KR102329612B1 - 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치 - Google Patents

복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 장치로서, 실제 세계와 함께 영상 정보가 사용자에게 최적화된 화면으로 제공될 수 있도록 영상 광을 출력하는 디스플레이; 및 사용자의 눈의 전방에 배치되며, 상기 디스플레이에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 상기 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀이 형성된 미러를 포함하여, 상기 복수의 홀에 의해 투과되어 보이는 실제 세계와 함께 상기 미러에 의해 반사된 영상 광이 사용자의 눈에 도달되도록 하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 사용자의 눈의 전방에 배치된 미러가 디스플레이에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 미러에 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀을 형성함으로써, 어둡게 코팅한 미러를 전방에 배치하더라도 핀홀 효과를 이용해 실제 세계가 투과되어 보이고, 영상 광의 반사 면적이 넓어서 밝고 선명한 가상 영상이 사용자의 눈에 전달되며, 광학 장치의 구조를 단순화하여 경량화 및 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 진공 증착 방식으로 홀을 제외하고 메탈 코팅하여 미러를 제작함으로써 쉽게 제작할 수 있다.

Description

복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치{AN OPTICAL DEVICE WITH PLURAL PIN-HOLES AND A HEAD MOUNTED DISPLAY APPARATUS USING THEREOF}
본 발명은 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디지털 디바이스의 경량화 및 소형화 추세에 따라 다양한 웨어러블 디바이스(wearable device)들이 개발되고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스의 일종인 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display)는 사용자가 머리에 착용하여 멀티미디어 컨텐츠 등을 제공받을 수 있는 각종 디바이스를 의미한다. 여기서 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 사용자의 신체에 착용 되어 사용자가 이동함에 따라서 다양한 환경에서 사용자에게 영상을 제공하게 된다. 이러한 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 투과(see-through)형과 밀폐(see-closed)형으로 구분되고 있으며, 투과형은 주로 증강현실(Augmented Reality, AR)용으로 사용되고, 밀폐형은 주로 가상현실(Virtual Reality, VR)용으로 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 안경 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 밴드형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 일반적인 안경 형태 또는 밴드 형태의 헤드 마운티드 디스플레이는 사용자의 안면 또는 두부에 착용되어 투과되는 렌즈를 통해 실제 세계에 증강현실(AR)의 영상 정보를 투영하여 사용자에게 제공하게 된다.
이와 같은 헤드 마운티드 디스플레이에서 증강현실을 구현하기 위해, 복잡한 구조의 광학 장치가 사용되는데, 기존의 광학 장치는 크기가 크고 무거운 문게가 있었다. 또한, 실제 세계가 투과되어 보여야 하므로, 영상 광이 반사되는 반사 미러를 전방에 배치할 수 없어, 구조의 변경에 한계가 있었다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 공개특허 제10-2016-0032656호(발명의 명칭: 증강현실을 위한 광학장치, 공개일자: 2016년 03월 24일) 등이 개시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자의 눈의 전방에 배치된 미러가 디스플레이에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 미러에 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀을 형성함으로써, 어둡게 코팅한 미러를 전방에 배치하더라도 핀홀 효과를 이용해 실제 세계가 투과되어 보이고, 영상 광의 반사 면적이 넓어서 밝고 선명한 가상 영상이 사용자의 눈에 전달되며, 광학 장치의 구조를 단순화하여 경량화 및 소형화가 가능한, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 진공 증착 방식으로 홀을 제외하고 메탈 코팅하여 미러를 제작함으로써 쉽게 제작할 수 있는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치는,
광학 장치로서,
실제 세계와 함께 영상 정보가 사용자에게 최적화된 화면으로 제공될 수 있도록 영상 광을 출력하는 디스플레이; 및
사용자의 눈의 전방에 배치되며, 상기 디스플레이에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 상기 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀이 형성된 미러를 포함하여,
상기 복수의 홀에 의해 투과되어 보이는 실제 세계와 함께 상기 미러에 의해 반사된 영상 광이 사용자의 눈에 도달되도록 하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 홀은,
직경이 0.5㎜ 이상 5㎜ 이하인 원형의 홀일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 홀은, 직경이 2㎜ 이하일 수 있다.
바람직하게는, 상기 미러는,
상기 홀을 제외하고 메탈 코팅되어, 상기 영상 광을 반사시킬 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 미러는,
진공 증착 방식으로 상기 메탈 코팅될 수 있다.
