KR20240036326A - AR Glass Display Apparatus with Ultra-wide Angle and Sharpness - Google Patents

AR Glass Display Apparatus with Ultra-wide Angle and Sharpness Download PDF

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KR20240036326A
KR20240036326A KR1020220115008A KR20220115008A KR20240036326A KR 20240036326 A KR20240036326 A KR 20240036326A KR 1020220115008 A KR1020220115008 A KR 1020220115008A KR 20220115008 A KR20220115008 A KR 20220115008A KR 20240036326 A KR20240036326 A KR 20240036326A
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KR
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augmented reality
reality image
display device
lens
glass display
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KR1020220115008A
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Korean (ko)
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이진수
김성준
윤선규
이광훈
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한국광기술원
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Abstract

초광각 및 선명도를 구비하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서, 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터와 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상의 진행방향 및 빔 폭을 조정하는 멤스 미러와 상기 멤스 미러를 거쳐 분산되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈와 자신으로 입사되는 증강현실 영상은 반사시키고, 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광은 투과시키는 반투과 오목거울 및 상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상은 상기 반투과 오목거울로 진행시키며, 상기 반투과 오목거울에서 반사된 증강현실 영상 및 장치로 입사되는 광은 투과시키는 광 도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공한다.
Disclosed is an AR glass display device having an ultra-wide angle and clarity.
According to one aspect of this embodiment, the AR glass display device includes a projector that outputs an augmented reality image, a first lens that focuses the augmented reality image flowing into the projector, and a position at which the augmented reality image is focused by the first lens. A MEMS mirror placed in the MEMS mirror that adjusts the moving direction and beam width of the image, a Fresnel lens that adjusts the augmented reality image dispersed through the MEMS mirror into parallel light, and a MEMS mirror that reflects the augmented reality image incident on it and reflects the outside of the device. The augmented reality image passing through the transflective concave mirror and the Fresnel lens transmits the light incident to the device, and the augmented reality image is transmitted to the transflective concave mirror, and the augmented reality image reflected from the transflective concave mirror and the light incident to the device Provides an AR glass display device comprising an optical waveguide that transmits silver.

Description

초광각 및 선명도를 구비하는 AR 글래스 디스플레이 장치{AR Glass Display Apparatus with Ultra-wide Angle and Sharpness}AR Glass Display Apparatus with Ultra-wide Angle and Sharpness}

본 발명은 초광각을 가지며 상대적으로 선명한 AR 영상을 출력할 수 있는 AR 글래스 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an AR glass display device that has an ultra-wide angle and can output relatively clear AR images.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section simply provides background information for this embodiment and does not constitute prior art.

증강현실기술이란, 가상 현실의 한 분야로 실제 환경에 가상 사물이나 정보를 합성하여, 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 기술을 말한다. 즉, 사용자가 보고 있는 실사에 가상의 영상을 투영하여 사용자에게 보여준다.Augmented reality technology is a field of virtual reality that synthesizes virtual objects or information in the real environment to make them look like objects that exist in the original environment. In other words, a virtual image is projected onto the actual image that the user is viewing and shown to the user.

사용자는 증강현실 기술을 통해 객관적인 물리 세계에서 경험했던 직접적인 현실감을 느낄 수 있고, 현실 세계에서 경험할 수 없는 체험을 할 수 있다. 증강현실은 실제 주변환경을 볼 수 없는 가상 현실과는 구별되며, 실제 환경과 가상 객체의 혼합을 통해 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공하는데 그 의의가 있다.Through augmented reality technology, users can feel the direct sense of reality experienced in the objective physical world and experience experiences that cannot be experienced in the real world. Augmented reality is distinct from virtual reality, where the actual surrounding environment cannot be seen, and its significance is in providing a better sense of reality and additional information through a mixture of the real environment and virtual objects.

이러한 증강현실을 제공하는 장치 중 하나로, 안경처럼 머리에 착용하는 형태의 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)가 있다. 사용자는 HMD를 통해 다양한 멀티미디어 컨텐츠를 제공받을 수 있다. HMD가 증강현실 기술 등과 조합 되는 경우, 단순한 디스플레이 기능을 넘어 유저에게 다양한 편의를 제공할 수 있다.One of the devices that provides such augmented reality is a head mounted display (HMD) that is worn on the head like glasses. Users can receive various multimedia contents through HMD. When HMD is combined with augmented reality technology, it can provide various conveniences to users beyond simple display functions.

이러한 상황에서 사용자의 머리 전체를 감싸는 종래의 HMD(head mount display) 장치에서 벗어나 다양한 글래스 형태를 갖는 디스플레이 장치가 개발되고 있는 상황이다.In this situation, display devices with various glass shapes are being developed beyond the conventional head mounted display (HMD) device that covers the entire user's head.

하지만, 종래의 HMD와 달리 글래스 형태의 디스플레이 장치는 안경이 갖는 제한적인 렌즈크기와 디스플레이 장치가 결합됨에 따라 사용자에게 넓은 광시야각을 제공하는데 무리가 따르게 된다. 또한, 전술한 제약으로 인해, 글래스 형태의 디스플레이 장치에서 출력되는 증강현실 영상은 선명도 역시 현저히 떨어지는 불편이 있다.However, unlike conventional HMDs, glass-type display devices have difficulty providing a wide viewing angle to users due to the combination of the limited lens size of glasses and the display device. In addition, due to the above-mentioned limitations, the clarity of augmented reality images output from a glass-type display device is also significantly reduced.

본 발명의 일 실시예는, 초광각을 가지며 상대적으로 선명한 AR 영상을 출력할 수 있는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.One embodiment of the present invention has an object of providing an AR glass display device that has an ultra-wide angle and is capable of outputting a relatively clear AR image.

본 발명의 일 측면에 의하면, AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서, 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터와 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상의 진행방향 및 빔 폭을 조정하는 멤스 미러와 상기 멤스 미러를 거쳐 분산되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈와 자신으로 입사되는 증강현실 영상은 반사시키고, 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광은 투과시키는 반투과 오목거울 및 상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상은 상기 반투과 오목거울로 진행시키며, 상기 반투과 오목거울에서 반사된 증강현실 영상 및 장치로 입사되는 광은 투과시키는 광 도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, in the AR glass display device, a projector that outputs an augmented reality image, a first lens that focuses the augmented reality image flowing into the projector, and a position at which the augmented reality image is focused by the first lens A MEMS mirror is placed on the screen to adjust the moving direction and beam width of the image, a Fresnel lens adjusts the augmented reality image dispersed through the MEMS mirror into parallel light, and the augmented reality image incident thereon is reflected and reflected to the outside of the device. The augmented reality image passing through the transflective concave mirror and the Fresnel lens transmits the light incident to the device, and the augmented reality image is transmitted to the transflective concave mirror, and the augmented reality image reflected from the transflective concave mirror and the light incident to the device Provides an AR glass display device comprising an optical waveguide that transmits silver.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광 도파로는 내부로 진입한 증강현실 영상을 전반사시키며 전달하며, 착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서는 전달되는 증강현실 영상을 상기 반투과 오목거울로 진행시키는 것을 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the optical waveguide transmits the augmented reality image entering the inside by total reflection, and transmits the transmitted augmented reality image to the transflective concave mirror on the axis where the wearer's pupil faces the outside of the device. It is characterized by that.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 멤스 미러는 기 설정된 면적으로 구현되어, 기 설정된 폭 만큼 증강현실 영상을 반사시키는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the MEMS mirror is implemented with a preset area and reflects the augmented reality image by a preset width.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 폭은 수십 내지 수백㎛인 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the preset width is characterized in that it is tens to hundreds of μm.

