WO2022250266A1 - 이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈 및 이를 포함한 광학장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지를 형성해 전방으로 출력하는 출력유닛, 상기 출력유닛의 전방에서 가상의 중심축을 가지며, 상기 출력유닛에서 전달되는 상기 이미지의 광축이 상기 중심축과 평행하도록 투과시켜 전방으로 전달하는 렌즈유닛 및 길게 형성되어 적어도 한 쌍의 마주보는 전반사면을 가지며 일측에서 상기 렌즈유닛을 투과해 전달되는 상기 이미지가 입사되어 적어도 1회 이상의 내부 전반사를 통해 타측으로 이동하고, 타측에서 별도의 출사면을 통해 상기 이미지를 반사해 사용자의 시야로 제공하는 가이드유닛; 을 포함하며, 상기 출력유닛에서 출력된 상기 이미지는 사용자의 중심시야에서 기 설정된 각도 벗어난 상태로 제공되고, 상기 렌즈유닛은 상기 이미지가 사용자의 중심시야를 벗어난 각도에 대응하여 상기 중심축과 교차되도록 일정각도 틸팅되어 왜곡을 보정하는 디스플레이모듈이 개시된다.

Description

이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈 및 이를 포함한 광학장치

본 발명은 이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈 및 이를 포함한 광학장치에 관한 것으로서, 사용자의 중심시야에서 일정 각도 이격된 위치에 이미지를 구현하여 시야의 방해를 최소화 하는 이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈에 관한 것이다.

최근 가상현실 또는 증강현실에 대한 기술이 많이 개발되고 있으며, 고글 형태로 사용자가 직접 착용하여 사용이 가능한 디스플레이모듈들이 이미 상용화 되고 있다.

이러한 장치 중에서 현재 증강현실이 각광받고 있으며, 증강현실은 실제 우리가 보는 환경에 가상 이미지를 얹어 가상의 물체가 현실에 함께 존재하는 것처럼 보이게 하는 기술을 말한다.

일반적으로 이러한 증강현실 기기는 사용자가 두부에 직접 착용하여 시야의 전방에 렌즈가 배치되도록 구비되기 때문에 무게나 크기의 저감이 매우 중요하다.

최근에는 이러한 증강현실 기기 또는 광학 기기 등에서 이미지를 출력하는 디스플레이모듈로 DLP나 액정표시장치 등이 많이 사용되고 있다.

하지만, 액정표시장치(LCD)나 DLP 등의 사용 시 조명광이 필수적으로 사용되며, 이때 조명광을 알맞은 각도로 전달하기 위해 다양한 형태의 렌즈나 미러 또는 프리즘 등이 구비되어 이미지의 이동 경로를 조절하며 사용자의 중심시야에 구현되도록 한다.

그러나 이러한 방식으로는 사용자의 중심시야에 위치한 상기 이미지로 인해 실질적인 시야를 방해하기 때문에 편의성을 위해 사용자의 중심시야에서 일정 각도 벗어나 편향된 위치에서 이미지를 구현하는 것이 필요하다.

하지만, 단순히 이미지의 위치를 편향되게 배치 하는 것 만으로는 구현된 이미지의 해상도의 저하나 왜곡 등이 발생하고 뿐만 아니라 수차의 문제도 발생하여 올바르게 이미지의 구현이 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제를 해결함과 동시에 사용자의 중심시야에서 편향되도록 이미지를 배치하는 기술의 개발이 필요하다.

