KR20200052251A - 증강 현실용 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 가시광선의 적어도 일부를 투과시키는 광학 수단; 및 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 복수개의 반사부로 구성되는 반사부 그룹을 구비하고, 상기 반사부는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.

Description

증강 현실용 광학 장치{OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY}
본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 복수개의 소형 반사부를 이용하여 증강 현실 화상을 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.
증강 현실(Augmented Reality, AR)이라 함은, 주지된 바와 같이, 현실 세계의 실제 영상에 컴퓨터 등에 의해 생성되는 가상의 영상이나 이미지를 겹쳐서 제공하는 것을 의미한다.
이러한 증강 현실을 구현하기 위해서는, 컴퓨터와 같은 디바이스에 의해 생성되는 가상의 영상이나 이미지를 현실 세계의 영상에 겹쳐서 제공할 수 있도록 하는 광학계를 필요로 한다. 이러한 광학계로서는 HMD(Head Mounted Display)나 안경형의 장치를 이용하여 가상 영상을 반사 또는 굴절시키는 프리즘 등과 같은 광학 수단을 사용하는 기술이 알려져 있다.
그러나, 이러한 종래의 광학계를 이용한 장치들은, 그 구성이 복잡하여 무게와 부피가 상당하므로 사용자가 착용하기에 불편함이 있고 제조 공정 또한 복잡하므로 제조 비용이 높다는 문제가 있다.
또한, 종래의 장치들은, 사용자가 현실 세계를 응시할 때 초점 거리를 변경하는 경우 가상 영상의 초점이 맞지 않게 된다는 한계가 있다. 이를 해결하기 위하여 가상 영상에 대한 초점 거리를 조절할 수 있는 프리즘과 같은 구성을 이용하거나 초점 거리의 변경에 따라 가변형 초점 렌즈를 전기적으로 제어하는 등의 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 기술 또한 초점 거리를 조절하기 위하여 사용자가 별도의 조작을 해야 하거나 초점 거리의 제어를 위한 별도의 프로세서 등과 같은 하드웨어 및 소프트웨어를 필요로 한다는 점에서 문제가 있다.
이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 사람의 동공보다 작은 크기의 반사부를 이용하여 가상 영상을 동공을 통해 망막에 투영함으로써 증강 현실을 구현할 수 있는 장치를 개발한 바 있다. 이에 의하면, 안경 형태로 증강 현실 구현 장치를 구성하고, 안경 렌즈의 표면이나 내부에 반사부를 배치하여 디스플레이부에서 생성되는 가상 영상을 반사시켜 동공을 통해 망막에 상이 맺히도록 하기 때문에, 심도(Depth of Field)를 증가시켜서 일종의 핀홀(pin hole) 효과를 제공함으로써 사용자가 실제 세계를 응시하면서 초점 거리를 변경하는 것과 상관없이 항상 선명한 가상 영상을 제공할 수 있다. 그러나, 이러한 본 출원인의 기술은 소형의 반사부를 이용하기 때문에 시야가 좁다는 한계가 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1660519호(2016.09.29 공고)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동공보다 작은 복수개의 반사부를 이용하여 증강 현실용 화상을 제공할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은, 동공보다 작은 복수개의 반사부를 이용함으로써, 시야각을 넓힐 수 있으며, 광균일도를 향상시킬 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 복수개의 반사부를 이용하되 각각의 반사부 간의 거리를 동공 크기보다 작게 형성함으로써 증강 현실용 화상의 끊김 없이 넓은 시야각을 갖는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 동공보다 작은 복수개의 반사부를 이용함으로써 심도를 깊게 함으로써 핀홀 효과를 발생시키는 동시에 시야각을 넓게 하고 아이박스(eyebox)를 증가시킬 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 증강 현실용 광학 장치로서, 가시광선의 적어도 일부를 투과시키는 광학 수단; 및 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 복수개의 반사부로 구성되는 반사부 그룹을 구비하고, 상기 반사부는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단; 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및
상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 제1 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 제1 반사부 그룹의 반사부들과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제2 반사부 그룹을 구비하고, 상기 반사부는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고, 상기 제2 반사부 그룹의 반사부 각각의 중심을 지나는 상기 제2 방향에 평행한 수평선과 제1 반사부 그룹의 반사부 각각의 중심을 지나는 상기 제2 방향에 평행한 수평선은 순차적으로 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단; 및 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성된 반사부 그룹을, 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 순차적으로 평행하게 배치한 n개의 반사부 그룹(여기서, n은 2 이상의 자연수임)을 구비하고, 상기 n개의 반사부 그룹을 구성하는 반사부 각각은, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고, 상기 n개의 반사부 그룹 중 k번째 반사부 그룹을 구성하는 반사부는, 첫번째 반사부 그룹의 상기 제1 방향 및 제2 방향에 의해 구성되는 평면(p)으로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이는, k-1번째 반사부 그룹의 반사부의 상기 평면(p)로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이보다 높도록 돌출되어 배치되는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치(여기서, 2≤k≤n 범위의 자연수임)를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단; 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 제1 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 제1 반사부 그룹의 반사부들과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제2 반사부 그룹을 구비하고, 상기 반사부는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고, 상기 제2 방향으로 나란히 위치하는 제1 반사부 그룹과 제2 반사부 그룹의 반사부들의 쌍을 상기 제2 방향으로 바라봤을 때 일부 영역만이 겹치도록 구성되는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단; 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 제1 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 제1 반사부 그룹의 반사부들과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제2 반사부 그룹을 구비하고, 상기 제1 반사부 그룹의 반사부는 반투명재로 형성되어 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광의 일부를 통과시켜서 제2 반사부 그룹의 반사부로 전달하고, 상기 화상 출사부로부터 출사된 화상광의 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고, 상기 제2 반사부 그룹의 반사부는, 상기 제1 반사부 그룹의 반투명재의 반사부를 통과해서 입사되는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 복수개의 반사부 각각은, 인접하는 반사부와의 거리가 8mm 이하가 되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 인접하는 반사부 사이의 거리는, 사용자가 정면을 응시할 때 동공으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부의 정사영의 경계선 위의 점들 간의 최소값일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 반사부 각각의 크기는 8mm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수개의 반사부들 각각의 크기는, 반사부의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 반사부들 각각의 크기는, 사용자가 정면을 응시할 때 동공으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부의 정사영의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 반사부 각각의 면적은, 16π(mm2) 이하의 값을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 반사부 각각의 면적은, 사용자가 정면을 응시할 때 동공으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부의 정사영의 면적일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 반사부들 각각의 형상은 점대칭 형상 이외의 모양을 나타내는 비대칭 형상으로 형성하되, 상기 점대칭 형상은, 상기 반사부의 평면의 특정한 점을 중심으로 반사부를 회전시킬 때 모든 회전 각도에 대해 항상 동일한 형상이 되도록 하는 특정한 점이 존재하는 형상이고, 상기 비대칭 형상은, 점대칭 형상이 아닌 형상 즉, 반사부의 평면의 특정한 점을 중심으로 반사부를 회전시킬 때 모든 회전 각도에 대해 항상 동일한 형상이 되도록 하는 특정한 점이 존재하지 않는 형상일 수 있다.
