KR20220073756A

KR20220073756A - 동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션

Info

Publication number: KR20220073756A
Application number: KR1020227011222A
Authority: KR
Inventors: 요수아 거
Original assignee: 아이제트 리미티드
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2022-06-03
Also published as: EP4038441A4; US11116395B1; WO2021064734A2; WO2021064734A3; IL269809A; US20210307605A1; CN114503011A; IL269809B; EP4038441A2

Abstract

본 발명은 동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션에 관한 것으로서, 특히, 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 이를 위한 헤드기어 및 광학장치와 헤드기어에 따른 애플리케이션에 관한 것으로서, 상기 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치(10)는, 사용자의 눈앞에 위치시키기 위해 적어도 하나의 개구부를 갖는 헤드기어에 장착되도록 구성되고, 상기 헤드기어에 부착하기 위해 일체형 또는 분리 구성된 마운팅유닛(12); 망막의 일부분을 스캔 및 이미징하기 위해 사용자의 동공(14)을 통해 비가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 비가시광원; 상기 일부분 내의 망막상에 기입할 수 있도록 상기 동공을 통해 가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 적어도 하나의 가시광원; 비가시광 및 가시광으로 망막의 상기 일부분을 스캔하기 위해 마운팅유닛에 의해 지원되는 2차원스캐닝광학; 적어도 망막의 상기 일부분에 의해 반사되는 비가시광을 수광하고 이미지를 저장하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 이미징디바이스(18); 및 망막 내의 상기 일부분의 위치를 특정하기 위한 기준점으로써 제공하기 위한 2차원 공간에서의 원점 채굴을 저지하기 위해 상기 2차원스캐닝광학과 함께 작동되는 교정유닛;을 포함한다. 따라서, 일반 안경에 장착하거나 개조할 수 있는 매우 콤팩트한 아이 트래킹 및 스캔 장치를 제공할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션

본 발명은 동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션에 관한 것으로서, 특히 스캔 레이저 안과 검사(TSLO) 및 그 적용을 위한 동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션(또는, 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 이를 위한 헤드기어 및 광학장치와 헤드기어에 따른 애플리케이션)에 관한 것이다.

스캐닝레이저안경(SLO)은 수평 및 수직 스캐닝거울을 사용하고 망막의 특정 영역을 스캐닝하여 텔레비전 모니터에서 볼 수 있는 래스터 이미지를 만든다.

종래의 스캐닝레이저안경의 알려진 단점은 안구 움직임에 의한 데이터 손상으로, 추적 스캔 레이저 안과 검사(TSLO)를 사용하여 이를 극복한다.

추적 스캔 레이저 안과 검사 시스템은 광원으로부터의 빛을 피험자의 동공을 통해 망막으로 유도하고, 이 망막으로부터 동공을 통해 반사되며, 눈의 움직임을 계산하고 보상하도록 구성된 적절한 소프트웨어를 사용하여 검출 및 분석한다.

그러나, 이러한 시스템은 피험자의 동공이 초기 위치에서 너무 멀리 회전하면 광원과 정렬되지 않고 움직이기 때문에 눈의 작은 각도 변위로 제한된다.

추적 스캔 레이저 안과 검사 시스템은 주로 임상 측정 중 약간의 떨림을 보상하기 위한 것으로써, 환자의 머리 움직임을 방지하기 위해 환자의 머리를 클램프하고 안약을 사용하여 동공이 확장되기 전에 의사의 수술에서 실시된다.

상기 확장에 의해 동공이 충분히 넓어지기 때문에 심지어 약간의 흔들림이 허용되지만 광원과 정렬된 상태를 유지할 수 있다.

그러나, 이 가정은 임상 환경에서는 유효하지만 피험자의 머리가 고정되지 않고 시선이 자유롭게 움직이는 야외 환경에서는 유효하지 않다.

이러한 상황에서 다른 형태의 시선추적이 제안되어 왔다.

예를 들어, 안경이나 헬멧과 같은 특수 목적의 헤드기어에 아이 트래커를 장착하는 것이 알려져 있다.

스웨덴 스톡홀름의 Tobii AB(출판사)에 의해 상용화된 이러한 시스템 중 하나인 https://www.tohiipro.com/는 카메라를 사용하여 소비자의 시야에서 소비자 제품을 식별하고 상황에 맞는 마케팅 프로모션을 제공하는 등의 애플리케이션에서 시선을 결정하는 눈의 움직임을 추적한다.

상기 Tobii 시스템은 빛을 각막에 반사시켜 눈의 움직임을 추적하고, 이것으로부터 결정된 시선의 방향을 허용하여 반사되고 촬영된다.

그러나, 망막 스캔이나 망막에 빛을 새길 수(쓸 수) 있는 시설은 없다.

US20170188021은 뷰어의 망막상의 이미지에 대응되는 빛을 새기는 망막 광 스캐닝 엔진을 제시하고 있다.

망막 광스캐닝 엔진의 광원은 망막상에 임의의 개별적인 순간에 단일 광점을 형성한다.

일례로, 망막 광스캐닝 엔진은 완전한 이미지를 형성하기 위해 망막상에 스캔 또는 쓰기 패턴을 사용하여 이미지에 대응하는 하나의 시간 세그먼트에 걸쳐 수백만 개의 그러한 지점에 빛을 공급한다.

또한, 스캐닝레이저안경(SLO)은 기존의 간접안경 검사에 필요한 빛의 1/1000 미만을 사용하여 망막의 고품질 텔레비전 영상을 제공하는 것으로 알려져 있다.

망막 스캔은 환자의 혈관을 비침습적으로 모니터링하기 위한 이상적인 수단을 제공하며, 녹내장, 당뇨병, 고혈압 및 기타 질병에 대해 신뢰할 수 있는 바이오메트릭 역할을 할 수 있다.

현재, 스캐닝레이저안경(SLO)을 사용하여 망막 스캔을 받고 있는 환자들은 종종 반복적이고 정기적인 안과 진료소 방문을 통해 안과의사에게 필요한 검사를 받는다.

안약은 환자의 동공을 확장하는데 사용되고, 이 과정은 일반적으로 환자가 대기실에서 대기하고 그런 후에만 환자의 눈을 검사하는 데 최대 10분이 소요된다.

이 검사에서 환자의 시선은 검안경을 향하므로 안구 추적은 문제가 되지 않는다.

그러나, 환자가 집에서 검사를 수행하고 분석을 위해 의사에게 결과를 전송할 수 있다면 의사와 환자 모두에게 큰 도움이 될 것이고, 따라서, 아마도 의사의 지시로 상당한 시간을 절약할 수 있다.

지금까지 알려진 바와 같이, 이 요구에 대해 해결책은 제안되지 않았다.

유도 시스템에서는 시선 방향을 설정하는 것도 중요하다.

유도 시스템에서는 조종사나 사수가 일반적으로 헤드업 디스플레이의 레티클에 표적을 정렬할 수 있도록 하는 헤드업 디스플레이가 사용된다.

이 경우 유도 시스템은 폭탄이나 기타 발사체를 표적으로 향하도록 구성된다.

그러나, 이러한 시스템은 소총을 사용하는 보병들에게는 도움이 되지 않으며, 보병들의 시야는 기하학적으로 정렬되어야 하는데 그 과정에서 그의 시야가 흐려지고 공격받기 쉽게 된다.

본 발명에 의해 해결되어야 할 또 다른 문제는 휴대 전화와 같은 모바일 기기의 디스플레이 스크린의 옥외 시인성 저하와 그 콤팩트한 크기 때문에 대용량 텍스트를 읽기 어렵다.

일반적인 시나리오에서 스크린 이미지는 엄지손가락과 집게손가락을 사용하여 확대되지만, 이것에 의해, 항상 표시되는 텍스트의 양이 줄어들게 된다.

마찬가지로 스마트폰은 높은 주변 밝기 조건을 보완하기 위해 자동으로 콘트라스트를 높이는 설정이 있는 경우가 많으나, 실제로는 특히 밝은 햇빛의 조건에서는 그 효과가 제한적이다.

대한민국 공개특허 제10-2018-0003629호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로써, 일반 안경에 장착하거나 개조할 수 있는 동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션을 제공하는 것이 본 발명의 주요 목적이다.

본 발명의 하나의 애플리케이션에서 이러한 장치를 사용하여 환자가 집에서 망막 스캔을 수행하고 그 결과를 의사에게 전달할 수 있도록 하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

본 발명의 다른 애플리케이션에서는 이러한 장치를 사용하여 시각정보를 전자적으로 망막에 직접 전달할 수 있도록 하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

본 발명의 또 다른 애플리케이션에서는 이러한 장치를 사용하여 현재 목표물 정렬의 결함에 대처하는 보병에 적합한 자동유도시스템과 통합될 수 있도록 하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

이와 같은, 본 발명의 동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션 중, 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치는, 사용자의 눈앞에 위치시키기 위해 적어도 하나의 개구부를 갖는 헤드기어에 장착되도록 구성되고, 상기 헤드기어에 부착하기 위해 일체형 또는 분리 구성된 마운팅유닛; 망막의 일부분을 스캔 및 이미징하기 위해 사용자의 동공을 통해 비가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 비가시광원; 상기 일부분 내의 망막상에 기입할 수 있도록 상기 동공을 통해 가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 적어도 하나의 가시광원; 비가시광 및 가시광으로 망막의 상기 일부분을 스캔하기 위해 마운팅유닛에 의해 지원되는 2차원스캐닝광학; 적어도 망막의 상기 일부분에 의해 반사되는 비가시광을 수광하고 이미지를 저장하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 이미징디바이스; 및 망막 내의 상기 일부분의 위치를 특정하기 위한 기준점으로써 제공하기 위한 2차원 공간에서의 원점 채굴을 저지하기 위해 상기 2차원스캐닝광학과 함께 작동되는 교정유닛;을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 교정유닛은, (a) 가시광으로 망막에 가상 이미지를 투사하고, (b) 눈으로 본 실제 이미지와 투영된 가상 이미지를 비교하며, (c) 영상이 일치할 때까지 상기 2차원스캐닝광학을 조정하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 교정유닛은, (a) 망막 구조의 이미지를 얻기 위해 망막에서 반사된 비가시광을 촬영하고, (b) 시신경이 망막과 만나는 광학디스크를 식별하기 위해 상기 이미지를 처리하며. (c) 사용자가 앞을 똑바로 바라볼 때 광학디스크의 중심에 대응하는 망막에 원점을 표시하고, (d) 알려진 각도(α)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시킴으로써 추적되는 동공의 각운동에 대응하는 망막의 제2 지점을 결정하며, (e) 원점과 제2 지점 사이의 망막에서 측정된 변위(d)와 2차원스캐닝광학의 알려진 회전각도(α)와의 상관관계를 보여주되, 여기서, 가시광은 (D/d)α에 의해 주어진 각도(β)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시킴으로써 원점으로부터 거리 D로 변위된 망막 상의 원하는 점으로 향하게 될 수도 있는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 마운팅유닛은 헤드기어로부터 분리되고 게다가 헤드기어에 대해 상대적인 동공의 움직임을 추적하기 위해 헤드기어에 대해 마운팅유닛을 회전시키기 위한 모터를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 헤드기어는 안경테를 구성하는 안경이고, 상기 안경테는 사용자의 눈앞에 각각 배치하기 위한 한 쌍의 개구부로 정의되며 한 쌍의 사이드암을 포함하며, 상기 안경테는 프로필이 낮고 최대 깊이가 5mm를 초과하지 않는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 사용자의 동공(14)을 통해 비가시광을 유도하여 망막의 일부를 스캔 및 촬상하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 비가시광원(11); 동일한 부분 내의 망막상에 기입할 수 있도록 동공을 통해 가시광과 동일선상에 가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 가시광원(15); 비가시광 및 가시광으로 망막 부분을 스캔하기 위해 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 미세기계스캐너(17); 적어도 망막에 의해 반사되는 비가시광을 수광하고 이미지를 저장하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지된 이미징디바이스(18); 및 망막 스캔 부분의 위치를 특정하기 위한 기준점으로써 제공되도록 2차원 공간에서의 원점을 판정하기 위한 미세기계스캐너(17)와 연동하여 작동하는 카메라(19);를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 가시광원(15)은 적색, 청색 및 녹색의 색성분을 포함하고, 이들 모두는 비가시광과 서로 동일선상에 놓이는 빛을 안내하기 위해 구성되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 가시광원 각각은 광원에서 방출되는 빛에 대해 45도의 각도로 향하는 각각의 반투명 빔스플리터(16)를 통해 안경테의 측면으로부터 안내되고, 상기 빔스플리터는 반사된 빔이 광원에 직교하도록 90도로 빛을 반사하며 비가시광과 가시광이 동일선상에 놓이도록 일렬로 직결된 연속적인 빔스플리터를 각각 통과하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 비가시광 및 가시광을 90도로 미세기계스캐너(17)로 반사하기 위한 제1빔스플리터(21); 표면이 상기 제1빔스플리터(21)와 평행한 평면의 새미 반사형 제2빔스플리터(22)를 덮도록 스캐너(17)가 서로 직교하는 두 개의 축을 따라 빛을 반사하도록 지시하는 제어유닛; 상기 제2빔스플리터(22)의 각 점에 영향을 주고 상기 제2빔스플리터(22)의 각 점에 의해 반사되는 빛을 수광하기 위해 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 볼록 구면거울(23); 및 상기 제2빔스플리터에 의해 반사된 빛을 표면상에 수광하고 상기 빛을 눈을 향해 반사시켜 동공을 통해 망막(24)으로 향하도록 하기 위해 스캐너(17)와 구면거울(23) 사이에 배치되는 평면의 새미반사형 제3빔스플리터(28);를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 스캐너(17)와 구면거울(23)은 상기 안경테의 각 개구부의 반대쪽에 장착되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 스캐너(17)는 상기 안경테(11)의 브릿지(36)에 근접하여 장착되며 상기 구면거울(23)은 상기 안경테의 사이드암(38)에 근접하여 장착되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 구면거울(23)이 상기 안경테(11)의 브릿지(36)에 근접하여 장착되고 상기 스캐너(17)는 안경테의 사이드암(38)에 근접하여 장착되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 마운팅유닛(12)은 마이크로모터(20)에 의해 상기 안경테(11)에 회전 가능하게 결합되어 상기 안경테에 대해 상기 마운팅유닛의 상대적인 회전각이 제한될 수 있도록 하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 모듈(110)과, 눈의 회전을 추적하고 동공과의 정렬을 유지하기 위해 광학부품 세트를 상호 직교축을 따라 이동시키는 제1 및 제2미니리니어모터(117)를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 모듈(110)은 상기 제1리니어모터에 의한 상대적인 횡방향 이동을 위해 구성된 한 쌍의 백 투 백 직각 제1, 2프리즘(114,115)을 포함하고, 입사빔은 상기 스캐너(17)에 의해 상기 제1프리즘(114)의 수직면으로 향하며, 반대면에서 굴절되어 상기 제2프리즘(115)의 수직면에 부딪혀 상기 입사빔에 평행한 출구빔으로써 배출되고, 수평 이동하는 상기 제2프리즘은 상기 출구빔의 수직변위(

