KR20200113725A - 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치 - Google Patents

복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 n(여기서, n은 2 이상의 자연수)개의 화상 출사부; 상기 n개의 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 n개의 반사부; 및 상기 반사부들이 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단을 포함하고, 상기 n개의 반사부 각각은 n개의 화상 출사부 중 어느 하나와 대응하여, 대응하는 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 각각 반사시켜 전달하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.

Description

복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치{OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY USING A PLURALITY OF AUGMENTED REALITY IMAGE}
본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용하여 넓은 화면을 제공할 수 있는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 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.
도 1은 상기 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 화상 출사부(30)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 수단으로서 예컨대 소형 디스플레이 장치로 구현될 수 있다. 반사부(20)는 화상 출사부(30)로부터 출사된 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 동공을 향해 반사시킴으로써 증강 현실용 화상을 제공한다.
광학 수단(10)는 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 투과시키는 수단으로써 예컨대 안경 렌즈일 수 있으며, 그 내부에 반사부(20)가 매립되어 있다. 프레임부(40)는 화상 출사부(30)와 광학 수단(10)을 고정 및 지지하는 수단이다.
도 1의 반사부(20)는, 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로 형성되어 있는데, 이와 같이 반사부(20)를 동공 크기보다 작게 형성함으로써 반사부(20)를 통해 동공으로 입사하는 빛에 대한 심도(Field of Depth)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있다. 여기서, 심도라 함은, 초점이 맞는 것으로 인식되는 범위를 말하는데, 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. 따라서, 사용자가 실제 세계에 존재하는 실제 사물을 응시하면서 초점 거리를 변경하는 것과 상관없이 증강 현실용 화상에 대해서는 항상 선명한 가상 영상을 제공할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 기술은 심도를 깊게 하고 핀홀 효과를 얻을 수 있지만, 하나의 화상 출사부를 사용하기 때문에 시야가 좁다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1660519호(2016.09.29 공고)
본 발명은 상기한 바와 같은 한계점을 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 증강 현실용 화상을 이용하여 넓은 시야를 제공할 수 있는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하나의 화상 출사부 또는 복수개의 화상 출사부를 이용하여 복수개의 증강 현실용 화상을 제공할 수 있는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 서로 다른 해상도를 갖는 복수개의 증강 현실용 화상을 효율적으로 제공할 수 있는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치로서, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 복수개의 화상 출사부; 상기 복수개의 화상 출사부로부터 각각 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 복수개의 반사부; 및 상기 반사부들이 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단을 포함하고, 상기 복수개의 반사부 각각은 복수개의 화상 출사부 중 적어도 어느 하나와 대응하여, 대응하는 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 각각 반사시켜 전달하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 반사부들의 크기는 각각 4mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화상 출사부들은, 하나의 증강 현실용 화상을 복수개로 분할하고, 분할된 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 복수개의 반사부 각각은, 대응하는 화상 출사부로부터의 화상광을 동공으로 반사시킬 수 있도록, 대응하는 화상 출사부와 동공 사이에서 광학 수단의 표면에 대해 서로 다른 경사각을 가지고 배치되도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반사부들은, 광학 수단의 내부 또는 표면에 배치되도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 반사부들 중 적어도 일부는, 크기가 4mm 이하인 복수개의 반사 모듈로 형성될 수도 있다.
또한, 하나의 반사부를 구성하는 각각의 반사 모듈들은 대응하는 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 반사 모듈에 의해 차단되지 않도록 배치될 수도 있다.
또한, 상기 복수개의 화상 출사부 중 적어도 일부에서 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은, 광학 수단의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 대응하는 반사부로 전달할 수도 있다.
또한, 상기 복수개의 반사부 중 적어도 일부는 광학 수단의 중앙부에 배치되고, 상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부 이외의 반사부는, 상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부를 중심으로 둘러쌓도록 배치되도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부를 중심으로 둘러쌓도록 배치된 반사부들은 각각 복수개의 반사 모듈로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 복수개의 화상 출사부는, 서로 다른 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 화상 출사부는, 서로 다른 해상도를 갖는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사할 수 있다.