본 발명의 목적은 종래의 디스플레이모듈의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지의 출력 시 사용자의 중심시야에서 일정각도 이동한 위치에 구현하며 이로 인해 발생되는 왜곡을 보정하여 안정적으로 이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈 및 이를 포함한 광학장치를 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일측면에 따른 디스플레이모듈은 이미지를 형성해 전방으로 출력하는 출력유닛, 상기 출력유닛의 전방에서 가상의 중심축을 가지며, 상기 출력유닛에서 전달되는 상기 이미지의 광축이 상기 중심축과 평행하도록 투과시켜 전방으로 전달하는 렌즈유닛 및 길게 형성되어 적어도 한 쌍의 마주보는 전반사면을 가지며 일측에서 상기 렌즈유닛을 투과해 전달되는 상기 이미지가 입사되어 적어도 1회 이상의 내부 전반사를 통해 타측으로 이동하고, 타측에서 별도의 출사면을 통해 상기 이미지를 반사해 사용자의 시야로 제공하는 가이드유닛을 포함하며, 상기 출력유닛에서 출력된 상기 이미지는 사용자의 중심시야에서 기 설정된 각도로 벗어난 상태로 제공되고, 상기 렌즈유닛은 상기 이미지가 사용자의 중심시야를 벗어난 각도에 대응하여 상기 중심축과 교차되도록 일정각도 틸팅되어 왜곡을 보정한다.

또한, 상기 렌즈유닛은 복수 개의 렌즈가 가상의 중심축을 따라 배치되며, 적어도 일부가 상기 광축과 교차되도록 조절될 수 있다.

또한, 상기 렌즈유닛은 사용자의 중심시야에서 θ_I의 각도만큼 벗어난 상기 이미지의 왜곡 보정을 위해 |θ_I-θ_L|≤5° 범위 내에서 상기 중심축을 기준으로 θ_L의 각도만큼 틸팅하여 배치될 수 있다.

또한, 상기 출력유닛은 상기 중심축과 평행하며 일측으로 편향된 위치에서 상기 이미지의 광축이 위치하도록 상기 이미지를 출력할 수 있다.

또한, 상기 가이드유닛은 상기 내부를 이동한 상기 이미지가 상기 출사면에서 기 설정된 각도로 반사각을 조절해 사용자의 중심시야를 벗어난 상태로 제공될 수 있다.

또한, 상기 출력유닛은 입사되는 상기 조명광의 적어도 일부를 선택적으로 반사하며 이미지를 형성해 전방으로 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 출력유닛은 직사각형 형태로 상기 이미지를 형성하며 장변이 상하방향으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 이미지는 사용자의 중심시야를 기준으로 횡 방향을 따라 5도에서 30도 이내의 위치에 배치될 수 있다.

한편, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 광학장치는 사용자의 머리에 착용 가능하며 적어도 일부가 사용자의 시야 전방에 배치되는 착용모듈, 상기 착용모듈에 구비되며, 상술한 구성을 포함하는 디스플레이모듈 및 상기 디스플레이모듈에 연결되어 선택적으로 상기 이미지의 출력을 조절하거나 상기 이미지의 크기 및 위치를 제어하는 제어모듈을 포함한다.

또한, 상기 착용모듈에 구비되어 사용자의 시야 범위를 촬영하도록 전방을 향해 배치되며 선택적으로 영상 또는 이미지를 촬영하여 기록 및 상기 제어모듈로 전달하는 촬영모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 디스플레이모듈은 사용자의 중심시야를 벗어남과 동시에 사용자의 눈동자 이동이 편하게 가능하도록 하는 5~30도 이내의 영역에 상기 이미지가 배치되도록 구성되며, 렌즈유닛의 틸팅을 통해 상기 이미지의 위치가 이동 하더라도 왜곡을 보정하여 올바르게 상기 이미지를 전달할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따른 상기 출력유닛(210)은 상기 이미지(I)를 세로로 길게 형성된 직사각형 형태로 형성하고 중심시야를 기준으로 5도~30도 이내의 영역에 함으로써 한정된 영역 내에서 최대한 넓은 영역을 활용할 수 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 광학장치의 구성 및 출력된 이미지의 배치상태를 나타낸 도면;

도 2는 도 1의 광학장치에서 세부적인 구성을 나타낸 도면;

도 3은 도 1의 광학장치에서 사용자의 중심시야에서 벗어난 위치에 이미지가 배치되는 상태를 나타낸 도면;

도 4는 본 발명에 따른 이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈에서 디스플레이모듈을 통해 이미지가 전달되는 상태를 나타낸 도면;

도 5는 본 발명에 따른 디스플레이모듈에서 사용자의 중심시야에서 이미지가 출력되는 상태를 나타낸 도면;

도 6은 도 5의 디스플레이모듈에서 출력되는 이미지가 중심시야에서 일정각도 이동한 상태를 나타낸 도면.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통하여 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정형태로 한정하려는 것이 아니라 본 실시예를 통해서 좀더 명확한 이해를 돕기 위함이다.

또한, 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도시된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이미지의 위치 조절이 가능한 디스플레이모듈의 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 사용자의 두부에 착용하여 시야 전방에 이미지(I)를 투영하는 디스플레이모듈(200) 및 이를 이용한 광학장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 광학장치는 크게 착용모듈(100), 디스플레이모듈(200), 제어모듈(400) 및 촬영모듈(400)을 포함한다.

상기 착용모듈(100)은 상술한 모듈을 포함하는 전체적인 광학장치를 사용자의 신체에 착용하기 위한 구성으로, 굴곡을 가지는 띠 형태 또는 링 형태로 형성되어 사용자의 머리에 착용 가능하도록 구성된다. 그리고 적어도 일부가 사용자의 시야 전방에 배치되어 상기 디스플레이모듈(200)에 의해 출력되는 이미지(I)가 전달될 수 있도록 한다.

구체적으로 상기 착용모듈(100)은 일반적인 헤드셋 또는 헤어밴드 형태로 형성되며, 전방에 렌즈가 형성되어 사용자가 착용 하도록 구성된대 이때 전방에 형성된 렌즈는 투과성 소재로 구성됨과 동시에 상기 디스플레이모듈(200)에 의해 전달되는 상기 이미지(I)가 맺히도록 구성된다. 그리고 상기 착용모듈(100)의 적어도 일부에는 후술하는 상기 제어모듈(400) 및 상기 촬영모듈(400)이 추가적으로 장착되어 사용자가 직접 조작하거나 외부로부터 이미지(I)나 정보를 수집할 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서 상기 착용모듈(100)은 안경형태로 형성되며 전방에 렌즈가 형성되어 사용자의 시야에서 투명한 형태로 배치되며 선택적으로 사용자가 착용할 수 있다. 그리고 측면부에는 사용자가 조작하는 조작부(310)가 구비될 수 있다.

한편, 상기 제어모듈(400)은 상기 디스플레이모듈(200)에 연결되어 선택적으로 상기 이미지(I)의 출력을 조절하거나 상기 이미지(I)의 크기 및 위치를 제어한다. 구체적으로 상기 제어모듈(400)은 본 발명의 광학장치에서 상기 디스플레이모듈(200)의 동작 여부를 제어하는 구성으로 상기 제어모듈(400)에 구비되며 적어도 일부가 외부로 노출되어 사용자가 조작할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 제어모듈(400)은 크게 조작부(310), 기록부(미도시), 제어부(미도시) 및 배터리를 포함하며, 사용자가 상기 조작부(310)를 통해 상기 기록부에 기록된 상기 이미지(I)를 선택적으로 출력한다. 여기서 상기 제어부는 상기 디스플레이모듈(200)의 동작을 제어하여 상기 기록부에 저장된 상기 이미지(I)를 선택적으로 출력하거나 출력되는 상기 이미지(I)의 크기 또는 위치를 조절한다.

본 발명에서 상기 디스플레이모듈(200)은 상기 착용모듈(100)에 구비된 렌즈로 상기 이미지(I)를 전달하여 표시하는 구성으로써, 사용자의 중심시야에서 일정 각도 벗어난 범위로 상기 이미지(I)를 출력한다. 그리고 상기 제어모듈(400)은 상기 디스플레이모듈(200)을 제어하여 상기 이미지(I)의 출력 위치를 상기 중심시야를 기준으로 일정 각도 조절하거나 크기를 조절한다.

이와 같이 상기 제어모듈(400)은 상기 착용모듈(100)에 구비되어 상기 조작부(310)를 통해 상기 제어부를 제어하여 상기 이미지(I)의 출력여부 및 출력위치를 조절하며, 상기 기록부는 상기 이미지(I)를 저장하여 선택적으로 출력할 수 있도록 한다.

한편, 상기 디스플레이모듈(200)은 상기 착용모듈(100)에 구비되어 기 설정된 이미지(I) 또는 외부로부터 전달되는 이미지(I)를 사용자의 시야에 전달하는 구성으로 상기 착용모듈(100) 내부에서 상기 렌즈와 연결되어 선택적으로 상기 이미지(I)를 전달한다. 이때, 상기 디스플레이모듈(200)은 사용자의 중심시야에서 기 설정된 각도만큼 벗어난 상태로 상기 이미지(I)를 제공하여 사용자의 시야에 방해가 되지 않도록 한다.

여기서, 본 발명에 따른 상기 디스플레이모듈(200)은 크게 출력유닛(210), 렌즈유닛(220) 및 가이드유닛(230)을 포함하며, 상기 출력유닛(210)에서 출력된 상기 이미지(I)가 상기 렌즈유닛(220)을 경유한 후 상기 가이드유닛(230)을 통해 상기 착용모듈(100)에 구비된 렌즈로 전달된다.

보다 상세하게 살펴보면, 본 발명에 따른 상기 디스플레이모듈(200)은 사용자의 상기 출력유닛(210)에서 출력된 상기 이미지(I)를 상기 렌즈유닛(220)과 상기 가이드유닛(230)을 경유하며 사용자의 시야로 전달되며, 이때 사용자의 중심 시야에서 기 설정된 각도로 벗어난 형태로 배치되도록 설정된다.

일반적으로 시야의 중앙에서 약 5~8도 범위에 해당하는 부분이 중심시야로 수용체의 밀도가 가장 높기 때문에 선명한 상을 보게 되며, 이로 인해 작업을 할 때 이 중심시야를 통해 작업물을 확인하며 일을 진행한다. 그리고, 시야의 중앙에서 약 30도 범위에 해당하는 부분이 눈동자의 이동이 편안한 범위로 해당 범위를 시야각으로 표시하면 도 3에 표시된 바와 같은 영역에 해당한다.

따라서 본 발명에 따른 디스플레이모듈(200)은 사용자의 중심시야를 벗어남과 동시에 사용자의 눈동자 이동이 편하게 가능하도록 하는 5~30도 이내의 영역에 상기 이미지(I)가 배치되도록 구성된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 상기 디스플레이모듈(200)은 상술한 상기 출력유닛(210), 상기 렌즈유닛(220) 및 상기 가이드유닛(230)의 구성 및 배치를 통해 상기 이미지(I)가 사용자의 중심시야에서 벗어난 5~ 30도 범위 내에 위치하도록 한다.

상기 출력유닛(210)은 상기 기록부에 구비된 상기 이미지(I)를 전방으로 출력하는 구성으로, 액정디스플레이(LCD)나 마이크로 미러를 이용한 DLP 또는 LCOS 등이 사용되며, 별도의 광원(214)으로부터 조명광을 전달 받아 이미지(I)를 전방으로 출력한다. 이때, 상기 출력유닛(210)은 외부로부터 전달되는 상기 조명광을 투과 또는 반사하여 이미지(I)를 출력한다.

구체적으로, 상기 출력유닛(210)은 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 상기 조명광을 전달받아 이를 이용하여 전방으로 상기 이미지(I)를 출력한다. 여기서, 상기 출력유닛(210)은 상기 광원에서 전달된 상기 조명광을 별도의 이미지부(214)를 통해 상기 이미지(I)를 전방으로 출력한다.

본 실시예와 달리 상기 조명광을 반사하여 상기 이미지(I)를 출력하지 않고 상기 조명광을 투과시키며 상기 이미지(I)를 전방으로 출력하도록 구성될 수도 있다. 특히 상기 출력유닛(210)이 투과성 LCD등으로 이루어지는 경우 상기 조명광이 필수적이며 후술하는 상기 가이드유닛(230)으로부터 상기 조명광을 전달받아 상기 전방으로 상기 이미지(I)를 출력할 수 있다.

이와 같이 상기 출력유닛(210)은 상기 조명광을 전달받아 반사 또는 투과시킴으로써 상기 이미지(I)를 전방으로 출력하여 후술하는 상기 렌즈유닛(220)으로 전달할 수 있다.

여기서, 상기 출력유닛(210)은 상기 이미지(I)가 사용자의 중심시야에서 벗어난 영역에 배치되며, 한정된 영역 내에서 최대한 넓은 영역을 활용할 수 있도록 상기 이미지(I)를 직사각형 형태로 형성하여 장변이 상하방향을 따라 배치되도록 한다.

이는 사용자가 작업 시 실제 시야가 방해되지 않음과 동시에 중심시야에서 벗어난 위치에서 최대한 많은 양의 정보를 확인할 수 있도록 상기 이미지(I)를 배치하기 위함이다.

즉, 본 발명에 따른 상기 출력유닛(210)은 상기 이미지(I)를 세로로 길게 형성된 직사각형 형태로 형성하고 중심시야를 기준으로 5도~30도 이내의 영역에 배치될 수 있도록 한다.

한편, 상기 렌즈유닛(220)은 상기 출력유닛(210)의 전방에 배치되어 출력되는 이미지(I)를 투과시키며 후술하는 상기 가이드유닛(230)으로 전달 함으로써 사용자가 상기 이미지(I)를 인식할 수 있도록 한다.

상기 렌즈유닛(220)은 상기 출력유닛(210)에서 출력되는 이미지(I)를 확산 및 굴절시켜 사용자가 인식할 수 있도록 하는 구성으로, 본 발명에서는 복수 개의 렌즈가 연속하여 배치되며 적어도 일부가 선택적으로 틸팅하여 상기 이미지(I)의 전달 시 발생하는 왜곡을 보정할 수 있다.

구체적으로 상기 렌즈유닛(220)은 광 투과성 소재로 상기 출력유닛(210)에서 출력된 상기 이미지(I)의 전달 경로상에 배치되어 상기 이미지(I)를 굴절 및 확산시켜 전방으로 전달한다. 이때 상기 렌즈유닛(220)은 상기 출력유닛(210)에서 출력되는 이미지(I)를 사용자가 올바르게 인식할 수 있도록 적어도 하나 이상이 연속하여 배치될 수 있으며, 그 형태가 다양하게 구성될 수도 있다.

여기서, 상기 렌즈유닛(220)은 상기 출력유닛(210)의 전방에서 가상의 중심축(A)을 가지며, 상기 출력유닛(210)에서 전달되는 상기 이미지(I)의 광축(L)이 상기 중심축(A)과 평행하도록 투과시켜 전방으로 전달한다.

이때, 상기 출력유닛(210)에서 출력된 상기 이미지(I)는 사용자의 중심시야에서 기 설정된 각도를 벗어난 상태로 제공되고, 상기 렌즈유닛(220)은 상기 이미지(I)가 중심시야를 벗어난 각도에 대응하여 상기 중심축(A)과 교차되도록 일정각도 틸팅되어 왜곡을 보정한다.

보다 상세하게 살펴보면, 상기 렌즈유닛(220)은 상술한 바와 같이 상기 중심축(A)을 기준으로 복수 개가 배치되며, 적어도 일부가 상기 중심축(A)과 교차되도록 틸팅 됨으로써 상기 중심축(A)과 평행한 광축(L)을 따라 이동하는 상기 이미지(I)를 투과시킨다. 여기서, 상기 렌즈유닛(220)은 복수 개의 렌즈가 기 설정된 중심축(A)을 따라 연속하여 배치되며, 각각의 중심이 상기 중심축(A)상에 위치한다. 그리고 상기 출력유닛(210)에서 출력된 이미지(I)는 상기 중심축(A)과 평행한 광축(L)을 가지며 상기 광축(L)을 따라 상기 이미지(I)가 전달된다.

본 발명에서 상기 렌즈유닛(220)은 도시된 바와 같이 복수 개의 렌즈가 상기 중심축(A)을 따라 배치되며, 일부가 상기 중심축(A)과 교차되도록 일정각도 틸팅되어 왜곡을 보정한다.

구체적으로 상기 출력유닛(210)은 상기 이미지(I)를 사용자의 시야로 전달 시 사용자의 중심시야에서 기 설정된 각도로 벗어난 위치에 배치되도록 하고, 상기 렌즈유닛(220)은 상기 이미지(I)가 사용자의 중심시야에서 벗어나도록 배치됨에 따라 발생되는 왜곡에 대응하여 일정각도 틸팅 됨으로써 보정한다.

이때, 본 발명에서 상기 이미지(I)가 사용자의 중심시야에서 벗어나도록 전달하기 위해 상기 출력유닛(210)에서 출사된 상기 이미지(I)의 광축(L)이 상기 중심축(A)과 평행한 상태에서 일정 거리 벗어난 상태로 편향되어 offset 되거나 또는 후술하는 상기 가이드유닛(230)의 출사면(234)의 반사각도를 조절한다.

본 실시예에서 상기 이미지(I)는 도시된 바와 같이 상기 출사면(234)의 각도가 조절되어 사용자의 시야로 전달되는 상기 이미지(I)가 사용자의 중심시야에서 벗어나도록 구성된다. 즉 상기 출사면(234)의 각도 조절을 통해 상기 이미지(I)의 화각을 조절할 수 있으며, 이와 연동하여 상기 렌즈유닛(220)이 상기 이미지(I)의 화각 변동에 의해 발생되는 왜곡을 보정한다.

이와 같이 상기 렌즈유닛(220)은 상기 가이드유닛(230) 또는 상기 출력유닛(210)에 의해 사용자의 중심시야에서 일정 각도 벗어나도록 전달되는 상기 이미지(I)에 대해 상기 광축(L)과 교차되며 틸팅되는 상기 중심축(A)을 가지도록 배치됨으로써 왜곡을 보정할 수 있다.

여기서, 상기 렌즈유닛(220)은 사용자의 중심시야에서 θ_I 의 각도만큼 벗어난 상기 이미지(I)의 왜곡 보정을 위해 |θ_I - θ_L|≤5° 범위 내에서 상기 중심축(A)을 기준으로 θ_L의 각도만큼 틸팅하여 배치된다.

따라서, 상기 이미지(I)가 중심시야에서 θ_I 만큼 이동하여 구현되는 경우 이에 대응하여 기 설정된 범위 내에서 상기 중심축(A)을 기준으로 틸팅 된다.

이에 따라 본 발명에 따른 상기 렌즈유닛(220)은 상기 이미지(I)가 사용자의 중심시야에서 위치가 이동되는 각도에 대응하여 상기 중심축(A)을 기준으로 일정 각도 틸팅되어 상기 이미지(I)를 투과 시킴으로써 상기 이미지(I)의 왜곡을 보정한다.

한편, 상기 가이드유닛(230)은 상기 출력유닛(210)으로 상기 이미지(I)를 전달하기 위한 구성으로, 내부에 전달경로가 형성되며 기 설정된 길이로 길게 형성된다.

구체적으로 상기 가이드유닛(230)은 길게 형성되어 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 전반사면(232)을 가지며, 상기 전반사면(232) 사이에는 상기 이미지(I)가 길이방향을 따라 이동하는 전달경로가 형성된다.

이때, 상기 전반사면(232)은 적어도 한 쌍으로 구성되어 기 설정된 이격

거리를 가지며 상호 이격 배치되고, 일측에서 전달된 상기 이미지(I)가 상기 전달경로를 따라 반사를 반복하며 타측으로 전달된다. 여기서, 상기 가이드유닛(230)은 길이방향에 따른 일측이 상기 렌즈유닛(220)의 후단에 배치되어 상기 이미지(I)가 입사되고, 타측에는 별도의 출사면(234)을 포함하여 사용자의 시야에 이미지(I)를 전달한다.

본 발명에서 상기 가이드유닛(230)은 외부의 공기 대비 상대적으로 굴절률이 높은 광 투과성 소재로 내부가 채워져 상기 전달경로가 형성되며, 복수 개의 전반사면(232)을 가지도록 구성되고, 이에 따라 상기 이미지(I)가 1회 이상 내부 전반사를 통해 길이방향을 따라 전달된다. 그리고, 상기 전반사면(232) 중 적어도 어느 하나는 상기 이미지(I)가 이동하는 경로상에 배치되어 반사 또는 굴절할 수 있도록 배치된다.

일반적으로 전반사가 일어나기 위해서는 밀한 매질에서 소한 매질로 전달되며, 임계각도보다 큰 각도로 상기 전반사면(232)에 입사되어야 한다. 따라서, 본 발명과 같이 상기 가이드유닛(230)이 광 투과성 소재로 구성되는 경우, 상기 전달경로는 외부보다 상대적으로 밀도가 큰 채워진 상태이며 본 실시예에서는 상기 전반사면(232)과 동일한 소재로 상기 전달경로가 채워진 상태이다.

즉, 상기 가이드유닛(230)은 유리나 합성수지 등의 소재가 일체로 구성되며, 서로 마주보는 한 쌍의 상기 전반사면(232)이 형성된다.

이와 같이 구성된 상기 가이드유닛(230)의 일측을 통해 상기 이미지(I)가 내부로 입사되어, 상기 전달경로를 따라 전반사하며 타측으로 전달되고, 타측에서 상기 전달경로를 따라 전달된 상기 이미지(I)는 상기 출사면(234)을 통해 사용자의 시야로 상기 이미지(I)가 전달된다.

이때, 상기 출사면(234)의 반사각도를 조절 함으로써, 사용자의 시야로 전달되는 상기 이미지(I)를 중심시야에서 일정 각도 벗어나도록 하여 위치를 조절할 수도 있다.

본 실시예에서, 상기 가이드유닛(230)은 사각 형태의 단면 형상을 가지며, 내부에 상기 전반사면(232)이 형성되어 있으나, 이와 달리 원형 또는 다각형 등 다양한 형태의 단면 형상을 가지도록 구성될 수도 있다.

이에 따라 도시된 바와 같이 상기 가이드유닛(230)을 따라 이동한 상기 이미지(I)는 상기 전반사면(232)에 의해 상기 출력유닛(210)으로 전달되고, 상기 출력유닛(210)은 상기 이미지(I)의 일부를 선택적으로 반사하며 상기 이미지(I)를 전방으로 출력한다.

이와 같이 상기 가이드유닛(230)은 상기 렌즈유닛(220)을 경유한 상기 이미지(I)를 사용자의 시야로 전달하는 구성이며, 상기 출사면(234)의 반사각도를 조절하여 상기 이미지(I)가 사용자의 중심시야에서 벗어나도록 화각이 조절된다.

한편, 본 발명에 따른 광학장치는 별도의 촬영모듈(400)을 더 포함할 수 있다.

상기 촬영모듈(400)은 상기 착용모듈(100)에 구비되어 사용자의 시야 범위를 촬영하도록 전방을 향해 배치되며 선택적으로 영상 또는 이미지(I)를 촬영하여 기록 및 상기 제어모듈(400)로 전달한다.

구체적으로 상기 촬영모듈(400)은 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하여 구성되며 상기 착용모듈(100)에서 사용자의 전방을 향하도록 배치되며, 선택적으로 전방의 이미지(I)를 기록한다. 이때, 상기 촬영모듈(400)은 상기 제어모듈(400)에 의해 제어되며 촬영된 이미지(I)는 상기 기록부에 저장되거나, 별도의 외부장치로 전송될 수 있다.

본 실시예에서 상기 촬영모듈(400)은 상기 착용모듈(100)의 일측에서 편향 되도록 배치되며 상기 디스플레이모듈(200)과 인접한 위치에서 전방의 이미지(I)를 촬영한다. 이때, 상기 촬영모듈(400)은 적어도 하나 이상으로 구성되어 각각이 독립적으로 동작할 수 있으며, 별도의 조명부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

이와 같이 상기 촬영모듈(400)은 사용자의 시야 전방 이미지(I)를 선택적으로 촬영하여 상기 제어모듈(400)에 기록하고, 추후 상기 디스플레이모듈(200)을 통해 출력할 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명한 실시예 외에도 본 발명의 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그러므로 본 실시예는 특정형태로 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

(부호의 설명)

100: 착용모듈

200: 디스플레이모듈

210: 출력유닛

212: 틸팅미러

220: 렌즈유닛

230: 가이드유닛

232: 전반사면

234: 출사면

300: 제어모듈

310: 조작부

400: 촬영모듈

I: 이미지

A: 중심축

L: 광축

Claims (10)

1. 이미지를 형성해 전방으로 출력하는 출력유닛;

   상기 출력유닛의 전방에서 가상의 중심축을 가지며, 상기 출력유닛에서 전달되는 상기 이미지의 광축이 상기 중심축과 평행하도록 투과시켜 전방으로 전달하는 렌즈유닛; 및

   길게 형성되어 적어도 한 쌍의 마주보는 전반사면을 가지며 일측에서 상기 렌즈유닛을 투과해 전달되는 상기 이미지가 입사되어 적어도 1회 이상의 내부 전반사를 통해 타측으로 이동하고, 타측에서 별도의 출사면을 통해 상기 이미지를 반사해 사용자의 시야로 제공하는 가이드유닛; 을 포함하며,

   상기 출력유닛에서 출력된 상기 이미지는 사용자의 중심시야에서 기 설정된 각도 벗어난 상태로 제공되고, 상기 렌즈유닛은 상기 이미지가 사용자의 중심시야를 벗어난 각도에 대응하여 상기 중심축과 교차되도록 일정각도 틸팅되어 왜곡을 보정하는 디스플레이모듈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈유닛은,

   복수 개의 렌즈가 가상의 중심축을 따라 배치되며, 적어도 일부가 상기 광축과 교차되도록 조절되는 디스플레이모듈.
3. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈유닛은

   사용자의 중심시야에서 θ_I 의 각도만큼 벗어난 상기 이미지의 왜곡 보정을 위해 |θ_I - θ_L |≤5° 범위 내에서 상기 중심축을 기준으로 θ_L의 각도만큼 틸팅하여 배치되는 디스플레이모듈.
4. 제1항에 있어서,

   상기 출력유닛은,

   상기 중심축과 평행하며 일측으로 편향된 위치에서 상기 이미지의 광축이 위치하도록 상기 이미지를 출력하는 디스플레이모듈.
5. 제1항에 있어서,

   상기 가이드유닛은,

   상기 내부를 이동한 상기 이미지가 상기 출사면에서 기 설정된 각도로 반사각을 조절해 사용자의 중심시야를 벗어난 상태로 제공되는 디스플레이모듈.
6. 제1항에 있어서,

   상기 출력유닛은,

   입사되는 상기 조명광의 적어도 일부를 선택적으로 반사하며 이미지를 형성해 전방으로 전달하는 것을 특징으로 하는 디스플레이모듈.
7. 제1항에 있어서,

   상기 출력유닛은,

   직사각형 형태로 상기 이미지를 형성하며 장변이 상하방향으로 배치되도록 하는 디스플레이모듈.
8. 제7항에 있어서,

   상기 이미지는,

   사용자의 중심시야를 기준으로 횡 방향을 따라 5도에서 30도 이내의 위치에 배치되는 디스플레이모듈.
9. 사용자의 머리에 착용 가능하며 적어도 일부가 사용자의 시야 전방에 배치되는 착용모듈;

   상기 착용모듈에 구비되며, 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 디스플레이모듈; 및

   상기 디스플레이모듈에 연결되어 선택적으로 상기 이미지의 출력을 조절하거나 상기 이미지의 크기 및 위치를 제어하는 제어모듈;

   을 포함하는 광학장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 착용모듈에 구비되어 사용자의 시야 범위를 촬영하도록 전방을 향해 배치되며 선택적으로 영상 또는 이미지를 촬영하여 기록 및 상기 제어모듈로 전달하는 촬영모듈을 더 포함하는 광학장치.

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