)를 유도하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 스캐너(17)의 하류에 배치되어 하기 거울을 동공과의 정렬을 유지하는 양만큼 이동시키는 상기 제2리니어모터(117)에 결합되는 거울(116)을 더 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 이미징디바이스(19)에 의해 보이는 장면의 실제 이미지 또는 가상 이미지 중 어느 한쪽을 사용자가 볼 것인지를 제어하는 전자셔터(105); 및 상기 전자셔터(105)를 개폐하고 얻은 각각의 손상 및 선명한 이미지를 수신하기 위한 것으로써, 선명한 이미지와 손상된 이미지를 비교하고 흐림을 줄이기 위해 물체의 스캔을 변경하는 방법을 계산하도록 구성된 프로세서(88);를 더 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 전자셔터(105)는 상기 프로세서(88)에 의해 전자적으로 각 편파가 제어되는 한 쌍의 편파소자(105',105")를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 프로세서는 더 많은 픽셀을 갖는 가상이미지를 생성하기 위해 시야와 해상도를 조정하여 흐릿함을 줄이도록 구성되어 이에 따라 그렇지 않으면 얻어질 수도 있을 것보다 더 선명하게 나타나도록 하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 상기 프로세서는 상기 스캐너의 해상도를 조정하기 위해 시야 및 스캐닝 각도를 변경함으로써 배율이 바뀌도록 구성되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치에 있어서, 시야장애가 발생되어 이에 따라 상기 프로세서가 상기 전자셔터(105)의 개폐로 얻은 각각의 손상 및 선명한 이미지를 수신하도록 구성되며, 상기 선명한 이미지를 상기 손상 이미지와 비교하고, 흐림을 줄이기 위해 초점 길이를 조정하기 위한 액체보정렌즈를 더 포함하는 것일 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어는, 사용자의 각각의 눈앞에 배치하기 위해 한 쌍의 개구부를 정의하는 프레임; 및 상기 청구항 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치;를 포함하고, 상기 장치는 사용자의 각 눈의 망막 일부를 스캐닝 및 촬상하기 위해 각각의 마운팅유닛에 의해 헤드기어에 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 프레임은 한 쌍의 사이드암을 갖는 안경프레임인 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 헤드기어에 대해 상대적인 동공의 움직임을 추적하기 위해서 상기 마운팅유닛을 회전시키기 위해 상기 프레임에 의해 지지되는 모터가 더 포함되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 모듈(110)을 더 포함하고, 눈의 회전을 추적하여 동공과의 정렬을 유지하기 위해 광학부품 세트를 상호 직교축을 따라 이동시키는 제1, 2미니어처리니어모터(117)를 더 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 모듈은 상기 제1리니어모터에 의한 상대적인 횡방향 이동을 위해 구성된 한 쌍의 백 투 백 직각 제1, 2프리즘(114, 115)을 포함하고, 입사빔은 상기 스캐너(17)에 의해 상기 제1프리즘(114)의 수직면으로 향하고, 반대면에서 굴절되어 상기 제2프리즘(115)의 수직면에 부딪히며, 여기서 상기 입사빔에 평행한 출구빔으로써 배출되어 반대면에 다시 굴절되고, 수평운동을 하는 상기 제2프리즘은 상기 출구빔의 수직변위(

)를 유도하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 스캐너(17)의 하류에 배치되고, 동공과의 정렬을 유지하는 양만큼 하기 거울을 소정 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2리니어모터(117)와 결합되는 거울(116)을 더 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 헤드기어로부터 떨어진 공간에서의 물체의 3차원구면좌표(r,θ,φ)를 결정하기 위한 물체지향 액세서리를 더 포함하고, 상기 액세서리는, 물체의 서로 다른 지점을 향해 각 광선이 안내되도록 구성된 두 개의 레이저다이오드; 물체 위의 대응 지점에서 상기 빔의 각 반사를 감지하도록 구성된 두 개의 검출기; 물체의 표면을 촬영하도록 구성된 영역센서; 및 상기 검출기 및 영역 센서에 결합되며, 상기 빔에 의해 전파되는 각 거리(r1,r2)를 측정하고 이것으로부터 헤드기어에 대해 상대적인 상기 물체의 요(θ)를 결정하도록 구성된 프로세서;를 더 포함하며, 상기 프로세서는, 이미지센서를 스캔하여 이것으로부터 상기 헤드기어에 대해 상대적인 물체의 피치(φ)를 결정하도록 구성되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 레이저다이오드, 검출기 및 영역센서는 상기 안경프레임의 상기 사이드암에 장착되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어에 있어서, 상기 교정수단은 사용자가 본 장면을 촬영하기 위해 상기 헤드기어에 장착된 전방주시카메라를 포함하는 것일 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치와 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 사용자의 시선에서의 관심포인트에 소형 물체를 정렬하기 위해 상기 청구항 28의 헤드기어를 착용한 사용자를 지원하는 것으로써, (a) 사용자가 본 장면을 이미징하고, (b) 동공의 시선 방향에 대응하는 망막상의 지점에 제1가이드마크를 기입하며, (c) 물체의 순간적인 방향에 대응하는 망막상의 지점에 제2가이드마크를 기록하고, (d) 사용자의 시선이 관심 지점에 고정되는 동안 관심 지점에 물체를 정렬시키기 위해 물체의 방향을 변경하고 제1, 2가이드마크가 일치할 때까지 (c)를 반복하는 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 상기 헤드기어를 착용한 사용자의 시선에서의 원거리 물체의 범위(R)를 추정하는 것으로써, (a) 적어도 한쪽 눈으로 물체를 촬영하고, (b) 스캐닝광학의 회전에 기초한 상기 눈의 동공의 회전각(α)을 결정하며, (c)

에 따라 측정된 각도(α)와 미리 결정된 동공간 거리(d)로부터 상기 범위를 계산하는 단계들을 갖는 방법(여기서, 각도(α)는 라디안 단위)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 상기 헤드기어를 착용한 한명 이상의 고정병사를 원격 지휘하여 두 개 이상의 표적을 포함한 전장에서의 특정 표적에 발포하도록 지시하며 상기 병사들은 각각 고유의 식별성 및 표시부호를 가지도록 하는 원격지시로써, (a) 모든 병사의 각 위치를 보여주는 전장 이미지를 획득하고, (b) 각 병사가 적어도 한 명의 다른 병사를 교대로 응시하도록 지시하고 쌍을 이루는 각 병사들 사이의 거리를 결정하며, (c) 각 병사가 교대로 상기 병사의 사격 범위 내의 모든 표적을 응시하도록 지시하고, (d) 모든 병사 사이의 각 거리를 알 수 있을 때까지 (c)와 (d)를 반복하고, 그것에 의해 전장의 계획을 수립하여 각 병사의 사격 범위에 있는 병사들과 및 표적들을 식별할 수 있도록 하며, (e) 각 병사에 대해 교대로 각 병사의 범위 내에 있는 모든 표적 중 적합한 표적을 결정하고, 선택된 표적을 향하는 지점에서 병사의 망막상에 기록되도록 사전 할당된 표시 부호를 전달하기 위해 원격 명령 제어 센터에 의해 수행되는 상기 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 상기 헤드기어를 착용한 사용자에게 물체의 확대도를 제공하는 것으로써, 여기서 물체를 헤드기어없이 볼 때 상기 물체는 망막의 좁은 부분에서 촬상되며, (a) 물체의 디지털 이미지 획득하고, (b) 확대된 시야를 나타내기 위해 사용자의 망막의 확장된 부분에 상기 이미지를 기입하는 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 고해상도로 지형도에 접근할 수 있는 개방 또는 협소공간에 지피에스(GPS)를 필요로 하지 않고, 상기 헤드기어를 착용한 사용자의 정확한 내비게이션으로써, (a) 사용자가 선택한 원거리 장면에서 하나 이상의 구별되는 랜드마크를 식별하고, (b) 선택된 랜드마크 또는 랜드마크의 총합에서 적어도 세 가지의 구별되는 특징을 결정하고, 각각의 구별되는 특징에 가이드마크를 붙여 사용자가 구별되는 특징을 식별하며, (c) 사용자에게 각각의 상기 구별되는 특징들에 시선을 설정하여 이 시선이 가이드마크와 일치되도록 지시하고, (d) 사용자의 헤드기어에 있는 2차원스캐닝광학의 측정된 회전각을 기반으로 사용자의 시선 방향을 측정하며, (e) 식별된 각 특징의 공간 내의 정확한 위치를 사용자의 망막 상의 좌표와 연관시키고, (f) 선택한 랜드마크를 기준으로 사용자의 현재 위치를 계산하여 사용자의 시선을 열린 공간 또는 제한된 공간에 매핑하는 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션에 있어서, (j) 개방 또는 제한된 공간에서 사용자가 지시해야 하는 원격 위치를 식별하고, (k) 상기 지형도로부터 사용자의 현재 위치에서 원격 위치까지의 경로를 결정하며, (l) 원격 위치에 도달하기 위한 사용자에 대해 지시를 제공하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 상기 헤드기어를 착용한 운전자에게 미리 설정된 시선방향에서의 비자발적인 이탈을 경고하는 것으로써, (a) 운전자의 시선 방향을 모니터링하고, (b) 시선 방향의 변동이 잠재적으로 위험한 운전 조건을 나타내는지를 판단하며, (c) 만약 그렇다면, 운전자에게 경고하는 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 상기 헤드기어를 착용한 사용자에 의해 증강현실(AR) 애플리케이션을 제어하는 것으로써, (a) AR 애플리케이션에서 물체를 식별하기 위한 사용자의 시선 방향을 모니터링하고, (b) 물체를 새 위치로 이동시키기 위해 사용자의 시선 방향을 따라가는 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 상기 헤드기어를 착용한 각각의 원격 참석자는 각각 고유한 식별 및 표시부호를 가지며 이미지회의에서 연설할 때 복수의 상호 원격 참석자들에서 원격으로 지시하기 위한 것으로써, 회의 주최자가 실행하되, (a) 각 참가자가 모든 참가자를 동시에 볼 수 있도록 각 참가자의 망막에 투영하기 위한 각 참가자의 이미지를 전달하고, (b) 초대된 참가자의 망막상에 연설하기 위한 초대장을 작성하거나 초대된 참가자를 식별하는 각각의 고유 부호를 모든 참가자가 보는 스크린에 표시하여 각 참가자에게 연설할 시기를 지시하는 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 기술된 본 발명의 일 실시예인 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 이를 위한 헤드기어 및 광학장치와 헤드기어에 따른 애플리케이션은, 일반 안경에 장착하거나 개조할 수 있는 매우 콤팩트한 아이 트래킹 및 스캔 장치를 제공할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 하나의 애플리케이션에서 이러한 장치를 사용하여 환자가 집에서 망막 스캔을 수행하고 그 결과를 의사에게 전달할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 애플리케이션에서 이러한 장치를 사용하여 시각정보를 전자적으로 망막에 직접 전달할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 애플리케이션에서 이러한 장치를 사용하여 현재 목표물 정렬의 결함에 대처하는 보병에 적합한 자동유도시스템과 통합될 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명을 이해하고 실제로 어떻게 실시될 수 있는지를 확인하기 위해 실시예들은 첨부도면을 참고하여 제한되지 않는 예에 한하여 기술된다.
도 1은 안경테에 실장된 본 발명의 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치의 사시도이다.
도 2는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치의 광학 구조를 도식적으로 보여준 개략도이다.
도 3a, 3b, 3c는 장치와 동공 개구부 사이의 정렬을 유지하기 위해 눈의 회전을 보상하기 위해 장치가 회전하는 실시예를 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 4a는 사용자의 눈에 상대적으로 위치한 광학장치의 평면도를 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 4b는 사용자의 얼굴과 광학장치가 수용되는 안경테 사이의 용적갭을 나타내는 안경테와의 공간적 관계에서 도 4a에 나타난 배치를 보여준 개략도이다.
도 5a ~ 5d는 안경테 및 광학장치에 대해 다양한 뷰를 나타낸 개략도이다.
도 6은 사용자의 얼굴과 안경테 사이에 형성되며 광학장치를 수용하는 데 사용되는 용적갭의 개략도이다.
도 7은 도 6의 용적갭 내에 수용되는 것을 입증하기 위해 도 4a에서 90도로 회전하는 광학장치를 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 8a ~ 8c는 안경테 및 마이크로모터 조립체의 다양한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 9는 물체의 범위를 측정하기 위한 본 발명의 응용예를 나타낸 개략도이다.
도 10은 전장을 원격으로 감시하고 병사들에게 명령을 제공하기 위한 본 발명의 적용을 나타낸 개략도이다.
도 11a는 작은 시야에서 사용자가 보는 스마트폰을 나타낸 개략도이다.
도, l1b 및 11c는 확장된 시야에서 사용자가 본 발명에 따른 헤드기어를 착용한 스마트폰을 나타낸 개략도이다.
도 11d는 확대된 스마트폰 이미지에 표시되는 메뉴 아이콘의 가시선 선택을 나타낸 개략도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 상기 헤드기어를 사용하여 본 스마트폰의 각 이미지를 기존과 비교하여 고주파 조도 조건에서 나타낸 개략도이다.
도 13은 본 발명에 따른 헤드기어와 함께 사용하기 위한 물체지향 액세서리를 도식적으로 나타낸 블록도이다.
도 14는 병사가 무기를 조준하는 데 도움이 되는 도 13의 액세서리와 함께 사용하는 헤드기어의 사용을 나타낸 개략도이다.
도 15는 개방된 공간에 정확한 지피에스(GPS) 없이 정확한 항행을 위한 본 발명의 사용을 나타낸 개략도이다.
도 16은 밀폐공간에서 정확한 지피에스(GPS) 없이 정확한 항행을 위한 본 발명의 사용을 나타낸 개략도이다.
도 17은 망막 스캔의 보행 감시를 위한 본 발명의 사용을 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 18a 및 18b는 본 발명에 따른 추적장치와 연계하여 제공되는 개선된 제어와 증강현실의 종래의 제어를 비교하는 개략도이다.
도 19는 망막의 적외선 스캔을 이용한 시력 자동 보정 및 시스템 렌즈를 변경하지 않고 시스템 배율을 높이기 위한 발명의 사용을 나타내는 개략도이다.
도 20은 장치와 동공 개구부 사이의 정렬을 유지하기 위해 눈의 회전을 보상하기 위한 대체 실시예를 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 21은 눈의 회전에 의한 도식적으로 광학적인 정렬 불량의 원인을 나타낸 개략도이다.
도 22a, 22b 및 22c는 눈의 회전이 결정되는 방법을 설명하는 광선도이다.
도 23은 눈의 회전에 의해 야기되는 정렬 불량을 보상하는 광학 시스템의 세부사항을 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 24a 및 24b는 광학계의 도식적인 상세를 나타낸 개략도이다.

이하, 도 1 내지 도 24b를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 동공의 움직임을 추적하기 위한 소형 망막 스캐닝 장치 및 이에 따른 애플리케이션, 특히, 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 이를 위한 헤드기어 및 광학장치와 헤드기어에 따른 애플리케이션을 살펴보면 다음과 같다.

일부 실시예에 대한 아래 설명에서 동일한 구성요소가 둘 이상의 도면에 나타나거나 유사한 기능을 공유하는 경우 동일한 참고부호가 사용된다.

도 1과 도 2는, 안경테(11) 내에 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치(10)를 나타낸 것이다.

상기 장치(10)는 상기 안경테(11)로의 부착을 위한 마운팅유닛(12)이 마련되고 상기 안경테(11)에 상기 장치(10)의 다양한 광학요소들이 고정되어 있다.

예를 들어, 상기 마운팅유닛(12)은 도 2에 개략적으로 나타나 있다.

아래에 서술된 바와 같이, 실제로 상기 마운팅유닛(12)은 상대적인 배치가 맞지 않는 상기 광학요소들을 지지함은 물론 상기 안경테의 제작중이나 안경판매자 또는 다른 기술자가 최종소비자에게 판매하기 전에 안경테에 새로 장착될 수 있도록 하기 위해 적절한 브래킷이나 프레임 또는 부분프레임일 수 있다.

