KR102409512B1 - Xr용 렌즈부 및 이를 성형하기 위한 금형 코어, 상기 금형코어의 초정밀 가공용 지그 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 확장 현실 제공 장치의 렌즈부 및 상기 렌즈부를 성형하기 위한 금형코어부, 상기 금형코어부의 금형코어를 가공하기 위한 지그 등에 관한 것으로서, 이미지광을 출력하는 디스플레이장치부가 구비된 확장 현실 제공 장치의 렌즈부에 상기 디스플레이장치부로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러가 경사구조로 안착되는 기술구성을 포함하거나 상기 기술구성을 구현하기 위한 확장 현실 제공 장치용 렌즈부 및 금형코어, 지그 등에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)는, 디스플레이장치부(2)로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)이 구비된 제1렌즈부재(1-1);를 포함하여 구성되며, 본 발명의 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부(20)는, 디스플레이장치부(2)로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)을 성형하기 위한 비탈면(22)이 구비된 적어도 하나 이상의 금형코어(21);를 포함하여 구성된다.
이를 위해 본 발명의 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)는, 디스플레이장치부(2)로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)이 구비된 제1렌즈부재(1-1);를 포함하여 구성되며, 본 발명의 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부(20)는, 디스플레이장치부(2)로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)을 성형하기 위한 비탈면(22)이 구비된 적어도 하나 이상의 금형코어(21);를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 확장 현실 제공 장치의 렌즈부 및 상기 렌즈부를 성형하기 위한 금형코어부, 상기 금형코어부의 금형코어를 가공하기 위한 지그 등에 관한 것으로서, 이미지광을 출력하는 디스플레이장치부가 구비된 확장 현실 제공 장치의 렌즈부에 상기 디스플레이장치부로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러가 경사구조로 안착되는 기술구성을 포함하거나 상기 기술구성을 구현하기 위한 확장 현실 제공 장치용 렌즈부 및 금형코어, 지그 등에 관한 것이다.
VR(Virtual Reality; 가상현실) 기술은 현실 세계의 객체나 배경 등을 CG (Computer Graphic) 영상으로만 제공하고, AR(Augmented Reality; 증강현실) 기술은 실제 사물 영상 위에 가상으로 만들어진 CG 영상을 함께 제공하며, MR(Mixed) 기술은 현실 세계에 가상 객체들을 섞고 결합시켜서 제공하는 컴퓨터 그래픽 기술이다. 전술한 VR, AR, MR 등을 모두 간단히 XR(extended reality; 확장현실 또는 실감) 기술로 지칭하기도 한다.
특히, 증강 현실은 사용자의 눈으로 보이는 현실의 이미지에 가상의 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술을 가리킨다. 가상의 이미지는 텍스트 또는 그래픽 형태의 이미지가 될 수 있으며, 실제 영상은 장치의 시야에 관찰된 실제 물체에 관한 정보가 될 수 있다.
증강 현실은 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display, HMD), 헤드 업 디스플레이(Head-Up Display, HUD)등을 이용하여 구현될 수 있다. 증강 현실이 헤드 마운트 디스플레이를 이용하여 구현되는 경우, 사용자가 용이하게 휴대할 수 있을 뿐만 아니라, 쉽게 입거나 벗을 수 있도록 안경 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 증강 현실을 구현하기 위한 가상의 이미지를 제공하는 디스플레이 장치는 OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon) 또는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon)와 같은 마이크로 디스플레이를 이용하여 구현된다.
최근에는 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 넓히려는 요구가 있으며, 이 경우 복수 개의 마이크로 디스플레이가 필요하다. 이를 위해 기술 개발이 활발히 진행되고 있으며, 일례로 한국 공개특허공보 제 10-2020-0021579호 “증강 현실 제공 장치”는 제1 반사 부재를 포함하는 렌즈, 상기 렌즈의 제1 측면 상에 배치되며 복수의 서브 화소들을 포함하는 디스플레이 장치, 및 상기 렌즈와 상기 디스플레이 장치 사이에 배치되며 상기 복수의 서브 화소들로부터의 광을 상기 제1 반사 부재로 집광하는 복수의 집광 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이를 구비한다.
이와 같은 장치를 제공하기 위해서는 렌즈 내에 복수의 집광 렌즈를 각각 다른 각도로 정밀하게 배치하는 것이 필요하며, 제품의 생산성을 높이기 위해 작업 공정이 신속하게 이루어져야 하는 문제가 있다.
