KR102314789B1 - 증강현실용 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 증강현실용 디스플레이 장치는 증강현실용 컨텐츠를 위한 컨텐츠용 광선을 방사하는 컨텐츠용 광원과, 상기 증강현실용 컨텐츠를 상기 증강현실용 디스플레이 장치의 전경(全景)과 겹쳐서 표시하는 영상 합성부와, 차단용 광선을 방사하되, 상기 방사된 차단용 광선이 상기 방사된 컨텐츠용 광선과 동일한 광경로를 갖도록 배치된 차단용 광원과, 상기 영상 합성부에서 상기 증강현실용 컨텐츠가 표시되는 영역과 포개어지면서 상기 차단용 광선이 조사되는 영역을 포함하되, 상기 차단용 광선이 조사된 영역은 광선의 투과율이 감소되도록 변하는 제1 필터부를 포함한다.

Description

증강현실용 디스플레이 장치 {APPARATUS FOR DISPLAYING AUGMENTED REALITY CONTENTS}
본 발명은 증강현실용 디스플레이 장치에 관한 것이며, 보다 자세하게는 외부로부터 상기 장치로 입사되는 광선(光線) 중에서 증강현실용 컨텐츠가 표시되는 영역을 향해 입사되는 광선을 차단하거나 해당 광선의 투과율을 감소시키는 증강현실용 디스플레이 장치에 관한 것이다.
사용자의 눈에 보이는 현실세계에 가상물체를 겹쳐서 표시하는 기술은 증강현실(augmented reality, AR)이라고 지칭된다. 증강현실은, 현실세계와 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(Mixed Reality, MR)이라고도 지칭된다.
증강현실을 구현하는 증강현실용 장치에는 AR 글래스(glass)와 같은 것들이 있다. AR 글래스는 시스루(See-Through) 방식의 광학계를 채용할 수 있다. AR 글래스가 시스루 방식의 광학계를 채용하면, AR 글래스의 전경(全景), 즉 AR 글래스의 착용자의 시야에 들어오는 전경은 AR 컨텐츠와 겹쳐진 채로, 서로 반투명한 상태로 표시된다. 이 때, AR 컨텐츠가 전경 상에서 선명하게 표시되기 위해서는 이러한 AR 컨텐츠의 자체 밝기가 높아야 한다. 이를 위해, 현재 대부분의 AR 글래스는 약 3000nt(nit, 니트)와 같이 높은 밝기로 AR 컨텐츠를 표시한다.
그러나, 이와 같은 높은 밝기는 필연적으로 AR 글래스로 하여금 고전력을 소비하도록 하며, 또한 착용자의 눈을 쉽게 피로하게 만들 수 있다.
이에, 선행기술문헌으로서 특허문헌 1(미국등록특허공보 US 9,547,174호)은 저전력을 통한 낮은 밝기로도 AR 컨텐츠를 선명하게 표시하는 기술에 대하여 개시하고 있다. 특허문헌 1을 참조하면, 먼저, AR 글래스의 전경(全景)에서 AR 컨텐츠가 표시되는 부분을 광학적으로 차폐시킨다(optical masking). 이 후, AR 컨텐츠는 이와 같이 차폐된 영역 상에 표시된다. 따라서, AR 컨텐츠가 표시되는 영역에서는 AR 컨텐츠만이 표시되고 그 이면에 반투명한 상태로 전경이 표시되지 않는다.
도 1은 특허문헌 1에서 개시하고 있는 이러한 기술을 개념적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 식별번호 1a는 AR 글래스의 전경(2a) 상에서 AR 컨텐츠(3a)가 표시되는 부분을 광학적으로 차폐시켰을 때 착용자에게 인식되는 영상을 도시한 것이다. 광학적 차폐로 인해, AR 컨텐츠(3a)가 표시되는 영역에서는 AR 컨텐츠(3a)만이 표시되고 그 이면에 반투명한 상태로 전경(2a)이 표시되지 않는다.
