KR20170118618A - Eye capturing device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양안의 시선을 한대의 카메라로 촬영 가능하도록 광학기구를 배치한 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치와 이를 이용한 안구 추적 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a binocular imaging device using a single camera in which an optical device is disposed so that a line of sight of both eyes can be photographed by a single camera, and an eye tracking device using the same.
Description
본 발명은 시선을 추적하기 위하여 눈을 촬영하는 카메라에 관한 것으로 하나의 카메라로 양쪽 눈을 촬영하거나 하나의 카메라로 눈과 눈이 바라보는 전방을 촬영하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a camera for photographing an eye to track a line of sight, and is characterized in that both eyes are photographed by one camera or a front view of the eye and eyes are photographed by a single camera.
시선 추적(eye tracking)이란 카메라로 사용자의 눈을 촬영한 영상을 분석하여 사용자가 어느 방향을 응시하고 있는지를 파악하는 기술이다. 이러한 카메라는 보통 안경에 부착되거나 가상현실용 헤드 마운트 디스플레이(HMD)에 포함된다.Eye tracking is a technology that analyzes images taken by a user's eyes with a camera and determines which direction the user is gazing at. These cameras are usually attached to glasses or included in a virtual reality head-mounted display (HMD).
이중 종래 HMD용 시선 추적 장치로서, 특허문헌 1,2에 공지된 것이 제안되어 있다. As a gaze tracking device for a conventional HMD, one known in
특허문헌 1의 고글 형태의 착용형 시선 추적 장치는 도 7과 같이, 시선 방향을 촬영하는 제 1 카메라(110)와 사용자의 눈을 촬영하는 제 2 카메라(140)를 포함한다. 제2카메라 옆에는 사용자 눈 쪽으로 적외선을 조명하는 적외선 광원(120)과, 상기 광원의 적외선을 눈 쪽으로 반사시키는 적외선 반사 가시광 투과 거울(hot mirror)(130)을 포함한다. 이러한 거울은 핫 미러(hot mirror)라고 알려져 있다. As shown in FIG. 7, the goggle-type wearer's gaze tracking device of
또한 눈을 촬영하는 카메라를 좌우측 눈에 각각 설치하여 양쪽 눈을 각각 촬영할 수 도 있다.In addition, a camera for taking an eye can be installed on each of the right and left eyes, so that both eyes can be photographed separately.
이와 같이, 특허문헌 1,2의 시선 추적 장치에서는 2개의 카메라로 눈과 전방을 촬영하기 때문에, 다음과 같은 문제가 있다. As described above, in the gaze tracking apparatuses of
첫째, 소비전력이 카메라를 1개 사용하는 경우보다 2배 늘어난다.First, power consumption is doubled compared to using a single camera.
둘째, 카메라 1개를 사용하는 경우보다 시선 추적 장치 소프트웨어에 카메라 영상을 전달하는 통신채널(예 : USB)에 2배의 부하가 걸린다.Second, it takes twice as much load on the communication channel (for example, USB) that transfers the camera image to the eye tracking device software than when using one camera.
셋째, 카메라에서 발생하는 열이 1개의 카메라를 사용하는 경우보다 2배 더 많기 때문에, 이러한 2배의 열 발생과 통신채널의 부하 등으로 HMD 내부에선 더 큰 열부하를 받아 작동 오류가 생길 수 있다. Third, since the heat generated by the camera is twice as much as that of using one camera, operation error may occur due to a larger heat load inside the HMD due to the double heat generation and the load on the communication channel.
넷째, 카메라를 2개 사용하므로 1개 사용하는 경우보다 제조 원가가 더 비싸고 회로가 더 복잡하여, HMD의 소형화 추세에 역행한다. Fourth, since two cameras are used, manufacturing costs are more expensive and the circuit is more complicated than in the case of using one camera, thus contradicting the miniaturization trend of HMD.
본 발명의 제1실시예는 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하나 의 카메라로 양안의 시선을 촬영할 수 있도록 광학기구의 레이아웃을 배치한 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치를 제공함에 그 목적이 있다. The first embodiment of the present invention has been devised to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a binocular photographing apparatus using a single camera in which a layout of an optical mechanism is arranged so that a single camera can photograph a line of sight of both eyes. have.
또한 본 발명의 제2 실시예는 하나의 카메라로 눈과 전방을 촬영하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an apparatus for photographing an eye and a front with a single camera.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 제 1 실시예는 하나의 카메라 앞에 양 쪽 눈에서 반사된 적외선을 카메라 쪽으로 반사 시키는 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 광학 모듈은 거울과 렌즈를 포함한다. 이러한 광학 모듈의 렌즈는 초점거리가 짧은 볼록렌즈이고 카메라는 이러한 볼록렌즈에 맺힌 상을 촬영하고 카메라는 이러한 볼록렌즈로부터 떨어져 설치되어 카메라에서 발생되는 열이 외부로 쉽게 방출되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, the first embodiment is characterized in that it includes an optical module which reflects the infrared rays reflected from both eyes in front of one camera to the camera side. Such an optical module includes a mirror and a lens. The lens of the optical module is a convex lens having a short focal length, and the camera photographs an image formed on the convex lens, and the camera is installed away from the convex lens, so that heat generated from the camera is easily emitted to the outside.
제2 실시예는 하나의 카메라 앞에 눈에서 반사된 적외선과 시선 방향의 사물에서 반사된 빛을 카메라 쪽으로 반사시키는 광학 모듈을 포함한다. 이러한 광학 모듈은 눈에서 반사된 적외선은 카메라쪽으로 반사시키고 가시광은 차단하여 눈 영상에 외부 사물이 겹쳐 촬영되지 않는 것을 특징으로 한다. 또한 외부사물에서 반사된 가시광 또는 적외선은 카메라 쪽으로 반사하여 카메라는 외부 사물의 적외선 또는 가시광 영상을 촬영하는 것을 특징으로 한다.The second embodiment includes an optical module that reflects infrared light reflected from the eyes in front of one camera and light reflected from an object in the gaze direction toward the camera. The optical module is characterized in that infrared rays reflected from the eye are reflected toward the camera side and visible light is blocked, so that external objects are not superimposed on the eye image. In addition, visible light or infrared rays reflected from an external object are reflected to the camera side, and the camera captures an infrared ray or visible light image of an external object.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. The present invention has the following effects.
양안에서 반사되는 빛 또는 눈과 시선 방향 사물에서 반사되는 빛을 반사거울을 포함하는 광학 모듈(광 취합 수단)로 카메라 앞의 공통지점에 반사시킴으로써, 제1 실시예의 경우 단일의 카메라로 양안을 촬영할 수 있다. 그리고 제2 실시예의 경우 단일 카메라로 한 쪽 눈과 그 눈의 시선 방향의 외부 사물을 촬영할 수 있다. 이러한 구성에 의한 본 발명의 안구 촬영 장치는 소비전력이 낮고, 통신채널의 부하가 덜 걸리고, 열 부하가 적으며, 염가이고 회로도 덜 복잡하고 무게도 가볍다.By reflecting the light reflected from both eyes or the light reflected from the eye and the sight direction object to a common point in front of the camera with an optical module (light collecting means) including a reflection mirror, in the first embodiment, . In the case of the second embodiment, one eye and an external object in the eye direction of the eye can be photographed with a single camera. The ocular imaging apparatus of the present invention with such a configuration has low power consumption, less load on the communication channel, less heat load, low cost, less circuit complexity, and light weight.