본 발명의 일 측면에 의하면, AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서, 기 설정된 빔 폭을 갖는 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터와 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상을 반사시키는 미러와 상기 미러에서 반사되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈와 자신으로 입사되는 증강현실 영상은 반사시키고, 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광은 투과시키는 반투과 오목거울 및 상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상은 상기 반투과 오목거울로 진행시키며, 상기 반투과 오목거울에서 반사된 증강현실 영상 및 장치로 입사되는 광은 투과시키는 광 도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, in the AR glass display device, a projector that outputs an augmented reality image with a preset beam width, a first lens that focuses the augmented reality image flowing into the projector, and the augmented reality image is augmented by the first lens. A mirror is placed at the position where the real image is focused and reflects the image, and a Fresnel lens adjusts the augmented reality image reflected from the mirror into parallel light, and reflects the augmented reality image that is incident on it, from the outside of the device to the device. The augmented reality image passing through the transflective concave mirror and the Fresnel lens transmits the incident light, and the augmented reality image reflected from the transflective concave mirror transmits the light incident on the device. An AR glass display device comprising an optical waveguide is provided.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 프로젝터는 증강현실 영상을 출력하는 광원 및 상기 광원이 광을 조사하는 방향으로 상기 광원의 전방에 배치되어 조사되는 광의 선폭을 조정하는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array)를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the projector includes a light source that outputs an augmented reality image and a micro lens array that is disposed in front of the light source in the direction in which the light source irradiates light and adjusts the line width of the irradiated light. It is characterized by including.

본 발명의 일 측면에 의하면, AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서, 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터와 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상의 진행방향 및 빔 폭을 조정하는 멤스 미러와 상기 멤스 미러를 거쳐 분산되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 제1 프레넬 렌즈와 상기 제1 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상을 입사받아 내부에서 전반사시켜 전달하며, 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 진행시키는 광 도파로 및 착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서 상기 광 도파로를 거친 광을 착용자의 동공으로 포커싱하는 제2 프레넬 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, an AR glass display device includes a projector that outputs an augmented reality image, a first lens that focuses the augmented reality image flowing into the projector, and a position at which the augmented reality image is focused by the first lens. A MEMS mirror disposed in and adjusting the direction and beam width of the image, a first Fresnel lens for adjusting the augmented reality image dispersed through the MEMS mirror into parallel light, and an augmented reality image passing through the first Fresnel lens. It receives the incident light and transmits it by total reflection from the inside, and the light passing through the optical waveguide is transmitted to the wearer on the axis where the augmented reality image and the light incident from the outside of the device progresses to the pupil, and the wearer's pupil faces the outside of the device. An AR glass display device is provided, comprising a second Fresnel lens focusing on the pupil.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광 도파로는 내부에서 전반사되며 전달되는 증강현실 영상을 착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서 동공으로 진행시키는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the optical waveguide is characterized in that the augmented reality image that is transmitted by being totally reflected inside progresses to the pupil of the wearer on the axis where the pupil faces the outside of the device.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 프로젝터는 증강현실 영상을 출력하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the projector is characterized by including a light source that outputs an augmented reality image.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 멤스 미러는 기 설정된 면적으로 구현되어, 기 설정된 폭 만큼 증강현실 영상을 반사시키는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the MEMS mirror is implemented with a preset area and reflects the augmented reality image by a preset width.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 폭은 수십 내지 수백㎛인 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the preset width is characterized in that it is tens to hundreds of μm.

본 발명의 일 측면에 의하면, AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서, 기 설정된 빔 폭을 갖는 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터와 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상을 반사시키는 미러와 상기 미러에서 반사되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 제1 프레넬 렌즈와 상기 제1 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상을 입사받아 내부에서 전반사시켜 전달하며, 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 진행시키는 광 도파로 및 착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서 상기 광 도파로를 거친 광을 착용자의 동공으로 포커싱하는 제2 프레넬 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, in the AR glass display device, a projector that outputs an augmented reality image with a preset beam width, a first lens that focuses the augmented reality image flowing into the projector, and the augmented reality image is augmented by the first lens. A mirror placed at the position where the real image is focused and reflecting the image, a first Fresnel lens that adjusts the augmented reality image reflected from the mirror into parallel light, and an interior that receives the augmented reality image that has passed through the first Fresnel lens. An optical waveguide transmits the augmented reality image and the light incident from the outside of the device to the pupil, and focuses the light passing through the optical waveguide onto the wearer's pupil on the axis where the wearer's pupil faces the outside of the device. An AR glass display device is provided, characterized in that it includes a second Fresnel lens.

본 발명의 일 측면에 의하면, AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서, 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터와 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상의 진행방향 및 빔 폭을 조정하는 멤스 미러와 상기 멤스 미러를 거쳐 분산되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈와 상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 포커싱하는 필드 렌즈부 및 증강현실 영상은 상기 필드 렌즈부로 반사시키고, 상기 필드 렌즈부에서 포커싱되는 광은 투과시키는 반투과 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, an AR glass display device includes a projector that outputs an augmented reality image, a first lens that focuses the augmented reality image flowing into the projector, and a position at which the augmented reality image is focused by the first lens. A MEMS mirror placed in the MEMS mirror that adjusts the direction and beam width of the image, a Fresnel lens that adjusts the augmented reality image distributed through the MEMS mirror into parallel light, and an augmented reality image that passes through the Fresnel lens and outside of the device. An AR glass display device comprising a field lens unit that focuses light incident on the device into the pupil and a transflective mirror that reflects the augmented reality image to the field lens unit and transmits the light focused by the field lens unit. provides.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 필드 렌즈부는 상기 반투과 거울에서 반사되는 증강현실 영상은 동공 방향으로 반사시키며 포커싱하고, 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 포커싱하는 필드 렌즈 및 상기 플드 렌즈를 고정시키며, 자신으로 기 설정된 각도로 입사하는 광을 전반사시키는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the field lens unit reflects and focuses the augmented reality image reflected from the transflective mirror in the direction of the pupil, and the field lens and the field lens unit focus the light incident into the device from the outside of the device to the pupil. It is characterized by including a housing that fixes the lens and totally reflects light incident on it at a preset angle.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 하우징은 상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상을 상기 반투과거울로 전반사시키는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the housing is characterized in that the augmented reality image that has passed through the Fresnel lens is completely reflected by the transflective mirror.

