KR102419009B1 - 듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 ar 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스에 관한 것으로, 사용자에게 증강현실(augmented reality, AR) 영상을 제공하기 위한 광을 투사하는 디스플레이 모듈, 상기 투사된 광이 입사되는 도파관, 상기 도파관의 광 출사 영역 및 상기 사용자의 시야 사이에 마련되는 제1 가변렌즈 및 제2 가변렌즈, 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈 중 적어도 하나를 이동시키는 이송부 및 상기 이송부를 통해 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 사용자의 굴절 이상을 교정하는 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스 {AR device with refractive error correction function based on dual variable lenses}

본 개시는 AR 디바이스에 관한 것이다.

대한 안경사 협회가 발표한 2019년 전국 안경 사용 실태 조사에 따르면, 우리나라 국민의 55.4%가 안경(콘택트렌즈 포함)을 착용한다고 보고되었다.

이와 같은 굴절이상시를 가진 사람이 AR 글래스를 착용할 경우, 안경과 함께 착용할 수 없기 때문에 가상 이미지 또는 영상의 포커스가 맞지 않아 흐리게 보이게 되며, 이 때 디옵터를 통해 굴절이상을 교정해야 한다.

하지만, 시중에 나와있는 AR 글래스의 경우 디옵터 기능이 구비되어 있지 않으며, 사용자 눈의 다양한 굴절률에 대응하기 위해서는 디옵터를 탑재해야 하지만 AR 글래스의 부피가 크게 커지고 무게가 크게 증가한다는 문제점이 있다.

AR 글래스는 디스플레이부에서 생성한 이미지 또는 영상을 사람의 눈에 조사하기 위해 광학 합성부(optical combiner)를 가지고 있으며, 도 1과 같은 반거울 방식과 도 2와 같은 광도파관 방식이 있으나, 반거울 방식은 장치가 크고 무거워진다는 단점이 있고 광도파관 방식은 가격이 고가라는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-2009624호, (2019.08.05)

본 개시에 개시된 실시예는 듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 개시에 개시된 실시예는 종래 AR 디바이스의 크고 무거운 단점과, 고가의 가격으로 인한 문제점을 해결하고자 한다.

또한, 본 개시에 개시된 실시예는 종래 가변렌즈를 이용한 AR 글래스에서 발생하는 상 분리 현상을 해결하고자 한다.

본 개시가 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스는, 사용자에게 증강현실(augmented reality, AR) 영상을 제공하기 위한 광을 투사하는 디스플레이 모듈; 상기 투사된 광이 입사되는 도파관; 상기 도파관의 광 출사 영역 및 상기 사용자의 시야 사이에 마련되는 제1 가변렌즈 및 제2 가변렌즈; 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈 중 적어도 하나를 이동시키는 이송부; 및 상기 이송부를 통해 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 사용자의 굴절 이상을 교정하는 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

또한, 상기 이송부는 상기 도파관의 일측에 마련되고, 상기 제1 가변렌즈는 상기 이송부의 일측 상단에 설치되고, 상기 제2 가변렌즈는 상기 이송부의 일측 하단에 설치될 수 있다.

또한, 상기 디스플레이 모듈에서 출력된 광은 상기 도파관으로 입력된 후 상기 제1 가변렌즈와 상기 제2 가변렌즈의 순서로 투과되어 상기 사용자에게 전달될 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 사용자의 근시 정도에 따라 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈의 최대 오목면이 근접하도록 상기 이송부를 제어하고, 상기 사용자의 난시 정도에 따라 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈의 최대 볼록면이 근접하도록 상기 이송부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제1 가변렌즈는 상기 도파관의 하부에 고정되고, 상기 제2 가변렌즈는 상기 이송부의 일측에 설치되고, 상기 제어부는 상기 이송부를 통해 상기 제2 가변렌즈를 이동시켜 상기 사용자의 굴절 이상을 교정하는 동작을 제어할 수 있다.