비가시광원을 구성하는 저에너지 적외선다이오드(13)는 망막의 일부분을 스캐닝하거나 이미징하기 위해 사용자의 동공(14)을 통해 비가시광을 유도하기 위하여 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지된다.

가시광원들을 구성하는 적, 녹, 청색(R, G, B) 레이저다이오드(15)는 동공을 통해 가시광을 안내하여 망막의 같은 부분내에 맺히도록 하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되되, 실질적으로 상호 동일선상에 놓이는 적외선다이오드(13)에 의해 지지되어 있다.

실제로 이것은 광원에 의해 방출되는 빛에 대해 45도의 각도를 향하는 각각의 반투명 빔스플리터(16)를 통해 측방으로부터의 각각의 광원을 안내함으로써 달성된다.

상기 적외선다이오드(13)와 레이저다이오드(15)는 상기 안경테의 사이드바에 설치될 수 있다.

빔스플리터들은 상기 반사된 빔들이 상기 광원에 직교되도록 하고, 비가시광과 가시광이 동일선상에 놓이도록 하기 위하여 일직선상으로 유도되도록 설치된 차후의 빔스플리터를 통해 상기 각각의 빔들이 통과되도록 상기 광들을 계속 90도의 각도로 반사시키다.

여기에 충분한 주의를 기울이기 위해, 선행 출원 IL269809에서는 컬러도면을 정리하고 대표 빔들을 빨강, 파랑, 초록으로 표시함으로써 눈의 회전에 의해 이들 빔들의 파단을 보다 쉽게 식별할 수 있도록 한 것이 언급되어 있다.

각 빔은 4개의 광원을 모두 합성한 것으로, 3개의 대표적인 광선을 보다 쉽게 식별할 수 있도록 하기 위한 것이 컬러 코딩의 목적이었다.

2차원스캐닝광학을 구성하는 미세기계스캐너(17)는 비가시광과 가시광으로 망막 부분을 스캐닝 하기 위해 마운팅유닛(12)에 의해 지지되어 있다.

CCD 센서 등의 이미징디바이스(18)는 적어도 망막에 의해 반사되는 비가시광을 수광하여 이미지를 기억하는 마운팅유닛(12)에 의해 지지되며, 기존의 기준에 대해 동공의 시선 각도를 계산하기 위해 사용된다.

교정수단을 구성하는 카메라(19)는 망막의 스캐닝된 부위의 위치를 식별하는 기준점이 되는 2차원 공간에서의 시발점을 결정하기 위해 미세기계스캐너(17)와 연동하여 작동한다.

몇 가지 실시예에서, 상기 마운팅유닛(12)은 안경테(11)에 견고하게 부착되어 있으며, 이런 상태에서 카메라(19) 역시 마운팅유닛(12)에 의해 지지될 수 있다.

그러나, 다른 실시예에 따른 장치로써, 상기 마운팅유닛(12)은 안경테(11)에 대해 제한된 각도로 상대적인 회전이 가능하도록 되어 있다.

이 경우, 마이크로모터(20)(도 5에 나타내며, 8a~8c를 참고하여 설명됨)는 안경테(11)에 장착되며, 상기 마운팅유닛(12)은 상기 모터에 회전 자유자재로 연결된다.

도 2는 상기 광학시스템을 보다 상세하게 도식적으로 보여준다.

이렇게 하여, 비가시광 및 가시광은 제1빔스플리터(21)에 동일선상으로 유도되어 90도의 각도로 상기 빔들을 미세기계스캐너(17)로 반사시킨다.

제어부(도시되지 않음)의 제어하에, 상기 스캐너(17)는 제1빔스플리터(21)와 평행한 단면에서만 나타나는 평면의 새미반사형 제2빔스플리터(22)를 커버하기 위하여 서로 직교되는 두 개의 축을 따라 상기 빔들을 반사시킨다.

제2빔스플리터(22)의 각점에 입사되는 빛의 일부는 볼록한 구면거울(23)로 반사되어 표면이 제2빔스플리터(22)의 표면과 수직인 평면의 새미반사형 제3빔스플리터(28)를 향해 반사된다.

제3빔스플리터(28)의 각 점에 입사하는 빛의 일부는 눈을 향해 반사되어 동공을 통과하여 망막(24)에 이른다.

이렇게 하여, 미세기계스캐너(17)가 제2빔스플리터(22)의 표면을 가로질러 빛이 안내되도록 하기 때문에, 상기 빛은 구면거울(23) 및 제3빔스플리터(28)에 의해 다시 안내되어 망막의 대응하는 영역을 스캐닝한다.

이것은 스캐닝광학으로 커버된 부분내에서 우리가 망막의 표면에 상을 맺히게 해준다.

그러나, 이것은 우리가 시선의 방향을 결정할 수 있도록 하기 때문에, 우리는 또한 적어도 망막에 입사하는 적외선을 이미징디바이스(18)로 역전송할 수 있어야 한다.

이하, 이를 달성하는 방법에 대해 설명한다.

구면거울(23)에 의해 반사되는 빛은 제3빔스플리터(28)에 의해 부분적으로만 반사된다.

나머지는 제3빔스플리터(28)를 통과하고 제3빔스플리터(28)에 평행하게 배치된 반사경(29)으로 집중되어, 이미징디바이스(18)에 초점을 맞춘 포커싱렌즈(30)을 향해 반사된다.

장치(10)의 광학에 대해 설명한 후, 망막 스캔을 위한 장치의 사용예와 환자로부터 멀리 떨어진 곳에 있는 의사에게 결과를 전달하는 예를 설명한다.

전형적으로, 의사는 각각 특정 질병에 대해 특별한 관련성의 생체정보를 갖는 망막의 다른 영역들을 각각 스캔할 필요가 있다.

이를 위해, 스캐닝광학이 망막의 특정 부분을 촬영할 수 있도록 장치를 먼저 보정해야 한다.

이 작업은 환자가 잘 정의된 개체의 고정 지점을 보고 컨트롤러에 위치를 입력하면 수행된다.

이 위치는 표시되지 않지만 나중에 다른 애플리케이션을 참고하여 설명한다.

동공이 실질적으로 똑바로 앞으로 안내될 때, 동공의 약간의 회전 움직임에 의해 공간에 있는 물체가 시야에 들어오게 되고, 이것은 동공을 물체의 시선 안으로 이동시키게 된다.

그런 다음, 물체의 이미지가 망막의 소정 영역에 형성되며, 이 이미지는 동공이 정확히 정면을 바라볼 때는 중심에 놓이지만, 사람이 시선을 왼쪽, 오른쪽, 위, 아래로 이동하면 좌우로 이동한다.

본 발명의 맥락에서, 사용자의 시선은 사용자의 머리를 회전시키지 않고 동공의 움직임에 의해서만 결정된다는 것을 이해할 수 있다.

일단 공간의 특정점이 사용자의 시선과 정렬되면, 망막상의 알려진 좌표는 동공의 움직임을 상관시킬 수 있는 원점으로 작용할 수 있다.

교정에서 의사 또는 다른 수술자는, 망막에 원점을 정의하는 레티클(reticle)(십자선) 또는 동등한 마커를 표시하고, 환자에게 교정점이라고 할 수 있는 고정되고 쉽게 식별할 수 있는 공간의 점으로 시선을 향하도록 지시하여 망막에 기준점을 표시하여, 상기 두 점이 일치될 때까지 환자의 시선을 조정하는 것이 요구된다.

동공의 회전 시프트를 일으키는 사용자의 모든 시선 시프트는 동공을 통해 안내되어 역반사된 적외선이 이미지센서(18) 상의 다른 점에 닿기 때문에 결정될 수 있다.

결과적인 시프트는 시선의 방향의 변화를 정량화할 수 있도록 하며, 미리 결정된 원점에 상대적인 망막의 대응되는 시프트를 결정하는 역할을 한다.

이것에 의해, 이미 알려진 원점에 상대적인 망막상의 임의의 점에 빛을 비추도록 미세기계스캐너(17)를 제어할 수 있기 때문에 망막의 어느 부분에나 기입하는 것이 허용된다.

동시에, 망막의 다른 좌표에서 반사되는 비가시광은 시선의 방향을 결정할 수 있도록 한다.

게다가, 원격 망막스캔에 사용하는 경우, 우선 장치를 교정한 후, 의사는 환자에게 오른쪽/왼쪽 또는 위쪽/아래쪽을 보도록 지시함으로써 망막의 다른 부분을 스캔할 수 있다.

그러나, 의사는 또한 스캔되는 새로운 부분의 원점 부분에 대응하는 망막상에 다른 기준점을 작성하여, 환자에게 두 점이 일치할 때까지 교정점에 시선을 향하도록 지시할 수도 있다.

어느 경우든, 망막의 스캐닝 부분을 향한 비가시 적외선은 주위 조직보다 망막내의 혈관에 흡수되기 쉬워지기 때문에, 이미징디바이스(18)에 의해 수광된 반사광의 분석으로부터 용이하게 식별할 수 있다.

보정 장치는 외부 처리 장치의 일부로서, 스캔 어셈블리, 전자 장치, 마이크로모터 및 비디오 제어를 위한 컨트롤러로도 제공된다.

보정은 두 가지 다른 작업을 수행한다.

(i) 가시광이 켜진 가상 이미지를 망막에 투영한 다음 눈으로 본 이미지와 투영된 이미지를 비교한다.

영상이 일치하면, 가상 영상과 실제 영상이 보정된다.

이는 실제 이미지와 가상 이미지가 겹칠 때까지 거울의 움직임을 제어함으로써 이루어지게 된다.

이 작업을 완료하려면, 외부 이미지(지금 가상 이미지와 일치)를 시선 각도에 맞춰 보정해야 할 필요가 있다.

그 이유는 동공이 똑바로 앞으로 향하면 망막의 첫 부분에 이미지가 형성될 것이기 때문이다.

이제 10도의 각도로 움직이면 다른 이미지는 망막의 다른 부분에 형성될 것이다.

그래서, 우리는 가상 이미지를 정확한 부분에 투영할 수 있도록 하기 위해 망막의 새로운 부분이 어디에 있는지 알아야 한다.

이를 위해, 반사된 비가시광을 CCD 영상 장치로 이미지화하면 망막의 그림이나 지도를 얻을 수 있다.

사용자가 정면을 바라볼 때, 망막에 광학디스크에 대응하는 점을 표시할 수 있고, 이 점이 망막의 중심 부분이 혈관이나 신경으로부터 뇌로 빠져나가는 지점이 된다.

만약 동공이 지금 회전하면, 스캐닝 거울 또한 동공이 시야에 들어오도록 하기 위해 회전할 필요가 있을 것이고, 비가시광은 거울에 의해 망막의 다른 지점으로 반사될 것이다.

이 새로운 지점을 기입할 수 있도록 하기 위해, 우리는 원점에 대해 상대적인 위치를 알아야 한다.

따라서, 교정의 실시는 다음 절차를 따른다.

(a) 망막 구조의 이미지를 얻기 위해 망막에서 반사된 비가시광을 이미지화한다.

(b) 시신경이 망막과 만나는 광학디스크(시신경디스크)를 식별하기 위해 이미지를 처리한다.

(c) 사용자가 앞을 똑바로 바라볼 때 광학디스크의 중심에 대응하는 망막에 원점을 표시한다.

(d) 알려진 각도(α)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시켜 추적하는 동공의 각도 움직임에 대응하는 망막의 제2지점을 결정한다.

(e) 2차원스캐닝광학의 알려진 회전각도(α)를 원점과 제2 지점 사이의 망막에서 측정된 변위(d)와 관련짓다.

이 작업이 완료되면, 가시광은

인 각도(β)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시켜 원점으로부터 거리 D로 이동시켜 망막의 원하는 지점으로 향하도록 한다.

위의 방식은 어느 정도 중복되는 두 가지 이유로 기술된 응용 타입에 잘 적용된다.

첫째, 실내에서 볼 수 있는 낮은 주변 조도 조건에서는 눈에 비가시광 및 가시광이 동공에 들어가 망막에 닿을 정도로 동공이 충분히 확장되기 때문에 적어도 망막의 충분히 넓은 면적에 유용하게 사용할 수 있다.

둘째, 사용자의 시선이 상당히 제한된 각도의 시야를 향하고 있는 한, 동공 개구부는 빛이 동공으로 들어가고 거기서 이미징디바이스로 나갈 수 있을 만큼 충분히 넓어진다.

물론, 이 필수 요건은 안과에서 흔히 하는 것처럼 동공이 확장되도록 하기 위해 드롭을 사용하여 강화될 수 있다.

그러나, 본 발명의 다른 응용분야는 주위의 빛 강도가 동공이 수축하여 망막의 극히 일부 이상을 이미지화할 수 없도록 제공되는 정도로써 특히 야외에서 사용하는 것이다.

이 단점은 눈을 조금만 돌리면 동공이 광원과 정렬되지 않게 움직인다는 사실로 인해 더욱 악화된다.

동공의 개구부가 좁아질수록, 눈을 조금만 회전시켜도 빛이 비스듬히 동공으로 들어오도록 하기 위한 재량이 줄어든다.

그러므로, 마이크로모터(20)를 갖는 다른 실시예에 따른 장치로써, 적외선과 가시광을 망막의 점진적인 경사각도로 향하게 하고 그 결과 망막의 연속부분을 순차적으로 스캐닝하기 위해 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치(10)는 안경테에 대해 상대적으로 회전시킨다.

도 3a, 3b 및 3c는 도식적으로 세 번의 연속 스캔을 보여준다.

도 3a의 구성은 도 2와 동일하며, 즉 사용자의 시선이 정면을 향하도록 되어 있다.

이 경우, 상기와 같이 망막의 중앙부가 스캔된다.

도 3b에서, 사용자는 시선을 왼쪽으로 향하게 하여 그의 눈이 약 2도 회전하게 함으로써 동공이 광원과의 정렬에서 벗어나게 한다.

이 어긋남은 광원이 동공의 중심에 정렬된 상태를 유지하는 스캐닝장치(10)를 눈과 같은 방향으로 회전시킴으로써 보상된다.

도 3b는, 유저가 더 눈을 회전시켜 시선을 보다 더 왼쪽으로 향하게 하여 그 결과 초래된 어긋남이 스캐닝장치(10)를 등가 회전시킴으로써 보상되도록 하는 움직임의 다음 진행 단계를 나타내고 있다.

상기와 같이 상기 장치가 일단 보정되면, 이미징디바이스(18)가 어떠한 신호 수신도 정지하기 때문에, 동공 개구부와 광원과의 어긋남을 판정하기 쉽다.

신호 소실 전에 이미징디바이스의 점들이 조명되었는지 분명히 알 수 있기 때문에 동공의 회전 방향을 쉽게 추측할 수 있다.

이것은 상기 장치의 회전이 눈의 회전을 추적하고 이미징디바이스(18)가 계속 조명되도록 상기 컨트롤러가 조정 신호를 마이크로모터(20)에 송신하는 것을 허용한다.

도 4a는 사용자의 눈에 대해 상대적으로 위치되는 광학장치의 평면도를 도식적으로 나타낸 것이다.

도 4b는 본 발명의 실현가능성을 나타내는 안경테(11)와의 공간 관계에 있어서 도 4a에 나타내는 배열을 나타내고 있다.

도 5a 내지 5d는 안경테 및 광학장치에 대해 상대적인 다양한 뷰를 보여준다.

따라서, 상기 안경테는 사용자의 코에 지지되는 브릿지(36)에 의해 연결된 렌즈를 지지하기 위한 두 개의 마운트(35,35')를 포함한다.

