KR102470650B1 - Compact type optical device for augmented reality having reflective means arranged in curved line - Google Patents

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Abstract

본 발명은 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단; 상기 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되며, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광인 증강 현실 화상광을 제2 반사 수단으로 전달하는 제1 반사 수단; 상기 제1 반사 수단으로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달하도록 상기 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 복수개의 반사부를 포함하는 제2 반사 수단을 포함하고, 상기 광학 수단은, 실제 사물 화상광이 입사하는 제1 면과 상기 제2 반사 수단을 통해 전달되는 증강 현실 화상광 및 실제 사물 화상광이 사용자의 눈의 동공을 향해 출사하는 제2 면을 가지고, 상기 제2 반사 수단은, 상기 제1 반사 수단으로부터의 거리와 관계없이 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 동일한 거리를 갖거나 제1 반사 수단으로부터의 거리가 멀수록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 더 멀도록 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 반사부들로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및 상기 제1 반사 수단으로부터의 거리가 멀수록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 더 가깝도록 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 반사부들로 구성되는 제2 반사부 그룹으로 구성되고, 상기 제2 반사부 그룹과 상기 제1 반사 수단의 거리는 상기 제1 반사부 그룹과 상기 제1 반사 수단의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.The present invention relates to a compact optical device for augmented reality having a curved array reflection structure, comprising: optical means for transmitting at least a part of real object image light toward a pupil of a user's eye; a first reflecting unit disposed inside the optical unit to be embedded in the optical unit, and transmitting augmented reality image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image output unit to the second reflecting unit; and a second reflector including a plurality of reflectors disposed and embedded in the optical means to reflect and transmit augmented reality image light transmitted from the first reflector toward a pupil of a user's eye, The means has a first surface on which real object image light is incident and a second surface on which augmented reality image light and real object image light transmitted through the second reflecting means are emitted toward the pupil of the user's eye, and 2 reflecting means has the same distance to the second face of the optical means regardless of the distance from the first reflecting means, or the greater the distance from the first reflecting means, the greater the distance to the second face of the optical means. a first reflector group composed of reflectors buried and disposed far away from the inside of the optical means; and a second reflector group composed of reflectors buried and disposed inside the optical means so that the distance from the first reflector is closer to the second surface of the optical means, and A distance between the reflector group and the first reflector is smaller than the distance between the first reflector group and the first reflector.

Description

곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치{COMPACT TYPE OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY HAVING REFLECTIVE MEANS ARRANGED IN CURVED LINE}Optical device for compact augmented reality having a curved array reflection structure

본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄일 수 있으며 넓은 시야각을 제공할 수 있는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical device for augmented reality, and more particularly, to a compact optical device for augmented reality having a curved reflective structure capable of significantly reducing size, thickness, weight and volume and providing a wide viewing angle. it's about

증강 현실(AR, Augmented Reality)이라 함은, 주지된 바와 같이, 현실 세계의 실제 영상에 컴퓨터 등에 의해 제공되는 가상의 영상이나 이미지를 겹쳐서 제공하는 것을 의미한다. Augmented Reality (AR), as is well known, means superimposing a virtual image or image provided by a computer or the like on a real image of the real world and providing it.

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.In order to implement such augmented reality, an optical system capable of overlapping a virtual image or image generated by a device such as a computer with an image of the real world is required. As such an optical system, a technology using an optical means such as a prism that reflects or refracts a virtual image by using a Head Mounted Display (HMD) or a glasses-type device is known.

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. However, devices using such a conventional optical system are inconvenient for users to wear due to their complex structure and considerable weight and volume, and have a high manufacturing cost due to a complicated manufacturing process.

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 사용자의 실제 세계에 대한 초점 거리의 변경에 따라 가상 영상에 대한 초점 거리를 조절할 수 있는 가변형 초점 렌즈를 전기적으로 제어하는 등의 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 기술 또한 가상 영상에 대한 초점 거리를 조절하기 위하여 사용자가 별도의 조작을 해야 하거나 초점 거리의 제어를 위한 별도의 장치, 프로세서 등과 같은 하드웨어 및 소프트웨어를 필요로 한다는 점에서 문제가 있다.In addition, conventional devices have limitations in that the virtual image is out of focus when the user changes the focal length when gazing at the real world. To solve this problem, a prism-like structure capable of adjusting the focal length of the virtual image is used or a variable focus lens capable of adjusting the focal length of the virtual image according to the user's change in the focal length of the real world is electrically controlled. Techniques such as doing so have been proposed. However, this technology also has a problem in that a user must perform a separate operation to adjust the focal length of the virtual image or hardware and software such as a separate device or processor for controlling the focal length are required.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 사람의 동공보다 작은 크기의 반사부를 이용하여 동공을 통해 가상 영상을 망막에 투영함으로써 증강 현실을 구현할 수 있는 장치를 개발한 바 있다. In order to solve the problems of the prior art, the present applicant, as described in Patent Document 1, uses a reflector smaller than a human pupil to project a virtual image onto the retina through the pupil, thereby realizing augmented reality. has developed

도 1은 상기 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100)를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an optical device 100 for augmented reality as disclosed in Patent Document 1 above.

도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)는, 광학 수단(10), 반사부(30), 화상 출사부(40) 및 프레임부(60)를 포함한다.The optical device 100 for augmented reality of FIG. 1 includes an optical unit 10 , a reflection unit 30 , an image output unit 40 and a frame unit 60 .

광학 수단(10)은 실제 사물로부터 출사된 화상광인 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 투과시키는 수단으로써 예컨대 안경 렌즈일 수 있으며, 그 내부에 반사부(30)가 매립되어 있다. 또한, 광학 수단(10)은 반사부(30)로부터 반사된 증강 현실 화상광을 동공으로 전달하도록 투과시키는 기능도 수행한다.The optical unit 10 transmits at least a part of the image light emitted from the real object, and may be, for example, a spectacle lens, and the reflector 30 is embedded therein. In addition, the optical unit 10 transmits the augmented reality image light reflected from the reflector 30 to the pupil.

프레임부(60)는 화상 출사부(40)와 광학 수단(10)을 고정 및 지지하는 수단으로서, 예컨대 안경 테와 같은 것일 수 있다.The frame unit 60 is a unit for fixing and supporting the image output unit 40 and the optical unit 10, and may be, for example, a frame for eyeglasses.

화상 출사부(40)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광인 증강 현실 화상광을 출사하는 수단으로서 예컨대 증강 현실용 화상을 화면에 표시하여 증강 현실 화상광을 방사하는 소형 디스플레이 장치와 디스플레이 장치로부터 방사되는 화상광을 평행광으로 시준하기 위한 콜리메이터(collimator)를 구비할 수 있다.The image emitting unit 40 is a means for emitting augmented reality image light corresponding to the image for augmented reality, for example, a small display device for displaying an image for augmented reality on a screen and emitting augmented reality image light, and emission from the display device. A collimator for collimating image light to be parallel light may be provided.

반사부(30)는 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 동공을 향해 반사시킴으로써 증강 현실용 화상을 제공한다.The reflector 30 provides an augmented reality image by reflecting image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image emitter 40 toward the user's pupil.

도 1의 반사부(30)는, 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로 형성되어 있는데, 이와 같이 반사부(30)를 동공 크기보다 작게 형성하면, 반사부(30)를 통해 동공으로 입사하는 빛에 대한 심도를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있다. 여기서, 심도(Depth of Field)라 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.The reflector 30 of FIG. 1 is formed to a size smaller than the size of a human pupil, that is, 8 mm or less. In this way, when the reflector 30 is formed smaller than the pupil size, the pupil passes through the reflector 30. The depth of field for the incident light can be made almost infinite, that is, the depth of field can be made very deep. Here, the term "depth of field" refers to a range recognized as being in focus. As the depth of field increases, the focal distance for the augmented reality image also increases. Even if the focal length for the world is changed, the focus of the image for augmented reality is always recognized as correct regardless of this. This can be regarded as a kind of pinhole effect. Therefore, regardless of whether the user changes the focal length while gazing at a real object existing in the real world, a clear virtual image can always be provided for an augmented reality image.

그러나, 이러한 기술은 화상 출사부(40)에 평행광을 위한 콜리메이터 등과 같은 추가적인 광학 수단이 필요하므로 장치의 크기, 두께 및 부피가 커진다는 한계가 있다.However, this technique has limitations in that the size, thickness, and volume of the device increase because an additional optical means such as a collimator for parallel light is required in the image output unit 40 .

이러한 문제를 해결하기 위해서, 화상 출사부(40)에 콜리메이터를 사용하지 않고 광학 수단(10) 내부에 오목 거울과 같은 반사부를 매립하여 배치함으로써 콜리메이터의 기능을 수행하도록 하는 방법을 생각할 수 있는데, 이러한 구성에 의하면 화상 출사부(40)의 크기, 두께 및 부피를 줄일 수 있는 장점이 있다.In order to solve this problem, a method of performing the function of a collimator by embedding and arranging a reflector such as a concave mirror inside the optical means 10 without using a collimator in the image output unit 40 can be considered. According to the configuration, there is an advantage in that the size, thickness and volume of the image output unit 40 can be reduced.

도 2는 화상 출사부(40)에 콜리메이터가 구비된 도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)와 콜리메이터의 기능을 수행하는 보조 반사부(20)가 내부에 배치된 증강 현실용 광학 장치(100-1)의 측면도를 비교하여 나타낸 것이다.FIG. 2 is an optical device 100 for augmented reality in which the optical device 100 for augmented reality of FIG. 1 in which a collimator is provided in the image output unit 40 and an auxiliary reflector 20 performing the function of the collimator are disposed therein. It is shown by comparing the side view of -1).

도 2의 좌측에 도시된 도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)는 화상 출사부(40)가 디스플레이 장치(41)와 콜리메이터(42)로 구성되어 있으며, 도 2의 우측의 증강 현실용 광학 장치(100-1)는 화상 출사부(40)가 콜리메이터(42) 없이 디스플레이 장치(41)만으로 구성되어 있음을 알 수 있다.In the optical device 100 for augmented reality of FIG. 1 shown on the left side of FIG. 2, the image output unit 40 is composed of the display device 41 and the collimator 42, and the optical device for augmented reality on the right side of FIG. 2 is configured. In the apparatus 100-1, it can be seen that the image output unit 40 is composed of only the display device 41 without the collimator 42.

도 2의 우측의 증강 현실용 광학 장치(100-1)는 화상 출사부(40)에 콜리메이터(42)를 사용하지 않는 대신 광학 수단(10) 내부에 콜리메이터의 기능을 수행할 수 있는 오목 거울 형태의 보조 반사부(20)가 배치되어 있으며, 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광은 보조 반사부(20)에 의해 반사된 후 반사부(30)로 전달되고, 반사부(30)는 전달된 증강 현실 화상광을 동공으로 전달하게 된다.The optical device 100-1 for augmented reality on the right side of FIG. 2 is in the form of a concave mirror capable of performing the function of a collimator inside the optical means 10 instead of using the collimator 42 in the image output unit 40. The auxiliary reflector 20 is disposed, and the augmented reality image light emitted from the image emitter 40 is reflected by the auxiliary reflector 20 and then transmitted to the reflector 30, and the reflector 30 ) transmits the transmitted augmented reality image light to the pupil.

이와 같이, 도 2의 우측에 나타낸 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100-1)는 도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)와 같은 기능을 수행하면서도, 화상 출사부(40)에 콜리메이터와 같은 구성을 사용하지 않기 때문에 도 2의 좌측에 나타낸 바와 같은 외장형 콜리메이터를 사용하는 증강 현실용 광학 장치(100)에 비해 크기, 부피, 두께, 무게 등의 폼 팩터를 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다.As such, the optical device 100-1 for augmented reality as shown on the right side of FIG. 2 performs the same function as the optical device 100 for augmented reality of FIG. Since the configuration is not used, form factors such as size, volume, thickness, and weight can be significantly reduced compared to the optical device 100 for augmented reality using an external collimator as shown in the left side of FIG. 2 .

그러나, 도 2의 우측에 나타낸 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100-1)는 고스트 이미지를 발생시키는 의도치 않은 실제 사물 화상광도 동공으로 전달할 수 있다는 문제가 있다.However, the optical device 100-1 for augmented reality as shown on the right side of FIG. 2 has a problem in that unintended real object image light generating a ghost image may be transmitted to the pupil.