반면, 식별번호 1b는 AR 글래스의 전경(2b) 상에서 AR 컨텐츠(3b)가 표시되는 부분을 광학적으로 차폐시키지 않았을 때 인식되는 영상을 도시한 것이다. 식별번호 1a와는 달리, 식별번호 1b에서는 AR 컨텐츠(3b)가 표시되는 영역의 이면에 전경(2b)이 반투명한 상태로 표시된다.
식별번호 1a와 1b를 비교하여 보면, AR 글래스가 동일한 밝기를 제공한다고 가정하였을 때 AR 컨텐츠가 표시되는 부분을 광학적으로 차폐시켰을 때가 그렇지 않은 경우보다 상대적으로 높은 선명도의 AR 컨텐츠를 제공할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1에서 개시하고 있는 AR 글래스의 경우, 해당 특허문헌 1의 대표도면인 도 3을 참조하면 총 2개의 LCOS 디스플레이를 채용하고 있다. 즉, 특허문헌 1의 AR 글래스의 경우, 광학계의 구성이 복잡하고 그 부피가 크다는 단점이 있다.
미국등록특허공보, US 9,547,174호 (2014.06.26. 공개)
따라서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 동일한 소비전력에서 종래보다 밝은 선명도를 갖도록 AR 컨텐츠를 표시하는 기술을 제공하는 것이다.
또한, 이러한 AR 컨텐츠를 표시하는 증강현실용 디스플레이 장치의 광학계를 간단하면서도 부피가 작도록 설계하여 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 증강현실용 디스플레이 장치는 증강현실용 컨텐츠를 위한 컨텐츠용 광선을 방사하는 컨텐츠용 광원과, 상기 증강현실용 컨텐츠를 상기 증강현실용 디스플레이 장치의 전경(全景)과 겹쳐서 표시하는 영상 합성부와, 차단용 광선을 방사하되, 상기 방사된 차단용 광선이 상기 방사된 컨텐츠용 광선과 동일한 광경로를 갖도록 배치된 차단용 광원과, 상기 영상 합성부에서 상기 증강현실용 컨텐츠가 표시되는 영역과 포개어지면서 상기 차단용 광선이 조사되는 영역을 포함하되, 상기 차단용 광선이 조사된 영역은 광선의 투과율이 감소되도록 변하는 제1 필터부를 포함한다.
일 실시예에 따르면 동일한 소비전력에서 보다 선명하게 AR 컨텐츠를 표시하는 증강현실용 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 증강현실용 디스플레이 장치의 광학계를 간단하면서도 부피가 작도록 설계하여 제공할 수 있다.
도 1은 증강현실용 디스플레이 장치가 전경 상에 AR 컨텐츠를 표시할 때, AR 컨텐츠가 전경 상에서 투영되는 부분을 광학적으로 마스킹한 것을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2은 일 실시예에 따른 증강현실용 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 증강현실용 디스플레이 장치에서 AR 컨텐츠가 표시되는 원리를 개념적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 증강현실용 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다. 이러한 증강현실용 디스플레이 장치(100)는 전원부(110), 통신부(120), 저장부(130), 영상 생성부(140), 영상 합성부(150), 차단용 광원(160), 제1 필터부(170), 제2 필터부(180), 제3 필터부(181), 가이드부(190) 및 제어부(191)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 2의 증강현실용 디스플레이 장치(100)는 일 실시예에 불과하므로 도 2를 통해 본 발명의 사상이 한정 해석되는 것은 아니며, 도시된 것 외의 다른 구성 요소를 추가로 포함하거나, 도시된 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
전원부(110)는 증강현실용 디스플레이 장치(100)에 전원을 공급하는 구성하는 배터리일 수 있다.
통신부(120)는 증강현실용 디스플레이 장치(100)를 외부의 다른 기기, 예컨대 AR 컨텐츠를 제공하는 스마트폰이나 스마트 패드 또는 서버 등과 연결시키는 유선/무선 통신 모듈일 수 있다.
저장부(130)는 데이터를 저장하는 메모리일 수 있다. 저장되는 데이터에는 예컨대 AR 컨텐츠 또는 증강현실용 디스플레이 장치(100)의 동작 등에 관한 사항 등이 있을 수 있다.
