KR20210106927A - Optical device for augmented reality using diffractive element - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회절 소자를 이용하여 가상 영상을 사용자의 동공에 전달함으로써 폼 팩터를 줄일 수 있는 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical device for augmented reality, and more particularly, to an optical device for augmented reality capable of reducing a form factor by transmitting a virtual image to a user's pupil using a diffractive element.
증강 현실(AR, Augmented Reality)이라 함은, 주지된 바와 같이, 현실 세계의 실제 영상에 컴퓨터 등에 의해 제공되는 가상 영상을 겹쳐서 제공하는 것을 의미한다. 즉, 현실 세계의 시각 정보에서 확장된(augmented) 가상 영상 정보를 사용자에게 동시에 제공하는 기술을 의미한다. Augmented reality (AR), as is well known, means providing a virtual image provided by a computer or the like on top of a real image of the real world. That is, it refers to a technology for simultaneously providing virtual image information augmented from visual information in the real world to a user.
이러한 증강 현실을 구현하기 위해서는, 컴퓨터와 같은 디바이스에 의해 생성되는 가상 영상을 현실 세계의 영상에 겹쳐서 제공할 수 있는 광학계가 필요하다. 그러나, 종래의 광학계를 이용한 장치는 구성이 복잡하여 무게와 부피가 상당하므로 사용자가 착용하기에 불편함이 있고 제조 공정 또한 복잡하므로 제조 비용이 높다는 문제가 있다. In order to implement such augmented reality, an optical system capable of providing a virtual image generated by a device such as a computer overlaid on an image of the real world is required. However, the conventional device using an optical system has a problem in that it is inconvenient to wear because the structure is complicated and the weight and volume are considerable, and the manufacturing process is also complicated, so that the manufacturing cost is high.
또한, 종래의 장치들은, 사용자가 현실 세계를 응시할 때 초점 거리를 변경하게 되면 가상 영상의 초점이 맞지 않게 된다는 문제가 있다. 이를 해결하기 위하여 가상 영상에 대한 초점 거리를 조절할 수 있는 프리즘을 이용한 기술 또는 초점 거리의 변경에 따라 가변형 초점 렌즈를 전기적으로 제어하는 등의 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 기술 또한 초점 거리를 조절하기 위하여 사용자가 별도의 조작을 해야 하고 초점 거리의 제어를 위한 별도의 하드웨어 및 소프트웨어를 필요로 한다는 점에서 문제가 있다.In addition, conventional devices have a problem in that the virtual image becomes out of focus if the user changes the focal length while gazing at the real world. In order to solve this problem, a technique using a prism capable of adjusting a focal length for a virtual image or a technique for electrically controlling a variable focus lens according to a change of a focal length has been proposed. However, this technique also has a problem in that a user needs to perform a separate operation to adjust the focal length, and separate hardware and software for controlling the focal length are required.
이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 사람의 동공보다 작은 크기의 핀미러(pin mirror) 형태의 반사부를 이용하여 가상 영상을 동공을 통해 망막에 투영하는 기술을 개발한 바 있다(선행 기술 문헌 1 참조).In order to solve the problems of the prior art, the present applicant has developed a technology for projecting a virtual image onto the retina through the pupil using a pin mirror-shaped reflector having a size smaller than that of a human pupil ( See Prior Art Document 1).
도 1은 선행 기술 문헌 1에 기재된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100)의 측면도를 나타낸 것이다.1 shows a side view of an
도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)는 광학 수단(10), 반사부(20) 및 화상 출사부(30)를 포함한다.The
광학 수단(10)은 실제 세계의 사물로부터 출사된 화상광인 실제 사물 화상광을 투과시키는 한편 반사부(20)에서 반사된 가상 영상 화상광을 동공(40)으로 출사하는 기능을 수행하는 수단이다.The
광학 수단(10)의 내부에는 반사부(20)가 매립 배치되어 있다. 이러한 광학 수단(10)은 예컨대 안경 렌즈와 같은 투명 재질로 형성될 수 있으며, 안경테와 같은 프레임(미도시)에 의해 고정될 수 있다.A
화상 출사부(30)는 가상 영상 화상광을 출사하는 수단으로서, 예컨대 가상 영상을 화면에 표시하고 표시된 가상 영상에 상응하는 가상 영상 화상광을 출사하는 마이크로 디스플레이 장치와 마이크로 디스플레이 장치로부터 출사하는 화상광을 평행광으로 시준하기 위한 콜리메이터(collimator)를 구비할 수 있다The
반사부(20)는 화상 출사부(30)로부터 출사된 가상 영상 화상광을 반사시켜 사용자의 동공(40)을 향해 전달하는 수단이다.The
도 1의 반사부(20)는 사람의 동공보다 작은 크기로 형성된다. 사람의 일반적인 동공의 크기는 4~8mm 정도인 것으로 알려져 있으므로, 반사부(20)는 8mm 이하로 형성하는 것이 바람직하다. 반사부(20)를 8mm 이하로 형성함으로써, 반사부(20)를 통해 동공(40)으로 입사하는 빛에 대한 심도(Depth of Field)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 매우 깊게 할 수 있다. The
여기서, 심도(Depth of Field)라 함은, 초점이 맞는 것으로 인식되는 범위를 말하는데, 심도가 깊어지면 그에 상응하여 가상 영상에 대한 초점 거리도 길어진다. 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 가상 영상의 초점이 항상 맞는 것으로 인식하게 된다. 이는 일종의 핀홀 효과(pinhole effect)라고 볼 수 있다. Here, the depth of field refers to a range recognized as being in focus. As the depth increases, the focal length of the virtual image also increases correspondingly. Therefore, even if the user changes the focal length for the real world while gazing at the real world, the virtual image is always recognized as in focus regardless of the change. This can be seen as a kind of pinhole effect.
따라서, 반사부(20)를 동공보다 작은 크기로 형성함으로써, 사용자가 실제 사물에 대한 초점 거리를 변경하더라도 사용자는 항상 선명한 가상 영상을 관찰할 수 있다.Accordingly, by forming the
한편, 본 출원인은 도 1과 같은 증강 현실용 광학 장치(100)의 기본 원리에 기초하여 복수개의 반사부를 이용한 증강 현실용 광학 장치(200)를 개발한 바 있다(선행 기술 문헌 2 참조).Meanwhile, the present applicant has developed an
도 2는 선행 기술 문헌 2에 개시된 증강 현실용 광학 장치(200)의 측면도를 나타낸 것이다.2 shows a side view of the
도 2의 증강 현실용 광학 장치(200) 또한 광학 수단(10), 반사부(20) 및 화상 출사부(30)를 포함하며, 기본적인 구성은 도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)와 동일하다. 다만, 도 2의 증강 현실용 광학 장치(200)는 반사부(20)가 복수개의 반사 모듈(21~29)로 구성되며, 가상 영상 화상광을 동공(40)으로 전달할 수 있도록 측면에서 보았을 때 완만한 곡선 형태를 이루도록 배치된다는 점에서 차이가 있다.The
이러한 도 2의 증강 현실용 광학 장치(200)는 넓은 시야각을 제공할 수 있으며 광효율을 개선할 수 있다는 장점이 있으나, 복수개의 반사 모듈(21~29)을 광학 수단(10) 내부에 정밀하게 배치해야 하므로, 제조 공정이 까다롭다는 문제점이 있다. 또한, 복수개의 반사 모듈(21~29)이 광학 수단(10) 내부에 배치되어야 하므로 도 2에 나타낸 바와 같이 복수개의 반사 모듈(21~29)들은 광학 수단(10) 내부에서 좌우 방향으로 공간을 점유하게 된다. 따라서, 이로 인한 폼 팩터가 제한적이라는 문제도 있다. The
더욱이, 복수개의 반사 모듈(21~29)이 광학 수단(10) 내부에 이격되어 배치되기 때문에 가상 영상의 휘도 분포를 균일하게 하기 위해서 반사 모듈(21~29)들의 위치 및 형상 그리고 화상 출사부(30)에서 나오는 가상 영상의 보정 과정이 추가적으로 필요하다는 문제점이 있다.Furthermore, since the plurality of
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회절 소자를 이용하여 가상 영상을 사용자의 동공에 전달함으로써 폼 팩터를 줄일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an optical device for augmented reality capable of reducing a form factor by transmitting a virtual image to a user's pupil using a diffraction element to solve the above problems.