본 발명의 일 측면에 의하면, AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서, 기 설정된 빔 폭을 갖는 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터와 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상을 반사시키는 미러와 상기 미러에서 반사되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈와 상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 포커싱하는 필드 렌즈부 및 증강현실 영상은 상기 필드 렌즈부로 반사시키고, 상기 필드 렌즈부에서 포커싱되는 광은 투과시키는 반투과 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, in the AR glass display device, a projector that outputs an augmented reality image with a preset beam width, a first lens that focuses the augmented reality image flowing into the projector, and the augmented reality image is augmented by the first lens. A mirror placed at the position where the real image is focused and reflecting the image, a Fresnel lens that adjusts the augmented reality image reflected from the mirror into parallel light, an augmented reality image that passes through the Fresnel lens and enters the device from outside the device. An AR glass display device is provided, comprising a field lens unit that focuses the light into the pupil, and a transflective mirror that reflects the augmented reality image to the field lens unit and transmits the light focused in the field lens unit. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 디스플레이 장치가 글래스 형태를 가짐에도, 초광각을 가지며 상대적으로 선명한 AR 영상을 출력할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, even though the display device has a glass shape, it has the advantage of having an ultra-wide angle and being able to output a relatively clear AR image.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 AR 글래스 디스플레이 장치로부터 출력되는 영상 및 본 발명의 일 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치로부터 출력되는 영상을 도시한 도면이다.
도 4 본 발명의 제3 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치에서 출력되는 증강현실 영상의 왜곡률을 측정한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치에서 출력되는 증강현실 영상의 시야각에 따른 왜곡률을 측정한 도면이다.
Figure 1 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an image output from a conventional AR glass display device and an image output from an AR glass display device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a fourth embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a fifth embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a sixth embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram measuring the distortion rate of an augmented reality image output from an AR glass display device according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram measuring the distortion rate according to the viewing angle of an augmented reality image output from an AR glass display device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "include" or "have" should be understood as not precluding the existence or addition possibility of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.Additionally, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within the scope of not being technically contradictory to each other.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치(100)는 프로젝터(110), 미러(120), 제1 렌즈(130), 멤스(MEMS) 미러(140), 프레넬 렌즈(150), 광 도파로(160), 반투과 오목거울(170) 및 제어부(미도시)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the AR glass display device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a projector 110, a mirror 120, a first lens 130, a MEMS mirror 140, and a frame. It includes a Nell lens 150, an optical waveguide 160, a transflective concave mirror 170, and a control unit (not shown).

AR 글래스 디스플레이 장치(100)는 글래스 형태로 구현되어, 착용자에게 증강현실 영상을 출력하는 장치이다. 이때, AR 글래스 디스플레이 장치(100)는 80°이상의 초광각 및 선폭을 조정하여 선명도를 향상시킨 영상을 착용자에게 제공할 수 있다.The AR glass display device 100 is implemented in the form of glass and is a device that outputs an augmented reality image to the wearer. At this time, the AR glass display device 100 can provide the wearer with an image with improved clarity by adjusting the ultra-wide angle and line width of 80° or more.

프로젝터(110)는 증강현실 영상을 미러(120a)로 출력한다. 프로젝터(110)는 증강현실 영상을 출력하기 위한 광원(미도시)을 포함하여, 증강현실 영상을 출력한다. The projector 110 outputs an augmented reality image to the mirror 120a. The projector 110 includes a light source (not shown) for outputting an augmented reality image and outputs an augmented reality image.

미러(120a)는 프로젝터(110)에서 출력되는 증강현실 영상을 제1 렌즈(130)로 반사시킨다. The mirror 120a reflects the augmented reality image output from the projector 110 to the first lens 130.

제1 렌즈(130)는 자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱한다(220). 제1 렌즈(130)는 증강현실 영상을 포커싱하며, 포커싱된 증강현실 영상이 후술할 프레넬 렌즈(150)를 거치며 기 설정된 배율만큼 확장 또는 축소될 수 있다. 배율의 확장 또는 축소는 제1 렌즈(130) 및 프레넬 렌즈(150) 간 광 경로 상의 거리에 따라 조정된다.The first lens 130 focuses the augmented reality image flowing into it (220). The first lens 130 focuses the augmented reality image, and the focused augmented reality image passes through the Fresnel lens 150, which will be described later, and can be expanded or reduced by a preset magnification. Expansion or reduction of magnification is adjusted according to the distance on the optical path between the first lens 130 and the Fresnel lens 150.

제1 렌즈(130)는 광이 입사되는 방향으로 미러(120a)와 가장 가까이 위치한 면은 -14.3mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 곡률반경과 5.00mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 두께를 가질 수 있으며, 미러(120a)와 가장 멀리 위치한 면은 64.9mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 곡률반경과 6.00mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 곡률반경에서의 기 설정된 범위는 ±10mm일 수 있으며, 두께에서의 기 설정된 범위는 ±5mm일 수 있다. 곡률반경과 두께거 전술한 수치 범위를 벗어난다면, 출력되는 증강현실 영상의 선명도와 광각이 목표치에 도달할 수 없는 문제가 발생한다. 따라서, 제1 렌즈(130)의 전술한 면들이 전술한 조건을 만족해야 한다.The surface of the first lens 130 closest to the mirror 120a in the direction in which light is incident may have a radius of curvature within a preset range based on -14.3mm and a thickness within a preset range based on 5.00mm. , the surface located furthest from the mirror 120a may have a radius of curvature within a preset range based on 64.9 mm and a thickness within a preset range based on 6.00 mm. Here, the preset range for the radius of curvature may be ±10mm, and the preset range for the thickness may be ±5mm. If the radius of curvature and thickness are outside the range of the above-mentioned values, a problem arises in which the clarity and wide angle of the output augmented reality image cannot reach the target values. Accordingly, the above-described surfaces of the first lens 130 must satisfy the above-described conditions.

멤스 미러(140)는 제1 렌즈(130)에 의해 광이 포커싱되는 위치에 배치되어, 광의 진행방향을 조정하며 미러(120b)로 반사시킨다. 멤스 미러(140)는 광 경로 상에서 제1 렌즈(130)와 미러(120b)의 사이에 배치되어, 제1 렌즈(130)에 의해 포커싱된 광을 미러(120b)로 반사시킨다. 멤스 미러(140)는 출력될 증강현실 영상이 가져야 할 빔폭의 면적만큼으로 구현되어, 광의 방향과 함께 빔 폭도 조정한다. 여기서, 멤스 미러(140)에 의해 조정되는 증강현실 영상의 폭은 수십 내지 수백㎛일 수 있다. 이처럼, 조사될 광의 빔폭이 감소할 경우, 최종적으로 출력될 영상의 선명도가 현저히 향상될 수 있다. 이는 도 3에 도시되어 있다.The MEMS mirror 140 is disposed at a position where light is focused by the first lens 130, adjusts the direction of light and reflects it to the mirror 120b. The MEMS mirror 140 is disposed between the first lens 130 and the mirror 120b on the optical path and reflects the light focused by the first lens 130 to the mirror 120b. The MEMS mirror 140 is implemented with an area equal to the beam width that the augmented reality image to be output should have, and adjusts the beam width along with the direction of light. Here, the width of the augmented reality image adjusted by the MEMS mirror 140 may be tens to hundreds of μm. In this way, when the beam width of the light to be irradiated is reduced, the clarity of the image to be finally output can be significantly improved. This is shown in Figure 3.