이에 따라 본 발명은 복수의 핀미러가 내재된 XR용 렌즈부를 용이하게 구성할 수 있는 기술수단을 제공하며, 더불어, XR용 렌즈부의 성형시 이용되는 금형코어부를 효율적으로 구성하는 기술수단을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 절삭공구에 의해 지그 위에 안착된 금형코어의 비탈면을 정밀하게 가공할 수 있는 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그 및 이를 이용한 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 사출 성형시 공기 및 가스로 인해 야기되는 포켓을 방지하여 제품 불량률이 현저히 낮아진 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그 및 이를 이용한 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 사출 성형시 공기 및 가스로 인해 금형 내에 사출되는 수지 등이 다소 느리게 채워지는 것을 방지하여 제품 생산성이 현저히 높아진 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그 및 이를 이용한 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 금형코어의 가공시 금형코어가 흔들리거나 이탈되는 것을 방지하여 가공 정밀성을 떨어지지 않도록 구성된 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그 및 이를 이용한 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부는, 이미지광을 출력하는 디스플레이장치부가 구비된 확장 현실 제공 장치의 렌즈부로서, 상기 디스플레이장치부로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러가 안착되는 비탈면이 구비된 제1렌즈부재;를 포함하여 구성된다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부의 제1렌즈부재는, 복수의 비탈면을 구비하며, 상기 비탈면에 안착된 상기 핀미러가 상기 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 초점을 맞춰 반사시키도록 상기 비탈면은 각각 소정의 경사각을 갖는 구조로 형성되어 구성될 수 있다. 이때, 상기 비탈면은 렌즈부의 두께 방향에 수직되는 방향을 기준으로 다단으로 구비될 수 있다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부의 제1렌즈부재는, 상기 디스플레이장치부로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 자유곡면미러가 안착되는 소정 형상의 단턱면이 더 구비될 수 있다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부는, 상기 제1렌즈부재와 형합되는 대응면을 구비한 제2렌즈부재와의 결합에 의하여 형성되며, 접착제에 의하여 결합되거나 초음파 융착에 의하여 결합되어 구성될 수 있다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부는, 먼저 성형된 상기 제1렌즈부재를 삽입하여 인서트 사출로 형성되어 구성될 수 있다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부는, 이미지광을 출력하는 디스플레이장치부가 구비된 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 형성하기 위하여 이용되며, 상기 디스플레이장치부로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러가 안착되는 비탈면을 성형하기 위한 비탈면이 구비된 적어도 하나 이상의 금형코어;를 포함하여 구성되며, 상기 금형코어 각각의 비탈면은, 상기 비탈면에 안착된 상기 핀미러가 상기 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 초점을 맞춰 반사시킬 수 있도록 소정의 경사각으로 구성된다. 이때 상기 복수의 금형코어(21)를 조합하여 렌즈부의 두께 방향에 수직되는 방향을 기준으로 상기 제1렌즈부재(1-1)의 비탈면(3)을 다단으로 형성할 수 있다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부에서 상기 금형코어는, 적어도 하나 이상의 핀미러가 안착되는 비탈면을 성형하기 위한 소정의 형상으로 형성된 상기 비탈면; 및 상기 비탈면과 연결되며, 상호 조합되는 이웃한 금형코어와 면접촉하는 측결합 표면; 상기 이웃한 금형코어와 조합하기 위한 코어결합핀이 결합되는 결합핀 설치공;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부에서 상기 금형코어는, 둘 이상의 기울기를 갖는 복수의 비탈면을 구비하여 구성될 수 있다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 현실 제공 장치의 렌즈부를 형성하기 위한 금형코어의 가공용 지그는, 상기 금형코어를 면접촉하여 지지하되 소정 경사 각도로 지지하는 코어받침부; 및, 지그의 몸체를 지그마운트부재에 고정결합시키기 위한 지그결합부재가 내입 관통되는 지그결합공; 상기 코어받침부 상에 지지된 금형코어를 고정하기 위한 코어고정부재가 체결되는 코어고정부재체결공;이 구비된다.
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 현실 제공 장치의 렌즈부를 형성하기 위한 금형코어의 가공용 지그는, 상기 지그의 자세각도를 조절하여 고정하는 지그조절부를 더 포함하되, 상기 지그조절부는, 상기 지그를 고정하며, 일측이 힌지회전 가능하도록 구비된 지그마운트부재; 및 상기 지그마운트부재의 타측을 승강 구동하는 지그구동부재;를 포함하여 구성되며, 상기 지그구동부재가 승강함에 따라 지그가 체결 결합된 지그마운트부재가 힌지 회전되어 지그의 자세각도가 조절되는 구조를 가질 수 있다.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 의한 XR 용 렌즈부는 세부 미러가 비탈면을 통하여 배치된 구조를 이용함으로써 렌즈부의 규모를 소형화할 수 있으며 광학 반사 기능을 위한 미러의 배치 위치 등을 용이하게 선택하여 형성할 수 있는 편리성 등을 가진다.
또한, 본 발명의 의한 XR 용 렌즈를 생산하기 위한 금형 코어는 XR 용 렌즈 제조시 세부 미러의 배치구조를 위한 비탈면을 효율적으로 제공함으로써 제조 편리성 및 품질관리 등의 측면에서 개선된 효과를 가진다.