전형적으로, 상기 마운트(35,35')는 렌즈를 수용하는 프레임이며, 모서리(37)는 사이드암(38)을 지지하고 있지만, 안경테의 상부에 렌즈가 매달릴 수도 있다.

안경테의 내부 표면과 사용자의 얼굴(39) 사이의 갭(도 5b와 5c에서 그림자로 표시됨)은 일반적으로 브릿지 영역 내에서는 무시할 수 있지만, 약간의 곡률만 가지고 있는 대부분의 안경테의 경우, 사용자 얼굴의 더 우세한 곡률에 기인하여 상기 브릿지(36)에서 상기 프레임의 바깥쪽 모서리(37)로 진행됨에 따라 갭이 증가한다.

그렇게 함으로써, 상기 얼굴의 각 측면과 가장 가까운 사이드암 사이에 형성되는 용적갭(41)에 인접해서 유저의 얼굴 앞에 일반적인 사다리꼴 단면의 용적갭(40)이 형성되어 있고, 도 6에 밀리미터(mm)로 크기를 나타내는 조합된 용적갭(42)을 이용하여 다양한 치수의 광학 구성요소들을 수용하는데 사용되는 것이 나타나 있다.

안경테는 크기가 다양한 사람들에게 적합하도록 다른 치수로 제공된다.

타당성 조사는 도 5b와 같이 브릿지(36)의 한쪽 끝에서 가장 가까운 사이드암까지 폭이 53mm인 중간 프레임을 기본으로 하였다.

도 6은 내측과 외측을 병설한 입방체 형태로 오른쪽 눈을 위해 결합된 용적갭(42)을 나타낸 것이고, 이는 왼쪽 눈에도 대칭적인 배치가 제공된다.

상기 내측 및 외측큐브는 앞에서 설명한 두 개의 용적갭과 동일하기 때문에 각각 부호 40과 41로 분류된다.

각막 전면에서 보정렌즈 후면까지의 거리(도면에서 20mm 수평 거리로 표시됨)는 정점 거리로 알려져 있으며, 특정 사용자의 경우 안경테가 사용자의 코에 놓여있는 위치에 영향을 받는다.

안경렌즈는 보통 안경테의 브릿지가 코끝에 포근하게 위치한다는 가정하에 설계되어 있지만 미끄러지는 일은 드물지 않다.

몇 가지 실시예에서, 본 발명은 브릿지를 고의로 사용자의 코밑에 위치시킴으로써 정점거리를 증가시키고, 이로 인해 내부의 용적갭(40)의 깊이를 넓히는 것이 허용되지만, 이는 비록 불과 몇 밀리미터일지라도 공간이 소중할 때 특별히 의미가 있다.

도 4a에 나타낸 광학 배열의 타당성을 더욱 더 입증하기 위해, 도 7은 도 6과 같은 방향으로 나타나도록 90도 회전된 동일한 광학 배열을 나타내고 있다.

상기 구면거울(23)과 제3빔스플리터(28)는 이너큐브(40)내에 위치되어 있다.

구체적으로는, 상기 구면거울(23) 및 제3빔스플리터(28)는 안경테의 각 개구부 반대쪽에 설치되어 있다.

하나의 실시예에서, 스캐너(17)는 안경테(11)의 브릿지(36)에 근접하여 장착되며, 구면거울(23)은 안경테(11)의 사이드암(38)에 근접하여 장착된다.

또한, 구면거울(23)은 안경테의 사이드암(38)에 인접하여 설치된 스캐너(17)를 갖는 상기 안경테(11)의 브릿지(36)에 인접하여 설치될 수 있다.

CCD센서(18), 반사경(29) 및 포커싱렌즈(30)는 아우터큐브(41)와 함께 배치된다.

제2빔스플리터(22)는 양쪽 큐브를 브릿지한다.

도 8a 및 도 8b는 안경테 및 마이크로모터 어셈블리의 부분 정면도 및 평면도를 나타낸 것이며, 사용자의 한쪽 눈에 대응하는 안경테의 한쪽 면만을 나타낸 것에 주목한다.

대칭형 배열은 마찬가지로 제2눈에 대해서도 제공될 수 있다.

안경테의 하부 테두리에는 폭이 약 4mm의 설치프레임(50)을 장착하거나 또는 모터 어셈블리를 지지하기 위한 적절한 플랫폼을 갖는 맞춤형 프레임이 제공된다.

무게를 줄이기 위해서, 설치프레임(50)은 간편함을 위해서 왜곡되어 보여지지 않고, 웨프트(weft)에 대응하는 슬랫(50a,50b,50c)을 갖는 직조구조로 형성될 수 있다.

상기 설치프레임(50)은 상기 설치프레임(50)의 하면에 고정되는 베어링어셈블리(52)로 둘러싸인 중앙개구부(51)가 마련되고, 그 상면은 스캐너(17)의 광학 부품이 실장되는 마운팅유닛(12)을 지지한다.

이것에 의해, 마운팅유닛(12)은 상기 설치프레임(50)에 대해서 상대적인 회전을 할 수 있다.

설치프레임(50)은 수 밀리미터의 푸시풀 스트로크를 실행할 수 있는 두 개의 선형압전모터(20,20')에 의해 회전이 이루어지며, 설치프레임(50)의 접촉면에 부착된 각 탄성패드(54,54')에 대해 탄성 지지된다.

탄성패드(54,54')는 리니어모터들의 가압 운동에 의해 작동됐을 때 약간 압축되어 선형력을 베어링어셈블리(52)에서 설치프레임(50)이 회전하는 회전력으로 전달한다.

회전 방향은 두 개의 모터 중 어느 것이 적절히 프로그램된 처리장치(표시되지 않음)의 제어하에서 밀고 당기는 지에 의해 결정되며, 실제로는 안경 외부에 있을 수 있고, 설치프레임에 고정된 접점에 의해 브러시되는 전도성 슬립링(55)을 통해 모터(20, 20')에 전기적으로 결합될 수 있으며, 이렇게 하여 정류자로 동작된다.

마찬가지로 모터 및 광학부품에서 외부프로세서 및 배터리에 전용선을 접속할 필요없이 마운팅유닛(12)상에 지지된 광학부품에서 전력 및 영상신호를 입출력한다.

이를 통해, 모터 어셈블리와 스캐너 어셈블리에 연결와이어를 납땜하거나 부착시킬 필요없이 적절히 조정된 안경테에 기성품을 장착함으로써 상기 모터 어셈블리와 스캐너 어셈블리를 새로 장착하는 것이 허용된다.

마운팅유닛(12)은 적외선다이오드(13)와 CCD센서(18)를 지지하고, 이 센서의 전원 및 비디오 신호는 슬립링(55)을 통해 외부프로세서에 결합되어 동공이 회전하는 것이 스캐닝 어셈블리에 의해 추적이 이루어지며, 대응하는 망막의 이미지는 CCD센서(18)에 의해서 이미지화(촬상)되어, 이후의 처리 및 분석을 위해서 외부프로세서로 공급된다.

스캔 디바이스를 설명한 후, 본 발명의 매우 높은 망막 스캔 정밀도를 활용하는 상기 디바이스를 사용하여 실행될 수 있는 다양한 애플리케이션에 대해 설명한다.

시범 테스트 동안, 망막 스캔은 오후 8시의 솔루션(해상도) 내에서 측정할 수 있는 것으로 확인되었다.

따라서, 무한대에 초점을 맞췄을 때 눈의 초점 거리가 25mm라고 가정하면 다음과 같은 각도 솔루션이 된다.

0.008/25 = 0.00032 라디안(radian)

이는 본 발명에 의해 제공되는 망막 스캔의 각도 솔루션이 32mrad임을 증명한다.

즉, 스캔 장치는 0.5mrad 미만의 정확도 내로 동공의 각도 변위를 측정할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 장치를 착용한 사용자가 원거리 물체를 보고 그 범위, 즉 사용자로부터의 물체 거리를 결정할 수 있는 거리측정기를 도식적으로 보여준다.

물체를 직접 보면서 원거리 물체에 초점을 맞출 때, 각각의 눈의 동공은 양쪽 시선이 모일 때까지 작은 각도로 회전한다.

위에서 설명한 바와 같이, 각각의 동공의 각도 이동은 각각의 이미지가 보정된 원점에서 변위된 망막의 부분에 형성되고 변위는 각각의 동공의 각회전이 결정되도록 허용하는 결과가 된다.

동공간 거리가 알려져 있기 때문에 물체의 범위는 다음과 같이 쉽게 계산된다.

tan(α) = d/2R

R = d/2tan(α)

여기서, d는 동공간 거리이고, R은 범위이고, α는 측정된 동공의 각 회전이다.

범위가 클 경우, 각도 α는 작고 tan(α)은 라디안 단위 α의 측정값과 거의 동일하다.

본 발명에 의한 장치발명은 정확도가 8.5mrad에 대응되는 0.5mrad인 각막측정에 기초한 기존 장치와는 달리 라디안의 몇 10분의 1정도의 정확도로 동공각을 측정할 수 있어 결과적으로 정확도가 20배 향상된다.

도 10은 전장을 원격으로 감시하는 지령제어센터가 사용하는 본 발명의 애플리케이션을 그림으로 나타내며, 본 발명에 따른 상기 헤드기어를 각각 착용한 실질적으로 1인 또는 복수의 정지병(60a, 60b)이 두 개 이상의 표적(62a~62d)을 포함하는 사격범위(61) 내의 특정 표적에 발포하도록 지시한다.

지령제어센터는 모든 병사와의 무선 통신을 하고 원격 제어는 다음과 같이 실행된다.

(a) 각 병사에게 고유한 식별 및 전시 부호(63a, 63b)를 할당하고;

(b) 모든 병사의 각 위치를 보여주는 전장 이미지를 획득하며;

(c) 각 병사가 교대로 적어도 한 명의 다른 병사를 응시하도록 지시하고 각각 짝을 이룬 병사들의 거리를 결정하고;

(d) 각 병사가 교대로 상기 병사의 사격 범위 내의 모든 표적을 응시하도록 지시하며;

(e) 결정된 전장의 계획을 수립하고 각 병사의 사격 범위에 있는 병사 및 표적을 식별할 수 있도록 모든 병사 사이의 각 거리를 알 수 있을 때까지 (c)와 (d)를 반복하고;

(f) 각 병사에 대해 각 병사의 범위 내에 있는 모든 표적 중 적절한 표적을 교대로 결정하고, 선택된 표적을 가리키는 위치에서 병사의 망막에 기록되도록 사전 할당된 전시 부호를 전달한다.

지휘 센터와 병사 헤드기어 간의 통신은 예를 들어 RF 또는 IR을 통해 무선으로 이루어진다.

지휘 센터는 전장에서 멀리 떨어져 있을 수 있고, 각 병사에 대해 지역 명령은 현장 지휘관에 의해 전달될 수 있다.

상기 지휘관 또는 원격 콘트롤러에는 터치스크린이 있는 컴퓨터가 장착되어 있어 조작자가 조작할 수 있고, 이에 따라 터치 조작으로 표적을 선택하여 선택된 표적을 식별하는 위치에서 선택된 병사의 망막에 적절한 심볼이 적혀 있는 선택된 병상의 이미지를 터치한다.

도 11a는, 유저(66)로부터 예를 들면 50cm의 거리에서 손으로 잡을 수 있는 종래의 스마트폰(65)을 도면으로 나타내고 있다.

스마트폰의 폭을 7cm라고 가정했을 때, 시야는 약 8도의 사각에 대하여 스마트폰의 스크린의 각이 확대되어, 유저의 망막의 좁은 부분에만 이미지를 형성한다.

각 메뉴아이콘(67)은 이미지의 극히 일부만을 차지하고 있으며, 표시되는 아이콘이 많을수록 작게 나타난다.

따라서, 동시에 의미 있게 표시할 수 있는 아이콘의 수가 실질적으로 제한된다.

도 l1b 및 l1c는 본 발명에 따른 상기 헤드기어의 사용을 묘사하고 있으며, 이를 위해 망막의 더 큰 부분에 이미지를 형성하기 위해 스크린의 고해상도 디지털 이미지를 확대 각도에 걸쳐 스캐닝함으로써 상기 한계를 극복하고, 이렇게 하여 원격지에서 나온 것처럼 보이는 확대된 가상이미지(68)를 제시한다.

이것에 의해, 통상의 사용 중에 수용 가능한 것보다 더 많은 아이콘을 가지는 스마트폰의 가상이미지(69)를 유저가 쾌적하게 볼 수 있다.

도 11d는 스마트폰 스크린의 확대된 상세(70)를 나타내며, 여기에서 사용자가 원하는 아이콘에 시선(71)을 고정했을 때 동공을 추적함으로써, 사용자가 헤드기어에 신호를 전달하는 적절한 컨트롤을 행함으로써 아이콘이 선택될 수 있으며, 선택된 아이콘은 상기 스크린의 기존 레이아웃과 미리 결정된 출처에 관계하여 선택된 아이콘 상의 각도 위치에 따라 식별될 수 있다.

도 12a는 스마트폰의 스크린은 망막에 직접 기입된 가상이미지이기 때문에, 이미지 콘트라스트에 의존하지 않고 심지어 대낮에도 표시를 읽을 수 있다는 점에서 아직은 더 이점이 있다는 것을 나타내고 있다.

도 12b는 아이콘을 읽을 수 없는 종래의 스마트폰을 나타내고 있다.

도 13은 도 14에 나타낸 병사가 착용하여 종래와 같이 조준용 무기를 눈으로 옮기지 않고 무기 조준을 보조하여 힙으로부터 정확하게 원격 표적에 발사될 수 있도록 본 발명에 따른 상기 헤드기어와 함께 사용할 수 있는 개체지향액세서리(80)를 도식적으로 나타낸다.

상기 개체지향액세서리(80)는 헤드기어의 사이드암에 장착되며, 사용자의 눈으로부터 떨어진 공간에서 물체(81)(예를 들어 휴대용 무기)의 3차원 구면 좌표(r,θ,φ)를 결정할 수 있다.

상기 개체지향액세서리(80)는 피사체상의 다른 점(84,84')들을 향해 각각의 빔(83,83')이 안내되도록 구성된 두 개의 레이저다이오드(82,82')를 포함한다.

구성된 두 개의 각 검출기(85,85')는 피사체상의 대응점으로부터의 빔의 각각의 반사(86,86')를 검출하도록 제공되고, 영역센서(87)는 피사체의 표면을 촬상(imaging)하기 위해 제공된다.

검출기(85,85') 및 영역센서(87)에 결합된 프로세서(88)는 빔(83,83')에 의해 전파되는 각각의 거리(r1)를 측정하고 그것으로부터 헤드기어에 대해 상대적인 물체의 요(yaw)(θ)를 결정하도록 구성되며, 상기 프로세서는 이미지센서를 스캔하고 그것으로부터 헤드기어에 대해 상대적인 물체의 피치(pitch)(φ)를 결정하도록 구성되어 있다.

도 5a에서와 같이, 안경에 의해 헤드기어가 실현되면, 레이저다이오드(82,82'), 검출기(85,85') 및 영역센서(87)는 레이저다이오드(82,82')와 검출기 (85,85')가 무기로 향하도록 하는 방식으로 안경테(11)의 사이드암(38)에 장착될 수 있다.

감도를 향상시키기 위해, 적절한 감광필름(90)(도 14 참고)을 무기 표면에 부착함으로써, 무기가 사격을 위해 적절한 방향으로 유지되었을 때, 감광필름을 안경테의 사이드암으로 향하도록 할 수 있다.

사용시, 두 개의 표적 부호가 머리장착디스플레이(HMD) 상에서 병사의 눈에 표시된다.