또한, 상기 이송부는 상기 도파관의 일측에 마련되고, 상기 디스플레이 모듈은 상기 도파관의 타측 하부에 마련될 수 있다.

또한, 상기 이송부는 상기 도파관의 일측에 마련되고, 상기 디스플레이 모듈은 상기 제2 가변렌즈의 타측에 마련될 수 있다.

또한, 상기 디스플레이 모듈은 상기 제2 가변렌즈의 타측 하부에 마련될 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 가변렌즈와 상기 제2 가변렌즈의 광축(optic axis)이 상기 도파관의 아이박스(eyebox) 중심과 일치되도록 상기 액추에이터를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제2 가변렌즈에서 상기 디스플레이 모듈이 마련되는 영역은 평면 렌즈 영역으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 디스플레이 모듈에서 출력된 광은 상기 제2 가변렌즈의 상기 평면 렌즈 영역으로 입력되어 상기 도파관으로 입력된 후 상기 1 가변렌즈와 상기 제2 가변렌즈의 순서로 투과되어 상기 사용자에게 전달될 수 있다.

또한, 상기 제1 가변렌즈와 상기 제2 가변렌즈의 폭은 상기 제2 가변렌즈의 볼록면의 최고 높이와 오목면의 최저 높이의 차이 이상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈는 알바레즈 렌즈(Alvarez lens)일 수 있다.

이 외에도, 본 개시를 구현하기 위한 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 더 제공될 수 있다.

이 외에도, 본 개시를 구현하기 위한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.

본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스를 제공하는 효과를 제공한다.

또한, 본 개시에 개시된 실시예는 종래 AR 디바이스의 크고 무거운 단점과, 고가의 가격으로 인한 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 개시에 개시된 실시예는 종래 가변렌즈를 이용한 AR 글래스에서 발생하는 상 분리 현상을 해결할 수 있다.

본 개시의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 반거울 방식의 AR 글래스를 예시한 도면이다.
도 2는 종래 광도파관 방식의 AR 글래스를 예시한 도면이다.
도 3은 정상 시력의 안구에 영상 포커스가 맞춰지는 것을 예시한 도면이다.
도 4는 근시 교정이 이뤄지는 것을 예시한 도면이다.
도 5는 근시 교정이 이뤄지는 것을 예시한 도면이다.
도 6은 종래에 알바레즈 렌즈(Alvarez lens)를 AR 글래스에 적용한 것을 예시한 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 AR 글래스의 블록도이다.
도 8 내지 도 10은 본 개시의 제1 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 개시의 제2 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 본 개시의 제3 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.
도 17은 본 개시의 제4 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.

본 개시 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 개시가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 개시가 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 개시의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

본 명세서에서 '본 개시에 따른 AR 글래스 장치'는 연산처리를 수행하여 사용자에게 결과를 제공할 수 있는 다양한 장치들이 모두 포함된다. 예를 들어, 본 개시에 따른 AR 글래스 장치는, 컴퓨터, 서버 장치 및 휴대용 단말기를 모두 포함하거나, 또는 어느 하나의 형태가 될 수 있다.

여기에서, 상기 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop), 태블릿 PC, 슬레이트 PC 등을 포함할 수 있다.

상기 서버 장치는 외부 장치와 통신을 수행하여 정보를 처리하는 서버로써, 애플리케이션 서버, 컴퓨팅 서버, 데이터베이스 서버, 파일 서버, 게임 서버, 메일 서버, 프록시 서버 및 웹 서버 등을 포함할 수 있다.

상기 휴대용 단말기는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), WiBro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트 폰(Smart Phone) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치와 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD) 등과 같은 웨어러블 장치를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예에 따른 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스(10)를 설명하기에 앞서, 동일 분야 기술에 대하여 간략하게 설명하도록 한다.

도 1은 종래 반거울 방식의 AR 글래스를 예시한 도면이다.