광 취합 수단은 직사각형 이미지 센서의 길이가 긴 변의 중심을 지나는 직선에 의해 나누어진 이미지 센서의 두 영역에 각각 좌우측 안구 또는 안구와 시선 방향의 사물이 각각 촬영되되, 안구의 좌우측 방향(즉 수평선 방향)이 이미지 센서의 사각형의 길이가 짧은 변에 평행이 되도록 광을 취합하여, 낭비되는 픽셀 영역을 없애 안구를 최대한 확대하여 촬영할 수 있다. The light collecting means photographs the left and right eyeballs or objects in the eyeball and eye directions respectively in two regions of the image sensor divided by a straight line passing through the center of the long side of the rectangular image sensor, The light is collected so that the length of the quadrangle of this image sensor is parallel to the short side, and the wasted pixel area is eliminated, so that the eyeball can be enlarged as much as possible.
제1 실시예의 경우 단일 카메라를 hmd의 케이스 쪽에 치우쳐 위치함으로써, 단일 카메라의 열을 외부로 배출하기 용이하다. In the case of the first embodiment, it is easy to discharge the heat of a single camera to the outside by locating the single camera biased toward the case side of the hmd.
제2 실시예의 경우 눈에 거슬리게 안경 테에 카메라를 설치하는 다른 안구 추적장치(예를 들면 특허문헌3에는 눈 아래쪽 안경테에 카메라가 설치되어있음)와 달리 카메라가 안경 코 받침 근방에 설치되어 외부에 카메라가 노출되지 않게 할 수 있어서 미관상 보기 좋다. 예를 들면 안경 렌즈를 선그라스처럼 어둡게 하면 외부에서 카메라를 전혀 볼 수 없다.Unlike the other eye-tracking devices (for example, in
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치의 개략적인 구성을 나타낸 사시도.
도 1b는 촬영된 눈 영상.
도 1c는 촬영된 눈 영상의 다른 예.
도 1d는 촬영된 눈 영상의 또 다른 예.
도 2a는 도 1의 측면도.
도 2b는 볼록 릴레이 렌즈로 안구를 촬영하는 모습.
도 2c는 오목 릴레이 렌즈로 안구를 촬영하는 모습.
도 3a는 도 1의 정면도.
도 3b는 도 3a의 변형 예.
도 4는 도 1의 평면도.
도 5는 도 2a에서 45도 반사거울이 생략된 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치의 개략적인 구성을 나타낸 측면도.
도 6a는 도 5에서 릴레이 렌즈가 생략된 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치의 개략적인 구성을 나타낸 사시도.
도 6b는 두 개의 직각프리즘으로 빛을 단일 카메라 쪽으로 반사시키는 모습.
도 6c는 직각 프리즘에 렌즈를 일체형으로 형성한 모습.
도 6d는 거울에 렌즈를 일체형으로 형성한 모습.
도 7은 종래 고글 형태를 갖는 착용형 시선 추적 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 8은 다른 종래의 시선 추적 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도9는 하나의 안구를 두 개의 카메라로 촬영하는 사시도
도10은 4개의 렌즈로 안구를 촬영하는 구성도
도11은 도10의 측면도
도12는 도10의 평면도
도13은 도10의 구성에 의해 촬영된 영상
도14는 실시예2의 구성의 사시도
도15a는 도14의 카메라와 광학 모듈의 상세도
도15b는 도14의 카메라와 광학 모듈의 상세도
도16은 도14의 평면도
도17은 도14의 측면도
도18은 착탈식 3d 편광 안경 렌즈 모듈
도19는 기존 안구 촬영 장치 정면도
도20은 기존 안구 촬영 장치 후면도
도21은 기존 안구 촬영 장치 측면도
도22는 도16의 구성에 카메라의 거울 영상을 나타낸 모습
도23은 도22의 측면도
도24는 카메라를 안경 다리에 부착한 모습BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a perspective view illustrating a schematic configuration of a binocular imaging apparatus using a single camera according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.
1B shows a photographed eye image.
1C is another example of a photographed eye image.
1D is another example of a photographed eye image.
Figure 2a is a side view of Figure 1;
FIG. 2B is a view showing an eyeball taken with a convex relay lens. FIG.
Fig. 2c is a view showing the eyeball being shot with a concave relay lens; Fig.
Figure 3a is a front view of Figure 1;
FIG. 3B is a modification of FIG. 3A. FIG.
Figure 4 is a plan view of Figure 1;
FIG. 5 is a side view showing a schematic configuration of a binocular imaging apparatus using a single camera in which a 45-degree reflection mirror is omitted in FIG.
FIG. 6A is a perspective view showing a schematic configuration of a binocular image taking apparatus using a single camera in which a relay lens is omitted in FIG. 5; FIG.
Figure 6b shows the reflection of light to a single camera with two right prisms.
6C is a view showing a lens formed integrally with a right angle prism.
FIG. 6D is a view showing a lens formed integrally with a mirror. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a wearable line-of-sight tracking apparatus having a conventional goggle type.
Fig. 8 is a configuration diagram showing another conventional gaze tracking device. Fig.
9 is a perspective view showing one eye taken with two cameras
Fig. 10 shows a configuration for photographing an eyeball with four lenses
11 is a side view of Fig. 10
12 is a plan view
Fig. 13 is a view showing the image taken by the configuration of Fig. 10
14 is a perspective view of the configuration of the second embodiment
15A is a detailed view of the camera and the optical module of Fig. 14
Fig. 15B is a detailed view of the camera and the optical module of Fig. 14
Fig. 16 is a plan view of Fig. 14
17 is a side view of Fig. 14
FIG. 18 is a view showing a detachable 3d polarizing spectacle lens module
19 is a front view of a conventional ocular device
20 is a rear view of a conventional ocular imaging apparatus
21 is a side view of the conventional ocular imaging apparatus
Fig. 22 is a view showing a mirror image of the camera in the configuration of Fig. 16
23 is a side view of Fig. 22
Figure 24 shows a camera with a camera attached to the legs of a pair of glasses
실시예1Example 1
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
또한, 본 발명에서 사용되는 '광 취합(light gathering)'이란 용어는 제1차 반사거울인 제1거울과 제2거울 양쪽에서 나오는 양방향의 제1빛 및 제2빛을 모아서 단일 카메라 쪽으로 진행시키는 것을 의미한다. The term " light gathering " used in the present invention collects the first light and the second light in both directions coming from both the first mirror and the second mirror, which are the first reflection mirrors, .
도1a와 같은 본 실시예에 따른 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치는 가상현실용 머리 착용형 디스플레이(hmd,head mount display)에 포함된 형태에 관한 것이다. 이러한 양안 촬영 장치는 제1안구에서 반사된 제1빛(적외선)과 제2안구에서 반사된 제2빛(적외선)을 두 눈 사이 중간 지점으로 반사하는 제1,제2 적외선 반사 가시광 통과 거울(hot mirror),상기 제1,2 거울에 반사된 빛을 카메라 쪽으로 진행시키는 광 취합 수단,상기 광 취합 수단에 의해 입사되는 빛을 촬영하는 카메라를 포함한다. The binocular imaging apparatus using a single camera according to the present embodiment as shown in FIG. 1A relates to a form included in a head mount display (hmd) for a virtual reality. The binocular photographing apparatus includes first and second infrared visible visible light passing mirrors (first and second infrared visible visible light passing mirrors) for reflecting a first light (infrared ray) reflected from a first eyeball and a second light (infrared ray) reflected from a second eyeball to an intermediate point between two eyes a hot mirror, a light collecting means for advancing the light reflected by the first and second mirrors toward the camera, and a camera for photographing the light incident by the light collecting means.