또한, 상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부가 동공으로 전달하는 화상광에 상응하는 증강 현실용 화상의 해상도는, 상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부를 둘러쌓도록 배치된 반사부가 동공으로 전달하는 화상광에 상응하는 증강 현실용 화상의 해상도보다 높은 것일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 화상 출사부는, 서로 다른 각해상도를 가지도록 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치로서, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 적어도 하나 이상의 화상 출사부-여기서, 화상 출사부 중 적어도 어느 하나는 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사함-; 상기 화상 출사부로부터 출사되는 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 복수개의 반사부; 및 상기 반사부들이 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단을 포함하고, 상기 복수개의 반사부 각각은, 화상 출사부로부터 출사되는 복수개의 증강 현실용 화상 중 적어도 어느 하나와 대응하여, 대응하는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 각각 반사시켜 전달하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 반사부들의 크기는 각각 4mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화상 출사부는, 하나의 증강 현실용 화상을 복수개로 분할하여 분할된 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수개의 반사부 각각은 대응하는 화상 출사부로부터의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 동공으로 반사시킬 수 있도록 대응하는 화상 출사부와 동공 사이에서 광학 수단의 표면에 대해 서로 다른 경사각을 가지고 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반사부들은, 광학 수단의 내부 또는 표면에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반사부들 중 적어도 일부는, 크기가 4mm 이하인 복수개의 반사 모듈로 형성될 수도 있다.
또한, 하나의 반사부를 구성하는 각각의 반사 모듈들은 대응하는 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 반사 모듈에 의해 차단되지 않도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화상 출사부 중 적어도 일부에서 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 광학 수단의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 대응하는 반사부로 전달하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 복수개의 증강 현실용 화상을 이용하여 넓은 시야를 제공할 수 있는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 하나의 화상 출사부 또는 복수개의 화상 출사부를 이용하여 복수개의 증강 현실용 화상을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 서로 다른 해상도를 갖는 복수개의 증강 현실용 화상을 효율적으로 제공할 수 있으므로, 일부의 화상 출사부만을 고가인 고해상도 장치로 구현할 수 있다. 따라서, 장치의 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
도 2 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)의 사시도이다.
도 5는 증강 현실용 화상의 일예를 나타낸 도면이다.
도 6은 복수개의 반사부(21,22)가 복수개의 반사 모듈로 구성된 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예에 의한 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도 및 측면도를 각각 나타낸 것이다.
도 16은 도 14 및 도 15의 실시예에 의해 사용자가 인식하는 증강 현실용 화상의 일예를 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 전체적인 구성을 나타낸 도면으로서, 도 2는 증강 현실용 광학 장치(100)의 측면도, 도 3은 정면도 및 도 4는 사시도를 각각 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)는, 복수개의 화상 출사부(11,12), 복수개의 반사부(21,22) 및 광학 수단(30)을 포함한다.
복수개의 화상 출사부(11,12)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 수단이다.
화상 출사부(11,12)는 증강 현실용 화상을 화면에 표시하고 화면으로부터 화상광을 자체적으로 출사하는 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치이거나, 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광을 반사 또는 굴절시켜서 반사부(20)로 전달하는 반사 수단 또는 굴절 수단일 수 있다.
즉, 화상 출사부(11,12)는 증강 현실용 화상을 표시하고 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 디스플레이 장치이거나 이러한 디스플레이 장치로부터 출사된 화상광을 반사부(20)로 전달하는 반사 또는 굴절 수단 등과 같은 기타 다양한 수단을 의미한다.
이러한 화상 출사부(11,12) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.
한편, 여기에서, 증강 현실용 화상이라 함은, 본 발명에 의한 증강 현실용 광학 장치(100)에 의해 사용자의 동공(40)으로 전달되는 가상 화상을 의미하며, 이미지 형태의 정지 영상이거나 동영상과 같은 것일 수 있다.
이러한 증강 현실용 화상은 화상 출사부(11,12)로부터 화상광으로서 출사되어 반사부(21,22)에 의해 사용자의 동공(40)으로 전달됨으로써 사용자에게 가상 화상을 제공하게 되고, 이와 동시에 사용자는 광학 수단(10)을 통해 실제 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 화상광을 눈으로 직접 응시함으로써 증강 현실 서비스를 제공받게 된다.
