KR102248623B1 - Optical device for augmented reality having improved light transmissivity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치로서, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부; 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 반사부; 및 상기 반사부가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단을 포함하고, 상기 반사부는 4mm 이하의 크기로 형성되고, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키고 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시키는 광학 필터로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.The present invention is an optical device for augmented reality with improved light transmittance, comprising: an image output unit for emitting image light corresponding to an image for augmented reality; A reflecting unit for providing an augmented reality image to a user by reflecting and transmitting image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye; And an optical means for transmitting at least a part of the image light emitted from an actual object toward the pupil of the user's eye, wherein the reflecting part is disposed, and the reflecting part has a size of 4 mm or less and belongs to a wavelength band of a specific color. It provides an optical device for augmented reality with improved light transmittance, characterized in that it is formed of an optical filter that reflects only image light and transmits image light having a wavelength other than the wavelength band of the specific color.
Description
본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제 세계로부터의 화상광에 대한 광 투과율을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical device for augmented reality, and more particularly, to an optical device for augmented reality capable of increasing light transmittance for image light from the real world.
증강 현실(Augmented Reality, AR)이라 함은, 주지된 바와 같이, 현실 세계의 실제 영상에 컴퓨터 등에 의해 생성되는 가상의 영상이나 이미지를 겹쳐서 제공하는 것을 의미한다. Augmented Reality (AR) means providing a virtual image or image generated by a computer or the like superimposed on an actual image of the real world, as is well known.
이러한 증강 현실을 구현하기 위해서는, 컴퓨터와 같은 디바이스에 의해 생성되는 가상의 영상이나 이미지를 현실 세계의 영상에 겹쳐서 제공할 수 있도록 하는 광학계를 필요로 한다. 이러한 광학계로서는 HMD(Head Mounted Display)나 안경형의 장치를 이용하여 가상 영상을 반사 또는 굴절시키는 프리즘 등과 같은 광학 수단을 사용하는 기술이 알려져 있다.In order to implement such augmented reality, an optical system is required that allows a virtual image or image generated by a device such as a computer to be superimposed on an image of the real world and provided. As such an optical system, a technique using optical means such as a prism for reflecting or refracting a virtual image using a head mounted display (HMD) or a glasses-type device is known.
그러나, 이러한 종래의 광학계를 이용한 장치들은, 그 구성이 복잡하여 무게와 부피가 상당하므로 사용자가 착용하기에 불편함이 있고 제조 공정 또한 복잡하므로 제조 비용이 높다는 문제가 있다. However, devices using such a conventional optical system have a problem in that the configuration is complicated and the weight and volume are considerable, so that it is inconvenient for the user to wear it, and the manufacturing process is also complicated, so that the manufacturing cost is high.
또한, 종래의 장치들은, 사용자가 현실 세계를 응시할 때 초점 거리를 변경하는 경우 가상 영상의 초점이 맞지 않게 된다는 한계가 있다. 이를 해결하기 위하여 가상 영상에 대한 초점 거리를 조절할 수 있는 프리즘과 같은 구성을 이용하거나 초점 거리의 변경에 따라 가변형 초점 렌즈를 전기적으로 제어하는 등의 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 기술 또한 초점 거리를 조절하기 위하여 사용자가 별도의 조작을 해야 하거나 초점 거리의 제어를 위한 별도의 프로세서 등과 같은 하드웨어 및 소프트웨어를 필요로 한다는 점에서 문제가 있다.In addition, conventional devices have a limitation in that the virtual image is out of focus when the user changes the focal length when gazing at the real world. To solve this problem, techniques such as using a configuration such as a prism capable of adjusting a focal length for a virtual image or electrically controlling a variable focal lens according to a change in a focal length have been proposed. However, this technology also has a problem in that a user must perform a separate operation in order to adjust the focal length, or hardware and software such as a separate processor for controlling the focal length are required.