도 2는 종래 광도파관(30) 방식의 AR 글래스를 예시한 도면이다.

종래 AR 글래스에서 디스플레이부에서 생성된 이미지/영상을 사용자의 눈에 초점이 맞도록 하는 방식으로 도 1의 반거울 방식, 도 2의 광도파관(30) 방식이 사용되었다.

반거울 방식은 도 1과 같이 디스플레이의 영상은 반사시키고, 외부의 현실 시야는 투과시켜 현실과 가상의 시야를 합성하는 방식으로 영상의 퀄리티는 확보할 수 있으나, 장치가 크고 무거워진다는 단점이 있다.

광도파관(30) 방식은 프로젝터에서 나온 빛이 렌즈 내에 형성된 빛이 지나갈 수 있는 통로(광도파관(30); wave guide)를 거쳐 회절, 복제되어 최종적으로 렌즈의 eye box 부분에 출력되며, 광도파관(30)이 nano-scale 이기 때문에 렌즈 크기를 혁신적으로 줄일 수 있으나, 가격이 고가라는 문제점이 있다.

도 3은 정상 시력의 안구에 영상 포커스가 맞춰지는 것을 예시한 도면이다.

도 4는 근시 교정이 이뤄지는 것을 예시한 도면이다.

도 5는 근시 교정이 이뤄지는 것을 예시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 오목렌즈를 이용하여 사용자의 근시 교정을 진행하고, 도 5를 참조하면 볼록렌즈를 이용하여 사용자의 원시 교정을 진행하는 것이 예시되어 있으며, 이러한 방식이 종래 대표적인 근시와 원시 교정 방법이었다.

일반적인 안경의 경우 사용자에게 맞춤형으로 제작되기 때문에 사용자의 근시 또는 원시 여부와 그 정도를 감안하여 렌즈를 제작하게 된다.

하지만, AR 글래스의 경우 다양한 사람들이 사용하기 때문에 각각의 사용자마다 가진 다양한 굴절률에 대응하도록 제작되어야 하는데, 이 때문에 AR 글래스의 부피가 커지고 무거워지며 고가의 가격이 형성된다.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위해서 최근 시도되고 있는 것이 다초점 가변 렌즈(multi-focal adjustable lens)를 사용하는 것이다.

대표적인 가변렌즈 방식으로 렌즈 내부를 물과 기름으로 구성하여 전기를 가함으로써 렌즈의 굴절률을 조절하는 방식이 있으나, 이 또한 부피와 무게 증가를 완벽하게 해결하지 못하였다.

도 6은 종래에 알바레즈 렌즈(Alvarez lens)를 AR 글래스에 적용한 것을 예시한 도면이다.

또한, 도 6과 같이 광도파관(30) 렌즈의 상하에 알바레즈 렌즈를 마련하는 방식인데, 이 경우 가변렌즈의 반쪽만 영향을 미치게 되어 외부 시야는 두 렌즈를 통과하여 제대로 맺히나, AR 시야는 한쪽만 통과하여 초점이 원하는 대로 맺히지 않고 상 분리 현상이 발생한다는 문제점이 있다.

본 개시의 발명자는 본 개시의 실시예에 따른 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스(10)를 통해 전술한 도 1, 도 2 및 도 6에서 발생하는 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명한다.

설명에 앞서 본 명세서에서 사용하는 용어의 의미를 간략히 설명한다. 그렇지만 용어의 설명은 본 명세서의 이해를 돕기 위한 것이므로, 명시적으로 본 개시를 한정하는 사항으로 기재하지 않은 경우에 본 개시의 기술적 사상을 한정하는 의미로 사용하는 것이 아님을 주의해야 한다.

도 7은 본 개시의 실시예에 따른 AR 글래스의 블록도이다.

도 7을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스(10)는 제어부(90), 디스플레이 모듈(20), 도파관(30), 이송부(40), 가변렌즈(50), 이송부(40) 및 시선 추적 모듈(60)을 포함한다.