한편, 여기에서 복수개의 화상 출사부(11,12)는, 하나의 증강 현실용 화상을 복수개로 분할하고 분할된 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사할 수 있다.
도 2 내지 도 4의 실시예에서는, 화상 출사부(11,12)가 상부 및 하부에 2개 배치되어 있으며 이들로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 후술하는 바와 같이 각각 반사부(21,22)를 통해 동공(40)으로 전달되는데, 이러한 경우 하나의 증강 현실용 화상을 상하로 2개 분할하여 2개의 증강 현실용 화상으로 구성하고, 이들을 각각 상부 및 하부의 화상 출사부(11,12)을 통해 각각 출사시킬 수 있다.
도 5는 증강 현실용 화상의 일예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 하나의 증강 현실용 화상(S)은 2개의 화상(A,B)으로 분할되고, 위쪽의 화상(A)은 도 2 내지 도 4의 위쪽에 배치된 화상 출사부(11)를 통해 출사되고 아래쪽의 화상(B)은 도 2 내지 도 4의 아래쪽에 배치된 화상 출사부(12)를 통해 출사된다.
도 2 내지 도 5에서, 화상 출사부(11,12)는 2개인 것으로 나타내었으나, 이는 예시적인 것이며 필요에 따라 3개 이상으로 구성할 수도 있음은 물론이다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하여, 반사부(21,22)에 대해 설명한다.
반사부(21,22)는, 복수개로 형성되며, 상기 복수개의 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 수단이다.
반사부(21,22)는 상기 화상 출사부(11,12)의 개수보다 같거나 많도록 형성되며, 각각의 반사부(21,22)는 복수개의 화상 출사부 중 적어도 어느 하나와 대응하여, 대응하는 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 각각 반사시켜 전달한다.
즉, 반사부(21,22)들은, 화상 출사부(11,12) 중 적어도 어느 하나와 대응하여 대응하는 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 화상광을 반사시켜 동공(40)으로 전달한다. 반사부(21,22)가 화상 출사부(11,12)의 갯수보다 많은 경우, 화상 출사부(11,12)는 2 이상의 반사부(21,22)에 대응한다.
도 2 내지 도 5의 실시예에서는, 상부의 반사부(21)는 상부에 배치된 화상 출사부(11)와 대응하여 이로부터 출사되는 화상광을 동공(40)으로 반사시키고, 하부의 반사부(22)는 하부에 배치된 화상 출사부(12)와 대응하여 이로부터 출사되는 화상광을 동공(40)으로 반사시킨다.
따라서, 복수개의 반사부(21,22)들 각각은 대응하는 적어도 하나 이상의 화상 출사부(11,12)로부터의 화상광을 동공(40)으로 반사시킬 수 있도록 도 2에 나타낸 바와 같이 화상 출사부(11,12)와 동공(40) 사이에서 광학 수단(30)의 표면에 대해 서로 다른 경사각을 가지고 배치된다.
한편, 복수개의 반사부(21,22)는 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 광학 수단(30)의 내부에 매립된 형태로 배치되는 것이 바람직하지만, 광학 수단(30)의 표면에 배치될 수도 있다.
한편, 각각의 반사부(21,22)는, 앞서 배경 기술에서 설명한 바와 같이, 심도를 깊게 하여 핀홀 효과를 얻을 수 있도록 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 반사부(21,22)들을 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기로 형성함으로써, 반사부(21,22)를 통해 동공(40)으로 입사하는 빛에 대한 심도(Field of Depth)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있고, 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 증강 현실용 화상의 초점은 항상 맞는 것으로 인식하게 하는 핀홀 효과(pin hole effect)를 발생시킬 수 있다.
반사부(21,22)들의 크기는 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기인 8mm 이하로 형성하되, 0.5~4mm 범위의 크기로 형성하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 반사부(21,22)들 중 적어도 일부는 복수개의 반사 모듈로 구성할 수도 있다.
도 6은 반사부(21,22)들이 복수개의 반사 모듈로 구성된 경우를 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 각각의 반사부(21,22)는 4개의 반사 모듈로 구성됨을 알 수 있다. 이 때, 하나의 반사부(21,22)를 구성하는 각각의 반사 모듈들은 도 6에 나타낸 바와 같이, 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 반사 모듈에 의해 차단되지 않도록 배치되어 있다.