즉, 본 발명의 요지는 제1,2안구에서 나오는 제1,2빛을 제1,2거울을 통해 일차 반사한 양방향 빛을 한 곳(두 눈 사이의 중간 지점,예를 들면 얼굴 중심을 지나는 수직선 위)으로 취합하여 한 방향으로 제1,2빛을 단일 카메라로 진행시키는 광학 경로의 레이아웃을 갖기 때문에, 카메라 한 대로 양안의 빛을 모두 촬영할 수 있는 것이다. That is to say, the gist of the present invention is that a two-way light that primarily reflects the first and second light beams from the first and second eyes through the first and second mirrors (a middle point between two eyes, Vertical line), and has a layout of optical paths for advancing the first and second lights in a single direction to a single camera. Therefore, all of the light in both eyes can be photographed with one camera.
제1,2거울은 양안에 조명되어 반사된 적외선을 일차(1차) 반사하는 경우 제1,2핫 미러(hot mirror)이다. 핫 미러는 적외선은 반사하고 가시광은 통과시키는 광학 모듈이다.The first and second mirrors are first and second hot mirrors for primary (first) reflection of reflected infrared rays illuminated in both directions. The hot mirror is an optical module that reflects infrared light and passes visible light.
또한, 광 취합 수단은 제1광학모듈과 제2광학모듈로 구현 가능한데, 제1,2광학모듈은 거울(예컨대 본 실시예의 산형 또는 V자형 반사거울) 또는 프리즘(예컨대 본 실시예의 직각 프리즘)으로 구성될 수 있다. Further, the light collecting means may be realized by a first optical module and a second optical module, wherein the first and second optical modules are formed by a mirror (for example, a mirror-like or V-shaped reflecting mirror of this embodiment) or a prism Lt; / RTI >
본 제1실시예에 따른 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치(1)는 도 1a, 도 2a, 도 3a 및 도 4에 도시한 바와 같이, 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치(1)는 양안 사이에서 머리 위쪽(정수리쪽)으로 배치된 단일 카메라(10)와, 디스플레이의 화면을 응시하는 양안으로 적외선을 조명하는 제1,2 적외선 조명부(30)와, 제1,2 적외선 조명부(30)의 적외선으로 조명된 양안의 영상을 반사시키는 제1,2 적외선 반사거울(hot mirror)(50)과, 제1,2 적외선 반사거울(50)을 통해 반사된 적외선을 단일 카메라(10)로 반사시키는 제3,4 반사거울(70)을 포함한다. As shown in Figs. 1A, 2A, 3A, and 4, the binocular photographing
여기서, 제3,4 반사거울(70)은 광 취합 수단에 해당된다. Here, the third and fourth reflecting
또한, 본 제1실시예에 따른 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치(1)가 가상현실(VR) HMD에 적용되는 경우엔 단일 카메라(10)가 촬영한 영상을 분석하여 안구를 검출하는 영상처리부(미도시)가 더 포함된다. When the binocular photographing
단일 카메라(10)는 양안 사이의 중심부 근처(두 눈 사이의 동일 거리인 지점이거나 그 거리가 가장 짧은 지점 또는 그 근방이 가장 바람직하다)에 배치되어 있다. The
단일 카메라(10)는 제1,2 반사거울(70)을 통해 반사된 양안 영상을 입력받는 렌즈(11)와, CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)로 구성되어 렌즈(11)로 입력되는 양안 영상을 획득하는 이미지 센서(13)와, 렌즈(11) 전면 또는 이미지 센서(13) 전면에 부착되어 적외선 파장만을 투과시키는 적외선 투과필터를 포함한다. 상기 적외선 투과 필터는 생략될 수 있다.The
단일 카메라(10)는 눈에서 반사된 빛을 도 1b와 같이 이미지 센서(13)의 서로 다른 영역에 각각 촬영한다. 보통 이미지 센서(13)는 가로 길이가 세로 길이보다 긴 직 사각형 형태이다. 예를 들면 가로*세로의 픽셀 수가 640*480 일 수 있다.The
이러한 직사각형의 영역을 둘로 나눠 각 영역에 좌우측 눈을 각각 촬영하는 방식은 거울과 카메라를 배치하는 방법에 따라 도 1b 이외에 도 1c 또는 도 1d와 같은 방법도 가능하다. 이러한 세 가지 방법 중에서 도 1b의 방법이 가장 바람직하다. 그 이유는 도 1c 및 도 1d에는 촬영에 사용되지 않는 낭비되는 픽셀 영역(13a)이 도 1b에는 존재하지 않기 때문이다. 즉 도 1b와 같이 촬영하면 낭비되는 픽셀 없이 안구를 최대한 확대해서 촬영할 수 있다. 이렇게 촬영하기 위해서는 카메라와 거울의 방향과 위치를 도 1a과 같이 조절하여 이미지 센서(13)의 직사각형의 길이가 긴 쪽 가로(640)의 중심(640a,640b)을 지나도록 직선을 그려 그 좌우측 영역에 각각 안구를 촬영하되 안구의 좌우측 방향(화살표 480a)이 직사각형의 짧은 쪽 세로(480)와 평행하게 되도록 하는 것이 바람직하다. The method of dividing the rectangular area into two and photographing the left and right eyes in each area may be the same as the method shown in FIG. 1B or 1C or 1D according to the method of disposing the mirror and the camera. Among these three methods, the method of FIG. 1b is most preferable. This is because the wasted
제1,2 적외선 조명부(30)는 양안으로 적외선을 조명하는 것으로서, 적외선 LED(Light Emitting Diode)(30)로 구성될 수 있다. The first and second
적외선 LED(30)는 도 2a 및 도 4에 도시한 바와 같이, 양안 각각의 좌우에 배치되어 안구로 조명을 한다. As shown in Figs. 2A and 4, the
특히 적외선 LED(30)는 디스플레이를 포커싱 하는 HMD렌즈(40)의 가장자리 둘레를 따라 배치 설치되는 게 바람직하다. In particular, the
제1,2 적외선 반사거울(50)은 가시광선은 투과하고 적외선을 반사하는 성질을 갖는 핫 미러(hot mirror)로 구성되어, 도 4와 같이 평면에서 볼 때 사용자 양안의 바깥쪽, 더욱 상세하게는 HMD렌즈(40)의 바깥쪽에서 양안 사이의 중심부를 향해 45˚경사(마치 깔때기 형상처럼)져 적외선으로 조명된 사용자 눈 영상이 45˚ 굴절 반사되어 제3,4 반사거울(70)에 입력되도록 한다. The first and second infrared ray reflection mirrors 50 and 50 are formed of a hot mirror having a property of transmitting visible light and reflecting infrared light. The first and second infrared ray reflection mirrors 50 and 50 ' (Such as a funnel shape) 45 ° toward the center between both eyes on the outside of the
또한, 제1,2 적외선 반사거울(50)은 도 2a에 도시한 바와 같이 측면에서 볼 때, 앞쪽으로 갈수록 폭이 넓어지는 종 모양이다. In addition, as shown in FIG. 2A, the first and second infrared