또한, 본 발명은 제조 공정을 단순화시킴으로써 제조 비용을 줄이는 동시에 제조 과정에서의 효율성을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an optical device for augmented reality capable of reducing manufacturing cost by simplifying the manufacturing process and increasing efficiency in the manufacturing process.
또한, 본 발명은 가상 영상의 광균일도를 향상시켜 가상 영상을 선명하게 제공할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an optical device for augmented reality capable of providing a virtual image clearly by improving the optical uniformity of the virtual image.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치로서, 화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 회절 소자; 및 상기 회절 소자가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 광학 수단을 포함하고, 상기 광학 수단은, 상기 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고, 상기 회절 소자는 상기 광학 수단의 제1 면과 제2 면 사이의 내부에 매립 배치된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an optical device for augmented reality using a diffractive element, and provides a virtual image to the user by transmitting the virtual image image light emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye. and a diffraction element that transmits real object image light emitted from an object in the real world to the pupil of the user's eye; and optical means for transmitting the real object image light emitted from the real object to the pupil of the user's eye, wherein the diffractive element is disposed, wherein the optical means is a virtual image image transmitted through the diffractive element A first surface on which light and real object image light are emitted toward a user's pupil, and a second surface opposite to the first surface and on which real object image light is incident, the diffractive element is the first surface of the optical means There is provided an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is embedded in the interior between the surface and the second surface.
여기에서, 상기 회절 소자는 반사형 회절 소자 또는 투과형 회절 소자일 수 있다.Here, the diffractive element may be a reflective diffractive element or a transmissive diffractive element.
또한, 상기 회절 소자 대신 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)를 사용할 수도 있다.In addition, a holographic optical element (HOE) may be used instead of the diffractive element.
또한, 상기 회절 소자는 단일 평면으로 형성될 수 있다.In addition, the diffractive element may be formed in a single plane.
또한, 상기 화상 출사부에서 출사된 가상 영상 화상광은 상기 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면에서 전반사된 후 회절 소자로 전달될 수 있다.Also, the virtual image image light emitted from the image output unit may be totally reflected on the first surface or the second surface of the optical means and then transmitted to the diffraction element.
또한, 상기 회절 소자는, 상기 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면의 안쪽에 배치될 수 있다.In addition, the diffractive element may be disposed inside the first surface or the second surface of the optical means.
또한, 상기 광학 수단의 내부에는 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간은 회절 소자가 배치되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하는 면인 제2 면을 가질 수도 있다.In addition, an inner space may be formed inside the optical means, and the inner space may have a first surface on which the diffractive element is disposed, and a second surface that is opposite to the first surface.
또한, 상기 내부 공간은 진공 상태일 수 있다.Also, the inner space may be in a vacuum state.
또한, 상기 내부 공간은 상기 광학 수단의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질로 충전될 수 있다.In addition, the inner space may be filled with a medium having a refractive index different from that of the optical means.
또한, 상기 회절 소자는, 곡면으로 형성될 수 있다.In addition, the diffractive element may be formed in a curved surface.
또한, 상기 회절 소자는 서로 이격된 복수개의 회절 모듈로 구성될 수 있다.In addition, the diffractive element may be composed of a plurality of diffraction modules spaced apart from each other.
또한, 상기 회절 모듈들은 측면에서 보았을 때 하나의 단일 직선상에 위치하지 않도록 배치될 수 있다.Also, the diffraction modules may be arranged so as not to be located on one single straight line when viewed from the side.
또한, 상기 회절 모듈들은 정면에서 보았을 때 서로 간격을 가지지 않는 것으로 보이도록 배치될 수 있다.In addition, the diffraction modules may be arranged such that they do not appear to be spaced apart from each other when viewed from the front.
또한, 상기 회절 소자는, 측면에서 보았을 때 광학 수단의 제1 면 및 제2 면과 평행하지 않도록 경사지게 배치될 수 있다.In addition, the diffractive element may be disposed to be inclined so as not to be parallel to the first and second surfaces of the optical means when viewed from the side.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치로서, 화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 회절 소자; 및 상기 회절 소자가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 광학 수단을 포함하고, 상기 광학 수단은, 상기 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고, 상기 회절 소자는 상기 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, as an optical device for augmented reality using a diffractive element, the virtual image image light emitted from the image output unit is transmitted toward the pupil of the user's eye to provide a virtual image to the user, a diffraction element that transmits the real object image light emitted from the object to the pupil of the user's eye; and optical means for transmitting the real object image light emitted from the real object to the pupil of the user's eye, wherein the diffractive element is disposed, wherein the optical means is a virtual image image transmitted through the diffractive element A first surface on which light and real object image light are emitted toward a user's pupil, and a second surface opposite to the first surface and on which real object image light is incident, the diffractive element is the first surface of the optical means It provides an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is disposed on the outside of the surface or the second surface.
여기에서, 상기 회절 소자와 이격되어 회절 소자를 덮도록 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면의 외부에 형성되는 표면 커버를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a surface cover formed outside the first surface or the second surface of the optical means so as to be spaced apart from the diffractive element to cover the diffractive element.
또한, 상기 표면 커버와 회절 소자 사이에는 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간은 상기 광학 수단의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질로 충전될 수 있다.In addition, an inner space may be formed between the surface cover and the diffractive element, and the inner space may be filled with a medium having a refractive index different from that of the optical means.
또한, 상기 표면 커버의 표면은 곡면으로 형성될 수 있다.In addition, the surface of the surface cover may be formed in a curved surface.
또한, 상기 회절 소자는 반사형 회절 소자 또는 투과형 회절 소자일 수 있다.In addition, the diffractive element may be a reflective diffractive element or a transmissive diffractive element.
또한, 상기 회절 소자 대신 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)를 사용할 수 있다.In addition, a holographic optical element (HOE) may be used instead of the diffractive element.