또한, 사출 성형시 공기 및 가스로 인해 야기되는 포켓이 발생되지 않도록 구성됨으로써 제품 불량률이 현저히 낮아지는 효과를 가지며, 사출 성형시 공기 및 가스 등이 신속하게 배출됨으로써 금형 내에 사출되는 수지 등이 구석구석 빠르게 채워져 제품 생산성이 현저히 높아진 효과를 가진다.
또한, 상기 XR 용 금형코어를 초정밀하게 가공하기 위한 지그 및 이를 이용한 가공방법은 절삭공구에 의해 지그 위에 안착된 금형코어의 비탈면을 정밀하게 가공할 수 있도록 구성됨으로써 장치의 효용성을 현저하게 개선한 효과를 가진다.
또한, 금형코어의 가공시 금형코어가 흔들리거나 이탈되는 것을 방지하여 가공 정밀성을 유효하게 확보하는 효과를 가진다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 안경형 확장 현실 제공 장치의 예시도.
도 2는 복수의 핀미러 및 자유곡면미러가 구비된 렌즈의 성형구조 및 이를 제조하기 위한 금형 어셈블리.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그의 사용상태도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 및 이를 이용한 금형코어부.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어의 에어벤트 구조.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그의 각도 조절 구조.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어의 변형실시예.
도 2는 복수의 핀미러 및 자유곡면미러가 구비된 렌즈의 성형구조 및 이를 제조하기 위한 금형 어셈블리.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그의 사용상태도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 및 이를 이용한 금형코어부.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어의 에어벤트 구조.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그의 각도 조절 구조.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어의 변형실시예.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
우선, 각 도면을 살펴보면, 도 1은 안경형 확장 현실 제공 장치의 예시도로서, 핀미러(5) 및 자유곡면미러(6)가 구비된 렌즈부(1)가 구비된 안경형 확장 현실 제공 장치를 예시적으로 도시한 것이다. 도 2는 복수의 핀미러 및 자유곡면미러가 구비된 렌즈의 성형구조 및 이를 제조하기 위한 금형 어셈블리의 예시도로서, 도 2(a)는 복수의 핀미러(5) 및 자유곡면미러(6)가 구비된 제1렌즈부재(1-1)에 제2렌즈부재(1-2)가 결합되어 형성된 렌즈부(1)의 구조를 예시적으로 도시한 것이고, 도 2(b)는 베이스 베이스 금형부재(29) 사이에 구비된 금형코어부(20) 상에 수지로 사출성형하여 형성된 제1렌즈부재(1-1)를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그의 전체적인 형태를 사시도로서, 금형코어(21)가 내입되는 코어내입홈(11) 및 지그결합부재(18)가 결합되는 지그결합공(13)을 도시한 것이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그의 사용상태도로서, 도 3(a)는 절삭공구(40)에 의해 지그(10) 상에 고정된 금형코어(21)가 가공되는 것을 예시적으로 도시한 것이며, 이때 가공대상인 금형코어의 자세각도를 설정하기 위하여 개별 지그를 준비하여 이용하거나 지그조절부재(30)에 의해 지그(10)의 자세각도를 설정한 상태에서 금형코어(21)가 가공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 및 이를 이용한 금형코어부로서, 도 5(a)는 비탈면(22) 및 결합핀 설치공(24)이 구비된 금형코어(21)를 도시한 것이고, 도 5(b)는 코어결합핀(28)에 의해 복수의 금형코어(21) 및 외곽측 금형코어(26)이 결합된 금형코어부(20)를 도시한 것이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어의 에어벤트 구조를 비교설명하는 사용상태도로서, 도 6(a)는 종래 금형에 의한 사출 성형을 도시한 것이고, 도 6(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어에 의한 사출 성형을 도시한 것으로서 금형 코어(21) 사이의 미세간극이 에어벤트 기능을 수행한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어 초정밀 가공용 지그의 각도 조절 구조를 나타내는 예시도로서, 지그마운트부재가 지그구동부재에 의해서 힌지구동되어 각도조절되어 지그의 자세각도를 설정하는 구조를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어의 변형실시예를 도시한 것으로서, 도 8(a)는 금형코어의 비탈면이 복수의 기울기를 갖도록 형성된 변형실시예를, 도 8(b)는 측방향으로도 분할 형성된 금형코어를 병합 조립하여 금형코어부를 구성하는 변형실시예를, 각각 예시적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 XR용 금형 코어와, 이를 가공하기 위한 초정밀 가공용 지그 및 이를 이용한 가공방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 안경형 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)를 제작하기 위한 금형코어(21) 및, 지그, 가공방법으로서, 지그(10) 상에 구비된 금형코어(21)의 일단부를 절삭공구(40)가 가공하여 형성된 금형코어(21)를 조합하여 금형코어부를 구성하는 기술을 구현함으로써 안경형 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)의 제조 공정을 신속하고 정밀하게 수행할 수 있도록 한다.