제3,4 반사거울(70)은 제1,2 적외선 반사거울(50)에서 반사된 적외선을 다시 반사시켜 단일 카메라(10)에 입력되도록 중계 역할을 한다. The third and fourth reflecting
즉, 제3,4 반사거울(70)은 도 3a의 정면도에 도시한 바와 같이, 제1,2 적외선 반사거울(50)에 대해 수직방향인 산형(즉 상하 반전된 V자형)으로 배치되어 있다. That is, as shown in the front view of FIG. 3A, the third and fourth reflecting
산형 반사거울(70)은 위에서 아래로 내려갈수록 서로 벌어지는 방향으로 경사지게 배치되어 있다. The mountain-shaped
한편, 도 2a와 같이, 단일 카메라(10)가 큰 경우 양안 사이에 단일 카메라(10)가 설치될 공간이 협소하여 사용자의 이마 쪽 또는 이마 쪽에 가깝게 붙여 배치(hmd렌즈 선상에 배치) 될 때 산형 반사거울(70)과도 직각 방향으로 배치되게 된다. 2A, when a
이에 따라 산형 반사거울(70)과 단일 카메라(10) 사이의 거리가 멀어져서 볼록 릴레이 렌즈(80) 또는 오목 릴레이 렌즈(80f)와 같은 영상 릴레이 수단이 산형 반사거울(70)의 상부에 배치되는 게 바람직하다. The distance between the
도 3b의 볼록 릴레이 렌즈(80)는 제1,2적외선 거울(50)과 산형 반사 거울(70) 사이에 배치된 변형 예를 나타낸 것이다. The
이 경우 영상 릴레이 수단을 구성하는 렌즈의 초점 거리가 렌즈 지름보다 길면(즉 망원 렌즈이면) 눈동자의 일부만 확대되어 촬영될 수도 있다. 촬영된 영상에서 안구를 안정적으로 추적하려면 눈동자와 그 주변 흰자위 영역도 한 화면에 촬영되어야 하므로 영상 릴레이 수단을 구성하는 볼록 릴레이 렌즈(80) 또는 오목 릴레이 렌즈(80f)는 그 초점 거리가 렌즈 지름과 거의 같거나 더 짧도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 단일 카메라(10)의 렌즈(11)는 멀리 있는 영상 릴레이 수단의 작은 지름의 볼록 또는 오목 릴레이 렌즈를 화면 가득히 확대해 촬영할 수 있도록 초점 거리가 긴 망원 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. In this case, if the focal length of the lens constituting the image relay means is longer than the lens diameter (that is, if it is a telephoto lens), only a part of the pupil may be photographed. In order to stably track the eyeball in the photographed image, the pupil and its surrounding whiteness region must also be photographed on a single screen. Therefore, the
도 2b는 볼록 릴레이 렌즈(80)를 사용하여 안구를 촬영하는 모습이고 도 2c는 오목 릴레이 렌즈(80f)를 사용하여 안구를 촬영하는 모습이다.(거울은 도면에 표시하지 않았음)2B shows a state in which an eyeball is photographed using a
도 2b에서 안구에서 반사된 빛은 볼록 릴레이 렌즈(80)를 통해 결상면(피사체에서 반사된 빛이 렌즈에 모여 초점을 맞는 부분)(80c)에 상(80b)이 맺힌다. 단일 카메라(10)의 렌즈(11)는 그 안구 영상(80b)을 이미지 센서(13) 위에 촬영한다. 단일 카메라(10)는 볼록 릴레이 렌즈(80)가 맺은 작은 안구 영상(80b)을 화면에 가득 차게 확대해서 촬영해야 하므로 시야각은 좁은 망원렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.2B, an
도 2c는 영상 릴레이 수단을 오목 릴레이 렌즈(80f)로 구성한 것으로, 안구에서 반사된 빛은 안구와 오목 릴레이 렌즈(80f) 사이의 결상면(80e)에 상(80g)이 맺힌다. 카메라(10)는 오목 릴레이 렌즈(80f)에 의한 상(80g)을 촬영한다. 2C, the image relay means is constituted by a concave relay lens 80f, and the light reflected from the eye forms an
상기 영상 릴레이 수단은 상기 제1안구의 영상을 맺는 제1결상수단과, 상기 제2안구의 영상을 맺는 제2결상수단을 포함할 수 있으며, 제1,2결상수단은 제1,2볼록 릴레이 렌즈(80) 또는 제1,2오목 릴레이 렌즈(80f)로 더 한정시킬 수 있다. The image relay means may include a first image forming means for concealing an image of the first eyeball and a second image forming means for concealing an image of the second eyeball. The first and second image- It may be further limited to the
이에 비해 도 6a과 같이 영상 릴레이 수단을 제거하고 초소형 카메라(10)를 산형 반사거울(70)에 근접하게 설치하는 경우 초소형 카메라(10)의 렌즈(11)는 눈동자와 흰자위를 한 화면에 모두 촬영할 수 있을 만큼의 시야각의 렌즈(대략 표준렌즈)로 하는 것이 바람직하다. 6A, when the micro-camera 10 is installed close to the reflecting
영상 릴레이 수단은 산형 반사거울(70)에서 반사되는 빛을 투과시켜 단일 카메라(10)에 가깝게 상을 맺게 하여, 단일 카메라(10)로 양안의 시선을 촬영하게 한다. The image relay means transmits the light reflected by the mountain-shaped
또한, 단일 카메라(10)와 산형 반사거울(70)/영상 릴레이 수단이 서로 직각으로 배치되어 있어, 빛을 단일 카메라(10)로 반사시키도록 광학 경로 상에 45도 반사거울(90)이 더 배치되어 있다. Further, the
산형 반사거울(70)/영상 릴레이 수단은 제1,2 적외선 반사거울(50) 사이의 내부에 배치되어 있다. The mirror-type
다른 한편, 도 5와 같이 단일 카메라(10)가 산형 반사거울(70)/영상 릴레이 수단과 같은 선상인 위쪽에 배치되면 45도 반사거울(90)은 생략될 수 있다. On the other hand, if the
도 5와 같이 카메라(10)를 hmd의 케이스(1a) 쪽에 치우치게 위치시키면 카메라(10)의 열을 케이스(1a)를 통해 외부로 배출하기 용이하다. As shown in FIG. 5, when the
또 다른 한편, 카메라가 소형인 경우에는 도 6a와 같이 단일 카메라(10)를 산형 반사거울(70) 바로 위에 위치시켜 직접 양안의 시선을 추적할 수도 있다. On the other hand, when the camera is small, the
도 6b는 산형 반사거울(70)을 두 개의 직각프리즘(70a)으로 대체한 변형 예이다. 좌우측에서 입사된 제1,2빛은 직각프리즘(70a) 안에서 카메라(10) 쪽으로 전반사 된다. FIG. 6B shows a modified example in which the mirror-shaped
도 6c는 직각 프리즘의 광선이 통과하는 면에 볼록 또는 오목 프레넬 렌즈를 형성하여 릴레이 렌즈를 프리즘에 일체형으로 형성한 광 취합 수단(70b)의 변형 예이다. 6C is a modification of the light collecting means 70b in which a convex or concave Fresnel lens is formed on the surface through which the light ray of the right angle prism passes and the relay lens is integrally formed in the prism.
도 6d는 거울 면을 볼록하거나 오목한 곡면으로 형성하여 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈를 거울에 일체형으로 형성한 광 취합 수단(70c)의 변형 예이다.6D is a modification of the light collecting means 70c in which the mirror surface is formed as a convex or concave curved surface and the concave lens or the convex lens is integrally formed in the mirror.