또한, 상기 회절 소자는 단일 평면으로 형성될 수 있다.In addition, the diffractive element may be formed in a single plane.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치로서, 화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 복수개의 회절 소자; 및 상기 복수개의 회절 소자가 각각 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 복수개의 광학 수단을 포함하고, 상기 복수개의 광학 수단 각각은, 상기 복수개의 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고, 상기 복수개의 회절 소자 각각은 복수개의 광학 수단의 제2 면의 외부에 각각 배치되고, 상기 복수개의 광학 수단은, 각 광학 수단의 제1 면이 동공쪽으로 향하고 각 광학 수단의 제2 면이 실제 사물쪽을 향하도록 사용자의 동공에서 정면 방향으로 적층 배치되고, 상기 복수개의 회절 소자 각각은, 서로 다른 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을 동공으로 전달하는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, as an optical device for augmented reality using a diffractive element, the virtual image image light emitted from the image output unit is transmitted toward the pupil of the user's eye to provide a virtual image to the user, and the real world a plurality of diffraction elements that transmit the real object image light emitted from the object of the user to the pupil of the user's eye; and a plurality of optical means in which the plurality of diffractive elements are disposed, respectively, and transmits the real object image light emitted from the real object to the pupil of the user's eye, wherein each of the plurality of optical means includes the plurality of A first surface through which virtual image image light and real object image light transmitted through four diffraction elements are emitted toward a user's pupil, and a second surface opposite the first surface and onto which real object image light is incident, Each of the plurality of diffractive elements is respectively disposed outside a second surface of the plurality of optical means, wherein the first surface of each optical means is directed toward the pupil and the second surface of each optical means is a real object Augmented reality using a diffractive element, characterized in that the plurality of diffraction elements each transmit virtual image image light corresponding to different wavelength bands to the pupil. An optical device is provided.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치로서, 화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 복수개의 회절 소자; 및 상기 복수개의 회절 소자가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 광학 수단을 포함하고, 상기 광학 수단은, 상기 복수개의 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고, 상기 복수개의 회절 소자들은 사용자의 동공에서 정면 방향으로 상기 광학 수단의 제2 면의 외부에 적층 배치되고, 상기 복수개의 회절 소자 각각은, 서로 다른 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을 동공으로 전달하는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, as an optical device for augmented reality using a diffractive element, the virtual image image light emitted from the image output unit is transmitted toward the pupil of the user's eye to provide a virtual image to the user, and the real world a plurality of diffraction elements that transmit the real object image light emitted from the object of the user to the pupil of the user's eye; and optical means for transmitting the real object image light emitted from the real object to the pupil of the user's eye, wherein the plurality of diffractive elements are disposed, and the optical means is transmitted through the plurality of diffractive elements A first surface on which the virtual image image light and the real object image light are emitted toward the user's pupil, and a second surface opposite the first surface and onto which the real object image light is incident, wherein the plurality of diffraction elements are Diffraction characterized in that it is stacked on the outside of the second surface of the optical means in the front direction from the pupil of the user, and each of the plurality of diffraction elements transmits virtual image image light corresponding to different wavelength bands to the pupil. An optical device for augmented reality using a device is provided.
여기에서, 상기 회절 소자 대신 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)를 사용할 수도 있다.Here, a holographic optical element (HOE) may be used instead of the diffractive element.
본 발명에 의하면, 회절 소자를 이용하여 가상 영상을 사용자의 동공에 전달함으로써 폼 팩터를 줄일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an optical device for augmented reality capable of reducing a form factor by transmitting a virtual image to a user's pupil using a diffractive element.
또한, 본 발명은 제조 공정을 단순화시킴으로써 제조 비용을 줄이는 동시에 제조 과정에서의 효율성을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention may provide an optical device for augmented reality capable of reducing manufacturing cost by simplifying the manufacturing process and increasing efficiency in the manufacturing process.
또한, 본 발명은 가상 영상의 광균일도를 향상시켜 가상 영상을 선명하게 제공할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention may provide an optical device for augmented reality that can provide a clear virtual image by improving the optical uniformity of the virtual image.
특히, 회절 소자는 회절 현상의 파장 의존적인 특성으로 인하여, 나노 구조물의 설계 파장 대역과 일치하는 빛에 대해서만 굴절 또는 반사 소자로 작동하며, 그 이외의 파장 대역에서는 빛을 단순 통과시키는 창(window) 역할을 할 수 있기 때문에, 복수개의 반사 모듈 대신 이러한 회절 소자를 사용함으로써 투명도를 높여 투시 영상의 밝기를 보다 더 확보하고, 광학 합성기 구조가 외부에서 관찰되지 않기 때문에 제품의 외관이 일반 안경과 유사한 심미성이 더 좋은 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.In particular, due to the wavelength-dependent characteristics of the diffraction phenomenon, the diffraction element operates as a refracting or reflecting element only for light that matches the design wavelength band of the nanostructure, and a window that simply passes light in other wavelength bands. Because it can play a role, by using such a diffractive element instead of a plurality of reflection modules, the transparency is increased to secure more brightness of the fluoroscopic image, and because the optical synthesizer structure is not observed from the outside, the appearance of the product is similar to ordinary glasses. This has the effect of providing a better optical device for augmented reality.
도 1은 선행 기술 문헌 1에 기재된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 2는 선행 기술 문헌 2에 개시된 증강 현실용 광학 장치(200)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치(300)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 사시도, 도 4는 정면도, 도 5는 측면도를 각각 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학 장치(400)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(500)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(600)의 사시도이다.
도 9는 도 8의 A-A′선을 따른 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(700)의 사시도 및 측면도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(800)의 사시도, 정면도 및 측면도를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(900)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1000)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1100)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1200)를 나타낸 것으로서, 도 18은 사시도, 도 19는 정면도 및 도 20은 도 18의 A-A′선을 따른 단면도를 나타낸 것이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1300)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1400)의 측면도를 나타낸 것이다.1 shows a side view of an
2 shows a side view of the
3 to 5 are views for explaining an
6 is a side view of an
7 is a side view of an
8 is a perspective view of an
9 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 8 .