상기 안경형 확장 현실 제공 장치는, 사용자의 눈으로 디스플레이 이미지를 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 내재된 렌즈부(1), 가상의 이미지 광을 출력하는 디스플레이장치부(2) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 세부 구성은 이에 국한되지 않는다. 즉, 상기 렌즈부(1)에는 필요에 따라 적어도 하나의 자유곡면미러(6)가 추가로 내재될 수 있다. 또한, 디스플레이 이미지를 그대로 출력하거나 변환하여 출력하는 편광제어장치나, 디스플레이장치부 및 편광제어장치 사이에 구비되는 편광관 등이 더 구비될 수 있다. 상기 렌즈부는 정밀하게 가공된 적어도 두 면을 가지며, 상기 두 면은 각각 평면으로 제한되지 않고 곡면, 평면, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈부는, 상기 두 면의 형태에 따라, 양면 볼록형, 평면 볼록형, 오목 볼록형(수렴 초승달형), 양면 오목형, 평면 오목형, 볼록 오목형(발산 초승달형) 등의 구조로부터 선택적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈부(1)는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 요철 형상의 비탈면(3)에 핀미러(5) 등이 안착된 제1렌즈부재(1-1)를 이용하여 형성될 수 있으며, 이러한 제1렌즈부재(1-1)는, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 베이스 금형부재(29) 사이에 구비된 금형코어부(20) 상에 수지를 사출성형하여 형성될 수 있다. 상기 렌즈부(1)는 유리(glass) 또는 플라스틱(plastic)으로 투명 또는 반투명하게 형성되어 사용자가 렌즈부(1)를 통해 현실의 이미지를 볼 수 있으며, 사용자의 시력을 고려하여 소정의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1렌즈부재(1-1)의 비탈면(3)은 각각의 핀미러(5)가 상기 디스플레이장치부에서 제공된 이미지광을 반사하여 사용자의 눈의 망막에 초점 이미지를 제공하도록 소정의 형상으로 형성된다. 또한, 상기 비탈면(3)은 상기 이미지광의 입사방향을 따라 다단계로 형성될 수 있으며, 이러한 다단계 비탈면(3)에 입사광 기준으로 상호 중첩되지 않은 위치에 핀미러(5)를 안착시켜 배치함으로써 전체 렌즈부(1)의 두께, 중량 등을 절감할 수 있는 장점을 가질 수 있다. 더불어, 상기 비탈면은, 사용자의 눈을 향하는 전체 기울기 또는 평균 기울기를 갖는 면을 의미하며, 평면으로 제한되지 않는다. 즉, 평면 이외에도 필요에 따라 볼록면, 오목면 등으로부터 선택하여 구성될 수도 있다.
또한, 필요에 따라 자유곡면미러(6)를 안착하기 위한 단턱면(4)이 추가적으로 형성될 수 있다. 이때 상기 자유곡면미러(6)가 입사광 기준으로 핀미러(5)와 중첩되지 않은 위치에 내재될 수 있도록 상기 단턱면(4)의 위치를 선정하는 것이 바람직하다. 상기 제1렌즈부재(1-1)는 어느 하나의 구성 또는 구조, 형상 등으로 국한되지 않으며, 핀미러(5)는 1mm 이내의 폭으로 형성되는 것이 바람직하며, 마스크 증착 공정, 부착필름 등을 통해 비탈면(3) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 또한 자유곡면미러(6)는 비구면 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 마스크 증착 공정, 부착필름 등을 통해 렌즈부(1) 내의 단턱면에 형성되거나 안착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 렌즈부(1)는 베이스 금형부재(29) 사이에 금형코어부(20)를 구비하여 마련된 금형 상에 수지를 사출 성형하여 형성된 제1렌즈부재(1-1)를 기본적으로 이용하여 제조될 수 있다. 이를 이용하여 전체 렌즈부(1)를 구성하기 위하여, 예시적으로 설명하면, 대응되는 요철 형상의 비탈면(3) 등이 구비된 제2렌즈부재(1-2)를 유사한 방식으로 제조한 후 접착제 또는 초음파 융착 등에 의하여 제1렌즈부재(1-1)와 결합하는 방법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 먼저 성형된 제1렌즈부재(1-1)를 렌즈 금형에 삽입 배치한 후 수지를 사출 성형함으로써 전체 렌즈부(1)를 제조하는 인서트 사출방식 등을 채용할 수도 있다.