영상처리부(미도시)는 단일 카메라(10)에서 촬영된 사용자의 양안 영상을 이용하여 동공의 중심을 검출하고, 검출된 동공의 중심 좌표값을 추출할 수 있다. The image processing unit (not shown) can detect the center of the pupil using the binocular image of the user photographed by the
이상과 같이, 본 실시예에 따른 광학기구를 사용하면 카메라가 작은 경우라면 도6a와 같이 두 눈 사이에 카메라를 설치할 수 있다. 그러나 카메라가 작을수록 해상도가 낮고 촬영 속도가 느려지는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고 해상도 또는 고속 카메라를 사용하면 카메라가 커져서 두 눈 사이에 공간이 좁아서 카메라를 설치하기 어려워진다. 특히 hmd에 카메라를 설치하는 경우 카메라가 크면 시야를 가릴 수 도 있다. 카메라가 큰 경우에는 도5 또는 도2a와 같이 카메라를 눈 사이에서 멀리 떨어지고 공간이 넓은 hmd의 위쪽에 설치하는 대신 고해상도로 눈을 촬영 할 수 있게 릴레이 렌즈(80,80f)를 사용하는 것이 바람직하다. 만약에 도5의 구성에서 릴레이 렌즈(80)를 생략하면 안구 전체(눈동자와 그 주변 영역)를 촬영하기 위하여 제3,4거울(70)이 커야 하지만 큰 3,4거울을 설치하면 거울이 시야를 가릴 수도 있다. 그러나 릴레이 렌즈를 매우 작게 하면 거울도 매우 작게 만들 수 있다. 릴레이 렌즈가 매우 작더라도 카메라 렌즈를 망원 렌즈로 하면 작은 릴레이 렌즈에 맺힌 안구 영상을 이미지 센서 화면에 가득 차게 크게 확대해서 촬영할 수 있다.As described above, when the optical apparatus according to the present embodiment is used, if the camera is small, the camera can be installed between the two eyes as shown in FIG. 6A. However, the smaller the camera, the lower the resolution and the slower the shooting speed. To solve this problem, when a high-resolution or high-speed camera is used, the camera becomes large and the space between the two eyes becomes narrow, making it difficult to install the camera. Especially, if you install the camera in hmd, you may obscure the view if the camera is big. When the camera is large, it is preferable to use the
이러한 릴레이 렌즈 방식의 촬영 장치를 사용하면 크기가 큰 고속 카메라도 hmd내부에 용이하게 설치하여 안구를 촬영하고 시선 방향을 산출하여 가상현실용 hmd에 사용되는 포비에티드 렌더링(foveated render)이라는 기술을 용이하게 구현할 수 있다. 포비에티드 렌더링은 가상현실용 hmd착용자의 서선이 향하는 부분의 가상 세계의 그래픽 영상을 고해상도로 생성하고 그 주변 영상은 저해상도로 생성하여 그래픽카드의 부담을 줄이는 기술이다.Using such a relay lens type imaging device, a high-speed camera with a large size can be easily installed inside the hmd to capture the eyeball and calculate the gaze direction, thereby providing a technique called foveated rendering used in virtual reality hmd It can be easily implemented. Forbidden rendering is a technique to reduce the burden on the graphics card by creating a graphic image of the virtual world of the portion of the virtual reality hmd wearer's head facing the high resolution and creating the surrounding image with low resolution.
보통 안구 추적 장치는 안구를 추적하기 위하여 안구 추적 장치를 착용한 직후에 위치 조정(캘리브레이션,calibration)을 수행한다. 이러한 위치 조정은 안구를 촬영한 영상,그 영상에서 산출한 시선 방향,그리고 그 시선 방향에 대응하는 마우스 커서 좌표 사이의 상관 관계를 구하는 것을 의미한다. 예를 들면 화면의 특정 지점(예를 들면 사각형의 네 꼭지점)에 차례로 깜빡이는 표시나 마크를 출력하고 시선 추적기가 포함된 hmd 착용자가 그 마크를 바라보는 순간 안구를 촬영하여 그 촬영된 영상에서 안구를 검출하여 이미지에서 검출된 안구의 좌표와 화면에 표시된 마크의 위치를 대응시키는 작업을 수행한다. Usually, the eye tracking device performs position adjustment (calibration) immediately after wearing the eye tracking device to track the eyeball. This position adjustment means to obtain the correlation between the image of the eyeball, the eye direction calculated from the image, and the mouse cursor coordinates corresponding to the eye direction. For example, a blinking mark or mark is sequentially output to a specific point on the screen (for example, four vertices of a square), and an eyeball is photographed when an hmd wearer with a gaze tracker looks at the mark, And coordinates the coordinates of the eyeball detected in the image with the positions of the marks displayed on the screen.
그런데 Hmd를 오래 착용하면 불편하므로 hmd를 벗은 후 다시 착용할 수 도 있다. 이 경우 다시 착용하면 원래 착용했던 위치와 다를 수도 있다. 그러면 카메라와 눈 사이의 상대위치가 바뀌게 되고 그러면 안구 추적을 위한 위치 조정(캘리브레이션)을 다시 수행해야 한다. 이러한 불편함을 해소하기 위하여 두 개의 카메라로 하나의 안구를 스테레오로 촬영하여 촬영된 스테레오 영상을 분석하여 안구와 카메라 사이의 3차원 상대 위치를 계산하는 논문(Calibration-free eye tracking by reconstruction of the pupil ellipse in 3D space )이 (https://www.researchgate.net/publication/220810955_Calibration-free_eye_tracking_by_reconstruction_of_the_pupil_ellipse_in_3D_space)에 소개되어있다.However, it is inconvenient to wear Hmd for a long time, so you can wear it again after removing the hmd. In this case, it may be different from the originally worn position. This will change the relative position between the camera and the eye, and you will have to perform the calibration (calibration) again for eye tracking. In order to overcome these inconveniences, we have proposed a three-dimensional (3-D) relative position calculation between the eyeball and the camera by analyzing the stereoscopic images obtained by photographing one eyeball in stereo with two cameras. ellipse in 3D space) ( https://www.researchgate.net/publication/220810955_Calibration-free_eye_tracking_by_reconstruction_of_the_pupil_ellipse_in_3D_space ).
도9는 상기 논문에 수록된 안구 추적 장치로 두개의 카메라가 핫 미러를 통해 반사된 한쪽 눈을 스테레오로 촬영하도록 구성된 것이다.FIG. 9 shows an eye tracking apparatus according to the present invention, in which two cameras photograph one eye reflected through a hot mirror in stereo.
도1a의 본 발명의 안구 추적 장치를 도10과 같이 변형하여 양 쪽 눈을 각각 스테레오로 촬영할 수 있다. 도1a에는 릴레이 렌즈(80)가 좌우로 2개(즉 두 릴레이 렌즈가 1행 2열로 설치되어있다.이를 제1,제2 결상 수단이라한다.) 설치되어 각각의 렌즈가 좌우측 안구를 촬영하게 되어있다. 이에 비해 도10에는 4개의 릴레이 렌즈가 2행 2열의 매트릭스 형태로 설치되어있다.(이를 제1,제2,제3,제4 결상 수단이라 한다.) 도11은 이러한 장치의 측면도이고 도 12는 평면도이다. 도13은 이러한 2행2열의 릴레이 렌즈로 촬영한 영상의 예이다. 이렇게 촬영된 영상에서 좌측 두 영상(L1,L2)를 스테레오 매칭하면 좌측 눈과 카메라 사이의 3차원 상대위치를 구할 수 있고 우측 두 영상(R1,R2)를 스테레오 매칭하면 우측 눈과 카메라 사이의 3차원 상대위치를 구할 수 있다.이렇한 3차원 상대위치는 안구 추적의 위치 설정(캘리브레이션)에 사용될 수 있다.The eye tracking apparatus of the present invention shown in FIG. 1A can be modified as shown in FIG. 10 so that both eyes can be photographed in stereo. In Fig. 1A, two
실시예2Example 2
본 실시예는 도14와 같이 보통의 안경의 한 쪽 또는 양쪽의 코 받침(500a,500b)에 카메라와 광학 모듈(501a,501b)를 설치하여 눈과 시선 방향을 동시에 촬영하는 구성에 관한 것이다. 이 경우 안경렌즈에는 안경형 디스플레이(502)가 포함되어 증강현실 영상이 출력될 수 있다. 이러한 카메라로 눈을 촬영한 영상을 분석해서 안경형 디스플레이에 표시된 컴퓨터 화면의 마우스 커서(503)를 이동시킬 수 있다. 또한 카메라로 촬영된 시선 방향에 있는 착용자의 손을 촬영한 영상에서 손의 형태와 제스처 동작을 인식하여 증강현실의 가상 객체(504)를 조작할 수 있다. 시선 방향에서 입사된 빛은 제1광학 모듈을 통해 카메라로 입사되고 눈에서 반사된 빛은 제2광학 모듈을 통해 카메라로 진행한다. 광학 모듈은 거울, 프리즘, 회절판, 홀로그램, 렌즈 등의 광학 소자를 포함하여 빛을 반사,회절, 또는 굴절시킴으로서 빛의 진행 방향을 바꿔준다.The present embodiment relates to a configuration in which a camera and
기존의 안경형 디스플레이에는 전방을 촬영하는 카메라와 눈을 촬영하는 카메라가 각각 설치되어있어서(즉 1개 이상의 카메라가 설치되어있다) 장치가 무겁고 전력 소모가 많다는 문제가 있다. 본 실시예의 구성을 사용하면 하나의 카메라로 눈과 전방을 촬영하여 그러한 문제를 해결할 수 있다. Conventional glasses-type displays have a problem in that a camera for taking a forward image and a camera for taking an eye are installed (that is, one or more cameras are installed), and the apparatus is heavy and consumes a large amount of power. By using the configuration of this embodiment, it is possible to solve such a problem by photographing the eyes and the front with one camera.