도 3a 및 도 3c는 종래의 AR 글래스 디스플레이 장치로부터 출력되는 영상을 도시한 도면이고, 도 3b 및 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치로부터 출력되는 영상을 도시한 도면이다. FIGS. 3A and 3C are diagrams showing images output from a conventional AR glass display device, and FIGS. 3B and 3D are diagrams showing images output from an AR glass display device according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 종래의 AR 글래스 디스플레이 장치로부터 수 mm 내지 수십 mm의 빔폭을 갖는 증강현실 영상이 출력될 경우, 상대적으로 선명도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIGS. 3A and 3C, when an augmented reality image with a beam width of several millimeters to tens of millimeters is output from a conventional AR glass display device, it can be seen that the clarity is relatively poor.

반면, 도 3b 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치로부터 수십 내지 수백㎛의 빔 폭을 갖는 증강현실 영상이 출력될 경우, 상대적으로 선명도가 향상되는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, as shown in FIGS. 3B and 3D, when an augmented reality image with a beam width of tens to hundreds of μm is output from the AR glass display device according to an embodiment of the present invention, clarity is relatively improved. You can check it.

다시 도 1을 참조하면, 멤스 미러(140)는 자신의 중심을 기준으로 3차원 상의 각 축마다 회전할 수 있다. 멤스 미러(140)가 각 축상에서 회전될 수 있기에, 자신으로 입사되는 광의 경로를 적극적으로 조정할 수 있다. 멤스 미러(140)는 오롯이 고정된 경로로 광을 반시시키는 것에 그치지 않고, 반사될 광의 경로를 적극적으로 조정할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the MEMS mirror 140 can rotate for each axis in three dimensions based on its center. Since the MEMS mirror 140 can be rotated on each axis, the path of light incident on it can be actively adjusted. The MEMS mirror 140 does not just reflect light along a fixed path, but can actively adjust the path of reflected light.

미러(120b, 120c)는 멤스 미러(140)로부터 반사되는 광을 프레넬 렌즈(150)로 반사시킨다. 배치되는 미러의 개수는 전체 AR 글래스 디스플레이 장치의 크기에 따라 조정될 수 있다.The mirrors 120b and 120c reflect the light reflected from the MEMS mirror 140 to the Fresnel lens 150. The number of mirrors placed can be adjusted according to the size of the entire AR glass display device.

프레넬 렌즈(150)는 자신으로 입사되는 광의 경로를 평행광으로 조정한다. 제1 렌즈(130)를 거치며 증강현실 영상은 멤스 미러(140) 부근에서 포커싱된 후 다시 분산되기 시작한다. 분산되는 증강현실 영상은 프레넬 렌즈(150)를 거치며 평행광으로 조정된다. 이에, 증강현실 영상의 폭(면적)이나 착용자의 동공(180)으로 입사될 영상의 시야각은 광(증강현실 영상) 경로 상에서 멤스 미러(140)로부터 프레넬 렌즈(150)까지의 거리에 따라 조정될 수 있다. 다만, 반드시 프레넬 렌즈(150)가 배치될 필요는 없으며, 자신으로 입사되는 광의 경로를 평행광으로 조정할 수 있는 소자라면 어떠한 것으로 대체되어도 무방하다.The Fresnel lens 150 adjusts the path of light incident on it to parallel light. Passing through the first lens 130, the augmented reality image is focused near the MEMS mirror 140 and then begins to disperse again. The dispersed augmented reality image passes through the Fresnel lens 150 and is adjusted into parallel light. Accordingly, the width (area) of the augmented reality image or the viewing angle of the image to be incident on the wearer's pupil 180 will be adjusted according to the distance from the MEMS mirror 140 to the Fresnel lens 150 on the light (augmented reality image) path. You can. However, the Fresnel lens 150 does not necessarily need to be disposed, and may be replaced with any device that can adjust the path of light incident thereto into parallel light.

프레넬 렌즈(150)는 -15.8mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 곡률반경과 -1.50mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 두께를 가질 수 있다.The Fresnel lens 150 may have a radius of curvature within a preset range based on -15.8mm and a thickness within a preset range based on -1.50mm.

광 도파로(160)는 프레넬 렌즈(150)를 거친 광은 반투과 오목거울(170)로 반사시키며, 반투과 오목거울(170)을 거친 광 및 장치 외부 광은 동공(180)으로 투과시킨다. 광 도파로(160)는 내부로 진입한 광(증강현실 영상)을 전반사시키며 전달하되, 착용자의 동공(180)이 장치 외부를 바라보는 축 상에서는 전달되는 광을 반투과 오목거울(170)로 진행시키거나, 반투과 오목거울(170)에서 반사된 광이나 및 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공(180)으로 투과시킨다. 이에 따라, 프레넬 렌즈(150)를 거친 광이 착용자의 동공(180)이 장치 외부를 바라보는 축 부근에서 반투과 오목거울(170)로 진행하게 된다. The optical waveguide 160 reflects the light that has passed through the Fresnel lens 150 to the semi-transmissive concave mirror 170, and transmits the light that has passed through the semi-transmissive concave mirror 170 and the light external to the device to the pupil 180. The optical waveguide 160 transmits the light (augmented reality image) entering the inside by total reflection, but transmits the transmitted light to the semi-transparent concave mirror 170 on the axis where the wearer's pupil 180 faces the outside of the device. Alternatively, light reflected from the semi-transmissive concave mirror 170 or light incident on the device from the outside is transmitted through the pupil 180. Accordingly, the light that has passed through the Fresnel lens 150 travels to the semi-transmissive concave mirror 170 near the axis where the wearer's pupil 180 faces the outside of the device.