도 3은 증강 현실용 광학 장치(100-1)에서 고스트 이미지의 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a principle of generating a ghost image in the optical device 100-1 for augmented reality.

도 3을 참조하면, 실제 사물로부터의 화상광인 실제 사물 화상광은 광학 수단(10)을 거쳐 동공으로 직접 전달되는 한편, 보조 반사부(20)에 의해 반사되어 동공으로 전달되는 잡광이 존재하며, 잡광에 의해 동공으로 전달된 실제 사물 화상광은 광학 수단(10)을 거쳐 동공으로 직접 전달된 실제 사물 화상광과 다른 위치에 상이 형성되기 때문에 고스트 이미지를 발생시키게 된다.Referring to FIG. 3 , real object image light, which is image light from a real object, is directly transmitted to the pupil via the optical means 10, while miscellaneous light is reflected by the auxiliary reflector 20 and transmitted to the pupil. The real object image light transmitted to the pupil by the miscellaneous light is formed at a different position from the real object image light transmitted directly to the pupil through the optical means 10, and thus a ghost image is generated.

따라서, 폼 팩터를 줄이기 위하여 보조 반사부(20)를 사용한 도 2와 같은 내장형 콜리메이터를 사용하는 증강 현실용 광학 장치(100-1)에 있어서 발생할 수 있는 고스트 이미지 문제를 해결하는 동시에, 전술한 바와 같이 시야각(FOV, Field of View)을 확장시키고 장치의 크기, 두께, 무게 및 부피를 줄일 수 있으며 증강 현실 화상광에 대한 광 효율을 높일 수 있는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치가 요망되고 있다.Therefore, the ghost image problem that may occur in the optical device 100-1 for augmented reality using the built-in collimator as shown in FIG. 2 using the auxiliary reflector 20 to reduce the form factor is solved, and as described above Similarly, a compact augmented reality optical device capable of extending a field of view (FOV), reducing the size, thickness, weight, and volume of the device and increasing light efficiency for augmented reality image light is desired.

대한민국 등록특허공보 10-1660519호(2016.09.29 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1660519 (Announced on September 29, 2016)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄일 수 있으며 넓은 시야각을 제공할 수 있는 곡선 배치 구조를 갖는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and to provide an optical device for augmented reality having a curved arrangement structure capable of significantly reducing size, thickness, weight and volume and providing a wide viewing angle. do.

또한, 본 발명은, 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 실제 세계의 화상광이 사용자의 동공쪽으로 유출되는 것을 최소화함으로써 시스루(see-through)성을 보다 극대화하는 동시에 선명한 가상 이미지를 제공할 수 있으며, 증강 현실 화상광을 동공으로 반사시켜 전달하는 복수개의 반사부들을 곡선형으로 배치함으로써 넓은 시야각을 제공하고 증강 현실 화상광이 아이박스로 전달되는 광 효율을 개선할 수 있는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.In addition, the present invention can provide a clear virtual image while maximizing see-through by minimizing the leakage of image light of the real world, which can cause a ghost image, toward the user's pupil. A compact optical device for augmented reality that can provide a wide viewing angle and improve the light efficiency of delivering augmented reality image light to an eyebox by arranging a plurality of reflectors that reflect and transmit real image light to the pupil in a curved shape. It serves another purpose.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치로서, 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단; 상기 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되며, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광인 증강 현실 화상광을 제2 반사 수단으로 전달하는 제1 반사 수단; 상기 제1 반사 수단으로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달하도록 상기 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 복수개의 반사부를 포함하는 제2 반사 수단을 포함하고, 상기 광학 수단은, 실제 사물 화상광이 입사하는 제1 면과 상기 제2 반사 수단을 통해 전달되는 증강 현실 화상광 및 실제 사물 화상광이 사용자의 눈의 동공을 향해 출사하는 제2 면을 가지고, 상기 제2 반사 수단은, 상기 제1 반사 수단으로부터의 거리와 관계없이 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 동일한 거리를 갖거나 제1 반사 수단으로부터의 거리가 멀수록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 더 멀도록 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 반사부들로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및 상기 제1 반사 수단으로부터의 거리가 멀수록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 더 가깝도록 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 반사부들로 구성되는 제2 반사부 그룹으로 구성되고, 상기 제2 반사부 그룹과 상기 제1 반사 수단의 거리는 상기 제1 반사부 그룹과 상기 제1 반사 수단의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a compact optical device for augmented reality having a curved reflection structure, comprising: optical means for transmitting at least a part of real object image light toward a pupil of a user's eye; a first reflecting unit disposed inside the optical unit to be embedded in the optical unit, and transmitting augmented reality image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image output unit to the second reflecting unit; and a second reflector including a plurality of reflectors disposed and embedded in the optical means to reflect and transmit augmented reality image light transmitted from the first reflector toward a pupil of a user's eye, The means has a first surface on which real object image light is incident and a second surface on which augmented reality image light and real object image light transmitted through the second reflecting means are emitted toward the pupil of the user's eye, and 2 reflecting means has the same distance to the second face of the optical means regardless of the distance from the first reflecting means, or the greater the distance from the first reflecting means, the greater the distance to the second face of the optical means. a first reflector group composed of reflectors buried and disposed far away from the inside of the optical means; and a second reflector group composed of reflectors buried and disposed inside the optical means so that the distance from the first reflector is closer to the second surface of the optical means, and A distance between the reflector group and the first reflector is smaller than the distance between the first reflector group and the first reflector.

여기에서, 상기 화상 출사부로부터 출사된 증강 현실 화상광은 상기 광학 수단의 내부를 통해 상기 제1 반사 수단으로 전달되거나 상기 광학 수단의 내면에서 적어도 1회 이상 전반사되어 제1 반사 수단으로 전달될 수 있다.Here, the augmented reality image light emitted from the image emitter may pass through the inside of the optical means to the first reflecting means, or be totally reflected at least once on an inner surface of the optical means and transmitted to the first reflecting means. have.

또한, 상기 증강 현실 화상광을 반사시키는 제1 반사 수단의 반사면은, 실제 사물 화상광이 입사하는 광학 수단의 제1 면을 향하도록 배치될 수 있다.Also, a reflective surface of the first reflecting unit for reflecting the augmented reality image light may be disposed to face the first surface of the optical unit into which the real object image light is incident.

또한, 상기 제1 반사 수단의 반사면은 곡면으로 형성될 수 있다.Also, the reflective surface of the first reflecting unit may be formed as a curved surface.

또한, 상기 제1 반사 수단의 반사면은 광학 수단의 제1 면쪽으로 오목하게 형성될 수 있다.Also, the reflective surface of the first reflecting unit may be concave toward the first surface of the optical unit.

또한, 상기 제1 반사 수단의 폭 방향의 길이는 4mm 이하일 수 있다.In addition, the length of the first reflector in the width direction may be 4 mm or less.

또한, 상기 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부들은, 상기 제1 반사 수단으로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 동공을 향해 반사시켜 전달할 수 있도록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 경사각을 가지도록 배치될 수 있다.In addition, the plurality of reflectors constituting the second reflector have an inclination angle with respect to the second surface of the optical means so that the augmented reality image light transmitted from the first reflector can be reflected and transmitted toward the pupil. can be placed.

또한, 상기 복수개의 반사부 각각은, 4mm 이하의 크기로 형성될 수 있다.In addition, each of the plurality of reflectors may be formed to have a size of 4 mm or less.

또한, 상기 복수개의 반사부 각각은, 상기 제1 반사 수단으로부터 전달되는 증강 현실 화상광이 다른 반사 수단에 의해 차단되지 않도록 배치될 수 있다.Also, each of the plurality of reflectors may be disposed such that augmented reality image light transmitted from the first reflector is not blocked by other reflectors.

또한, 상기 복수개의 반사부들 중 적어도 일부는 하프 미러, 굴절 소자 또는 회절 소자 중 적어도 어느 하나로 형성된될 수 있다.In addition, at least some of the plurality of reflectors may be formed of at least one of a half mirror, a refraction element, and a diffraction element.

또한, 상기 복수개의 반사부들 중 적어도 일부는, 증강 현실 화상광을 반사시키는 면의 반대면에 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅될 수 있다.In addition, at least some of the plurality of reflectors may be coated with a material that does not reflect and absorbs light on a surface opposite to a surface that reflects augmented reality image light.

또한, 상기 제2 반사 수단은, 복수개로 구성되고, 상기 광학 수단을 사용자의 동공 정면에 두었을 때, 동공에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하고, 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 z축이라 할 때, 상기 복수개의 제2 반사 수단은 상기 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 배치될 수 있다.In addition, the second reflection means is composed of a plurality of pieces, and when the optical means is placed in front of the user's pupil, the front direction from the pupil is referred to as the x-axis, and the x-axis is defined as the vertical line from the image output unit to the x-axis. When a line segment parallel to and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the y-axis, and a line segment perpendicular to the x-axis and the y-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the z-axis, the plurality of second reflecting means It can be placed along an imaginary straight line parallel to the z-axis.

또한, 상기 제2 반사 수단 각각은, 각각의 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부들 각각이, 인접하는 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부 중 어느 하나와 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 위치하도록 나란하게 배치될 수 있다.In addition, in each of the second reflecting means, each of the plurality of reflecting parts constituting each second reflecting means has a virtual image parallel to one of the plurality of reflecting parts constituting the adjacent second reflecting means and the z-axis. They may be arranged side by side so as to be located along a straight line.

또한, 상기 제2 반사 수단 각각은, 복수개의 제2 반사 수단 각각을 구성하는 복수개의 반사부들 중 적어도 일부가, 인접하는 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부들에 대해 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 나란하게 위치하지 않도록 배치될 수 있다.In addition, in each of the second reflecting means, at least a portion of the plurality of reflecting parts constituting each of the plurality of second reflecting means is parallel to the z-axis with respect to the plurality of reflecting parts constituting the adjacent second reflecting means. It can be arranged so as not to be located side by side along the straight line of.

또한, 증강 현실용 광학 장치를 사용자의 동공 정면에 두었을 때, 동공에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하고, 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 z축이라 할 때, 상기 복수개의 반사부들은 상기 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 연장되는 바 형태로 형성될 수 있다.In addition, when the optical device for augmented reality is placed in front of the user's pupil, the front direction from the pupil is referred to as the x-axis, and the x-axis is parallel to the vertical line from the image output unit to the x-axis while passing between the inner surfaces of the optical means. When the line segment is referred to as the y-axis and the line segment perpendicular to the x-axis and the y-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the z-axis, the plurality of reflectors extend along an imaginary straight line parallel to the z-axis It can be formed into a bar shape.

또한, 상기 제1 반사 수단은, x축 방향에서 보았을 때, 중앙 부분에서 좌우의 양 단부쪽으로 갈수록 제2 반사 수단에 더 가깝도록 연장되어 형성될 수 있다.Also, when viewed in the x-axis direction, the first reflector may be formed to extend closer to the second reflector toward both left and right ends from the central portion.

또한, 상기 화상 출사부로부터 출사된 증강 현실 화상광이 광학 수단으로 입사하는 제3 면이 굴절능을 가지도록 곡면으로 형성될 수 있다.Also, a third surface on which the augmented reality image light emitted from the image emitter is incident to the optical unit may be formed as a curved surface to have refractive power.

또한, 상기 화상 출사부와 상기 제3 면 사이에 보조 광학 수단이 배치될 수 있다.In addition, an auxiliary optical unit may be disposed between the image output unit and the third surface.

또한, 상기 제2 반사 수단은 복수개로 구성되고, 상기 광학 수단을 사용자의 동공 정면에 두었을 때, 동공에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하고, 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 z축이라 할 때, 상기 각각의 제2 반사 수단과 광학 수단의 제2 면과의 거리가 모두 동일하지는 않도록 배치되는 제2 반사 수단이 적어도 하나 이상 존재할 수 있다.In addition, the second reflection means is composed of a plurality of pieces, and when the optical means is placed in front of the user's pupil, the front direction from the pupil is referred to as the x-axis, and along the x-axis with respect to a vertical line from the image output unit to the x-axis. When a line segment parallel to and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the y-axis, and a line segment orthogonal to the x-axis and the y-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the z-axis, each of the second reflecting means and the optical means There may be at least one second reflector disposed so that the distance from the second surface of the second surface is not all the same.

본 발명에 의하면, 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄일 수 있으며 넓은 시야각을 제공할 수 있는 곡선 배치 구조를 갖는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an optical device for augmented reality having a curved arrangement structure capable of significantly reducing size, thickness, weight and volume and providing a wide viewing angle.