도15a는 도14의 카메라와 광학 모듈(501a)을 확대한 상세도이다. 이러한 구성은 안경의 좌우측 코 받침에 각각 좌우 대칭으로 구성된다. 도15a에서 카메라(600)앞에는 v자 형태의 제3,제4거울(601,602) 이 설치된다. 그러한 v자 제3,제4 거울(601,602) 위쪽(603)과 아래쪽(604)에 제1,제2거울이 설치된다. 제1,제2 거울은 카메라의 촬영 시야각을 넓게 만들기 위하여 볼록 거울 또는 오목 거울로 구성할 수도 있다. 제1,제2 거울 앞 또는 뒤에 실시예1과 유사하게 오목릴레이 렌즈 또는 볼록 릴레이 렌즈(제1,제2 결상 수단)를 추가할 수도 있다. 15A is an enlarged view of the camera and
눈과 시선 방향의 외부 사물을 스테레오로 촬영할 수 있도록 제1,제2 거울은 도15b와 같이 볼록 거울 2개 또는 오목 거울 2개(601a, 601b,602a,602b)로 분할하여 구성할 수도 있다. 또는 상기 실시예1의 경우와 마찬가지로 눈과 시선 방향의 외부 사물을 스테레오로 촬영할 수 있도록 제1,제2 거울 앞에 오목릴레이 렌즈 또는 볼록 릴레이 렌즈를 나란히(1행 2열 또는 2행 1열로) 2개씩(제1,제2,제3,제4 결상 수단) 추가할 수도 있다.The first and second mirrors may be divided into two convex mirrors or two concave mirrors 601a, 601b, 602a, and 602b as shown in FIG. 15B so that an external object in the eye direction and the sight direction can be photographed in stereo. Alternatively, a concave relay lens or a convex relay lens may be arranged side by side (in one row or two rows or two rows and one row) in front of the first and second mirrors so that an object in the eye and a sight line direction can be photographed in stereo, (First, second, third, and fourth imaging means) may be added.
카메라는 v자 거울의 위쪽 제3거울(601)과 그 위쪽 제1거울(603)에 반사된 위쪽 영상과 v자 거울의 아래쪽 제4거울(602)과 그 아래쪽 제2거울(604)에 반사된 아래쪽 영상을 한 화면에 나눠 촬영한다. 예를 들어서 한 화면에 두 영상을 나눠 촬영한다는 것은 한 화면을 도25와 같이 상하 또는 좌우로 나눠 촬영함을 의미한다. 이 경우 제3거울(601)과 그 위쪽 제1거울(603)은 제1 광학 모듈에 해당하고 아래쪽 제4거울(602)과 그 아래쪽 제2거울(604)은 제2광 학 모듈에 해당한다.The camera reflects the upper image reflected by the upper
안구(605)에서 반사된 빛은 안경 렌즈(505)에서 반사된 후 아래쪽 제2거울(604)과 v자 거울의 아래쪽 제3거울(602)에 차례로 반사된 후 카메라에 도달한다. 전방의 사물(예를 들면 착용자의 손)(606)에서 반사된 빛은 안경 렌즈(505)를 통과한 후 위쪽 제1거울(603)과 v자 거울의 위쪽 제3거울(603)에 차례로 반사된 후 카메라에 도달한다. 카메라의 촬영 방향(광축,카메라 렌즈에 수직인 직선)을 적당히 조정해서 이러한 거울 중 일부를 생략할 수 도 있다. 그리고 제1거울(603)과 제3거울(601)을 하나의 거울로 통합할 수도 있고 제2거울(604)과 제4거울(602)을 하나의 거울로 통합할 수도 있다.The light reflected from the
이러한 거울 대신 반사형 프리즘,회절 소자,홀로그램 등으로 대체할 수도 있다. 또한 카메라와 거울 사이 거리가 멀면 상기 실시예1의 도2b,2c와 같이 광 경로 위에 릴레이 렌즈(영상 릴레이 수단)를 추가할 수도 있다. 안구(605)에는 적외선 led와 같은 적외선 조명을 해서 적외선이 눈에서 반사된 후 안경렌즈(505)에 반사될 수 있도록 안경 렌즈의 눈 근처 영역(505a)(안구에서 반사된 적외선을 카메라 쪽으로 반사시키는 영역)에는 적외선 반사 가시광 투과 코팅(핫미러 코팅)을 하는 것이 바람직하다. 또한 전방의 사물(606)(예를 들면 착용자의 손)에서 반사된 빛이 안경 렌즈(505)를 통과해 카메라에 도달 할 수 있도록 안경 렌즈의 코받침 근방(505b)(즉 전방 사물에서 반사 또는 방사된 빛이 카메라에 도달하기 위하여 통과하는 렌즈 영역)에는 핫미러 코팅을 하지 않는 것이 바람직하다. 또한 안구를 촬영하는 카메라의 시야에 안경 렌즈 밖의 전방의 사물들(607)이 안구와 겹쳐 촬영되지 않도록 v자 거울의 아래쪽 제4거울(602)과 카메라 렌즈 사이에는 가시광 차단 필터(608)를 설치하는 것이 바람직하다. 안구를 위쪽 제3거울이 아니라 아래쪽 제4거울을 통해 촬영하는 이유는 안구를 아래쪽에서 촬영하면 눈꺼풀에 의해 안구가 가려질 위험이 적기 때문이다.Instead of such a mirror, a reflection type prism, a diffraction element, a hologram, or the like may be used. If the distance between the camera and the mirror is too long, a relay lens (image relay means) may be added on the optical path as shown in FIGS. 2B and 2C of the first embodiment. An infrared light such as an infrared LED is applied to the
도16은 도15a의 구성의 평면도이고 도17은 도15a의 구성의 정면도이다.Fig. 16 is a plan view of the configuration of Fig. 15A and Fig. 17 is a front view of the configuration of Fig. 15A.
