KR102255781B1 - 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키고, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 내면에서 반사시켜 제1 반사부로 전달하는 광학 수단; 상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 광학 수단의 내면에서 반사되어 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 제2 반사부로 전달하는 제1 반사부; 및 상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 제2 반사부를 포함하고, 상기 제2 반사부는, 크기가 8mm 이하인 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.

Description

컴팩트형 증강 현실용 광학 장치{COMPATCT TYPE OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY}
본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 소형 반사부를 이용하여 시야각을 넓게 하면서, 추가적인 광학 수단을 필요로 하지 않으므로 크기, 두께 및 부피를 현저하게 줄일 수 있는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
도 1은 상기 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
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.
광학 수단(10)은 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.
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(Depth of Field)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.
그러나, 이러한 기술은 심도를 깊게 하고 핀홀 효과를 얻을 수 있지만, 시야가 좁다는 문제가 있고 또한 평행광을 위한 콜리메이터 등과 같은 추가적인 광학 수단이 필요하므로 장치의 크기, 두께 및 부피가 커진다는 한계가 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1660519호(2016.09.29 공고)
본 발명은 상기한 바와 같은 한계점을 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 소형 반사부를 이용하여 시야각을 넓게 하면서, 추가적인 광학 수단을 필요로 하지 않으므로 크기, 두께 및 부피를 현저하게 줄일 수 있는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 고스트 이미지를 최소화하고 외부로 유출되는 외부 유출광을 줄임으로써 보다 선명한 가상 이미지를 제공할 수 있는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 크기, 두께 및 부피를 현저하게 줄임으로써 사람이 불편함 없이 착용할 수 있는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치에 있어서, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키고, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 내면에서 반사시켜 제1 반사부로 전달하는 광학 수단; 및 상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 광학 수단의 내면에서 반사되어 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 제2 반사부로 전달하는 제1 반사부; 및 상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 제2 반사부를 포함하고, 상기 제2 반사부는, 크기가 8mm 이하인 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 광학 수단은, 실제 사물로부터 출사된 화상광이 입사하는 제1 면과 상기 제2 반사부를 통해 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 출사하는 제2 면을 가지고, 상기 광학 수단은, 상기 제1 면을 통해 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 제1 반사부로 전달하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 화상 출사부는, 광학 수단의 제1 면에서 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 반사되어 제1 반사부로 전달될 수 있도록 제1 면에 대해 경사지도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 반사부는, 상기 제2 반사부를 향해 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시키도록 상기 제1 면과 제2 면 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 반사부는, 곡면으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 반사부는, 오목 거울인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 반사부의 폭 방향의 길이는, 8mm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달할 수 있도록 광학 수단의 표면에 대해 경사각을 가지도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 반사부는 복수개로 형성되며, 상기 제2 반사부 각각은, 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 제2 반사부에 의해 차단되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 제2 반사부 각각의 크기는 8mm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 반사부들 중 적어도 일부의 표면은 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 반사부들 중 적어도 일부의 경사각은 다른 제2 반사부들의 경사각과 상이할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단은 굴절률를 갖는 렌즈일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 렌즈부; 및 상기 렌즈부를 고정하는 프레임부를 포함하는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치로서, 상기 렌즈부는 상기 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 의한 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치인 것을 특징으로 하는 증강 현실 제공 장치를 제공한다.
또한, 상기 렌즈부의 바깥쪽 또는 안쪽 중 적어도 어느 한쪽에 시력 보정을 위한 굴절률을 갖는 렌즈가 배치되거나, 상기 렌즈부의 전부 또는 일부를 굴절률을 갖는 시력 보정 렌즈로 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수개의 소형 반사부를 이용하여 시야각을 넓게 하면서, 추가적인 광학 수단을 필요로 하지 않으므로 크기, 두께 및 부피를 현저하게 줄일 수 있는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 고스트 이미지를 최소화하고 외부로 유출되는 외부 유출광을 줄임으로써 보다 선명한 가상 이미지를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 크기, 두께 및 부피를 현저하게 줄임으로써 사람이 불편함 없이 착용할 수 있는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 사시도이다.
도 5는 제1 반사부(20)의 폭이 8mm 이상인 경우로서 고스트 이미지가 발생하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 반사부(20)의 폭이 8mm 이하인 경우로서 고스트 이미지가 발생하지 않는 상태를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 2 내지 도 6에서 설명한 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)를 이용하여 안경 형태로 증강 현실 제공 장치(200)를 구현된 예를 나타낸 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(100)의 전체적인 구성을 나타낸 도면으로서, 도 2는 증강 현실용 광학 장치(100)의 측면도, 도 3은 정면도 및 도 4는 사시도를 각각 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(100)는, 광학 수단(10), 제1 반사부(20) 및 제2 반사부(30)를 포함한다.