본 발명에 의하면, 동공보다 작은 복수개의 반사부를 이용하여 증강 현실용 화상을 제공할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 동공보다 작은 복수개의 반사부를 이용함으로써, 시야각을 넓힐 수 있으며, 광균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 복수개의 반사부를 이용하되 각각의 반사부 간의 거리를 동공 크기보다 작게 형성함으로써 증강 현실용 화상의 끊김 없이 넓은 시야각을 갖는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 동공보다 작은 복수개의 반사부를 이용함으로써 심도를 깊게 함으로써 핀홀 효과를 발생시키는 동시에 시야각을 넓게 하고 아이박스(eyebox)를 증가시킬 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
도 1은 반사부(21)가 1개 배치된 종래의 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 실시예의 반사부 그룹(20A,20B)의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 9 내지 도 11은 복수개의 반사부(21~24)의 거리가 동공 크기보다 작아야 하는 원리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 15는 반사부(21,22,23)의 간격이 동공(40)의 크기보다 작은 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 18은 반사부(21,22)의 간격이 동공(40)의 크기보다 큰 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 반사부(21~24)를 정면에서 보았을 때의 다양한 형상을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 20 내지 도 24는 본 발명에 의한 복수개의 반사부(21~24)의 형상에 따른 광균일도를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
우선, 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)를 설명하기에 앞서서, 본 발명의 기본 원리에 대해 설명한다.
도 1은 반사부(21)가 1개 배치된 종래의 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면으로서, 본 출원인이 출원해서 등록받은 상기 [특허 문헌 1]에 개시된 내용과 유사하다.
도 1을 참조하면, 화상 출사부(30)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 수단으로서 소형 디스플레이 장치이다. 반사부(21)는 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광을 사용자의 동공을 향해 반사시킴으로써 증강 현실용 화상을 제공한다.
광학 수단(10)는 예컨대 안경 렌즈와 같은 수단으로서 반사부(21)가 그 내부에 매립되어 있다. 프레임부(31)는 화상 출사부(11)와 광학 수단(10)을 고정 및 지지하는 수단이다.
도 1의 반사부(21)는, 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로 형성되어 있는데, 이와 같이 반사부(21)가 동공 크기 보다 작게 형성되는 경우 반사부(21)를 통해 동공으로 입사하는 빛에 대한 심도(Field of Depth)를 매우 깊게 할 수 있다. 여기서, 심도라 함은, 초점이 맞는 것으로 인식되는 범위를 말한다. 심도가 깊어지게 되면, 증강 현실용 화상에 대한 초점 거리도 깊어진다는 것을 의미하고 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 증강 현실용 화상의 초점은 항상 맞는 것으로 인식하게 된다. 이는 일종의 핀홀 효과(pin hole effect)라고 볼 수 있다.
본 출원인은 이와 같이 동공보다 작은 크기의 반사부(21)를 이용하면 심도를 깊게 할 수 있다는 점에 착안하여 [특허 문헌 1]에 의해 특허를 취득하였으나, 이와 같은 단일 반사부(21)를 사용하는 구조는 심도를 깊게 하여 핀홀 효과와 같은 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있지만 시야가 좁다는 한계점이 있다.
이에 본 출원인은 이러한 시야가 좁다는 한계점을 해결하기 위하여, 복수개의 반사부(20)를 이용하여 심도를 깊게 하는 장점을 유지하는 동시에 시야갹도 넓힐 수 있는 구조를 제시하게 되었다.
이하, 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2의 (a)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두고 바라봤을 때의 정면도이고 도 2의 (b)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두었을 때의 측면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 증강 현실용 광학 장치(100, 이하 간단히 "광학 장치(100)"라 한다)는, 광학 수단(10) 및 복수개의 반사부(21,22,23)로 구성되는 반사부 그룹(20)을 포함하며, 상기 반사부 그룹(20A)을 구성하는 반사부(21,22,23)들에 의해 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)으로 반사시킴으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공한다.
화상 출사부(30)는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22,23)들을 향해 출사하는 수단으로서, 예컨대 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치일 수 있다.
디스플레이 장치는 증강 현실용 화상을 화면에 표시하는 수단으로서, 반사부(21,22,23)에서 증강 현실용 화상을 반사시켜서 사용자의 동공으로 투사할 수 있도록 빛을 발광하는 방식에 의해 증강 현실용 화상을 표시하고, 표시된 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 출사되어 반사부(21,22,23)로 전달된다.
한편, 화상 출사부(30)는 상기한 바와 같은 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광을 반사 또는 굴절시켜서 반사부(21,22,23)로 전달하는 반사 수단 또는 굴절 수단일 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광은 반사부(21,22,23)로 직접 출사되지 않고 반사 수단 또는 굴절 수단을 거쳐서 반사부(21,22,23)로 전달된다.
또한, 화상 출사부(30)는 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광을 시준된 평행광으로서 출사하는 콜리메이터(collimatior)일 수도 있다. 또는, 이러한 콜리메이터를 반사 수단 또는 굴절 수단과 디스플레이 장치에 배치할 수도 있다.
즉, 화상 출사부(30)는 증강 현실용 화상을 표시하는 디스플레이 장치로부터 출사된 화상광을 최종적으로 반사부(21,22,23)로 전달하는 반사 또는 굴절 수단 등과 같은 다양한 수단을 의미한다.
여기에서, 증강 현실용 화상이라 함은, 디스플레이 장치에 표시되는 화상으로서 반사부(21,22,23)를 통해 사용자의 동공을 통해 제공되는 가상 화상을 의미하며, 이미지 형태의 정지 영상이거나 동영상과 같은 것일 수 있다. 이러한 증강 현실용 화상은 상응하는 화상광으로 출사되어 복수개의 반사부(21,22,23)를 통해 사용자의 동공을 통해 가상 화상으로서 제공되고, 이와 동시에 사용자가 눈으로 직접 인식하는 실제 세계의 영상을 제공받음으로써 증강 현실 서비스를 제공받게 된다.
한편, 도 1에서 화상 출사부(30)는 사용자가 정면을 응시할 때를 기준으로 우측면에 배치되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 상부, 하부, 대각선 상하 방향 등에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)를 포함하는 증강 현실 구현 장치가 예컨대 안경 형태로 구현된 경우 화상 출사부(30)는 안경 프레임의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
디스플레이 장치는, 외부의 별도 영상 재생 장치로부터 영상 신호를 입력받아서 단순히 화상을 표시하는 기능만을 가질 수도 있고, 자체적으로 프로세서, 메모리 등을 구비하여 화상을 저장하고 재생하는 기능을 갖는 장치와 일체로 형성될 수도 있다.