또한, 상기 핀미러(5) 또는 자유곡면미러(6)는 렌즈부(1)의 전체 제조공정 중 중간공정에서 제1렌즈부재(1-1) 및 제2렌즈부재(1-2) 중 적어도 어느 하나의 비탈면(3) 또는 단턱 등에 안착되어 렌즈부(1)에 내재된다. 즉, 예를 들어, 복수의 핀미러(5) 중 일부 또는 전부를 제1렌즈부재(1-1)에 안착시켜 이용하거나, 핀미러(5)는 제1렌즈부재(1-1)에 안착시키고 자유곡면미러(6)는 제2렌즈부재(1-2)에 안착시킨 후 상호 결합에 의하여 렌즈부(1)를 형성하는 방식 등을 필요에 따라 선택할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형은, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)을 성형하기 위한 금형코어부(20)를 포함하여 구성되며, 상기 금형코어부(20)는 비탈면(22)을 구비한 적어도 하나 이상의 금형코어(21)를 코어결합핀(28)에 의해 조합하여 구성된다. 상기 금형코어부(20)는 구조적인 기본틀을 제공하는 베이스 금형부재(29)와 조합하여 전체 금형을 구성할 수 있으며, 서로 다른 경사각의 비탈면(22)이 형성된 복수의 금형코어(21)가 구비된 금형코어부(20)에 수지를 사출하여 렌즈부재(1)를 부분적으로 성형하며, 복수개의 핀미러(5) 등이 구비된 렌즈부재(1-1)를 이용하여 렌즈부(1)를 형성함으로써 디스플레이 이미지를 사용자의 눈으로 반사시키는 안경형 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)를 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형코어를 가공하기 위한 지그(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 세부 구성으로서, 가공될 판형의 금형코어(21)의 일단부가 내입되는 코어내입홈(11), 및 상기 금형코어(21)를 면접촉하여 지지하되 소정 경사 각도로 지지하는 코어받침부(12), 지그(10)를 지그마운트부재(16)에 고정결합시키기 위한 지그결합부재(18)가 내입 관통되는 지그결합공(13), 상기 코어받침부(12) 상에 지지된 금형코어(21)를 고정하기 위한 코어고정부재(19)가 체결될 수 있는 코어고정부재체결공(14)이 구비될 수 있다.
상기 코어내입홈(11)은 금형코어(21)의 단부가 형합되는 구조 또는 치수로 형성되는 것이 바람직하며, 코어받침부(12)는 금형코어(21)의 배면을 최대한 지지할 수 있는 면적 또는 구조로 제작되어 금형코어(21)의 가공시 상기 금형코어(21)의 흔들림 또는 탄성변형 등을 최소한으로 줄일 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 금형코어를 가공하기 위한 지그(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, DTM 등 초정밀 가공장치의 지그마운트부재(16)에 고정되어 이용되며, 금형코어(21)가 상기 지그(10) 위에 안착 고정된 후 절삭공구(40)에 의해 상기 금형코어(21)의 일단부에 비탈면(22)이 가공되게 된다. 즉, 금형코어(21)가 상기 지그(10)에 의해서 소정 경사 각도로 지지되고 절삭공구(40)에 의해 금형코어(21)의 비탈면(22)이 가공된다.
렌즈부(1)의 비탈면(3)에 구비된 복수의 핀미러(5)는 장치로부터 제공되는 디스플레이 이미지를 사용자의 눈의 망막에 한 점으로 맺혀야 하며, 그에 따라 각각의 핀미러(5)가 구비되는 비탈면(3)의 형상도 각각 다르면서도 정밀하게 가공 및 형성되어야 한다. 따라서 지그마운트부재(16)에 고정된 지그(10)의 코어내입홈(11)에 금형코어(21)를 안착시킨 후 코어고정부재(19)에 의해 고정한 뒤에 절삭공구(40)에 의해 금형코어(21)의 일단부를 정밀 절삭하는 방식으로 금형코어(21)의 비탈면(22) 가공 작업을 수행한다. 상기 가공방법은 어느 하나의 방식으로 국한되지 않으며, 금형코어(21)가 흔들리거나 변형 또는 이탈되지 않도록 절삭 방향은 제1위치(40-1)에서 제2위치(40-2)로 진행하며 금형코어(21)를 가공하는 것이 바람직하다.