제1부호는 병사의 동공 방향 또는 디스플레이상의 기준선 방향을 나타내고, 한편 제2부호는 제1부호에 대해 상대적인 총의 방향을 나타낸다.

이렇게 하면 병사는 두 개의 표적 부호를 일치시켜 무기의 조준을 사용하지 않고 표적을 타격할 수 있으나, 이는 시야를 가리고 병사를 위험에 빠뜨릴 수 있다.

레이저다이오드와 검출기로 무기의 빛에 민감한 표면을 가시선 내에 유지한다면, 병사는 자신을 노출시키지 않고 자신의 무기가 코너를 돌도록 허용하는 동일한 기술로 확장될 수 있다.

같은 원리는 멀리서도 연속해서 나타나는 이벤트를 촬영할 수 있는 망원렌즈가 장착된 카메라에도 적용될 수 있어 사진작가가 여러 사건을 연속적으로 촬영할 수 있는데, 카메라 뷰파인더를 사용하면 전체 시야를 가리기 때문에 촬영이 불가능하다.

예를 들어, 날고 있는 새들의 사진을 찍기 원하는 야생동물 사진작가는 본질적으로 적군을 추적하는 명사수와 같은 문제를 겪는다(비록 근본적으로 다른 결과를 가져오기는 하지만).

사진작가들도 카메라를 눈에 대고 망원렌즈를 통해 새를 추적하도록 강요받으면 새를 놓치기 쉽다.

본 발명은 사진작가가 카메라를 잡고 망원렌즈를 가슴 높이로 붙여 눈으로 새를 추적하는 동시에 새가 카메라 렌즈의 시야에 들어오도록 하기 위해 카메라와 망원렌즈의 방향을 조정할 수 있는 추가적인 자유도를 제공한다.

도 15는 개방된 공간에서 지피에스(GPS) 없이 정확한 항행을 위해 본 발명이 사용되는 것을 도면으로 보여준다.

스트리트 뷰 등 지역의 고해상도로 정확한 지형도를 얻을 수 있다고 가정한다.

게다가, 선택한 물체의 가장자리 또는 기준점을 식별할 수 있는 이미지 처리 소프트웨어가 있다고 가정한다.

사용시에는, 상술한 바와 같이 사용자의 헤드기어에 결합된 소프트웨어 애플리케이션을 제어하여, 사용자는 건물, 나무, 주탑 등의 먼 풍경에서 눈에 띄는 랜드마크에 시선을 맞추도록 지시받는다.

사용자는 원거리 풍경에서 적어도 세 가지 변별적 특징을 갖는 단일 개체나 또는 그 대신에 각각 하나의 변별적 특징 또는 혼합물을 갖는 세 가지 다른 물체를 선택할 수 있다.

중요한 것은 사용자가 멀리 있는 장면에서 자신의 시선을 세 가지 변별적 특징에 맞추고 이러한 특징들을 추적 소프트웨어에서 식별할 수 있도록 하는 것이다.

도면에서, 사용자(95)는 독특한 엣지를 갖는 먼 건물(96)을 응시하고, 스마트폰 애플리케이션 또는 적절히 프로그램된 소형 컴퓨터 또는 PDA 등일 수 있는 소프트웨어 애플리케이션의 제어하에 선택된 건물의 소프트웨어 애플리케이션을 향해 신호를 보낸다.

이 작업은 젼형적으로 터치스크린을 사용하는 휴대용 장치의 전용 소프트웨어 키를 사용하여 수행할 수 있다.

그러나, 예를 들어 마우스 버튼이나 이와 동등한 하드웨어 장치일 수도 있다.

소프트웨어는 예를 들어 코너(97)와 같은 하나 이상의 변별적인 특징을 식별한 후 식별된 특징과 정렬된 레티클을 갖는 가이드마크(98)를 중첩시킨다.

유저(95)는 가이드마크(98)에 시야를 맞추고, 자신의 시선이 특징(먼 건물)(97)에 정확하게 일치하고 있는 것을 소프트웨어 애플리케이션에 통지한다.

사용자 헤드기어의 스캐닝 장치는 사전 보정 정상(위에서 설명한 바와 같이)에서 정확한 시선 각도를 결정하므로, 식별된 특징의 공간 내의 정확한 위치와 사용자의 망막 상의 좌표를 상관시킬 수 있다.

이와 같은 과정을 적어도 두 번 반복하여 공간에서 적어도 세 가지 특징이 식별되고 그들의 정확한 위치가 사용자의 망막 상의 알려진 좌표와 상관된다.

삼각측량을 사용하여, 선택한 랜드마크에 대해 상대적인 사용자의 위치를 계산하고, 사용자의 시선을 먼 장면으로 매핑하는 것이 가능하게 된다.

이제 사용자가 장면의 다른 특징으로 시선을 돌리면, 소프트웨어는 스캔 장치를 사용하여 시선 각도를 측정함으로써 사용자가 공간에서 정확히 어디를 보고 있는지 판단할 수 있다.

부수적으로, 사용자는 방향을 필요로 하는 랜드마크를 소프트웨어 애플리케이션에 특정할 수 있으며, 소프트웨어는 적절한 경로를 결정하고 그에 따라 지시할 수 있다.

이것은 공간에서 사용자의 정확한 위치를 알 필요없이 행해져서 지피에스(GPS)가 필요하지 않다.

도 16은 쇼핑몰과 같은 밀폐공간에서 지피에스(GPS) 없이 정확한 길찾기를 하기 위한 상기 기술의 확장을 도식적으로 보여준다.

다시, 쇼핑몰의 내부는 정확하게 지도화되어 있다고 가정한다.

유저(95)는 스마트폰내의 소프트웨어 애플리케이션으로 점포 등의 빌딩(100)을 식별한다.

이 소프트웨어 애플리케이션은 건물의 식별적인 특징을 파악하고 명확하게 정의된 기하학적 특징에 가이드마크를 표시한다.

이러한 특징들은 사용자가 자신의 시선에 맞춰 정렬하고 소프트웨어 애플리케이션의 콘트롤 하에 정렬을 확인한다.

이 작업은 소프트웨어가 선택된 건물에 대해 상대적인 사용자의 위치를 계산할 수 있는 적어도 세가지 기능에 대해 수행된다.

도 15와 같이, 사용자는 소프트웨어 애플리케이션의 관리 하에 있는 쇼핑몰 내의 다른 건물을 선택할 수 있으며, 애플리케이션은 이제 간단한 시각 명령이나 음성 명령을 사용하여 사용자를 지시할 수 있다.

도 17은 본 발명이 소프트 애플리케이션의 지시 하에 집에서 망막스캔을 수행함에 따라 헤드기어를 장착한 사용자(95)의 망막 스캔의 보행 감시를 위한 본 발명의 사용을 도식적으로 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 헤드기어를 착용한 사용자(95)가 스마트폰(101) 등의 컴퓨터 장치를 사용하여 자택에서 망막 스캔을 실행하고 인터넷(103)을 통해 원격서버(102)에 망막 스캔을 전송하는 망막 스캔을 실시한다.

사용자로부터 멀리 떨어진 곳에 있는 안과 의사는 망막 스캔을 받아 원격으로 망막에 가이드마크를 기입할 수 있으며, 이 가이드마크와 시선이 일치하도록 지시할 수 있다.

동공의 결과적인 회전은 2차원 스캔 장치에 의해 추적되며, 따라서 망막의 다른 부분을 스캔할 수 있다.

이를 통해 사용자가 직접 의사의 수술에 참석할 필요 없이 여러 개의 망막 스캔을 얻을 수 있다.

도 18a, 18b는 본 발명에 의한 추적장치와 연계하여 제공되는 개량된 제어와 증강현실의 종래의 제어를 비교하여 도식적으로 나타낸 것이다.

따라서, 도 18a에 나타낸 기존의 AR 시나리오와 같이 사용자는 자신이 이동하고 싶은 선택된 물체를 가리킨다.

그렇게 하면, 그의 손가락이 이미지를 가리게 된다.

본 발명은, 본 발명에 따른 추적장치를 착용한 사용자가 물체를 추적하고, 도 18b에 나타낸 바와 같이 자신의 시선방향과 일치할 때 물체를 선택할 수 있도록 한다.

AR 애플리케이션 소프트웨어는 추적 장치와 함께 작동하여 선택된 물체를 식별하고 사용자의 시선을 따라 사용자의 시선에 의해 식별된 새 위치로 상기 선택된 물체를 재배치할 수 있다.

도 19는 망막의 IR 스캔을 사용하여 시력을 자동으로 보정하고 시스템 렌즈를 변경하지 않고 시스템 배율을 높이기 위한 본 발명의 사용을 나타내는 개략도이다.

사용자의 시력이 불완전한 경우, 망막 상에 눈으로 본 목적물의 이미지가 흐릿하거나 초점이 맞지 않게 형성된다.

일반적으로, 이것은 물체로부터의 빛이 망막에 집중되는 외부 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 눈 가까이에 장착함으로써 교정된다.

본 발명은 손상의 자동 보정을 제공하기 위해 다음과 같이 작동된다.

광학스캐너(17)는 가시적인 LED광을 망막으로 향하게 하여 무한대에 위치한 가상물체의 이미지를 생성한다.

그러나, 눈의 이상 현상은 망막에 IR 레이저로 조사(write)할 때도 흐려지고 반사광도 렌즈를 통과함으로써 이상 현상의 원인이 된다.

따라서, 안경렌즈 유무에 관계없이 눈에 보이는 흐림이 CCD센서(18)의 이미지에 나타난다.

이를 피하기 위해, 도 19에 나타내는 시스템은 프로세서(88)에 의해 각각의 편파를 전자적으로 제어할 수 있는 한 쌍의 편파소자(105',105")를 구성하는 전자셔터(105)를 포함한다.

각 소자(105',105")의 편파가 동일하면, 셔터(105)는 광학적으로 투과되어 사용자는 외부 장면의 정상적인 이미지를 볼 수 있다.

각 소자(105',105")의 편파가 서로 직교하면, 셔터(105)는 광학적으로 불투명하고 사용자는 망막상에 기입된 가상 이미지만을 볼 수 있다.

이 가상 이미지는 카메라(19)(도 1 참고)에 의해 캡처되고 안경테에 장착되거나 안경테와 적절한 공간 관계에 있을 수 있는 포커싱렌즈(도시되지 않음)를 통해 스캐닝장치를 거쳐 상기 망막(24)에 초점이 맞추어 진다.

포커싱 렌즈는 눈의 이상에 관계없이 가상 이미지가 망막에 정확하게 초점이 맞춰지도록 한다.

광셔터(105)를 연 상태에서 볼 수 있는 손상 이미지와 닫힌 광셔터(105)로 초점이 잘 맞춰진 이미지를 비교하여 흐릿한 이미지를 분석적으로 재구성할 수 있게 된다.

수차를 분석적으로 재구성한 후, 흐림을 최소화하기 위해 물체의 스캔을 변경하는 방법을 계산할 수 있다.

이는 더 많은 픽셀을 갖는 가상 이미지를 생성하기 위해 시야와 해상도를 조정하여 얻을 수 있는 것보다 더 선명하게 표시할 수 있다.

마찬가지로, 시스템의 배율을 변경하기 위해 시야와 스캐닝 각도 및 스캐너 해상도를 대응해서 변경한다.

특히, 배율을 높이기 위해 시야를 줄이고 해상도를 높인다.

해상도는 스캐너(17)의 스캐닝 밀도의 함수이다.

또한, 도 19의 시스템은 사용자의 망막상에 액체보정렌즈에 의해 초점을 맞춘 이미지가 선명하게 되도록 하기 위해 액체보정렌즈의 초점거리를 자동으로 제어하는데 사용될 수도 있다.

이 때, 유저는 가상 이미지를 보는 것이 아니라, 액체보정렌즈를 개입시켜 장면의 실상을 보고, 그 초점 거리를 리얼타임으로 조정하여, 망막상에 초점이 잘 맞는 이미지를 생성한다.

본 발명의 다른 용도로는 미리 정해진 시선 방향에서 무의식적으로 이탈하여 나타나는 눈앞의 위험을 헤드기어를 착용한 사용자에게 경고하는 것이 포함된다.

예를 들어, 추적 소프트웨어는 운전자의 시선이 불규칙하게 흐트러지고 있다는 것을 판단하고 운전 중에 잠이 든다는 것을 그에게 경고할 수 있다.

또 다른 애플리케이션에서는 전방의 장애물을 감지하는 차량안내시스템이 운전자의 헤드기어의 추적장치와 연계하여 작동될 수 있고 장애물에서 시선을 돌리면 경고를 줄 수 있다.

다른 애플리케이션에서는 회의 참석자는 조직된 전화회의에 원격으로 참여할 수 있다.

각 참석자의 이미지가 각 참가자에게 전달되고 각 참가자의 망막에 투영되어 모든 참가자를 동시에 볼 수 있다.

각 참가자는 회의 주최자가 할당한 고유부호를 가지고 있으며, 의장은 각 참가자에게 각각 음성 또는 시각적으로 말할 시기를 지시할 수 있다.

이것은 초대된 참가자의 망막에 말하기 위한 초대장을 작성하거나, 초대된 참가자를 식별하는 고유부호를 모든 참석자가 보는 스크린에 표시함으로써 수행할 수 있다.

도 3a, 3b 및 3c를 참고하여 기술된 광학시스템에서는, 스캐너 장치 전체가 눈의 회전을 보상하기 위해 회전하고 있으며, 보정되지 않을 경우 동공에 빛이 들어오는 것을 방지할 수 있다.

이것은 상기 장치가 헤드기어를 기준으로 회전해야 하고, 전형적으로 안경테에 의해 구성되며, 설명된 시스템에서 동공의 좌우 움직임에 대응되는 가장 전형적인 수직축인 단일축에 대해 상대적인 눈 회전만 보상하여 단일평면 내에서 회전이 가능하게 되는 것이 요구된다.

이것은 또한, 물론 광학 장치를 모듈에 장착해야 하며, 이 모듈은 모터에 의해 안경테에 회전 가능하게 부착되는 것이 요구된다.

도 20은 장치와 동공 개구부 사이의 정렬을 유지하기 위해 눈의 회전을 보상하기 위한 대체 실시예를 도식적으로 보여준다.

각 모듈(110)은 안경테(11)의 각 사이드암에 장착되고, 초점이 동공과 일직선 상태를 유지할 수 있도록 볼록 구면거울(23)에 의해 반사되는 빛의 초점을 조정하기 위해 광학부품 세트를 서로 직교하는 축을 따라 이동시키는 한 쌍의 미니어처 리니어 모터를 포함한다.

도 21은 눈의 회전에 의해 야기된 광학적인 어긋남을 도식적으로 나타내고 있다.

따라서, 거울(23)에 의해 반사되는 빔(111)을 고려하면, 상기 빔은 빔스플리터(28)에 부딪쳐 눈을 향하는 반사빔(111')으로써 반사되고, 망막에 초점을 맞춘 빔(111")으로써 동공으로 입사되는 것을 알 수 있다.

그러나, 동공이 반사빔(111')과 어긋나면, 빔(111', 111")이 파단 또는 어긋난 것으로 보인다.

도 24a 및 도 24b를 특별히 참고하여 이하에 설명하듯이, 모듈(110)은 효과적으로 빔을 일직선 재정렬시킴으로써 반사빔(111')이 눈의 움직임에 관계없이 동공과 정렬된 상태를 유지하도록 한다.

도 22a, 22b, 22c는 눈의 회전이 어떻게 결정되는지를 설명하는 광선 다이아그램이다.