영상 생성부(140)는 AR 컨텐츠를 생성한다. 이러한 영상 생성부(140)는 LCOS(liquid crystal on silicon) 프로젝터로 구현 가능하다. 하지만 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시에 불과하며 LCOS 프로젝터가 아닌 다른 방식의 프로젝터로 구현될 수도 있다. 아래에서는 영상 생성부(140)가 LCOS 프로젝터로 구현된 것을 전제로 설명하겠으나 LCOS 프로젝터의 동작 원리 자체는 통상의 기술자에게 자명하므로 구체적인 설명은 생략될 수 있음을 밝혀둔다.
LCOS 프로젝터로 구현되는 영상 생성부(140)는 컨텐츠용 광원을 포함한다. 이러한 컨텐츠용 광원은 빨강(red), 녹색(green), 파랑(blue)의 색을 갖는 단색 광원을 각각 포함한다. 이러한 단색 광원은 전원을 공급받아 빛을 발생시키는, LED(light emitting diode) 혹은 레이저 광원 등의 조명 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 각각의 단색 광원이 방사하는 단색광은 AR 컨텐츠를 생성하기 위하여 사용된다.
컨텐츠용 광원이 컨텐츠용 광선을 방사하면, 이러한 컨텐츠용 광선은 가이드부(190)를 거쳐서 후술할 영상 합성부(150)에 도달된다.
여기서 가이드부(190)란, 컨텐츠용 광선이 지나가는 광 경로 상에 있는 구성을 개념적으로 정의한 것이다. 가이드부(190)는 반사부, 인티그레이터, 조명 광학계, 패널, 편광 빔 스플리터(polarized beam splitter) 및 투사 광학계를 구성으로 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 가이드부(190)를 이루는 각각의 구성에 대하여 살펴보면, 컨텐츠용 광원으로부터 방사된 컨텐츠용 광선은 반사부와 인티그레이터를 차례로 거쳐, 조명 광학계로 입사될 수 있다. 조명 광학계는 컨텐츠용 광선을 이루는 복수의 광선속(光線束)을 LCOS 패널에 집중시킴으로써 패널 상에 영상을 형성하는 기능을 수행할 수 있다. 이와 같은 조명 광학계는 복수의 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.
조명 광학계를 통과한 컨텐츠용 광선은 편광 빔 스플리터에 의해 반사되어 패널에 도달한 뒤, 이러한 패널 상에 AR 컨텐츠를 생성할 수 있다. 생성된 AR 컨텐츠는 다시 편광 빔 스플리터를 통과하고, 종국적으로는 투사 광학계를 통과한 뒤 영상 합성부(150)에 도달한다.
영상 합성부(150)에는 전경이 표시된다. 전경을 나타내는 광선이 외부로부터 입사되면, 영상 합성부(150)는 이를 투과시켜서 착용자의 시야에 전달되도록 한다.
영상 합성부(150)에는 AR 컨텐츠가 표시된다. 표시되는 AR 컨텐츠는 영상 생성부(140)가 생성한 것이다. 이러한 AR 컨텐츠는 전술한 가이드부(190)에 의해 영상 합성부(150)에 도달된다.
AR 컨텐츠는 전술한 전경과 결합되어서(겹쳐져서) 영상 합성부(150)에서 반투명의 시스루(see-through) 형태로 표시된다.
여기서, 영상 합성부(150)는 AR 컨텐츠와 전경을 결합하여 표시하는 구성이라는 점에서 컴바이너(combiner)라고 지칭되기도 한다. 이러한 영상 합성부(150)는 예컨대 홀로그램 광학 소자(hologram optical element, HOE), 회절 광학 소자(diffractive optical element, DOE), 곡선형 영상 합성부(curved combiner) 중 하나일 수 있다.
차단용 광원(160)은 차단용 광선을 방사한다. 차단용 광선은 예컨대 자외선일 수 있다.
차단용 광원(160)은 컨텐츠용 광원과 함께 배치된다. 여기서 '함께 배치된다'는 의미는, 차단용 광원(160)으로부터 방사되는 차단용 광선이 컨텐츠용 광원으로부터 방사되는 컨텐츠용 광선과 동일한 광 경로를 따를 수 있도록 배치되는 것을 의미할 수 있다. 이를 위해, 차단용 광선은 컨텐츠용 광선과 동일한 가이드부(190)를 이용한다. 예컨대, 컨텐츠용 광원으로부터 방사된 컨텐츠용 광선이 가이드부(190)를 거쳐서, 즉 전술한 반사부, 인티그레이터, 조명 광학계, 편광 빔 스플리터, 패널 및 투사 광학계를 따라 영상 합성부(150)에 도달된다면, 차단용 광원(160)으로부터 방사되는 차단용 광선 역시 동일한 가이드부(190)를 거쳐서, 즉 전술한 반사부, 인티그레이터, 조명 광학계, 편광 빔 스플리터, 패널 및 투사 광학계를 따라 영상 합성부(150)에 도달한 뒤 제1 필터부(170)에 도달된다.
제1 필터부(170)에는 염료(dye)가 도포된다. 해당 염료는 차단용 광선이 조사되면, 광선의 투과율을 감소시키거나 광선의 투과 자체를 차단시키는 물질로 변할 수 있다.
제1 필터부(170) 중에서 차단용 광선이 조사되는 부분은 이러한 염료에 의해서, 광선(예컨대 가시광선)의 투과율을 감소시키거나 광선의 투과를 차단시키도록 변한다. 이 때, 차단용 광선이 조사되다가 중간에 조사가 중단되면, 이미 차단용 광선이 조사된 부분이라도 조사가 중단된 시점 이후부터는 다시 가시광선을 투과시키도록 복귀될 수 있다.
제1 필터부(170) 중에서 차단용 광선이 조사되지 않는 부분은 여전히 광선을 투과시킨다. 즉, 제1 필터부(170) 중에서 차단용 광선이 조사되지 않는 부분을 향해 외부로부터 광선이 입사되면, 이러한 광선은 해당 부분을 투과한 뒤 영상 합성부(150)를 거쳐서 착용자가 인식할 수 있도록 착용자의 눈을 향해 전달된다.
제1 필터부(170)는 영상 합성부(150)를 기준으로, 외부로부터 광선이 입사되는 쪽에 배치되며, 또한 영상 합성부(150)와 포개어지도록 배치된다. 이 때, 제1 필터부(170) 중에서 차단용 광선이 도달되어 광선의 투과율이 감소되거나 광선의 투과를 차단하는 영역은, 영상 합성부(150)에서 AR 컨텐츠가 표시되는 영역과 서로 포개어지도록 형성될 수 있다. 왜냐하면, 가이드부(190)에 의해 컨텐츠용 광선과 차단용 광선은 동일한 광 경로를 따라가기 때문이다.
즉, 일 실시예에서는 컨텐츠용 광원과 차단용 광원이 서로 동일한 광 경로를 따라 전달되도록 함께 배치될 수 있다. 이로 인해, 제1 필터부의 영역 중에서 영상 합성부에서 AR 컨텐츠가 표시되는 영역과 포개어지는 영역은, 외부(전경)로부터 입사되는 광선의 투과율을 감소시키도록 변하거나 광선의 투과를 차단시키도록 변할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 영상 생성부(140)가 LCOS 프로젝터로 구현되는 경우, 컨텐츠용 광원은 빨강(red), 녹색(green), 파랑(blue)의 색을 갖는 3종류의 단색 광원으로 구성된다. 이러한 3종류의 단색 광원은 순차적으로 펄스 형태로 구동된다. 예컨대, 빨강 광원이 켜졌다가 꺼진 후 녹색 광원이 켜졌다고 꺼지고, 이 후 파랑 광원이 켜졌다가 꺼진 뒤 이러한 순서가 반복될 수 있다.
이 때, 차단용 광원(160)은 이러한 3종류의 단색 광원의 순차적인 펄스 형태의 구동을 기초로 그 구동이 제어될 수 있는데, 이러한 구동은 증강현실용 디스플레이 장치(100)에 포함된 제어부(191)에 의하여 제어 가능하다. 이하에서는 이에 대해서 보다 자세하게 살펴보도록 한다.
먼저, 제어부(191)는 후술할 동작을 수행하도록 프로그램된 명령어를 실행하는 마이크로프로세서로 구현 가능하다.
제어부(191)는 차단용 광원(160)이 끊김없이 연속적으로 차단용 광선을 방사하도록 제어할 수 있다. 즉, 차단용 광원(160)은 제어부(191)에 의해 끊김없이 연속적으로 차단용 광선을 방사하도록 제어될 수 있다.
이와 달리 제어부(191)는 차단용 광원(160)이 방사하는 차단용 광선의 세기 또는 차단용 광선을 방사하는 시간이나 타이밍 등을 제어할 수 있다. 예컨대 제어부(191)는 3종류의 단색 광원 중에서 선택된 하나 이상의 단색 광원이 컨텐츠용 광선을 방사할 때에만 차단용 광원(160)이 차단용 광선을 특정 세기로 방사하도록 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(191)가 차단용 광원(160)이 방사하는 차단용 광선의 세기, 시간이나 타이밍 등을 조절하게 되면, 증강현실용 디스플레이 장치(100)가 소비하는 소비 전력을 관리할 수 있으며, 증강현실용 디스플레이 장치(100)의 수명을 관리할 수 있고, 또한 착용자의 안구에 차단용 광선이 입사되는 위험을 제어할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 증강현실용 디스플레이 장치(100)는 전술한 제1 필터부(170) 외에 제2 필터부(180) 및/또는 제3 필터부(181)를 더 포함할 수 있다.
제2 필터부(180)는 제1 필터부(170)를 기준으로 외부로부터의 광선이 입사되는 쪽, 즉 제1 필터부(170)의 바깥쪽에 배치될 수 있다. 제2 필터부(180)는 외부로부터 입사되는 광선 중에서 차단용 광선과 동일한 종류의 광선을 차단한다. 이로써, 제1 필터부(170)가 외부로부터 입사되는 광선에 의하여 의도치 않게 변하는 것(광선의 투과율을 감소시키거나 광선의 투과를 차단하도록 변하는 것)이 방지될 수 있다.
제3 필터부(181)는 영상 합성부(150)를 기준으로 착용자의 안구에 상대적으로 가까운 쪽, 즉 영상 합성부(150)의 안쪽에 배치될 수 있다. 제3 필터부(181)는 차단용 광원(160)이 방사한 차단용 광선 중 제1 필터부(170)에 흡수되지 않고 착용자의 안구를 향하는 차단용 광선을 차단한다. 이로써, 착용자의 안구가 자외선과 같은 차단용 광선으로부터 보호될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 증강현실용 디스플레이 장치에서 AR 컨텐츠가 표시되는 원리를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 증강현실용 디스플레이 장치(100)는 도 2에 도시된 증강현실용 디스플레이 장치(100)와 실질적으로 동일하며, 도 2에 도시된 구성 중에서 도시되지 않은 구성은 생략된 것임을 밝힌다.
도 3을 참조하면, 영상 합성부(150)가 배치되고, 외부로부터 영상 합성부(150)를 향해 광선이 입사되는 쪽에 제1 필터부(170)가 배치된다.
영상 생성부(140)에 포함된 컨텐츠용 광선이 가이드부(190)를 따라서 광 경로(11)를 통해 영상 합성부(150)에 도달되면, 컨텐츠용 광선에 대응되는 AR 컨텐츠(151)가 영상 합성부(150)에 표시된다.
아울러, 차단용 광원(160)이 가이드부(190)를 따라서 광 경로(12)를 통해 영상 합성부(150)를 투과하여서 제1 필터부(170)에 도달되면, 영상 합성부(150)에 표시된 AR 컨텐츠(151)과 포개어지는 영역에서 제1 필터부(170) 상에 차단 영역(171)이 형성된다. 이 때, 컨텐츠용 광선에 대한 광 경로(11)는 차단용 광선에 대한 광 경로(12)와 동일하다.
여기서, AR 컨텐츠(151)가 표시되는 영역과 제1 필터부(170) 상에 형성되는 차단 영역(171)은 서로 포개어진다. 이유는, 컨텐츠용 광선과 차단용 광선은 서로 동일한 가이드부(190)에 의하여 가이드되어서 동일한 광 경로를 따라 영상 합성부(150) 및 제1 필터부(170)로 도달되기 때문이다.
제1 필터부(170) 상에 형성되는 차단 영역(171)은 외부로부터 입사되는 광선(14)을 차단하거나 또는 해당 광선(14)의 투과율을 감소시킨다.
반면, 제1 필터부 (170) 중 차단 영역(171)을 제외한 영역은 외부로부터 입사되는 광선(13)을 투과시킨다. 이와 같이 투과된 광선(13)은 영상 합성부(150)에서 전경(152)으로 표시되어서 착용자(5)에게 인지된다.
이 때, 제2 필터부(180)는 외부로부터 입사되는 광선(13) 중에서 차단용 광선과 동일한 종류의 광선, 예컨대 자외선 광이 제1 필터부(170)를 향하여 입사되는 것을 차단한다.
아울러, 제3 필터부(181)는 차단용 광선(12) 중에서 제1 필터부(170)에 흡수되지 않고 착용자(5)의 안구를 향하는 차단용 광선을 차단한다.
한편, 지금까지는 영상 생성부(140)가 LCOS 프로젝터로 구현되는 것을 전제로 설명하였으나, 이와 달리 영상 생성부(140)는 레이저 스캐닝 방식으로 구현될 수도 있다. 영상 생성부(140)가 레이저 스캐닝 방식으로 구현되는 경우에도 증강현실용 디스플레이 장치는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 동일한 구성을 가지며, 다만 각각의 구성의 세부사항에 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여서 이러한 실시예에 대하여 설명하기로 하되, 영상 생성부가 LCOS 프로젝터로 구현되는 것과 동일한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
영상 생성부(140)가 레이저 스캐닝 방식으로 구현되는 경우, 영상 생성부(140)는 컨텐츠용 광원을 포함한다. 이러한 컨텐츠용 광원이 빨강(red), 녹색(green), 파랑(blue)의 색을 갖는 단색광을 생성하기 위한 단색 광원을 각각 포함하는 것은 전술한 바와 같다.
컨텐츠용 광원으로부터 방사된 컨텐츠용 광선은 가이드부(190)를 거쳐서 영상 합성부(150)에 도달된다.
여기서의 가이드부(190)란, 컨텐츠용 광선이 지나가는 경로 상에 있는 구성을 개념적으로 정의한 것으로, 각각의 단색 광원마다 배치되는 collimate 렌즈부, 반사부, 스캐닝 미러부를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 가이드부(190)를 이루는 이러한 구성에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 컨텐츠용 광원으로부터 방사된 컨텐츠용 광선은 collimate 렌즈부와 반사부를 차례로 거쳐, 스캐닝 미러부로 입사될 수 있다. 스캐닝 미러부는 후술할 영상 합성부(150) 상에 AR 컨텐츠를 표시하기 위하여, 영상 합성부(150)를 향하여 왕복 회전운동을 하며 컨텐츠용 광선을 영상 합성부(150) 상으로 조사한다.
영상 합성부(150)에 전경 및 AR 컨텐츠가 표시되는 것은 전술한 바와 같다. 다만, 이 때의 영상 합성부(150)는 플랫 패널일 수 있다.
차단용 광원(160)은 차단용 광선을 방사하며 컨텐츠용 광원과 서로 동일한 광 경로를 이용하여 차단용 광선을 방사하도록 함께 배치되는데, 이 또한 전술한 바와 같다. 아울러, 제1 필터부(170), 제2 필터부(180) 및 제3 필터부(181)에 대한 것도 전술한 바와 같다. 또한, 제어부(191)가 차단용 광원(160)이 방사하는 차단용 광선의 세기 또는 차단용 광선을 방사하는 시간이나 타이밍 등을 제어할 수 있는 것 또한 전술한 바와 같다.