10 and 11 are perspective and side views of an
12 to 14 are perspective views, front views, and side views of an
15 is a side view of an
16 is a side view of an
17 is a side view of an
18 to 20 show an
21 is a side view of an
22 is a side view of an
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치(300)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 사시도, 도 4는 정면도, 도 5는 측면도를 각각 나타낸 것이다.3 to 5 are views for explaining an
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 증강 현실용 광학 장치(300, 이하 간단히 "광학 장치(300)"라 한다)는, 광학 수단(10) 및 회절 소자(20)를 포함한다.3 to 5 , the
광학 수단(10)은 회절 소자(20)가 배치되며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공(40)으로 전달하는 수단이다.The optical means 10 is a means in which the
광학 수단(10)은 회절 소자(20)를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공(40)을 향해 출사되는 제1 면(11)과, 상기 제1 면(11)에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면(12)을 구비한다.The optical means 10 includes a
또한, 광학 수단(10)은 광학 수단(10)의 저면인 제3 면(13)과 광학 수단(10)의 상면인 제4 면(14)을 포함할 수 있다. 여기에서, 제4 면(14)은 화상 출사부(30)로부터 출사된 가상 영상 화상광이 입사하는 면인 것으로 정의한다.In addition, the optical means 10 may include a
회절 소자(20)는 후술하는 바와 같이 광학 수단(10)의 제1 면(11) 내지 제4 면(14)과 각각 이격되어 광학 수단(10)의 내부에 매립 배치된다The
회절 소자(20)는, 화상 출사부(30)로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하는 수단이다.The
또한, 회절 소자(20)는 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공(40)으로 전달한다.In addition, the
여기에서, 화상 출사부(30)는, 가상 영상(virtual image)을 표시하고 가상 영상에 상응하는 화상광인 가상 영상 화상광(virtual image light)을 출사하는 수단으로서, 예컨대 소형의 LCD, OLED, LCoS 등과 같이 종래 알려져 있는 마이크로 디스플레이 장치와 입사하는 화상광을 시준하여 평행광으로 출사하는 콜리메이터(collimator)를 포함한다. 따라서, 화상 출사부(30)에서 출사되는 가상 영상 화상광은 시준된 평행광 또는 초점 거리가 의도된 화상광이다.Here, the
도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)에서는, 화상 출사부(30)에서 출사된 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 내면에서 전반사되어 회절 소자(20)로 전달되는 것으로 나타내었으나, 이는 예시적인 것이며, 화상 출사부(30)에서 출사된 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 내면에서의 전반사 없이 회절 소자(20)로 직접 전달될 수 있다. 또한, 광학 수단(10)의 내면에서 적어도 2회 이상 전반사되어 회절 소자(20)로 전달될 수도 있음은 물론이다.In the
한편, 화상 출사부(30)는, 반사 수단, 굴절 수단 및 회절 수단 중 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성되는 광학 소자를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 광학 소자는 마이크로 디스플레이 장치에서 출사된 가상 영상 화상광을 반사, 굴절 또는 회절시켜서 회절 소자(20)로 전달한다.Meanwhile, the
도 3 내지 도 5에서, 화상 출사부(30)는 광학 수단(10)의 상면 위쪽에 배치된 것으로 나타내었으나, 이는 예시적인 것이며 기타 다른 위치에 배치될 수도 있음은 물론이다.3 to 5 , the
회절 소자(20)는 전술한 바와 같이 광학 수단(10)의 내부에 매립 배치된다. 즉, 회절 소자(20)는 광학 수단(10)의 제1 면(11), 제2 면(12), 제3 면(13) 및 제4 면(14)과 각각 이격되어 광학 수단(10)의 내부 공간에 배치되어, 화상 출사부(30)로부터 전달되는 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 전달한다.The
도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)에서는, 전술한 바와 같이, 화상 출사부(30)에서 출사된 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사된 후 회절 소자(20)로 전달된다.In the
한편, 본 발명에서, 회절 소자(20, Diffractive element)란, 입사하는 가상 영상 화상광을 회절 현상을 통해 굴절 또는 반사시키는 광학 소자를 의미한다. 즉, 회절 소자는 빛의 회절 현상을 이용하여 여러 가지 광학적 기능을 제공하는 광학 소자라 할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the
회절 소자는 수차(aberration)가 없는 점대점(point-to-point) 이미지 및 평판형 구조가 가능하며 비구면과 같은 수차 조절이 가능하다는 장점을 갖는다. 또한, 회절소자는 수㎛의 매우 얇은 두께를 갖지만, 수mm의 두께를 갖는 일반적인 렌즈나 프리즘, 거울과 유사한 역할을 하기 때문에 광학계의 부피와 무게를 줄이는 데 유리하다.The diffraction element has the advantage of being able to have a point-to-point image without aberration and a planar structure, and to control aberrations such as an aspherical surface. In addition, although the diffraction element has a very thin thickness of several μm, it is advantageous in reducing the volume and weight of the optical system because it functions similarly to a general lens, prism, or mirror having a thickness of several mm.
특히, 회절 소자는 회절 현상의 파장 의존적인 특성으로 인하여, 나노 구조물의 설계 파장 대역과 일치하는 빛에 대해서만 굴절 또는 반사 소자로 작동하며, 그 이외의 파장 대역에서는 빛을 단순 통과시키는 창(window) 역할을 한다. 따라서, 앞서 배경 기술에서 설명한 바와 같은 종래의 반사 모듈 대신 이러한 회절 소자를 사용함으로써 투명도를 높여 투시 영상의 밝기를 보다 더 확보하고, 광학 합성기 구조가 외부에서 관찰되지 않기 때문에 제품의 외관이 일반 안경과 유사한 심미성이 더 좋은 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다는 장점이 있다.In particular, due to the wavelength-dependent characteristics of the diffraction phenomenon, the diffraction element operates as a refracting or reflecting element only for light that matches the design wavelength band of the nanostructure, and a window that simply passes light in other wavelength bands. plays a role Therefore, by using such a diffractive element instead of the conventional reflective module as described in the background art, the brightness of the fluoroscopic image is further secured by increasing the transparency, and the appearance of the product is similar to that of ordinary glasses because the optical synthesizer structure is not observed from the outside. There is an advantage in that it is possible to provide an optical device for augmented reality with better similar aesthetics.
이러한 회절 소자(20)는 반사형 회절 소자와 투과형 회절 소자로 구분될 수 있다. 도 3 내지 도 5의 실시예는 반사형 회절 소자를 이용한 경우이다.The
반사형 회절 소자라 함은, 특정 방향과 위치에서 입사하는 광을 반사시키는 성질을 이용한 회절 소자를 의미하며, 투과형 회절 소자라 함은, 특정 방향과 위치에서 입사하는 광을 투과시키는 성질을 이용한 회절 소자를 의미한다.The reflective diffractive element refers to a diffractive element that reflects light incident from a specific direction and position, and the transmissive diffractive element refers to a diffractive element that transmits light incident from a specific direction and position. means small.
이러한 회절 소자, 반사형 회절 소자 및 투과형 회절 소자의 기본적인 구성이나 특성 자체는 종래 기술에 의해 알려져 있으므로 여기서는 상세 설명은 생략한다.Since the basic configuration and characteristics of such a diffractive element, a reflective diffractive element, and a transmissive diffractive element are known in the prior art, a detailed description thereof will be omitted.
