KR20210022400A - 시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치 - Google Patents

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KR20210022400A KR1020190101868A KR20190101868A KR20210022400A KR 20210022400 A KR20210022400 A KR 20210022400A KR 1020190101868 A KR1020190101868 A KR 1020190101868A KR 20190101868 A KR20190101868 A KR 20190101868A KR 20210022400 A KR20210022400 A KR 20210022400A
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Abstract

시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치에 관해 개시되어 있다. 개시된 증강현실 구현장치는 안경알에 대해 경사지게 배치된 컴바이너(combiner)와, 상기 컴바이너에 가상영상을 공급하는 가상영상 공급부와, 상기 안경알에 대해 경사지게 배치된 시력보정렌즈(도수클립)를 포함한다. 상기 시력보정렌즈와 상기 컴바이너는 동일한 경사각으로, 곧 서로 평행하게 배치될 수 있다.

Description

시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치{Augmented reality display device including vision correction lens for augmented reality}
본 개시는 증강현실(Augmented Reality, AR)장치에 관련된 것으로써, 보다 자세하게는 시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치에 대한 것이다.
최근 들어 증강현실에 관련된 기술이 많이 연구 되고 있다. 특히 실시간으로 시각피로 없이 입체영상과 실사 물체를 동시에 시현할 수 있는 씨-스루(see-through) AR 디스플레이 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 관련 연구 및 제품들이 소개되고 있다. 시력이 좋지 않은 사람들이 AR 디스플레이 장치를 이용할 때는 시력을 보정해 줄 수 있는 보정렌즈(도수클립)가 사용된다.
일 실시예는 기존의 AR기기에 비해 상대적으로 편안한 착용감을 제공하고, AR기기의 부피 감소에도 유익한 방식으로 체결된 시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치를 제공한다.
일 실시예에 의한 증강현실 구현장치는 안경알에 대해 경사지게 배치된 컴바이너(combiner)와, 상기 컴바이너에 가상영상을 공급하는 가상영상 공급부와, 상기 안경알에 대해 경사지게 배치된 시력보정렌즈(도수클립)를 포함한다.
일 실시예로, 상기 시력보정렌즈와 상기 컴바이너는 동일한 경사각으로, 곧 서로 평행하게 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컴바이너와 상기 시력보정렌즈의 상호 체결부위는 각각 돌기와 홈을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 컴바이너와 상기 시력보정렌즈는 자석을 통해 서로 체결될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 컴바이너와 상기 시력보정렌즈는 슬라이딩 방식으로 체결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안경알은 제1 안경알 및 제2 안경알을 포함하고, 상기 컴바이너는 상기 제1 안경알에 대응하는 제1 컴바이너와, 상기 제2 안경알에 대응하는 제2 컴바이너를 포함하고, 상기 시력보정렌즈는 상기 제1 컴바이너에 대응하는 제1 시력보정렌즈와, 상기 제2 컴바이너에 대응하는 제2 시력보정렌즈를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컴바이너는 상기 안경알에 평행한 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시력보정렌즈는 상기 시력보정렌즈와 동일한 경사를 갖는 프레임에 장착되어 있고, 상기 프레임은 상기 안경알에 평행한 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컴바이너는 상기 제1 및 제2 컴바이너와 함께 상기 제1 및 제2 컴바이너를 연결하는 연결부를 포함하는 단일체 컴바이너일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 시력보정렌즈는 각각 독립적으로 상기 컴바이너에 체결될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 제1 안경알이 장착되는 제1 프레임과, 상기 제2 안경알이 장착되는 제2 프레임과, 상기 제1 및 제2 프레임을 연결하는 연결부를 포함하는 단일체 프레임을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 단일체 컴바이너와 상기 단일체 프레임은 자석을 매개로 체결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 자석은 매립될 수 있다.
다른 실시예에 의한 증강현실 구현장치는,
도수를 갖는 안경알과, 상기 안경알에 대해 경사지게 배치된 컴바이너와, 상기 컴바이너에 가상영상을 공급하는 가상영상 공급부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의한 증강현실 구현장치에서 가상영상이 투영되는 컴바이너는 안경알에 대해 경사지게 배치되어 있고, 시력보정렌즈(도수클립)는 이러한 컴바이너에 평행하게 배치되어 있다. 곧, 시력보정렌즈도 안경알에 대해 경사지게 배치되어 있다. 이에 따라 기존의 시력보정렌즈가 안경알과 평행하게 배치된 경우에 비해 콤팩트한 구조설계가 가능하고, 착용감도 개선될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치의 입체도이다.
도 2는 도 1의 증강현실 구현장치의 우측면도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치에서 컴바이너와 시력보정렌즈가 슬라이딩 방식을 결합되는 경우를 나타낸 입체도이다.