이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 사람의 동공보다 작은 크기의 반사부를 이용하여 가상 영상을 동공을 통해 망막에 투영함으로써 증강 현실을 구현할 수 있는 장치를 개발한 바 있다. In order to solve such a problem of the prior art, the applicant of the present invention is a device capable of implementing augmented reality by projecting a virtual image on the retina through the pupil using a reflector having a size smaller than that of a human pupil, as described in Patent Document 1 Has been developed.
도 1은 상기 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an optical device for augmented reality as disclosed in Patent Document 1;
도 1을 참조하면, 화상 출사부(30)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 수단으로서 예컨대 소형 디스플레이 장치로 구현될 수 있다. 반사부(20)는 화상 출사부(30)로부터 출사된 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 동공을 향해 반사시킴으로써 증강 현실용 화상을 제공한다.Referring to FIG. 1, the
광학 수단(10)는 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 투과시키는 수단으로써 예컨대 안경 렌즈일 수 있으며, 그 내부에 반사부(20)가 매립되어 있다. 프레임부(40)는 화상 출사부(30)와 광학 수단(10)을 고정 및 지지하는 수단이다.The
도 1의 반사부(20)는, 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로 형성되어 있는데, 이와 같이 반사부(20)를 동공 크기보다 작게 형성함으로써 반사부(20)를 통해 동공으로 입사하는 빛에 대한 심도(Field of Depth)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있다. 여기서, 심도라 함은, 초점이 맞는 것으로 인식되는 범위를 말하는데, 심도가 깊어지게 되면 증강 현실용 화상에 대한 초점 거리도 깊어진다는 것을 의미하고 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 증강 현실용 화상의 초점은 항상 맞는 것으로 인식하게 된다. 이는 일종의 핀홀 효과(pin hole effect)라고 볼 수 있다. 따라서, 사용자가 실제 세계에 존재하는 실제 사물을 응시하면서 초점 거리를 변경하는 것과 상관없이 증강 현실용 화상에 대해서는 항상 선명한 가상 영상을 제공할 수 있다.The
이러한 기술은 심도를 깊게 하고 핀홀 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있으나, 실제 세계로부터 입사하는 화상광 중에서 반사부(20)를 거치는 화상광은 반사부(20)에 의해 반사되기 때문에 동공으로 전달될 수 없어서 광 투과율이 낮아질 수 있다는 점과, 이로 인하여 반사부(20)의 크기를 확장시키기 어렵다는 문제점이 있다.This technique has the advantage of deepening the depth of field and obtaining a pinhole effect, but the image light that passes through the
본 발명은 상기한 바와 같은 한계점을 해결하기 위한 것으로서, 실제 세계로부터의 화상광에 대한 광 투과율을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an optical device for augmented reality that can increase light transmittance for image light from the real world, as to solve the above-described limitations.
또한, 본 발명은 반사부의 크기를 증가시켜서 광균일도를 향상시킬 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide an optical device for augmented reality capable of improving light uniformity by increasing the size of the reflecting unit.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치로서, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부; 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 반사부; 및 상기 반사부가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단을 포함하고, 상기 반사부는 4mm 이하의 크기로 형성되고, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키고 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시키는 광학 필터로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an augmented reality optical device with improved light transmittance, comprising: an image output unit for emitting image light corresponding to an image for augmented reality; A reflecting unit for providing an augmented reality image to a user by reflecting and transmitting image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye; And an optical means for transmitting at least a part of the image light emitted from an actual object toward the pupil of the user's eye, wherein the reflecting part is disposed, and the reflecting part has a size of 4 mm or less and belongs to a wavelength band of a specific color. It provides an optical device for augmented reality with improved light transmittance, characterized in that it is formed of an optical filter that reflects only image light and transmits image light having a wavelength other than the wavelength band of the specific color.
여기에서, 상기 반사부는, 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 사용자의 눈의 동공으로 반사시켜 전달하고, 실제 사물로부터 출사되어 반사부로 입사하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공으로 전달할 수 있다.Here, the reflecting unit reflects and transmits only the image light belonging to the wavelength band of the specific color among the image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image output unit to the pupil of the user's eye, and is emitted from the actual object. As a result, image light having a wavelength other than the wavelength band of the specific color among the image light incident on the reflector can be transmitted to the pupil of the user's eye.