한편, 회절 소자(20)는 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 정면에서 보았을 때 직사각형의 평면 형상으로 형성되는 것이 바람직하지만, 이는 예시적인 것이며, 원형, 타원형 등 기타 다른 형태로 형성될 수도 있음은 물론이다.On the other hand, the
또한, 회절 소자(20)는 후술하는 바와 같이 곡면으로 형성될 수도 있다.In addition, the
또한, 회절 소자(20)는 단일 평면으로 형성된다. 따라서, 도 2에서 나타낸 바와 같은 복수개의 반사 모듈(21~29)을 사용한 광학 장치(200)에 비해 가상 영상의 휘도 분포를 균일하게 할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 배경 기술에서 설명한 바와 같이, 복수개의 반사 모듈(21~29)을 사용한 광학 장치(200)와는 달리 측면에서 보았을 때 광학 수단(10)의 좌우 방향으로 거의 공간을 차지하지 않기 때문에 광학 수단(10) 및 광학 장치(300)의 폼 팩터를 현저하게 줄일 수 있다. Further, the
회절 소자(20)의 크기는 회절 소자(20)에 의해 동공(40)으로 전달되는 가상 영상의 크기 및 시야각 등의 여러가지 조건에 의해 요구되는 출사 동공(exit pupil) 영역에 상응하는 크기의 하나의 단일 평면 또는 곡면으로 형성할 수 있다. 이러한 점을 고려하되, 회절 소자(20)는 정면에서 보았을 때 동공(40)보다 큰 크기를 가지도록 형성할 수 있다.The size of the
또한, 전술한 바와 같이, 회절 소자(20)는 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공(40)으로 전달하기 때문에, 동공(40)보다 큰 크기를 갖는 단일 평면으로 형성하더라도 실제 사물 화상광은 회절 소자(20)를 통과하여 동공(20)으로 전달될 수 있다. 따라서, 도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)에서의 가상 영상 및 실제 사물 화상광의 광 경로 등의 구체적인 구성과 이로 인한 효과는 도 2의 광학 장치(200)와는 전혀 상이하다는 것을 알 수 있다. 이러한 점은 후술하는 실시예에서도 마찬가지이다.In addition, as described above, since the
한편, 도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)에서는, 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사된 후 회절 소자(20)로 전달되는 것으로 나타내었으나, 회절 소자(20)가 투과형 회절 소자인 경우 광학 수단(10)의 제2 면(12)에서 전반사된 후 회절 소자(20)로 전달되도록 할 수도 있음은 물론이다. 이 또한 후술하는 실시예에 모두 적용될 수 있다.Meanwhile, in the
한편, 도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)에서, 회절 소자(20) 대신 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)를 사용할 수도 있다. 이 또한 후술하는 실시예에 모두 적용될 수 있다.Meanwhile, in the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학 장치(400)의 측면도를 나타낸 것이다.6 is a side view of an
도 6의 광학 장치(400)는, 도 3 내지 도 5의 실시예의 광학 장치(300)와 동일하되, 회절 소자(20)가 광학 수단(10)의 제2 면(12)의 안쪽에 배치되었다는 점에서 차이가 있다.The
도 6의 광학 장치(400)에서는, 화상 출사부(30)에서 출사된 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 내면에서의 전반사없이 회절 소자(20)로 직접 전달되고, 회절 소자(20)는 입사하는 가상 영상 화상광을 동공(40)으로 전달한다.In the
한편, 투과형 회절 소자를 사용하는 경우, 회절 소자(20)는 광학 수단(10)의 제1 면(11)의 안쪽에 배치될 수 있다.Meanwhile, when a transmissive diffractive element is used, the
한편, 도 6에서는 가상 영상 화상광은 화상 출사부(30)에서 출사되지만 화상 출사부(30)는 생략하였음을 유의해야 한다. 이는 이하의 실시예에서도 마찬가지이다.Meanwhile, in FIG. 6 , it should be noted that the virtual image image light is emitted from the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(500)의 측면도를 나타낸 것이다.7 is a side view of an
도 7의 광학 장치(500)는, 도 3 내지 도 5의 실시예의 광학 장치(300)와 기본적으로 동일하되, 회절 소자(20)가 투과형 회절 소자라는 점에서 차이가 있다.The
도 7의 실시예에서는, 화상 출사부(30)에서 출사된 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 제2 면(12)에서 전반사되어 회절 소자(20)로 전달되고, 이후 회절 소자(20)를 투과하여 동공(40)으로 전달된다.In the embodiment of FIG. 7 , the virtual image image light emitted from the
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(600)를 나타낸 것으로서, 도 8은 광학 장치(600)의 사시도이고, 도 9는 도 8의 A-A′선을 따른 단면도이다.8 and 9 show an
도 8 및 도 9의 광학 장치(600)는, 도 3 내지 도 5의 실시예의 광학 장치(300)와 동일하지만, 회절 소자(20)가 광학 수단(10)의 내부 공간(50)에 배치된다는 점에서 차이가 있다.The
내부 공간(50)은 광학 수단(10) 내부에 형성되며, 회절 소자(20)가 배치되는 제1 면(51)과, 상기 제1 면(51)에 대향하는 면인 제2 면(52)을 갖는다.The
도시된 바와 같이, 상기 제1 면(51)과 제2 면(52)은 서로 이격되어 형성됨으로써 광학 수단(10) 내부에서 내부 공간(50)을 제공한다.As shown, the
내부 공간(50)은 광학 수단(10) 제조시에 형성되는 공간이므로, 제1 면(51)과 제2 면(52)은 광학 수단(10)의 재질과 동일한 재질을 갖는다.Since the
또한, 제1 면(51)에는 회절 소자(20)가 배치되기 때문에, 제1 면(51)은 회절 소자(20)의 형태 및 크기에 상응하는 형태 및 크기를 갖는다.In addition, since the
도 8 및 도 9의 광학 장치(600)에서는, 반사형 회절 소자를 사용하였으므로, 화상 출사부(30)로부터 출사된 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사되어 내부 공간(50)의 제1 면(51)을 통해 회절 소자(20)로 전달된다. 따라서, 내부 공간(50)의 제1 면(51)은 가상 영상 화상광이 입사하는 면으로 작용한다.In the
한편, 상기 내부 공간(50)은 진공 상태일 수 있다.Meanwhile, the
또한, 내부 공간(50)은 광학 수단(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질로 충전될 수 있다.In addition, the
예컨대, 광학 수단(10)이 유리나 플라스틱 재질로 형성된 경우, 그 굴절률은 1.5 내외이므로, 내부 공간(50)에는 이와 다른 값의 굴절률을 갖는 매질이 충전될 수 있다.For example, when the optical means 10 is formed of a glass or plastic material, its refractive index is about 1.5, so the
예컨대, 굴절률이 1.0003 정도인 공기 또는 1에 가까운 값을 갖는 공기 이외의 기타 기체로 내부 공간(50)을 채울 수 있다.For example, the
한편, 매질로서는 액체를 사용할 수도 있다. 예컨대, 물은 1.33 정도의 굴절률을 가지므로, 내부 공간(50)을 물로 채울 수도 있다. 이외에도, 광학 수단(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 기타 액체를 매질로 사용할 수도 있다.On the other hand, a liquid may be used as the medium. For example, since water has a refractive index of about 1.33, the
또한, 광학 수단(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 고체를 매질로 사용할 수도 있다.In addition, a solid having a refractive index different from that of the optical means 10 may be used as a medium.
이외에도, 광학 수단(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 기타 다양한 물질을 매질로 사용할 수 있다.In addition, various other materials having a refractive index different from the refractive index of the optical means 10 may be used as a medium.
한편, 내부 공간(50)에는 전압 차이, 온도 및 압력 등의 조건 중 적어도 어느 하나에 따라 굴절률이 변화하는 상변화 물질이 충전될 수도 있다.Meanwhile, the
예컨대, 홀로그램 메모리, 광 저장 장치등에 사용되는 상변화 물질은 에너지를 가한 이후 결정화시키는 과정에서 온도나 압력 등과 같은 조건에 따라 굴절률이 달라지는 특성을 갖는다.For example, a phase change material used in a hologram memory, an optical storage device, etc. has a characteristic that the refractive index varies according to conditions such as temperature or pressure in the process of crystallization after applying energy.
광 저장 장치에 사용되는 대표적인 물질로 GeSbTe(GST)로 대표되는 Sb2Se3, Ge2Sb2Te5 와 TeOx(0<x<2)등이 있고, 이러한 물질들은 레이저를 이용하여 고온으로 가열한 이후, 급격히 냉각시키면 비결정상으로 변화하고, 서서히 냉각시키면 결정상으로 변화하는데, 이 때 결정상과 비결정상의 굴절률의 차이가 발생한다.Representative materials used in optical storage devices include Sb2Se3, Ge2Sb2Te5, and TeOx (0<x<2) represented by GeSbTe (GST). It changes to a crystalline phase when cooled slowly, and at this time, a difference in refractive index between the crystalline phase and the amorphous phase occurs.
홀로그램 메모리 등에 사용되는 대표적인 물질로는 아크릴레이트계 공중합체 등이 있고, 레이저를 통한 노광에 의해 굴절률이 변화하게 된다.Representative materials used for hologram memories and the like include acrylate-based copolymers, and the refractive index is changed by exposure to a laser.