이 경우에도 각각의 각각의 반사 모듈의 크기는 8mm 이하, 보다 바람직하게는 0.5~4mm의 범위의 크기로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 광학 수단(30)은, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 투과시키는 수단이다. 또한, 광학 수단(30)의 내부 또는 표면에는 전술한 바와 같은 반사부(21,22)들이 배치된다.
광학 수단(30)은 유리나 투명 플라스틱 등과 같은 재질로 구현될 수 있으며, 사용시에 사용자의 동공(40)의 앞쪽에 배치되어 현실 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 화상광을 동공(40)으로 투과시킨다. 광학 수단(30)은 반투명 재질로 구현될 수 있으며 이러한 경우 실제 사물로부터 출사된 화상광을 부분적으로 동공(40)으로 투과시킨다.
광학 수단(30)은 렌즈와 프레임으로 구성되는 안경 형태의 증강 현실 제공 장치(미도시)의 렌즈의 표면에 모듈 형태로 결합될 수 있다. 또는, 증강 현실 제공 장치의 렌즈 자체를 광학 수단(30)으로 구성할 수도 있다.
한편, 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 직접 반사부(21,22)로 전달될 수 있으나, 광학 수단(30)의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 전달되도록 할 수도 있다.
즉, 화상 출사부(11,12) 중 적어도 일부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 광학 수단(30)의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 대응하는 반사부(21,22)로 전달할 수 있다.
도 7은 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예에 의한 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)는 도 5에서 나타낸 바와 같은 화상 출사부(11) 및 반사부(21)만을 통해 동공(40)으로 입사될 때 사용자에게 보여지는 증강 현실용 화상 중 화상(A)를 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 화상 출사부(12) 및 반사부(22)만을 통해 동공(40)으로 입사될 때 사용자에게 보여지는 증강 현실용 화상 중 화상(B)를 나타낸 것이다. 또한, 도 7의 (c)는, 화상 출사부(11,12) 및 반사부(12,22)가 함께 작동하여 화상(A) 및 화상(B)가 사용자에게 보여지는 상태를 나타낸 것이다.
따라서, 본 발명에서와 같이, 복수개의 화상 출사부(11,12)를 이용하면 하나의 화상 출사부를 사용하는 경우에 비하여 넓은 화면의 증강 현실용 화상을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 8의 실시예는, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명했던 실시예와 기본적으로 동일하지만, 화상 출사부(11,12)가 좌측 및 우측에 2개 배치되고 반사부(21,22)도 이에 상응하도록 가로 방향으로 배치되었다는 점에서 차이가 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 9의 실시예 또한, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명했던 실시예와 기본적으로 동일하지만, 화상 출사부(11,12)가 상부에 2개 배치되고 반사부(21,22)도 이에 상응하도록 세로 방향으로 배치되었다는 점에서 차이가 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 10의 실시예 또한, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명했던 실시예와 기본적으로 동일하지만, 1개의 화상 출사부(11)가 상부에 배치되고 다른 하나의 화상 출사부(12)는 상부 모서리부에 배치되었다는 점에서 차이가 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 11의 실시예 또한, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명했던 실시예와 기본적으로 동일하지만, 1개의 화상 출사부(11)가 상부에 배치되고 다른 하나의 화상 출사부(12)는 측면에 배치되었다는 점에서 차이가 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 12의 실시예 또한, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명했던 실시예와 기본적으로 동일하지만, 3개의 화상 출사부(11,12,13)가 상부에 나란히 배치된다는 점에서 차이가 있다.
이 경우, 반사부(21,22,23) 또한 각각의 화상 출사부(11,12,13)에 대응하도록 경사각을 달리하여 3개가 배치된다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 13의 실시예 또한, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명했던 실시예와 기본적으로 동일하지만, 1개의 화상 출사부(11)가 상부에 배치되고, 2개의 화상 출사부(12,13)가 양측면에 배치된다는 점에서 차이가 있다.
