WO2021246634A1 - 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치 - Google Patents

반사면을 포함하는 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021246634A1
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optical system
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최치원
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주식회사 피앤씨솔루션
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    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Definitions

  • an optical device having a complex structure In order to implement augmented reality in such a head-mounted display, an optical device having a complex structure is used, but the existing optical device has a large and heavy problem. In addition, since the real world must be transmitted and viewed, a reflective mirror that reflects image light cannot be disposed in front, thereby limiting the change of the structure.
  • the reflective surface is
  • It is characterized in that it transmits at least a portion of the light so that the real world through the user's field of view can be seen.
  • the reflective surface is
  • a coupling portion of the first block and the second block may constitute the reflective surface.
  • the reflective surface More preferably, the reflective surface
  • It may be configured by reflective coating between the first block and the second block.
  • It is configured in a cap shape thinner than the first block and may be attached to the first block.
  • It may further include an additional optical element positioned between the display and the reflective surface.
  • HMD frame that can be worn on the user's head
  • HMD head mounted display
  • FIGS. 4 to 6 are diagrams showing the detailed configuration of an optical system for augmented reality including a reflective surface according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams for explaining an additional optical element of the optical system for augmented reality including a reflective surface according to an embodiment of the present invention.
  • the display 110 in the optical system 100 in front of the user's eye 10, may be located on the left or right side, but may be located on the upper side, and may be configured in various positions according to design needs. .
  • the reflective surface 120 may reflect the augmented reality image light output from the display 110 and incident so that the augmented reality image reaches the user's eye 10 in the direction of the user's eye 10 .
  • the reflective surface 120 may transmit at least a portion of the light so that the real world through the user's field of view can be seen.
  • the reflective surface 120 may be concave toward the display 110 .
  • the curvature of the reflective surface 120 may have one value or multiple values in the process of optimizing the optical path of the image light, and may be implemented as an aspherical surface.
  • the thickness of the optical system 100 may be variously implemented as needed, and in the process of optimizing the optical path of the image light, the display 110 includes the first block 130 and the second block. (140) may be combined to be positioned at an angle to the body in which the reflective surface 120 is configured. That is, in various embodiments, the detailed configuration of the optical system 100 and the arrangement of each component may be variously implemented.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams illustrating an additional optical element 150 of the optical system 100 for augmented reality including the reflective surface 120 according to an embodiment of the present invention.
  • the optical system 100 for augmented reality including a reflective surface 120 according to an embodiment of the present invention is located between the display 110 and the reflective surface 120. It may further include an additional optical element 150 .
  • the additional optical element 150 is located on the optical path and may perform various functions, such as changing the path of the augmented reality image light output from the display 110, enlarging/reducing, and the like.
  • the head-wearable display device using the optical system 100 for augmented reality including the reflective surface 120 according to an embodiment of the present invention includes an HMD frame and an optical system 100 . It may be configured, and may be configured to further include a GPS module, a camera, a power supply unit, a switch unit, and a communication unit.
  • the HMD frame 200 is a frame configuration of a head-wearable display device that can be worn on the user's head.
  • the HMD frame 200 may be configured in the form of a helmet or goggles having a frame structure through which light can enter while being worn on the user's head.
  • the HMD frame 200 when the HMD frame 200 is formed in the form of a helmet, it may be configured in a structure of a helmet (not shown) worn on the user's head and a frame (not shown) of the display 110 disposed in front of the helmet.
  • the HMD frame 200 when configured in the form of goggles, it may be configured of a band frame (not shown) that can be worn on a user's head, and a goggles frame (not shown) that is fastened and fixed to the band frame.
  • the head-wearable display device using the optical system 100 for augmented reality including the reflective surface 120 is a controller ( 300), a GPS module 400 mounted on the HMD frame 200 to provide location information, a camera 500 mounted on the HMD frame 200 to take an image in the user's gaze direction, and a head-mounted display
  • the switch unit 700 may be formed in a separate device connected to the HMD frame 200 and the HMD frame 200 by wire or by installing a switch for on/off of the power supply unit 600 on one side of the HMD frame 200 .
  • the communication unit 800 may perform data communication so that various types of information such as location information and sensing information can be shared with each other by being connected and connected by interworking with other adjacent head mounted display devices or servers.
  • the communication unit 800 may be understood that various wireless communication methods including 3G/4G/5G and LTE capable of Internet access are applied.
  • the display 110 is positioned above the user's left and/or right eye in the HMD frame 200 and outputs image light in the direction of the reflective surface 120 disposed in front of the user's left and/or right eye.
  • the image light may be output in the direction of the reflective surface 120 disposed in front of the user's left and/or right eyes by being located on the side of the user's left and/or right eyes in the HMD frame 200 .

Abstract

본 발명에서 제안하고 있는 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 디스플레이에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈 방향으로 반사하고, 사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 반사면을 포함함으로써, 광학계의 구조를 단순화하고 경량화할 수 있으며, 유연하게 구조 변경을 할 수 있다.

Description

반사면을 포함하는 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치
본 발명은 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디지털 디바이스의 경량화 및 소형화 추세에 따라 다양한 웨어러블 디바이스(wearable device)들이 개발되고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스의 일종인 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display)는 사용자가 머리에 착용하여 멀티미디어 컨텐츠 등을 제공받을 수 있는 각종 디바이스를 의미한다. 여기서 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 사용자의 신체에 착용 되어 사용자가 이동함에 따라서 다양한 환경에서 사용자에게 영상을 제공하게 된다. 이러한 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 투과(see-through)형과 밀폐(see-closed)형으로 구분되고 있으며, 투과형은 주로 증강현실(Augmented Reality, AR)용으로 사용되고, 밀폐형은 주로 가상현실(Virtual Reality, VR)용으로 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 안경 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 밴드형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 일반적인 안경 형태 또는 밴드 형태의 헤드 마운티드 디스플레이는 사용자의 안면 또는 두부에 착용되어 투과되는 렌즈를 통해 실제 세계에 증강현실(AR)의 영상 정보를 투영하여 사용자에게 제공하게 된다.
이와 같은 헤드 마운티드 디스플레이에서 증강현실을 구현하기 위해, 복잡한 구조의 광학 장치가 사용되는데, 기존의 광학 장치는 크기가 크고 무거운 문제가 있었다. 또한, 실제 세계가 투과되어 보여야 하므로, 영상 광이 반사되는 반사 미러를 전방에 배치할 수 없어, 구조의 변경에 한계가 있었다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 등록특허 제10-2058205호(발명의 명칭: 증강현실 구현을 위한 광학계 및 이를 포함한 장치, 등록일자: 2019년 12월 18일) 등이 개시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 디스플레이에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈 방향으로 반사하고, 사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 반사면을 포함함으로써, 광학계의 구조를 단순화하고 경량화할 수 있으며, 유연하게 구조 변경을 할 수 있는, 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계는,
증강현실용 광학계로서,
증강현실 영상이 사용자의 눈에 도달하도록 디스플레이에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈 방향으로 반사하는 반사면을 포함하며,
상기 반사면은,
사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 반사면은,
상기 디스플레이 방향으로 오목하게 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 디스플레이와 반사면 사이에 위치하는 제1 블록; 및
상기 제1 블록과 결합하는 제2 블록을 더 포함하며,
상기 제1 블록 및 제2 블록의 결합부가 상기 반사면을 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 반사면은,
상기 제1 블록과 제2 블록 사이에 반사 코팅하여 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는,
증강현실 영상 광을 출력하는 디스플레이를 더 포함하며,
상기 디스플레이, 상기 제1 블록 및 제2 블록이 단일 몸체 형태로 제작될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제2 블록은,
상기 제1 블록보다 얇은 캡 형태로 구성되어 상기 제1 블록에 부착될 수 있다.
바람직하게는,
상기 디스플레이와 상기 반사면 사이에 위치하는 추가 광학 요소를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치는,
머리 착용형 디스플레이 장치로서,
사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임; 및
증강현실 영상이 상기 HMD 프레임을 착용한 사용자의 눈에 도달하도록 디스플레이에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈 방향으로 반사하는 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계를 포함하며,
상기 광학계의 상기 반사면은,
사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 디스플레이에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈 방향으로 반사하고, 사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 반사면을 포함함으로써, 광학계의 구조를 단순화하고 경량화할 수 있으며, 유연하게 구조 변경을 할 수 있다.
도 1은 일반적인 안경 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 일반적인 밴드형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계의 추가 광학 요소를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 반사면을 포함하는 증강현실용 광학계를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
<부호의 설명>
10: 눈
100: 본 발명의 특징에 따른 광학계
110: 디스플레이
120: 반사면
130: 제1 블록
140: 제2 블록
150: 추가 광학 요소
200: HMD 프레임
300: 제어부
400: GPS 모듈
500: 카메라
600: 전원 공급부
700: 스위치부
800: 통신부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)는, 반사면(120)을 포함하여 구성될 수 있으며, 디스플레이(110)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
디스플레이(110)는, 증강현실 영상 광을 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 디스플레이(110)는, 실제 세계와 함께 영상 정보가 사용자에게 최적화된 화면으로 제공될 수 있도록 영상 광을 출력할 수 있다. 이러한 디스플레이(110)는 후술하게 될 제어부(300)의 제어 하에, 각종 정보를 증강현실 기반으로 사용자에게 제공하는 영상 정보를 출력할 수 있다. 디스플레이(110)는, OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 다양한 디스플레이(110) 소자를 이용해 구현될 수 있다.
이때, 디스플레이(110)는, 사용자 눈(10)의 전방에 있는 광학계(100)에서, 좌측이나 우측에 위치할 수 있으나 상측에 위치할 수도 있고, 설계상의 필요에 따라 다양한 위치에 구성될 수 있다.
반사면(120)은, 증강현실 영상이 사용자의 눈(10)에 도달하도록 디스플레이(110)에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈(10) 방향으로 반사할 수 있다. 또한, 반사면(120)은, 사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과할 수 있다.
즉, 반사면(120)을 광의 적어도 일부는 투과하고 일부는 반사하는 미러 코팅된 면으로 구현함으로써, 실제 세계에서 입사하는 가시광선의 일부가 반사면(120)을 투과하여 사용자의 눈(10)에 도달하는 동시에, 반사면(120)에 의해 반사된 증강현실 영상 광이 사용자의 눈(10)에 도달해 증강현실이 구현될 수 있다. 이때, 반사면(120)은, 디스플레이(110)에서 출력된 영상 광의 적어도 일부를 반사하여, 증강현실 영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 반사면(120)은, 디스플레이(110) 방향으로 오목하게 구성될 수 있다. 다만, 반사면(120)의 곡률은 영상 광의 광경로 최적화 과정에서 하나의 값 또는 여러 개의 값을 가질 수 있으며, 비구면으로 구현될 수도 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)는, 디스플레이(110)와 반사면(120) 사이에 위치하는 제1 블록(130) 및 제1 블록(130)과 결합하는 제2 블록(140)을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 블록(130) 및 제2 블록(140)의 결합부가 반사면(120)을 구성할 수 있다.
보다 구체적으로, 반사면(120)은, 제1 블록(130)과 제2 블록(140) 사이에 반사 코팅하여 구성될 수 있다. 제1 블록(130) 및 제2 블록(140)은 유리, 플라스틱, 합성수지 등의 재질일 수 있으며, 제1 블록(130)의 일면과 제2 블록(140)의 일면이 서로 대응되면서 반사면(120)의 곡률을 갖도록 성형하고, 대응되는 두 면 사이에 반사 코팅을 해 조립하여 반사면(120)을 구성할 수 있다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이(110), 제1 블록(130) 및 제2 블록(140)이 단일 몸체 형태로 제작될 수 있다. 이와 같이, 디스플레이(110), 제1 블록(130) 및 제2 블록(140)을 1-body 형태로 제작하게 되면, 반사면(120)을 효과적으로 보호할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같은 단일 몸체 형태로 제작함으로써, 광학계(100) 제작 후 이물질 또는 충격으로부터 반사면(120)을 보호할 수 있고, 머리 착용형 디스플레이 장치에 광학계(100)를 조립할 때 광학계(100)의 고정 및 조립이 용이할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 광학계(100)의 두께는 필요에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 영상 광의 광경로 최적화 과정에서 디스플레이(110)가, 제1 블록(130) 및 제2 블록(140)이 결합하여 반사면(120)이 구성된 바디와 비스듬하게 위치할 수도 있다. 즉, 다양한 실시예들에서 광학계(100)의 세부적인 구성 및 각 구성요소들의 배치는 다양하게 구현될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 블록(140)은, 제1 블록(130)보다 얇은 캡 형태로 구성되어 제1 블록(130)에 부착될 수 있다. 또한, 캡 형태의 제2 블록(140)을 제1 블록(130)에 끼워 맞추는 형태로 구현될 수도 있다. 이와 같이 제2 블록(140)을 얇은 캡 형태로 구현하면 광학계(100) 전체의 무게를 경량화할 수 있다. 실시예에 따라서는, 필요에 따라 제2 블록(140)의 형태를 캡 형태뿐 아니라 다양한 형태로 할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)의 추가 광학 요소(150)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)는, 디스플레이(110)와 반사면(120) 사이에 위치하는 추가 광학 요소(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
추가 광학 요소(150)는, 렌즈 또는 미러로서, 광경로 상에 위치하여 디스플레이(110)에서 출력된 증강현실 영상 광의 경로 변경, 확대/축소 등 다양한 기능을 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치는, HMD 프레임 및 광학계(100)를 포함하여 구성될 수 있으며, GPS 모듈, 카메라, 전원공급부, 스위치부 및 통신부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
광학계(100)에 대해서는 이미 설명하였으므로, 이하에서는 나머지 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
HMD 프레임(200)은, 사용자가 머리에 착용할 수 있는 머리 착용형 디스플레이 장치의 프레임 구성이다. 이러한 HMD 프레임(200)은, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 빛이 들어올 수 있는 프레임 구조를 갖는 헬멧(helmet) 형태 또는 고글(goggles) 형태로 구성될 수 있다. 여기서, HMD 프레임(200)이 헬멧 형태로 이루어지는 경우, 사용자의 머리에 착용되는 헬멧(미도시)과 헬멧의 전방에 배치되는 디스플레이(110) 프레임(미도시) 구조로 구성될 수 있다. 또한, HMD 프레임(200)이 고글 형태로 구성되는 경우, 사용자의 머리에 착용될 수 있는 밴드 프레임(미도시)과, 밴드 프레임에 체결 고정되는 고글 프레임(미도시) 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치는, 증강현실 영상 정보를 생성하여 디스플레이(110)로 전송되도록 제어하는 제어부(300), HMD 프레임(200)에 장착되어 위치 정보를 제공하기 위한 GPS 모듈(400), HMD 프레임(200)에 장착되어 사용자의 시선 방향의 영상을 촬영하기 위한 카메라(500), 머리 착용형 디스플레이 장치의 구동을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(600), 전원 공급부(600)의 온/오프를 위한 스위치부(700), 및 제어부(300)의 제어 하에 데이터 통신을 수행하는 통신부(800)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, GPS 모듈(400)은 사용자의 위치 정보를 제공하고, 카메라(500)는 사용자가 바라보는 시선의 실제 세계를 촬영할 수 있다. 제어부(300)는, GPS 모듈(400), 카메라(500), 그 외 각종 센서에서 수집한 정보에 기초하여, 사용자에게 제공할 영상 정보를 생성해 디스플레이(110)로 전송되도록 제어함으로써, 사용자가 증강현실을 통해 외부 환경에 대한 추가 정보 등을 최적화된 화면으로 전달받도록 할 수 있다.
또한, 스위치부(700)는 전원 공급부(600)의 온/오프를 위한 스위치를 HMD 프레임(200)의 일 측에 설치하거나, 또는 HMD 프레임(200)과 유선으로 연결되는 별도의 디바이스에 형성될 수 있다. 한편, 통신부(800)는 인접하는 다른 머리 착용형 디스플레이 장치나, 서버 등과 연동하여 연결 접속되고, 위치 정보, 센싱 정보 등 각종 정보가 서로 공유될 수 있도록 데이터 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 통신부(800)는 인터넷 접속이 가능한 3G/4G/5G 및 LTE를 포함하는 다양한 무선 통신 방식이 적용되는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 광학계(100)는, HMD 프레임(200)에서 사용자의 좌안 및/또는 우안에 각각 위치할 수 있다. 즉, 사용자의 좌안과 우안 각각을 위해 2개의 광학계(100)가 HMD 프레임(200)에 위치할 수 있으나, 실시예에 따라서는 좌안 또는 우안 중 어느 한쪽에만 광학계(100)가 위치할 수도 있다.
또한, 디스플레이(110)는 HMD 프레임(200)의 양 측면에 위치할 수 있으며, 실시예에 따라서는, HMD 프레임(200)에서 사용자의 양안 위치의 위쪽에 2개가 위치할 수도 있다.
또한, 디스플레이(110)는, HMD 프레임(200)에서 사용자의 좌안 및/또는 우안의 위쪽에 위치하여, 사용자의 좌안 및/또는 우안의 전방에 배치된 반사면(120) 방향으로 영상 광을 출력하거나, HMD 프레임(200)에서 사용자의 좌안 및/또는 우안의 측면에 위치하여, 사용자의 좌안 및/또는 우안의 전방에 배치된 반사면(120) 방향으로 영상 광을 출력할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100) 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 디스플레이(110)에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈(10) 방향으로 반사하고, 사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 반사면(120)을 포함함으로써, 광학계(100)의 구조를 단순화하고 경량화할 수 있으며, 유연하게 구조 변경을 할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 증강현실용 광학계(100)로서,
    증강현실 영상이 사용자의 눈(10)에 도달하도록 디스플레이(110)에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈(10) 방향으로 반사하는 반사면(120)을 포함하며,
    상기 반사면(120)은,
    사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사면(120)은,
    상기 디스플레이(110) 방향으로 오목하게 구성된 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이(110)와 반사면(120) 사이에 위치하는 제1 블록(130); 및
    상기 제1 블록(130)과 결합하는 제2 블록(140)을 더 포함하며,
    상기 제1 블록(130) 및 제2 블록(140)의 결합부가 상기 반사면(120)을 구성하는 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100).
  4. 제3항에 있어서, 상기 반사면(120)은,
    상기 제1 블록(130)과 제2 블록(140) 사이에 반사 코팅하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100).
  5. 제3항에 있어서,
    증강현실 영상 광을 출력하는 디스플레이(110)를 더 포함하며,
    상기 디스플레이(110), 상기 제1 블록(130) 및 제2 블록(140)이 단일 몸체 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100).
  6. 제3항에 있어서, 상기 제2 블록(140)은,
    상기 제1 블록(130)보다 얇은 캡 형태로 구성되어 상기 제1 블록(130)에 부착되는 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이(110)와 상기 반사면(120) 사이에 위치하는 추가 광학 요소(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100).
  8. 머리 착용형 디스플레이 장치로서,
    사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임; 및
    증강현실 영상이 상기 HMD 프레임을 착용한 사용자의 눈(10)에 도달하도록 디스플레이(110)에서 출력되어 입사되는 증강현실 영상 광을 사용자의 눈(10) 방향으로 반사하는 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)를 포함하며,
    상기 광학계(100)의 상기 반사면(120)은,
    사용자의 시야를 통한 실제 세계가 보일 수 있도록 광의 적어도 일부를 투과하는 것을 특징으로 하는, 반사면(120)을 포함하는 증강현실용 광학계(100)를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100254730B1 (ko) * 1994-06-13 2000-04-15 미다라이 후지오 관찰장치
JP2003502713A (ja) * 1999-06-21 2003-01-21 ザ マイクロオプティカル コーポレイション 接眼レンズ組立体と光学機械式サポート上のディスプレイとを備えるディスプレイ・デバイス
KR20150026486A (ko) * 2013-09-03 2015-03-11 주식회사 에픽옵틱스 헤드 마운트 디스플레이용 프리즘과 이를 구비한 헤드 마운트 디스플레이
KR101852680B1 (ko) * 2016-08-01 2018-04-26 연세대학교 산학협력단 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치 및 방법
JP2020514810A (ja) * 2017-03-09 2020-05-21 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ 拡大視野を伴う自由曲面プリズムおよびヘッドマウントディスプレイ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013049248A2 (en) * 2011-09-26 2013-04-04 Osterhout Group, Inc. Video display modification based on sensor input for a see-through near-to-eye display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100254730B1 (ko) * 1994-06-13 2000-04-15 미다라이 후지오 관찰장치
JP2003502713A (ja) * 1999-06-21 2003-01-21 ザ マイクロオプティカル コーポレイション 接眼レンズ組立体と光学機械式サポート上のディスプレイとを備えるディスプレイ・デバイス
KR20150026486A (ko) * 2013-09-03 2015-03-11 주식회사 에픽옵틱스 헤드 마운트 디스플레이용 프리즘과 이를 구비한 헤드 마운트 디스플레이
KR101852680B1 (ko) * 2016-08-01 2018-04-26 연세대학교 산학협력단 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치 및 방법
JP2020514810A (ja) * 2017-03-09 2020-05-21 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ 拡大視野を伴う自由曲面プリズムおよびヘッドマウントディスプレイ

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