도 4는 도 3에서 컴바이너와 시력보정렌즈가 결합된 모습을 나타낸 입체도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 증강현실 구현장치에 포함된 다른 시력보정렌즈에 대한 입체도이다.
도 6은 도 5의 시력보정렌즈가 증강현실 구현장치에 장착된 모습을 나타낸 입체도이다.
도 7은 일 실시예에 의한 증간현실 구현장치에 포함된 컴바이너의 사용자 눈과 마주하는 안쪽 면에 대한 정면도이다.
도 8은 일 실시예에 의한 증간현실 구현장치에 포함된 시력보정렌즈의 바깥면에 대한 정면도이다.
도 9와 도 10은 도 7의 컴바이너와 도 8의 시력보정렌즈의 결합된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 의한 증간현실 구현장치에서 양쪽 눈에 대응하는 2개의 컴바이너가 하나의 단일체(single body)로 마련된 경우를 나타낸 정면도이다.
도 12는 도 11의 좌측면도이다.
도 13은 일 실시예에 의한 증간현실 구현장치에서 양쪽 눈에 대응하는 2개의 시력보정렌즈가 하나의 단일체로 마련된 경우를 나타낸 정면도이다.
도 14는 도 13의 우측면도이다.
도 15는 도 11의 단일체 컴바이너와 도 13의 단일체 시력보정렌즈가 비 매립된 자석을 통해 결합된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 16은 도 11의 단일체 컴바이너와 도 13의 단일체 시력보정렌즈가 매립된 자석을 통해 결합된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 17은 다른 실시예에 의한 증강현실 구현장치를 나타낸 단면도이다.
도 18은 여러 실시예에 의한 증강현실 구현장치에서 컴바이너 앞쪽 안경렌즈에 대한 단면도이다.
이하, 일 실시예에 의한 시력보정렌즈(도수 클립)를 포함하는 증강현실 구현장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시될 수 있다.
여기 설명되는 증강현실 구현장치는 안경형 씨-스루 AR 방식으로 개인용 씨-스루 타입의 헤드세트(headset)에도 이용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 시력보정렌즈를 포함하는 증강현실 구현장치를 입체적으로 보여준다.
도 1을 참조하면, 증강현실 구현장치(100)는 제1 및 제2 안경알(120, 130)과 가상 영상 공급장치(110)와 제1 및 제2 컴바이너(combiner)(122, 132)와 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)를 포함한다. 증간현실 구현장치(100)는 이외에 증강현실 영상 구현을 보조할 수 있는 다른 부재를 더 포함할 수 있다. 증강현실 구현장치(100)에서 귀에 걸리는 안경테는 편의상 도시를 생략하였다. 제1 및 제2 안경알(120, 130) 중 하나는 사용자의 좌안에 대응되고, 나머지는 사용자의 우안에 대응된다. 제1 및 제2 안경알(120, 130)은 도수를 갖지 않는 안경알 혹은 두께가 균일하여 렌즈 역할을 하지 않는 안경알 일 수 있다. 사용자가 증강현실 구현장치(100)를 착용하였을 때, 제1 및 제2 컴바이너(122, 132)는 제1 및 제2 안경알(120, 130)과 사용자의 눈 사이에 위치한다. 제1 컴바이너(122)는 제1 안경알(120)과 짝을 이루도록 마련되어 있다. 제2 컴바이너(132)는 제2 안경알(130)과 짝을 이루도록 마련되어 있다. 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)는 평상시 안경을 착용하는 사용자를 위해 마련된 것이다. 안경을 착용하는 사용자가 안경을 벗고 증강현실 구현장치(100)를 착용하였을 때, 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)로 인해 사용자는 증강현실 구현장치(100)를 통해 공급되는 증강현실 영상을 정상적으로 볼 수 있다. 곧, 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)가 구비됨으로써, 상기 공급되는 증강현실 영상은 사용자의 망막에 정확히 초점을 맺는 바, 사용자는 상기 공급되는 증강현실 영상을 선명하게 볼 수 있다.
사용자가 증강현실 구현장치(100)를 착용하였을 때, 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)는 각각 제1 및 제2 컴바이너(122, 132)와 사용자의 눈 사이에 위치하게 된다. 제1 시력보정렌즈(124)는 제1 컴바이너(122)와 짝을 이룬다. 제2 시력보정렌즈(134)는 제2 컴바이너(132)와 짝을 이룬다.