이러한 상변화 물질을 내부 공간(50)에 채우고, 상변화 물질의 조건에 따른 굴절률 변화를 이용하여 메타 물질과 광학 수단(10)의 굴절률 차이에 의해 내부 공간(50)에서의 굴절 조건을 조절할 수 있다.The phase change material is filled in the
또한, 전기적 또는 화학적 방법에 의해 굴절률이 변경될 수 있는 기타 메타 물질을 매질로 사용할 수도 있다.In addition, other metamaterials whose refractive index can be changed by an electrical or chemical method may be used as a medium.
한편, 내부 공간(50)에 충전되는 매질은 투명재 또는 반투명재로 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, the medium filled in the
이와 같이, 내부 공간(50)에는 광학 수단(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질이 충전되므로, 이러한 매질의 성질을 적절히 이용하면 실제 사물 화상광에 대한 시력 보정 기능을 제공할 수 있다. 예컨대, 내부 공간(50)에 광학 수단(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질을 충전하고 내부 공간(50)의 제2 면(52)에 곡률을 가지도록 하면 내부 공간(50)이 일종의 시력 보정 렌즈처럼 작용하게 된다.As described above, since the
또한, 매질을 적절히 선택하면 외부 광이 밝은 경우 내부 공간(50)이 일종의 썬글라스처럼 작용할 수도 있다.In addition, if the medium is properly selected, the
한편, 도 8 및 도 9의 광학 장치(600)에서는, 반사형 회절 소자를 예로 들어 설명하였으나, 투과형 회절 소자를 사용할 수도 있음은 물론이다. 투과형 회절 소자를 사용하는 경우, 화상 출사부(30)로부터 출사된 가상 영상 화상광은 광학 수단(10)의 제2 면(12)에서 전반사되어 내부 공간(50)의 제2 면(52)을 통해 입사하여 회절 소자(20)로 전달된다.Meanwhile, in the
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(700)의 사시도 및 측면도를 나타낸 것이다.10 and 11 are perspective views and side views of an
도 10 및 도 11의 광학 장치(700)는, 도 3 내지 도 5의 실시예의 광학 장치(300)와 기본적으로 동일하지만, 회절 소자(20)로서 투과형 회절 소자를 사용하였으며, 회절 소자(20)가 곡면으로 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다.The
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 회절 소자(20)는 측면에서 보았을 때 완만한 "C"자 형태의 곡면으로 보이도록 형성되어 있음을 알 수 있다.As shown in FIGS. 10 and 11 , it can be seen that the
도 12 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(800)의 사시도, 정면도 및 측면도를 나타낸 것이다.12 to 14 are perspective views, front views, and side views of an
도 12 내지 도 14의 광학 장치(800)는 도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)와 유사하지만, 회절 소자(20)로서 투과형 회절 소자를 사용하였으며, 회절 소자(20)가 단일 평면이 아닌 복수개의 회절 모듈(21,22,23)로 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다.The
도시된 바와 같이, 회절 소자(20)는 3개의 회절 모듈(21,22,23)로 구성되고, 회절 모듈(21,22,23)들은 도 14에 나타낸 바와 같이 측면에서 보았을 때 서로 이격되어 배치되어 있음을 알 수 있다.As shown, the
상기 회절 모듈(21,22,23)들 각각은 앞서 설명한 바와 같이 단일 평면 또는 곡면으로 형성될 수 있다.Each of the
또한, 각각의 회절 모듈(21,22,23)들은 측면에서 보았을 때 하나의 단일 직선상에 위치하지 않도록 배치된다.Further, each of the
또한, 상기 회절 모듈(21,22,23)들은 정면에서 바라보았을 때 도 13에 나타낸 바와 같이 광학 수단(10)의 내부에서 서로 약간의 간격을 두고 배치되어 있으나, 회절 모듈(21,22,23)들은 실제 사물 화상광을 투과시켜 동공(40)으로 전달하기 때문에 정면에서 보았을 때 서로 간격을 가지지 않는 것으로 보이도록 배치될 수도 있다. 물론, 이 경우에도 각각의 회절 모듈(21,22,23)들은 측면에서 보았을 때 하나의 단일 직선상에 위치하지 않도록 배치된다.In addition, the
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(900)의 측면도를 나타낸 것이다.15 is a side view of an
도 15의 광학 장치(900)는, 도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)와 기본적으로 동일하되, 회절 소자(20)로서 투과형 회절 소자를 사용하였으며, 도시된 바와 같이 측면에서 보았을 때 회절 소자(20)가 광학 수단(10)의 제1 면(11) 및 제2 면(12)과 평행하지 않도록 경사지게 배치되어 있다는 점에서 차이가 있다.The
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1000)의 측면도를 나타낸 것이다.16 is a side view of an
도 16의 광학 장치(1000)는, 도 10 내지 도 15의 광학 장치(700~900)의 회절 소자(20)를 결합한 형태이다. 즉, 회절 소자(20)는 복수개의 회절 모듈(21,22,23)로 구성되고, 회절 모듈(21,22,23)들 중 적어도 일부는 곡면으로 형성되는 한편, 회절 모듈(21,22,23)들 중 적어도 일부는 측면에서 보았을 때 광학 수단(10)의 제1 면(11) 및 제2 면(12)과 평행하지 않도록 경사지게 배치되어 있다는 점을 특징으로 한다.The
한편, 도 10 내지 도 16의 광학 장치(700~1000)에서는, 회절 소자(20)로서 투과형 회절 소자를 사용한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 반사형 회절 소자를 사용할 수도 있음은 물론이다.Meanwhile, in the
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1100)의 측면도를 나타낸 것이다.17 is a side view of an
도 17의 광학 장치(1100)는 도 6의 광학 장치(400)와 유사하지만, 회절 소자(20)가 광학 수단(10)의 제2 면(12)의 외부에 부착되어 배치된다는 점에서 차이가 있다.The
도 17의 광학 장치(1100)는 반사형 회절 소자를 사용한 경우를 나타낸 것이지만, 회절 소자(20)로서 투과형 회절 소자를 사용하는 경우, 회절 소자(20)는 광학 수단(10)의 제1 면(11)의 외부에 부착되어 배치될 수 있다.The
도 18 내지 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1200)를 나타낸 것으로서, 도 18은 사시도, 도 19는 정면도 및 도 20은 도 18의 A-A′선을 따른 단면도를 나타낸 것이다.18 to 20 show an
도 18 내지 도 20의 광학 장치(1200)는 도 17의 광학 장치(1100)와 동일하되, 표면 커버(60)를 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.The
표면 커버(60)는, 도시된 바와 같이, 회절 소자(20)와 이격되어 회절 소자(20)를 덮는 형태로 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 형성된다. The
표면 커버(60)는 실제 세계의 사물로부터의 실제 사물 화상광을 투과시켜야 하므로 광학 수단(10)과 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.The
여기에서, 표면 커버(60)와 회절 소자(20) 사이에 형성되는 내부 공간에는 앞서 설명한 바와 같이 광학 수단(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질을 충전할 수도 있다.Here, the inner space formed between the
이와 같은 표면 커버(60)를 배치함으로써, 회절 소자(20)의 오염이나 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다. By disposing the
또한, 표면 커버(60)를 평면이 아닌 곡면으로 형성하면 표면 커버(60)와 회절 소자(20) 사이의 공간이 렌즈처럼 작용할 수 있으므로 실제 사물 화상광에 대한 시력 보정 기능을 제공할 수 있다. 또한, 표면 커버(60)와 회절 소자(20) 사이의 공간에 적절한 매질을 채움으로써 외부 광이 밝은 곳으로 나가면 색이 변하는 썬글라스와 같은 기능을 수행할 수도 있다.In addition, when the
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1300)의 측면도를 나타낸 것이다.21 is a side view of an
도 21의 광학 장치(1300)는, 도 3 내지 도 5의 광학 장치(300)와 유사하지만, 복수개의 회절 소자(20A,20B,20C) 및 복수개의 광학 수단(10A,10B,10C)을 포함한다는 점에서 차이가 있다.The
여기에서, 복수개의 광학 수단(10A,10B,10C) 각각은, 복수개의 회절 소자(20A,20B,20C)를 통해 전달되는 파장이 다른 각각의 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공(40)을 향해 출사되는 제1 면(11A,11B,11C)과, 상기 제1 면(11A,11B,11C)에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면(12A,12B,12C)을 구비한다.Here, the plurality of
또한, 복수개의 광학 수단(10A,10B,10C)은, 각 광학 수단(10A,10B,10C)의 제1 면(11A,11B,11C)이 동공(40)쪽으로 향하고 각 광학 수단(10A,10B,10C)의 제2 면(12A,12B,12C)이 실제 사물쪽을 향하도록 사용자의 동공(40)에서 정면 방향으로 적층 배치된다.Further, in the plurality of
즉, 복수개의 광학 수단(10A,10B,10C)들은 회절 소자(20A,20B,20C)를 사이에 두고 동공(40)에서 정면 방향으로 서로 이격되어 적층 배치된다.That is, the plurality of