안경 렌즈에 핫 미러 코팅을 하는 대신 도18과 같이 작은 핫미러 코팅 렌즈 모듈을 기존 안경과 착용자의 눈 사이에 끼워 넣을 수도 있다. 이러한 착탈식 렌즈 모듈은 기존의 편광방식의 3d안경모듈에 사용되고 있다. 이러한 핫미러 코팅 렌즈 모듈의 코 받침 또는 그 근방에 카메라와 광학 모듈을 포함할 수도 있다. 이 경우 사용자는 자신의 기존 안경을 착용한 상태에서 이러한 핫미러 코팅 렌즈 모듈을 더 착용하면 안구를 촬영하여 추적을 할 수 있다. Instead of applying a hot mirror coating to the spectacle lens, a small hot mirror coated lens module as shown in Figure 18 may be sandwiched between the existing eyeglasses and the wearer's eye. Such a removable lens module is used in a conventional polarizing type 3d glasses module. A camera and an optical module may be included in or near the nose support of such a hot mirror coated lens module. In this case, the user wears his or her existing glasses and wears these hot mirror coated lens modules to shoot and track the eyes.
본 실시예의 구성은 안경 렌즈에 핫 미러 코팅을 해서 그 코팅면에 반사된 안구 영상을 카메라로 촬영하는 것이 특징이다. 이에 비해 특허문헌3의 안경형 안구 촬영 장치는 카메라로 안구를 촬영하되 렌즈에 반사된 안구 영상을 촬영하는 것이 아니라 직접 안구를 촬영하는 방식이다. 도19는 특허문헌3의 출원인인 토비(tobii)사의 홈페이지에 게시된 안구 촬영 장치의 정면 모습이고 도20은 특허문헌3의 도면2b를 나타낸 것이다. 정면도에는 카메라가 보이지 않고 도20d(후면도)에는 카메라(611)가 보임을 주의하면 이 장치의 측면도는 도21과 같음을 알 수 있다. 즉 안경 렌즈(700)가 가장 밖에 있고 안경 렌즈(700)와 눈(703) 사이에 카메라(611)가 존재한다. 도21처럼 카메라로 안구를 직접 촬영(즉,렌즈에 반사된 안구를 촬영하는 것이 아니라 직접 촬영하는 것)하려면 카메라를 안구로부터 약간 앞쪽(얼굴 피부로부터 멀리)으로 일정 간격(702)만큼 돌출시켜야 하는 문제가 있다. 그러나 본 실시예의 구성의 장치는 도22와 같이 안경 렌즈에 반사된 안구를 촬영하므로 카메라가 마치 안경 렌즈 밖에 위치하는 효과가 있어서 그러한 간격이 훨씬 적어도 안구를 촬영할 수 있다. 도22는 도16의 구성의 카메라(600)가 렌즈(505)에 반사되어 마치 렌즈 밖에 존재하는 것과 같은 효과를 나타낸 것이다. 도22의 801은 카메라(600)가 안경 렌즈에 반사된 거울 영상을 나타낸 것이고 800은 그 거울 영상의 카메라와 눈 사이 간격을 나타낸 것이다. 이러한 간격은 도20의 702에 해당한다. 즉 핫 미러 코팅 렌즈에 반사된 안구를 촬영함으로써 카메라는 안구에 가깝게 밀착시키더라도 먼 거리에서 촬영한 효과(즉 촬영된 영상에서 안구가 덜 왜곡되는 장점)가 있다. 또한 이러한 카메라를 안경테가 아니라 코받침에 설치함으로써 카메라가 외부에서 거의 보이지 않는 장점이 있고 무테 안경에도 카메라를 설치할 수 있다. 이에 비해 도19와 같은 기존 안구 촬영 장치는 반드시 카메라를 설치할 안경 테(610)(테두리)가 존재해야만 하고 그 안경 테가 피부로부터 앞으로 돌출되는 단점이 있다. 즉 기존의 특허 문헌3의 안구 촬영 장치는 무테 안경에는 설치할 수 없다. 도23은 도21과 비교할 수 있도록 본 실시예의 장치의 측면도를 나타낸 것이다. 도23을 보면 본 실시예의 안경의 렌즈는 도21의 기존 장치와 달리 보기 흉하게 돌출될 필요가 없다.The configuration of this embodiment is characterized in that a hot mirror coating is applied to a spectacle lens and an eye image reflected on the coated surface is photographed by a camera. On the other hand, the eyeglass-type eye-taking apparatus of
이러한 카메라는 도24와 같이 안경 다리(901)에 부착하여 안경 렌즈에 반사된 눈을 촬영할 수도 있다. 그런데 안경 다리(901)는 코받침(501a)보다 대체로 위쪽에 존재한다. 따라서 안경 다리(901)에 부착한 카메라는 눈을 위쪽에서 아래쪽으로 내려다보면서 촬영해야 하므로 눈꺼풀에 의해 눈동자가 가려질 위험이 있다. 그러나 카메라를 안경 다리보다 아래쪽에 있는 코받침에 설치하면 눈을 아래쪽에서 위쪽으로 올려다보며 촬영할 수 있으므로 눈꺼풀에 의해 눈동자가 가려질 위험이 적다는 장점이 있다.Such a camera may be attached to the
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims .
10 : 단일 카메라
30 : 제1,2 적외선 조명부(적외선LED)
40 : 제1,2 hmd 렌즈
50 : 제1,2 적외선 반사거울(핫 미러)
70 : 제3,4 반사거울(산형 반사거울)
80 : 볼록 릴레이 렌즈
80f : 오목 릴레이 렌즈
90 : 45도 반사거울
13a :낭비되는 픽셀들
80c :결상면
11 :카메라 렌즈
13 :이미지 센서
80b,80g:릴레이 렌즈에의한 안구 영상
70a,70b :프리즘
70c:볼록 반사 거울
100 :안경
110 :전방 촬영 카메라
140 :안구 촬영 카메라
120 :적외선 조명
502 :안경형 디스플레이
503 :마우스 커서
50 :안경 렌즈
500a,500b:코 받침
501a,501b :카메라와 광학 모듈
504 :가상 객체
606,607 :외부 사물
600 :카메라
603:제1거울
604:제2거울
601:제3거울
602:제4거울
605 :안구
608:가시광 차단 필터
505a:안구 반사광 반사면
505b:외부 사물 반사광 투과면
610 :안경 테
611 :카메라
700 :안경 렌즈
702,800 :카메라와 안구 사이 간격
703 :안구
801 :카메라의 거울 영상
901 : 안경 다리
900 :안경 다리에 부착된 카메라10: Single camera 30: 1st and 2nd infrared illumination units (Infrared LED)
40: 1st and 2nd hmd lenses 50: 1st and 2nd infrared reflection mirrors (hot mirror)
70: Third and fourth reflecting mirrors (mirror reflecting mirrors)
80: convex relay lens 80f: concave relay lens
90: 45
80c: image forming surface 11: camera lens
13:
70a, 70b:
100: Glasses 110: Front camera
140: eyeball camera 120: infrared light
502: eyeglass type display 503: mouse cursor
50:
501a, 501b: camera and optical module 504: virtual object
606,607: Outside thing 600: Camera
603: First mirror 604: Second mirror
601: Third mirror 602: Fourth mirror
605: eyeball 608: visible light blocking filter
505a: ocular reflection
610: eyeglass frame 611: camera
700: spectacle lens 702,800: gap between camera and eye
703: eyeball 801: mirror image of the camera
901: Glasses bridge 900: Glasses attached to the glasses legs
Claims (25)
상기 제1빛을 반사시키는 제1핫미러;
상기 제2빛을 반사시키는 제2핫미러;
상기 제1핫미러 및 제2핫미러 에서 반사된 상기 제1빛 및 제2빛을 취합시켜 상기 단일 카메라 쪽으로 진행시키는 광 취합 수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.A single camera for photographing a first light reflected by the first eyeball and a second light reflected by the second eyeball;
A first hot mirror for reflecting the first light;
A second hot mirror for reflecting the second light;
Light collecting means for collecting the first light and the second light reflected by the first hot mirror and the second hot mirror and advancing the light toward the single camera;
And a binocular image capturing unit for capturing the binocular image.