다만, 몇몇 실시예에서 AR 글래스는 도 7에 도시된 구성요소보다 더 적은 수의 구성요소나 더 많은 구성요소를 포함할 수도 있다.

디스플레이 모듈(20)은 사용자에게 증강현실(augmented reality, AR) 영상을 제공하기 위한 광을 투사한다.

도파관(30)은 디스플레이 모듈(20)로부터 입사된 광을 가이드 하여 가변렌즈(50) 방향으로 투사한다.

가변렌즈(50)는 명칭과 같이 오목렌즈 또는 볼록렌즈로 고정되어 있지 않으며 가변 가능하다.

본 개시의 실시예에서 가변렌즈(50)는 도파관(30)의 광 출사 영역과 사용자의 시야 사이에 마련된다.

본 개시의 실시예에서 가변렌즈(50)는 제1 가변렌즈(51) 및 제2 가변렌즈(52)를 포함한다.

구체적으로, 도파관(30)이 최상단위 위치하고, 제1 가변렌즈(51), 제2 가변렌즈(52)의 순서대로 배치되며 최하단에 사용자의 시야가 위치한다.

구체적으로, 본 개시의 실시예에서 가변렌즈(50)는 알바레즈 렌즈(Alvarez lens)가 적용 가능하며, 하나의 가변렌즈(50)는 적어도 일부에 볼록렌즈, 그리고 적어도 일부에 오목렌즈를 포함하여 전체면에 볼록렌즈와 오목렌즈가 모두 포함되어 있다.

이송부(40)는 제1 가변렌즈(51) 및 제2 가변렌즈(52) 중 적어도 하나를 이동시킬 수 있으며, 대표적으로 액추에이터가 적용 가능하다.

시선 추적 모듈(60)은 사용자의 좌안 및 우안 중 적어도 하나의 시선 방향을 추적할 수 있다.

메모리(70)는 AR 디바이스(10)가 작동하기 위한 각종 명령어, 알고리즘이 저장될 수 있으며, 몇몇 실시예에서 사용자 개인에게 맞춤형으로 학습되어 작동할 수 있는 인공지능 모델이 저장될 수도 있다.

제어부(90)는 AR 디바이스(10) 내 구성들의 제어를 담당하며, 구체적으로 디스플레이 모듈(20), 이송부(40), 시선 추적 모듈(60)을 제어할 수 있다.

또한, 제어부(90)는 메모리(70) 내에 저장된 명령어, 알고리즘을 실행함으로써, 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절 이상 교정 방법을 실행할 수 있다.

아래에서는 도 8 내지 도 16을 통해서 본 개시의 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 AR 글래스를 설명할 것이다.

제1 실시예 내지 제3 실시예에 포함된 구성들의 기본적인 기능은 도 7의 블록도를 참조하여 설명한 것과 같으며, 추가적인 기능 배치의 차이점 등과 같은 상세한 설명은 각각의 도면을 참조하여 상세하게 다루도록 한다.

이어서, 도 8 내지 도 16을 참조하여, 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예를 순차적으로 설명하도록 한다.

도 8 내지 도 10은 본 개시의 제1 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 이송부(40)는 도파관(30)의 일측(좌측) 하측에 마련되어 있다.

제1 가변렌즈(51)는 이송부(40)의 일측(우측) 상단에 설치되고, 제2 가변렌즈(52)는 이송부(40)의 일측(우측) 하단에 설치되어 있다.

제1 가변렌즈(51) 및 제2 가변렌즈(52)는 각각 서로 분리되어 이송부(40)에 결합되어 있으며, 구체적으로 제1 가변렌즈(51)는 제1 액추에이터, 제2 가변렌즈(52)는 제2 액추에이터와 결합될 수 있다.

제1 실시예에서 디스플레이 모듈(20)은 도파관(30)의 타측(우측)의 하측에 마련된다.