따라서, 도 22a에서 동공은 직선으로 향하고, 전방에서는 중앙광원(15)로부터의 빛이 빔스플리터(28)를 통과하여 볼록 구면거울(23)에 반사된 후 빔스플리터(28)에 부딪혀 90도로 직접 동공에 입사된다.

도 22b는 눈이 왼쪽 방향으로 회전하여 동공이 중앙광원(15)으로부터의 빛과 일직선이 되지 않게 되어, 결과적으로 동공에 들어가는 것이 아니라 홍채에 부딪치는 상황을 나타내고 있다.

이때, 하부광원(15＇)으로부터의 빛이 동공에 입사하는 것을 볼 수 있다.

도 22c는 눈이 오른쪽으로 회전하여 상부광원(15")으로부터의 빛이 동공에 입사한 상황을 나타내고 있다.

각 광원은 적색, 청색 및 녹색 가시광과 비가시 적외선의 조합이다.

도 20과 같이, 적외선은 동공에 입사하여 망막에 부딪치고, 망막 내의 혈관에 의해 빔스플리터(113)를 향해 반사되어 빛의 일부를 이미징디바이스(18)로 재 안내한다.

망막에 의해 반사된 빛은 확산되고 빔스플리터(113)는 반사광의 대부분을 모으기에 충분한 면적을 가질 수 있으며, 일부는 모듈(110)을 통과하도록 허용된다.

또는, 망막에서 반사된 빛이 빔스플리터(28)를 통해 모듈에 직접 도달할 수 있도록 검출기(18)는 점선 처리된 아웃라인으로 나타나는 전체 반사경과 함께 아래쪽에 설치해도 된다.

상기 반사경은 빛을 확산시키기 때문에, 망막에 의해 반사된 빛 중 일부는 여전히 반사경에 도달하지만 빔스플리터를 사용할 때 도달하게 되는 만큼의 빛은 아니다.

어느 경우든, 빔스플리터(또는, 반사경)(113)와 검출기는 안경테의 사이드암 에 쉽게 장착할 수 있는 매우 콤팩트한 배치를 가능하게 하는 미니어처 구성요소이다.

설명을 쉽게 하기 위해, 예를 들어 왼쪽에서 오른쪽으로 수직축을 중심으로 눈을 회전시키는 것만 고려한다.

단, 수평축에 대해 상대적인 눈의 회전, 즉 위쪽과 아래쪽은 동일한 원리가 적용되어, 양쪽 축에 대해 상대적인 동시회전 뿐만 아니라 양 방향으로의 회전에 대해 모듈(110)이 보상하는 것에 주목된다.

도 23은 리니어모터(도시하지 않음)에 의해 횡방향 이동으로 특정된 한 쌍의 백투백 직각 프리즘(114,115)으로 이루어진 모듈의 일부에 대한 세부사항을 도식적으로 보여준다.

제1위치에서는, 제1프리즘(114)에 수평으로 입사하는 광빔이 반대면에서 굴절되어 제2프리즘(115)의 수직면에 부딪힌 후 다시 반대면에서 굴절되어 수평으로 사출된다.

점선으로 나타낸 프리즘(115')에 의해 표시된 것처럼 제2프리즘을 약간 오른쪽으로 이동시키면, 제1프리즘(114)에서 나오는 빔은 제2프리즘(115)의 하방인 수직면으로 들어가

양에 의해 수직으로 변위된 반대면에서 빠져나간다.

제1미니어처 리니어모터(도시하지 않음)는 제1프리즘(114)을 향하거나 또는 제1프리즘(114)으로부터 멀어지도록 필요에 따라 이동시키기 위해 제2프리즘(115)에 동작 가능하게 결합되며, 상기 모듈(110)의 도식상 상세와 미세기계스캐너(17)와 볼록 구면거울(23) 및 광원(13,15)에 대해 그 공간적 배치를 나타내는 도 24a, 24b를 참고하여 설명될 수 있다.

도 24a 및 도 24b는 서로 직교하는 두 개의 축에서 본 모듈 및 관련 광학 부품의 세부사항을 각각 나타내고 있다.

따라서, 도 24a는 안경테의 사이드바를 따라 x방향으로의 광학부품을 나타내며, 한편, 도 24b는 사이드바의 평면에 대해 정상적인 y방향(즉, 상기 종이로 향하는 방향)으로의 광학부품을 나타낸다.

거울(116)은 스캐너(17)의 하류에 배치되어 Y축을 따라 거울을 양방향으로 이동시키기 위한 제2리니어모터(117)에 결합되어 있다.

도 24b에 나타내는 프리즘(114,115)은 볼록 구면거울(23)과 거울(116) 사이에 위치한다.

거울(116)의 위치 이동은 동공에 대해 정상적인 평면상의 초점을 제1방향으로 이동시키고, 프리즘(115)의 이동은 제1방향에 수직인 제2방향으로 동일 평면상의 초점을 이동시킨다.

따라서, 프리즘(115) 및 거울(116)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 변위시킴으로써, 빔스플리터(28)에 의해 반사된 빔은 상하 및/또는 좌우운동에 의한 동공의 움직임에 관계없이 동공 쪽으로 방향을 바꿀 수 있다.

또한, 보정이 매우 신속하게 이루어질 수 있으며 광학부품을 안경프레임의 사이드바에 내장할 수 있어, 일체형 마운팅유닛으로 기능하므로 별도의 마운팅유닛으로 지지할 필요가 없다.

이상과 같이, 망막의 혈관은 이미징디바이스(18)의 비가시 적외선에 의해 촬상(image)된다.

연속된 이미지 프레임 간의 비교를 통해 두 직교축에 대해 상대적인 눈의 회전 각도를 계산할 수 있다.

그런 다음, 이 정보는 빔스플리터(28)에 의해 반사된 빛을 동공을 향해 재정렬하기 위한 적정양에 의해 프리즘(115) 및 거울(116)을 이동시키기 위해 사용된다.

상기 실시예에 대한 설명은 제한적인 것이 아니며, 명세서의 일부로 간주되는 부가된 클레임에 의해서만 제공되는 보호범위를 제한하려는 것이 아니다.

스캔 및 추적장치는 일반 안경테에 장착하기 위한 치수가 바람직하지만 다른 헤드기어에 장착할 수도 있어 별도의 품목으로 제조될 수 있다.

예를 들어, 머리에 장착된 증강현실이나 가상현실 시스템이나 조종사나 저격수의 헬멧에 용도에 따라 장착할 수 있다.

또한, 본 발명의 특징 중 일부는 적절하게 프로그램된 컴퓨터 장치일 수도 있다는 점도 이해될 것이다.

마찬가지로, 본 발명은 본 발명의 방법을 실행하기 위해 기계 판독 가능한 프로그램을 고려한다.

본 발명은 또한 본 발명의 방법을 실행하기 위해 기계가 실행할 수 있는 명령 프로그램을 명백하게 구현하는 기계 판독 가능한 메모리를 검토한다.

조합의 개요:

하나 이상의 실시예와 관련하여 기술된 특징은 그러한 실시예에 대한 제한보다는 예를 통해 기술된다는 점에 유의해야 한다.

따라서, 달리 명시되지 않거나 특정 조합이 명확하게 허용되지 않는 한 일부 실시예만을 참고하여 기술되는 선택적 특징들은 다른 모든 실시예에도 또한 마찬가지로 적용될 수 있다고 가정된다.

그러나, 충분한 명확성을 위하여 그리고 본 발명이 허용된 관할권 내에서 여러 종속성에 대해 명확한 지원을 제공하기 위하여 다음 문구를 포함한다.

실시예 1: 사용자의 눈앞에 위치시키기 위해 적어도 하나의 개구부를 갖는 헤드기어에 장착되도록 구성된 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치로서, 상기 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치는 다음과 같이 구성된다.

상기 헤드기어에 부착하기 위해 일체형 또는 분리 구성된 마운팅유닛,

망막의 일부분을 스캔 및 이미징하기 위해 사용자의 동공을 통해 비가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 비가시광원,

상기 일부분 내의 망막상에 기입할 수 있도록 상기 동공을 통해 가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 적어도 하나의 가시광원,

비가시광 및 가시광으로 망막의 상기 일부분을 스캔하기 위해 마운팅유닛에 의해 지원되는 2차원스캐닝광학,

적어도 망막의 상기 일부분에 의해 반사되는 비가시광을 수광하고 이미지를 저장하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 이미징디바이스, 및

망막 내의 상기 일부분의 위치를 특정하기 위한 기준점으로써 제공하기 위한 2차원 공간에서의 원점 채굴을 저지하기 위해 상기 2차원스캐닝광학과 함께 작동되는 교정유닛.

실시예 2: 실시예 1에 따른 장치로 교정유닛은 다음과 같이 구성된다.

(a) 가시광으로 망막에 가상 이미지를 투사한다.

(b) 눈으로 본 실제 이미지와 투영된 가상 이미지를 비교한다.

(c) 영상이 일치할 때까지 상기 2차원스캐닝광학을 조정한다.

실시예 3: 실시예 1 또는 2에 따른 장치로 교정유닛은 다음과 같이 구성된다.

(d) 망막 구조의 이미지를 얻기 위해 망막에서 반사된 비가시광을 촬영한다.

(e) 시신경이 망막과 만나는 광학디스크를 식별하기 위해 상기 이미지를 처리한다.

(f) 사용자가 앞을 똑바로 바라볼 때 광학디스크의 중심에 대응하는 망막에 원점을 표시한다.

(g) 알려진 각도(a)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시킴으로써 추적되는 동공의 각운동에 대응하는 망막의 제2 지점을 결정한다. 그리고,

(h) 원점과 제2 지점 사이의 망막에서 측정된 변위(d)와 2차원스캐닝광학의 알려진 회전각도(a)와의 상관관계를 보여준다.

여기서, 가시광은 주어진 각도(b)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시킴으로써 원점으로부터 거리 D로 변위된 망막 상의 원하는 점으로 향하게 될 수도 있다.

실시예 4: 실시예 1~3 중 어느 하나에 따른 장치로, 마운팅유닛이 헤드기어로부터 분리되고 게다가 헤드기어에 대해 상대적인 동공의 움직임을 추적하기 위해 헤드기어에 대해 마운팅유닛을 회전시키기 위한 모터를 포함한다.

실시예 5: 실시예 1~4 중 어느 하나에 따른 장치로. 상기 헤드기어는 안경테를 구성하는 안경이고, 상기 안경테는 사용자의 눈앞에 각각 배치하기 위한 한 쌍의 개구부로 정의되며 한 쌍의 사이드암을 가지고 있다.

안경테는 프로필이 낮고 최대 깊이가 5mm를 초과하지 않는다.

실시예 6: 실시예 5에 따른 장치는 다음을 포함한다.

사용자의 동공(14)을 통해 비가시광을 유도하여 망막의 일부를 스캔 및 촬상하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 비가시광원(11),

동일한 부분 내의 망막상에 기입할 수 있도록 동공을 통해 가시광과 동일선상에 가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 가시광원(15),

비가시광 및 가시광으로 망막 부분을 스캔하기 위해 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 미세기계스캐너(17),

적어도 망막에 의해 반사되는 비가시광을 수광하고 이미지를 저장하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지된 이미징디바이스(18), 및

망막 스캔 부분의 위치를 특정하기 위한 기준점으로써 제공되도록 2차원 공간에서의 원점을 판정하기 위한 미세기계스캐너(17)와 연동하여 작동하는 카메라(19).

실시예 7 : 가시광원(15)은 적색, 청색 및 녹색의 색성분을 포함하고, 이들 모두는 비가시광과 서로 동일선상에 놓이는 빛을 안내하기 위해 구성된다.

실시예 8: 실시예 7에 따른 장치로, 여기서 가시광원 각각은 광원에서 방출되는 빛에 대해 45도의 각도로 향하는 각각의 반투명 빔스플리터(16)를 통해 안경테의 측면으로부터 안내된다.

빔스플리터는 반사된 빔이 광원에 직교하도록 90도로 빛을 반사하며 비가시광과 가시광이 동일선상에 놓이도록 일렬로 직결된 연속적인 빔스플리터를 통과한다.

실시예 9: 실시예 7 또는 8에 따른 장치이며, 다음을 포함한다.

비가시광 및 가시광을 90도로 미세기계스캐너(17)로 반사하기 위한 제1빔스플리터(21),

표면이 제1빔스플리터(21)와 평행한 평면의 새미 반사형 제2빔스플리터(22)를 덮도록 스캐너(17)가 서로 직교하는 두 개의 축을 따라 빛을 반사하도록 지시하는 제어유닛,

제2빔스플리터(22)의 각 점에 영향을 주고 상기 제2빔스플리터(22)의 각 점에 의해 반사되는 빛을 수광하기 위해 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 볼록 구면거울(23), 및

제2빔스플리터에 의해 반사된 빛을 표면상에 수광하고 상기 빛을 눈을 향해 반사시켜 동공을 통해 망막(24)으로 향하도록 하기 위해 스캐너(17)와 구면거울(23) 사이에 배치되는 평면의 새미반사형 제3빔스플리터(28).

실시예 10: 이 장치는 스캐너(17)와 구면거울(23)이 안경테의 각 개구부의 반대쪽에 장착되는 실시예 5 ~ 9 중 어느 하나에 따른다.

실시예 11: 실시예 10에 따른 장치로써, 스캐너(17)는 안경테(11)의 브릿지(36)에 근접하여 장착되며 구면거울(23)은 안경테의 사이드암(38)에 근접하여 장착된다.

실시예 12: 실시예 10에 따른 장치로써, 구면거울(23)이 안경테(11)의 브릿지(36)에 근접하여 장착되고 스캐너(17)는 안경테의 사이드암(38)에 근접하여 장착되어 있다.

실시예 13: 실시예 6 ~ 12 중 어느 하나에 따른 장치로써, 마운팅유닛(12)이 마이크로모터(20)에 의해 안경테(11)에 회전 가능하게 결합되어 안경테에 대해 마운팅유닛의 상대적인 회전각이 제한될 수 있다.

실시예 14: 실시예 6 ~ 12 중 어느 하나에 따른 장치로써, 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 모듈(110)과, 눈의 회전을 추적하고 동공과의 정렬을 유지하기 위해 광학부품 세트를 상호 직교축을 따라 이동시키는 제1 및 제2미니리니어모터(117)를 포함한다.

실시예 15: 실시예 14에 따른 장치로써, 모듈(110)은 제1리니어모터에 의한 상대적인 횡방향 이동을 위해 구성된 한 쌍의 백 투 백 직각 제1 및 제2프리즘(114,115)을 포함한다.

입사빔은 스캐너(17)에 의해 제1프리즘(114)의 수직면으로 향하며, 반대면에서 굴절되어 제2프리즘(115)의 수직면에 부딪혀 입사빔에 평행한 출구빔으로써 다시 배출된다.

수평이동 제2프리즘은 출구빔의 수직변위(

)를 유도한다.

실시예 16: 실시예 14 또는 실시예 15에 따른 장치로써, 스캐너(17)의 하류에 배치되어 하기 거울을 동공과의 정렬을 유지하는 양만큼 이동시키는 제2리니어모터(117)에 결합되는 거울(116)을 더 포함한다.

실시예 17: 실시예 6 ~ 16 중 어느 하나에 따른 장치로써, 이미징디바이스(19)에 의해 보이는 장면의 실제 이미지 또는 가상 이미지 중 어느 한쪽을 사용자가 볼 것인지를 제어하는 전자셔터(105); 및 전자셔터(105)를 개폐하고 얻은 각각의 손상 및 선명한 이미지를 수신하기 위한 것으로써, 선명한 이미지와 손상된 이미지를 비교하고 흐림을 줄이기 위해 물체의 스캔을 변경하는 방법을 계산하도록 구성된 프로세서(88);를 더 포함한다.