광학 수단(10)은, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키고, 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 내면에서 반사시켜 제1 반사부(20)로 전달하는 수단이다.
광학 수단(10)은 실제 사물로부터 출사된 화상광이 입사하는 제1 면(11)과 상기 제1 면(11)을 투과한 실제 사물로부터 출사된 화상광 및 제2 반사부(30)를 통해 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 출사하는 제2 면(12)을 구비한다. 또한, 광학 수단(10)은 상기 제1 면(11)을 통해 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 제1 반사부(20)로 전달하고, 제1 반사부(20)에 의해 반사된 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 제2 반사부(30)에서 반사되어 제2 면(12)을 통해 사용자의 동공(50)으로 출사한다.
따라서, 화상 출사부(40)는, 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 반사되어 제1 반사부(20)로 전달될 수 있도록 제1 면(11)에 대해 경사지도록 배치된다.
여기에서, 화상 출사부(40)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 광학 수단(10)을 향해 출사하는 수단으로서, 예컨대 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치이거나, 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광을 반사 또는 굴절시켜서 광학 수단(10)을 향해 전달하는 반사 수단 또는 굴절 수단일 수 있다.
즉, 화상 출사부(40)는 증강 현실용 화상을 표시하는 디스플레이 장치이거나 이러한 디스플레이 장치로부터 출사된 화상광을 최종적으로 광학 수단(10)으로 전달하는 반사 또는 굴절 수단 등과 같은 기타 다양한 수단을 의미하며, 화상 출사부(40) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.
한편, 증강 현실용 화상이라 함은, 디스플레이 장치에 표시되어 화상 출사부(40), 광학 수단(10), 제1 반사부(20) 및 제2 반사부(30)를 통해 사용자의 동공(50)으로 전달되는 가상 화상을 의미하며, 이미지 형태의 정지 영상이거나 동영상과 같은 것일 수 있다.
이러한 증강 현실용 화상은 디스플레이 장치로부터 화상광으로 출사되어 화상 출사부(40), 광학 수단(10), 제1 반사부(20) 및 제2 반사부(30)에 의해 사용자의 동공(50)으로 전달됨으로써 사용자에게 가상 화상을 제공하게 되고, 이와 동시에 사용자는 광학 수단(10)을 통해 실제 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 화상광을 눈으로 직접 응시함으로써 증강 현실 서비스를 제공받게 된다.
제1 반사부(20)는, 상기 광학 수단(10)의 내부에 배치되며, 상기 광학 수단(10)의 내면에서 반사되어 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 제2 반사부(30)로 전달하는 수단이다.
제1 반사부(20)는, 제2 반사부(30)를 향해 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시키도록 상기 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이에 배치된다. 즉, 제1 반사부(20)는 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 반사되어 출사된 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 제2 반사부(30)로 반사시켜 전달할 수 있도록 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이의 광학 수단(10)의 내부 공간에 배치된다.
제1 반사부(20)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 제2 반사부(30)에 보다 집중시킬 수 있도록 그 표면을 곡면으로 형성될 수 있다.
또한, 제1 반사부(20)는, 오목 거울로 형성할 수도 있다.
한편, 후술하는 바와 같이 제2 반사부(30)의 크기는 사람의 일반적인 동공의 크기인 8mm 보다 작게, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성되는데, 따라서 제1 반사부(20)의 폭 방향의 길이는 제2 반사부(30)의 크기에 상응하도록 즉, 제1 반사부(20)의 폭 방향의 길이는 8mm 이하로, 바람직하게는 4mm 이하로 형성하는 것이 좋다.
여기에서, 제1 반사부(20)의 폭 방향이란, 제1 반사부(20)가 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이에서 연장되어 있는 방향을 의미한다.
한편, 제1 반사부(20)는, 사용자가 동공(50)을 통해 제1 반사부(20)를 거의 인식할 수 없도록 하기 위하여 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 동공(50)쪽 정면에서 보았을 때 두께를 매우 얇게 하는 것이 바람직하다.
제1 반사부(20)를 곡면을 갖는 오목 거울 형태로 구성하는 경우. 제1 반사부(20)는 화상 출사부(40)에서 전달되는 화상광을 콜리메이션시키는 콜리메이터(collimator)로서의 역할을 수행한다. 즉, 제1 반사부(20)는 제2 반사부(30)로 전달되는 화상광을 콜리메이션 시킴으로써 제2 반사부(30)에서 사용자의 동공(50)에 전달되는 이미지가 중첩되었을 때 각 핀미러가 만들어내는 이미지가 어긋나지 않도록 하는 기능을 수행한다.