따라서, 제1 실시예에서 디스플레이 모듈(20)에서 출력된 광은 도파관(30)으로 입력된 후 가이드 되어 상기 제1 가변렌즈(51)와 제2 가변렌즈(52)의 순서로 투과되어 사용자에게 전달된다.

도 8은 정상시를 가진 사용자이기 때문에 제어부(90)가 별도로 이송부(40)를 제어하지 않고 가변렌즈(50)가 제자리에 위치한 것이 예시되어 있다.

도 9는 최대 근시를 가진 사용자를 예시한 것으로, 제어부(90)가 제1 가변렌즈(51)와 제2 가변렌즈(52)의 최대 오목면에 광이 투과되도록 이송부(40)를 제어한 것이 예시되어 있다.

도 10은 최대 원시를 가진 사용자를 예시한 것으로, 제어부(90)가 제1 가변렌즈(51)와 제2 가변렌즈(52)의 최대 볼록면에 광이 투과되도록 이송부(40)를 제어한 것이 예시되어 있다.

도 9 및 도 10은 각각 최대 근시, 최대 원시 사용자에 대한 단순 예시일 뿐이고, 실제로 제어부(90)는 사용자의 근시 정도, 원시 정도에 따라서 이송부(40)를 제어하여 제1 가변렌즈(51)와 제2 가변렌즈(52)를 적절하게 이동시켜 사용자의 근시 정도 또는 원시 정도에 따라 광이 투과되도록 할 수 있다.

도 11 내지 도 13은 본 개시의 제2 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.

제2 실시예에서는 AR 글래스의 경박 단소화를 위해 제1 가변렌즈(51)가 도파관(30)과 결합되어 있으며, 이송부(40)는 제2 가변렌즈(52)를 움직여서 초점을 조절하게 된다.

제2 실시예로, 제1 가변렌즈(51)는 도파관(30)의 하부에 고정/결합/마련되고, 제2 가변렌즈(52)는 이송부(40)의 일측(우측)에 설치된다.

이때, 디스플레이 모듈(20)은 도파관(30)의 타측(우측)의 하측에 마련된다.

제어부(90)는 사용자의 근시 정도 또는 원시 정도 따라 이송부(40)를 제어하여 제2 가변렌즈(52)를 적절하게 이동시켜 사용자의 근시 정도 또는 원시 정도에 따라 광이 투과되도록 할 수 있다.

제2 실시예에서, 제1 가변렌즈(51)는 도파관(30)의 길이 이하로 형성될 수 있으며, 적어도 일부 영역에 평면 렌즈 영역(제1 영역)을 포함할 수 있고, 디스플레이 모듈(20)은 평면 렌즈 영역(제1 영역)으로 광을 투사할 수 있다.

따라서, AR 글래스가 이와 같이 구성되는 경우, 디스플레이 모듈(20)이 투사한 광은 제1 가변렌즈(51)의 평면 렌즈 영역(제1 영역), 도파관(30), 제1 가변렌즈(51), 제2 가변렌즈(52)의 순서로 진행되어 사용자에게 제공될 수 있다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 가변렌즈(51)는 평면 렌즈 영역(제1 영역)을 포함하지 않을 수 있고, 디스플레이 모듈(20)은 도파관(30)의 일측(우측) 하측에 마련되어 도파관(30)으로 직접 광을 투사할 수도 있다.

제2 실시예에 따른 AR 글래스의 경우, 제2 가변렌즈(52)만을 움직여서 사용자의 초점을 조절하기 때문에 AR 글래스의 구조를 단순화하고, 크기/부피를 더 줄일 수 있다는 장점이 있다.

도 14 내지 도 16은 본 개시의 제3 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.

제3 실시예에서, 제1 가변렌즈(51)는 도파관(30)의 하부에 고정/결합/마련되고, 제2 가변렌즈(52)는 이송부(40)의 일측(우측)에 설치된다.