실시예 18: 실시예 17에 따른 장치로써, 전자셔터(105)는 프로세서(88)에 의해 전자적으로 각 편파가 제어되는 한 쌍의 편파소자(105',105")를 포함한다.

실시예 19: 실시예 17 또는 18에 따른 장치로써, 프로세서는 더 많은 픽셀을 갖는 가상이미지를 생성하기 위해 시야와 해상도를 조정하여 흐릿함을 줄이도록 구성되어 있어, 그렇지 않으면 얻어지는 것보다 더 선명하게 나타난다.

실시예 20: 실시예 17 ~ 19 중 어느 하나에 따른 장치로써, 프로세서는 스캐너의 해상도를 조정하기 위해 시야 및 스캐닝 각도를 변경함으로써 배율이 바뀌도록 구성된다.

실시예 21: 실시예 17에 따른 장치로써, 시야장애가 발생되어 이에 따라 상기 프로세서가 전자셔터(105)의 개폐로 얻은 각각의 손상 및 선명한 이미지를 수신하도록 구성되며, 선명한 이미지를 손상 이미지와 비교하고, 흐림을 줄이기 위해 초점 길이를 조정하기 위한 액체보정렌즈를 더 포함한다.

실시예 22: 다음과 같이 구성된 헤드기어로써;

사용자의 각각의 눈앞에 배치하기 위해 한 쌍의 개구부를 정의하는 프레임; 및

상기 실시예 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치;를 포함하고,

상기 장치는 사용자의 각 눈의 망막 일부를 스캐닝 및 촬상하기 위해 각각의 마운팅유닛에 의해 헤드기어에 장착된다.

실시예 23: 실시예 22에 따른 상기 헤드기어로써, 여기서 프레임은 한 쌍의 사이드암을 갖는 안경프레임이다.

실시예 24: 실시예 22 또는 23에 따른 상기 헤드기어로써, 상기 헤드기어에 대해 상대적인 동공의 움직임을 추적하기 위해 마운팅유닛을 회전시키기 위한 프레임에 의해 지지되는 모터를 더 포함한다.

실시예 25: 실시예 22 또는 23에 따른 상기 헤드기어로써, 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 모듈(110)을 더 포함하고, 눈의 회전을 추적하여 동공과의 정렬을 유지하기 위해 광학부품 세트를 상호 직교축을 따라 이동시키는 제1, 2미니어처리니어모터(117)를 더 포함한다.

실시예 26: 실시예 25에 따른 상기 헤드기어로써, 상기 모듈은 제1리니어모터에 의한 상대적인 횡방향 이동을 위해 구성된 한 쌍의 백 투 백 직각 제1, 2프리즘(114, 115)을 포함하고, 입사빔은 스캐너(17)에 의해 제1프리즘(114)의 수직면으로 향하고, 반대면에서 굴절되어 제2프리즘(115)의 수직면에 부딪히며, 여기서 상기 입사빔에 평행한 출구빔으로써 배출되어 반대면에 다시 굴절되며, 수평운동을 하는 상기 제2프리즘은 출구빔의 수직변위(

)를 유도한다.

실시예 27: 실시예 25 또는 26에 따른 상기 헤드기어로써, 상기 스캐너(17)의 하류에 배치되고, 동공과의 정렬을 유지하는 양만큼 하기 거울을 소정 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2리니어모터(117)와 결합되는 거울(116)을 더 포함한다.

실시예 28: 실시예 22 내지 27 중 어느 하나에 의한 헤드기어로써, 상기 헤드기어로부터 떨어진 공간에서의 물체의 3차원구면좌표(r,θ,φ)를 결정하기 위한 물체지향 액세서리를 더 포함하고,

상기 액세서리는,

물체의 서로 다른 지점을 향해 각 광선이 안내되도록 구성된 두 개의 레이저다이오드;

물체 위의 대응 지점에서 상기 빔의 각 반사를 감지하도록 구성된 두 개의 검출기;

물체의 표면을 촬영하도록 구성된 영역센서; 및

상기 검출기 및 영역 센서에 결합되며, 상기 빔에 의해 전파되는 각 거리(r1,r2)를 측정하고 이것으로부터 헤드기어에 대해 상대적인 물체의 요(θ)를 결정하도록 구성된 프로세서; 를 더 포함하며,

상기 프로세서는, 이미지센서를 스캔하여 이것으로부터 상기 헤드기어에 대해 상대적인 물체의 피치(φ)를 결정하도록 구성된다.

실시예 29: 실시예 22에 의존하는 경우의 실시예 28에 따른 상기 헤드기어로써, 레이저다이오드, 검출기 및 영역센서가 안경프레임의 사이드암에 장착된다.

실시예 30: 실시예 28 또는 29에 따른 상기 헤드기어로써, 교정수단은 사용자가 본 장면을 촬영하기 위해 헤드기어에 장착된 전방주시카메라를 포함한다.

실시예 31: 사용자의 시선에서의 관심포인트에 소형 물체를 정렬하기 위해 실시예 28의 헤드기어를 착용한 사용자를 지원하는 방법으로써,

상기 방법은 다음과 같이 구성된다.

(a) 사용자가 본 장면을 이미징한다.

(b) 동공의 시선 방향에 대응하는 망막상의 지점에 제1가이드마크를 기입한다.

(c) 물체의 순간적인 방향에 대응하는 망막상의 지점에 제2가이드마크를 기록한다. 그리고,

(d) 사용자의 시선이 관심 지점에 고정되는 동안 관심 지점에 물체를 정렬시키기 위해 물체의 방향을 변경하고 제1, 2가이드마크가 일치할 때까지(c) 반복한다.

실시예 32: 실시예 22 내지 30 중 어느 하나의 헤드기어를 착용한 사용자의 시선에서의 원거리 물체의 범위(R)를 추정하는 방법으로써,

상기 방법은 다음을 포함한다.

(a) 적어도 한쪽 눈으로 물체를 촬영한다.

(b) 스캐닝광학의 회전에 기초한 상기 눈의 동공의 회전각(a)을 결정한다.

(c)

에 따라 측정된 각도(a)와 미리 결정된 동공간 거리(d)로부터 상기 범위를 계산한다. 여기서, 각도(a)는 라디안 단위이다.

실시예 33: 실시예 22 내지 30 중 어느 하나에 따른 상기 헤드기어를 착용한 한명 이상의 고정병사를 원격 지휘하여 두 개 이상의 표적을 포함한 전장에서의 특정 표적에 발포하도록 지시하며 상기 병사들은 각각 고유의 식별성 및 표시부호를 가지도록 하는 원격지시방법으로써,

상기 방법은 원격 명령 제어 센터에 의해 수행되는 다음 단계를 포함한다.

(a) 모든 병사의 각 위치를 보여주는 전장 이미지를 획득한다.

(b) 각 병사가 적어도 한 명의 다른 병사를 교대로 응시하도록 지시하고 쌍을 이루는 각 병사들 사이의 거리를 결정한다.

(c) 각 병사가 교대로 상기 병사의 사격 범위 내의 모든 표적을 응시하도록 지시한다.

(d) 모든 병사 사이의 각 거리를 알 수 있을 때까지 (c)와 (d)를 반복하고, 그것에 의해 전장의 계획을 수립하여 각 병사의 사격 범위에 있는 병사들과 및 표적들을 식별할 수 있도록 한다. 그리고,

(e) 각 병사에 대해 교대로 각 병사의 범위 내에 있는 모든 표적 중 적합한 표적을 결정하고, 선택된 표적을 향하는 지점에서 병사의 망막상에 기록되도록 사전 할당된 표시 부호를 전달한다.

실시예 34: 실시예 22 내지 30 중 어느 하나에 따른 상기 헤드기어를 착용한 사용자에게 물체의 확대도를 제공하는 방법으로써, 여기서 물체를 헤드기어없이 볼 때 상기 물체는 망막의 좁은 부분에서 촬상되며,

상기 방법은 다음 단계를 포함한다.

(a) 물체의 디지털 이미지 획득한다.

(b) 확대된 시야를 나타내기 위해 사용자의 망막의 확장된 부분에 상기 이미지를 기입한다.

실시예 35: 고해상도로 지형도에 접근할 수 있는 개방 또는 협소공간에 지피에스(GPS)를 필요로 하지 않고, 실시예 22 내지 30 중 어느 하나에 따른 상기 헤드기어를 착용한 사용자의 정확한 내비게이션 방법으로써,

상기 방법은 다음과 같이 구성된다.

(a) 사용자가 선택한 원거리 장면에서 하나 이상의 구별되는 랜드마크 식별한다.

(b) 선택된 랜드마크 또는 랜드마크의 총합에서 적어도 세 가지의 구별되는 특징을 결정하고, 각각의 구별되는 특징에 가이드마크를 붙여 사용자가 구별되는 특징을 식별한다.

(c) 사용자에게 각각의 상기 구별되는 특징들에 시선을 설정하여 이 시선이 가이드마크와 일치되도록 지시한다.

(d) 사용자의 헤드기어에 있는 2차원스캐닝광학의 측정된 회전각을 기반으로 사용자의 시선 방향을 측정한다.

(e) 식별된 각 특징의 공간 내의 정확한 위치를 사용자의 망막 상의 좌표와 연관시킨다. 그리고,

(f) 선택한 랜드마크를 기준으로 사용자의 현재 위치를 계산하여 사용자의 시선을 열린 공간 또는 제한된 공간에 매핑(mapping)한다.

실시예 36: 실시예 35에 따른 방법으로써,

(g) 개방 또는 제한된 공간에서 사용자가 지시해야 하는 원격 위치를 식별한다.

(h) 상기 지형도로부터 사용자의 현재 위치에서 원격 위치까지의 경로를 결정한다.

(i) 원격 위치에 도달하기 위한 사용자에 대해 지시를 제공한다.

실시예 37: 실시예 22 내지 30 중 어느 하나에 따른 상기 헤드기어를 착용한 운전자에게 미리 설정된 시선방향에서의 비자발적인 이탈을 경고하는 방법으로써, 다음 방법을 포함한다.

(a) 운전자의 시선 방향을 모니터링한다.

(b) 시선 방향의 변동이 잠재적으로 위험한 운전 조건을 나타내는지를 판단한다.

(c) 만약 그렇다면, 운전자에게 경고한다.

실시예 38: 실시예 22 내지 30 중 어느 하나에 따른 상기 헤드기어를 착용한 사용자에 의해 증강현실(AR) 애플리케이션을 제어하는 방법으로써,

그 방법은 다음과 같다.

(a) AR 애플리케이션에서 물체를 식별하기 위한 사용자의 시선 방향을 모니터링한다.

(b) 물체를 새 위치로 이동시키기 위해 사용자의 시선 방향을 따라간다.

실시예 39: 실시예 22~30 중 어느 하나에 따른 상기 헤드기어를 착용한 각각의 원격 참석자는 각각 고유한 식별 및 표시부호를 가지며 이미지회의에서 연설할 때 복수의 상호 원격 참석자들에서 원격으로 지시하기 위한 방법으로써,

상기 방법은 회의 주최자가 실행하는 다음 단계를 포함한다.

(a) 각 참가자가 모든 참가자를 동시에 볼 수 있도록 각 참가자의 망막에 투영하기 위한 각 참가자의 이미지를 전달한다.

(b) 초대된 참가자의 망막상에 연설하기 위한 초대장을 작성하거나 초대된 참가자를 식별하는 각각의 고유 부호를 모든 참가자가 보는 스크린에 표시하여 각 참가자에게 연설할 시기를 지시한다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 대응 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 보정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.

10 : 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 11 : 안경테
12 : 마운팅유닛 13 : 저에너지 적외선다이오드
14 : 동공 15 : 레이저다이오드
16 : 반투명 빔스플리터 17 : 미세기계스캐너
18 : 이미징디바이스 19 : 카메라
20 : 마이크로모터 21 : 제1빔스플리터
22 : 제2빔스플리터 23 : 구면거울
28 : 제3빔스플리터 29 : 반사경
30 : 포커싱렌즈 35, 35': 마운트
36 : 브릿지 37 : 모서리
38 : 사이드암 39 : 얼굴
40 : 용적갭 41 : 용적갭
42 : 용적갭 50 : 설치프레임
50a, 50b, 50c : 슬랫 51 : 중앙개구부
52 : 베어링어셈블리 54, 54' : 탄성패드
55 : 슬립링 60a, 60b : 정지병
61 : 사격범위 62a~62d : 표적
63a, 63b : 부호 65 : 종래의 스마트폰
66 : 유저 67 : 메뉴아이콘
68, 69 : 가상이미지 70 : 확대된 상세
71 : 시선 80 : 개체지향액세서리
81 : 물체 82, 82' : 레이저다이오드
83, 83' : 빔 84,84' : 다른 점
85,85' : 검출기 86,86' : 빔의 반사
87 : 영역센서 90 : 감광필름
95 : 사용자 96 : 먼 건물
97 : 먼 건물 98 : 가이드마크
100 : 빌딩 101 : 스마트폰
102 : 원격서버 103 : 인터넷
105 : 셔터 105',105" : 소자
110 : 모듈 111 : 빔
111' : 반사빔 111" : 초점을 맞춘 빔
113 : 빔스플리터 114 : 제1프리즘
115 : 제2프리즘 115' : 점선으로 나타낸 프리즘
116 : 거울 117 : 제2리니어모터