또한, 상기 광학 필터는, 적색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 적색 반사 필터, 녹색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 녹색 반사 필터, 청색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 청색 반사 필터 중 어느 하나이거나 이들 중 2 이상의 결합으로 구성될 수 있다.In addition, the optical filter is a red reflection filter that reflects image light belonging to a red wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band, and reflects image light belonging to a green wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band. One of a green reflective filter that reflects a green reflective filter, a blue reflective filter that reflects image light belonging to a blue wavelength band and transmits image light belonging to a different wavelength band, or a combination of two or more of them.
또한, 상기 화상 출사부로부터 출사되는 화상광은 반사부를 구성하는 광학 필터가 반사시키는 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만으로 구성될 수 있다.In addition, the image light emitted from the image output unit may be composed of only image light belonging to a wavelength band of a color reflected by the optical filter constituting the reflection unit.
또한, 상기 반사부는 복수개로 형성될 수도 있다.In addition, a plurality of the reflective units may be formed.
또한, 상기 반사부 중 적어도 일부는, 화상 출사부로부터 출사되는 화상광의 광축과 적어도 일부분이 겹치도록 배치될 수 있다.In addition, at least a portion of the reflecting unit may be disposed so that at least a portion of the optical axis of the image light emitted from the image output unit overlaps.
본 발명에 의하면, 실제 세계로부터의 화상광에 대한 광 투과율을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide an augmented reality optical device capable of increasing light transmittance for image light from the real world.
또한, 본 발명에 의하면, 반사부의 크기를 증가시켜서 광균일도를 향상시킬 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide an optical device for augmented reality capable of improving light uniformity by increasing the size of the reflective portion.
도 1은 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치(100)의 일실시예의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 청색 반사 필터의 파장에 따른 반사/투과율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 광학 필터로 형성된 반사부(20)의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학 장치(200)를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an optical device for augmented reality as disclosed in Patent Document 1;
2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of an augmented reality
3 is a graph showing reflection/transmittance according to wavelength of a blue reflection filter.
4 is a view for explaining the operation of the
5 is a view showing an
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치(100)의 일실시예의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of an augmented reality
도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치(100, 이하 간단히 "광학 장치(100)"라 한다)는, 화상 출사부(10), 반사부(20) 및 광학 수단(30)을 포함한다.Referring to FIG. 2, an augmented reality
화상 출사부(10)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 수단으로서, 예컨대 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치이거나, 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광을 반사, 굴절 또는 회절시켜서 출사하는 반사 수단, 굴절 수단 또는 회절 수단일 수 있다.The
즉, 화상 출사부(10)는 증강 현실용 화상을 표시하는 디스플레이 장치 자체이거나 디스플레이 장치로부터 출사된 화상광을 출사하는 반사, 굴절 또는 회절 수단 등과 같은 기타 다양한 수단을 의미한다. That is, the
이러한 화상 출사부(10) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.The
한편, 증강 현실용 화상이라 함은, 디스플레이 장치가 화상 출사부(10)인 경우 디스플레이 장치에 표시되어 반사부(20)를 통해 사용자의 동공(40)으로 전달되는 가상 화상이거나 디스플레이 장치가 화상 출사부(10)가 아닌 경우 디스플레이 장치에 표시되어 화상 출사부(10) 및 반사부(20)를 통해 사용자의 동공(40)으로 전달되는 가상 화상을 의미한다.Meanwhile, the augmented reality image is a virtual image displayed on the display device and transmitted to the user's
이러한 증강 현실용 화상은 이미지 형태의 정지 영상이거나 동영상과 같은 것일 수 있다. The image for augmented reality may be a still image or a moving image in the form of an image.