가상 영상 공급장치(110)는 실사와 결합될 수 있는 가상 영상을 사용자에 공급할 수 있는 장치이거나 이러한 장치를 포함할 수 있다. 여기서 상기 '실사'는 사용자 눈에 들어오는 실제 현실의 영상을 의미한다. 도 1에 보인 가상 영상 공급장치(110)는 가상 영상을 공급할 수 있는 다양한 장치들 중 일 예에 불과한 것이다. 가상 영상 공급장치(110)로 기 알려진 가상 영상 공급장치를 사용할 수도 있는 바, 가상 영상 공급장치(110)는 설명의 편의를 위해 간단하게 도시하였다. 가상 영상 공급장치(110)는 가상 영상 공급부(160)와 제1 및 제2 가상 영상 투영부(140, 150)를 포함할 수 있다. 가상 영상 공급부(160)는 실사와 결합될 수 있는 2차원 혹은 3차원 가상 영상을 제1 및 제2 가상 영상 투영부(140, 150)에 공급한다. 제1 및 제2 가상 영상 투영부(140, 150)는 각각 가상 영상 공급부(160)에서 공급되는 가상 영상을 제1 및 제2 컴바이너(122, 132)에 투영한다. 가상 영상 공급장치(110)는 거치대(170)에 장착될 수 있다. 가상 영상 공급부(160)는 거치대(170) 상부에, 제1 및 제2 가상 영상 투영부(140, 150)는 거치대(170) 아래쪽에 배치될 수 있다. 제1 가상 영상 투영부(140)의 가상 영상 투영면은 제1 컴바이너(122)와 마주하게 배치될 수 있다. 제2 가상 영상 투영부(150)의 가상 영상 투영면 제2 컴바이너(132)와 마주하게 배치될 수 있다. 제1 및 제2 안경알(120, 130)과 제1 및 제2 컴바이너(122, 132)도 거치대(170)에 의해 지지될 수 있다. 거치대(170)는 증강현실 구현장치(100)의 메인 프레임일 수 있다.
도 2는 도 1의 증강현실 구현장치를 우측에서 본 모습이다. 편의상, 거치대(170) 상에 배치된 가상 영상 공급부(160)의 도시는 생략하였다.
도 2를 참조하면, 제2 컴바이너(132)는 제2 안경알(130)에 대해 경사지게 배치되어 있다. 일 예로, 제2 컴바이너(132)는 제2 안경알(130)에 수직한 평면에 대해 35도°정도의 경사각을 가질 수 있다. 제2 컴바이너(132)의 하단은 제2 안경알(130)의 하단에 근접한다. 제2 컴바이너(132)의 상단은 제2 안경알(130)의 상단으로부터 상대적으로 많이 떨어져 있다. 제2 컴바이너(132)의 하단과 제2 안경알(130)의 하단 사이의 간격은 제2 컴바이너(132)의 상단과 제2 안경알(130)의 상단 사이의 간격보다 좁다. 제2 가상 영상 투영부(150)는 거치대(170)의 밑면에 장착되어 있다. 제2 가상 영상 투영부(150)는 제2 안경알(130)의 상단과 제2 컴바이너(132)의 상단 사이에 배치되어 있다. 제2 가상 영상 투영부(150)에서 투영되는 가상 영상(L2)은 제2 컴바이너(132)에 투영된다. 제2 컴바이너(132)에 투영된 가상 영상(L2)은 제2 컴바이너(132)에서 제2 안경알(130)로 반사된다. 제2 안경알(130)로 반사된 가상 영상(L2)은 제2 안경알(130)에서 반사되어 다시 제2 컴바이너(132)로 향한다. 제2 안경알(130)로 반사된 가상 영상(L2)은 제2 안경알(130)의 앞면에서 반사될 수 있다. 제2 안경알(130)의 후방으로 반사된 가상 영상(L2), 곧, 제2 안경알(130)에서 제2 컴바이너(132)로 반사된 가상 영상(L2)은 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)를 차례로 통과하여 사용자의 눈에 입사된다. 이때, 제2 안경알(130)을 통과해서 입사되는 실제영상(L1)도 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)를 차례로 통과하여 사용자의 눈에 입사된다. 결과적으로 실제영상(L1)과 가상영상(L2)이 함께 사용자의 눈에 입사되어 사용자는 실제영상(L1)과 가상영상(L2)이 결합된 증강현실의 영상을 보게 된다.
제2 컴바이너(132)는 제2 안경알(130)과 제2 시력보정렌즈(134) 사이에 배치되어 있다. 제2 시력보정렌즈(134)도 제2 안경알(130)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)는 서로 평행하게 배치될 수 있다. 곧, 제2 시력보정렌즈(134)는 제2 컴바이너(132)와 동일한 경사각을 가질 수 있다. 제2 시력보정렌즈(134)는 상기 경사각을 갖는 배치 형태에서 디옵터(diopter) 및 비점수차(astigmatism) 편차가 최소화되도록 설계된 것일 수 있다. 제1 시력보정렌즈(124)도 마찬가지로 설계된 것일 수 있다. 일 예에서, 제2 시력보정렌즈(134)는 균일한 두께를 가지면서 그 표면에 광학적 렌즈 특성을 구현하도록 형성된 패턴이 존재할 수 있다. 제2 시력보정렌즈(134)의 이러한 특징은 제1 시력보정렌즈(124)에도 동일하게 적용될 수 있다.