또한, 복수개의 회절 소자(20A,20B,20C) 각각은 복수개의 광학 수단(10A,10B,10C)의 제2 면(12A,12B,12C)의 외부에 각각 배치되머, 각각의 회절 소자(20A,20B,20C)들은 서로 다른 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을 동공(40)으로 전달한다.Further, each of the plurality of
예컨대, 회절 소자(20A)는 적색(R) 계열의 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을, 회절 소자(20B)는 녹색(G) 계열의 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을, 회절 소자(20C)는 청색(B) 계열의 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을 각각 동공(40)으로 전달할 수 있다.For example, the
이와 같은 구성에 의하면, 다양한 파장 대역의 가상 영상 화상광에 각각 대응하는 복수개의 회절 소자 및 광학 수단을 사용할 수 있는 장점이 있다.According to such a configuration, there is an advantage in that a plurality of diffractive elements and optical means respectively corresponding to virtual image image light of various wavelength bands can be used.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학 장치(1400)의 측면도를 나타낸 것이다.22 is a side view of an
도 22의 광학 장치(1400)는, 도 21의 광학 장치(1300)와 유사하지만, 단일 광학 수단(10)을 사용하였으며, 복수개의 회절 소자(20A,20B,20C)들은 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 순차적으로 적층되어 배치된다는 점에서 차이가 있다.The
도 22의 광학 장치(1400)에서, 복수개의 회절 소자(20A,20B,20C)들은 사용자의 동공(40)에서 정면 방향으로 광학 수단(10)의 제2 면(12)의 외부에 적층 배치된다.In the
또한, 복수개의 회절 소자(20A,20B,20C)는 동공(40)에서 정면 방향으로 서로 이격되어 광학 수단(10)의 제2 면(12)의 외부에 적층되어 배치된다.In addition, the plurality of
이와 같은 구성에 의하면, 다양한 파장 대역의 가상 영상 화상광에 대응하는 복수개의 회절 소자를 하나의 광학 수단을 사용하여 동공(40)으로 전달할 수 있는 장점이 있다.According to such a configuration, there is an advantage in that a plurality of diffractive elements corresponding to virtual image image light of various wavelength bands can be transmitted to the
이상에서, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 첨부한 청구범위에 의해 파악되는 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능하다는 점을 유의해야 한다.In the above, a preferred embodiment according to the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and variations are possible within the scope of the present invention as understood by the appended claims. Be careful.
앞서 설명한 바와 같이, 회절 소자(20)는 반사형 회절 소자 또는 투과형 회절 소자로 형성될 수 있으며, 이는 회절 소자(20)의 위치를 적절히 선택하기만 하면 전술한 모든 실시예에 적용할 수 있다.As described above, the
또한, 회절 소자(20) 대신 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 사용할 수 있으며, 이 또한 전술한 모든 실시예에 적용할 수 있다.In addition, a holographic optical element (HOE) may be used instead of the
또한, 상기 실시예들에서, 동공(40)으로 입사하는 가상 영상 화상광은 동공(40)에서 정면 방향에 평행하고 화상 출사부(30)에서 출사한 가상 영상 화상광 또한 모두 평행한 것으로 나타내었으나, 이는 설명의 편의를 위해 예시적으로 나타낸 것임을 유의해야 한다. 실제 화상 출사부(30)에서 출사되는 가상 영상 화상광은 다양한 각도 및 방향을 가질 수 있으며, 회절 소자(20)를 통해 동공(40)으로 전달되는 가상 영상 화상광 또한 다양한 다른 각도 및 방향을 가질 수 있으며, 회절 소자(20)를 적절히 배치함으로써 화상 출사부(30)에서 출사하는 가상 영상 화상광의 방향 및 각도에 따라 모든 시야(FOV) 각도를 커버할 수 있다는 점을 유의해야 한다.In addition, in the above embodiments, the virtual image image light incident into the
100, 200 ... 종래의 증강 현실용 광학 장치
300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 ... 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치
10...광학 수단
20...회절 소자
30...화상 출사부
40...동공
50...내부 공간
60...표면 커버100, 200 ... conventional optical devices for augmented reality
300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 ... Optical device for augmented reality using diffractive elements
10...optical means
20...diffraction element
30...image exit
40...pupil
50...internal space
60...surface cover
Claims (24)
화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 회절 소자; 및
상기 회절 소자가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 광학 수단
을 포함하고,
상기 광학 수단은, 상기 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고,
상기 회절 소자는 상기 광학 수단의 제1 면과 제2 면 사이의 내부에 매립 배치된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.An optical device for augmented reality using a diffractive element, comprising:
It provides a virtual image to the user by transmitting the virtual image image light emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye, and transmits the image light of the real object emitted from the object in the real world to the pupil of the user's eye. diffraction element; and
An optical means in which the diffractive element is disposed, and transmits the real object image light emitted from the real object toward the pupil of the user's eye
including,
The optical means may include a first surface through which the virtual image image light and the real object image light transmitted through the diffraction element are emitted toward the user's pupil, and a second surface opposite the first surface and onto which the real object image light is incident. prepare a side,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is embedded in the interior between the first surface and the second surface of the optical means.
상기 회절 소자는 반사형 회절 소자 또는 투과형 회절 소자인 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is a reflective diffractive element or a transmissive diffractive element.
상기 회절 소자 대신 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)를 사용한 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
An optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that a holographic optical element (HOE) is used instead of the diffractive element.
상기 회절 소자는 단일 평면으로 형성된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is formed in a single plane.
상기 화상 출사부에서 출사된 가상 영상 화상광은 상기 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면에서 전반사된 후 회절 소자로 전달되는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the virtual image image light emitted from the image output unit is transmitted to the diffractive element after being totally reflected on the first surface or the second surface of the optical means.
상기 회절 소자는, 상기 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면의 안쪽에 배치된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is disposed inside the first surface or the second surface of the optical means.
상기 광학 수단의 내부에는 내부 공간이 형성되고,
상기 내부 공간은 회절 소자가 배치되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하는 면인 제2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
An internal space is formed inside the optical means,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the inner space has a first surface on which the diffractive element is disposed, and a second surface that is opposite to the first surface.
상기 내부 공간은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.8. The method of claim 7,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the inner space is in a vacuum state.
상기 내부 공간은 상기 광학 수단의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질로 충전된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.8. The method of claim 7,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the inner space is filled with a medium having a refractive index different from that of the optical means.
상기 회절 소자는, 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is formed in a curved surface.
상기 회절 소자는 서로 이격된 복수개의 회절 모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it consists of a plurality of diffractive modules spaced apart from each other.
상기 회절 모듈들은 측면에서 보았을 때 하나의 단일 직선상에 위치하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.12. The method of claim 11,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the diffraction modules are arranged so as not to be located on one single straight line when viewed from the side.
상기 회절 모듈들은 정면에서 보았을 때 서로 간격을 가지지 않는 것으로 보이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.13. The method of claim 12,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the diffraction modules are arranged so as not to be spaced apart from each other when viewed from the front.
상기 회절 소자는, 측면에서 보았을 때 광학 수단의 제1 면 및 제2 면과 평행하지 않도록 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is inclined so as not to be parallel to the first and second surfaces of the optical means when viewed from the side.
화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 회절 소자; 및
상기 회절 소자가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 광학 수단
을 포함하고,
상기 광학 수단은, 상기 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고,
상기 회절 소자는 상기 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면의 외부에 배치된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.An optical device for augmented reality using a diffractive element, comprising:
It provides a virtual image to the user by transmitting the virtual image image light emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye, and transmits the image light of the real object emitted from the object in the real world to the pupil of the user's eye. diffraction element; and
An optical means in which the diffractive element is disposed, and transmits the real object image light emitted from the real object toward the pupil of the user's eye
including,
The optical means may include a first surface through which the virtual image image light and the real object image light transmitted through the diffraction element are emitted toward the user's pupil, and a second surface opposite the first surface and onto which the real object image light is incident. prepare a side,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is disposed outside the first surface or the second surface of the optical means.
상기 회절 소자와 이격되어 회절 소자를 덮도록 광학 수단의 제1 면 또는 제2 면의 외부에 형성되는 표면 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.16. The method of claim 15,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is spaced apart from the diffractive element and further comprises a surface cover formed on the outside of the first or second surface of the optical means to cover the diffractive element.
상기 표면 커버와 회절 소자 사이에는 내부 공간이 형성되고,
상기 내부 공간은 상기 광학 수단의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 매질로 충전된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.17. The method of claim 16,
An inner space is formed between the surface cover and the diffractive element,
The optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the inner space is filled with a medium having a refractive index different from that of the optical means.
상기 표면 커버의 표면은 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.17. The method of claim 16,
An optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that the surface of the surface cover is formed in a curved surface.
상기 회절 소자는 반사형 회절 소자 또는 투과형 회절 소자인 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.16. The method of claim 15,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is a reflective diffractive element or a transmissive diffractive element.
상기 회절 소자 대신 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)를 사용한 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.16. The method of claim 15,
An optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that a holographic optical element (HOE) is used instead of the diffractive element.
상기 회절 소자는 단일 평면으로 형성된 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.16. The method of claim 15,
The diffractive element is an optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that it is formed in a single plane.
화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 복수개의 회절 소자; 및
상기 복수개의 회절 소자가 각각 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 복수개의 광학 수단
을 포함하고,
상기 복수개의 광학 수단 각각은, 상기 복수개의 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고,
상기 복수개의 회절 소자 각각은 복수개의 광학 수단의 제2 면의 외부에 각각 배치되고,
상기 복수개의 광학 수단은, 각 광학 수단의 제1 면이 동공쪽으로 향하고 각 광학 수단의 제2 면이 실제 사물쪽을 향하도록 사용자의 동공에서 정면 방향으로 적층 배치되고,
상기 복수개의 회절 소자 각각은, 서로 다른 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을 동공으로 전달하는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.An optical device for augmented reality using a diffractive element, comprising:
It provides a virtual image to the user by transmitting the virtual image image light emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye, and transmits the image light of the real object emitted from the object in the real world to the pupil of the user's eye. a plurality of diffractive elements; and
The plurality of diffractive elements are respectively disposed, and a plurality of optical means for transmitting the real object image light emitted from the real object toward the pupil of the user's eye.
including,
Each of the plurality of optical means includes a first surface through which virtual image image light and real object image light transmitted through the plurality of diffraction elements are emitted toward a user's pupil, and a first surface facing the first surface and real object image light and a second surface on which the incident
Each of the plurality of diffractive elements is respectively disposed outside the second surface of the plurality of optical means,
The plurality of optical means are stacked in a front direction from the user's pupil so that the first surface of each optical means faces the pupil and the second surface of each optical means faces the real object,
The optical apparatus for augmented reality using a diffractive element, characterized in that each of the plurality of diffractive elements transmits virtual image image light corresponding to different wavelength bands to the pupil.
화상 출사부로부터 출사된 가상 영상 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 전달함으로써 사용자에게 가상 영상을 제공하며, 실제 세계의 사물로부터 출사한 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 복수개의 회절 소자; 및
상기 복수개의 회절 소자가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광을 투과시켜 사용자의 눈의 동공을 향해 전달하는 광학 수단
을 포함하고,
상기 광학 수단은, 상기 복수개의 회절 소자를 통해 전달되는 가상 영상 화상광과 실제 사물 화상광이 사용자의 동공을 향해 출사되는 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하며 실제 사물 화상광이 입사하는 제2 면을 구비하고,
상기 복수개의 회절 소자들은 사용자의 동공에서 정면 방향으로 상기 광학 수단의 제2 면의 외부에 적층 배치되고,
상기 복수개의 회절 소자 각각은, 서로 다른 파장 대역에 상응하는 가상 영상 화상광을 동공으로 전달하는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.An optical device for augmented reality using a diffractive element, comprising:
It provides a virtual image to the user by transmitting the virtual image image light emitted from the image output unit toward the pupil of the user's eye, and transmits the image light of the real object emitted from the object in the real world to the pupil of the user's eye. a plurality of diffractive elements; and
An optical means in which the plurality of diffractive elements are disposed, and transmits the real object image light emitted from the real object toward the pupil of the user's eye
including,
The optical means includes a first surface through which the virtual image image light and the real object image light transmitted through the plurality of diffraction elements are emitted toward the user's pupil, and the first surface opposite the first surface and the real object image light is incident having a second side;
The plurality of diffractive elements are stacked on the outside of the second surface of the optical means in the front direction from the user's pupil,
The optical apparatus for augmented reality using a diffractive element, characterized in that each of the plurality of diffractive elements transmits virtual image image light corresponding to different wavelength bands to the pupil.
상기 회절 소자 대신 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)를 사용한 것을 특징으로 하는 회절 소자를 이용한 증강 현실용 광학 장치.24. The method of claim 22 or 23,
An optical device for augmented reality using a diffractive element, characterized in that a holographic optical element (HOE) is used instead of the diffractive element.
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