증강 현실용 화상은 화상 출사부(10)에서 출사되어 반사부(20)를 통해 사용자의 동공(40)으로 전달됨으로써 사용자에게 가상 화상을 제공하게 되고, 이와 동시에 광학 수단(30)을 통해 실제 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 화상광이 사용자에게 전달되므로, 실제 사물에 겹쳐서 가상 화상을 제공받게 되고 따라서 사용자는 증강 현실 서비스를 제공받을 수 있게 된다.The augmented reality image is emitted from the
한편, 화상 출사부(10)는 반사부(20)를 중심으로 동공(40)과 수직하는 방향에 배치되어 사용자가 정면을 응시할 때 측면에 배치된 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며, 사용자가 정면을 응시할 때 상부, 하부 등에 배치되거나 다른 각도를 가지고 배치될 수도 있다.On the other hand, the
반사부(20)는, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 수단이다.The reflecting
반사부(20)는 광학 수단(30)의 내부에 매립되어 배치되거나 광학 수단(30)의 표면(사용자의 동공(40)쪽 면)에 배치될 수 있다.The
반사부(20)는, 동공(40)을 향해 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시킬 수 있도록 화상 출사부(10)와 동공(40) 사이에서 적절한 각도를 가지고 배치된다.The reflecting
한편, 반사부(20)는, 앞서 배경 기술에서 설명한 바와 같이, 심도를 깊게 하여 핀홀 효과를 얻을 수 있도록 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하의 크기로 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, as described in the background art, the
즉, 반사부(20)를 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기로 형성함으로써, 반사부(20)를 통해 동공(40)으로 입사하는 빛에 대한 심도(Field of Depth)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있고, 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 증강 현실용 화상의 초점은 항상 맞는 것으로 인식하게 하는 핀홀 효과(pin hole effect)를 발생시킬 수 있다.That is, by forming the
한편, 본 발명에 있어서의 반사부(20)는, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키고 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시키는 광학 필터로 형성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the reflecting
즉, 반사부(20)는, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 사용자의 눈의 동공(40)으로 반사시켜 전달하고, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광은 투과시킨다.That is, the
또한, 반사부(20)는, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공(40)으로 전달하고, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 화상광 중에서 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광은 반사시킨다.In addition, the
즉, 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)으로 반사시켜 전달하고, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공(40)으로 전달한다.That is, the reflecting
여기에서, 광학 필터(optical filter)로서는, 적색, 녹색 및 청색 파장 대역 중 적어도 어느 하나에 속하는 화상광만을 반사시키는 광학 필터일 수 있다. Here, the optical filter may be an optical filter that reflects only image light belonging to at least one of red, green, and blue wavelength bands.
즉, 광학 필터는, 적색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 적색 반사 필터, 녹색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 녹색 반사 필터, 청색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 청색 반사 필터 중 어느 하나이거나 이들 중 2 이상의 결합으로 구성될 수 있다.That is, the optical filter is a red reflection filter that reflects image light belonging to a red wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band, and reflects image light belonging to a green wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band. Any one of a green reflective filter, a blue reflective filter that reflects image light belonging to a blue wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band, or a combination of two or more of them may be configured.
이러한 광학 필터는 종래 기술에 의해 알려져 있는 것을 사용할 수 있으며, 이것 자체는 본 발명의 직접적인 목적은 아니므로 여기서는 상세 설명은 생략한다.As such an optical filter, what is known by the prior art can be used, and since this is not a direct object of the present invention, detailed descriptions are omitted here.
도 3은 청색 반사 필터의 파장에 따른 반사/투과율을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing reflection/transmittance according to wavelength of a blue reflection filter.
도 3에서 가로축은 파장(λ,nm)을 나타낸 것으로 세로축은 파장에 따른 투과율을 나타낸 것이다.In FIG. 3, the horizontal axis represents the wavelength (λ, nm), and the vertical axis represents the transmittance according to the wavelength.
도 3에 나타낸 바와 같이, 청색 반사 필터는 청색 파장 대역에 속하는 파장 약 350nm~370nm 근방의 화상광을 반사시키고, 다른 파장 대역에 속하는 화상광은 투과시킴을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, it can be seen that the blue reflection filter reflects image light in the vicinity of a wavelength of about 350 nm to 370 nm belonging to the blue wavelength band, and transmits image light belonging to other wavelength bands.