또한, 제1 반사부(20)를 폭 8mm 이하의 형상을 갖는 거울로 구성하는 경우 제1 반사부(20)는 화상 출사부(40)에서 전달되는 화상광 중 사용자의 동공(50)에 전달되어야 하는 화상광을 반사하여 제2 반사부(30)에 전달하고 사용자의 동공(50)에 고스트 이미지를 발생시키는 잡광은 통과시켜 걸러냄으로써 제2 반사부(30)에 전달하지 않는 조리개(aperture)로서의 기능을 수행한다.
도 5 및 도 6은 제1 반사부(20)에 의한 고스트 이미지의 제거 효과를 설명하기 위한 도면으로서, 도 5는 제1 반사부(20)의 폭이 8mm 이상인 경우로서 고스트 이미지가 발생하는 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 제1 반사부(20)의 폭이 8mm 이하인 경우로서 고스트 이미지가 발생하지 않는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 반사부(20)의 폭이 사람의 일반적인 동공의 크기인 8mm 보다 큰 경우에는, 화상 출사부(40)로부터 출사된 화상광 중에서 광학 수단(10)의 내면에서 정상적으로 반사되어 제1 반사부(20)로 도달하는 정상광은 제2 반사부(30)를 거쳐 동공(50)으로 전달되지만, 화상 출사부(40)로부터 출사된 화상광 중에서 광학 수단(10)의 내면에서 출사각의 차이, 반사 횟수의 차이 등으로 인해 동공(50)에 고스트 이미지를 생성하는 의도치 않은 잡광들도 제1 반사부(20)에서 반사되어 제2 반사부(30)로 전달된다. 따라서, 도 5의 좌측에 나타낸 바와 같이, 사용자는 잡광으로 인한 고스트 이미지를 인식하게 된다.
한편, 도 6을 참조하면, 제1 반사부(20)의 폭이 사람의 일반적인 동공의 크기인 8mm 보다 작기 때문에, 잡광들은 제1 반사부(20)에서 투과되기 때문에 제2 반사부(30) 및 동공(50)으로 전달되지 않고, 따라서 고스트 이미지가 발생하지 않고 사용자는 정상 이미지만을 인식하게 됨을 알 수 있다.
한편, 제2 반사부(30)는, 상기 광학 수단(10)의 내부에 배치되며, 상기 제1 반사부(20)로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(50)을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 수단이다.
제2 반사부(30)는, 제1 반사부(20)로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(50)을 향해 반사시켜 전달할 수 있도록 광학 수단(10)의 표면에 대해 경사각을 가지도록 배치된다.
한편, 제2 반사부(30)는, 앞서 배경 기술에서 설명한 바와 같이, 심도를 깊게 하여 핀홀 효과를 얻을 수 있도록 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로, 바람직하게는 4mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 제2 반사부(30)는, 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로 형성되는데, 이에 의해 제2 반사부(30)를 통해 동공으로 입사하는 빛에 대한 심도(Depth of Field)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.
한편, 제2 반사부(30)는, 복수개로 형성될 수 있는데, 이 때 제2 반사부(30) 각각은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 반사부(20)로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 제2 반사부(20)에 의해 차단되지 않도록 배치된다.
이 경우에도 각각의 제2 반사부(30)의 크기는 8mm 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 반사부(30) 중 적어도 일부의 표면은 곡면으로 형성될 수 있다.
또한, 제2 반사부(30) 중 적어도 일부의 경사각은 다른 제2 반사부(30)들과 상이하게 형성할 수 있다.
제2 반사부(30)는 제1 반사부(20)와 함께 고스트 이미지와 외부 유출광을 현저하게 줄일 수 있는 효과를 제공한다. 즉, 앞서 제1 반사부(20)에서 설명한 바와 같이, 제1 반사부(20)와 제2 반사부(30)는 콜리메이터(collimator)와 컴바이너(combiner)의 역할을 수행하는 동시에 조리개(aperture)로서의 역할을 수행한다. 따라서, 다른 각도에서 입사하는 광을 차단함으로써 잡광을 제거하고 외부의 광을 산란시키지 않는 효과가 있다.
도 7 및 도 8은 도 2 내지 도 6에서 설명한 본 발명에 의한 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(100)를 이용하여 안경 형태로 구현한 증강 현실 제공 장치(200)의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 증강 현실 제공 장치(200)는 종래의 전체적으로 렌즈부(210)와 상기 렌즈부(210)를 고정하는 프레임부(220)로 구성되는 안경 형태로 형성되고, 렌즈부(210)를 앞서 설명한 바와 같은 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(100)로 구현한 것을 특징으로 한다.