Claims

사용자의 눈앞에 위치시키기 위해 적어도 하나의 개구부를 갖는 헤드기어에 장착되도록 구성되고,
상기 헤드기어에 부착하기 위해 일체형 또는 분리 구성된 마운팅유닛;
망막의 일부분을 스캔 및 이미징하기 위해 사용자의 동공을 통해 비가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 비가시광원;
상기 일부분 내의 망막상에 기입할 수 있도록 상기 동공을 통해 가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 적어도 하나의 가시광원;
비가시광 및 가시광으로 망막의 상기 일부분을 스캔하기 위해 마운팅유닛에 의해 지원되는 2차원스캐닝광학;
적어도 망막의 상기 일부분에 의해 반사되는 비가시광을 수광하고 이미지를 저장하기 위해 상기 마운팅유닛에 의해 지지되는 이미징디바이스; 및
망막 내의 상기 일부분의 위치를 특정하기 위한 기준점으로써 제공하기 위한 2차원 공간에서의 원점 채굴을 저지하기 위해 상기 2차원스캐닝광학과 함께 작동되는 교정유닛;
을 포함하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제1항에 있어서,
상기 교정유닛은,
(a) 가시광으로 망막에 가상 이미지를 투사하고,
(b) 눈으로 본 실제 이미지와 투영된 가상 이미지를 비교하며,
(c) 영상이 일치할 때까지 상기 2차원스캐닝광학을 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제1항에 있어서,
상기 교정유닛은,
(a) 망막 구조의 이미지를 얻기 위해 망막에서 반사된 비가시광을 촬영하고,
(b) 시신경이 망막과 만나는 광학디스크를 식별하기 위해 상기 이미지를 처리하며.
(c) 사용자가 앞을 똑바로 바라볼 때 광학디스크의 중심에 대응하는 망막에 원점을 표시하고,
(d) 알려진 각도(α)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시킴으로써 추적되는 동공의 각운동에 대응하는 망막의 제2지점을 결정하며,
(e) 원점과 제2지점 사이의 망막에서 측정된 변위(d)와 2차원스캐닝광학의 알려진 회전각도(α)와의 상관관계를 보여주되,
여기서, 가시광은 (D/d)α에 의해 주어진 각도(β)를 통해 2차원스캐닝광학을 회전시킴으로써 원점으로부터 거리 D로 변위된 망막 상의 원하는 점으로 향하게 될 수도 있는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제1항에 있어서,
상기 마운팅유닛은 헤드기어로부터 분리되고 게다가 헤드기어에 대해 상대적인 동공의 움직임을 추적하기 위해 헤드기어에 대해 마운팅유닛을 회전시키기 위한 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제1항에 있어서,
상기 헤드기어는 안경테를 구성하는 안경이고,
상기 안경테는 사용자의 눈앞에 각각 배치하기 위한 한 쌍의 개구부로 정의되고 한 쌍의 사이드암을 포함하며,
상기 안경테는 프로필이 낮고 최대 깊이가 5mm를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제5항에 있어서,
사용자의 동공(14)을 통해 비가시광을 유도하여 망막의 일부를 스캔 및 촬상하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 비가시광원(11);
동일한 부분 내의 망막상에 기입할 수 있도록 동공을 통해 가시광과 동일선상에 가시광을 유도하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 가시광원(15);
비가시광 및 가시광으로 망막 부분을 스캔하기 위해 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 미세기계스캐너(17);
적어도 망막에 의해 반사되는 비가시광을 수광하고 이미지를 저장하기 위해 상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지된 이미징디바이스(18); 및
망막 스캔 부분의 위치를 특정하기 위한 기준점으로써 제공되도록 2차원 공간에서의 원점을 판정하기 위한 미세기계스캐너(17)와 연동하여 작동하는 카메라(19);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제6항에 있어서,
가시광원(15)은 적색, 청색 및 녹색의 색성분을 포함하고, 이들 모두는 비가시광과 서로 동일선상에 놓이는 빛을 안내하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제7항에 있어서,
상기 가시광원 각각은 광원에서 방출되는 빛에 대해 45도의 각도로 향하는 각각의 반투명 빔스플리터(16)를 통해 안경테의 측면으로부터 안내되고,
상기 빔스플리터는 반사된 빔이 광원에 직교하도록 90도로 빛을 반사하며 비가시광과 가시광이 동일선상에 놓이도록 일렬로 직결된 연속적인 빔스플리터를 각각 통과하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제7항에 있어서,
상기 비가시광 및 가시광을 90도로 미세기계스캐너(17)로 반사하기 위한 제1빔스플리터(21);
표면이 상기 제1빔스플리터(21)와 평행한 평면의 새미 반사형 제2빔스플리터(22)를 덮도록 스캐너(17)가 서로 직교하는 두 개의 축을 따라 빛을 반사하도록 지시하는 제어유닛;
상기 제2빔스플리터(22)의 각 점에 영향을 주고 상기 제2빔스플리터(22)의 각 점에 의해 반사되는 빛을 수광하기 위해 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 볼록 구면거울(23); 및
상기 제2빔스플리터에 의해 반사된 빛을 표면상에 수광하고 상기 빛을 눈을 향해 반사시켜 동공을 통해 망막(24)으로 향하도록 하기 위해 스캐너(17)와 구면거울(23) 사이에 배치되는 평면의 새미반사형 제3빔스플리터(28);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제5항에 있어서,
상기 스캐너(17)와 구면거울(23)은 상기 안경테의 각 개구부의 반대쪽에 장착되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제10항에 있어서,
상기 스캐너(17)는 상기 안경테(11)의 브릿지(36)에 근접하여 장착되며 상기 구면거울(23)은 상기 안경테의 사이드암(38)에 근접하여 장착되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제10항에 있어서,
상기 구면거울(23)은 상기 안경테(11)의 브릿지(36)에 근접하여 장착되고 상기 스캐너(17)는 안경테의 사이드암(38)에 근접하여 장착되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제6항에 있어서,
상기 마운팅유닛(12)은 마이크로모터(20)에 의해 상기 안경테(11)에 회전 가능하게 결합되어 상기 안경테에 대해 상기 마운팅유닛의 상대적인 회전각이 제한될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제6항에 있어서,
상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 모듈(110)과, 눈의 회전을 추적하고 동공과의 정렬을 유지하기 위해 광학부품 세트를 상호 직교축을 따라 이동시키는 제1, 2미니어처리니어모터(117)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제14항에 있어서,
상기 모듈(110)은 상기 제1리니어모터에 의한 상대적인 횡방향 이동을 위해 구성된 한 쌍의 백 투 백 직각 제1, 2프리즘(114,115)을 포함하고,
입사빔은 상기 스캐너(17)에 의해 상기 제1프리즘(114)의 수직면으로 향하며, 반대면에서 굴절되어 상기 제2프리즘(115)의 수직면에 부딪혀 상기 입사빔에 평행한 출구빔으로써 배출되고,
수평 이동하는 상기 제2프리즘은 상기 출구빔의 수직변위(
)를 유도하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제14항에 있어서,
상기 스캐너(17)의 하류에 배치되어 하기 거울을 동공과의 정렬을 유지하는 양만큼 이동시키는 상기 제2리니어모터(117)에 결합되는 거울(116)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제6항에 있어서,
상기 이미징디바이스(19)에 의해 보이는 장면의 실제 이미지 또는 가상 이미지 중 어느 한쪽을 사용자가 볼 것인지를 제어하는 전자셔터(105); 및
상기 전자셔터(105)를 개폐하고 얻은 각각의 손상 및 선명한 이미지를 수신하기 위한 것으로써, 선명한 이미지와 손상된 이미지를 비교하고 흐림을 줄이기 위해 물체의 스캔을 변경하는 방법을 계산하도록 구성된 프로세서(88);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제17항에 있어서,
상기 전자셔터(105)는 상기 프로세서(88)에 의해 전자적으로 각 편파가 제어되는 한 쌍의 편파소자(105',105")를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제17항에 있어서,
상기 프로세서는 더 많은 픽셀을 갖는 가상이미지를 생성하기 위해 시야와 해상도를 조정하여 흐릿함을 줄이도록 구성되어 이에 따라 그렇지 않으면 얻어질 수도 있을 것보다 더 선명하게 나타나도록 하는 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제17항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 스캐너의 해상도를 조정하기 위해 시야 및 스캐닝 각도를 변경함으로써 배율이 바뀌도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
제17항에 있어서,
시야장애가 발생되어 이에 따라 상기 프로세서가 상기 전자셔터(105)의 개폐로 얻은 각각의 손상 및 선명한 이미지를 수신하도록 구성되며, 상기 선명한 이미지를 상기 손상 이미지와 비교하고, 흐림을 줄이기 위해 초점 길이를 조정하기 위한 액체보정렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치.
사용자의 각각의 눈앞에 배치하기 위해 한 쌍의 개구부를 정의하는 프레임; 및
상기 청구항 1 내지 21 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치;
를 포함하고,
상기 장치는 사용자의 각 눈의 망막 일부를 스캐닝 및 촬상하기 위해 각각의 마운팅유닛에 의해 하기 헤드기어에 장착되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제22항에 있어서,
상기 프레임은 한 쌍의 사이드암을 갖는 안경프레임인 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제22항에 있어서,
상기 헤드기어에 대해 상대적인 동공의 움직임을 추적하기 위해서 상기 마운팅유닛을 회전시키기 위해 상기 프레임에 의해 지지되는 모터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제22항에 있어서,
상기 마운팅유닛(12)에 의해 지지되는 모듈(110)을 더 포함하고, 눈의 회전을 추적하여 동공과의 정렬을 유지하기 위해 광학부품 세트를 상호 직교축을 따라 이동시키는 제1, 2미니어처리니어모터(117)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제25항에 있어서,
상기 모듈은 상기 제1리니어모터에 의한 상대적인 횡방향 이동을 위해 구성된 한 쌍의 백 투 백 직각 제1, 2프리즘(114, 115)을 포함하고,
입사빔은 상기 스캐너(17)에 의해 상기 제1프리즘(114)의 수직면으로 향하고, 반대면에서 굴절되어 상기 제2프리즘(115)의 수직면에 부딪히며, 여기서 상기 입사빔에 평행한 출구빔으로써 배출되어 반대면에 다시 굴절되고,
수평운동을 하는 상기 제2프리즘은 상기 출구빔의 수직변위(
)를 유도하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제25항에 있어서,
상기 스캐너(17)의 하류에 배치되고, 동공과의 정렬을 유지하는 양만큼 하기 거울을 소정 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2리니어모터(117)와 결합되는 거울(116)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제22항에 있어서,
상기 헤드기어로부터 떨어진 공간에서의 물체의 3차원구면좌표(r,θ,φ)를 결정하기 위한 물체지향 액세서리를 더 포함하고,
상기 액세서리는,
물체의 서로 다른 지점을 향해 각 광선이 안내되도록 구성된 두 개의 레이저다이오드;
물체 위의 대응 지점에서 상기 빔의 각 반사를 감지하도록 구성된 두 개의 검출기;
물체의 표면을 촬영하도록 구성된 영역센서; 및
상기 검출기 및 영역 센서에 결합되며, 상기 빔에 의해 전파되는 각 거리(r1,r2)를 측정하고 이것으로부터 헤드기어에 대해 상대적인 상기 물체의 요(θ)를 결정하도록 구성된 프로세서;
를 더 포함하며,
상기 프로세서는, 이미지센서를 스캔하여 이것으로부터 상기 헤드기어에 대해 상대적인 물체의 피치(φ)를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제28항에 있어서,
상기 레이저다이오드, 검출기 및 영역센서는 상기 안경프레임의 상기 사이드암에 장착되는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
제28항에 있어서,
상기 교정수단은 사용자가 본 장면을 촬영하기 위해 상기 헤드기어에 장착된 전방주시카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치를 위한 헤드기어.
사용자의 시선에서의 관심포인트에 소형 물체를 정렬하기 위해 상기 청구항 28의 헤드기어를 착용한 사용자를 지원하는 것으로써,
(a) 사용자가 본 장면을 이미징하고,
(b) 동공의 시선 방향에 대응하는 망막상의 지점에 제1가이드마크를 기입하며,
(c) 물체의 순간적인 방향에 대응하는 망막상의 지점에 제2가이드마크를 기록하고,
(d) 사용자의 시선이 관심 지점에 고정되는 동안 관심 지점에 물체를 정렬시키기 위해 물체의 방향을 변경하고 제1, 2가이드마크가 일치할 때까지 (c)를 반복하는,
단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
상기 청구항 22의 상기 헤드기어를 착용한 사용자의 시선에서의 원거리 물체의 범위(R)를 추정하는 것으로써,
(a) 적어도 한쪽 눈으로 물체를 촬영하고,
(b) 스캐닝광학의 회전에 기초한 상기 눈의 동공의 회전각(α)을 결정하며,
(c)
에 따라 측정된 각도(α)와 미리 결정된 동공간 거리(d)로부터 상기 범위를 계산하는,
단계들을 갖는 방법(여기서, 각도(α)는 라디안 단위)을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
청구항 22에 따른 상기 헤드기어를 착용한 한명 이상의 고정병사를 원격 지휘하여 두 개 이상의 표적을 포함한 전장에서의 특정 표적에 발포하도록 지시하며 상기 병사들은 각각 고유의 식별성 및 표시부호를 가지도록 하는 원격지시로써,
(a) 모든 병사의 각 위치를 보여주는 전장 이미지를 획득하고,
(b) 각 병사가 적어도 한 명의 다른 병사를 교대로 응시하도록 지시하고 쌍을 이루는 각 병사들 사이의 거리를 결정하며,
(c) 각 병사가 교대로 상기 병사의 사격 범위 내의 모든 표적을 응시하도록 지시하고,
(d) 모든 병사 사이의 각 거리를 알 수 있을 때까지 (c)와 (d)를 반복하고, 그것에 의해 전장의 계획을 수립하여 각 병사의 사격 범위에 있는 병사들과 및 표적들을 식별할 수 있도록 하며,
(e) 각 병사에 대해 교대로 각 병사의 범위 내에 있는 모든 표적 중 적합한 표적을 결정하고, 선택된 표적을 향하는 지점에서 병사의 망막상에 기록되도록 사전 할당된 표시 부호를 전달하기 위해 원격 명령 제어 센터에 의해 수행되는,
상기 단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
상기 청구항 22에 따른 상기 헤드기어를 착용한 사용자에게 물체의 확대도를 제공하는 것으로써, 여기서 물체를 헤드기어없이 볼 때 상기 물체는 망막의 좁은 부분에서 촬상되며,
(a) 물체의 디지털 이미지 획득하고,
(b) 확대된 시야를 나타내기 위해 사용자의 망막의 확장된 부분에 상기 이미지를 기입하는,
단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
고해상도로 지형도에 접근할 수 있는 개방 또는 협소공간에 지피에스(GPS)를 필요로 하지 않고, 상기 청구항 22에 따른 상기 헤드기어를 착용한 사용자의 정확한 내비게이션으로써,
(a) 사용자가 선택한 원거리 장면에서 하나 이상의 구별되는 랜드마크를 식별하고,
(b) 선택된 랜드마크 또는 랜드마크의 총합에서 적어도 세 가지의 구별되는 특징을 결정하고, 각각의 구별되는 특징에 가이드마크를 붙여 사용자가 구별되는 특징을 식별하며,
(c) 사용자에게 각각의 상기 구별되는 특징들에 시선을 설정하여 이 시선이 가이드마크와 일치되도록 지시하고,
(d) 사용자의 헤드기어에 있는 2차원스캐닝광학의 측정된 회전각을 기반으로 사용자의 시선 방향을 측정하며,
(e) 식별된 각 특징의 공간 내의 정확한 위치를 사용자의 망막 상의 좌표와 연관시키고,
(f) 선택한 랜드마크를 기준으로 사용자의 현재 위치를 계산하여 사용자의 시선을 열린 공간 또는 제한된 공간에 매핑하는,
단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
제35항에 있어서,
(j) 개방 또는 제한된 공간에서 사용자가 지시해야 하는 원격 위치를 식별하고,
(k) 상기 지형도로부터 사용자의 현재 위치에서 원격 위치까지의 경로를 결정하며,
(l) 원격 위치에 도달하기 위한 사용자에 대해 지시를 제공하는,
단계들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
상기 청구항 22에 따른 상기 헤드기어를 착용한 운전자에게 미리 설정된 시선방향에서의 비자발적인 이탈을 경고하는 것으로써,
(a) 운전자의 시선 방향을 모니터링하고,
(b) 시선 방향의 변동이 잠재적으로 위험한 운전 조건을 나타내는지를 판단하며,
(c) 만약 그렇다면, 운전자에게 경고하는,
단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
상기 청구항 22에 따른 상기 헤드기어를 착용한 사용자에 의해 증강현실(AR) 애플리케이션을 제어하는 것으로써,
(a) AR 애플리케이션에서 물체를 식별하기 위한 사용자의 시선 방향을 모니터링하고,
(b) 물체를 새 위치로 이동시키기 위해 사용자의 시선 방향을 따라가는,
단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.
상기 청구항 22에 따른 상기 헤드기어를 착용한 각각의 원격 참석자는 각각 고유한 식별 및 표시부호를 가지며 이미지회의에서 연설할 때 복수의 상호 원격 참석자들에서 원격으로 지시하기 위한 것으로써,
회의 주최자가 실행하되,
(a) 각 참가자가 모든 참가자를 동시에 볼 수 있도록 각 참가자의 망막에 투영하기 위한 각 참가자의 이미지를 전달하고,
(b) 초대된 참가자의 망막상에 연설하기 위한 초대장을 작성하거나 초대된 참가자를 식별하는 각각의 고유 부호를 모든 참가자가 보는 스크린에 표시하여 각 참가자에게 연설할 시기를 지시하는,
단계들을 갖는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래킹 스캐닝 레이저 광학장치 및 헤드기어에 따른 애플리케이션.