반투과 오목거울(170)은 광 도파로(160)를 거쳐 자신으로 입사되는 광(증강현실 영상)은 반사시키고, 외부에서 자신으로 입사하는 광은 투과시킨다. 반투과 오목거울(170)은 자신으로 입사되는 증강현실 영상은 동공(180)으로 반사시킨다. 이때, 반투과 오목거울(170)은 오목거울 형태로 구현되기 때문에, 광 도파로(160)를 거쳐 자신으로 광이 입사하게 될 경우, 광이 분산되며 진행할 수 있다. 이에 따라, 자신에게서 반사되는 증강현실 영상의 광은 동공(180)으로 입사함에 있어 상당한 시야각을 가질 수 있다. 예로서, 동공(180)으로 입사되는 증강현실 영상은 80°내외의 시야각을 가질 수 있다. 한편, 반투과 오목거울(170)은 장치(100) 외부에서 동공(180)으로 입사하는 광은 투과시키기 때문에, 착용자는 증강현실 영상을 증강현실로서 인지할 수 있다.The semi-transmissive concave mirror 170 reflects light (augmented reality image) that enters it through the optical waveguide 160, and transmits light that enters it from the outside. The transflective concave mirror 170 reflects the augmented reality image incident on it to the pupil 180. At this time, since the semi-transmissive concave mirror 170 is implemented in the form of a concave mirror, when light enters it through the optical waveguide 160, the light may be dispersed and proceed. Accordingly, the light of the augmented reality image reflected from the self may have a significant viewing angle when entering the pupil 180. For example, the augmented reality image incident on the pupil 180 may have a viewing angle of approximately 80°. Meanwhile, since the semi-transmissive concave mirror 170 transmits light entering the pupil 180 from outside the device 100, the wearer can perceive the augmented reality image as augmented reality.

반투과 오목거울(170)은 -50.0mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 곡률반경과 -9.00mm를 기준으로 기 설정된 범위 내의 두께를 가질 수 있다.The semi-transmissive concave mirror 170 may have a radius of curvature within a preset range based on -50.0mm and a thickness within a preset range based on -9.00mm.

이처럼, 멤스 미러(140)를 이용하여 빔 폭을 조정하며, 반투과 오목거울(170)을 이용하여 시야각을 향상시키고, 제1 렌즈(130), 프레넬 렌즈(150) 및 반투과 오목거울(170)이 전술한 조건을 만족함에 따라, AR 글래스 디스플레이 장치(100)는 착용자에게 선명도를 향상시킨 동시에 초광각을 갖는 AR 영상을 제공할 수 있다.In this way, the beam width is adjusted using the MEMS mirror 140, the viewing angle is improved using the semi-transmissive concave mirror 170, and the first lens 130, the Fresnel lens 150 and the transflective concave mirror ( As 170 satisfies the above-mentioned conditions, the AR glass display device 100 can provide the wearer with an AR image with an ultra-wide angle while improving clarity.

또한, AR 글래스 디스플레이 장치(100)에 의해 제공되는 AR 영상은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 현저히 감소된 왜곡률을 갖는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the AR image provided by the AR glass display device 100 has a significantly reduced distortion rate as shown in FIGS. 8 and 9.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치에서 출력되는 증강현실 영상의 왜곡률을 측정한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치에서 출력되는 증강현실 영상의 시야각에 따른 왜곡률을 측정한 도면이다.Figure 8 is a diagram measuring the distortion rate of an augmented reality image output from an AR glass display device according to an embodiment of the present invention, and Figure 9 is a diagram measuring the distortion rate of an augmented reality image output from an AR glass display device according to an embodiment of the present invention. This is a diagram measuring the distortion rate according to the viewing angle.

도 8을 참조하면, AR 글래스 디스플레이 장치(100)로부터 출력되는 증강현실 영상의 최대 왜곡률은 3.9184%를 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the maximum distortion rate of the augmented reality image output from the AR glass display device 100 is 3.9184%.

또한, 도 9를 참조하면, AR 글래스 디스플레이 장치(100)로부터 출력되는 증강현실 영상의 전체 시야각(80°) 중 착용자가 실체적으로 인지하는 시야각 범위 내인 40°에서의 최대 왜곡률은 -0.5589%를 갖는 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to FIG. 9, among the total viewing angles (80°) of the augmented reality image output from the AR glass display device 100, the maximum distortion rate at 40°, which is within the viewing angle range actually perceived by the wearer, is -0.5589%. You can check what you have.

이처럼, AR 글래스 디스플레이 장치(100)는 왜곡률이 감소된 증강현실 영상을 출력함으로써, 착용자에게 보다 현실감을 제공할 수 있다. In this way, the AR glass display device 100 can provide a more realistic feeling to the wearer by outputting an augmented reality image with a reduced distortion rate.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치(200)는 프로젝터(110) 대신 프로젝터(210)를, 멤스 미러(140) 대신 미러(120d)를 포함하며, AR 글래스 디스플레이 장치(100)의 나머지 구성은 모두 동일하게 포함한다.Referring to FIG. 2, the AR glass display device 200 according to the second embodiment of the present invention includes a projector 210 instead of the projector 110 and a mirror 120d instead of the MEMS mirror 140, and the AR glass The remaining components of the display device 100 are all included in the same manner.

프로젝터(210)는 증강현실 영상을 미러(120a)로 출력한다. 다만, 프로젝터(210)는 증강현실 영상을 출력하기 위한 광원(미도시) 뿐만 아니라, 광원이 광을 조사하는 방향으로 광원(미도시)의 전방에 배치되어 조사되는 광의 선폭을 조정하는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array, 미도시)도 포함한다. 프로젝터(210)는 멤스 미러(140)에 의한 빔 폭 조정없이 직접 출력할 빔 폭을 조정할 수 있다. 프로젝터(210)는 수십 내지 수백㎛의 폭을 갖는 증강현실 영상을 출력한다.The projector 210 outputs an augmented reality image to the mirror 120a. However, the projector 210 is not only a light source (not shown) for outputting an augmented reality image, but also a micro lens array that is disposed in front of the light source (not shown) in the direction in which the light source radiates light and adjusts the line width of the irradiated light. (Micro Lens Array, not shown) is also included. The projector 210 can directly adjust the beam width to be output without adjusting the beam width by the MEMS mirror 140. The projector 210 outputs an augmented reality image with a width of tens to hundreds of micrometers.

이처럼 출력된 증강현실 영상은 이미 빔 폭이 조정된 상태에 해당하기 때문에, 광 경로 상으로 제1 렌즈(130)와 미러(120b) 사이에 멤스 미러(140)가 배치될 필요없이 출력되는 광을 온전히 반사시키는 미러(120d)가 배치된다. Since the augmented reality image output in this way corresponds to a state in which the beam width has already been adjusted, the output light is transmitted without the need for the MEMS mirror 140 to be placed between the first lens 130 and the mirror 120b on the optical path. A mirror 120d that fully reflects the light is disposed.

이에 따라, AR 글래스 디스플레이 장치(200)는 광 손실없이 선명하면서도 초광각을 갖는 증강현실 영상을 출력할 수 있다.Accordingly, the AR glass display device 200 can output an augmented reality image that is clear and has an ultra-wide angle without light loss.

도 4 본 발명의 제3 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 4 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치(400)는 광 도파로(160) 대신 광 도파로(410)를, 2개의 프레넬 렌즈(150a, 150b)를 포함하며, AR 글래스 디스플레이 장치(100)의 나머지 구성은 모두 동일하게 포함한다.Referring to FIG. 4, the AR glass display device 400 according to the third embodiment of the present invention includes an optical waveguide 410 instead of the optical waveguide 160 and two Fresnel lenses 150a and 150b, The remaining components of the AR glass display device 100 are all included in the same manner.

프레넬 렌즈(150a)는 프레넬 렌즈(150)와 같이 제1 렌즈(130)를 거치며 분산되는 광(증강현실 영상)을 평행광으로 조정한다. Like the Fresnel lens 150, the Fresnel lens 150a adjusts the light (augmented reality image) dispersed through the first lens 130 into parallel light.

광 도파로(410)는 프레넬 렌즈(150a)를 거친 광(증강현실 영상)을 입사받아 내부에서 전반사시키며 전달하고, 착용자의 동공(180)이 장치 외부를 바라보는 축 상에서는 전반사되어 전달되는 광(증강현실 영상)이나 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공(180)으로 진행시킨다. 광 도파로(410)로 입사된 광(증강현실 영상)은 광 도파로(410) 내부에서 전반사되어 전달되며 상대적으로 큰 시야각을 가지며 동공(180)으로 진행하게 된다.The optical waveguide 410 receives the light (augmented reality image) that has passed through the Fresnel lens 150a and transmits it by total reflection inside, and the light that is transmitted by total reflection on the axis where the wearer's pupil 180 faces the outside of the device ( Augmented reality image) or light incident on the device from the outside proceeds to the pupil 180. The light (augmented reality image) incident on the optical waveguide 410 is transmitted through total reflection inside the optical waveguide 410, has a relatively large viewing angle, and proceeds to the pupil 180.

프레넬 렌즈(150b)는 착용자의 동공(180)이 장치 외부를 바라보는 축 상에서 광 도파로(410)를 거친 광을 착용자의 동공(180)으로 포커싱한다. 프레넬 렌즈(150b)는 광 도파로(410)에서 착용자의 동공으로 광이 조사되어 나오는 위치에 배치되어, 광(증강현실 영상)이나 외부에서 장치(400)로 입사되는 광을 착용자의 동공(180)으로 포커싱한다.The Fresnel lens 150b focuses light passing through the optical waveguide 410 onto the wearer's pupil 180 on an axis where the wearer's pupil 180 faces the outside of the device. The Fresnel lens 150b is disposed at a position where light is irradiated from the optical waveguide 410 to the wearer's pupil, and directs light (augmented reality image) or light incident to the device 400 from the outside into the wearer's pupil (180). ) to focus.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 5 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치(500)는 프로젝터(110) 대신 프로젝터(210)를, 멤스 미러(140) 대신 미러(120d)를 포함하며, AR 글래스 디스플레이 장치(400)의 나머지 구성은 모두 동일하게 포함한다.Referring to FIG. 5, the AR glass display device 500 according to the fourth embodiment of the present invention includes a projector 210 instead of the projector 110 and a mirror 120d instead of the MEMS mirror 140, and the AR glass The remaining components of the display device 400 are all identical.

이에 따라, AR 글래스 디스플레이 장치(500)도 별도의 멤스 미러(140) 포함 없이도 프로젝터(210)를 이용해 빔 폭을 조정하여 증강현실 영상의 선명도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the AR glass display device 500 can also improve the clarity of the augmented reality image by adjusting the beam width using the projector 210 without including a separate MEMS mirror 140.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a fifth embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치(600)는 프로젝터(110), 미러(120a, 120b, 120c), 제1 렌즈(130), 멤스 미러(140), 프레넬 렌즈(150), 필드 렌즈부(610) 및 반투과 거울(620)을 포함한다. 여기서, 프로젝터(110), 미러(120a, 120b, 120c), 제1 렌즈(130), 멤스 미러(140), 프레넬 렌즈(150)는 AR 글래스 디스플레이 장치(100) 내 그것과 동일한 동작을 수행하기에 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 6, the AR glass display device 600 according to the fifth embodiment of the present invention includes a projector 110, mirrors 120a, 120b, and 120c, a first lens 130, a MEMS mirror 140, It includes a Fresnel lens 150, a field lens unit 610, and a transflective mirror 620. Here, the projector 110, mirrors 120a, 120b, 120c, first lens 130, MEMS mirror 140, and Fresnel lens 150 perform the same operation as those in the AR glass display device 100. Detailed description is omitted below.

필드 렌즈부(610)는 반투과 거울(620)에서 반사된 광 및 외부에서 장치(600)로 입사하는 광을 착용자의 동공(180)으로 포커싱한다. 필드 렌즈부(610)는 착용자의 동공(180)이 장치 외부를 바라보는 축 상에 배치된 필드 렌즈(614)와 필드 렌즈를 내부에 배치시켜 고정하는 하우징(618)을 포함한다. The field lens unit 610 focuses light reflected from the transflective mirror 620 and light incident on the device 600 from the outside onto the wearer's pupil 180. The field lens unit 610 includes a field lens 614 disposed on an axis where the wearer's pupil 180 faces the outside of the device, and a housing 618 that places and fixes the field lens inside.

필드 렌즈(614)는 반투과 거울(620)에서 반사되는 광(증강현실 영상)은 동공(180) 방향으로 반사시키며 포커싱한다. 반대로, 필드 렌즈(614)는 외부에서 장치(600)로 입사하는 광을 착용자의 동공(180)으로 포커싱한다. 프레넬 렌즈(150)를 거치며 초광각의 시야각을 갖는 광(증강현실 영상)이 필드 렌즈(614)로 입사하기 때문에, 필드 렌즈(614)에서 동공(180)으로 포커싱되는 광(증강현실 영상) 역시 초광각을 가질 수 있다.The field lens 614 focuses the light (augmented reality image) reflected from the transflective mirror 620 by reflecting it in the direction of the pupil 180. Conversely, the field lens 614 focuses light incident on the device 600 from the outside onto the wearer's pupil 180. Since light (augmented reality image) with an ultra-wide viewing angle passes through the Fresnel lens 150 and enters the field lens 614, the light (augmented reality image) focused from the field lens 614 to the pupil 180 is also It can have an ultra-wide angle.

하우징(618)은 필드 렌즈(614)를 착용자의 동공(180)이 장치 외부를 바라보는 축 상에 배치시켜 고정한다. 한편, 하우징(618)은 자신으로 일정 각도로 입사하는 광에 대해서는 전반사를 시킬 수 있는 재질로 구현되어, 프레넬 렌즈(150)를 통과한 광(증강현실 영상)을 반투과 거울(620)로 반사시킨다. The housing 618 secures the field lens 614 by placing it on an axis along which the wearer's pupil 180 faces the outside of the device. Meanwhile, the housing 618 is made of a material capable of total reflection for light incident on it at a certain angle, so that the light (augmented reality image) passing through the Fresnel lens 150 is transmitted to the transflective mirror 620. Reflect it.

반투과 거울(620)은 하우징(618)에서 (전)반사된 광(증강현실 영상)은 필드 렌즈(614)로 반사시키고, 필드 렌즈(614)에서 포커싱되는 광은 동공(180)으로 투과시킨다.The semi-transmissive mirror 620 reflects the (pre-)reflected light (augmented reality image) from the housing 618 to the field lens 614, and transmits the light focused from the field lens 614 to the pupil 180. .

이때, 제1 렌즈(130), 프레넬 렌즈(150)는 AR 글래스 디스플레이 장치(100)의 그것과 동일한 곡률 및 두께를 가지며, 필드 렌즈(614)는 반투과 오목거울(170)의 곡률 및 두께와 동일한 곡률 및 두께를 갖는다. 이에 따라, AR 글래스 디스플레이 장치(600) 역시, 초광각 및 충분한 선명도를 갖는 증강현실 영상을 출력함과 동시에, 영상의 왜곡이 최소화된 증강현실 영상을 출력할 수 있다.At this time, the first lens 130 and the Fresnel lens 150 have the same curvature and thickness as those of the AR glass display device 100, and the field lens 614 has the same curvature and thickness as the transflective concave mirror 170. It has the same curvature and thickness. Accordingly, the AR glass display device 600 can also output an augmented reality image with an ultra-wide angle and sufficient clarity, and at the same time output an augmented reality image with minimized image distortion.

도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 7 is a diagram showing the configuration of an AR glass display device according to a sixth embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 AR 글래스 디스플레이 장치(700)는 프로젝터(110) 대신 프로젝터(210)를, 멤스 미러(140) 대신 미러(120d)를 포함하며, AR 글래스 디스플레이 장치(600)의 나머지 구성은 모두 동일하게 포함한다.Referring to FIG. 7, the AR glass display device 700 according to the fourth embodiment of the present invention includes a projector 210 instead of the projector 110 and a mirror 120d instead of the MEMS mirror 140, and the AR glass The remaining components of the display device 600 are all identical.

이에 따라, AR 글래스 디스플레이 장치(700)도 별도의 멤스 미러(140) 포함 없이도 프로젝터(210)를 이용해 빔 폭을 조정하여 증강현실 영상의 선명도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the AR glass display device 700 can also improve the clarity of the augmented reality image by adjusting the beam width using the projector 210 without including a separate MEMS mirror 140.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of this embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of this embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.

100, 200, 400, 500, 600, 700: AR 글래스 디스플레이 장치
110, 210: 프로젝터
120: 미러
130: 제1 렌즈
140: 멤스 미러
150: 프레넬 렌즈
160, 410: 광 도파로
170: 반투과 오목거울
610: 필드 렌즈부
614: 필드 렌즈
618: 하우징
620: 반투과 거울
100, 200, 400, 500, 600, 700: AR glass display device
110, 210: Projector
120: mirror
130: first lens
140: Mems Mirror
150: Fresnel lens
160, 410: optical waveguide
170: Transflective concave mirror
610: Field lens unit
614: Field Lens
618: housing
620: Transflective mirror

Claims (16)

AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서,
증강현실 영상을 출력하는 프로젝터;
자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈;
상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상의 진행방향 및 빔 폭을 조정하는 멤스 미러;
상기 멤스 미러를 거쳐 분산되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈;
자신으로 입사되는 증강현실 영상은 반사시키고, 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광은 투과시키는 반투과 오목거울; 및
상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상은 상기 반투과 오목거울로 진행시키며, 상기 반투과 오목거울에서 반사된 증강현실 영상 및 장치로 입사되는 광은 투과시키는 광 도파로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In the AR glass display device,
A projector that outputs augmented reality images;
A first lens that focuses the augmented reality image flowing into it;
A MEMS mirror disposed at a position where the augmented reality image is focused by the first lens to adjust the moving direction and beam width of the image;
A Fresnel lens that adjusts the augmented reality image dispersed through the MEMS mirror into parallel light;
A semi-transmissive concave mirror that reflects the augmented reality image that enters the device and transmits the light that enters the device from outside the device; and
An augmented reality image that has passed through the Fresnel lens progresses to the transflective concave mirror, and an optical waveguide that transmits the augmented reality image reflected from the transflective concave mirror and the light incident on the device.
An AR glass display device comprising:
제1항에 있어서,
상기 광 도파로는,
내부로 진입한 증강현실 영상을 전반사시키며 전달하며, 착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서는 전달되는 증강현실 영상을 상기 반투과 오목거울로 진행시키는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
According to paragraph 1,
The optical waveguide is,
An AR glass display device characterized in that it transmits the augmented reality image entering the inside by total reflection, and advances the transmitted augmented reality image to the transflective concave mirror on the axis where the wearer's pupil faces the outside of the device.
제1항에 있어서,
상기 멤스 미러는,
기 설정된 면적으로 구현되어, 기 설정된 폭 만큼 증강현실 영상을 반사시키는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
According to paragraph 1,
The MEMS mirror,
An AR glass display device implemented in a preset area and reflecting an augmented reality image by a preset width.
제3항에 있어서,
상기 기 설정된 폭은,
수십 내지 수백㎛인 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
According to paragraph 3,
The preset width is,
An AR glass display device characterized by tens to hundreds of ㎛.
AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서,
기 설정된 빔 폭을 갖는 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터;
자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈;
상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상을 반사시키는 미러;
상기 미러에서 반사되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈;
자신으로 입사되는 증강현실 영상은 반사시키고, 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광은 투과시키는 반투과 오목거울; 및
상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상은 상기 반투과 오목거울로 진행시키며, 상기 반투과 오목거울에서 반사된 증강현실 영상 및 장치로 입사되는 광은 투과시키는 광 도파로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In the AR glass display device,
A projector that outputs an augmented reality image with a preset beam width;
A first lens that focuses the augmented reality image flowing into it;
a mirror disposed at a position where the augmented reality image is focused by the first lens and reflecting the image;
A Fresnel lens that adjusts the augmented reality image reflected from the mirror into parallel light;
A semi-transmissive concave mirror that reflects the augmented reality image that enters the device and transmits the light that enters the device from outside the device; and
An augmented reality image that has passed through the Fresnel lens progresses to the transflective concave mirror, and an optical waveguide that transmits the augmented reality image reflected from the transflective concave mirror and the light incident on the device.
An AR glass display device comprising:
제5항에 있어서,
상기 프로젝터는,
증강현실 영상을 출력하는 광원 및 상기 광원이 광을 조사하는 방향으로 상기 광원의 전방에 배치되어 조사되는 광의 선폭을 조정하는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array)를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
According to clause 5,
The projector,
An AR glass display device comprising a light source that outputs an augmented reality image and a micro lens array that is disposed in front of the light source in the direction in which the light source radiates light and adjusts the line width of the irradiated light. .
AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서,
증강현실 영상을 출력하는 프로젝터;
자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈;
상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상의 진행방향 및 빔 폭을 조정하는 멤스 미러;
상기 멤스 미러를 거쳐 분산되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 제1 프레넬 렌즈;
상기 제1 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상을 입사받아 내부에서 전반사시켜 전달하며, 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 진행시키는 광 도파로; 및
착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서 상기 광 도파로를 거친 광을 착용자의 동공으로 포커싱하는 제2 프레넬 렌즈
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In the AR glass display device,
A projector that outputs augmented reality images;
A first lens that focuses the augmented reality image flowing into it;
A MEMS mirror disposed at a position where the augmented reality image is focused by the first lens to adjust the moving direction and beam width of the image;
A first Fresnel lens that adjusts the augmented reality image dispersed through the MEMS mirror into parallel light;
An optical waveguide that receives the augmented reality image that has passed through the first Fresnel lens and transmits it by total internal reflection, and that advances the augmented reality image and the light incident to the device from the outside of the device to the pupil; and
A second Fresnel lens that focuses light passing through the optical waveguide onto the wearer's pupil on an axis along which the wearer's pupil faces the outside of the device.
An AR glass display device comprising:
제7항에 있어서,
상기 광 도파로는,
내부에서 전반사되며 전달되는 증강현실 영상을 착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서 동공으로 진행시키는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In clause 7,
The optical waveguide is,
An AR glass display device characterized in that the augmented reality image, which is totally reflected and transmitted from the inside, is advanced to the pupil on the axis where the wearer's pupil faces the outside of the device.
제7항에 있어서,
상기 프로젝터는,
증강현실 영상을 출력하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In clause 7,
The projector,
An AR glass display device comprising a light source that outputs an augmented reality image.
제7항에 있어서,
상기 멤스 미러는,
기 설정된 면적으로 구현되어, 기 설정된 폭 만큼 증강현실 영상을 반사시키는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In clause 7,
The MEMS mirror,
An AR glass display device implemented in a preset area and reflecting an augmented reality image by a preset width.
제10항에 있어서,
상기 기 설정된 폭은,
수십 내지 수백㎛인 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
According to clause 10,
The preset width is,
An AR glass display device characterized by tens to hundreds of ㎛.
AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서,
기 설정된 빔 폭을 갖는 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터;
자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈;
상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상을 반사시키는 미러;
상기 미러에서 반사되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 제1 프레넬 렌즈;
상기 제1 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상을 입사받아 내부에서 전반사시켜 전달하며, 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 진행시키는 광 도파로; 및
착용자의 동공이 장치 외부를 바라보는 축 상에서 상기 광 도파로를 거친 광을 착용자의 동공으로 포커싱하는 제2 프레넬 렌즈
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In the AR glass display device,
A projector that outputs an augmented reality image with a preset beam width;
A first lens that focuses the augmented reality image flowing into it;
a mirror disposed at a position where the augmented reality image is focused by the first lens and reflecting the image;
A first Fresnel lens that adjusts the augmented reality image reflected from the mirror into parallel light;
An optical waveguide that receives the augmented reality image that has passed through the first Fresnel lens and transmits it by total internal reflection, and that advances the augmented reality image and the light incident to the device from the outside of the device to the pupil; and
A second Fresnel lens that focuses light passing through the optical waveguide onto the wearer's pupil on an axis along which the wearer's pupil faces the outside of the device.
An AR glass display device comprising:
AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서,
증강현실 영상을 출력하는 프로젝터;
자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈;
상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상의 진행방향 및 빔 폭을 조정하는 멤스 미러;
상기 멤스 미러를 거쳐 분산되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈;
상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 포커싱하는 필드 렌즈부; 및
증강현실 영상은 상기 필드 렌즈부로 반사시키고, 상기 필드 렌즈부에서 포커싱되는 광은 투과시키는 반투과 거울
을 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
In the AR glass display device,
A projector that outputs augmented reality images;
A first lens that focuses the augmented reality image flowing into it;
A MEMS mirror disposed at a position where the augmented reality image is focused by the first lens to adjust the moving direction and beam width of the image;
A Fresnel lens that adjusts the augmented reality image dispersed through the MEMS mirror into parallel light;
A field lens unit that focuses the augmented reality image that has passed through the Fresnel lens and the light that enters the device from outside the device into the pupil; and
A transflective mirror that reflects the augmented reality image to the field lens unit and transmits the light focused in the field lens unit.
An AR glass display device comprising:
제13항에 있어서,
상기 필드 렌즈부는,
상기 반투과 거울에서 반사되는 증강현실 영상은 동공 방향으로 반사시키며 포커싱하고, 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 포커싱하는 필드 렌즈; 및
상기 플드 렌즈를 고정시키며, 자신으로 기 설정된 각도로 입사하는 광을 전반사시키는 하우징
을 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.
According to clause 13,
The field lens unit,
A field lens that reflects and focuses the augmented reality image reflected from the transflective mirror in the direction of the pupil and focuses light incident on the device from the outside of the device to the pupil; and
A housing that fixes the pld lens and totally reflects light incident on it at a preset angle.
An AR glass display device comprising:
제14항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상을 상기 반투과거울로 전반사시키는 것을 AR 글래스 디스플레이 장치.
According to clause 14,
The housing is,
An AR glass display device that completely reflects the augmented reality image that has passed through the Fresnel lens into the transflective mirror.
AR 글래스 디스플레이 장치에 있어서,
기 설정된 빔 폭을 갖는 증강현실 영상을 출력하는 프로젝터;
자신으로 유입되는 증강현실 영상을 포커싱하는 제1 렌즈;
상기 제1 렌즈에 의해 증강현실 영상이 포커싱되는 위치에 배치되어 영상을 반사시키는 미러;
상기 미러에서 반사되는 증강현실 영상을 평행광으로 조정하는 프레넬 렌즈;
상기 프레넬 렌즈를 거친 증강현실 영상 및 장치의 외부에서 장치로 입사되는 광을 동공으로 포커싱하는 필드 렌즈부; 및
증강현실 영상은 상기 필드 렌즈부로 반사시키고, 상기 필드 렌즈부에서 포커싱되는 광은 투과시키는 반투과 거울
을 포함하는 것을 특징으로 하는 AR 글래스 디스플레이 장치.

In the AR glass display device,
A projector that outputs an augmented reality image with a preset beam width;
A first lens that focuses the augmented reality image flowing into it;
a mirror disposed at a position where the augmented reality image is focused by the first lens and reflecting the image;
A Fresnel lens that adjusts the augmented reality image reflected from the mirror into parallel light;
A field lens unit that focuses the augmented reality image that has passed through the Fresnel lens and the light that enters the device from outside the device into the pupil; and
A transflective mirror that reflects the augmented reality image to the field lens unit and transmits the light focused in the field lens unit.
An AR glass display device comprising:

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