거치대(170)와 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)가 만나는 영역(A1)을 확대한 부분을 보면, 거치대(170)에 제2 컴바이너(132) 상단이 연결되어 있다. 또한, 거치대(170)는 제2 안경알(130) 반대 방향으로 돌출된 돌기(170a)를 갖는다. 돌기(170a)는 제2 시력보정렌즈(134)과의 체결을 위해 준비된 것이다. 제2 시력보정렌즈(134)는 확장된 부분(134a)을 갖는다. 확장된 부분(134a)은 제2 안경알(130)에 평행하거나 거치대(170)에 수직한 방향과 평행할 수 있다. 확장된 부분(134a)의 돌기(170a)와 대향하는 면에 홈(134h)이 형성되어 있다. 홈(134h)은 돌기(170a)를 수용하기 것이다. 제2 시력보정렌즈(134)와 거치대(170)의 체결은 돌기(170a)가 홈(134h)에 삽입됨으로써 이루어진다. 제1 시력보정렌즈(124)와 거치대(170)의 체결도 제2 시력보정렌즈(134)와 거치대(170)의 체결과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 상술한 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)의 상호 관계와 배치 형태는 제1 컴바이너(122)와 제1 시력보정렌즈(124)의 관계에도 동일하게 적용된다.
예시된 증강현실 구현장치(100)에서 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)는 도 2에 예시한 방식 외에 다양한 방식으로 거치대(170)에 혹은 제1 및 제2 컴바이너(122, 132)에 체결될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)는 서로 슬라이딩 방식으로 체결될 수 있다. 이를 위해 제2 컴바이너(132)는 길이 방향으로 양쪽에 슬라이딩을 위한 제1 및 제2 홈(132a, 132b)을 구비할 수 있다. 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)가 서로 체결될 때, 제2 시력보정렌즈(134)의 양쪽은 각각 제1 및 제2 홈(132a, 132b)에 삽입되며, 제1 및 제2 홈(132a, 132b)을 따라 슬라이딩 되어 체결이 완료될 수 있다. 도 4는 제2 시력보정렌즈(134)가 슬라이딩 방식으로 제2 컴바이너(132)에 체결이 완료된 모습을 보여준다. 이와 같은 제2 컴바이너(132)와 제2 시력보정렌즈(134)의 슬라이딩 방식 체결은 제1 컴바이너(122)와 제1 시력보정렌즈(124)의 체결에도 그대로 적용될 수 있다.
도 5는 예시된 증강현실 구현장치(100)의 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)에 대한 일 예를 보여준다. 도 5는 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134) 중 어느 하나, 예컨대 제2 시력보정렌즈(134)에 대한 일 예를 나타낸 것으로 간주한다. 제1 및 제2 시력보정렌즈(124, 134)의 외형은 동일하므로, 도 5의 예시된 시력보정렌즈의 외형과 구조적 특징은 제1 시력보정렌즈(124)에도 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 시력보정렌즈(134)는 프레임(400)과 시력보정렌즈(410)를 포함한다. 시력보정렌즈(410)는 증강현실 구현장치를 착용한 사용자가 증강현실 영상을 정상적으로 볼 수 있도록 상기 사용자의 시력을 보정하는 렌즈일 수 있다. 달리 말하면, 시력보정렌즈(410)는 평상시 안경을 착용하는 사용자가 안경을 벗고 증강현실 구현장치를 착용하였을 때, 상기 사용자에게 선명한 증강현실 영상을 제공하기 위한 렌즈일 수 있다. 시력보정렌즈(410)로 인해 상기 증강현실 영상이 맺히는 위치는 시력보정렌즈(410)가 존재하지 않을 때, 상기 증강현실 영상이 맺히는 위치와 달라질 수 있다. 그러므로 시력보정렌즈(410)를 사용하는 사용자는 자신의 착용한 안경의 도수를 고려하여 자신에게 맞는 도수의 시력보정렌즈(410)을 선택할 수 있다. 시력보정렌즈(410)는 프레임(400) 안쪽에 고정된다. 곧, 프레임(400)은 시력보정렌즈(410) 둘레를 감싸고, 시력보정렌즈(410)의 둘레에 밀착되어 있다. 이를 위해 프레임(400)의 테두리 형태는 시력보정렌즈(410)의 테두리 형태와 동일할 수 있다. 프레임(400)은 수평부분과 이에 연결된 곡선부분을 포함한다. 프레임(400)은 제2 시력보정렌즈(134)가 거치대(170)에 체결될 때, 거치대(170)와 직접 체결되는 부분이다. 이러한 체결을 위해 프레임(400)은 상기 수평부분의 양쪽에 각각 홈(420)을 갖고 있다. 거치대(170)에 체결될 때, 거치대(170)의 돌기(170a)가 홈(420)에 삽입된다.