또한, 본 발명은, 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 실제 세계의 화상광이 사용자의 동공쪽으로 유출되는 것을 최소화함으로써 시스루(see-through)성을 보다 극대화하는 동시에 선명한 가상 이미지를 제공할 수 있으며, 증강 현실 화상광을 동공으로 반사시켜 전달하는 복수개의 반사부들을 곡선형으로 배치함으로써 넓은 시야각을 제공하고 증강 현실 화상광이 아이박스로 전달되는 광 효율을 개선할 수 있는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a clear virtual image while maximizing see-through by minimizing the leakage of image light of the real world, which can cause a ghost image, toward the user's pupil. A compact optical device for augmented reality that can provide a wide viewing angle and improve the light efficiency of delivering augmented reality image light to an eyebox by arranging a plurality of reflectors that reflect and transmit real image light to the pupil in a curved shape. can provide

도 1은 상기 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100)를 나타낸 도면이다.
도 2는 화상 출사부(40)에 콜리메이터가 구비된 도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)와 콜리메이터의 기능을 수행하는 보조 반사부(20)가 내부에 배치된 증강 현실용 광학 장치(100-1)의 측면도를 비교하여 나타낸 것이다.
도 3은 증강 현실용 광학 장치(100-1)에서 고스트 이미지의 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 광 시야각을 위한 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(200)의 측면도 및 사시도를 나타낸 것이다.
도 6은 제1 반사 수단(20)이 고스트 이미지를 차단하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 12는 광학 수단(10)의 내면에서의 전반사 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(300)의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 13은 증강 현실용 광학 장치(300)의 사시도이고 도 14는 증강 현실용 광학 장치(300)의 정면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(400)의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 15는 증강 현실용 광학 장치(400)의 사시도이고, 도 16은 증강 현실용 광학 장치(400)의 정면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(500)의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 17은 증강 현실용 광학 장치(500)의 사시도이고, 도 18은 증강 현실용 광학 장치(500)의 정면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(600)를 나타낸 것으로서, z축 방향에서 바라본 측면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(700)를 나타낸 것으로서, z축 방향에서 바라본 측면도이다.
도 21은 증강 현실용 광학 장치(800)를 동공(40)쪽에서 바라 본 정면도이다.
도 22는 증강 현실용 광학 장치(800)를 전술한 바와 같은 z축 방향에서 바라 본 측면도이다.
도 23은 증강 현실용 광학 장치(800)를 전술한 바와 같은 y축 방향에서 바라 본 평면도이다.1 is a diagram showing an optical device 100 for augmented reality as disclosed in Patent Document 1 above.
FIG. 2 is an optical device 100 for augmented reality in which the optical device 100 for augmented reality of FIG. 1 in which a collimator is provided in the image output unit 40 and an auxiliary reflector 20 performing the function of the collimator are disposed therein. It is shown by comparing the side view of -1).
3 is a diagram for explaining a principle of generating a ghost image in the optical device 100-1 for augmented reality.
4 and 5 show a side view and a perspective view of a compact augmented reality optical device 200 having a curved reflective structure for a wide viewing angle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a principle of blocking a ghost image by the first reflecting unit 20. Referring to FIG.
7 to 12 are diagrams for explaining the total reflection structure on the inner surface of the optical means 10.
13 and 14 are diagrams showing the configuration of an optical device 300 for augmented reality according to another embodiment of the present invention. FIG. 13 is a perspective view of the optical device 300 for augmented reality and FIG. 14 is an optical device for augmented reality. It is a front view of device 300 .
15 and 16 are diagrams showing the configuration of an optical device 400 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, FIG. 15 is a perspective view of the optical device 400 for augmented reality, and FIG. 16 is an augmented reality It is a front view of the optical device 400 for use.
17 and 18 are diagrams showing the configuration of an optical device 500 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, FIG. 17 is a perspective view of the optical device 500 for augmented reality, and FIG. 18 is an augmented reality It is a front view of the optical device 500 for use.
19 is a side view of an optical device 600 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, viewed from the z-axis direction.
20 is a side view of an optical device 700 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, viewed from the z-axis direction.
21 is a front view of the optical device 800 for augmented reality viewed from the pupil 40 side.
22 is a side view of the optical device 800 for augmented reality viewed from the z-axis direction as described above.
23 is a plan view of the optical device 800 for augmented reality viewed from the y-axis direction as described above.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 광 시야각을 위한 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(200)의 측면도 및 사시도를 나타낸 것이다.4 and 5 show a side view and a perspective view of a compact augmented reality optical device 200 having a curved reflective structure for a wide viewing angle according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 광 시야각을 위한 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치(200, 이하 간단히 "증강 현실용 광학 장치(200)"라 한다)는, 광학 수단(10), 제1 반사 수단(20) 및 제2 반사 수단(30)을 포함한다.4 and 5, a compact augmented reality optical device 200 (hereinafter simply referred to as "augmented reality optical device 200") having a curved reflective structure for a wide viewing angle according to the present embodiment, means (10), a first reflecting means (20) and a second reflecting means (30).

광학 수단(10)은, 실제 사물로부터 출사된 화상광인 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공(50)을 향해 투과시키는 수단이다.The optical means 10 is means for transmitting at least a part of real object image light, which is image light emitted from the real object, toward the pupil 50 of the user's eye.

여기에서, 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 동공(50)을 향해 투과시킨다는 것은 실제 사물 화상광의 빛 투과율이 반드시 100%일 필요는 없다는 의미이다.Here, transmitting at least a part of the real object image light toward the pupil 50 means that the light transmittance of the real object image light does not necessarily have to be 100%.

광학 수단(10)은, 서로 대향하도록 배치된 제1 면(11)과 제2 면(12)을 구비한다. 제1 면(11)은 실제 사물 화상광이 입사하는 면이고, 제2 면(12)은 제2 반사 수단(30)에서 반사된 증강 현실용 화상에 상응하는 증강 현실 화상광 및 제1 면(11)을 통과한 실제 사물 화상광이 사용자의 눈의 동공(50)을 향해 출사하는 면이다.The optical means 10 has a first face 11 and a second face 12 disposed to face each other. The first surface 11 is a surface on which real object image light is incident, and the second surface 12 is the first surface ( 11) is the surface on which real object image light that has passed through is emitted toward the pupil 50 of the user's eye.

도 4 및 도 5의 실시예에서 광학 수단(10)의 제1 면(11)과 제2 면(12)은 서로 평행하도록 배치되어 있으나 이는 예시적인 것이며 서로 평행하지 않도록 배치될 수도 있음은 물론이다.In the embodiments of FIGS. 4 and 5 , the first surface 11 and the second surface 12 of the optical means 10 are arranged to be parallel to each other, but this is exemplary and may be arranged not to be parallel to each other. .

도 4 및 도 5의 실시예에서는, 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사되어 제1 반사 수단(20)으로 전달되고, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사 수단(30)으로 전달되고, 제2 반사 수단(30)에서 다시 반사되어 광학 수단(10)의 제2 면(12)을 통해 동공(50)으로 출사하도록 구성되어 있다.4 and 5, the augmented reality image light emitted from the image emitting unit 40 is totally reflected by the first surface 11 of the optical means 10 and transmitted to the first reflecting means 20; The augmented reality image light reflected by the first reflector 20 is transmitted to the second reflector 30 and reflected again by the second reflector 30 to form the second surface 12 of the optical means 10. It is configured to emit through the pupil 50.

도 4 및 도 5의 실시예에는, 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광이 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 1회 전반사되어 제1 반사 수단(20)으로 전달되는 것으로 나타내었으나, 이는 예시적인 것이며 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 전반사 없이 또는 2회 이상의 전반사를 통해 제1 반사 수단(20)으로 전달될 수도 있다.4 and 5, the augmented reality image light emitted from the image emitting unit 40 is totally reflected once by the first surface 11 of the optical unit 10 and transmitted to the first reflecting unit 20. However, this is exemplary and the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 may be transmitted to the first reflection unit 20 without total reflection or through two or more total reflections.

여기에서, 제2 반사 수단(30)은 복수개의 반사부(31~35)로 구성되며, 본 명세서에서 제2 반사 수단(30)은 복수개의 반사부(31~35)를 통칭하는 것으로 한다. 제2 반사 수단(30)의 상세 구성에 대해서는 후술한다.Here, the second reflector 30 is composed of a plurality of reflectors 31 to 35, and in this specification, the second reflector 30 collectively refers to the plurality of reflectors 31 to 35. The detailed configuration of the second reflection unit 30 will be described later.

한편, 화상 출사부(40)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광인 증강 현실 화상광을 출사하는 수단으로서, 예컨대 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치일 수 있다.Meanwhile, the image emitter 40 is means for emitting augmented reality image light corresponding to an image for augmented reality, and may be, for example, a display device such as a small LCD.

이러한 화상 출사부(40) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서의 화상 출사부(40)는 앞서 발명의 배경이 되는 기술 부분에서 설명한 바와 같이 콜리메이터와 같은 구성은 포함하지 않는다Since the image output unit 40 itself is not a direct object of the present invention and is known in the prior art, a detailed description thereof will be omitted. However, the image ejection unit 40 in this embodiment does not include a structure such as a collimator as described above in the background of the present invention.

한편, 증강 현실용 화상이라 함은, 화상 출사부(40), 광학 수단(10), 제1 반사 수단(20) 및 제2 반사 수단(30)을 통해 사용자의 동공(50)으로 전달되는 가상 화상을 의미하며, 예컨대 이미지 형태의 정지 영상이거나 동영상과 같은 것일 수 있다. Meanwhile, an image for augmented reality refers to a virtual image transmitted to the user's pupil 50 through the image output unit 40, the optical means 10, the first reflection means 20 and the second reflection means 30. It refers to an image, and may be, for example, a still image in the form of an image or a moving image.

이러한 증강 현실용 화상은 화상 출사부(40), 광학 수단(10), 제1 반사 수단(20) 및 제2 반사 수단(30)에 의해 사용자의 동공(50)으로 전달됨으로써 사용자에게 가상 화상으로서 제공되고, 이와 동시에 사용자는 실제 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 실제 사물 화상광을 광학 수단(10)을 통해 전달받음으로써 증강 현실 서비스를 제공받을 수 있게 된다.The image for augmented reality is transmitted to the user's pupil 50 by the image emitting unit 40, the optical unit 10, the first reflection unit 20 and the second reflection unit 30, so that the user receives it as a virtual image. At the same time, the user can receive an augmented reality service by receiving real object image light emitted from a real object existing in the real world through the optical means 10 .

다음으로, 제1 반사 수단(20)에 대해 설명한다.Next, the first reflecting unit 20 will be described.

제1 반사 수단(20)은, 광학 수단(10)의 내부에 매립되어 배치되며, 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광을 제2 반사 수단(30)으로 전달하는 수단이다. The first reflecting unit 20 is disposed and embedded in the optical unit 10, and is a means for transmitting augmented reality image light emitted from the image output unit 40 to the second reflecting unit 30.

도 4의 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 화상 출사부(40)는 광학 수단(10)의 제1 면(11)을 향해 증강 현실 화상광을 출사하고, 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사된 증강 현실 화상광은 제1 반사 수단(20)으로 전달된다. 이후, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사 수단(30)으로 전달되고 제2 반사 수단(30)에서 다시 반사되어 동공(50)을 향해 출사된다. In the embodiment of FIG. 4 , as described above, the image emitting unit 40 emits augmented reality image light toward the first surface 11 of the optical means 10, and the first surface of the optical means 10. The augmented reality image light totally reflected in (11) is transmitted to the first reflecting means (20). Thereafter, the augmented reality image light reflected by the first reflector 20 is transmitted to the second reflector 30, reflected again by the second reflector 30, and emitted toward the pupil 50.

제1 반사 수단(20)은, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 반사 수단(30)을 사이에 두고 화상 출사부(40)와 대향하도록 광학 수단(10)의 내부에 매립되어 배치된다. As shown in FIGS. 4 and 5 , the first reflecting unit 20 is disposed embedded in the optical unit 10 to face the image output unit 40 with the second reflecting unit 30 interposed therebetween. do.