이 경우에도, 반사부(21,22,23)는 각각의 화상 출사부(11,12,13)에 대응하도록 경사각을 가지고 3개가 배치된다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도 및 측면도를 각각 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15의 실시예는, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명했던 실시예와 기본적으로 동일하지만, 복수개의 반사부 중 적어도 일부는 광학 수단(30)의 중앙부에 배치되고, 광학 수단(30)의 중앙부에 배치된 반사부 이외의 반사부는 상기 광학 수단(30)의 중앙부에 배치된 반사부를 중심으로 둘러쌓도록 배치된다는 점에서 차이가 있다.
도 14 및 도 15에서는, 2개의 반사 모듈로 구성된 반사부(22)가 광학 수단(30)의 중앙부에 위치하고, 8개의 반사 모듈로 구성된 다른 반사부(21)가 상기 반사부(21)를 둘러쌓도록 배치된다는 점에서 차이가 있다.
외부에 배치되는 반사부(21)는 광학 수단(30)의 상하부에 배치된 화상 출사부(11,12) 중의 하나인 상부쪽의 화상 출사부(11)로부터 출사되는 증강 현실용 화상(A)를 반사시켜 동공(40)으로 전달하고, 중앙부에 배치되는 반사부(22)는 광학 수단(30)의 상하부에 배치된 화상 출사부(11,12) 중 아래쪽의 화상 출사부(12)로부터 출사되는 증강 현실용 화상(B)를 반사시켜 동공(40)으로 전달한다.
도 16은 도 14 및 도 15의 실시예에 의해 사용자가 인식하는 증강 현실용 화상의 일예를 나타낸 것이다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 사용자의 동공(40)을 통해 인식되는 증강 현실용 화상은 반사부(22)를 통해 전달되는 증강 현실용 화상(B)이 중앙부에 배치되고 반사부(21)를 통해 전달되는 증강 현실용 화상(A)가 상기 증강 현실용 화상(B)를 둘러쌓은 형태가 된다.
이를 이용하면, 증강 현실용 화상(A)와 증강 현실용 화상(B)를 하나의 증강 현실용 화상이 분할된 형태가 아닌 서로 다른 증강 현실용 화상으로 할 수 있으며, 이 경우 서로 다른 복수개의 증강 현실용 화상을 겹쳐서 제공할 수 있는 장점이 있다.
이 때, 각각의 증강 현실용 화상의 해상도가 서로 다르게 되도록 할 수 있다.
또한, 하나의 증강 현실용 화상을 전체 화면과 중심 부분의 화면으로 구성하고, 증강 현실용 화상(A)를 전체 화면으로 하고 증강 현실용 화상(B)를 중심 부분의 화면으로 구성할 수도 있다. 이 때, 광학 수단(30)의 중앙부에 배치된 반사부(22)는 고해상도의 증강 현실용 화상을 출사하는 화상 출사부(12)로부터 출사되는 화상광을 반사시켜 사용자의 동공(40)으로 전달하고, 상기 중앙부에 배치된 반사부(22)를 둘러쌓도록 배치된 반사부(21)는 상기 고해상도의 증강 현실용 화상보다 낮은 해상도의 증강 현실용 화상을 출사하는 화상 출사부(11)로부터 출사되는 화상광을 반사시켜 사용자의 동공(40)으로 전달하도록 할 수 있다.
즉, 중심 부분의 화면인 증강 현실용 화상(B)를 고해상도의 증강 현실용 화상으로 하고, 전체 화면인 증강 현실용 화상(A)를 증강 현실용 화상(B)보다 상대적으로 저해상도인 증강 현실용 화상으로 할 수 있다. 이와 같이 하면, 중심 부분의 화면인 증강 현실용 화상(B)를 출사하는 화상 출사부(12)만을 고가인 고해상도의 화상을 제공할 수 있는 장치로 구현하고, 전체 화면인 증강 현실용 화상(A)을 출사하는 화상 출사부(11)는 상대적으로 저렴한 저해상도의 화상을 제공할 수 있는 장치로 구현할 수 있다. 따라서, 화상 출사부(11,12) 전체를 고해상도의 장치로 구현하지 않고도 사람이 중요하게 인식하는 중심 시야에 해당하는 부분에 대해서만 고해상도의 증강 현실용 화상을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 복수개의 화상 출사부(11,12)는, 서로 다른 각해상도(angular resolution)를 가지도록 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사할 수 있다.