이와 같이, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광을 반사시키고 다른 색상의 파장 대역에 속하는 화상광은 투과시키는 광학 필터에 의해 반사부(20)를 형성할 수 있다.In this way, the
다시 도 2를 참조하면, 광학 수단(30)은, 반사부(20)가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 투과시키는 수단이다.Referring back to FIG. 2, the optical means 30 is a means for which a
반사부(20)는 광학 수단(30)의 내면에 매립되어 배치되지만, 광학 수단(30)의 표면에 배치될 수도 있다.The
광학 수단(30)은 유리나 투명 플라스틱 등과 같은 재질로 구현될 수 있으며, 사용시에 사용자의 동공(40)의 앞쪽에 배치되어 현실 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 화상광을 동공(40)으로 투과시킨다. 광학 수단(30)은 반투명 재질로 구현될 수 있으며 이러한 경우 실제 사물로부터 출사된 화상광을 부분적으로 동공(40)으로 투과시킨다.The optical means 30 may be implemented with a material such as glass or transparent plastic, and when in use, it is disposed in front of the user's
광학 수단(30)은 렌즈와 프레임으로 구성되는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치(미도시)의 렌즈의 표면에 모듈 형태로 결합될 수 있다. 또는, 증강 현실 제공 장치의 렌즈 자체를 광학 수단(30)으로 구성할 수도 있다.The optical means 30 may be coupled in the form of a module to the surface of a lens of an apparatus for providing augmented reality in the form of glasses (not shown) composed of a lens and a frame. Alternatively, the lens itself of the augmented reality providing device may be configured with the
한편, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 직접 반사부(20)로 전달될 수 있으나, 광학 수단(30)의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 전달되도록 할 수도 있다.On the other hand, the image light corresponding to the augmented reality image emitted from the
도 4는 본 발명에 의한 광학 필터로 형성된 반사부(20)의 작용을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the operation of the
도 4에서 반사부(20)는 적색 반사 필터, 녹색 반사 필터 및 청색 반사 필터의 결합인 적녹청 반사 필터로 형성되어 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광을 반사시키고 다른 파장 대역에 속하는 파장은 투과시키는 성질을 갖는다.In FIG. 4, the reflecting
도 4의 좌측 도면을 참조하면, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 화상광 중에서 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광은 적녹청 반사 필터로 형성된 반사부(20)에 의해 반사되고, 적색, 녹색, 청색 이외의 색상의 파장 대역에 속하는 화상광은 반사부(20)를 투과하여 동공(40)으로 전달됨을 알 수 있다. 즉, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 화상광은 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광을 제외한 나머지 파장 대역에 속하는 화상광만이 동공(40)으로 전달된다.Referring to the left drawing of FIG. 4, among image light emitted from an actual object and incident on the reflecting
또한, 도 4의 가운데 도면을 참조하면, 화상 출사부(10)로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 화상광 중에서 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광은 적녹청 반사 필터로 형성된 반사부(20)에 의해 반사되어 동공(40)으로 전달되고, 적색, 녹색, 청색 이외의 색상의 파장 대역에 속하는 화상광은 반사부(20)를 투과함을 알 수 있다. 즉, 화상 출사부(10)로부터 출사되어 반사부(20)를 거치는 화상광은 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광만이 동공(40)으로 전달된다.In addition, referring to the middle drawing of FIG. 4, among the image light emitted from the
도 4의 우측 도면은, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 화상광과 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광 중 동공(40)에 입사하는 화상광을 함께 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 화상 출사부(10)로부터의 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광과 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)를 거친 적색, 녹색, 청색 이외의 파장 대역에 속하는 화상광이 동공(40)으로 도달함을 알 수 있다.The right side diagram of FIG. 4 shows the image light incident on the