또한, 제1 반사 수단(20)은 제2 반사 수단(30)을 향해 증강 현실용 화상광을 반사시킬 수 있도록 광학 수단(10)의 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이의 내부에 매립되어 배치된다. 즉, 제1 반사 수단(20)은 화상 출사부(40)로부터 출사되어 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사되어 입사하는 증강 현실 화상광을 제2 반사 수단(30)으로 반사시켜 전달할 수 있도록, 화상 출사부(40), 제2 반사 수단(30) 및 동공(50)의 상대적인 위치를 고려하여 광학 수단(10)의 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이의 광학 수단(10)의 내부의 적절한 위치에 배치된다.In addition, the first reflecting means 20 is configured to reflect the image light for augmented reality toward the second reflecting means 30 between the first surface 11 and the second surface 12 of the optical means 10. It is buried and placed inside. That is, the first reflecting unit 20 reflects the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 and totally reflected on the first surface 11 of the optical unit 10 and incident to the second reflecting unit 30. between the first surface 11 and the second surface 12 of the optical means 10 in consideration of the relative positions of the image emitting unit 40, the second reflecting means 30 and the pupil 50 It is disposed at an appropriate position inside the optical means 10 of the.

도 4 및 도 5의 실시예에서는, 제1 반사 수단(20)은, 증강 현실 화상광을 반사시키는 제1 반사 수단(20)의 반사면(21)이 실제 사물 화상광이 입사하는 면, 즉, 광학 수단(10)의 제1 면(11)을 향하도록 광학 수단(10)의 내부에 매립되어 배치되어 있는데, 이러한 구성에 의하면 실제 사물로부터 출사되어 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 실제 사물 화상광(잡광)을 효율적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다.4 and 5, the first reflecting means 20 reflects the augmented reality image light, the reflecting surface 21 of the first reflecting means 20 is the surface on which the real object image light is incident, that is, , It is embedded and disposed inside the optical means 10 so as to face the first surface 11 of the optical means 10. According to this configuration, real object image light emitted from a real object and capable of generating a ghost image It has the advantage of being able to efficiently remove (stratlight).

또한, 제1 반사 수단(20)의 반사면(21)은 곡면으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 반사 수단(20)의 반사면(21)은 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 광학 수단(10)의 제1 면(11) 방향으로 오목하게 형성된 오목 거울일 수 있으며, 이러한 경우 제1 반사 수단(20)이 화상 출사부(40)에서 출사된 증강 현실 화상광을 시준시키는 콜리메이터(collimator)로서의 역할을 수행할 수 있고, 따라서 화상 출사부(40)에 콜리메이터와 같은 구성을 사용할 필요가 없다.In addition, the reflective surface 21 of the first reflecting unit 20 may be formed as a curved surface. For example, the reflecting surface 21 of the first reflecting unit 20 may be a concave mirror concavely formed in the direction of the first surface 11 of the optical unit 10 as shown in FIGS. 4 and 5, in this case The first reflection unit 20 may serve as a collimator for collimating the augmented reality image light emitted from the image output unit 40, and therefore, the same configuration as the collimator may be used for the image output unit 40. no need.

도 6은 제1 반사 수단(20)이 고스트 이미지를 차단하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for explaining a principle of blocking a ghost image by the first reflecting unit 20. Referring to FIG.

도 6에서는 설명의 편의를 위해, 제2 반사 수단(30)은 생략하였다.In FIG. 6 , for convenience of explanation, the second reflecting unit 30 is omitted.

도 6에 나타낸 바와 같이, 실제 사물로부터 출사되어 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 실제 사물 화상광(잡광)은 제1 반사 수단(20)으로 입사하는데, 전술한 바와 같이, 제1 반사 수단(20)은 실제 사물 화상광이 입사하는 광학 수단(10)의 제1 면(11)을 향하도록 배치되어 있으므로, 제1 반사 수단(20)의 반사면(21)에서 반사된 실제 사물 화상광(잡광)은 광학 수단(10)의 제2 면(12)을 향해 출사하고, 광학 수단(10)의 제2 면(12)에서 다시 전반사되어 화상 출사부(40) 방향으로 전달됨을 알 수 있다. 따라서, 실제 사물로부터 출사되어 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 잡광은 광학 수단(10) 내부에서 소멸되고, 동공(50)쪽으로 유출되지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, real object image light (stray light) emitted from a real object and capable of generating a ghost image enters the first reflecting unit 20. As described above, the first reflecting unit 20 is arranged so as to face the first surface 11 of the optical means 10 on which the real object image light is incident, the real object image light reflected from the reflecting surface 21 of the first reflecting means 20 (miscellaneous light) It can be seen that silver is emitted toward the second surface 12 of the optical means 10, is totally reflected again on the second surface 12 of the optical means 10, and is transmitted in the direction of the image output unit 40. Accordingly, it can be seen that miscellaneous light emitted from a real object and generating a ghost image is extinguished inside the optical means 10 and does not leak toward the pupil 50 .

다만, 이러한 원리는 제1 반사 수단(20)에서 반사된 실제 사물 화상광(잡광)이 광학 수단(10)의 외부로 유출되지 않기 위한 기본적인 원리를 설명한 것으로서, 실제로는 광학 수단(10)의 형태, 굴절률, 눈과 제1 반사 수단(20)의 위치, 동공(50) 크기 및 아이릴리프(eye relief) 등을 고려하여 제1 반사 수단(20)에 반사되어 동공(50)으로 들어오는 잡광을 최소화 시킬 수 있도록 제1 반사 수단(20)의 위치와 방향이 적절히 조절되어야 한다.However, this principle explains the basic principle for preventing real object image light (stray light) reflected by the first reflecting unit 20 from leaking out to the outside of the optical unit 10, which is actually the shape of the optical unit 10. , the refractive index, the position of the eye and the first reflector 20, the size of the pupil 50, the eye relief, etc., to minimize stray light reflected by the first reflector 20 and entering the pupil 50 The position and direction of the first reflecting means 20 should be appropriately adjusted so as to be able to do so.

한편, 후술하는 바와 같이 제2 반사 수단(30)의 크기는 사람의 일반적인 동공의 크기인 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성되는데, 이러한 점을 고려하여 제1 반사 수단(20)의 폭 방향의 길이는 제2 반사 수단(30)의 크기에 상응하도록 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성한다.On the other hand, as will be described later, the size of the second reflector 30 is formed to be 8 mm or less, more preferably 4 mm or less, which is the size of a general human pupil. Considering this point, the size of the first reflector 20 The length in the width direction is formed to be 8 mm or less, more preferably 4 mm or less to correspond to the size of the second reflecting means (30).

여기에서, 제1 반사 수단(20)의 폭 방향이란, 도 4 및 도 5에서는 광학 수단(10)의 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이의 방향을 의미한다. 도 5를 참조하면, 제1 반사 수단(20)의 폭 방향의 길이는 z축 방향에서 광학 수단(10)을 바라 보았을 때의 제1 반사 수단(20)의 길이이다.Here, the width direction of the first reflecting unit 20 means a direction between the first surface 11 and the second surface 12 of the optical unit 10 in FIGS. 4 and 5 . Referring to FIG. 5 , the length of the first reflecting unit 20 in the width direction is the length of the first reflecting unit 20 when the optical unit 10 is viewed in the z-axis direction.

또한, 제1 반사 수단(20)은, 사용자가 동공(50)을 통해 제1 반사 수단(20)을 가급적 거의 인식할 수 없도록 하기 위하여 사용자가 동공(50)을 통해 정면에서 보았을 때의 두께를 매우 얇게 하는 것이 바람직하다In addition, the first reflector 20 has a thickness when the user sees it from the front through the pupil 50 so that the user can hardly recognize the first reflector 20 through the pupil 50. It is desirable to make it very thin

또한, 제1 반사 수단(20)은 빛을 부분적으로 반사시키는 하프 미러(half mirror)와 같은 수단으로 구성할 수도 있다.In addition, the first reflection unit 20 may be configured with a unit such as a half mirror that partially reflects light.

또한, 제1 반사 수단(20)은 반사 수단 이외의 기타 굴절 소자 또는 회절 소자로 형성할 수도 있다.In addition, the first reflecting unit 20 may be formed of other refractive or diffractive elements other than the reflecting unit.

또한, 제1 반사 수단(20)은 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과시키는 노치 필터(notch filter) 등과 같은 광학 소자로 형성할 수도 있다.In addition, the first reflection unit 20 may be formed of an optical element such as a notch filter that selectively transmits light according to wavelengths.

또한, 제1 반사 수단(20)의 증강 현실 화상광을 반사시키는 반사면(21)의 반대면을 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅할 수도 있다.In addition, the surface opposite to the reflection surface 21 reflecting the augmented reality image light of the first reflection means 20 may be coated with a material that absorbs light without reflecting it.

다음으로, 제2 반사 수단(30)에 대해 설명한다.Next, the second reflection means 30 will be described.

제2 반사 수단(30)은, 광학 수단(10)의 내부에 매립되어 배치되며, 제1 반사 수단(20)으로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공(50)을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 수단으로서, 복수개의 반사부(31~35)로 형성된다.The second reflector 30 is disposed and buried inside the optical means 10, and reflects and transmits the augmented reality image light transmitted from the first reflector 20 toward the pupil 50 of the user's eye. As a means for providing an image for augmented reality to the user by doing so, it is formed of a plurality of reflectors 31 to 35.

복수개의 반사부(31~35)는, 제1 반사 수단(20)으로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 각각 반사시켜 사용자의 동공(50)으로 전달할 수 있도록 광학 수단(10)의 내부에 매립되어 배치된다. The plurality of reflectors 31 to 35 are disposed embedded in the optical means 10 so that the augmented reality image light transmitted from the first reflection means 20 can be reflected and transmitted to the pupil 50 of the user. do.

전술한 바와 같이, 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광은 제1 반사 수단(20)을 통해 제2 반사 수단(30)으로 전달되므로, 제2 반사 수단(30)을 구성하는 복수개의 반사부(31~35)들은 제1 반사 수단(20)과 동공(50)의 위치를 고려하여 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 대해 적절한 경사각을 가지도록 배치된다.As described above, since the augmented reality image light emitted from the image emitting unit 40 is transmitted to the second reflecting unit 30 through the first reflecting unit 20, a plurality of the plurality of second reflecting units 30 are formed. The two reflectors 31 to 35 are disposed to have an appropriate inclination angle with respect to the second surface 12 of the optical means 10 in consideration of the positions of the first reflection means 20 and the pupil 50 .

복수개의 반사부(31~35) 각각은, 앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 설명한 바와 같이, 심도를 깊게 하여 핀홀 효과를 얻을 수 있도록 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성된다.Each of the plurality of reflectors 31 to 35 has a size smaller than the size of a human pupil, that is, 8 mm or less, more preferably formed to 4 mm or less.

즉, 복수개의 반사부(31~35) 각각은, 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기로 형성되는데, 이에 의해 각 반사부(31~35)를 통해 동공(50)으로 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.That is, each of the plurality of reflectors 31 to 35 is formed in a size smaller than the general pupil size of a person, whereby the depth of light incident to the pupil 50 through each reflector 31 to 35 ( Depth of Field) can be set to almost infinity, that is, the depth of field can be made very deep, so even if the user changes the focal length for the real world while gazing at the real world, the focus of the augmented reality image is always recognized as correct regardless of this. can cause a pinhole effect.

여기에서, 복수개의 반사부(31~35) 각각의 크기라 함은, 각 반사부(31~35)의 가장자리 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이를 의미하는 것으로 정의한다.Here, the size of each of the plurality of reflectors 31 to 35 is defined as the maximum length between any two points on the edge boundary line of each reflector 31 to 35 .

또한, 복수개의 반사부(31~35) 각각의 크기는, 동공(50)과 반사부(31~35) 사이의 직선에 수직하면서 동공(50)의 중심을 포함하는 평면에 각 반사부(31~35)를 투영한 정사영의 가장자리 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수 있다.In addition, the size of each of the plurality of reflectors 31 to 35 is perpendicular to the straight line between the pupil 50 and the reflectors 31 to 35, and each reflector 31 is placed on a plane including the center of the pupil 50. ~35) can be the maximum length between any two points on the edge boundary of the orthographic projection.

한편, 복수개의 반사부(31~35) 각각은 제1 반사 수단(20)으로부터 전달되는 증강 현실 화상광이 다른 반사부(31~35)들에 의해 차단되지 않도록 배치된다. 이를 위하여, 제2 반사 수단(30) 및 복수개의 반사부(31~35)들을 다음과 같이 구성한다.Meanwhile, each of the plurality of reflectors 31 to 35 is disposed so that augmented reality image light transmitted from the first reflector 20 is not blocked by the other reflectors 31 to 35 . To this end, the second reflector 30 and the plurality of reflectors 31 to 35 are configured as follows.

즉, 제2 반사 수단(30)을 복수개의 반사부(31,32)로 구성되는 제1 반사부 그룹(30A)과 복수개의 반사부(33~35)로 구성되는 제2 반사부 그룹(30B)으로 구성하되, 제2 반사부 그룹(30B)과 제1 반사 수단(20)의 거리를 제1 반사부 그룹(30A)과 제1 반사 수단(20)의 거리보다 작도록 배치한다.That is, the second reflector 30 includes a first reflector group 30A composed of a plurality of reflectors 31 and 32 and a second reflector group 30B composed of a plurality of reflectors 33 to 35. ), but the distance between the second reflector group 30B and the first reflector 20 is smaller than the distance between the first reflector group 30A and the first reflector 20.

여기에서, 제1 반사부 그룹(30A)은, 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리와 관계없이 광학 수단의 제2 면(12)에 대해 동일한 거리를 갖거나 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리가 멀수록 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 대해 더 멀도록 광학 수단(10)의 내부에 매립되어 배치되는 복수개의 반사부(31,32)로 구성된다.Here, the first reflector group 30A has the same distance to the second surface 12 of the optical means regardless of the distance from the first reflecting means 20 or from the first reflecting means 20. It is composed of a plurality of reflectors 31 and 32 buried inside the optical means 10 so that the farther the distance is from the second surface 12 of the optical means 10.

또한, 제2 반사부 그룹(30B)은, 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리가 멀수록 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 대해 더 가깝도록 광학 수단(10)의 내부에 매립되어 배치되는 복수개의 반사부(33~35)로 구성된다.In addition, the second reflector group 30B is located inside the optical means 10 so as to be closer to the second face 12 of the optical means 10 as the distance from the first reflector 20 increases. It consists of a plurality of reflectors 33 to 35 that are buried and disposed.

도 5를 참조하면, 광학 수단(10)을 사용자의 동공(50) 정면에 두었을 때, 동공(50)에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부(40)로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하면, z축은 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분이 된다. 이 때, z축 방향에서 광학 수단(10)을 보았을 때, 복수개의 반사부(31~35)들은 도 4에 나타낸 것처럼 전체적으로 완만한 "C"자형으로 배치된 것으로 보이게 된다.Referring to FIG. 5 , when the optical means 10 is placed in front of the user's pupil 50, the front direction in the pupil 50 is referred to as an x-axis, and a vertical line from the image output unit 40 to the x-axis If a line segment parallel to the x-axis and passing between the inner surfaces of the optical means 10 is referred to as the y-axis, the z-axis is a line segment passing between the inner surfaces of the optical means 10 and orthogonal to the x-axis and y-axis. At this time, when the optical means 10 is viewed in the z-axis direction, the plurality of reflectors 31 to 35 appear to be disposed in a generally gentle “C” shape as shown in FIG. 4 .

도 4 및 도 5에서는 제1 반사부 그룹(30A)을 구성하는 복수개의 반사부(31,32)가 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리가 멀수록 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 대해 더 멀어지게 배치된 형태만을 나타내었으나, 제1 반사부 그룹(30A)을 구성하는 복수개의 반사부(31,32)는 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리와 관계없이 광학 수단의 제2 면(12)에 대해 동일한 거리를 가지도록 배치될 수도 있음을 유의해야 한다.4 and 5, as the distance from the first reflector 20 increases, the plurality of reflectors 31 and 32 constituting the first reflector group 30A have a second surface of the optical means 10 ( 12), but the plurality of reflectors 31 and 32 constituting the first reflector group 30A are optical means regardless of the distance from the first reflector 20. It should be noted that it may be arranged to have the same distance with respect to the second surface 12 of the.

여기에서, 광학 수단(10)의 제1 면(11) 및 제2 면(12) 중 적어도 어느 하나가 곡면으로 형성되거나 동공(50) 중심으로부터 정면 방향으로의 직선에 대한 수직 평면과 평행하지 않고 경사각을 가지도록 형성되는 경우가 있을 수 있으므로, 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리가 멀수록 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 더 멀게 배치된다는 것은, 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리가 멀수록 동공(50)으로부터 정면 방향으로의 직선에 대한 수직 평면으로서 제2 면(12)과 동공(50) 사이에 존재하는 수직 평면에 더 멀게 배치되는 것을 의미하고, 마찬가지로 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리가 멀수록 광학 수단(10)의 제2 면(12)에서 더 가깝게 배치된다는 것은, 제1 반사 수단(20)으로부터의 거리가 멀수록 동공(50)으로부터 정면 방향으로의 직선에 대한 수직 평면으로서 제2 면(12)과 동공(50) 사이에 존재하는 수직 평면에서 더 가깝게 위치하도록 배치된다는 것을 의미한다.Here, at least one of the first surface 11 and the second surface 12 of the optical means 10 is formed as a curved surface or is not parallel to a plane perpendicular to a straight line from the center of the pupil 50 to the front direction. Since it may be formed to have an inclination angle, the farther the distance from the first reflecting means 20 is, the farther it is disposed on the second surface 12 of the optical means 10 means that the first reflecting means 20 ) means that the distance from the pupil 50 is further from the vertical plane that exists between the second face 12 and the pupil 50 as a vertical plane for a straight line in the frontal direction, and likewise The greater the distance from the first reflecting means 20, the closer it is to the second face 12 of the optical means 10. As a vertical plane to a straight line in the direction, it means positioned closer to the vertical plane existing between the second surface 12 and the pupil 50.

이러한 구성에 의하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화상 출사부(40)의 어느 한 점에서 출사한 증강 현실 화상광은 콜리메이터의 기능을 수행하는 제1 반사 수단(20)에 의해 반사되어 복수개의 반사부(31~35)로 각각 전달되고, 각각의 반사부(31~35)에서 반사된 평행광들은 동공(50)을 통해 사용자의 망막의 한 점으로 전달되어 상을 형성함을 알 수 있다.According to this configuration, as shown in FIG. 4, the augmented reality image light emitted from any one point of the image emitting unit 40 is reflected by the first reflecting means 20 that performs the function of a collimator and reflected into a plurality of reflections. It can be seen that the parallel lights transmitted to the units 31 to 35 and reflected from each of the reflectors 31 to 35 are transferred to a point on the retina of the user through the pupil 50 to form an image.

한편, 도 4 및 도 5에서는, 제1 반사부 그룹(30A)을 구성하는 각각 반사부(31,32)들은 인접하는 반사부(31,32)들이 연속적으로 구성된 것으로 나타내었으나, 이는 예시적인 것이며, 예컨대, 인접하지 않는 반사부로 제1 반사부 그룹(30A)을 구성할 수도 있다. 이는 제2 반사부 그룹(30B)의 경우에도 마찬가지이다.Meanwhile, in FIGS. 4 and 5 , the reflectors 31 and 32 constituting the first reflector group 30A are illustrated as having adjacent reflectors 31 and 32 continuously configured, but this is exemplary. , for example, the first reflector group 30A may be configured with non-adjacent reflectors. This is also true for the second reflector group 30B.

또한, 제1 반사부 그룹(30A) 및 제2 반사부 그룹(30B)은 복수개로 구성할 수도 있음은 물론이다.In addition, of course, the first reflector group 30A and the second reflector group 30B may be configured in plurality.

또한, 제2 반사 수단(30)을 구성하는 복수개의 반사부(31~35)들 전부가 제1 반사부 그룹(30A) 및 제2 반사부 그룹(30B) 중 어느 하나에 반드시 포함되어야 하는 것은 아니며, 반사 수단(30)을 구성하는 복수개의 반사부(31~35) 중 일부만으로 제1 반사부 그룹(30A) 및 제2 반사부 그룹(30B)을 구성할 수 있음은 물론이다.In addition, all of the plurality of reflectors 31 to 35 constituting the second reflector 30 must necessarily be included in any one of the first reflector group 30A and the second reflector group 30B. No, of course, the first reflector group 30A and the second reflector group 30B may be configured with only some of the plurality of reflectors 31 to 35 constituting the reflector 30 .

한편, 복수개의 반사부(31~35)들의 크기는 전부 동일할 필요는 없으며, 부분적으로 서로 다르게 할 수도 있다. Meanwhile, the sizes of the plurality of reflectors 31 to 35 do not have to be all the same, and may be partially different from each other.

또한, 복수개의 반사부(31~35)들은 서로 동일한 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하지만, 적어도 일부의 반사부(31~35)들의 간격을 다른 반사부(31~35)들의 간격과 다르게 배치할 수도 있다.In addition, it is preferable that the plurality of reflectors 31 to 35 are disposed at equal intervals, but the intervals of at least some of the reflectors 31 to 35 may be different from those of the other reflectors 31 to 35. may be

또한, 복수개의 반사부(31~35) 중 적어도 일부는 빛을 부분적으로 반사시키는 하프 미러(half mirror)와 같은 수단으로 구성할 수도 있다.In addition, at least some of the plurality of reflectors 31 to 35 may be configured with a means such as a half mirror that partially reflects light.

또한, 복수개의 반사부(31~35) 중 적어도 일부는, 반사 수단 이외의 기타 굴절 소자 또는 회절 소자로 형성할 수도 있다.In addition, at least some of the plurality of reflectors 31 to 35 may be formed of other refractive or diffractive elements other than the reflecting unit.

또한, 복수개의 반사부(31~35) 중 적어도 일부는 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과시키는 노치 필터(notch filter) 등과 같은 광학 소자로 구성될 수 있다. In addition, at least some of the plurality of reflectors 31 to 35 may be composed of an optical element such as a notch filter that selectively transmits light according to a wavelength.

또한, 복수개의 반사부(31~35) 중 적어도 일부에 대해서, 증강 현실 화상광을 반사시키는 면의 반대면을 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅할 수도 있다.In addition, with respect to at least some of the plurality of reflectors 31 to 35, surfaces opposite to surfaces reflecting augmented reality image light may be coated with a material that does not reflect light but absorbs it.

또한, 복수개의 반사부(31~35) 중 적어도 일부의 표면을 곡면으로 형성할 수도 있다. 여기에서, 상기 곡면은 오목면 또는 볼록면일 수 있다.In addition, the surfaces of at least some of the plurality of reflectors 31 to 35 may be formed as curved surfaces. Here, the curved surface may be a concave surface or a convex surface.

또한, 복수개의 반사부(31~35) 중 적어도 일부의 광학 수단(10)에 대한 경사각은 다른 반사부(31~35)와 상이하게 형성할 수 있다. In addition, the inclination angle of at least some of the plurality of reflectors 31 to 35 with respect to the optical means 10 may be formed to be different from that of the other reflectors 31 to 35 .

한편, 도 4 내지 도 5의 실시예에서는, 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광이 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 1회 전반사된 후 제1 반사 수단(20)으로 전달되는 것으로 설명하였으나, 전반사 없이 또는 2회 이상 전반사되는 구성도 가능하다.Meanwhile, in the embodiments of FIGS. 4 to 5 , after the augmented reality image light emitted from the image emitting unit 40 is totally reflected once by the first surface 11 of the optical unit 10, the first reflecting unit 20 ), but a configuration in which total reflection is performed without total reflection or two or more times is also possible.

도 7 내지 도 12는 광학 수단(10)의 내면에서의 전반사 구조를 설명하기 위한 도면이다.7 to 12 are views for explaining the total reflection structure on the inner surface of the optical means 10.

도 7은 광학 수단(10)의 내면에서 전반사가 이루어지지 않는 경우를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 전반사 없이 제1 반사 수단(20)으로 광학 수단(10)의 내부를 통해 직접 전달되고, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사 수단(30) 즉, 복수개의 반사부(31~35)에서 반사되어 동공(50)으로 전달됨을 알 수 있다.FIG. 7 shows a case in which total internal reflection does not occur on the inner surface of the optical means 10. As shown, the augmented reality image light emitted from the image emitter 40 passes through the first reflection means 20 without total reflection. The augmented reality image light transmitted directly through the inside of the unit 10 and reflected by the first reflecting unit 20 is reflected by the second reflecting unit 30, that is, the plurality of reflecting units 31 to 35, and is reflected in the pupil ( 50) can be seen.

도 8은 광학 수단(10)의 내면에서 2회 전반사가 이루어지는 경우를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사 되어 제1 반사 수단(20)으로 전달되고, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 다시 광학 수단(10)의 제1 면(11) 쪽으로 출사되어 제1 면(11)에서 다시 전반사된 후 제2 반사 수단(30)으로 전달되고, 여기에서 다시 반사되어 동공(50)으로 전달됨을 알 수 있다. 도 8은 도 5에서 설명한 바와 같은 z축 방향에서 도 7의 광학 수단(10)을 볼 때, 광학 수단(10)을 도 6에서 설명한 바와 같은 x축 상에서 이등분한 후, 이등분선을 제1 면(11)으로 하고, 이를 기준으로 도 7의 제1 반사 수단(20)을 대칭 이동시키는 것과 실질적으로 동일함을 알 수 있다.FIG. 8 shows a case in which total reflection occurs twice on the inner surface of the optical means 10. As shown, the augmented reality image light emitted from the image emitter 40 is emitted from the first surface 11 of the optical means 10. ) is totally reflected and transmitted to the first reflecting means 20, and the augmented reality image light reflected by the first reflecting means 20 is emitted toward the first surface 11 of the optical means 10 again and the first surface ( 11), it is transmitted to the second reflecting means 30 after being totally reflected again, and it can be seen that it is reflected again and transmitted to the pupil 50 there. 8 is a view of the optical means 10 of FIG. 7 in the z-axis direction as described in FIG. 5, after the optical means 10 is bisected on the x-axis as described in FIG. 11), and based on this, it can be seen that it is substantially the same as symmetrically moving the first reflecting unit 20 of FIG. 7 .

도 9는 광학 수단(10)의 내면에서 전반사가 이루어지지 않는 또 다른 경우를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 전반사 없이 제1 반사 수단(20)으로 광학 수단(10)의 내부를 통해 직접 전달되고, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사 수단(30) 즉, 복수개의 반사부(31~35)에서 반사되어 동공(50)으로 전달됨을 알 수 있다. 도 9의 예는 도 7과 유사하지만 화상 출사부(40)의 위치 및 제1 반사 수단(20)의 위치 및 각도에서 차이가 있다.FIG. 9 shows another case in which total internal reflection is not performed on the inner surface of the optical unit 10. As shown in the figure, the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 passes through the first reflection unit 20 without total reflection. The augmented reality image light transmitted directly through the inside of the optical means 10 and reflected by the first reflection means 20 is reflected by the second reflection means 30, that is, the plurality of reflectors 31 to 35. It can be seen that it is transmitted to the pupil 50. The example of FIG. 9 is similar to that of FIG. 7 but differs in the position of the image ejection unit 40 and the position and angle of the first reflecting unit 20 .

도 10은 광학 수단(10)의 내면에서 1회 전반사가 이루어지는 또 다른 경우를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 제1 반사 수단(20)으로 전달되고, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 광학 수단(10)의 제1 면(11) 쪽으로 출사되고, 제1 면(11)에서 다시 전반사된 후 제2 반사 수단(30)으로 전달되고, 여기에서 다시 반사되어 동공(50)으로 전달됨을 알 수 있다. 도 10은 도 5에서 설명한 바와 같은 z축 방향에서 도 9의 광학 수단(10)을 볼 때 광학 수단(10)을 x축 상에서 이등분한 후, 이등분선을 제1 면(11)으로 하고, 이를 기준으로 도 9의 제1 반사 수단(20)을 대칭 이동시키는 것과 실질적으로 동일함을 알 수 있다.FIG. 10 shows another case in which total reflection is performed once on the inner surface of the optical means 10, and as shown, the augmented reality image light emitted from the image emitter 40 is transferred to the first reflector 20. The augmented reality image light reflected by the first reflecting means 20 is emitted toward the first surface 11 of the optical means 10, and is totally reflected again on the first surface 11, and then the second reflecting means 30 ), where it is reflected again and transmitted to the pupil 50. 10 is a view of the optical means 10 of FIG. 9 in the z-axis direction as described in FIG. 5, after the optical means 10 is divided on the x-axis, the bisector is taken as the first surface 11, and this is the reference It can be seen that this is substantially the same as symmetrically moving the first reflecting unit 20 of FIG. 9 .

도 11은 광학 수단(10)의 내면에서 전반사가 이루어지지 않는 또 다른 예를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 전반사 없이 제1 반사 수단(20)으로 광학 수단(10)의 내부를 통해 직접 전달되고, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사 수단(30) 즉, 복수개의 반사부(31~35)에서 반사되어 동공(50)으로 전달됨을 알 수 있다. 도 11의 예는 도 7 및 도 9와 유사하지만 화상 출사부(40)의 위치 및 크기와 제1 반사 수단(20)의 위치 및 각도에서 차이가 있다.FIG. 11 shows another example in which total internal reflection is not performed on the inner surface of the optical means 10. As shown, the augmented reality image light emitted from the image emitter 40 is not reflected by the first reflector 20. The augmented reality image light transmitted directly through the inside of the optical means 10 and reflected by the first reflection means 20 is reflected by the second reflection means 30, that is, the plurality of reflectors 31 to 35. It can be seen that it is transmitted to the pupil 50. The example of FIG. 11 is similar to FIGS. 7 and 9 , but differs in the position and size of the image output unit 40 and the position and angle of the first reflector 20 .

도 12는 광학 수단(10)의 내면에서 2회 전반사가 이루어지는 또 다른 경우를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 제1 반사 수단(20)으로 전달되고, 제1 반사 수단(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 광학 수단(10)의 제2 면(12) 쪽으로 출사되고, 제2 면(12)에서 다시 전반사된 후 제1 면(11)으로 전달되고, 제1 면(11)에서 다시 전반사되어 제2 반사 수단(30)으로 전달되고, 여기에서 다시 반사되어 동공(50)으로 전달됨을 알 수 있다. 도 12는 도 5에서 설명한 바와 같은 z축 방향에서 도 11의 광학 수단(10)을 볼 때 광학 수단(10)을 x축 상에서 삼등분한 후, 삼등분선중 동공(50)쪽에 가까운 선을 제1 면(11)으로 하고, 삼등분선을 기준으로 도 11의 제1 반사 수단(20)을 2회 대칭 이동시키는 것과 실질적으로 동일함을 알 수 있다.FIG. 12 shows another case in which total reflection is performed twice on the inner surface of the optical means 10, and as shown, the augmented reality image light emitted from the image emitter 40 is transferred to the first reflector 20. and the augmented reality image light reflected by the first reflecting means 20 is emitted toward the second surface 12 of the optical means 10, and is totally reflected again on the second surface 12, and then returned to the first surface 11. It can be seen that the light is transmitted to the first surface 11, is totally reflected again, is transmitted to the second reflecting means 30, and is reflected again and transmitted to the pupil 50 there. In FIG. 12 , when viewing the optical means 10 of FIG. 11 in the z-axis direction as described in FIG. 5 , after dividing the optical means 10 into thirds on the x-axis, a line close to the pupil 50 side is drawn as a first It can be seen that the surface 11 is substantially the same as moving the first reflecting means 20 of FIG. 11 symmetrically twice with respect to the trisecting line.

도 7 내지 도 12는 광학 수단(10)의 내부에서 전반사가 없거나 적어도 1회 이상의 전반사가 이루어지는 구조를 예시적으로 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외의 다른 전반사 횟수를 통해 증강 현실 화상광을 반사 수단(20)으로 전달할 수 있는 기타 다양한 구조가 가능함은 물론이다.7 to 12 exemplarily show a structure in which there is no total reflection or at least one total reflection inside the optical means 10, but is not limited thereto, and augmented reality image light is generated through other total reflection times. Of course, other various structures that can be transmitted to the reflecting means 20 are possible.

도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(300)의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 13은 증강 현실용 광학 장치(300)의 사시도이고 도 14는 증강 현실용 광학 장치(300)의 정면도이다.13 and 14 are diagrams showing the configuration of an optical device 300 for augmented reality according to another embodiment of the present invention. FIG. 13 is a perspective view of the optical device 300 for augmented reality and FIG. 14 is an optical device for augmented reality. It is a front view of device 300 .

도 13 및 도 14의 증강 현실용 광학 장치(300)는, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예의 증강 현실용 광학 장치(200)와 기본적인 구성은 동일하되, 복수개의 반사부(31~35)들로 구성되는 제2 반사 수단(301,302,303,304)이 복수개로 형성된 것을 특징으로 한다.The optical device 300 for augmented reality of FIGS. 13 and 14 has the same basic configuration as the optical device 200 for augmented reality of the embodiment described with reference to FIGS. 4 to 6 , but includes a plurality of reflectors 31 to 35 ) It is characterized in that the second reflecting means (301, 302, 303, 304) composed of a plurality is formed.

여기에서, 복수개의 제2 반사 수단(301,302,303,304)은, 다음과 같은 배치 구조를 갖는다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 광학 수단(10)을 사용자의 동공(50) 정면에 두었을 때, 동공(50)에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부(40)로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하면, z축은 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분이 되는데, 여기에서 복수개의 제2 반사 수단(301,302,303,304)는 상기 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 평행하게 간격을 두고 배치된다.Here, the plurality of second reflecting units 301, 302, 303, and 304 have the following arrangement structure. That is, as described above, when the optical means 10 is placed in front of the user's pupil 50, the front direction from the pupil 50 is referred to as the x-axis, and a vertical line from the image output unit 40 to the x-axis If the y-axis is a line segment parallel to the x-axis and passing between the inner surfaces of the optical means 10, the z-axis is a line segment passing between the inner surfaces of the optical means 10 while being orthogonal to the x-axis and y-axis. Here The plurality of second reflection units 301 , 302 , 303 , and 304 are arranged at intervals in parallel along an imaginary straight line parallel to the z-axis.

여기에서, 각각의 제2 반사 수단(301,302,303,304)를 구성하는 복수개의 반사부(31~35)들 각각은, 인접하는 제2 반사 수단(301,302,303,304), 즉, 양 옆의 제2 반사 수단(301,302,303,304)를 구성하는 복수개의 반사부(31~35)들 중 어느 하나와 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 위치하도록 나란하게 배치될 수 있다. 따라서, 복수개의 제2 반사 수단(301,302,303,304)를 z축 방향에서 보았을 때는 도 4와 동일하게 보이게 된다.Here, each of the plurality of reflectors 31 to 35 constituting each of the second reflectors 301 , 302 , 303 , and 304 is adjacent to the second reflector 301 , 302 , 303 , and 304 , that is, the second reflectors 301 , 302 , 303 , and 304 on both sides. It may be arranged side by side so as to be positioned along an imaginary straight line parallel to any one of the plurality of reflectors 31 to 35 constituting the z-axis. Accordingly, when the plurality of second reflecting units 301 , 302 , 303 , and 304 are viewed in the z-axis direction, they look the same as in FIG. 4 .

도 13 및 도 14의 실시예에 의하면, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 작용 효과를 가지면서 z축 방향의 시야각 및 아이박스(eye box)를 넓힐 수 있는 장점이 있다.According to the embodiments of FIGS. 13 and 14 , there is an advantage in that a viewing angle and an eye box in the z-axis direction can be widened while having the same effect as described with reference to FIGS. 4 to 6 .

도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(400)의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 15는 증강 현실용 광학 장치(400)의 사시도이고, 도 16은 증강 현실용 광학 장치(400)의 정면도이다.15 and 16 are diagrams showing the configuration of an optical device 400 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, FIG. 15 is a perspective view of the optical device 400 for augmented reality, and FIG. 16 is an augmented reality It is a front view of the optical device 400 for use.

도 15 및 도 16의 실시예의 증강 현실용 광학 장치(400)는, 도 13 및 도 14에서 설명한 실시예의 증강 현실용 광학 장치(300)와 기본적으로 동일하지만, 복수개의 제2 반사 수단(301,302,303,304) 각각을 구성하는 복수개의 반사부(31~35)들 중 적어도 일부는, 인접하는 제2 반사 수단(301,302,303,304)을 구성하는 복수개의 반사부(31~35)들에 대해 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 나란하게 위치하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 한다.The optical device 400 for augmented reality of the embodiment of FIGS. 15 and 16 is basically the same as the optical device 300 for augmented reality of the embodiment described in FIGS. 13 and 14, but includes a plurality of second reflection units 301, 302, 303 and 304 At least some of the plurality of reflectors 31 to 35 constituting each of the plurality of reflectors 31 to 35 constituting the adjacent second reflectors 301 , 302 , 303 , and 304 have a virtual axis parallel to the z-axis. It is characterized in that it is arranged so as not to be located side by side along a straight line.

즉, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, z축의 오른쪽 방향으로부터 서로 인접하는 첫번째 제2 반사 수단(301)의 반사부(31~35)들과 두번째 제2 반사 수단(302)의 반사부(31~35)들을 y축 방향의 위쪽(화상 출사부(40)쪽)으로부터 순서대로 비교해 보면, 첫번째 제2 반사 수단(301)의 각각의 반사부(31~35)들은 두번째 제2 반사 수단(302)의 모든 반사부(31~35)들과 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 위치하지 않도록 배치되어 있음을 알 수 있다. 즉, 첫번째 제2 반사 수단(301)의 반사부(31~35)들과 두번째 제2 반사 수단(302)의 반사부(31~35)들은 x축 방향에서 볼 때 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 나란히 정렬되어 있지 않고 서로 엇갈리게 배치되어 있음을 알 수 있다.That is, as shown in FIGS. 15 and 16, the reflectors 31 to 35 of the first second reflector 301 and the reflector of the second second reflector 302 adjacent to each other from the right direction of the z-axis ( 31 to 35 in order from the upper side in the y-axis direction (toward the image output unit 40), each reflector 31 to 35 of the first second reflecting unit 301 is the second second reflecting unit ( It can be seen that all reflectors 31 to 35 of 302) are arranged so as not to be located along an imaginary straight line parallel to the z-axis. That is, the reflectors 31 to 35 of the first second reflector 301 and the reflectors 31 to 35 of the second second reflector 302 are virtual parallel to the z-axis when viewed from the x-axis direction. It can be seen that they are not arranged side by side along a straight line but staggered with each other.

도 17 및 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(500)의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 17은 증강 현실용 광학 장치(500)의 사시도이고, 도 18은 증강 현실용 광학 장치(500)의 정면도이다.17 and 18 are diagrams showing the configuration of an optical device 500 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, FIG. 17 is a perspective view of the optical device 500 for augmented reality, and FIG. 18 is an augmented reality It is a front view of the optical device 500 for use.

도 17 및 도 18의 증강 현실용 광학 장치(500)는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 동일하되, 복수개의 반사부(31~35) 각각이 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 연장된 바(bar) 형태로 형성된 것을 특징으로 한다. The optical device 500 for augmented reality of FIGS. 17 and 18 is the same as the embodiment described with reference to FIGS. 4 and 5 , but each of the plurality of reflectors 31 to 35 forms a virtual straight line parallel to the z-axis. It is characterized in that it is formed in the form of a bar (bar) extended along.

여기에서, 복수개의 반사부(31~35)들 각각은, 다음과 같은 배치 구조를 갖는다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 증강 현실용 광학 장치(500)를 사용자의 동공(50) 정면에 두었을 때, 동공(50)에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부(40)로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하면, z축은 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분이 되며, 여기에서 복수개의 반사부(31~35)들은 상기 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 연장되는 바(bar) 형태로 형성된다.Here, each of the plurality of reflectors 31 to 35 has the following arrangement structure. That is, as described above, when the optical device 500 for augmented reality is placed in front of the user's pupil 50, the frontal direction of the pupil 50 is referred to as the x-axis, and the x-axis from the image output unit 40 If a line segment passing between the inner surfaces of the optical means 10 while being parallel to the x-axis with respect to the vertical line to is called the y-axis, the z-axis is a line segment passing between the inner surfaces of the optical means 10 while being orthogonal to the x-axis and y-axis Here, the plurality of reflectors 31 to 35 are formed in a bar shape extending along an imaginary straight line parallel to the z-axis.

본 실시예의 경우에도, 광학 수단(10)을 z축 방향에서 보았을 때 복수개의 반사부(31~35)들은 도 4에서와 동일하게 보이게 된다.Even in this embodiment, when the optical means 10 is viewed in the z-axis direction, the plurality of reflectors 31 to 35 look the same as in FIG. 4 .

한편, 도 13 내지 도 18의 실시예에서, 제1 반사 수단(20)은, x축 방향에서 보았을 때, 중앙 부분에서 좌우의 양 단부쪽으로 갈수록 제2 반사 수단(301,302,303,304)에 더 가깝도록 연장되어 형성되며, 전체적으로 완만한 "U"자의 바(bar) 형태로 형성된다.On the other hand, in the embodiments of FIGS. 13 to 18 , the first reflecting means 20 extends closer to the second reflecting means 301 , 302 , 303 , and 304 from the center toward both left and right ends when viewed in the x-axis direction. It is formed, and it is formed in the shape of a gentle “U” bar as a whole.

제1 반사 수단(20)의 z축 방향으로의 전체적인 길이는, 복수개의 제2 반사 수단(301,302,303,304) 전체의 z축 방향의 길이에 상응하도록 연장 형성된다.The overall length of the first reflector 20 in the z-axis direction is extended to correspond to the length of the entirety of the plurality of second reflectors 301 , 302 , 303 , and 304 in the z-axis direction.

이 경우에도, 전술한 바와 같이, 제1 반사 수단(20)의 폭 방향의 길이는 4mm 이하로 형성되고, 증강 현실 화상광을 반사시키는 반사면(21)이 실제 사물 화상광이 입사하는 방향인 광학 수단(10)의 제1 면(11)을 향하여 오목한 형태로 형성될 수 있다.Also in this case, as described above, the length of the first reflecting means 20 in the width direction is formed to be 4 mm or less, and the reflection surface 21 reflecting the augmented reality image light is the direction in which the real object image light is incident. It may be formed in a concave shape toward the first surface 11 of the optical means 10 .

이외에도, 앞서 도 4 내지 도 6에서 설명한 제1 반사 수단(20)의 다른 특징 또한 도 13 내지 도 18의 실시예들에 그대로 적용될 수 있다.In addition, other characteristics of the first reflecting unit 20 described above with reference to FIGS. 4 to 6 may also be applied to the embodiments of FIGS. 13 to 18 as they are.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(600)를 나타낸 것으로서, z축 방향에서 바라본 측면도이다.19 is a side view of an optical device 600 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, viewed from the z-axis direction.

도 19의 실시예는 도 8의 실시예와 동일하되, 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광이 광학 수단(10)으로 입사하는 제3 면(13)이 굴절능을 가지도록 곡면으로 형성된 것을 특징으로 한다. The embodiment of FIG. 19 is the same as the embodiment of FIG. 8 , but the third surface 13 on which the augmented reality image light emitted from the image emitter 40 is incident to the optical means 10 is curved so as to have refractive power. It is characterized in that formed by.

이러한 제3 면(13)은 화상 출사부(40)쪽으로 돌출되어 굴곡을 갖는 면으로 형성되어, 화상 출사부(40)로부터 입사하는 증강 현실 화상광에 대한 콜리메이터로서의 기능을 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 반사 수단(20)은 광학 수단(10)의 내부에 내장된 콜리메이터로서의 기능을 수행하기 때문에, 제3 면(13)을 보조적인 콜리메이터로 사용할 수 있으므로, 콜리메이터로서의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다.The third surface 13 protrudes toward the image output unit 40 and is formed as a curved surface, and may function as a collimator for augmented reality image light incident from the image output unit 40 . As described above, since the first reflecting unit 20 functions as a collimator built into the optical unit 10, the third surface 13 can be used as an auxiliary collimator, thereby improving overall performance as a collimator. can improve

도 19에서 제3 면(13)은 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이에 형성된 것으로 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 면(13)은 화상 출사부(40)로부터 출사한 증강 현실 화상광이 광학 수단(40)으로 입사하는 면을 의미한다는 점을 유의해야 한다.In FIG. 19 , the third surface 13 is shown as being formed between the first surface 11 and the second surface 12, but is not limited thereto, and the third surface 13 is formed from the image output unit 40. It should be noted that this means the surface on which the emitted augmented reality image light is incident to the optical means 40 .

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(700)를 나타낸 것으로서, z축 방향에서 바라본 측면도이다.20 is a side view of an optical device 700 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, viewed from the z-axis direction.

도 20의 실시예는 도 19의 실시예와 동일하되, 화상 출사부(40)와 제3 면(13) 사이에 보조 광학 수단(60)이 배치된 것을 특징으로 한다.The embodiment of FIG. 20 is the same as the embodiment of FIG. 19 , but is characterized in that the auxiliary optical unit 60 is disposed between the image output unit 40 and the third surface 13 .

도 20에서는 보조 광학 수단(60)은 볼록 렌즈로 형성되어 있으나 이는 예시적인 것이며, 기타 다른 다양한 반사 수단, 굴절 수단 또는 회절 수단 중 적어도 하나 이상의 조합을 사용할 수 있다. 이러한 보조 광학 수단(60)을 적절히 활용함으로써, 증강 현실용 광학 장치(700)의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다.In FIG. 20 , the auxiliary optical means 60 is formed of a convex lens, but this is just an example, and a combination of at least one of various other reflection means, refraction means, or diffraction means may be used. Overall performance of the optical device 700 for augmented reality may be improved by properly utilizing the auxiliary optical means 60 .

도 21 내지 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(800)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 21은 증강 현실용 광학 장치(800)를 동공(40)쪽에서 바라 본 정면도이고, 도 22는 증강 현실용 광학 장치(800)를 전술한 바와 같은 z축 방향에서 바라 본 측면도이고, 도 23은 증강 현실용 광학 장치(800)를 전술한 바와 같은 y축 방향에서 바라 본 평면도이다.21 to 23 are views for explaining an optical device 800 for augmented reality according to another embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a front view of the optical device 800 for augmented reality viewed from the side of the pupil 40 22 is a side view of the optical device 800 for augmented reality viewed from the z-axis direction as described above, and FIG. 23 is a plan view of the optical device 800 for augmented reality viewed from the y-axis direction as described above. to be.

도 21 내지 도 23에 나타낸 증강 현실용 광학 장치(800)는 도 14의 증강 현실용 광학 장치(300)와 동일하게 제2 반사 수단(30)이 복수개(301~305)로 구성되지만, 각각의 제2 반사 수단(301~305)과 광학 수단(10)의 제1 면(12)과의 거리가 모두 동일하지는 않도록 배치되는 제2 반사 수단(301~305)이 적어도 하나 이상 존재한다는 점에서 차이가 있다.The optical device 800 for augmented reality shown in FIGS. 21 to 23 is composed of a plurality of second reflectors 30 (301 to 305) like the optical device 300 for augmented reality of FIG. 14, but each The difference is that at least one second reflecting means 301 to 305 is disposed so that the distance between the second reflecting means 301 to 305 and the first surface 12 of the optical means 10 is not the same. there is

즉, 전술한 바와 같이, 증강 현실용 광학 장치(800)를 사용자의 동공(50) 정면에 두었을 때, 동공(50)에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부(40)로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하고, 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단(10)의 내면 사이를 지나는 선분을 z축이라 할 때, 각 제2 반사 수단(301~305)과 광학 수단(10)의 제2 면(12)과의 거리가 모두 동일하지는 않도록 배치되는 제2 반사 수단(301~305)이 적어도 하나 이상 존재하도록 제2 반사 수단(301~305)들이 배치되며, 이는 바꾸어 말하면, 도 22에 나타낸 바와 같이, 복수개의 제2 반사 수단(301~305) 중 적어도 일부는 z축 방향에서 보았을 때 겹쳐서 보이지 않도록 배치된다는 것을 의미한다.That is, as described above, when the augmented reality optical device 800 is placed in front of the user's pupil 50, the front direction of the pupil 50 is referred to as the x-axis, and the x-axis from the image output unit 40 The line segment passing between the inner surfaces of the optical means 10 while being parallel to the x-axis to the vertical line to is called the y-axis, and the line segment passing between the inner surfaces of the optical means 10 while being orthogonal to the x-axis and the y-axis is called the z-axis In this case, at least one or more second reflecting means 301 to 305 are disposed so that the distance between each second reflecting means 301 to 305 and the second surface 12 of the optical means 10 is not the same. In other words, as shown in FIG. 22, at least some of the plurality of second reflecting means 301 to 305 are not overlapped when viewed from the z-axis direction. means to be placed.

도 21 내지 도 23의 실시예에서는, 녹색으로 나타낸 2개의 제2 반사 수단(301,305)과 광학 수단(10)의 제2 면(12)과의 거리, 검은색으로 나타낸 2개의 제2 반사 수단(302,304)과 광학 수단(10)의 제2 면(12)과의 거리, 붉은 색으로 나타낸 1개의 제2 반사 수단(303)과 광학 수단(10)의 제1 면(12)과의 거리는 서로 상이하도록 배치된다. 여기에서, 녹색으로 나타낸 2개의 제2 반사 수단(301,305) 각각과 광학 수단(10)의 제2 면(12)과의 거리는 동일하고, 검은색으로 나타낸 2개의 제2 반사 수단(302,304) 각각과 광학 수단(10)의 제2 면(12)과의 거리는 동일한 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며, 모든 제2 반사 수단(301~305)들과 광학 수단(10)의 제2 면(12)과의 거리를 전부 상이하게 배치할 수도 있음은 물론이다.21 to 23, the distance between the two second reflecting means 301 and 305 shown in green and the second surface 12 of the optical means 10, the two second reflecting means shown in black ( 302,304) and the second surface 12 of the optical means 10, and the distance between one second reflecting means 303 indicated in red and the first surface 12 of the optical means 10 are different from each other. arranged to do Here, the distance between each of the two second reflecting means 301 and 305 shown in green and the second surface 12 of the optical means 10 is the same, and the distance between each of the two second reflecting means 302 and 304 shown in black is The distance from the second surface 12 of the optical means 10 is shown as the same, but this is exemplary, and the distance between all the second reflecting means 301 to 305 and the second surface 12 of the optical means 10 Of course, all of the distances may be differently arranged.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.In the above, the configuration of the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiments, of course, and various modifications and variations are possible within the scope of the present invention. .

100...종래의 증강 현실용 광학 장치
200,300,400,500,600,700,800...곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치
10...광학 수단
11...광학 수단(10)의 제1 면
12...광학 수단(10)의 제2 면
13...광학 수단(10)의 제3 면
20...제1 반사 수단
21...제1 반사 수단(20)의 반사면
30...제2 반사 수단
30A...제1 반사부 그룹
30B...제2 반사부 그룹
31,32,33,34,35...반사부
40...화상 출사부
50...동공
60...보조 광학 수단100...conventional optics for augmented reality
200,300,400,500,600,700,800... compact optical device for augmented reality having a curved array reflection structure
10...optical means
11 ... the first side of the optical means 10
12 ... the second side of the optical means 10
13 ... third side of optical means 10
20... first reflection means
21 ... Reflective surface of the first reflecting means 20
30 ... second reflection means
30A...first reflector group
30B... second reflector group
31,32,33,34,35...reflection part
40 ... image output unit
50...pupil
60 ... Auxiliary optical means

Claims (16)

곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치로서,
실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단;
상기 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되며, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광인 증강 현실 화상광을 제2 반사 수단으로 전달하는 제1 반사 수단;
상기 제1 반사 수단으로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달하도록 상기 광학 수단의 내부에 서로 간격을 두고 매립되어 배치되는 복수개의 반사부를 포함하는 제2 반사 수단
을 포함하고,
상기 광학 수단은, 실제 사물 화상광이 입사하는 제1 면과 상기 제2 반사 수단을 통해 전달되는 증강 현실 화상광 및 실제 사물 화상광이 사용자의 눈의 동공을 향해 출사하는 제2 면을 가지고,
상기 제1 반사 수단은, 상기 제2 반사 수단을 사이에 두고 상기 화상 출사부와 대향하도록 상기 광학 수단의 상기 제1 면과 제2 면 사이의 내부에 매립되어 배치되며,
상기 제2 반사 수단은,
상기 제1 반사 수단으로부터의 거리와 관계없이 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 동일한 거리를 갖거나 제1 반사 수단으로부터의 거리가 멀수록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 더 멀도록 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 반사부들로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및
상기 제1 반사 수단으로부터의 거리가 멀수록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 더 가깝도록 광학 수단의 내부에 매립되어 배치되는 반사부들로 구성되는 제2 반사부 그룹
으로 구성되고,
상기 제2 반사부 그룹과 상기 제1 반사 수단의 거리는 상기 제1 반사부 그룹과 상기 제1 반사 수단의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.A compact augmented reality optical device having a curved reflective structure, comprising:
optical means for transmitting at least a part of real object image light toward a pupil of a user's eye;
a first reflecting unit disposed inside the optical unit to be embedded in the optical unit, and transmitting augmented reality image light corresponding to the augmented reality image emitted from the image output unit to the second reflecting unit;
A second reflector including a plurality of reflectors embedded in the optical means at intervals therebetween to reflect and transmit the augmented reality image light transmitted from the first reflector toward the pupil of the user's eyes.
including,
The optical means has a first surface on which real object image light is incident and a second surface on which augmented reality image light and real object image light transmitted through the second reflecting means are emitted toward the pupil of the user's eye;
The first reflecting means is disposed embedded between the first and second surfaces of the optical means to face the image output unit with the second reflecting means interposed therebetween;
The second reflecting means,
of the optical means to have the same distance to the second face of the optical means regardless of the distance from the first reflecting means or to have a greater distance to the second face of the optical means as the distance from the first reflecting means is greater. a first reflector group composed of reflectors disposed and buried therein; and
A second reflector group composed of reflectors buried in the optical means so as to be closer to the second surface of the optical means as the distance from the first reflector increases.
consists of,
A compact augmented reality optical device having a curved reflection structure, characterized in that a distance between the second reflector group and the first reflector is smaller than a distance between the first reflector group and the first reflector. 청구항 1에 있어서,
상기 화상 출사부로부터 출사된 증강 현실 화상광은 상기 광학 수단의 내부를 통해 상기 제1 반사 수단으로 전달되거나 상기 광학 수단의 내면에서 적어도 1회 이상 전반사되어 제1 반사 수단으로 전달되는 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
Characterized in that the augmented reality image light emitted from the image emitter is transmitted to the first reflecting means through the inside of the optical means or is totally reflected at least once on an inner surface of the optical means and transmitted to the first reflecting means. A compact optical device for augmented reality with a curved array reflection structure. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반사 수단의 폭 방향의 길이는 4mm 이하인 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
A compact augmented reality optical device having a curved reflection structure, characterized in that the length of the first reflecting unit in the width direction is 4 mm or less. 청구항 1에 있어서,
상기 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부들은, 상기 제1 반사 수단으로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 동공을 향해 반사시켜 전달할 수 있도록 상기 광학 수단의 제2 면에 대해 경사각을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
The plurality of reflectors constituting the second reflector are arranged to have an inclination angle with respect to the second surface of the optical means so that the augmented reality image light transmitted from the first reflector is reflected and transmitted toward the pupil. A compact optical device for augmented reality having a curved reflective structure, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 반사부 각각은, 4mm 이하의 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
Each of the plurality of reflectors is a compact augmented reality optical device having a curved arrangement reflection structure, characterized in that formed to a size of 4 mm or less. 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 반사부 각각은, 상기 제1 반사 수단으로부터 전달되는 증강 현실 화상광이 다른 반사 수단에 의해 차단되지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
Each of the plurality of reflectors is arranged so that the augmented reality image light transmitted from the first reflector is not blocked by other reflectors. 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 반사부들 중 적어도 일부는 하프 미러, 굴절 소자 또는 회절 소자 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
At least some of the plurality of reflectors are formed of at least one of a half mirror, a refracting element, or a diffractive element. 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 반사부들 중 적어도 일부는, 증강 현실 화상광을 반사시키는 면의 반대면에 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅된 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
At least some of the plurality of reflectors are coated with a material that absorbs rather than reflects light on a surface opposite to a surface that reflects augmented reality image light, a compact augmented reality optical device having a curved reflection structure. . 청구항 1에 있어서,
상기 제2 반사 수단은, 복수개로 구성되고,
상기 광학 수단을 사용자의 동공 정면에 두었을 때, 동공에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하고, 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 z축이라 할 때, 상기 복수개의 제2 반사 수단은 상기 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
The second reflecting means is composed of a plurality of pieces,
When the optical means is placed in front of the user's pupil, the front direction from the pupil is referred to as the x-axis, and the line segment parallel to the x-axis to the vertical line from the image output unit to the x-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is the y-axis And, when a line segment perpendicular to the x-axis and the y-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the z-axis, the plurality of second reflecting means are disposed along an imaginary straight line parallel to the z-axis. A compact optical device for augmented reality having a curved array reflection structure. 청구항 9에 있어서,
상기 제2 반사 수단 각각은, 각각의 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부들 각각이, 인접하는 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부 중 어느 하나와 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 위치하도록 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 9,
In each of the second reflection means, each of the plurality of reflectors constituting the second reflector connects an imaginary straight line parallel to the z-axis with any one of the plurality of reflectors constituting the adjacent second reflector. A compact optical device for augmented reality having a curved reflective structure, characterized in that arranged side by side so as to be located along. 청구항 9에 있어서,
상기 제2 반사 수단 각각은, 복수개의 제2 반사 수단 각각을 구성하는 복수개의 반사부들 중 적어도 일부가, 인접하는 제2 반사 수단을 구성하는 복수개의 반사부들에 대해 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 나란하게 위치하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 9,
In each of the second reflecting means, at least a portion of the plurality of reflecting parts constituting each of the plurality of second reflecting means is an imaginary straight line parallel to the z axis with respect to the plurality of reflecting parts constituting the adjacent second reflecting means. A compact optical device for augmented reality having a curved reflective structure, characterized in that arranged so as not to be located side by side along the. 청구항 1에 있어서,
증강 현실용 광학 장치를 사용자의 동공 정면에 두었을 때, 동공에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하고, 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 z축이라 할 때, 상기 복수개의 반사부들은 상기 z축에 평행한 가상의 직선을 따라 연장되는 바 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
When the optical device for augmented reality is placed in front of the user's pupil, the front direction from the pupil is referred to as the x-axis, and a line segment parallel to the x-axis to the vertical line from the image output unit to the x-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is When the y-axis is referred to as the z-axis and the line segment perpendicular to the x-axis and the y-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the z-axis, the plurality of reflectors form a bar extending along an imaginary straight line parallel to the z-axis A compact optical device for augmented reality having a curved arrangement reflection structure, characterized in that formed of. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 반사 수단은, x축 방향에서 보았을 때, 중앙 부분에서 좌우의 양 단부쪽으로 갈수록 제2 반사 수단에 더 가깝도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method according to any one of claims 9 to 12,
The first reflection means is for compact augmented reality having a curved reflection structure characterized in that it is formed to extend closer to the second reflection means toward both left and right ends from the central portion when viewed in the x-axis direction. optical device. 청구항 1에 있어서,
상기 화상 출사부로부터 출사된 증강 현실 화상광이 광학 수단으로 입사하는 제3 면이 굴절능을 가지도록 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
A compact augmented reality optical device having a curved reflection structure, characterized in that a third surface on which the augmented reality image light emitted from the image output unit is incident to the optical means is formed as a curved surface to have refractive power. 청구항 14에 있어서,
상기 화상 출사부와 상기 제3 면 사이에 보조 광학 수단이 배치된 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 14,
A compact augmented reality optical device having a curved reflection structure, characterized in that an auxiliary optical means is disposed between the image output unit and the third surface. 청구항 1에 있어서,
상기 제2 반사 수단은 복수개로 구성되고,
상기 광학 수단을 사용자의 동공 정면에 두었을 때, 동공에서 정면 방향을 x축이라 하고, 화상 출사부로부터 x축으로의 수직선에 대해 x축을 따라 평행하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 y축이라 하고, 상기 x축 및 y축과 직교하면서 광학 수단의 내면 사이를 지나는 선분을 z축이라 할 때, 상기 각각의 제2 반사 수단과 광학 수단의 제2 면과의 거리가 모두 동일하지는 않도록 배치되는 제2 반사 수단이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 곡선 배치 반사 구조를 갖는 컴팩트형 증강 현실용 광학 장치.The method of claim 1,
The second reflecting means is composed of a plurality,
When the optical means is placed in front of the user's pupil, the front direction from the pupil is referred to as the x-axis, and the line segment parallel to the x-axis to the vertical line from the image output unit to the x-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is the y-axis , and when a line segment perpendicular to the x-axis and the y-axis and passing between the inner surfaces of the optical means is referred to as the z-axis, the distances between the second reflecting means and the second surface of the optical means are not all the same. Arranged A compact optical device for augmented reality having a curved arrangement reflection structure, characterized in that at least one second reflecting means exists.
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