도 6은 도 5의 제2 시력보정렌즈(134)가 거치대(500)에 체결된 모습을 보여준다.
도 6을 참조하면, 제2 시력보정렌즈(134)는 증강현실 구현장치의 메인 프레인 역할을 하는 안경 형태의 거치대(500)에 경사진 형태로 체결되어 있다. 안경 형태의 거치대(500)는 제2 시력보정렌즈(134) 앞쪽에 배치된 안경알을 포함하는데, 도 6에는 도시되지 않는다. 상기 안경알에 대한 제2 시력보정렌즈(134)의 경사각(θ1)은, 예를 들면 35°정도가 될 수 있으나, 한정적인 수치가 아니다. 참조번호 510은 거치대(500) 후방으로 거치대(500)에 연결되어 실제 영상과 합쳐질 가상 영상을 제2 컴바이너에 공급하는 가상 영상 투영부를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 의한 증강현실 구현장치에 포함된 컴바이너에 대한 다른 실시예를 보여준다. 도 7은 사용자 측에서 본 컴바이너의 모습을 보여준다.
도 7을 참조하면, 컴바이너(600)는 사용자와 마주하는 면의 일부 영역에 자석(610)을 구비한다. 예를 들면, 자석(610)은 컴바이너(600)의 상단에 배치될 수 있다. 증강현실 영상을 보는데 방해가 되지 않는 범위에서 자석(610)은 컴바이너(600)의 다른 영역을 확장될 수 있는데, 참조번호 620은 컴바이너(600)의 테두리를 따라 확장된 자석을 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 의한 증강현실 구현장치에 포함된 시력보정렌즈의 컴바이너와 마주하는 면에 자석(710)이 구비된 경우를 보여준다.
도 8을 참조하면, 시력보정렌즈(700)는 컴바이너, 예컨대 도 7의 컴바이너(600)와 마주하는 면의 상단에 자석(710)이 배치되어 있다. 자석(710)이 배치된 위치는 컴바이너(600)에 배치된 자석(610)의 위치에 대응될 수 있다. 증강현실 영상을 보는데 방해되지 않는 범위에서 자석(710)은 상기 면의 다른 영역에 배치되거나 다른 영역으로 확장될 수도 있다. 컴바이너(600)에 배치된 자석(610)이 참조번호 620으로 나타낸 바와 같이 확장된 형태라면, 시력보정렌즈(700)에 배치된 자석(710)도 확장된 형태로 구비될 수 있다. 도 7의 컴바이너(600)에 구비되는 자석(610)과 도 8의 시력보정렌즈(700)에 구비되는 자석(710)은 서로 짝을 이루도록 구비될 수 있다. 이때, 도 7의 자석(610)은 컴바이너(600) 표면에 부착된 형태, 곧 컴바이너(600) 표면에 돌출된 형태로 구비될 수도 있고, 컴바이너(600)에 매립된 형태로 구비되어 컴바이너(600) 표면 밖으로 돌출되지 않는 형태로 구비될 수도 있다. 도 8의 시력보정렌즈(700)에 구비된 자석(710)의 경우도 마찬가지로 구비될 수 있다.
도 9와 도 10은 도 7의 컴바이너(600)와 도 8의 시력보정렌즈(700)가 결합된 모습을 보여주는데, 도 9는 컴바이너(600)에 구비된 자석(610)과 시력보정렌즈(700)에 구비된 자석(710)이 돌출된 형태일 때의 모습이고, 도 10은 자석들(610, 710)이 컴바이너(600)와 시력보정렌즈(700)에 각각 매립되었을 때의 모습이다.
도 9와 도 10에서 점선은 자석(610, 710)이 컴바이너(600)와 시력보정렌즈(700)의 테두리를 따라 확장된 경우를 나타낸다.
도 9의 경우, 컴바이너(600)와 시력보정렌즈(700)는 서로 직접 접촉되지 않으며, 컴바이너(600)와 시력보정렌즈(700) 사이에 빈 공간(800)이 존재한다.
반면, 도 10의 경우에는 자석들(610, 710)이 매립된 관계로, 컴바이너(600)와 시력보정렌즈(700)는 서로 직접 접촉될 수 있다.