바람직하게는, 상기 미러는,
상기 디스플레이에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 상기 사용자의 눈에 전달하도록 곡면으로 구성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치는,
머리 착용형 디스플레이 장치로서,
사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임; 및
상기 HMD 프레임을 착용한 사용자에게 증강현실을 제공하는 광학 장치를 포함하며,
상기 광학 장치는,
실제 세계와 함께 영상 정보가 사용자에게 최적화된 화면으로 제공될 수 있도록 영상 광을 출력하는 디스플레이; 및
사용자의 눈의 전방에 배치되며, 상기 디스플레이에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 상기 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀이 형성된 미러를 포함하여,
상기 복수의 홀에 의해 투과되어 보이는 실제 세계와 함께 상기 미러에 의해 반사된 영상 광이 사용자의 눈에 도달되도록 하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 광학 장치는,
상기 HMD 프레임에서 사용자의 좌안 및/또는 우안에 각각 위치할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 사용자의 눈의 전방에 배치된 미러가 디스플레이에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 미러에 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀을 형성함으로써, 어둡게 코팅한 미러를 전방에 배치하더라도 핀홀 효과를 이용해 실제 세계가 투과되어 보이고, 영상 광의 반사 면적이 넓어서 밝고 선명한 가상 영상이 사용자의 눈에 전달되며, 광학 장치의 구조를 단순화하여 경량화 및 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 진공 증착 방식으로 홀을 제외하고 메탈 코팅하여 미러를 제작함으로써 쉽게 제작할 수 있다.
도 1은 일반적인 안경 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 일반적인 밴드형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치의 사시도를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치를 통해 실제 세계 및 영상 광이 사용자의 눈에 전달되는 모습을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치를 예를 들어 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 사시도를 예시한 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)는, 디스플레이(110) 및 복수의 홀(121)이 형성된 미러(120)를 포함하여 구성될 수 있으며, 광학 장치(100)를 포함하여 안경 형태 또는 밴드 형태의 머리 착용형 디스플레이 장치(10)로 구성될 수 있다.
디스플레이(110)는, 실제 세계와 함께 영상 정보가 사용자에게 최적화된 화면으로 제공될 수 있도록 영상 광을 출력할 수 있다. 이러한 디스플레이(110)는 후술하게 될 제어부(300)의 제어 하에, 각종 정보를 증강현실 기반으로 사용자에게 제공하는 영상 정보를 출력할 수 있다. 디스플레이(110)는, OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 다양한 디스플레이 소자를 이용해 구현될 수 있다.
이때, 디스플레이(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자 눈의 전방에 있는 미러(120)의 좌측이나 우측에 위치할 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 미러(120)의 상측에 위치할 수도 있고, 미러(120)의 아래 등 다양한 위치에 구성될 수 있다.
미러(120)는, 사용자의 눈의 전방에 배치되며, 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀(121)이 형성될 수 있다. 즉, 미러(120)는, 홀(121)에 의해 시야를 통한 실제 세계가 투과되어 보이면서, 나머지 부분이 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사시키는 역할을 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 통해 실제 세계 및 영상 광이 사용자의 눈에 전달되는 모습을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)는, 디스플레이(110)와 미러(120)를 포함하여, 미러(120)에 형성된 복수의 홀(121)에 의해 투과되어 보이는 실제 세계와 함께 미러(120)에 의해 반사된 영상 광이 사용자의 눈에 도달되어, 증강현실이 구현될 수 있다.
이때, 미러(120)는, 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 사용자의 눈에 전달하도록 곡면으로 구성될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 미러(120)는 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광이 입사하여, 사용자의 눈 방향으로 반사될 수 있도록 미리 정해진 곡률을 가질 수 있으며, 사용자의 눈 방향으로 오목하게 곡면으로 구성될 수 있다.
여기서, 미러(120)의 곡률은, 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서 디스플레이(110)의 위치, 미러(120)와 눈 사이의 거리(eye relief) 등에 따라 상이할 수 있다. 또한, 미러(120) 전체가 균일하게 미리 정해진 곡률을 가질 수 있으나, 실시예에 따라서는 미러(120)의 곡률이 일정하지 않을 수도 있다.
한편, 미러(120)는, 홀(121)을 제외하고 메탈 코팅되어, 영상 광을 반사시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 미러(120)는, 진공 증착 방식으로 메탈 코팅될 수 있다.
미러(120)를 소형의 핀 미러로 제작하는 경우 제작이 매우 어렵고, 소형의 핀 미러를 광학계에 증착하는 과정이 복잡한 문제가 있다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)는, 곡면으로 된 미러(120)를 메탈 증착 방식으로 제작하면서, 홀(121)에 해당하는 부분을 가려서 메탈 코팅이 되지 않도록 하여 복수의 홀(121)이 있는 미러(120)를 제작할 수 있으므로, 제작이 용이하고 제작 비용이 저렴한 현저한 효과가 있다.