한편, 앞선 설명에서 지그(10) 및 금형코어(21)는, 핀미러(5)를 안착시킬 비탈면을 성형하는 핀미러용 금형코어(21a)를 대상으로 설명하였는데, 자유곡면미러(6)를 안착시키는 비탈면을 성형하는 자유곡면미러용 금형코어(21b)에 대해서도 실질적으로 동일한 설명을 확장하여 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형코어(21)는, 적어도 하나 이상을 조합하여 금형코어부(20)를 구성하는 구성요소로서, 상기 렌즈에 내재된 복수의 핀미러(5)를 통하여 사용자의 눈에 가상 이미지를 보여주기 위해 핀미러(5)의 반사광이 사용자의 눈의 망막에 한 점으로 맺혀야 하며 각각의 핀미러(5)는 각기 다른 광학 반사기능을 위하여 배치 위치 및 배향 등을 만족하도록 형성되어야 하는데, 정밀가공된 금형코어(21)의 조합을 이용하는 방식으로 이를 달성할 수 있다. 즉, 상기 광학 반사기능을 고려하여 금형코어(21) 각각을 정밀하게 가공하고 서로 다른 광학 반사기능을 갖는 복수의 금형코어(21)가 결합되어 이루어진 금형코어부(20)가 구비된 금형에 수지를 사출성형하여 고분해능 및 고화각 렌즈부(1)를 제작할 수 있게 된다. 상기 렌즈부(1)의 제작방법은 어느 하나의 구성 또는 방법으로 국한되지 않으며, 부분 성형된 제1렌즈부재(1-1) 및 제2렌즈부재(1-2)를 접착제에 의해 서로 접합하거나, 상호 형합된 제1렌즈부재(1-1) 및 제2렌즈부재(1-2)를 초음파 융착하여 렌즈부(1)를 형성하는 방식, 제1렌즈부재(1-1)를 선형성하여 인서트사출하는 방식 등을 채용할 수 있다.
상기 정밀가공된 금형코어(21)는, 세부 구성으로서, 도 5(a)에 예시적으로 도시된 바와 같이, 핀미러용 비탈면을 성형하기 위한 소정의 형상으로 형성된 비탈면(22) 및 상호 조합되는 이웃한 금형코어와 면접촉하는 측결합 표면(23), 상기 이웃한 금형코어와 조합하기 위한 코어결합핀(28)이 결합되는 결합핀 설치공(24)을 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 구성된 복수개의 금형코어(21)는 코어결합핀(28)에 의해 상호 조합되어 금형코어부(20)를 구성하며, 상기 복수개의 금형코어(21)에 의해 수지(8)의 사출성형시 렌즈부(1)의 비탈면(3)이 형성되게 된다. 금형코어부(20)는 어느 하나의 구성 또는 구조로 국한되지 않으며, 금형코어(21)에 더해 외곽측 금형코어(26)가 추가로 구비될 수 있으며, 외곽측 금형코어(26)는 사출성형시 금형코어부(21)가 이탈되지 않도록 단턱 등을 추가로 구비할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형코어부(20)는 개별 금형코어(21)의 조합을 이용하여 다양한 광학 반사기능을 구현할 수 있는 비탈면을 용이하게 성형할 수 있는 기능 이외에 렌즈부재의 사출성형시 개선된 에어벤트 구조를 제공한다. 이를 종래기술과 비교하여 설명하면, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 종래기술의 금형코어(P)는 하나의 몸체에 복수의 비탈면을 가공하여 성형하는 구조로서 금형코어(P)의 비탈면 가공작업이 불편할 뿐만 아니라, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 해당 금형코어(P)를 이용한 렌즈의 사출성형시 비탈면의 홈 부분으로 수지(8)가 진입하는 과정에서 공기의 원활한 배출경로를 확보하기 어려워 수지의 진입이 제한되거나 국부적으로 에어포켓이 형성되고, 이로 인하여 렌즈부재의 비탈면 형성품질이 저하되거나 비탈면 유효면적(또는 폭)이 감소됨으로써, 결과적으로 핀미러(5)의 배치위치 및 배향 등의 불량을 유발하는 문제가 있다. 이와 비교하여, 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형코어부(20)는, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 복수의 금형코어(21)의 조합으로 구성됨으로써, 이웃한 금형코어(21-1, 21-2)의 측결합 표면(23) 사이에 자연스럽게 형성된 경계면이 미세간극 형태의 에어벤트 구조를 제공함으로써, 종래기술의 상기 문제 등을 현저하게 개선하는 효과를 가진다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형코어를 가공하기 위한 지그(10)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 지그조절부(30)에 의하여 지그(10)의 각도가 조절되는 구조를 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 지그조절부(30)에 의해 지그(10)의 각도를 조절하여 고정함으로써 금형코어(21)의 비탈면(22)을 소정의 경사각으로 정밀하게 가공 및 형성할 수 있게 된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 체결 결합된 지그(10)가 힌지 회전되도록 지그조절부(30)를 구성할 수 있으며, 세부구조로서, 지그구동부재(31)가 승강함에 따라 지그(10)가 체결 결합된 지그마운트부재(36)가 힌지 회전되는 구조를 통하여, 절삭공구(40)에 의한 가공시 지그(10)의 경사각을 미세하게 조절하여 선정한 후 비탈면(22) 가공을 수행할 수 있게 된다. 