디스플레이 장치 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 또한 화면에 화상을 표시할 수 있는 종래 알려져 있는 장치를 사용할 수 있으므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.
광학 수단(10)은, 가시 광선의 적어도 일부를 투과시키는 렌즈일 수 있으며, 그 내부 또는 표면에는 복수개의 반사부(21,22,23)가 일렬로 배치된다.
여기에서, 가시 광선의 적어도 일부를 투과시킨다는 것은, 가시 광선의 투과율이 0~100%의 범위라는 의미이다. 이러한 광학 수단(10)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 광학 장치(100)가 사용자의 눈의 동공(40) 정면 방향에 위치한다고 가정할 때, 동공(40)을 통해 현실 세계의 영상을 인식하면서 화상 출사부(30)로부터 출사하는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사부(20)들에 의해 반사시켜 동공(40)으로 출사함으로써 현실 세계의 영상과 증강 현실용 화상을 겹쳐서 제공하여 증강 현실 서비스를 제공할 수 있다.
광학 수단(10)은 도 1에 나타낸 바와 같이 사각형의 렌즈 모듈 형태로 구현하고 이러한 렌즈 모듈을 안경 형태의 증강 현실 장치에 착탈 가능하게 결합시키거나, 본 발명에 의한 광학 장치(100)를 포함하는 증강 현실 구현 장치가 안경 형태로 구현되는 경우 안경 렌즈의 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 복수개의 반사부(21,22,23)는, 화상 출사부(30)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 반사시킴으로써 사용자에게 상기 증강 현실용 화상을 제공하는 기능을 수행하는데, 이러한 복수개의 반사부(21,22,23)는 광학 수단(10)의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되어 반사부 그룹(20A)을 형성한다.
도 1에서는 상기 제1 방향을 수직 방향으로 해서 반사부(21,22,23)들이 일렬로 배치되어 있으나 이는 예시적인 것이며 수평 방향, 대각선 방향 등으로 배치될 수 있음은 물론이다. 반사부(21,22,23)가 배열되는 방향은 화상 출사부(30)의 위치가 어디인가에 따라 결정될 수 있으나, 실제로는 도 1과 같이 수직 방향으로 배열하고 화상 출사부(30)의 위치에 그에 상응하는 방향으로 광학 수단(10)을 회전시키면 된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 복수개의 반사부(21,22,23)는, 화상 출사부(30)로부터 출사된 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 동공(30)을 향해 반사시킴으로써, 증강 현실용 화상과 실제 세계의 영상을 겹쳐서 제공함으로써 증강 현실 서비스를 제공할 수 있게 된다. 즉. 복수개의 반사부(21,22,23)는 화상 출사부(30)로부터 출사되는 화상광을 사용자의 눈의 동공(30)을 향해 반사시킴으로써 사용자에게 디스플레이 장치에 표시된 증강 현실용 화상을 제공할 수 있다.
이를 위하여, 복수개의 반사부(21,22,23)는, 화상 출사부(30)와 동공(40) 사이에서 적절한 각도를 갖도록 배치된다. 바람직하게는, 복수개의 반사부(21,22,23) 각각을 사용자의 동공(40) 정면에 위치시켰을 때 반사부(21,22,23)의 중심으로 입사하는 화상광이 반사되어 동공(40)의 중심으로 입사할 수 있도록 하는 각도를 가지고 배치된다.
예컨대, 도 1에서는 복수개의 반사부(21,22,23)는 사용자가 정면을 응시할 때 동공(40)의 정면 방향에 위치하고 화상 출사부(30)는 동공 정면 방향의 우측에에 위치하는 것으로 가정하였으므로, 이 경우 각각의 반사부(21,22,23)는 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이 대략 45도 정도의 경사를 가지고 동공 정면 방향 바깥쪽으로 기울여서 배치된다.
한편, 도 1의 실시예에서, 복수개의 반사부(21,22,23)들 각각의 크기는 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 사람의 동공 크기보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 복수개의 반사부(20) 각각의 크기는 8mm 이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 반사부(21,22,23)의 크기라 함은, 반사부(21,22,230) 각각의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이를 의미하는 것으로 정의한다.
여기에서, 반사부(21,22,23)의 크기는, 사용자가 정면을 응시할 때 동공(40)으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21,22,23)의 정사영의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수 있다.
또한, 반사부(21,22,23)가 사용자의 동공 정면 방향의 중심부에 배치되지 않을 수도 있는데, 이 경우 반사부(21,22,23)의 크기는, 사용자가 반사부(21,22,23) 방향을 응시할 때 동공(40)으로부터 반사부(21,22,23) 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21,22,23)의 정사영의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수도 있다.
한편, 복수개의 반사부(21,22,23)들 각각의 크기는 모두 동일한 것이 바람직하지만, 반드시 동일할 필요는 없으며 필요에 따라 부분적으로 다르게 할 수도 있다.
또한, 도 1의 실시예에 있어서, 복수개의 반사부(21,22,23)의 면적은, 사람의 동공(30)의 면적보다 작도록 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 사람의 동공이 원 형상이라고 할 때, 동공의 직경은 2~8mm이고 반지름은 1~4mm라고 할 수 있으며, 따라서 동공의 면적은 π·r2의 수식에 의하여 최대 16π(mm2)이므로, 복수개의 반사부(21,22,23) 각각의 면적을 16π(mm2) 이하의 값을 가지도록 형성할 수 있다.
여기에서, 복수개의 반사부(21,22,23) 각각의 면적은, 사용자가 정면을 응시할 때 동공(40)으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 각각의 반사부(21,22,23)를 투영한 정사영의 면적일 수 있다.
또한, 반사부(21,22,23)가 사용자의 동공 정면 방향의 중심부에 배치되지 않을 수도 있는데, 이 경우 반사부(21,22,23) 각각의 면적은, 사용자가 반사부(21,22,23) 방향을 응시할 때 동공(40)으로부터 반사부(21,22,23) 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21,22,23)의 정사영의 면적일 수 있다.
한편, 복수개의 반사부(21,22,23)들 각각의 면적 또한 모두 동일한 것이 바람직하지만, 반드시 동일할 필요는 없으며 필요에 따라 부분적으로 다르게 할 수도 있다.
도 1의 실시예는, 세로 방향으로 복수개의 반사부(21,22,23)들이 배치되기 때문에 세로 방향으로 넓은 시야를 확보할 수 있는데, 만약 가로 방향으로 넓은 시야가 필요한 경우에는 도 1의 실시예의 광학 수단(10)를 90도 회전시키고 화상 출사부(30)를 상부 또는 하부에 위치시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)를 나타낸 도면으로서, 도 3의 (a)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두고 바라봤을 때의 정면도이고 도 3의 (b)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두었을 때의 측면도이다.