지금까지는 예시된 증강현실 구현장치에서 컴바이너 및/또는 시력보정렌즈가 사용자의 좌안 또는 우안에 맞게 개별적으로 구비된 경우를 설명하였다. 곧, 지금까지의 설명은 컴바이너와 시력보정렌즈가 모두 우안과 좌안에 대응해서 개별적으로 구비된 경우에 대한 설명이거나 컴바이너는 우안과 좌안에 대응해서 단일체로 구비하고, 시력보정렌즈는 우안과 좌안에 대응해서 개별적으로 구비된 경우에 대한 설명이다.
이후의 설명은 일 실시예에 의한 증강현실 구현장치에서 컴바이너와 시력보정렌즈 모두가 각각 단일체로 구비된 경우를 설명한다.
도 11은 좌안에 대응하는 컴바이너와 우안에 대응하는 컴바이너가 하나로 연결된 단일체 컴바이너를 보여준다. 도 11은 사용자측에서 보여지는 모습이다.
도 11을 참조하면, 단일체 컴바이너(900)는 사용자의 좌안에 대응하는 제1 컴바이너(910)와 사용자의 우안에 대응하는 제2 컴바이너(920)를 포함하고, 제1 컴바이너(910)와 제2 컴바이너(920)를 연결하는 연결부(930)를 포함한다. 제1 및 제2 컴바이너(910, 920)는 연결부(930)의 가로 방향 길이만큼 이격되어 있다. 연결부(930)의 세로 방향 폭은 제1 및 제2 컴바이너(910, 920)에 비해 훨씬 작다. 연결부(930)의 표면에 자석(940)이 배치되어 있다. 자석(940)은 시력보정렌즈와 체결을 위한 수단이다. 자석(940)은 연결부(930) 표면 상에만 배치된 것으로 도시되어 있지만, 자석(940)은 단일체 컴바이너(900)의 다른 영역에 배치되거나 다른 영역까지 확장될 수도 있다.
도 12는 도 11의 단일체 컴바이너(900)의 좌측면도이다. 참조번호 130은 단일체 컴바이너(900)에 앞쪽에 위치하는 안경알(130)을 가상적으로 나타낸 것이다.
도 12를 참조하면, 제1 컴바이너(910)는 안경알(130)에 대해 평행하지 않다. 곧, 제1 컴바이너(910)는 안경알(130)에 대해 주어진 각으로 경사져 있다. 도 11에서 제1 및 제2 컴바이너(910, 920)는 단일체이므로, 제2 컴바이너(920)도 제1 컴바이너(910)와 동일하게 안경알(130)에 대해 경사진 것을 알 수 있다. 연결부(930)는 안경알(130)에 평행하다. 연결부(930)의 안경알(130)과 마주하지 않는 면, 곧 사용자와 마주하는 면에 자석(940)이 부착되어 있다. 자석(940)은 돌출된 형태이지만, 연결부(930)에 매립된 형태로 마련될 수도 있다. 연결부(930)는 사용자의 시야에서 벗어나 있다. 연결부(930)는 증강현실 구현장치의 거치대, 곧 메인 프레임에 연결되는 부분이다.
도 13은 일 실시예에 의한 증강현실 구현장치에 포함된 단일체 시력보정렌즈툴(tool)을 보여준다. 도 13은 단일체 시력보정렌즈 툴을 바깥에서 본 정면도이다.
도 13을 참조하면, 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)은 단일체 프레임(1205)과 단일체 프레임(1205)에 장착된 제1 및 제2 시력보정렌즈(1210, 1220)를 포함한다. 단일체 프레임(1205)은 제1 및 제2 프레임(1205a, 1205b)을 포함하고, 제1 프레임(1205a)과 제2 프레임(1205b)을 연결하는 연결부(1230)를 포함한다. 제1 시력보정렌즈(1210)는 제1 프레임(1205a)에 장착되고, 제2 시력보정렌즈(1220)는 제2 프레임(1205b)에 장착된다. 제1 시력보정렌즈(1210)는 사용자의 우안에 대응하고, 제2 시력보정렌즈(1220)는 사용자의 좌안에 대응한다. 연결부(1230) 표면에는 도 11의 단일체 컴바이너(900)와 체결을 위한 체결수단의 하나로 자석(1240)이 구비될 수 있다.
도 14는 도 13의 우측면도이다. 도 14에서 참조번호 130은 단일체 시력보정렌즈 툴(1200) 앞쪽에 배치된 안경알을 가상으로 나타낸 것이다. 이는 설명의 편의를 위한 것이다.
도 14를 참조하면, 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 제2 프레임(1205b)은 안경알(130)에 대해 비평행이며, 주어진 각으로 경사져 있다. 제2 프레임(1205b)의 하단과 안경알(130)까지의 거리는 제2 프레임(1205b)의 상단과 안경알(130)까지의 거리보다 가깝다. 연결부(1230)는 안경알(130)에 대해 평행하다. 자석(1240)은 연결부(1230)의 안경알(130)을 향한 면에 부착되어 있다. 자석은(1240)은 돌출된 형태이지만, 연결부(1230)에 매립된 형태로 마련될 수도 있다.