제3 실시예에서, 이송부(40)는 도파관(30)의 일측(좌측) 하측에 마련되고, 디스플레이 모듈(20)은 제2 가변렌즈(52)의 타측(우측)의 하측에 고정/결합/마련된다.

제2 실시예와 제3 실시예가 다른 점은, 제2 실시예에서는 도파관(30) 또는 제1 가변렌즈(51)의 평면 렌즈 영역(제1 영역) 하측에 디스플레이 모듈(20)이 마련되지만, 제3 실시예에서는 디스플레이 모듈(20)이 제2 가변렌즈(52)의 타측에 고정/결합/마련된다.

이러한 구조로 인해, 이송부(40)가 제2 가변렌즈(52)를 이동시키면 디스플레이 모듈(20)이 제2 가변렌즈(52)와 함께 이동하게 된다.

제3 실시예에서, 제어부(90)는 제1 가변렌즈(51)와 제2 가변렌즈(52)의 광축(optic axis)이 도파관(30)의 아이박스(eyebox) 중심과 일치되도록 이송부(40)를 제어한다.

그리고, 이러한 구조로 인해 제3 실시예에 따른 AR 글래스는 가변렌즈(50)의 광축과 도파관(30)의 아이박스 중심이 항상 일치되어 사용자의 초점을 자동으로 조절하는 것은 물론, 사용자의 시야 왜곡이 발생하지 않고, 어지럼증 유발을 방지하게 되는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 제3 실시예에 따른 AR 글래스는 제1 실시예 및 제2 실시예의 장점 또한 포함하고 있으므로, 구조의 단순화를 통해서 크기/부피 감소 효과 또한 발휘된다.

실제로, 굴절이상시를 가진 다양한 사용자를 대상으로 실험을 진행하였을 때, 모든 사용자가 안경없이 일반적인 AR 글래스를 착용하였을 때 초점이 맞지 않아 불편함을 호소하였다.

하지만, 본 개시의 실시예에 따른 AR 글래스를 착용한 결과 사용자들은 굴절이상이 해결된 것은 물론 어지럼증이 발생하지 않았다.

제3 실시예에서, 제2 가변렌즈(52)에서 일부 영역에 평면 렌즈 영역(제2 영역)을 포함할 수 있고, 디스플레이 모듈(20)은 제1 영역의 하측에 고정/결합/마련되어 제1 영역으로 광을 투사할 수 있다.

따라서, 디스플레이 모듈(20)에서 출력된 광은 제2 가면렌즈의 제2 영역으로 입력되고, 제1 가변렌즈(51)의 제1 영역, 도파관(30), 제1 가변렌즈(51), 제2 가변렌즈(52)의 순서로 진행되어 사용자에게 제공될 수 있다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 가변렌즈(51)는 평면 렌즈 영역(제1 영역)을 포함하지 않을 수 있고, 디스플레이 모듈(20)은 제2 가변렌즈(52)의 타측 하부에 마련되지 않고 제2 가변렌즈(52)의 측면에 결합/설치/마련될 수도 있다. (제4 실시예)

도 17은 본 개시의 제4 실시예에 따른 AR 글래스를 예시한 도면이다.

제4 실시예가 제3 실시예와 다른 것은, 디스플레이 모듈(20)이 제2 가변렌즈(52)의 측면에 결합/설치/마련된 것이고, 나머지 구성과 구조는 제3 실시예와 동일하다.

전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예를 통해 본 개시의 실시예에 따른 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스(10)를 설명하였다.

이외에도, AR 글래스 제어부(90)의 단계별 제어 동작에 대한 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절이상 교정 방법으로 구현될 수 있다.