도 3의 실시예는, 도 2에서 설명한 바와 같은 반사부 그룹(20A,20B)을 2개 배치하되, 각 반사부 그룹(20A,20B)을 구성하는 반사부들의 중심이 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 나란히 배치되지 않고 서로 엇갈리게 배치된다는 점을 특징으로 한다.
즉, 도 3의 실시예의 증강 현실용 광학 장치(100)는 도 2에서 설명한 바와 같이 광학 수단(10)의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부(21,22)로 구성되는 제1 반사부 그룹(20A)를 형성하고, 상기 광학 수단(10)의 표면 또는 내부에서 제1 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22)들과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부(23,24)로 구성되는 제2 반사부 그룹(20B)를 배치한다.
상기 각각의 반사부(21,22,23,24)들은, 도 2에서 설명한 바와 마찬가지로. 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시킨다.
여기에서, 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)들의 중심을 지나는 제2 방향에 평행한 수평선들과 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22)들의 중심을 지나는 제2 방향에 평행한 수평선들은 순차적으로 평행하게 배치된다.
도 4는 도 3의 실시예의 반사부 그룹(20A,20B)의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 반사부 그룹(20B)의 위로부터 첫번째 반사부(23)의 중심을 지나면서 제1 방향과 수직하는 제2 방향에 평행한 수평선(첫번째 제2 직선)과, 제1 반사부 그룹(20A)의 위로부터 첫번째 반사부(21)의 중심을 지나면서 제1 방향과 수직하는 제2 방향에 평행한 수평선(첫번째 제1 직선)은 서로 평행하고, 상기 첫번째 제1 직선과 제2 반사부 그룹(20B)의 위로부터 두번째 반사부(24)의 중심을 지나면서 제2 방향으로 평행한 평행선(두번째 제2 직선)은 서롤 평행하다. 이와 같이, 제1 반사부 그룹(20A)과 제2 반사부 그룹(20B)의 각각의 반사부의 중심을 지나면서 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 평행한 수평선들은 순차적으로 평행하게 배치됨을 알 수 있다.
여기에서, 상기 제1 직선과 제2 직선의 거리는 동일한 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4의 실시예에서도, 앞서 도 2의 실시예에서 설명한 바와 같이 각각의 반사부들의 크기, 면적 등의 조건은 그대로 적용된다.
도 3 및 도 4의 실시예에 의하면, 화상 출사부(30)로부터의 출사광(입사광)은 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22)와 겹치지 않고 제1 반사부 그룹(20A)의 인접하는 반사부(21,22)들 사이의 공간을 통해 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)들로 전달될 수 있다.
따라서, 세로 방향 뿐 아니라 가로 방향으로도 넓은 시야를 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 3 및 도 4의 실시예에서, 각 반사부 그룹(20A,20B)은 2개의 반사부로 구성되는 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며 1개의 반사부로 구성할 수도 있고, 3 이상의 반사부들로 구성하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 5의 (a)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두고 바라봤을 때의 정면도이고 도 5의 (b)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두었을 때의 측면도이다.
도 5의 실시예는, 도 3 및 도 4의 실시예와 유사하지만, 반사부 그룹(20A,20B)을 구성하는 반사부들의 중심이 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 나란히 배치되고, 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부들이 동공(40)쪽에 보다 가깝게 돌출 배치된 것을 특징으로 한다. 도 5의 실시예에서, 반사부 그룹은 2개 이상의 n(여기서 n은 2 이상의 자연수)개로 할 수 있으나 설명의 편의를 위하여 2개의 반사부 그룹(20A,20B)만을 나타내었음을 유의해야 한다.
즉, 도 5의 실시예는, 광학 수단(10)의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성된 반사부 그룹을 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 순차적으로 평행하게 배치한 n개의 반사부 그룹(20A,20B)(여기서, n은 2 이상의 자연수임)을 배치하되, 상기 n개의 반사부 그룹 중 k번째 반사부 그룹을 구성하는 반사부는, 첫번째 반사부 그룹(20A)의 제1 방향 및 제2 방향에 의해 구성되는 평면(p)으로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이는, k-1번째 반사부 그룹을 구성하는 반사부의 상기 평면(p)로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이보다 높도록 돌출되어 배치되는 것을 특징으로 한다. 여기서, k는 2≤k≤n 범위의 자연수이다.
도 5를 참조하면, 첫번째 반사부 그룹(20A)의 제1 방향과 제2 방향에 의해 구성되는 평면(p)으로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이는 0이고, 두번째 반사부 그룹(20B)의 상기 평면(p)으로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이는 h이므로, 제1 반사부 그룹(20A)보다 제2 반사부 그룹(20B)의 상기 평면(p)에 대한 높이가 더 높게 돌출 형성되어 있음을 알 수 있다.
즉, 도 5의 실시예는 반사부 그룹(20A)을 순차적으로 배치하면서 점차적으로 높이가 높아지도록 즉, 동공(40)에 가까와지도록 배치함으로써 화상 출사부(30)로부터의 광경로를 차단하지 않도록 구성한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하여, 상기 n개의 반사부 그룹을 구성하는 복수개의 반사부 각각은, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부(30)로부터 출사되는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 반사시킬 수 있다.
도 5에서 n의 갯수를 늘리면 시야각이 그만큼 넓어지지만 그에 상응하여 두께가 두꺼워지고 두께가 두꺼워지면 부피가 커지고 무게가 증가하기 때문에 적절한 범위로 선택할 필요가 있다.
도 5의 실시예에서도, 각 반사부 그룹(20A,20B)은 2개의 반사부로 구성되는 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며 1개의 반사부로 구성할 수도 있고, 3 이상의 반사부들로 구성하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 6의 (a)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두고 바라봤을 때의 정면도이고 도 6의 (b)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두었을 때의 측면도이다.
도 6의 실시예는, 도 3의 실시예에서 설명한 바와 같이 2개의 반사부 그룹(20A,20B)를 구성하되 이들을 제2 방향으로 나란히 배치하고, 제2 방향으로 나란히 배치되는 제1 반사부 그룹(20A)과 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부의 쌍을 제2 방향으로 바라봤을 때 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 일부 영역만이 겹치도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 3에서 설명한 바와 같이 제1 반사부 그룹(20A)과 제2 반사부 그룹(20B)을 배치하되, 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)는 제1 반사부 그룹(21,22)와 제2 방향에 평행한 수평선에 위치하도록 나란히 배치되고, 제2 방향으로 나란히 위치하는 제1 반사부 그룹(20A)과 제2 반사부 그룹의 반사부(20B)들의 쌍(21,23)(22,24)은 상기 제2 방향으로 바라봤을 때 일부 영역만이 겹치도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하여, 각각의 반사부(21,22,23,24)들은 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시킬 수 있다.
여기에서, 제2 방향으로는 화상 출사부(30)가 위치하게 된다.