도 15와 도 16은 도 11의 단일체 컴바이너(900)와 도 13의 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 체결을 보여준다.
도 15는 단일체 컴바이너(900)의 연결부(930)의 표면에 부착된 자석(940)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 연결부(1230)의 표면에 부착된 자석(1240)이 비매립형일 때의 결합을 보여준다.
도 15를 참조하면, 단일체 컴바이너(900)의 연결부(930) 표면에 부착된 자석(940)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 연결부(1230) 표면에 부착된 자석(1240) 사이의 서로 당기는 자기력으로 인해 두 자석(940, 1240)이 서로 결합되면서 단일체 컴바이너(900)와 단일체 시력보정렌즈 툴(1200) 사이에 체결이 이루어진다. 단일체 컴바이너(900)의 안경알(130)에 대해 경사진 부분(910)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 안경알(130)에 대해 경사진 부분(1220)의 경사각은 동일할 수 있다. 따라서 단일체 컴바이너(900)와 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)이 체결된 형태에서 단일체 컴바이너(900)의 경사진 부분(910), 곧 가상 영상 투영부(150)로부터 가상 영상이 투영되는 부분의 경사각과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 경사진 부분(1220)의 경사각은 동일할 수 있다. 결과적으로, 안경알(130)에 대해서 단일체 컴바이너(900)의 경사진 부분(910)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 경사진 부분(1220)은 서로 평행할 수 있다. 단일체 컴바이너(900)에 부착된 자석(940)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)에 부착된 자석(1240)는 각 연결부(930, 1230)의 표면 상에 부착되어 돌출된 형태가 되므로, 단일체 컴바이너(900)와 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)이 체결된 후에도 단일체 컴바이너(900)의 경사진 부분(910)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 경사진 부분(1220)은 서로 떨어져 있다. 곧, 단일체 컴바이너(900)의 경사진 부분(910)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 경사진 부분(1220) 사이에 평행한 갭이 존재한다.
가상 영상 투영부(150)에서 단일체 컴바이너(900)의 경사진 부분(910)에 공급된 가상 영상(L2)은 경사진 부분(910)에서 안경알(130)로 반사되고, 가상 영상(L2)은 안경알(130)에서 다시 경사진 부분(910)으로 반사된다. 이때, 안경알(130)을 통해서 입사되는 실제 영상(L1)도 가상 영상(L2)과 함께 경사진 부분(910)에 입사된다. 단일체 컴바이너(900)의 경사진 부분(910)은 반투과 거울일 수 있다. 안경알(130)로부터 단일체 컴바이너(900)의 경사진 부분(910)에 입사된 실제 영상(L1)과 가상 영상(L2)은 경사진 부분(910) 및 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 경사진 부분(1220)을 차례로 통과하여 사용자 눈에 입사된다. 이렇게 해서 사용자는 증강현실을 볼 수 있다.
도 16은 단일체 컴바이너(900)의 연결부(930)의 표면에 부착된 자석(940)과 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)의 연결부(1230)의 표면에 부착된 자석(1240)이 매립형일 때의 결합을 보여준다.
두 자석(940, 1240)이 매립형이므로, 두 연결부(930, 1230)의 표면에 돌출된 부재가 존재하지 않는다. 따라서 단일체 컴바이너(900)와 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)이 두 자석(940, 1240)을 통해 체결되는 경우, 단일체 컴바이너(900)와 단일체 시력보정렌즈 툴(1200)은 도 16에 도시한 바와 같이 서로 직접 접촉될 수 있다.
도 17은 다른 실시예에 의한 증강현실 구현장치를 보여준다. 앞에서 언급된 참조번호와 동일한 참조번호는 앞에서 설명한 부재와 동일한 부재를 나타낸다.
도 17을 참조하면, 증강현실 구현장치(1700)는 안경알(1600)과 컴바이너(132)와 가상영상 투영부(150)와 가상영상 공급부(160)와 거치대(170)를 포함한다. 가상영상 투영부(150)와 가상영상 공급부(160)를 포함하여 가상영상 공급장치를 이룰 수 있다. 상기 가상영상 공급장치에 거치대(170)까지 포함될 수도 있다.
도 17의 증강현실 구현장치(1700)의 경우, 시력보정렌즈 툴을 포함하지 않는다. 대신, 증강현실 구현장치(1700)의 안경알(1600)은 도 2에서 설명한 안경알(130)과 달리 도수를 갖는다. 곧, 증강현실 구현장치(1700)의 경우, 안경알(1600)이 사용자의 시력보정을 위한 렌즈 역할을 수행한다. 이에 따라 안경알(1600)은 증강현실 구현장치(1700)의 착용자의 시력보정에 맞는 도수를 갖는 안경알 일 수 있다. 그러므로 도 17의 증강현실 구현장치(1700)의 경우, 컴바이너(132)와 사용자 사이에 별도의 시력보정렌즈 툴을 배치함이 없이 그대로 사용할 수 있다.