또한, 힌지 위치를 중심으로 반대편에도 지그구동부재(31)를 추가로 구비하여 양 지그구동부재(31)의 승강구동 조합을 통하여 지그(10)의 경사각 선정 및 임시 고정을 수행할 수 있으며, 각각의 지그구동부재(31)는 지그마운트부재(36)를 가압하는 구조(도 7(a) 참조)로 구비되거나 지그마운트부재(36)에 회동 및 승강 가능하게 체결고정된 구조(도 7(b) 참조)로 구비될 수 있다. 또한, 지그구동부재(31)의 승강에 따른 지그마운트부재(36)의 회동각도를 인지할 수 있도록 상기 지그구동부재(31)를 다이얼 구조로 구비하고 그 주변에 눈금표시부 등을 구하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형코어부(20)의 금형코어(21)는, 도 8(a)에 도시한 바와 같이, 복수의 비탈면(22, 22’)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 핀미러(5)를 안착시키기 위한 렌즈부(1-1)의 비탈면(3)을 다양한 배치위치 및 배향으로 형성할 수 있도록 금형코어(21)의 비탈면을 그에 대응되는 배치위치 및 배향으로 다양하게 함께 형성하고, 이를 이용하여 금형코어부(20)에 구성하여 XR용 렌즈를 성형하는 것이다. 이때, 상기 복수의 비탈면(22, 22’)을 가공함에 있어서 해당 경사도를 제공하는 지그(10)를 각각 이용하거나 앞선 설명과 같이 회전형 지그조절부(30)를 이용하여 각각의 비탈면(22, 22’)을 가공할 수 있다. 더불어, 상기 ‘복수의 비탈면’은 연속 및 불연속, 그 조합의 비탈면 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 XR용 렌즈를 성형하기 위한 금형코어부(20)의 금형코어(21)는, 도 8(b)에 도시한 바와 같이, 측방향으로도 분할 형성된 후 상기 분할 형성된 금형코어(21)를 코어결합핀(28)에 의하여 상호 병합 조립하여 금형코어부(20)를 구성하는 방식으로 이용될 수 있다. 이때 금형코어(21)의 조합상태를 전체적으로 안정되게 유지하도록 상기 금형코어부(20)의 적어도 어느 한쪽 외곽에 상기 코어결합핀(28)이 공통되게 설치될 수 있는 구조의 마감부재를 구비하는 것이 바람직하다.
이 외에도 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산 또는 분할되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산 또는 분할된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 통상의 기술자가 이해하는 범위 안에서 결합된 형태로 실시될 수 있다. 또한, 방법의 단계는 단독으로 복수회 실시되거나 혹은 적어도 다른 어느 한 단계와 조합으로 복수회 수행되는 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 렌즈부 1-1 : 제1렌즈부재
1-2 : 제2렌즈부재 2 : 디스플레이장치부
3 : 비탈면 4 : 단턱면
5 : 핀미러 6 : 자유곡면미러
8 : 수지
10 : 지그 11 : 코어내입홈
12 : 코어받침부 13 : 지그고정부재결합공
14 : 코어고정부재체결공 16 : 지그마운트부재
18 : 지그고정부재 19 : 코어고정부재
20 : 금형코어부 21 : 금형코어
21a : 핀미러용 금형코어 21b : 자유곡면미러용 금형코어
22 : 비탈면 23 : 측결합 표면
24 : 결합핀 설치공 26 : 외곽측 금형코어
28 : 코어결합핀 29 : 베이스 금형부재
30 : 지그조절부 36 : 지그마운트부재
31 : 지그구동부재
40 : 절삭공구
1-2 : 제2렌즈부재 2 : 디스플레이장치부
3 : 비탈면 4 : 단턱면
5 : 핀미러 6 : 자유곡면미러
8 : 수지
10 : 지그 11 : 코어내입홈
12 : 코어받침부 13 : 지그고정부재결합공
14 : 코어고정부재체결공 16 : 지그마운트부재
18 : 지그고정부재 19 : 코어고정부재
20 : 금형코어부 21 : 금형코어
21a : 핀미러용 금형코어 21b : 자유곡면미러용 금형코어
22 : 비탈면 23 : 측결합 표면
24 : 결합핀 설치공 26 : 외곽측 금형코어
28 : 코어결합핀 29 : 베이스 금형부재
30 : 지그조절부 36 : 지그마운트부재
31 : 지그구동부재
40 : 절삭공구
Claims (10)
- 이미지광을 출력하는 디스플레이장치부(2)가 구비된 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)로서,
상기 렌즈부(1)는, 상기 디스플레이장치부(2)로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)이 구비된 제1렌즈부재(1-1);를 포함하여 구성되며,
상기 제1렌즈부재(1-1)는, 상기 비탈면(3)을 복수개로 구비하되 렌즈부의 두께 방향에 수직되는 방향을 기준으로 다단으로 구비하며, 상기 비탈면(3)에 안착된 상기 핀미러(5)가 상기 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 초점을 맞춰 반사시키도록 상기 비탈면(3)은 각각 소정의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부.
