시키게 된다.

이때, f(R)은 측정대상(1)의 거리가 바뀌게 되면 달라지는 측정값을 보정해 주기 위한 보정계수에 해당하고, A, B, C, D, E, F, G는 렌즈의 투과율 또는 거울의 반사율에 해당한다.

도 7a에서, 휘도값 I``를 알고 있는 광원에서 나온 빛을 측정시스템(100)에 입사시키면, 분광복사계(90)가 측정하는 휘도 L`` = I``*F*E*D*C*A*f(R)이다. 여기서, 알고 있는 값은 L``, I``이므로 (F*E*D*C*A)*f(R)를 알 수 있게 된다.

그리고 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 교정용 타켓(3)을 측정대상(1)과 동일거리에 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 기준광원이 놓였던 동일한 위치에 교정용 타켓(3)을 놓고, 기준광원발생장치(70)를 on하게 된다.

기준광원발생장치(70)에 의해 휘도 I```의 빛을 입사시킬 경우 분광복사계(90)가 측정하게 되는 휘도 L```은 L``` = I```*(B*C*D*E*F*G)*(F*E*D*C*A)*f(R)이다.

여기서 알고 있는 값은 I```, L```, (F*E*D*C*A)*f(R)이므로, 따라서 (B*C*D*E*F*G)를 알 수 있게 된다. 이때, 교정용 타켓(3)의 거리가 달라져도 (B*C*D*E*F*G)는 바뀌지 않고, 보정 계수 f(R)은 거리에 따라 달라지게 된다.

도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 물리타켓(2)을 측정대상(1)과 동일거리에 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 도 7c에 도기된 바와 같이, 실제 측정대상(1)인 VR/AR 기기의 가상이미지와 동일한 위치에 물리타켓(2)(바륨코팅)을 놓고, 기준광원발생장치(70)를 통해 휘도 I의 빛을 입사시킬 경우 분광복사계(90)가 휘도 L은 L=I*(B*C*D*E*F*G)*(F*E*D*C*A)*f(r)이다.

여기서 알고 있는 값은 I, L, (B*C*D*E*F*G)이므로 (F*E*D*C*A)*f(r)를 알 수 있게 된다.

그리고 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 측정대상(1)을 위치시킨 상태의 VR/AR 기기 광영상 측정시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 측정 대상이 I`의 휘도를 가질 때, 분광복사계(90)가 측정하는 휘도 L`은 L` = I`*(F*E*D*C*A)*f(r)이다.

여기서 알고 있는 값은 L`, (F*E*D*C*A)*f(r)이므로, 따라서 I`을 알 수 있게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 기준광원을 이용하여 임의의 가상 이미지 거리에 대해서 측정장비(분광복사계(90))의 교정이 가능하게 된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, VR/AR기기의 성능평가를 위한 장비로, 기존의 측정장비 보다 소형으로 제작되어 정확한 Eye relief(사용자의 눈 위치)에서 측정이 가능하다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 기준광원을 이용하여 임의의 가상 이미지 거리를 갖는 VR/AR 기기에 대해서도 교정이 쉽게 가능하고, 기준광원을 통해 나간 빛이 측정시스템(100)에 재 입사되고 이미지센서(31)에 조사되어 현재 분광복사계(90)에 들어가는 빛의 영역(측정 영역)을 정확하게 파악할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 측정 위치를 이미지센서(31)를 통해 실시간으로 파악하면서 휘도, 색도 등 광특성 분석이 가능하고, 측정 대상의 디스플레이에 측정용 타켓 이미지(체커보드 이미지, 특정 공간주파수를 갖는 스트라이프 이미지, 왜곡 측정용 균등 간격 점 이미지)를 띄우고 이미지센서(31)를 통해 영상품질 측정이 가능하다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 VR/AR 기기의 광영상을 측정할 수 있는 측정장비 및 측정방법에 따르면, 측정시스템(100)의 회전중심 변경으로 1) 정면주시 상황에서의 축상 및 비축상 측정, 2)비축 주시 상황에서의 비축상 측정이 가능하다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:측정대상
2:물리타켓
3:교정용타켓
10:대물렌즈모듈
11:조리개
20:제1빔스플리터
30:이미지센서용 렌즈모듈
31:이미지센서
40:필드스탑
50:광섬유 케이블용 렌즈모듈
60:제2빔스플리터
70:기준광원발생장치
71:제2렌즈
80:제1렌즈
90:분광복사계
100:VR/AR 기기 광영상 측정시스템