한편, 여기에서, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광은 반사부(20)를 형성한 광학 필터의 성질에 상응하도록 할 수 있다. 즉, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광은 반사부(20)를 형성하는 광학 필터가 반사하는 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 출사하도록 구성할 수 있다.Meanwhile, here, the image light emitted from the
예컨대, 광학 필터가 도 4에 나타낸 바와 같은 적녹청 반사 필터인 경우, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광들은 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광만으로 구성되도록 할 수 있다.For example, when the optical filter is a red, green, and blue reflective filter as shown in FIG. 4, the image light emitted from the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학 장치(200)를 나타낸 도면이다.5 is a view showing an
도 5는 도 2 내지 도 4의 실시예와 기본적으로 동일하되, 반사부(20)를 복수개로 구성했다는 점에서 차이가 있다.Fig. 5 is basically the same as the embodiment of Figs. 2 to 4, but differs in that a plurality of
복수개의 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향에서 볼 때 서로 겹쳐서 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광이 차단되지 않도록 배치될 수 있다. The plurality of reflecting
또한, 복수개의 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향에서 볼 때 적어도 일부분이 서로 겹쳐서 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광이 적어도 일부분이 차단되도록 배치될 수도 있다. 예컨대, 도 5에서 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향으로 나란히 배치되어 있으며, 나란히 배치된 반사부(20)들은 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향에서 볼 때 겹쳐지므로, 도 5에서 좌측의 반사부(20)는 우측의 반사부(20)에 의해 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 적어도 일부분이 차단되게 된다.In addition, the plurality of reflecting
이 경우, 나란히 배치된 반사부(20)들 각각은, 특정 색상의 파장 대역을 분할한 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나에 속하는 화상광을 반사시키고, 상기 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나 이외의 다른 파장 대역에 속하는 화상광들은 투과시키는 광학 필터로 형성될 수 있다.In this case, each of the reflecting
예컨대, 청색 파장 대역을 350nm~370nm이라 할 때, 이를 350nm~360nm, 360~370nm의 파장 대역으로 분할하고, 분할된 복수개의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키는 광학 필터로 반사부(20)를 각각 형성할 수 있다.For example, when the blue wavelength band is 350 nm to 370 nm, it is divided into wavelength bands of 350 nm to 360 nm and 360 to 370 nm, and reflects the
도 5에서 우측의 반사부(20)는 파장 350nm~360nm의 화상광을 반사하는 광학 필터로 형성하고, 좌측의 반사부(20)는 파장 360~370nm의 화상광을 반사하는 광학 필터로 형성할 수 있다. In FIG. 5, the
이러한 배치 구조에 의하면, 파장 360~370nm의 화상광은 우측의 반사부(20)를 투과하여 좌측의 반사부(20)로 도달하고 좌측의 반사부(20)에 의해 동공(40)으로 전달될 수 있다. 또한, 파장 350nm~360nm의 화상광은 우측의 반사부(20)에 의해 반사되어 동공(40)으로 전달될 수 있다. 따라서, 사람이 동일한 색상으로 인식하는 특정 색상의 복수개의 파장 대역에 속하는 화상광을 각각의 반사부(20)가 독립적으로 반사시키고 투과하도록 할 수 있는 장점이 있다.According to this arrangement structure, image light having a wavelength of 360 to 370 nm passes through the
한편, 도 5의 실시예에서 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향으로 나란히 배치되어 서로 완전히 겹치도록 되어 있으나, 적어도 일부분만이 광축 방향과 겹치도록 배치될 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the embodiment of FIG. 5, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능하다는점을 유의해야 한다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention above, it should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations can be implemented within the scope of the present invention. .