- 제1항에 있어서,
상기 제1렌즈부재(1-1)는,
상기 디스플레이장치부(2)로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 자유곡면미러(6)가 안착되는 소정 형상의 단턱면(4)이 더 구비된 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부.
- 제1항에 있어서,
상기 렌즈부(1)는,
상기 제1렌즈부재(1-1)와 형합되는 대응면을 구비한 제2렌즈부재(1-2)와의 결합에 의하여 형성되며, 접착제에 의하여 결합되거나 초음파 융착에 의하여 결합된 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부.
- 제1항에 있어서,
상기 렌즈부(1)는,
먼저 성형된 상기 제1렌즈부재(1-1)를 삽입하여 인서트 사출로 형성되는 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부.
- 이미지광을 출력하는 디스플레이장치부(2)가 구비된 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)를 형성하기 위하여 이용되며, 제1항의 렌즈부를 구성하는 상기 제1렌즈부재(1-1)를 형성하기 위한 금형코어부(20)로서,
상기 금형코어부(20)는,
상기 디스플레이장치부(2)로부터 출력되어 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 반사시키는 적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)을 성형하기 위한 비탈면(22)이 구비된 복수의 금형코어(21);를 포함하여 구성되며,
상기 금형코어(21) 각각의 비탈면(22)은, 상기 비탈면(3)에 안착된 상기 핀미러(5)가 상기 입사되는 이미지광을 사용자의 눈으로 초점을 맞춰 반사시킬 수 있도록 소정의 경사각을 가지며,
상기 복수의 금형코어(21)를 조합하여 렌즈부의 두께 방향에 수직되는 방향을 기준으로 상기 제1렌즈부재(1-1)의 비탈면(3)을 다단으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부.
- 제5항에 있어서,
상기 금형코어(21)는,
적어도 하나 이상의 핀미러(5)가 안착되는 비탈면(3)을 성형하기 위한 소정의 형상으로 형성된 상기 비탈면(22); 및
상기 비탈면(22)과 연결되며, 상호 조합되는 이웃한 금형코어와 면접촉하는 측결합 표면(23);
상기 이웃한 금형코어와 조합하기 위한 코어결합핀(28)이 결합되는 결합핀 설치공(24);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부.
- 제6항에 있어서,
상기 금형코어(21)는,
둘 이상의 기울기를 갖는 복수의 비탈면(22, 22’)을 구비한 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 제조하기 위한 금형코어부.
- 이미지광을 출력하는 디스플레이장치부(2)가 구비된 확장 현실 제공 장치의 렌즈부(1)를 형성하기 위하여 이용되는, 제5항 내지 제7항 중 어느 하나의 금형코어부(20)의 금형코어(21)를 가공하기 위한 지그(10)로서,
상기 지그(10)는,
상기 금형코어(21)를 면접촉하여 지지하되 소정 경사 각도로 지지하는 코어받침부(12); 및,
지그(10)의 몸체를 지그마운트부재(16)에 고정결합시키기 위한 지그결합부재(18)가 내입 관통되는 지그결합공(13);
상기 코어받침부(12) 상에 지지된 금형코어(21)를 고정하기 위한 코어고정부재(19)가 체결되는 코어고정부재체결공(14);이 구비된 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 형성하기 위한 금형코어의 가공용 지그.
- 제8항에 있어서,
상기 지그(10)의 자세각도를 조절하여 고정하는 지그조절부(30)를 더 포함하되,
상기 지그조절부(30)는,
상기 지그(10)를 고정하며, 일측이 힌지회전 가능하도록 구비된 지그마운트부재(36); 및
상기 지그마운트부재(36)의 타측을 승강 구동하는 지그구동부재(31);를 포함하여 구성되며,
상기 지그구동부재(31)가 승강함에 따라 지그(10)가 체결 결합된 지그마운트부재(36)가 힌지 회전되어 지그(10)의 자세각도가 조절되는 것을 특징으로 하는, 확장 현실 제공 장치의 렌즈부를 형성하기 위한 금형코어의 가공용 지그.
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Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200134710A KR102409512B1 (ko) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | Xr용 렌즈부 및 이를 성형하기 위한 금형 코어, 상기 금형코어의 초정밀 가공용 지그 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200134710A KR102409512B1 (ko) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | Xr용 렌즈부 및 이를 성형하기 위한 금형 코어, 상기 금형코어의 초정밀 가공용 지그 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220050717A KR20220050717A (ko) | 2022-04-25 |
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ID=81451827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200134710A KR102409512B1 (ko) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | Xr용 렌즈부 및 이를 성형하기 위한 금형 코어, 상기 금형코어의 초정밀 가공용 지그 |
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| KR102605397B1 (ko) | 2018-08-20 | 2023-11-24 | 삼성디스플레이 주식회사 | 증강 현실 제공 장치 |
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-
2020
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