도 18은 상술한 증강현실 구현장치들(100, 1700)에 포함된 안경알에 대한 일 예를 보여준다.
도 18을 참조하면, 안경알(1800)은 안경알 몸체(1820)와 안경알 몸체(1820)의 앞면을 덮는 반사 코팅막(1810)을 포함한다. 안경알 몸체(1820)는 렌즈 역할을 할 수 있도록 만들어 질 수도 있고, 렌즈 역할을 하지 않도록 만들어질 수도 있다. 반사 코팅막(1810)은 안경알(1800) 우측에서 입사되는 가상영상(L2)을 되반사시키는 역할을 하며, 이러한 역할을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
100, 1700:증강현실 구현장치 110:가상영상 공급장치
120, 130:안경알 122, 132:제1 및 제2 컴바이너
124, 134:제1 및 제2 시력보정렌즈
134a:확장된 부분 134h:홈
140, 150:제1 및 제2 가상영상 투영부
160:가상영상 공급부 170, 500:거치대
132a, 132b:제1 및 제2 홈 400:프레임
410, 700:시력보정렌즈 420:홈
510:가상영상 투영부 600:컴바이너
610, 710, 940, 1240:자석 800:빈 공간
900:단일체 컴바이너 910:제1 컴바이너(경사진 부분)
920:제2 컴바이너 930, 1230:연결부
1200:단일체 시력보정렌즈 툴 1205:단일체 프레임
1205a, 1205b:제1 및 제2 프레임 1210:제1 시력보정렌즈
1220:제2 시력보정렌즈(경사진 부분)
1600:도수를 갖는 안경알 1800:안경알
1810:반사 코팅막 1820:안경알 몸체
G2:갭 L1:실제영상
L2:가상영상

Claims (14)

  1. 안경알;
    상기 안경알에 대해 경사지게 배치된 컴바이너;
    상기 컴바이너에 가상영상을 공급하는 가상영상 공급부; 및
    상기 안경알에 대해 경사지게 배치된 시력보정렌즈;를 포함하는 증강현실 구현장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시력보정렌즈와 상기 컴바이너는 서로 평행하게 배치된 증강현실 구현장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴바이너와 상기 시력보정렌즈의 상호 체결부위는 각각 돌기와 홈을 포함하는 증강현실 구현장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴바이너와 상기 시력보정렌즈는 자석을 통해 서로 체결된 증강현실 구현장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴바이너와 상기 시력보정렌즈는 슬라이딩 방식으로 체결된 증강현실 구현장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 안경알은,
    제1 안경알; 및
    제2 안경알;을 포함하고,
    상기 컴바이너는,
    상기 제1 안경알에 대응하는 제1 컴바이너; 및
    상기 제2 안경알에 대응하는 제2 컴바이너;를 포함하고,
    상기 시력보정렌즈는,
    상기 제1 컴바이너에 대응하는 제1 시력보정렌즈; 및
    상기 제2 컴바이너에 대응하는 제2 시력보정렌즈;를 포함하는 증강현실 구현장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴바이너는 상기 안경알에 평행한 부분을 포함하는 증강현실 구현장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시력보정렌즈는 상기 시력보정렌즈와 동일한 경사를 갖는 프레임에 장착되어 있고, 상기 프레임은 상기 안경알에 평행한 부분을 포함하는 증강현실 구현장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 컴바이너는 상기 제1 및 제2 컴바이너와 함께 상기 제1 및 제2 컴바이너를 연결하는 연결부를 포함하는 단일체 컴바이너인 증강현실 구현장치.
  10. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 시력보정렌즈는 각각 독립적으로 상기 컴바이너에 체결된 증강현실 구현장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 안경알이 장착되는 제1 프레임;
    상기 제2 안경알이 장착되는 제2 프레임; 및
    상기 제1 및 제2 프레임을 연결하는 연결부;를 포함하는 단일체 프레임을 더 포함하는 증강현실 구현장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단일체 컴바이너와 상기 단일체 프레임은 자석을 매개로 체결된 증강현실 구현장치.
  13. 제 4 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 자석은 매립되어 있는 증강현실 구현장치.
  14. 도수를 갖는 안경알;
    상기 안경알에 대해 경사지게 배치된 컴바이너; 및
    상기 컴바이너에 가상영상을 공급하는 가상영상 공급부;를 포함하는 증강현실 구현장치.
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