한편, 증강현실 구현을 위한 가상 영상(증강 영상)을 사용자가 선명하게 볼 수 있도록 하기 위해서는, 미러(120)의 코팅을 진하게 하여야 한다. 따라서 미러를 투과하여 실제 세계를 보기는 어려우므로, 종래에는 미러를 사용자 눈의 전방에 배치할 수 없거나, 눈의 전방에 배치하기 위해 코팅을 연하게 하여 가상 영상의 선명도가 저하되는 문제가 있었다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)에서는, 사용자가 미러(120)에 형성된 다수의 홀(121)을 통해 실제 세계를 보게 되므로, 미러(120)를 진하게 코팅하더라도 실제 세계를 보는 데에 제한이 없다. 따라서 가상 영상을 선명하게 볼 수 있을 정도로 메탈 코팅을 진하게 하면서도, 사용자의 눈의 전방에 미러(120)를 배치할 수 있다.
또한, 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사하는 면적이 넓기 때문에, 가상 영상을 밝고 선명하게 볼 수 있는 현저한 효과가 있다.
여기서, 홀(121)은, 핀홀 효과를 생성하기 위해, 직경이 0.5㎜ 이상 5㎜ 이하인 원형의 홀(121)일 수 있으며, 보다 구체적으로는 직경이 2㎜ 이하일 수 있다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 미러(120)에 형성된 홀(121)의 크기가 작더라도, 핀홀 효과를 이용해 사용자는 실제 세계에 초점을 맞추어 선명하게 볼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 예를 들어 도시한 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 미러(120)의 일부 특히, 사용자의 동공이 위치하게 되는 중심부에 다수의 홀(121)을 구성할 수 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 미러(120)에 전체적으로 다수의 홀(121)을 구성할 수도 있다. 다만, 미러(120) 전체에 다수의 홀(121)을 구성하면, 외부로부터 입사하는 빛의 양이 많아지고, 영상 광의 반사 면적이 좁아지므로, 이를 고려하여 미러(120)의 일부 또는 전체에 홀(121)을 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10)는, 광학 장치(100)와 HMD 프레임(200)을 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(300), GPS 모듈(400), 카메라(500), 전원 공급부(600), 스위치부(700) 및 통신부(800)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 광학 장치(100)에 대해서는 도 3 내지 도 6에서 상세히 설명한 바 있으므로, 이하에서는 광학 장치(100)에 대한 설명은 생략하고 나머지 구성요소에 대해 상세히 설명하도록 한다.
HMD 프레임(200)은, 사용자가 머리에 착용할 수 있는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 프레임 구성이다. 이러한 HMD 프레임(200)은, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 빛이 들어올 수 있는 프레임 구조를 갖는 헬멧(helmet) 형태 또는 고글(goggles) 형태로 구성될 수 있다. 여기서, HMD 프레임(200)이 헬멧 형태로 이루어지는 경우, 사용자의 머리에 착용되는 헬멧(미도시)과 헬멧의 전방에 배치되는 디스플레이(110) 프레임(미도시) 구조로 구성될 수 있다. 또한, HMD 프레임(200)이 고글 형태로 구성되는 경우, 사용자의 머리에 착용될 수 있는 밴드 프레임(미도시)과, 밴드 프레임에 체결 고정되는 고글 프레임(미도시) 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10)는, 영상 정보를 생성하여 디스플레이(110)로 전송되도록 제어하는 제어부(300), HMD 프레임(200)에 장착되어 위치 정보를 제공하기 위한 GPS 모듈(400), HMD 프레임(200)에 장착되어 사용자의 시선 방향의 영상을 촬영하기 위한 카메라(500), 머리 착용형 디스플레이 장치(10)(10)의 구동을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(600), 전원 공급부(600)의 온/오프를 위한 스위치부(700), 및 제어부(300)의 제어 하에 데이터 통신을 수행하는 통신부(800)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, GPS 모듈(400)은 사용자의 위치 정보를 제공하고, 카메라(500)는 사용자가 바라보는 시선의 실제 세계를 촬영할 수 있다. 제어부(300)는, GPS 모듈(400), 카메라(500), 그 외 각종 센서에서 수집한 정보에 기초하여, 사용자에게 제공할 영상 정보를 생성해 디스플레이(110)로 전송되도록 제어함으로써, 사용자가 증강현실을 통해 외부 환경에 대한 추가 정보 등을 최적화된 화면으로 전달받도록 할 수 있다.
또한, 스위치부(700)는 전원 공급부(600)의 온/오프를 위한 스위치를 HMD 프레임(200)의 일 측에 설치하거나, 또는 HMD 프레임(200)과 유선으로 연결되는 별도의 디바이스에 형성될 수 있다. 한편, 통신부(800)는 인접하는 다른 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 통신부(800)와 연동하여 연결 접속되고, 위치 정보, 센싱 정보 등 각종 정보가 서로 공유될 수 있도록 데이터 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 통신부(800)는 인터넷 접속이 가능한 3G/4G/5G 및 LTE를 포함하는 다양한 무선 통신 방식이 적용되는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 광학 장치(100)는, HMD 프레임(200)에서 사용자의 좌안 및/또는 우안에 각각 위치할 수 있다. 즉, 도 3, 도 4, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자의 좌안과 우안을 각각을 위해 2개의 광학 장치(100)가 HMD 프레임(200)에 위치할 수 있으나, 실시예에 따라서는 좌안 또는 우안 중 어느 한쪽에만 광학 장치(100)가 위치할 수도 있다.
또한, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 디스플레이(110)는 HMD 프레임(200)의 양 측면에 위치할 수 있으며, 실시예에 따라서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이(110)는, HMD 프레임(200)에서 사용자의 양안 위치의 위쪽에 2개가 위치할 수도 있다.
또한, 디스플레이(110)는, HMD 프레임(200)에서 사용자의 좌안 및/또는 우안의 위쪽에 위치하여, 사용자의 좌안 및/또는 우안의 전방에 배치된 미러(120) 방향으로 영상 광을 출력하거나, HMD 프레임(200)에서 사용자의 좌안 및/또는 우안의 측면에 위치하여, 사용자의 좌안 및/또는 우안의 전방에 배치된 미러(120) 방향으로 영상 광을 출력할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는, HMD 프레임(200)은, 미러(120)에 형성된 복수의 홀(121)에 의해 생성되는 핀홀 효과를 최적화하기 위해, 사용자의 눈과 미러(120) 사이의 거리를 최적화하기 위한, 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. HMD 프레임(200)의 측면 등에 구비된 조절부를 이용해, 사용자의 눈과 미러(120) 사이의 거리를 변경할 수 있도록 함으로써, 사용자에게 최적화된 증강현실을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100) 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에 따르면, 사용자의 눈의 전방에 배치된 미러(120)가 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 미러(120)에 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀(121)을 형성함으로써, 어둡게 코팅한 미러(120)를 전방에 배치하더라도 핀홀 효과를 이용해 실제 세계가 투과되어 보이고, 영상 광의 반사 면적이 넓어서 밝고 선명한 가상 영상이 사용자의 눈에 전달되며, 광학 장치(100)의 구조를 단순화하여 경량화 및 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100) 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에 따르면, 진공 증착 방식으로 홀(121)을 제외하고 메탈 코팅하여 미러(120)를 제작함으로써 쉽게 제작할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 본 발명에 따른 머리 착용형 디스플레이 장치
100: 본 발명에 따른 광학 장치
110: 디스플레이
120: 미러
121: 홀
200: HMD 프레임
300: 제어부
400: GPS 모듈
500: 카메라
600: 전원 공급부
700: 스위치부
800: 통신부

Claims (8)

  1. 광학 장치(100)로서,
    실제 세계와 함께 영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록 영상 광을 출력하는 디스플레이(110); 및
    사용자의 눈의 전방에 배치되며, 상기 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 상기 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀(121)이 형성된 미러(120)를 포함하여,
    상기 복수의 홀(121)에 의해 투과되어 보이는 실제 세계와 함께 상기 미러(120)에 의해 반사된 영상 광이 사용자의 눈에 도달되도록 하는 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 홀(121)은,
    직경이 0.5㎜ 이상 5㎜ 이하인 원형의 홀(121)인 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100).
  3. 제2항에 있어서, 상기 홀(121)은,
    직경이 2㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100).
  4. 제1항에 있어서, 상기 미러(120)는,
    상기 홀(121)을 제외하고 메탈 코팅되어, 상기 영상 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100).
  5. 제4항에 있어서, 상기 미러(120)는,
    진공 증착 방식으로 상기 메탈 코팅된 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100).
  6. 제1항에 있어서, 상기 미러(120)는,
    상기 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 상기 사용자의 눈에 전달하도록 곡면으로 구성된 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100).
  7. 머리 착용형 디스플레이 장치(10)로서,
    사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임(200); 및
    상기 HMD 프레임(200)을 착용한 사용자에게 증강현실을 제공하는 광학 장치(100)를 포함하며,
    상기 광학 장치(100)는,
    실제 세계와 함께 영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록 영상 광을 출력하는 디스플레이(110); 및
    사용자의 눈의 전방에 배치되며, 상기 디스플레이(110)에서 출력되는 영상 광을 반사시켜 상기 사용자의 눈에 가상 영상이 도달하도록 하되, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)가 보일 수 있도록 핀홀 효과를 생성하는 복수의 홀(121)이 형성된 미러(120)를 포함하여,
    상기 복수의 홀(121)에 의해 투과되어 보이는 실제 세계와 함께 상기 미러(120)에 의해 반사된 영상 광이 사용자의 눈에 도달되도록 하는 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  8. 제7항에 있어서, 상기 광학 장치(100)는,
    상기 HMD 프레임(200)에서 사용자의 좌안 및/또는 우안에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는, 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
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