상기 광 취합 수단은 상기 제1안구와 제2안구에서 반사된 빛의 영상이 상기 단일 카메라에서 서로 다른 영역에 각각 촬영되도록 광을 취합하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light collecting means collects light so that images of light reflected by the first and second eyes are photographed in different areas of the single camera, respectively.
상기 광 취합 수단은 상기 제1안구와 제2안구 사이의 중간 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light collecting means is disposed at a midpoint between the first eyeball and the second eyeball.
상기 광 취합 수단은, 상기 제1핫미러에서 반사된 제1빛을 상기 단일 카메라 쪽으로 진행시키는 제1광학모듈과, 상기 제2핫미러에서 반사된 제2빛을 상기 단일 카메라 쪽으로 진행시키는 제2광학모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.The method according to claim 1,
The light collecting means includes a first optical module for advancing the first light reflected from the first hot mirror toward the single camera and a second optical module for advancing the second light reflected from the second hot mirror toward the single camera Wherein the binocular image capturing device comprises an optical module.
상기 제1,2광학모듈은 거울,프리즘,홀로그램,또는 회절 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the first and second optical modules include a mirror, a prism, a hologram, or a diffraction element.
상기 광학모듈은 표면이 V자 또는 산형인 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the optical module includes an optical element whose surface is of V-shape or mountain-like shape.
상기 광 취합 수단에는 안구 영상을 결상하는 영상 릴레이 수단을 포함하고 카메라는 그 결상된 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the light collecting means includes an image relay means for imaging an ocular image, and the camera captures the imaged image.
상기 영상 릴레이 수단은 상기 제1안구의 영상을 맺는 제1결상수단과, 상기 제2안구의 영상을 맺는 제2결상수단을 포함하고 카메라는 상기 제1,2 결상 수단이 맺은 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.8. The method of claim 7,
The image relay means includes a first imaging means for imaging the first eyeball and a second imaging means for concealing an image of the second eyeball, and the camera is configured to capture an image of the first and second imaging means Wherein the first and second images are displayed on the display unit.
상기 영상 릴레이 수단은 상기 제1안구의 스테레오영상을 맺는 제1결상수단 과 제3결상 수단, 상기 제2안구의 스테레오 영상을 맺는 제2결상수단과 제 4 결상 수단을 포함하고 카메라는 상기 제1,2,3,4 결상 수단이 맺은 스테레오 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the image relay means includes a first imaging means and a third imaging means for capturing a stereo image of the first eyeball, a second imaging means and a fourth imaging means for capturing a stereo image of the second eyeball, , 2, 3, 4 imaging means for capturing a stereoscopic image.
상기 결상수단은 볼록 렌즈,오목 렌즈,볼록 거울,또는 오목 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.9. The method of any one of claims 9 to 9,
Wherein the image forming means includes a convex lens, a concave lens, a convex mirror, or a concave mirror.
상기 볼록 렌즈,오목 렌즈,볼록 거울,또는 오목 거울의 초점거리는 상기 볼록 렌즈,오목 렌즈,볼록 거울,또는 오목 거울 에 의해 결상된 영상을 상기 단일 카메라로 촬영한 영상 안에 안구 전체 영역이 포함될 수 있는 거리인 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.11. The method of claim 10,
The focal length of the convex lens, the concave lens, the convex mirror, or the concave mirror may be such that the entire eyeball region is included in the image of the image formed by the convex lens, the concave lens, the convex mirror, or the concave mirror, And the distance between the first and second cameras is equal to or greater than a predetermined distance.
상기 광 취합 수단은 직사각형 이미지 센서의 길이가 긴 변의 중심을 지나는 직선에 의해 나누어진 이미지 센서의 두 영역에 각각 좌우측 안구가 촬영되도록 광을 취합하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the light collecting means collects light so that the left and right eyes are respectively photographed in two regions of the image sensor divided by a straight line passing through the center of the long side of the rectangular image sensor.
상기 단일 카메라는 열 배출이 용이하도록 헤드 마운트 디스플레이(hmd) 케이스 쪽에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 양안 촬영 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the single camera is located close to the case-mount display (hmd) case for easy heat dissipation.
상기 제1빛을 카메라 쪽으로 진행시키는 제1 광학 모듈;
상기 제2빛을 반사시키고 가시광을 투과시키는 핫미러;
상기 핫 미러에의해 반사된 제2 빛을 카메라 쪽으로 진행시키는 제2 광학 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.A single camera for photographing a first light incident on the eye direction and a second light reflected on the eyeball;
A first optical module for advancing the first light toward the camera;
A hot mirror for reflecting the second light and transmitting visible light;
A second optical module for advancing the second light reflected by the hot mirror toward the camera;
And an image capturing unit for capturing an image of the eye.
상기 제1,제2 광학 모듈은 제1,제2 빛의 영상이 상기 단일 카메라에서 서로 다른 영역에 각각 촬영되도록 광을 취합하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the first and second optical modules collect light so that the images of the first and second lights are respectively photographed in different areas of the single camera.
상기 광학모듈은 표면이 V자 또는 산형인 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.19. The method of claim 18,
Wherein the optical module includes an optical element whose surface is a V-shaped or mountain-shaped.
상기 영상 릴레이 수단은 상기 제1빛의 영상을 맺는 제1결상수단과, 상기 제2빛의 영상을 맺는 제2결상수단을 포함하고 카메라는 상기 제1,2 결상 수단이 맺은 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.21. The method of claim 20,
The image relay means includes a first imaging means for imaging the first light and a second imaging means for imaging the second light, and the camera is configured to capture an image of the first and second imaging means The apparatus for measuring an eyeball using a single camera.
상기 영상 릴레이 수단은 상기 제1빛의 스테레오 영상을 맺는 제1결상수단 과 제3결상 수단, 상기 제2빛의 스테레오 영상을 맺는 제2결상수단과 제 4 결상 수단을 포함하고 카메라는 상기 제1,2,3,4 결상 수단이 맺은 스테레오 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.21. The method of claim 20,
Wherein the image relay means includes a first imaging means and a third imaging means for capturing a stereo image of the first light, a second imaging means and a fourth imaging means for capturing a stereo image of the second light, , 2, 3, 4 imaging means for imaging the stereoscopic image.
상기 결상수단은 볼록 렌즈,오목 렌즈,볼록 거울,또는 오목 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.21. The container according to any one of claims 21 to 21,
Wherein the image forming means includes a convex lens, a concave lens, a convex mirror, or a concave mirror.
상기 볼록 렌즈,오목 렌즈,볼록 거울,또는 오목 거울의 초점거리는 상기 볼록 렌즈,오목 렌즈,볼록 거울,또는 오목 거울 에 의해 결상된 영상을 상기 단일 카메라로 촬영한 영상 안에 안구 전체 영역이 포함될 수 있는 거리인 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.24. The method of claim 23,
The focal length of the convex lens, the concave lens, the convex mirror, or the concave mirror may be such that the entire eyeball region is included in the image of the image formed by the convex lens, the concave lens, the convex mirror, or the concave mirror, And the distance between the eyeball and the eyeball is the distance.
상기 제1,제2 광학 모듈은 직사각형 이미지 센서의 길이가 긴 변의 중심을 지나는 직선에 의해 나누어진 이미지 센서의 두 영역에 각각 시선 방향의 사물과 안구가 촬영되도록 광을 취합하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라를 이용한 안구 촬영 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the first optical module and the second optical module collect light in such a manner that the object and the eyeball in the visual line direction are respectively photographed in the two regions of the image sensor divided by the straight line passing through the center of the long side of the rectangular image sensor. Eye - taking device using camera.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |