KR20210150349A - Optical device for augmented reality which can prevent ghost images - Google Patents

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KR20210150349A
KR20210150349A KR1020210172735A KR20210172735A KR20210150349A KR 20210150349 A KR20210150349 A KR 20210150349A KR 1020210172735 A KR1020210172735 A KR 1020210172735A KR 20210172735 A KR20210172735 A KR 20210172735A KR 20210150349 A KR20210150349 A KR 20210150349A
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Abstract

According to the present invention, provided is an optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, which comprises: an optical means for transmitting at least a portion of a real object image light, which is image light emitted from a real object, toward a pupil of a user; a first reflection unit disposed inside the optical means, and transmitting augmented reality image light which is image light corresponding to an augmented reality image emitted from an image emitting unit to a second reflection unit; and a second reflection unit disposed inside the optical means, and providing the augmented reality image for a user by reflecting and transmitting the augmented reality image light transmitted from the first reflecting unit toward the pupil of the user. The optical means has a first surface on which the real object image light is incident, and a second surface on which the augmented reality image light and the real object image light transmitted through the second reflection unit are emitted toward the pupil of the user. The augmented reality image light emitted from the image emitting unit is transmitted to the first reflection unit through the inside of the optical means or is totally reflected from an inner surface of the optical means and transmitted to the first reflection unit. Also, a reflective surface of the first reflection unit for reflecting the augmented reality image light is disposed to face a direction in which the augmented reality image light is incident. Therefore, a ghost image can be effectively blocked.

Description

고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치{OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY WHICH CAN PREVENT GHOST IMAGES}OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY WHICH CAN PREVENT GHOST IMAGES

본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄일 수 있으며 고스트 이미지를 효율적으로 차단함으로써 보다 선명한 증강 현실용 화상을 제공할 수 있는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical device for augmented reality, and more particularly, a ghost image blocking that can significantly reduce the size, thickness, weight and volume, and can provide a clearer augmented reality image by effectively blocking the ghost image It relates to an optical device for augmented reality having a function.

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

이러한 증강 현실을 구현하기 위해서는, 컴퓨터와 같은 디바이스에 의해 생성되는 가상의 영상이나 이미지를 현실 세계의 영상에 겹쳐서 제공할 수 있도록 하는 광학계를 필요로 한다. 이러한 광학계로서는 HMD(Head Mounted Display)나 안경형의 장치를 이용하여 가상 영상을 반사 또는 굴절시키는 프리즘 등과 같은 광학 수단을 사용하는 기술이 알려져 있다.In order to implement such augmented reality, an optical system capable of providing a virtual image or image generated by a device such as a computer overlaid on an image of the real world is required. As such an optical system, a technique using optical means such as a prism that reflects or refracts a virtual image using a head mounted display (HMD) or a glasses-type device is known.

그러나, 이러한 종래의 광학계를 이용한 장치들은, 그 구성이 복잡하여 무게와 부피가 상당하므로 사용자가 착용하기에 불편함이 있고 제조 공정 또한 복잡하므로 제조 비용이 높다는 문제가 있다. However, these conventional devices using an optical system have problems in that they have a complicated configuration, so they are inconvenient to wear by users, and their manufacturing process is also complicated, so manufacturing costs are high.

또한, 종래의 장치들은, 사용자가 현실 세계를 응시할 때 초점 거리를 변경하는 경우 가상 영상의 초점이 맞지 않게 된다는 한계가 있다. 이를 해결하기 위하여 가상 영상에 대한 초점 거리를 조절할 수 있는 프리즘과 같은 구성을 이용하거나 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 하거나 초점 거리의 제어를 위한 별도의 프로세서 등과 같은 하드웨어 및 소프트웨어를 필요로 한다는 점에서 문제가 있다.In addition, conventional devices have a limitation in that a virtual image becomes out of focus when a user changes a focal length when gazing at the real world. In order to solve this problem, techniques such as using a configuration such as a prism capable of adjusting a focal length for a virtual image or electrically controlling a variable focus lens according to a change in focal length have been proposed. However, this technique also has a problem in that it requires a separate operation by the user to adjust the focal length, or hardware and software such as a separate processor for controlling the focal length.

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

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

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

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

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

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

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

도 1의 반사부(30)는, 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로 형성되어 있는데, 이와 같이 반사부(30)를 동공 크기보다 작게 형성하면, 반사부(30)를 통해 동공으로 입사하는 빛에 대한 심도를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있다. 여기서, 심도(Depth of Field)라 함은, 초점이 맞는 것으로 인식되는 범위를 말하는데, 심도가 깊어지게 되면 증강 현실용 화상에 대한 초점 거리도 깊어진다는 것을 의미하고 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 증강 현실용 화상의 초점은 항상 맞는 것으로 인식하게 된다. 이는 일종의 핀홀 효과(pin hole effect)라고 볼 수 있다. 따라서, 사용자가 실제 세계에 존재하는 실제 사물을 응시하면서 초점 거리를 변경하는 것과 상관없이 증강 현실용 화상에 대해서는 항상 선명한 가상 영상을 제공할 수 있다.The reflector 30 of FIG. 1 is formed to have a size smaller than the human pupil size, that is, 8 mm or less. The depth of the incident light can be made close to infinity, that is, the depth of field can be very deep. Here, the depth of field refers to a range recognized as being in focus, and as the depth increases, the focal length for the augmented reality image also increases. Even if you change the focal length for the world, the image for augmented reality is always perceived as in focus regardless of this. This can be seen as a kind of pinhole effect. Accordingly, a clear virtual image can always be provided for an augmented reality image regardless of a user changing a focal length while gazing at a real object existing in the real world.

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

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

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

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

도 2의 우측의 증강 현실용 광학 장치(100-1)는 화상 출사부(40)에 콜리메이터(42)를 사용하지 않는 대신 광학 수단(10) 내부에 콜리메이터의 기능을 수행할 수 있는 오목 거울 형태의 보조 반사부(20)가 배치되어 있으며, 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광은 보조 반사부(20)에 의해 반사된 후 반사부(30)로 전달되고, 반사부(30)는 전달된 증강 현실 화상광을 동공으로 전달하게 된다.The optical device 100-1 for augmented reality on the right side of FIG. 2 does not use the collimator 42 for the image output unit 40, but has a concave mirror shape that can perform the function of a collimator inside the optical means 10 of the auxiliary reflection unit 20 is disposed, and the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 is reflected by the auxiliary reflection unit 20 and then transmitted to the reflection unit 30, and the reflection unit 30 ) transmits the transmitted augmented reality image light to the pupil.

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

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

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

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

따라서, 폼 팩터를 줄이기 위하여 보조 반사부(20)를 사용한 도 2와 같은 내장형 콜리메이터를 사용하는 증강 현실용 광학 장치(100-1)에 있어서 발생할 수 있는 고스트 이미지 문제를 해결할 수 있는 기술이 요망된다.Accordingly, there is a need for a technique capable of solving a ghost image problem that may occur in the optical device 100-1 for augmented reality using a built-in collimator as shown in FIG. 2 using the auxiliary reflector 20 to reduce the form factor. .

대한민국 등록특허공보 10-1660519호(2016.09.29 공고)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1660519 (2016.09.29 Announcement)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄일 수 있으며 고스트 이미지를 효율적으로 차단할 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 remarkably reducing size, thickness, weight and volume and effectively blocking ghost images.

또한, 본 발명은, 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 실제 세계의 화상광이 사용자의 동공쪽으로 유출되는 것을 최소화함으로써 시스루(see-through)성을 보다 극대화하는 동시에 선명한 가상 이미지를 제공할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides an augmented reality capable of providing a clear virtual image while maximizing see-through properties by minimizing the leakage of image light in the real world that can generate a ghost image toward the user's pupil. It is another object to provide an optical device for use.

또한, 본 발명은 고스트 이미지의 발생을 차단하는 동시에 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄임으로써 사람이 불편함 없이 착용할 수 있는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for providing augmented reality in the form of glasses that a person can wear without discomfort by remarkably reducing the size, thickness, weight and volume while blocking the occurrence of a ghost image. .

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치로서, 실제 사물로부터 출사된 화상광인 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단; 상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광인 증강 현실 화상광을 제2 반사부로 전달하는 제1 반사부; 및 상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 제2 반사부를 포함하고, 상기 광학 수단은, 실제 사물 화상광이 입사하는 제1 면과 상기 제2 반사부를 통해 전달되는 증강 현실 화상광 및 실제 사물 화상광이 사용자의 눈의 동공을 향해 출사하는 제2 면을 가지고, 상기 화상 출사부로부터 출사된 증강 현실 화상광은 상기 광학 수단의 내부를 통해 상기 제1 반사부로 전달되거나 상기 광학 수단의 내면에서 전반사되어 제1 반사부로 전달되고, 상기 증강 현실 화상광을 반사시키는 제1 반사부의 반사면은, 증강 현실 화상광이 입사하는 방향을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, which transmits at least a portion of image light of a real object, which is image light emitted from a real object, toward the pupil of the user's eye. method; a first reflection unit disposed inside the optical unit and transmitting the augmented reality image light that is image light corresponding to the image for augmented reality emitted from the image output unit to the second reflection unit; and a second reflector disposed inside the optical means and providing an image for augmented reality to the user by reflecting and transmitting the augmented reality image light transmitted from the first reflector toward the pupil of the user's eye, The optical means has a first surface on which the real object image light is incident, and a second surface on which the augmented reality image light and the real object image light transmitted through the second reflector are emitted toward the pupil of the user's eye, the The augmented reality image light emitted from the image output unit is transmitted to the first reflecting unit through the inside of the optical means or is totally reflected from the inner surface of the optical unit and transmitted to the first reflecting unit, and the first reflecting the augmented reality image light The reflective surface of the reflection unit provides an optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, characterized in that it is disposed to face the direction in which the augmented reality image light is incident.

여기에서, 상기 제1 반사부의 반사면은 곡면으로 형성될 수 있다.Here, the reflective surface of the first reflector may be formed as a curved surface.

또한, 상기 제1 반사부의 반사면은 증강 현실 화상광이 입사하는 방향 쪽으로 오목하게 형성될 수 있다.In addition, the reflective surface of the first reflector may be concave toward a direction in which the augmented reality image light is incident.

또한, 상기 제1 반사부의 폭 방향의 길이는 4mm 이하인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the length in the width direction of the first reflection part is 4 mm or less.

또한, 상기 제1 반사부는, 빛을 부분적으로 반사시키는 하프 미러(half mirror)이거나 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과시키는 노치 필터로 형성될 수 있다.In addition, the first reflector may be formed of a half mirror that partially reflects light or a notch filter that selectively transmits light according to a wavelength.

또한, 상기 제1 반사부는, 굴절 소자 또는 회절 소자로 형성될 수 있다.In addition, the first reflecting unit may be formed of a refractive element or a diffractive element.

또한, 상기 제1 반사부의 증강 현실 화상광을 반사시키는 면의 반대면을 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅한 것일 수 있다.In addition, the surface opposite to the surface that reflects the augmented reality image light of the first reflector may be coated with a material that does not reflect light but absorbs light.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 렌즈부; 및 상기 렌즈부를 고정하는 프레임부를 포함하는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치로서, 상기 렌즈부는 상기한 바와 같은 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치인 것을 특징으로 하는 증강 현실 제공 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the lens unit for transmitting at least a portion of the image light emitted from the real object toward the pupil of the user's eyes; and a frame unit for fixing the lens unit, wherein the lens unit provides an augmented reality providing apparatus for augmented reality having a ghost image blocking function as described above.

본 발명에 의하면, 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄일 수 있으며 고스트 이미지를 효율적으로 차단할 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 that can significantly reduce the size, thickness, weight, and volume and effectively block ghost images.

또한, 본 발명은, 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 실제 세계의 화상광이 사용자의 동공쪽으로 유출되는 것을 최소화함으로써 시스루(see-through)성을 보다 극대화하는 동시에 선명한 가상 이미지를 제공할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides an augmented reality capable of providing a clear virtual image while maximizing see-through properties by minimizing the leakage of image light in the real world that can generate a ghost image toward the user's pupil. It is possible to provide an optical device for

또한, 본 발명은 고스트 이미지의 발생을 차단하는 동시에 크기, 두께, 무게 및 부피를 현저하게 줄임으로써 사람이 불편함 없이 착용할 수 있는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an apparatus for providing augmented reality in the form of glasses that a person can wear without discomfort by blocking the generation of a ghost image and remarkably reducing the size, thickness, weight, and volume.

도 1은 상기 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(100)를 나타낸 도면이다.
도 2는 화상 출사부(30)에 콜리메이터가 구비된 도 1의 증강 현실용 광학 장치(100)와 콜리메이터의 기능을 수행하는 보조 반사부가 내부에 배치된 증강 현실용 광학 장치(100-1)의 측면도를 비교하여 나타낸 것이다.
도 3은 증강 현실용 광학 장치(100-1)에서 고스트 이미지의 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치(200)의 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4는 증강 현실용 광학 장치(200)의 측면도, 도 5는 증강 현실용 광학 장치(200)의 정면도 및 도 6은 증강 현실용 광학 장치(200)의 사시도를 각각 나타낸 것이다.
도 7은 제1 반사부(20)가 고스트 이미지를 차단하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(200)를 이용하여 구현한 증강 현실 제공 장치(300)의 일실시예를 나타낸 것이다.1 is a diagram illustrating an optical device 100 for augmented reality as disclosed in Patent Document 1 above.
2 is an augmented reality optical device 100 of FIG. 1 having a collimator in the image output unit 30 and an augmented reality optical device 100-1 in which an auxiliary reflector performing the function of the collimator is disposed. It is shown by comparing side views.
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of generation of a ghost image in the optical device 100-1 for augmented reality.
4 to 6 are views for explaining the configuration of the optical device 200 for augmented reality having a ghost image blocking function according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a side view of the optical device 200 for augmented reality. , FIG. 5 is a front view of the optical device 200 for augmented reality, and FIG. 6 is a perspective view of the optical device 200 for augmented reality, respectively.
7 is a view for explaining the principle of the first reflector 20 blocking a ghost image.
8 and 9 show an embodiment of the augmented reality providing apparatus 300 implemented using the augmented reality optical apparatus 200 according to the present invention.

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 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치(200, 이하 간단히 "증강 현실용 광학 장치(200)"라 한다)의 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4는 증강 현실용 광학 장치(200)의 측면도, 도 5은 증강 현실용 광학 장치(200)의 정면도 및 도 6은 증강 현실용 광학 장치(200)의 사시도이다.4 to 6 are diagrams for explaining the configuration of an optical device 200 for augmented reality having a ghost image blocking function (hereinafter simply referred to as “optical device for augmented reality 200”) according to an embodiment of the present invention. 4 is a side view of the optical device 200 for augmented reality, FIG. 5 is a front view of the optical device 200 for augmented reality, and FIG. 6 is a perspective view of the optical device 200 for augmented reality.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 증강 현실용 광학 장치(200)는, 광학 수단(10), 제1 반사부(20), 제2 반사부(30)를 포함한다.4 to 6 , the optical apparatus 200 for augmented reality according to the present embodiment includes an optical means 10 , a first reflection unit 20 , and a second reflection unit 30 .

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

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

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

화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 광학 수단(10)의 내부를 통해 제1 반사부(20)로 전달되거나 광학 수단(10)의 내면에서 전반사되어 제1 반사부(20)로 전달될 수 있다. Augmented reality image light emitted from the image output unit 40 is transmitted to the first reflection unit 20 through the inside of the optical unit 10 or is totally reflected from the inner surface of the optical unit 10 to the first reflection unit 20 can be transmitted to

도 4 내지 도 6의 실시예는 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광이 광학 수단(10)의 내면(제1 면(11))에서 전반사되어 제1 반사부(20)로 전달되는 전반사 구조를 설명한 것임을 유의해야 한다.In the embodiment of FIGS. 4 to 6 , the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 is totally reflected on the inner surface (the first surface 11 ) of the optical means 10 and transmitted to the first reflection unit 20 . It should be noted that the description of the total internal reflection structure

전반사 구조를 사용하지 않는 경우, 즉 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광이 제1 반사부(20)로 직접 전달되는 경우는, 화상 출사부(40)를 제1 반사부(20)의 각도를 고려하여 적절한 위치(예컨대, 도 4에서 광학 수단(10) 외부의 제1 반사부(20)로 입사하는 화살표의 연장선상의 적절한 위치)에 배치하는 방식에 의해 이루어질 수 있다.When the total reflection structure is not used, that is, when the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 is directly transmitted to the first reflection unit 20 , the image output unit 40 is connected to the first reflection unit 20 . ) in consideration of the angle, it may be arranged at an appropriate position (eg, an appropriate position on the extension line of the arrow incident to the first reflecting unit 20 outside the optical means 10 in FIG. 4 ).

광학 수단(10)의 내면에서 전반사되는 전반사 구조를 사용하는 경우, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사되어 제1 반사부(20)로 전달되고, 제1 반사부(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사부(30)에서 반사되어 제2 면(12)을 통해 동공(50)으로 출사한다.When using a total reflection structure that is totally reflected from the inner surface of the optical means 10 , as shown in FIGS. 4 to 6 , the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 is the first surface of the optical means 10 . The augmented reality image light reflected from the first reflector 20 after being totally reflected in 11 is reflected by the second reflector 30 and passes through the second surface 12 . It exits to the pupil (50).

여기에서, 화상 출사부(40)는 증강 현실 화상광을 출사하는 수단이다. 화상 출사부(40)는, 전술한 바와 같이 증강 현실 화상광을 제1 반사부(20)로 출사하거나 광학 수단(10)의 제1 면(11) 쪽으로 출사하며, 예컨대 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치일 수 있다. 이러한 화상 출사부(40) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서의 화상 출사부(40)는 앞서 발명의 배경이 되는 기술 부분에서 설명한 바와 같이 콜리메이터와 같은 구성은 포함하지 않는다Here, the image output unit 40 is a means for emitting the augmented reality image light. The image output unit 40 emits the augmented reality image light to the first reflection unit 20 or toward the first surface 11 of the optical means 10 as described above, for example, a display such as a small LCD. It may be a device. Since the image output unit 40 itself is not a direct object of the present invention and is known in the prior art, a detailed description thereof will be omitted. However, the image output unit 40 in this embodiment does not include a configuration such as a collimator as described above in the technical part that is the background of the invention.

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

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

제1 반사부(20)는, 광학 수단(10)의 내부에 배치되며, 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광을 제2 반사부(30)로 전달하는 수단이다. The first reflecting unit 20 is disposed inside the optical means 10 , and is a means for transmitting the augmented reality image light emitted from the image outputting unit 40 to the second reflecting unit 30 .

전술한 바와 같이, 화상 출사부(40)는 제1 반사부(20) 또는 광학 수단(10)의 제1 면(11)을 향해 증강 현실 화상광을 출사한다. 전반사 구조를 사용하는 경우, 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 전반사된 증강 현실 화상광은 제1 반사부(20)로 전달되며, 제1 반사부(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사부(30)로 전달되고, 제2 반사부(30)에서 다시 반사되어 동공(50)을 향해 출사된다. 전반사 구조가 아닌 경우, 화상 출사부(40)에서 출사된 증강 현실 화상광은 제1 반사부(20)로 직접 전달되고 제1 반사부(20)에서 반사된 증강 현실 화상광은 제2 반사부(30)로 전달되고 제2 반사부(30)에서 다시 반사되어 동공(50)을 향해 출사한다.As described above, the image output unit 40 emits the augmented reality image light toward the first reflection unit 20 or the first surface 11 of the optical means 10 . When the total reflection structure is used, the augmented reality image light totally reflected from the first surface 11 of the optical means 10 is transmitted to the first reflector 20 , and the augmented reality reflected by the first reflector 20 . The image light is transmitted to the second reflection unit 30 , is reflected back by the second reflection unit 30 , and is emitted toward the pupil 50 . In the case of not a total reflection structure, the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 is directly transmitted to the first reflector 20 , and the augmented reality image light reflected by the first reflector 20 is transmitted to the second reflector It is transmitted to ( 30 ) and is reflected again by the second reflector ( 30 ) and exits toward the pupil ( 50 ).

제1 반사부(20)는, 제2 반사부(30)를 사이에 두고 화상 출사부(40)와 대향하며 광학 수단(10)의 제1 면(11)을 향하도록 광학 수단(10)의 내부에 배치된다. The first reflector 20 faces the image output section 40 with the second reflector 30 interposed therebetween and faces the first surface 11 of the optical means 10 of the optical means 10 . placed inside

또한, 제1 반사부(20)는 제2 반사부(30)를 향해 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시킬 수 있도록 광학 수단(10)의 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이의 내부에 배치된다. 즉, 제1 반사부(20)는 화상 출사부(40)로부터 출사된 증강 현실 화상광 또는 광학 수단(10)의 제1 면(11)에서 반사되어 전달되는 증강 현실 화상광을 제2 반사부(30)로 반사시켜 전달할 수 있도록 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이의 광학 수단(10)의 내부에 배치된다.In addition, the first reflector 20 is the first surface 11 and the second surface ( 12) is placed inside between. That is, the first reflection unit 20 reflects the augmented reality image light emitted from the image output unit 40 or the augmented reality image light reflected from the first surface 11 of the optical means 10 and transmitted to the second reflection unit. It is disposed on the inside of the optical means 10 between the first surface 11 and the second surface 12 so as to be reflected and transmitted to the 30 .

또한, 제1 반사부(20)는, 증강 현실 화상광을 반사시키는 제1 반사부(20)의 반사면(21)이 증강 현실 화상광이 입사하는 방향을 향하도록 광학 수단(10)의 내부에 배치된다. 그리고, 제1 반사부(20)의 반사면(21)은 광학 수단(10)의 제1 면(11)을 향하도록 배치된다. 이러한 구성에 의하여, 제1 반사부(20)는 실제 사물로부터 출사되는 실제 사물 화상광 중에서 고스트 이미지를 발생시키는 잡광이 제2 반사부(30)로 전달되지 않고 걸러내는 기능을 수행할 수 있다. In addition, the first reflecting unit 20 is provided inside the optical means 10 so that the reflecting surface 21 of the first reflecting unit 20 that reflects the augmented reality image light faces the direction in which the augmented reality image light is incident. is placed on In addition, the reflective surface 21 of the first reflection unit 20 is disposed to face the first surface 11 of the optical means 10 . With this configuration, the first reflector 20 may perform a function of filtering out clutter that generates a ghost image from the real object image light emitted from the real object without being transmitted to the second reflector 30 .

한편, 제1 반사부(20)의 반사면(21)은 곡면으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 반사부(20)의 반사면(21)은 증강 현실 화상광이 입사하는 방향인 광학 수단(10)의 제1 면(11) 쪽으로 오목하게 형성된 오목 거울일 수 있으며, 이러한 경우 제1 반사부(20)가 화상 출사부(40)에서 출사된 증강 현실 화상광을 시준시키는 콜리메이터(collimator)로서의 역할을 수행할 수 있고, 따라서 화상 출사부(40)에 콜리메이터와 같은 구성을 사용할 필요가 없다는 것을 의미한다.Meanwhile, the reflective surface 21 of the first reflective unit 20 may be formed in a curved surface. For example, the reflection surface 21 of the first reflection unit 20 may be a concave mirror formed concavely toward the first surface 11 of the optical means 10 in the direction in which the augmented reality image light is incident, in this case, the second 1 The reflection unit 20 can serve as a collimator for collimating the augmented reality image light emitted from the image output unit 40, and thus it is necessary to use a configuration such as a collimator for the image output unit 40 means there is no

도 7은 제1 반사부(20)가 고스트 이미지를 차단하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the principle of the first reflector 20 blocking a ghost image.

도 7에 나타낸 바와 같이, 실제 사물로부터 출사되어 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 실제 사물 화상광(잡광)은 제1 반사부(20)로 입사하는데, 전술한 바와 같이, 제1 반사부(20)는 증강 현실 화상광이 입사하는 방향인 제1 면(11)을 향하도록 배치되어 있으므로, 제1 반사부(20)의 반사면(21)에서 반사된 실제 사물 화상광(잡광)은 광학 수단(10)의 제2 면(12)을 향해 출사하고, 광학 수단(10)의 제2 면(12)에서 다시 전반사되어 화상 출사부(40) 방향으로 전달됨을 알 수 있다. 따라서, 실제 사물로부터 출사되어 고스트 이미지를 발생시킬 수 있는 잡광인 실제 사물 화상광은 광학 수단(10) 내부에서 소멸되고, 동공(50)쪽으로 유출되지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 7 , real object image light (miscellaneous light) emitted from a real object and capable of generating a ghost image is incident on the first reflecting unit 20. As described above, the first reflecting unit 20 is arranged to face the first surface 11, which is the direction in which the augmented reality image light is incident, so that the real object image light (miscellaneous light) reflected from the reflective surface 21 of the first reflecting unit 20 is transmitted by optical means ( It can be seen that the light is emitted toward the second surface 12 of 10), is totally reflected again on the second surface 12 of the optical means 10, and is transmitted to the image output unit 40 direction. Accordingly, it can be seen that the real object image light, which is miscellaneous light emitted from the real object and capable of generating a ghost image, is extinguished inside the optical means 10 and does not flow out toward the pupil 50 .

다만, 이러한 원리는 제1 반사부(20)에서 반사된 실제 사물 화상광(잡광)이 광학 수단(10)의 외부로 유출되지 않기 위한 기본적인 원리를 설명한 것으로서, 실제로는 광학 수단(10)의 형태, 굴절률, 눈과 제1 반사부(20)의 위치, 동공 크기 및 아이릴리프(eye relief) 등을 고려하여 제1 반사부(20)에 반사되어 동공으로 들어오는 외부광(잡광)을 최소화 시킬 수 있도록 제1 반사부(20)의 위치와 방향이 적절히 조절되어야 한다.However, this principle explains the basic principle for preventing the actual object image light (miscellaneous light) reflected from the first reflecting unit 20 from leaking out of the optical means 10 , and in fact, the shape of the optical means 10 . , refractive index, the position of the eyes and the first reflector 20, the pupil size, eye relief, etc., can be taken into account to minimize external light (miscellaneous light) reflected by the first reflector 20 and entering the pupil. The position and direction of the first reflector 20 should be properly adjusted so that the

한편, 후술하는 바와 같이 제2 반사부(30)의 크기는 사람의 일반적인 동공의 크기인 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성되는데, 이러한 점을 고려하여 제1 반사부(20)의 폭 방향의 길이는 제2 반사부(30)의 크기에 상응하도록 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, as will be described later, the size of the second reflecting unit 30 is 8 mm or less, which is the size of a human pupil, and more preferably 4 mm or less. In consideration of this, the size of the first reflecting unit 20 is The length in the width direction is preferably formed to be 8 mm or less, more preferably 4 mm or less, to correspond to the size of the second reflection unit 30 .

여기에서, 제1 반사부(20)의 폭 방향이란, 도 4 내지 도 6에서 광학 수단(10)의 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이의 방향을 의미한다.Here, the width direction of the first reflection unit 20 means a direction between the first surface 11 and the second surface 12 of the optical means 10 in FIGS. 4 to 6 .

또한, 제1 반사부(20)는, 사용자가 동공(50)을 통해 제1 반사부(20)를 가급적 거의 인식할 수 없도록 하기 위하여 정면에서 보았을 때 그 두께를 매우 얇게 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the thickness of the first reflection unit 20 is very thin when viewed from the front so that the user cannot recognize the first reflection unit 20 through the pupil 50 as little as possible.

또한, 제1 반사부(20)는 빛을 부분적으로 반사시키는 하프 미러(half mirror)와 같은 수단으로 구성할 수도 있다.Also, the first reflector 20 may be configured as a means such as a half mirror that partially reflects light.

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

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

또한, 제1 반사부(20)의 증강 현실 화상광을 반사시키는 면의 반대면을 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅할 수도 있다.In addition, the opposite surface of the surface that reflects the augmented reality image light of the first reflection unit 20 may be coated with a material that does not reflect light but absorbs light.

다시 도 4 내지 도 6을 참조하여 제2 반사부(30)에 대해 설명한다.The second reflection unit 30 will be described with reference to FIGS. 4 to 6 again.

제2 반사부(30)는, 광학 수단(10)의 내부에 배치되며, 제1 반사부(20)로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공(50)을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 수단이다.The second reflector 30 is disposed inside the optical means 10 , and reflects the augmented reality image light transmitted from the first reflector 20 toward the pupil 50 of the user's eye and transmits it to the user. It is a means of providing images for augmented reality to users.

제2 반사부(30)는, 제1 반사부(20)로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 동공(50)을 향해 반사시켜 전달할 수 있도록 광학 수단(10)의 제2 면(12)에 대해 경사각을 가지고 배치된다.The second reflector 30 has an inclination angle with respect to the second surface 12 of the optical means 10 so that the augmented reality image light transmitted from the first reflector 20 can be reflected and transmitted toward the pupil 50 . is placed with

제2 반사부(30)는, 앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 설명한 바와 같이, 심도를 깊게 하여 핀홀 효과를 얻을 수 있도록 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성된다.The second reflector 30 has a size smaller than the human pupil size, that is, 8 mm or less, more preferably 4 mm or less, so as to obtain a pinhole effect by deepening the depth, as described in the technology that is the background of the invention. is formed

즉, 제2 반사부(30)는, 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기로 형성되는데, 이에 의해 제2 반사부(30)를 통해 동공(50)으로 입사하는 빛에 대한 심도(Depth of Field)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있고, 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 증강 현실용 화상의 초점은 항상 맞는 것으로 인식하게 하는 핀홀 효과(pin hole effect)를 발생시킬 수 있다.That is, the second reflector 30 is formed to have a size smaller than the normal pupil size of a person, whereby the depth of field with respect to the light incident into the pupil 50 through the second reflector 30 . The pinhole effect that allows you to get close to infinity, i.e. very deep, so that even if the user changes the focal length to the real world while gazing at the real world, the image for augmented reality is always in focus, regardless of (pin hole effect) may occur.

여기에서, 제2 반사부(30)의 크기라 함은, 제2 반사부(30)의 가장자리 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이를 의미하는 것으로 정의한다.Here, the size of the second reflection unit 30 is defined as the maximum length between any two points on the boundary line of the edge of the second reflection unit 30 .

또한, 제2 반사부(30)의 크기는, 동공(50)과 제2 반사부(30) 사이의 직선에 수직하면서 동공(50)의 중심을 포함하는 평면에 제2 반사부(30)를 투영한 정사영의 가장자리 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수 있다.In addition, the size of the second reflection unit 30 is perpendicular to the straight line between the pupil 50 and the second reflection unit 30 and the second reflection unit 30 is formed on a plane including the center of the pupil 50 . It can be the maximum length between any two points on the edge boundary of the projected orthographic projection.

한편, 제2 반사부(30)는, 복수개로 형성될 수 있는데, 이 때 제2 반사부(30) 각각은, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 반사부(20)로부터 전달되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 제2 반사부(30)에 의해 차단되지 않도록 배치된다.On the other hand, the second reflection unit 30 may be formed in plurality. In this case, each of the second reflection units 30 is transmitted from the first reflection unit 20 as shown in FIGS. 5 and 6 . It is arranged so that the image light corresponding to the image for augmented reality is not blocked by the other second reflection unit 30 .

이 경우에도 각각의 제2 반사부(30)의 크기는 8mm 이하, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성된다.Even in this case, the size of each of the second reflection units 30 is 8 mm or less, more preferably 4 mm or less.

또한, 제2 반사부(30)들의 크기는 전부 동일할 필요는 없으며, 부분적으로 서로 다르게 할 수도 있다. In addition, the sizes of the second reflection units 30 do not have to be all the same, and may be partially different from each other.

또한, 각각의 제2 반사부(30)들은 동일한 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하지만, 적어도 일부의 제2 반사부(30)들의 간격을 다른 제2 반사부(30)들의 간격과 다르게 배치할 수도 있다.In addition, each of the second reflection units 30 is preferably disposed at the same distance, but at least some of the second reflection units 30 may have a different interval from that of other second reflection units 30 . have.

또한, 제2 반사부(30)들 중 적어도 일부는 빛을 부분적으로 반사시키는 하프 미러(half mirror)와 같은 수단으로 구성할 수도 있다.In addition, at least some of the second reflection units 30 may be configured as a means such as a half mirror that partially reflects light.

또한, 제2 반사부(30)들 중 적어도 일부는, 반사 수단 이외의 기타 굴절 소자 또는 회절 소자로 형성할 수도 있다.In addition, at least a portion of the second reflecting units 30 may be formed of other refractive or diffractive elements other than the reflecting means.

또한, 제2 반사부(30)들 중 적어도 일부는 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과시키는 노치 필터(notch filter) 등과 같은 광학 소자로 구성될 수 있다. In addition, at least a portion of the second reflection units 30 may be formed of an optical element such as a notch filter that selectively transmits light according to a wavelength.

또한, 제2 반사부(30)들 중 적어도 일부에 대해서, 증강 현실 화상광을 반사시키는 면의 반대면을 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅할 수도 있다.In addition, with respect to at least some of the second reflection units 30 , the opposite surface of the surface that reflects the augmented reality image light may be coated with a material that does not reflect light but absorbs light.

또한, 제2 반사부(30)들 중 적어도 일부의 표면을 곡면으로 형성할 수도 있다. 여기에서, 상기 곡면은 오목면 또는 볼록면일 수 있다.In addition, the surface of at least a portion of the second reflection units 30 may be formed as a curved surface. Here, the curved surface may be a concave surface or a convex surface.

또한, 제2 반사부(30)들 중 적어도 일부의 광학 수단(10)에 대한 경사각은 다른 제2 반사부(30)들과 상이하게 형성할 수 있다. In addition, the angle of inclination with respect to the optical means 10 of at least some of the second reflection units 30 may be different from those of the other second reflection units 30 .

도 8 및 도 9는 앞에서 설명한 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(200)를 이용하여 구현한 안경 형태의 증강 현실 제공 장치(300)의 일실시예를 나타낸 것이다.8 and 9 show an embodiment of the apparatus 300 for providing augmented reality in the form of glasses implemented using the optical apparatus 200 for augmented reality according to the present invention described above.

도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 증강 현실 제공 장치(300)는 종래의 전체적으로 렌즈부(310)와 상기 렌즈부(310)를 고정하는 프레임부(320)로 구성되는 안경 형태로 형성되고, 렌즈부(310)를 앞서 설명한 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(200)로 구현한 것을 특징으로 한다.As shown in Figures 8 and 9, the augmented reality providing device 300 is formed in the form of glasses consisting of a conventional lens unit 310 as a whole and a frame unit 320 for fixing the lens unit 310, It is characterized in that the lens unit 310 is implemented as the optical device 200 for augmented reality as described above.

이 경우, 렌즈부(310)는 앞서 설명한 바와 같은 증강 현실용 광학 장치(200)의 광학 수단(10)에 상응하며, 렌즈부(310) 내부에 제1 반사부(20) 및 제2 반사부(30)가 전술한 바와 같은 방식으로 배치된다.In this case, the lens unit 310 corresponds to the optical means 10 of the optical device 200 for augmented reality as described above, and the first reflection unit 20 and the second reflection unit inside the lens unit 310 . (30) is arranged in the same manner as described above.

프레임부(320)는 렌즈부(310)의 주위를 둘러쌓는 형태의 종래 알려져 있는 안경 형태로 구성될 수 있으며, 화상 출사부(40)는 앞서 설명한 바와 같이 프레임부(320)의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 예컨대 증강 현실 제공 장치(300)를 사용자가 귀에 걸칠 수 있도록 하는 프레임부(320)의 다리부(321)의 단부에 스마트폰이나 컴퓨터 등과 유선 또는 무선 형태로 연결될 수 있도록 하는 연결 포트를 형성하고, 상기 연결 포트 및 프레임부(320) 내부에 형성된 케이블을 통해 화상 출사부(40)로 증강 현실용 화상에 상응하는 이미지나 동영상 데이터를 전송하여 화상 출사부(40)가 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사할 수 있도록 할 수 있다.The frame unit 320 may be configured in the form of conventionally known glasses that surround the lens unit 310 , and the image output unit 40 is disposed at an appropriate position of the frame unit 320 as described above. can be In this case, for example, at the end of the leg part 321 of the frame part 320 that allows the augmented reality providing device 300 to be worn over the user's ear, a connection port that can be connected to a smart phone or computer in a wired or wireless form. formed, and by transmitting the image or video data corresponding to the image for augmented reality to the image output unit 40 through the cable formed inside the connection port and the frame unit 320, the image output unit 40 is an image for augmented reality image light corresponding to .

전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(200)에 의하면, 장치의 전체적인 크기, 두께, 부피를 현저하게 줄이는 동시에 고스트 이미지의 발생을 최소화할 수 있으므로 증강 현실 제공 장치(300) 또한 이러한 장점을 그대로 가질 수 있다. 따라서, 종래 기술에 비하여 복잡한 구성을 필요로 하지 않고 착용감이 뛰어난 증강 현실 제공 장치(300)를 제공할 수 있다.As described above, according to the optical device 200 for augmented reality according to the present invention, it is possible to significantly reduce the overall size, thickness, and volume of the device while minimizing the occurrence of a ghost image, so that the augmented reality providing device 300 also You can have these advantages as they are. Accordingly, it is possible to provide the augmented reality providing apparatus 300 with excellent wearability without requiring a complicated configuration compared to the prior art.

한편, 도 8 및 도 9와 같은 증강 현실 제공 장치(300)에 있어서, 굴절 이상을 갖는 사용자를 위하여, 소정의 굴절능을 갖는 시력 보정 렌즈를 렌즈부(310)의 바깥쪽 또는 안쪽 중 적어도 어느 한쪽에 배치하거나, 렌즈부(310)(광학 수단(10)) 자체의 전부 또는 일부를 소정의 굴절능을 갖는 시력 보정 렌즈로 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 사용자의 시력에 따라 시력 보정 효과를 추가적으로 제공할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, in the augmented reality providing apparatus 300 as shown in FIGS. 8 and 9 , at least one of the outside or the inside of the lens unit 310 is provided with a vision correction lens having a predetermined refractive power for a user with refractive error. Alternatively, all or part of the lens unit 310 (optical means 10) itself may be formed as a vision correction lens having a predetermined refractive power. According to this configuration, there is an advantage in that it is possible to additionally provide a visual acuity correction effect according to the user's eyesight.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 기타 다양한 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.In the above, the present invention has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and of course, other various modifications and variations are possible.

예컨대, 앞서 설명한 바와 같이, 도 4 내지 도 6의 실시예에서는, 전반사 구조를 사용하는 경우를 도면을 참조하여 설명하였으나, 화상 출사부(40)를 적절히 배치함으로써 증강 현실 화상광이 화상 출사부(40)로부터 전반사 없이 제1 반사부(20)로 전달되는 것도 가능함은 물론이다.For example, as described above, in the embodiments of FIGS. 4 to 6 , the case of using the total reflection structure has been described with reference to the drawings, but by arranging the image output unit 40 appropriately, the augmented reality image light is transmitted to the image output unit ( Of course, it is also possible to be transmitted from the 40) to the first reflector 20 without total reflection.

100...종래의 증강 현실용 광학 장치
200...고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치
10...광학 수단
11...광학 수단(10)의 제1 면
12...광학 수단(10)의 제2 면
20...제1 반사부
21...제1 반사부(20)의 반사면
30...제2 반사부
300...증강 현실 제공 장치
310...렌즈부
320...프레임부
321...다리부
40...화상 출사부
50...동공100...Conventional optics for augmented reality
200...Optical device for augmented reality with ghost image blocking function
10...optical means
11...first side of the optical means (10)
12...the second side of the optical means (10)
20... first reflector
21... the reflective surface of the first reflective part 20
30...Second reflector
300...a device that provides augmented reality
310... lens unit
320...Frame part
321...legs
40...image exit
50...pupil

Claims (8)

고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치로서,
실제 사물로부터 출사된 화상광인 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단;
상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광인 증강 현실 화상광을 제2 반사부로 전달하는 제1 반사부; 및
상기 광학 수단의 내부에 배치되며, 상기 제1 반사부로부터 전달되는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 제2 반사부
를 포함하고,
상기 광학 수단은, 실제 사물 화상광이 입사하는 제1 면과 상기 제2 반사부를 통해 전달되는 증강 현실 화상광 및 실제 사물 화상광이 사용자의 눈의 동공을 향해 출사하는 제2 면을 가지고,
상기 화상 출사부로부터 출사된 증강 현실 화상광은 상기 광학 수단의 내부를 통해 상기 제1 반사부로 전달되거나 상기 광학 수단의 내면에서 전반사되어 제1 반사부로 전달되고,
상기 증강 현실 화상광을 반사시키는 제1 반사부의 반사면은, 증강 현실 화상광이 입사하는 방향을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치.An optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, comprising:
an optical means for transmitting at least a portion of the real object image light, which is the image light emitted from the real object, toward the pupil of the user's eye;
a first reflection unit disposed inside the optical unit and transmitting the augmented reality image light that is image light corresponding to the image for augmented reality emitted from the image output unit to the second reflection unit; and
A second reflection unit disposed inside the optical means and providing an image for augmented reality to the user by reflecting and transmitting the augmented reality image light transmitted from the first reflection unit toward the pupil of the user's eye.
including,
The optical means has a first surface on which the real object image light is incident, and a second surface on which the augmented reality image light and the real object image light transmitted through the second reflection unit are emitted toward the pupil of the user's eye,
The augmented reality image light emitted from the image output unit is transmitted to the first reflection unit through the inside of the optical means or is totally reflected from the inner surface of the optical unit and transmitted to the first reflection unit,
The reflective surface of the first reflector for reflecting the augmented reality image light is an optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, characterized in that it is arranged to face the direction in which the augmented reality image light is incident. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반사부의 반사면은 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, characterized in that the reflective surface of the first reflector is formed in a curved surface. 청구항 2에 있어서,
상기 제1 반사부의 반사면은 증강 현실 화상광이 입사하는 방향 쪽으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치.3. The method according to claim 2,
The optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, characterized in that the reflective surface of the first reflector is concave toward the incident direction of the augmented reality image light. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반사부의 폭 방향의 길이는 4mm 이하인 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, characterized in that the length in the width direction of the first reflector is 4 mm or less. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반사부는, 빛을 부분적으로 반사시키는 하프 미러(half mirror)이거나 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과시키는 노치 필터로 형성된 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The first reflecting unit is an augmented reality optical device having a ghost image blocking function, characterized in that it is formed of a half mirror that partially reflects light or a notch filter that selectively transmits light according to a wavelength. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반사부는, 굴절 소자 또는 회절 소자로 형성된 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
The first reflector, an optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, characterized in that formed of a refractive element or a diffractive element. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 반사부의 증강 현실 화상광을 반사시키는 면의 반대면을 빛을 반사하지 않고 흡수하는 재질로 코팅한 것을 특징으로 하는 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치.The method according to claim 1,
An optical device for augmented reality having a ghost image blocking function, characterized in that the opposite surface of the surface that reflects the augmented reality image light of the first reflector is coated with a material that absorbs the light without reflecting it. 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 렌즈부; 및 상기 렌즈부를 고정하는 프레임부를 포함하는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치로서,
상기 렌즈부는 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 의한 고스트 이미지 차단 기능을 갖는 증강 현실용 광학 장치인 것을 특징으로 하는 증강 현실 제공 장치.a lens unit that transmits at least a portion of the image light emitted from the real object toward the pupil of the user's eye; And as an augmented reality providing device in the form of glasses comprising a frame for fixing the lens unit,
The augmented reality providing apparatus, characterized in that the lens unit is an optical device for augmented reality having a ghost image blocking function according to any one of claims 1 to 7.
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