예컨대, 상기 실시예에서는 적색, 녹색, 청색의 파장 대역의 화상광을 반사하는 광학 필터를 주로 설명하였으나 이들 색상 이외의 다른 파장 대역의 화상광을 반사시키는 광학 필터를 반사부(20)로 사용할 수 있음은 물론이다.For example, in the above embodiment, an optical filter that reflects image light in a wavelength band of red, green, and blue has been mainly described, but an optical filter that reflects image light in a wavelength band other than these colors can be used as the reflecting
100,200...광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치
10...화상 출사부
20...반사부
30...광학 수단100,200... Optical device for augmented reality with improved light transmittance
10...image display
20...reflective
30...optical means
Claims (6)
증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부;
상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 반사부; 및
상기 반사부가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단
을 포함하고,
상기 반사부는 4mm 이하의 크기로 형성되고, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키고 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시키는 광학 필터로 형성되어, 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 사용자의 눈의 동공으로 반사시켜 전달하고, 실제 사물로부터 출사되어 반사부로 입사하는 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공으로 전달하고,
상기 화상 출사부로부터 출사되는 화상광은 반사부를 구성하는 광학 필터가 반사시키는 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
As an augmented reality optical device with improved light transmittance,
An image output unit that emits image light corresponding to an image for augmented reality;
A reflecting unit for providing an augmented reality image to a user by reflecting and transmitting image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye; And
An optical means in which the reflector is disposed and transmits at least a part of the image light emitted from an actual object toward the pupil of the user's eye.
Including,
The reflective unit is formed with a size of 4 mm or less, is formed of an optical filter that reflects only image light belonging to a wavelength band of a specific color and transmits image light having a wavelength other than the wavelength band of the specific color, from the image output unit Among the image light corresponding to the emitted augmented reality image, only the image light belonging to the wavelength band of the specific color is reflected and transmitted to the pupil of the user's eyes, and the specific color of the image light emitted from an actual object and incident to the reflector is transmitted. Transmits image light having a wavelength other than the wavelength band and transmits it to the pupil of the user's eyes,
An optical device for augmented reality with improved light transmittance, characterized in that the image light emitted from the image output unit is composed of only image light belonging to a wavelength band of a color reflected by an optical filter constituting the reflection unit.
상기 광학 필터는, 적색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 적색 반사 필터, 녹색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 녹색 반사 필터, 청색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 청색 반사 필터 중 어느 하나이거나 이들 중 2 이상의 결합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
The method according to claim 1,
The optical filter includes a red reflective filter that reflects image light belonging to a red wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band, and a green reflective filter that reflects image light belonging to a green wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band. For augmented reality with improved light transmittance, characterized in that it is composed of a reflection filter or a blue reflective filter that reflects image light belonging to a blue wavelength band and transmits image light belonging to another wavelength band, or a combination of two or more of them. Optical device.
상기 반사부는 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
The method according to claim 1,
An optical device for augmented reality with improved light transmittance, characterized in that the reflective part is formed in plural.
상기 반사부 중 적어도 일부는, 화상 출사부로부터 출사되는 화상광의 광축과 적어도 일부분이 겹치도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 5,
An optical device for augmented reality with improved light transmittance, characterized in that at least some of the reflecting units are disposed so as to overlap at least a portion of the optical axis of the image light emitted from the image output unit.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100873409B1 (en) * | 2006-07-12 | 2008-12-11 | 헤드플레이 (바베이도스), 인코포레이션 | Multiple imaging arrangements for head mounted displays |
JP2012078619A (en) | 2010-10-04 | 2012-04-19 | Panasonic Corp | Transmission display device |
US20170329139A1 (en) | 2016-02-26 | 2017-11-16 | Fusar Technologies, Inc. | Method and notch reflector projection system |
US20190018238A1 (en) | 2016-01-29 | 2019-01-17 | LightSpeed Interfaces, Inc. | Multi-wavelength head up display systems and methods |
Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
KR101660519B1 (en) | 2015-03-09 | 2016-09-29 | 하정훈 | Apparatus for augmented reality |
KR101894556B1 (en) * | 2016-09-08 | 2018-10-04 | 주식회사 레티널 | Optical device |
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2020
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100873409B1 (en) * | 2006-07-12 | 2008-12-11 | 헤드플레이 (바베이도스), 인코포레이션 | Multiple imaging arrangements for head mounted displays |
JP2012078619A (en) | 2010-10-04 | 2012-04-19 | Panasonic Corp | Transmission display device |
US20190018238A1 (en) | 2016-01-29 | 2019-01-17 | LightSpeed Interfaces, Inc. | Multi-wavelength head up display systems and methods |
US20170329139A1 (en) | 2016-02-26 | 2017-11-16 | Fusar Technologies, Inc. | Method and notch reflector projection system |
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