Claims (9)

1. VR/AR 기기 광영상 측정시스템에 있어서,
   가상 이미지를 갖는 측정대상;
   상기 측정대상과 동일거리에 위치되는 물리타켓;
   물리타켓에서 반사된 광 또는 상기 측정대상의 광이 입사되며 초점을 조절하는 대물렌즈모듈;
   상기 대물렌즈모듈로부터 입사된 광 일부를 반사시키고 나머지 광은 투과시키는 제1빔스플리터;
   상기 제1빔스플리터에 의해 반사된 광이 입사되어 측정대상의 영상이미지를 획득하여 측정영역을 파악하는 이미지 센서;
   상기 제1빔스플리터를 투과한 광을 투과시키는 제2빔스플리터;
   기준광원이 발생되며, 발생된 기준광원이 제2빔스플리터에 반사되어 상기 제1빔스플리터와 상기 대물렌즈모듈을 통과하여 상기 물리타켓에 조사하도록 하는 기준광원 발생장치; 및
   상기 제2빔스플리터를 투과한 광이 입사되어 광특성을 측정하는 분광복사계;
   상기 제1빔스플리터와 상기 이미지 센서 사이에 구비되는 이미지센서용 렌즈모듈;
   상기 제1빔스플리터와 상기 제2빔스플리터 사이에 구비되는 광섬유 케이블용 렌즈 모듈;
   상기 기준광원 발생장치와 상기 제2빔스플리터 사이에 구비되는 제1렌즈; 및
   상기 제2빔스플리터와 상기 분광복사계 사이에 구비되는 제2렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1빔스플리터와 상기 광섬유 케이블용 렌즈모듈 사이에 구비되어, 상기 측정영역의 크기를 조절하고, 상기 기준광원발생장치에서 나가는 광의 각도과 상기 분광복사계에서 입사되는 광의 강도를 일치시키는 필드스탑;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   교정 및 측정영역 확인모드시,
   측정대상과 동일거리에 상기 물리타켓을 위치시키고, 상기 기준광원발생장치에 의해 광을 발생시켜 제1렌즈 투과 후, 상기 제2빔스플리터에 반사되어 상기 광이 광섬유 케이블용 렌즈모듈과, 필드스탑과, 제1빔스플리터와, 대물렌즈모듈을 통과하여 상기 물리타켓에 조사되고,
   상기 물리타켓에 반사된 광은 상기 대물렌즈모듈을 통과한 후, 상기 제1빔스플리터에 일부 반사되어 상기 이미지 센서용 렌즈모듈을 거쳐 상기 이미지 센서로 조사되어 측정영역을 확인, 파악하고,
   제1빔스플리터를 통과한 광은 상기 필드스탑과 상기 광섬유 케이블용 렌즈 모듈과 상기 제2빔스플리터와 상기 제2렌즈를 통과하여 상기 분광복사계로 입사되어 광특성값을 측정하는 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.
   
5. 제 4항에 있어서.
   교정 및 측정영역 확인모드시,
   상기 이미지 센서 상의 기준광원이 보이는 영역이 광특성 측정영역이고,
   상기 기준광원의 광특성값 대비 상기 분광복사계에서 측정된 광특성값을 비교하여 교정하는 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   측정모드시,
   측정대상을 위치시키고, 측정대상에서 발생된 광은 상기 대물렌즈모듈을 통과한 후, 일부는 제1빔스플리터에 반사되어 상기 이미지 센서용 렌즈모듈을 거쳐 이미지 센서에 입사되고, 나머지는 제1빔스플리터에 투과되어 필드스탑과 광섬유 케이블용 렌즈모듈과 제2빔스플리터와 상기 제2렌즈를 통과하여 상기 분광복사계로 입사되어 광특성값을 측정하는 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 측정 영역을 상기 이미지 센서를 통해 실시간으로 파악하면서, 광특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 측정대상의 디스플레이에 측정용 타켓 이미지를 띄우고 상기 이미지 센서를 통해 획득한 영상으로부터 영상품질을 분석하는 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 측정시스템을 회전중심을 기준으로 회전시키는 회전수단을 더 포함하고,
   상기 회전수단에 의해 상기 측정시스템을 회전시키거나, 회전중심을 변경시켜, 정면주시 상황에서의 축상 및 비축상 측정, 및 비축 주시상황에서의 비축상 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 교정이 가능한 VR/AR 기기 광영상 측정시스템.

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