도 6의 (c)에서 검은색 부분은 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21)와 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23)가 서로 겹쳐서 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(20)에 화상광이 전달되지 않는 영역을 나타낸 것이다. 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23)는 겹치는 영역에 대해서는 화상 출사부(30)로부터의 화상광을 동공(30)으로 반사할 수 없으나 이 영역에 상응하는 화상광은 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21)에 의해 동공(30)으로 전달될 수 있다. 따라서, 전체적으로는 십자가 형태의 증강 현실용 화상을 사용자의 동공(30)에 투영할 수 있다.
도 6에서는 가로 세로 방향으로 서로 엇갈리게 배치되는 직사각형으로 구성되는 반사부(21,23)(22,24)의 형상을 나타내었으나, 이외에 기타 도형 예컨대 삼각형을 엇갈리게 배치하는 것도 가능하다.
또한, 도 6에서는 제2 방향으로 나란히 위치하는 반사부의 쌍은 회전에 의해 동일한 형상이 되는 직사각형의 쌍으로 나타내었으나, 이는 예시적인 것이며 완전히 서로 다른 형상으로 구성할 수도 있다. 예컨대, 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21)는 반사부(21,22)를 정면에서 보았을 때 삼각형으로 하고, 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)는 사각형이나 원형 등의 형상으로 하는 것도 가능하다.
즉, 제2 방향에서 바라봤을 때 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 일부 영역만이 겹치기만 하면 되고, 각 반사부들의 구체적인 형상은 관계 없다. 다만, 제2 방향에서 바라봤을 때 완전히 겹치는 것은 뒤쪽의 반사부로는 화상광이 전달되지 않기 때문에 적합하지 않다.
또한, 도 6의 실시예에서, 각 반사부 그룹에 포함된 반사부들은 모두 같은 형상 및 회전 관계인 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며 각 반사부 그룹에 포함된 반사부 또한 다른 형상 및 회전 관계를 가질 수 있다.
도 6의 실시예에서도, 각 반사부 그룹(20A,20B)은 2개의 반사부로 구성되는 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며 1개의 반사부로 구성할 수도 있고, 3 이상의 반사부들로 구성하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 7의 (a)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두고 바라봤을 때의 정면도이고 도 7의 (b)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두었을 때의 측면도이다.
도 7의 실시예는, 도 6에서 설명한 바와 같은 적어도 하나 이상의 반사부(20)로 구성되는 2개의 반사부 그룹(20A,20B)를 구성하되, 상기 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22)는 반투명재로 형성하여 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광의 일부를 통과시켜서 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)로 전달하고, 상기 화상 출사부(30)로부터 출사되는 화상광의 일부를 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 반사시키고, 상기 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)는, 상기 제1 반사부 그룹(20A)의 반투명재의 반사부(21,22)를 통과해서 입사되는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)도 반투명재로 형성할 수도 있다.
여기에서, 반투명재라 함은, 입사되는 화상광의 일부는 반사시키지만 일부는 통과시키는 성질을 갖는 하프 렌즈와 같은 것을 의미한다. 이러한 반투명재의 하프 렌즈 자체는 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기서는 상세 설명은 생략한다.
도 7의 실시예에 의하면, 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22)는 반투명재로 형성되므로 입사광의 일부를 그대로 통과시키고 통과된 입사광은 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)에서 반사되어 동공(30)으로 전달될 수 있다.
도 7의 실시예에서도, 각 반사부 그룹(20A,20B)은 2개의 반사부로 구성되는 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며 1개의 반사부로 구성할 수도 있고, 3 이상의 반사부들로 구성하는 것도 가능하다.
또한, 도 7의 실시예에서는 2개의 반사부 그룹만을 나타내었으나, 3 이상의 반사부 그룹으로 형성할 수도 있다. 이 경우 제2 반사부 그룹(20B)이 복수개가 된다.
도 8은 본 발명의 증강 현실용 광학 장치(100)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 8의 (a)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두고 바라봤을 때의 정면도이고 도 8의 (b)는 증강 현실용 광학 장치(100)를 사용자의 정면에 두었을 때의 측면도이다.
도 8의 실시예는, 도 6에서 설명한 바와 같은 적어도 하나 이상의 반사부(20)로 구성되는 2개의 반사부 그룹(20A,20B)를 구성하고, 상기 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22)의 내부에는 입사광을 통과시킬 수 있도록 관통공(211,221)이 형성되어 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광의 일부를 상기 관통공(211,221)을 통해 통과시켜서 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)로 전달하고, 상기 관통공(211,221) 이외의 부분을 통해 상기 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광의 일부를 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 반사시키는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 제2 반사부 그룹(20B)의 반사부(23,24)에는 관통공이 형성되어 있지 아니하므로, 제1 반사부 그룹(20A)의 반사부(21,22)의 관통공(211,221)을 통과해서 입사되는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시킨다.
도 8의 실시예에서도, 각 반사부 그룹(20A,20B)은 2개의 반사부로 구성되는 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며 1개의 반사부로 구성할 수도 있고, 3 이상의 반사부들로 구성하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에 있어서, 복수개의 반사부(21~24)들 각각은, 인접하는 반사부(20)들과의 거리(d)가 사람의 동공(40) 크기보다 작게 되도록 배치된 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 사람의 동공 크기(직경)는 평균적으로 2~8mm 범위인 것으로 알려져 있으며, 따라서 본 발명에서의 복수개의 반사부(21~24)들 각각은, 인접하는 반사부(21~24)와의 거리가 8mm 이하가 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
여기에서, 반사부(21~24) 사이의 거리(d)(또는 간격(d))는, 복수개의 반사부(21~24)들을 정면에서 바라보았을 때 인접하는 반사부(21~24)들의 경계선 위의 점들 간의 최소값일 수 있다.
또한, 반사부(21~24) 사이의 거리(d)(또는 간격(d))는, 사용자가 정면을 응시할 때 동공(40)으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21~24)의 정사영의 경계선 위의 점들 간의 최소값일 수도 있다.
또한, 반사부(21~24)가 사용자의 동공 정면 방향의 중심부에 배치되지 않을 수도 있는데, 이 경우 반사부(21~24) 사이의 거리(d)(또는 간격(d))는, 사용자가 반사부(21~24) 방향을 응시할 때 동공(40)으로부터 반사부(21~24) 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21~24)의 정사영의 경계선 위의 점들 간의 최소값일 수 있다.
한편, 복수개의 반사부(21~24)들 사이의 거리(d)는 모두 동일한 것이 바람직하지만, 반드시 동일할 필요는 없으며 필요에 따라 부분적으로 거리(d)를 다르게 할 수도 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 복수개의 반사부(21~24)들의 크기 또한 사람의 동공 크기보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 복수개의 반사부(21~24) 각각의 크기는 8mm 이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 반사부(21~24)의 크기라 함은, 반사부(21~24) 각각의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이를 의미하는 것으로 정의한다.
여기에서, 반사부(21~24)의 크기는, 사용자가 정면을 응시할 때 동공(40)으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21~24)의 정사영의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수 있다.
또한, 반사부(21~24)가 사용자의 동공 정면 방향의 중심부에 배치되지 않을 수도 있는데, 이 경우 반사부(21~24)의 크기는, 사용자가 반사부(21~24) 방향을 응시할 때 동공(40)으로부터 반사부(21~24) 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21~24)의 정사영의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이일 수도 있다.
한편, 복수개의 반사부(21~24)들 각각의 크기는 모두 동일한 것이 바람직하지만, 반드시 동일할 필요는 없으며 필요에 따라 부분적으로 다르게 할 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 복수개의 반사부(21~24)의 면적은, 사람의 동공(40)의 면적보다 작도록 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 사람의 동공이 원 형상이라고 할 때, 동공의 직경은 2~8mm이고 반지름은 1~4mm라고 할 수 있으며, 따라서 동공의 면적은 π·r2의 수식에 의하여 최대 16π(mm2)이므로, 복수개의 반사부(21~24) 각각의 면적을 16π(mm2) 이하의 값을 가지도록 형성할 수 있다.
여기에서, 복수개의 반사부(21~24) 각각의 면적은, 사용자가 정면을 응시할 때 동공(40)으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 각각의 반사부(21~24)를 투영한 정사영의 면적일 수 있다.
또한, 반사부(21~24)가 사용자의 동공 정면 방향의 중심부에 배치되지 않을 수도 있는데, 이 경우 반사부(21~24) 각각의 면적은, 사용자가 반사부(21~24) 방향을 응시할 때 동공(40)으로부터 반사부(21~24) 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부(21~24)의 정사영의 면적일 수 있다.
한편, 복수개의 반사부(21~24)들 각각의 면적 또한 모두 동일한 것이 바람직하지만, 반드시 동일할 필요는 없으며 필요에 따라 부분적으로 다르게 할 수도 있다.
한편, 복수개의 반사부(21~24)는 증강 현실 장치가 예컨대 안경 형태로 구현되는 경우 안경 렌즈의 표면에 배치되거나 안경 렌즈의 내부에 매립 형태로 배치될 수 있는데, 이 때 안경 렌즈가 광학 수단(10)이 된다.
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여 복수개의 반사부(21~24)의 거리가 동공 크기보다 작아야 하는 원리에 대해 설명한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 화상 출사부(10)에서 방사되는 증강 현실용 화상의 화상광은 반사부(20)에서 반사되어 동공(30)을 통해 망막에 결상되고 이에 의해 사용자는 증강 현실용 화상을 인식할 수 있다.
도 9에서 각각의 색상은 안구에 대해 서로 다른 입사각을 갖는 입사광을 나타낸 것이고, 각각의 입사광은 모두 시준(collimation)된 평행광인 것으로 가정한다. 시준된 평행광은 안구에 입사하는 각도에 따라 망막에 결상되는 위치가 다르지만, 사람은 실제 동공(40)에 입사하는 위치의 차이를 구별할 수 없다. 즉, 평행광은 안구에 대한 입사각의 위치가 동일하면 동공(40)의 다른 위치를 통과하더라도 망막의 동일한 위치에 상이 맺히게 되고, 안구에 대한 입사각의 위치가 다르다면 동공(30)의 위치와 관계없이 망막의 다른 위치에 결상된다.
도 10은 1개의 반사부(21)를 통해 보이는 증강 현실용 화상의 크기를 설명하기 위한 도면이다..
도 9에서 설명한 바와 같이, 반사부(21)를 통해 입사하는 입사광은 안구에 대한 입사 각도에 따라 망막에 결상되며 반사부(21)로부터 동공(40)의 최외곽 위치를 통해 입사되는 입사광이 망막에 결상되는 위치에 따라 증강 현실용 화상의 크기를 알 수 있다.
도 10에서 반사부(21)를 통해 사용자에게 관찰되는 증강 현실용 화상의 크기를 si라고 하면, si는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
da : 동공(40)의 크기
do : 증강 현실용 화상의 위치
dm : 아이 릴리프(eye relief)(반사부(20)와 동공(30) 사이의 거리)
sm : 반사부(21)의 크기
m : 반사부(21)의 크기에 의한 중심 편차
상기 [수학식 1]은 반사부(21)와 동공(40) 사이에 형성되는 삼각형과 반사부(21)와 증강 현실용 화상의 크기(si)의 비례식에 의해 유도된다. 즉,
Figure pat00003
의 관계에 의해 유도될 수 있다.
또한, 상기 [수학식 2]는 반사부(21)와 동공(40) 사이에 형성되는 삼각형과 반사부(21)에 의해 형성되는 삼각형의 비례식에 의해 유도된다. 즉,
Figure pat00004
이므로, 이를 m에 대해서 정리하면 상기 [수학식 2]를 얻을 수 있다.
도 11은 2개의 반사부(21,22)가 배치된 경우 반사부(21,22) 사이의 간격을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에서, ss는 인접하는 2개의 반사부(21,22) 간의 간격의 중심 위치에서 증강 현실용 화상을 관찰할 때의 크기로 정의할 수 있는데, 2개의 반사부(21,22)에 의해 증강 현실용 화상이 연속적으로 관찰되기 위해서는 ss는 si 보다 같거나 작아야 한다. 이는 다음과 같은 수학식으로 표현할 수 있다.
Figure pat00005
한편, 반사부(21,22) 사이의 간격 gm은 삼각형의 비례식에 기초하여 다음과 같이 정의할 수 있다.
Figure pat00006
여기에서, do는 dm 보다 항상 크기 때문에 반사부(21,22) 사이의 간격은 동공(40)의 크기인 da보다 작음을 알 수 있다.
도 12 내지 도 15는 반사부(21,22,23)의 간격이 동공(40)의 크기보다 작은 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에서 반사부(21,22,23) 사이의 간격은 동공(40)의 크기보다 작게 배치되어 있으며, 여기에서 입사광의 안구에 대한 입사각은 모두 동일하므로 망막의 동일한 위치에 상이 맺힘을 알 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 인접한 2개의 반사부가 동공(40) 크기보다 작게 배치되어 있으므로, 아래쪽의 반사부(23)가 동공(40)에서 벗어나는 것과 동시에 그 위의 반사부(22)가 동공(40)에 겹치게 되고 각각의 반사부(22,23)에서 반사된 입사광은 망막의 동일한 위치에 결상된다.
이러한 상태에서 사용자가 동공을 위쪽으로 더 움직이게 되면 도 13과 같은 상태가 되는데 이 때는 가운데 위치한 반사부(22)로부터의 입사광만이 망막에 도달하고, 다시 동공을 더 위쪽으로 움직이면 도 14와 같은 상태가 되어 도 12에서와 마찬가지로 맨 위쪽의 반사부(21)와 가운데의 반사부(22)에 의해 입사광이 망막의 동일한 위치에 결상된다.
도 15는 3개의 반사부가 동공(40)의 크기보다 작은 거리에 배치된 경우 사용자에게 관찰되는 증강 현실용 화상을 나타낸 것이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 각각의 반사부들의 중심간의 거리(ss)는 하나의 반사부에 의해 관찰되는 영상의 크기(si)보다 작고, 즉 반사부들간의 거리는 동공(40)의 크기보다 작게 배치되며, 이 때 사용자는 기타 형태의 증강 현실용 화상을 반사부를 통해 끊김 없이 제공받을 수 있다.
도 16 내지 도 18은 반사부(21,22)의 간격이 동공(40)의 크기보다 큰 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 16에서 반사부(21,22) 사이의 간격은 동공(40)의 크기보다 큰 값을 가지며, 도 16에 나타낸 바와 같이, 아래쪽의 반사부(22)에 의해 망막에 결상이 된 상태에서, 사용자가 동공을 위쪽으로 움직이면 도 17과 같은 상태가 되는데 이 때는 위쪽 및 아래쪽 반사부 어느 것에 의해서도 입사광이 망막에 결상되지 않는다. 따라서, 사용자는 도 18에 나타낸 바와 같이 중간에 끊김이 발생한 증강 현실용 화상을 관찰하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 특징에 의하면, 복수개의 반사부(21~24) 각각의 형상은 정면에서 바라보았을 때 예컨대, 원형, 사각형, 삼각형 등과 같은 모양으로 형성될 수 있으나 이들에 제한되는 것은 아니며 기타 임의의 형상을 가져도 무방하다.
도 19는 반사부(21~24)를 정면에서 보았을 때의 다양한 형상을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 19에 나타낸 반사부(20)의 형태 이외에도 기타 다른 형태도 본 발명에 적용할 수 있다.
특히, 복수개의 반사부(21~24)들 각각의 형상을 점대칭 형상 이외의 모양을 나타내는 비대칭 형상으로 형성하는 것도 가능하다.
여기에서, 점대칭 형상이라 함은, 상기 반사부의 평면의 특정한 점을 중심으로 반사부를 회전시킬 때 모든 회전 각도에 대해 항상 동일한 형상이 되도록 하는 특정한 점이 존재하는 형상으로 정의하고, 비대칭 형상이라 함은, 점대칭 형상이 아닌 형상 즉, 반사부의 평면의 특정한 점을 중심으로 반사부를 회전시킬 때 모든 회전 각도에 대해 항상 동일한 형상이 되도록 하는 특정한 점이 존재하지 않는 형상인 것으로 정의한다.
점대칭 형상의 예로서는, 원이나 도넛 형태를 들 수 있으며, 비대칭 형상의 예로서는 삼각형, 사각형, 타원형, 오각형, 육각형 및 기타 비정형적인 형태를 들 수 있다.
예컨대, 원형은 원의 중심점을 기준으로 회전시킬 때 모든 회전 각도에 대해 항상 동일한 형상이 되기 때문에 점대칭 형상이다. 또한, 도넛 형태의 내부에 홀이 형성된 원형 또한 점대칭 형상이다.
한편, 정삼각형은 중심을 기준으로 120도, 240도, 360도 회전시키면 원래의 형상과 동일하게 되지만 이들 이외의 각도에서는 원래의 형상과 동일한 형상이 아니기 때문에 모든 각도에 대해 항상 동일한 형상이라고 볼 수 없다. 따라서, 정삼각형은 본 발명에서는 점대칭 형상이 아닌 비대칭 형상인 것으로 분류된다.
또한, 정사각형은, 중심점을 기준으로 90도씩 회전시킬 때 마다 원래의 형상과 동일하게 되지만 이 또한 이들 이외의 각도에서는 원래의 형상과 동일한 형상이 아니기 때문에 본 발명에서는 점대칭 형상이 아닌 비대칭 형상인 것으로 분류한다.
또한, 복수개의 반사부(21~24)들은 반드시 전체가 동일한 형상일 필요는 없으며 적어도 일부가 상이한 형상일 수 있다.
도 20 내지 도 24는 본 발명에 의한 복수개의 반사부(21~24)의 형상에 따른 광균일도를 설명하기 위한 도면이다.
도 20 내지 도 24에서 하단에 나타낸 도면은 복수개의 반사부(21~24)의 배치 형태를 사용자가 정면을 바라볼 때를 기준으로 한 정면도를 각각 나타낸 것이고, 상단에 나타낸 도면은 하단의 반사부(21~24)의 배치 구조일 때 각 반사부(21~24)에서의 휘도를 각각 나타낸 것이다. 상단의 휘도는 짙은 색일수록 휘도가 높은 것을 의미하고 엷은 색일 수록 휘도가 낮은 것을 의미한다.
도 20을 참조하면, 각 반사부(21~24)들은 원형으로 구성되며, 각각의 반사부(21~24)들 사이의 공간에는 휘도가 낮게 나타남을 알 수 있다. 이는 반사부(21~24)가 원형인 경우 반사부(21~24)의 중심부에서의 휘도는 높게 나타나지만 반사부(21~24)의 주변부 및 반사부(21~24) 사이의 공간의 휘도는 낮아진다는 것을 의미하는데 이는 결국 반사부(21~24)의 중심부와 다른 영역 사이의 휘도 차이가 크다는 것을 의미하고 전체적인 광균일도는 높지 않다는 것을 의미한다.
도 21에서 반사부(20)는 역삼각형으로 배치되어 있으며, 반사부(21~24) 사이의 공간의 휘도가 도 20의 경우보다는 높게 나타남을 알 수 있고 전체적인 광균일도는 향상되었음을 알 수 있다.
도 21의 반사부(21~24)는 역삼각형으로서, 앞서 정의한 비대칭 형상에 해당하는데, 이러한 비대칭 형상은 도 20의 원형의 점대칭 형상에 비해 전체적인 광균일도가 향상됨을 알 수 있다.
도 22는 원형의 반사부(21~24)가 나란히 4×2의 형태로 배치된 경우로서, 도 20과 유사하게 반사부(21~24) 사이의 공간의 휘도가 낮고 따라서 광균일도가 고르지 않음을 보여주고 있다.
도 23은 사각형 반사부(21~24)가 4×2 형태로 배치된 경우로서, 도 22의 경우보다 휘도가 고르게 분포함을 알 수 있다.
도 23의 반사부(21~24)는 사각형으로서, 앞서 정의한 비대칭 형상에 해당하는데, 이러한 비대칭 형상은 도 22의 원형의 점대칭 형상에 비해 전체적인 광균일도가 향상됨을 알 수 있다.
이와 같이, 반사부(21~24)를 복수개 배치함에 있어서, 반사부(21~24)들을 점대칭 형상이 아닌 비대칭 형상으로 형성한 경우, 점대칭 형상인 경우에 비하여 전체적인 광균일도가 향상된다.
도 24는 중심부에 관통공이 형성된 도넛 형태의 원형 반사부(21~24)의 중심이 도 2의 실시예에서처럼 삼각형 형태가 되도록 배치된 경우로서, 휘도가 고르게 분포되어 있음을 알 수 있다. 다만, 도 24의 경우는 중심부의 휘도는 다른 경우보다 높지 않다.
도 24의 실시예의 반사부(21~24)는 중심부에 형성된 관통공으로 입사되는 화상광은 반사가 이루어지지 않기 때문에 중심부에서의 휘도를 낮게 조절할 수 있다.
즉, 도 24의 실시예에 의하면, 점대칭 형상인 경우 중심부에 관통공을 형성함으로써 광균일도를 고르게 분포하도록 할 수 있다는 점을 알 수 있다.
도 20 내지 도 24를 참조하면, 각각의 형상 및 배치 구조에 따라 휘도의 분포가 서로 다르게 나타남을 알 수 있다.
전체적인 광균일도를 우선시하는 경우에는 도 24와 같은 배치 구조를 채택하는 것이 바람직할 것이고, 광균일도가 고르지 않더라도 반사부(21~24) 중심부에서의 휘도를 높이고자 할 때는 도 20 내지 도 22의 배치 구조 중에서 적절한 것을 선택하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명에 의한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며 청구범위 및 도면에 기초한 본 발명의 범위 내에서 기타 다양한 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.
예컨대, 상기 실시예들은 각각 독립적으로 사용될 수 있으나 이들을 서로 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
예컨대, 도 1 내지 도 8의 실시예들은 서로 조합하여 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 실시예들에서 화상 출사부(30)로부터 출사된 화상광과 반사부에서 동공(40)으로 출사되는 화상광은 직선 형태의 수평광의 형태로 표시하였으나 이는 설명의 편의를 위해 예시적으로 나타낸 것이고, 실제의 화상광들은 일반적인 빛이 방사하는 것과 같이 모든 방향으로 고르게 출사된다는 점을 유의해야 한다.
또한, 상기 도 2 내지 도 8의 실시예에서, 어느 하나의 방향(제1 방향)을 수직 방향으로 하여 설명하였으나, 이는 화상 출사부(30)가 측면에 위치한 것을 가정한 예시적인 것이며, 화상 출사부(30)의 위치를 고려하여 광학 수단(10)을 적절히 회전시킴으로써 화상 출사부(30)가 다른 위치에 배치되는 경우에도 본 발명을 그대로 적용할 수 있다.
100...증강 현실용 광학 장치
10...광학 수단
21~24...반사부
30...화상 출사부
40...동공

Claims (13)

  1. 증강 현실용 광학 장치로서,
    가시광선의 적어도 일부를 투과시키는 광학 수단; 및
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 복수개의 반사부로 구성되는 반사부 그룹
    을 구비하고,
    상기 반사부는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  2. 증강 현실용 광학 장치로서,
    가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단;
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 제1 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 제1 반사부 그룹의 반사부들과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제2 반사부 그룹
    을 구비하고,
    상기 반사부는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고,
    상기 제2 반사부 그룹의 반사부 각각의 중심을 지나는 상기 제2 방향에 평행한 수평선과 제1 반사부 그룹의 반사부 각각의 중심을 지나는 상기 제2 방향에 평행한 수평선은 순차적으로 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  3. 증강 현실용 광학 장치로서,
    가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단; 및
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성된 반사부 그룹을, 상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 순차적으로 평행하게 배치한 n개의 반사부 그룹(여기서, n은 2 이상의 자연수임)
    을 구비하고,
    상기 n개의 반사부 그룹을 구성하는 반사부 각각은, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고,
    상기 n개의 반사부 그룹 중 k번째 반사부 그룹을 구성하는 반사부는, 첫번째 반사부 그룹의 상기 제1 방향 및 제2 방향에 의해 구성되는 평면(p)으로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이는, k-1번째 반사부 그룹의 반사부의 상기 평면(p)로부터 상기 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 방향으로의 높이보다 높도록 돌출되어 배치되는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치(여기서, 2≤k≤n 범위의 자연수임).
  4. 증강 현실용 광학 장치로서,
    가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단;
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 제1 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 제1 반사부 그룹의 반사부들과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제2 반사부 그룹
    을 구비하고,
    상기 반사부는, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고,
    상기 제2 방향으로 나란히 위치하는 제1 반사부 그룹과 제2 반사부 그룹의 반사부들의 쌍을 상기 제2 방향으로 바라봤을 때 일부 영역만이 겹치도록 구성되는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  5. 증강 현실용 광학 장치로서,
    가시광선의 적어도 일부를 투과하는 광학 수단;
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 어느 하나의 직선 방향인 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제1 반사부 그룹; 및
    상기 광학 수단의 표면 또는 내부에서 제1 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 제1 반사부 그룹의 반사부들과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 반사부로 구성되는 제2 반사부 그룹
    을 구비하고,
    상기 제1 반사부 그룹의 반사부는 반투명재로 형성되어 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부로부터 출사된 화상광의 일부를 통과시켜서 제2 반사부 그룹의 반사부로 전달하고, 상기 화상 출사부로부터 출사된 화상광의 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키고,
    상기 제2 반사부 그룹의 반사부는, 상기 제1 반사부 그룹의 반투명재의 반사부를 통과해서 입사되는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시키는 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 반사부 각각은, 인접하는 반사부와의 거리가 8mm 이하가 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 인접하는 반사부 사이의 거리는, 사용자가 정면을 응시할 때 동공으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부의 정사영의 경계선 위의 점들 간의 최소값인 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 반사부 각각의 크기는 8mm 이하인 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수개의 반사부들 각각의 크기는, 반사부의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이인 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수개의 반사부들 각각의 크기는, 사용자가 정면을 응시할 때 동공으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부의 정사영의 경계선 상의 임의의 두 점 간의 최대 길이인 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 반사부 각각의 면적은, 16π(mm2) 이하의 값을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 반사부 각각의 면적은, 사용자가 정면을 응시할 때 동공으로부터 정면 방향에 대해 수직하는 평면에 투영된 반사부의 정사영의 면적인 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 반사부들 각각의 형상은 점대칭 형상 이외의 모양을 나타내는 비대칭 형상으로 형성하되,
    상기 점대칭 형상은, 상기 반사부의 평면의 특정한 점을 중심으로 반사부를 회전시킬 때 모든 회전 각도에 대해 항상 동일한 형상이 되도록 하는 특정한 점이 존재하는 형상이고, 상기 비대칭 형상은, 점대칭 형상이 아닌 형상 즉, 반사부의 평면의 특정한 점을 중심으로 반사부를 회전시킬 때 모든 회전 각도에 대해 항상 동일한 형상이 되도록 하는 특정한 점이 존재하지 않는 형상인 것을 특징으로 하는 증강 현실용 광학 장치.
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