이 경우, 렌즈부(210)는 앞서 설명한 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100)의 광학 수단(10)에 상응하며, 렌즈부(210) 내부에 제1 반사부(20) 및 제2 반사부(30)가 전술한 바와 같은 방식으로 배치된다.
프레임부(220)는 렌즈부(210)의 주위를 둘러쌓는 형태의 종래 알려져 있는 안경 형태로 구성될 수 있으며, 화상 출사부(40)는 앞서 설명한 바와 같이 프레임부(220)의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 예컨대 증강 현실 제공 장치(200)를 사용자가 귀에 걸칠 수 있도록 하는 프레임부(220)의 다리부(221)의 단부에 스마트폰이나 컴퓨터 등과 연결될 수 있도록 하는 연결 포트를 형성하고, 상기 연결 포트 및 프레임부(220) 내부에 형성된 케이블을 통해 화상 출사부(40)로 증강 현실용 화상에 상응하는 이미지나 동영상 데이터를 전송하여 화상 출사부(40)가 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사할 수 있도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(100)에 의하면, 장치의 전체적인 크기, 두께, 부피를 현저하게 줄일 수 있으므로, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 증강 현실 제공 장치(200) 또한 크기, 두께 및 부피를 현저하게 줄일 수 있다. 따라서, 종래 기술에 비하여 복잡한 구성을 필요로 하지 않고 착용감이 뛰어난 증강 현실 제공 장치(200)를 제공할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8과 같은 증강 현실 제공 장치(200)에 있어서, 굴절 이상을 갖는 사용자를 위하여, 소정의 굴절률을 갖는 시력 보정 렌즈를 렌즈부(210)의 바깥쪽 또는 안쪽 중 적어도 어느 한쪽에 배치하거나, 렌즈부(210)(광학 수단(10)) 자체의 전부 또는 일부를 소정의 굴절률을 갖는 시력 보정 렌즈로 형성할 수 있는데, 이러한 구성에 의하면, 사용자의 시력에 따라 시력 보정 효과를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 기타 다양한 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.
100...컴팩트형 증강 현실용 광학 장치
10...광학 수단
11...제1 면
12...제2 면
20...제1 반사부
30...제2 반사부
40...화상 출사부
50...동공
200...증강 현실 제공 장치

Claims (15)

  1. 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치에 있어서,
    실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키고, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 내면에서 반사시켜 제1 반사부로 전달하는 광학 수단;
    상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 광학 수단의 내면에서 반사되어 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 제2 반사부로 전달하는 제1 반사부; 및
    상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 제2 반사부
    를 포함하고,
    상기 광학 수단은, 실제 사물로부터 출사된 화상광이 입사하는 제1 면과 상기 제2 반사부를 통해 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 출사하는 제2 면을 가지고,
    상기 광학 수단은, 상기 제1 면을 통해 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 제1 반사부로 전달하고,
    상기 제1 반사부는, 상기 제2 반사부를 향해 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시키도록 상기 제1 면과 제2 면 사이에 배치되는 오목 거울로 형성되고,
    상기 제1 반사부의 폭 방향의 길이는 8mm 이하이고,
    상기 제2 반사부는 크기가 8mm 이하인 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화상 출사부는, 광학 수단의 제1 면에서 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 반사되어 제1 반사부로 전달될 수 있도록 제1 면에 대해 경사지도록 배치된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 반사부는, 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달할 수 있도록 광학 수단의 표면에 대해 경사각을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 반사부는 복수개로 형성되며,
    상기 제2 반사부 각각은, 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 제2 반사부에 의해 차단되지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수개의 제2 반사부 각각의 크기는 8mm 이하인 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 반사부들 중 적어도 일부의 표면은 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 반사부들 중 적어도 일부의 경사각은 다른 제2 반사부들의 경사각과 상이한 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 수단은 굴절률을 갖는 렌즈인 것을 특징으로 하는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.
  14. 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 렌즈부; 및 상기 렌즈부를 고정하는 프레임부를 포함하는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치로서,
    상기 렌즈부는 상기 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 의한 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치인 것을 특징으로 하는 증강 현실 제공 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 렌즈부의 바깥쪽 또는 안쪽 중 적어도 어느 한쪽에 시력 보정을 위한 굴절률을 갖는 렌즈가 배치되거나, 상기 렌즈부의 전부 또는 일부를 굴절률을 갖는 시력 보정 렌즈로 형성한 것을 특징으로 하는 증강 현실 제공 장치.
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