본 개시의 실시예에 따른 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절이상 교정 방법은, AR 글래스에 수행되는 방법으로, 제어부(90)가 사용자의 AR 글래스 착용 또는 AR 글래스의 턴온(turn on)동작을 감지하는 단계,

제어부(90)가 시선 추적 모듈(60)을 통해 사용자의 좌안 및 우안 중 적어도 하나의 시선 방향을 추적하는 단계,

제어부(90)가 상기 추적된 시선 방향을 기반으로 사용자의 초점을 판단하는 단계,

제어부(90)가 상기 판단된 사용자의 초점을 기반으로 이송부(40)를 통해 제1 가변렌즈(51) 및 제2 가변렌즈(52) 중 적어도 하나가 이동되도록 제어하는 단계를 포함하며, AR 글래스는 상기 동작들을 통해 사용자의 굴절 이상을 교정할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예에 따른 듀얼 가변렌즈(50) 기반의 굴절이상 교정 방법에서 AR 글래스 내 구성상의 설명, 구조상의 설명은 도 7 내지 도 17을 통해 설명한 바와 동일하므로 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 전술한 본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 하드웨어인 서버와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.

상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.

상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.

본 개시의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 개시의 실시예를 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: AR 디바이스
20: 디스플레이 모듈
30: 도파관
40: 이송부
50: 가변렌즈
51: 제1 가변렌즈
52: 제2 가변렌즈
60: 시선 추적 모듈
70: 메모리
90: 제어부

Claims (13)

1. 사용자에게 증강현실(augmented reality, AR) 영상을 제공하기 위한 광을 투사하는 디스플레이 모듈;
   상기 투사된 광이 입사되는 도파관;
   상기 도파관의 광 출사 영역 및 상기 사용자의 시야 사이에 마련되는 제1 가변렌즈 및 제2 가변렌즈;
   상기 도파관의 일측에 마련되며 상기 제2 가변렌즈를 이동시키는 이송부;
   상기 이송부를 통해 상기 제2 가변렌즈를 이동시켜 상기 사용자의 굴절 이상을 교정하는 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제1 가변렌즈는 상기 도파관의 하부에 일체로 형성되되, 상부가 평면으로 형성되고 하부가 볼록면 및 오목면을 포함하도록 형성되고,
   상기 제2 가변렌즈는 상기 제1 가변렌즈의 하측에 마련되되, 일측이 상기 이송부와 결합되고 타측에 상기 디스플레이 모듈이 결합되며, 상부가 볼록면 및 오목면을 포함하도록 형성되고 하부가 평면으로 형성되고,
   상기 제어부는,
   상기 이송부를 통해 상기 제2 가변렌즈를 이동시켜 상기 사용자의 굴절 이상을 교정하는 동작을 제어하고,
   상기 사용자의 근시 정도에 따라 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈의 최대 오목면이 근접하도록 상기 이송부를 제어하고,
   상기 사용자의 난시 정도에 따라 상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈의 최대 볼록면이 근접하도록 상기 이송부를 제어하고,
   상기 제1 가변렌즈와 상기 제2 가변렌즈의 광축(optic axis)이 상기 도파관의 아이박스(eyebox) 중심과 일치되도록 상기 이송부를 제어하는 것을 특징으로 하는,
   듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이 모듈에서 출력된 광은 상기 도파관으로 입력된 후 상기 제1 가변렌즈와 상기 제2 가변렌즈의 순서로 투과되어 상기 사용자에게 전달되는,
   듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이 모듈은 상기 제2 가변렌즈의 타측 하부에 마련된 것을 특징으로 하는,
   듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스.
   
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 가변렌즈에서 상기 디스플레이 모듈이 마련되는 영역은 평면 렌즈로 형성된 것을 특징으로 하는,
    듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스.
    
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가변렌즈와 상기 제2 가변렌즈의 폭은
    상기 제2 가변렌즈의 볼록면의 최고 높이와 오목면의 최저 높이의 차이 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가변렌즈 및 상기 제2 가변렌즈는 알바레즈 렌즈(Alvarez lens)인 것을 특징으로 하는,
    듀얼 가변렌즈 기반의 굴절이상 교정 기능을 구비한 AR 디바이스.

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