즉, 일 실시예에 따르면, 컨텐츠용 광원과 차단용 광원을 함께 배치하는 것만으로도 컨텐츠용 광선과 차단용 광선이 서로 동일한 광 경로를 따라 전달되도록 할 수 있으며, 이를 통해 AR 컨텐츠를 향해서 외부(전경)로부터 입사되는 광선이 AR 컨텐츠를 투과하지 못하거나 또는 투과율이 감소되도록 할 수 있다.
여기서, 영상 생성부(140)가 LCOS 프로젝터로 구현되는 것과 레이저 스캐닝 방식으로 구현되는 것 사이에는, 전술한 것 이외에도 다음과 같은 차이점이 있다. LCOS 프로젝터로 구현되는 경우, 3종류의 단색 광원 및 차단용 광원은 각각 백그라운드에서 항상 컨텐츠용 광선 또는 차단용 광선을 각각 방사하되, 어떤 종류의 광선이 언제 영상 합성부(150)로 전달되어야 하는지는 패널이 제어한다. 반면, 레이저 스캐닝 방식으로 구현되는 경우, 3종류의 단색 광원 및 차단용 광원이 어떤 종류의 광선을 언제 어디로 전달할지 여부는 각각의 광원에 대한 직접 제어를 통해 결정된다. 따라서, 레이저 스캐닝 방식의 경우, 제어부(191)는 차단용 광원(160)이 각각의 단색 광원에 맞춰서 펄스 형식으로 동작하도록 제어한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
일 실시예에 따르면 동일한 소비전력에서 보다 선명하게 AR 컨텐츠를 표시하는 증강현실용 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 증강현실용 디스플레이 장치의 광학계를 간단하면서도 부피가 작도록 설계하여 제할 수 있다.
100: 증강현실용 디스플레이 장치
140: 영상 생성부 150: 영상 합성부
160: 차단용 광원 170: 제1 필터부
190: 가이드부

Claims (6)

  1. 증강현실용 디스플레이 장치로서,
    증강현실용 컨텐츠를 위한 컨텐츠용 광선을 방사하는 컨텐츠용 광원과,
    상기 증강현실용 컨텐츠를 상기 증강현실용 디스플레이 장치의 전경(全景)과 겹쳐서 표시하는 영상 합성부와,
    상기 컨텐츠용 광선보다 파장이 짧은 차단용 광선을 방사하되, 상기 방사된 차단용 광선이 상기 방사된 컨텐츠용 광선과 동일한 광경로를 갖도록 배치된 차단용 광원과,
    상기 영상 합성부에서 상기 증강현실용 컨텐츠가 표시되는 영역과 포개어지면서 상기 차단용 광선이 조사되는 영역을 포함하되, 상기 차단용 광선이 조사되면, 외부로부터 입사되는 광선의 투과율을 감소시키거나 상기 광선의 투과를 차단시키는 물질로 변화하는 염료가 도포되어, 상기 차단용 광선이 조사된 영역은 광선의 투과율이 감소되도록 변하는 제1 필터부를 포함하는
    증강현실용 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 필터부는,
    상기 영상 합성부를 기준으로 상기 전경을 나타내는 광선이 외부로부터 입사되는 쪽에 배치되는
    증강현실용 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단용 광원은,
    상기 차단용 광선을 끊김없이 방사하는
    증강현실용 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단용 광선의 세기 또는 상기 차단용 광선이 방사되는 시간을 제어하는 제어부를 더 포함하는
    증강현실용 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 필터부를 기준으로 상기 전경을 나타내는 광선이 외부로부터 입사되는 쪽에 배치되며, 상기 전경을 나타내는 광선 중에서 상기 차단용 광선과 동일한 종류의 광선을 차단하는 제2 필터부를 더 포함하는
    증강현실용 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 합성부를 기준으로 상기 증강현실용 디스플레이 장치를 착용한 착용자의 안구에 상대적으로 가까운 쪽에 배치되며, 상기 차단용 광선 중에서 상기 제1 필터부에 흡수되지 않고 상기 착용자의 안구를 향하는 차단용 광선을 차단하는 제3 필터부를 더 포함하는
    증강현실용 디스플레이 장치.
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