여기에서, 각해상도(angular resolution)라 함은, 일반적으로 1도 범위에서 검은색/흰색 줄을 구별할 수 있는 해상도를 의미하는데, 일반적으로 CPD(cycles/degree)로 표현된다. 즉, 각해상도란 사람이 인식하는 시야각의 범위에서의 해상도를 의미하며, 동일한 DPI(dots per inch)의 해상도를 갖는 화상이라도 좁은 시야각을 갖는 화상이 넓은 시야각을 갖는 화상보다 각해상도는 높은 것으로 볼 수 있다.
따라서, 하나의 증강 현실용 화상을 전체 화면과 중심 부분의 화면으로 구성하고, 증강 현실용 화상(A)를 전체 화면으로 하고 증강 현실용 화상(B)를 중심 부분의 화면으로 구성하되, 광학 수단(30)의 중앙부에 배치된 반사부(22)는 높은 각해상도를 가지도록 하는 화상 출사부(12)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 사용자의 동공(40)으로 전달하고, 상기 중앙부에 배치된 반사부(22)를 둘러쌓도록 배치된 반사부(21)는 상기 높은 각해상도의 증강 현실용 화상보다 낮은 각해상도를 가지도록 하는 화상 출사부(11)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 사용자의 동공(40)으로 전달하도록 할 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치(100)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 17의 실시예는, 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명한 실시예와 유사하지만, 화상 출사부(11,12)와 대응하는 반사부(21,22)들을 엇갈리게 배치했다는 점에서 차이가 있다.
즉, 검은색 원으로 표시한 반사부(22)들과 흰색 원으로 표시한 반사부(21)들은 행 단위로 번갈아 배치된다. 검은색 원으로 표시한 반사부(22)들은 아래쪽의 화상 출사부(12)와 대응하고, 흰색 원으로 표시한 반사부(21)들은 위쪽의 화상 출사부(11)와 대응하며, 각각 대응하는 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜 동공(40)으로 전달한다.
도 17의 실시예에서는 행 단위로 번갈아 배치되어 있으나 이는 예시적인 것이며, 화상 출사부(11,12)의 방향에 따라 열 단위로 번갈아 배치될 수도 있다.
또한, 반사부(21,22)들을 각각 구성하는 반사 모듈들이 서로 번갈아 배치되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 실시예들에서는, 하나의 화상 출사부(11,12)가 하나의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 하나의 화상 출사부(11,12)가 2 이상의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하도록 할 수도 있다.
즉, 화상 출사부(11,12)는 적어도 하나 이상 배치하되, 화상 출사부(11,12) 중 적어도 어느 하나는 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하도록 하며, 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 복수개의 반사부(21,22)를 배치한다.
이 경우, 복수개의 반사부(21,22) 각각은, 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 복수개의 증강 현실용 화상 중 적어도 어느 하나와 대응하여, 대응하는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 각각 반사시켜 전달한다.
이 경우, 반사부(21,22)는 화상 출사부(11,12)로부터 출사되는 복수개의 증강 현실용 화상 중 적어도 어느 하나와 대응하므로, 각각의 화상 출사부(11,12)가 출사하는 증강 현실용 화상의 갯수의 합보다 많도록 형성한다.
이러한 실시예는, 적어도 하나의 화상 출사부(11,12)에서 2 이상의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사한다는 점에서 앞서 설명한 실시예들과 차이가 있지만, 기타 구성들은 동일하게 적용될 수 있으므로 이들에 대해서는 상세 설명은 생략한다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 기타 다양한 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.
100...복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치
11,12,13...화상 출사부
21,22,23...반사부
30...광학 수단
40...동공

Claims (22)

  1. 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치로서,
    증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 복수개의 화상 출사부;
    상기 복수개의 화상 출사부로부터 각각 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 복수개의 반사부; 및
    상기 반사부들이 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단
    을 포함하고,
    상기 복수개의 반사부 각각은 복수개의 화상 출사부 중 적어도 어느 하나와 대응하여, 대응하는 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 각각 반사시켜 전달하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사부들의 크기는 각각 4mm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화상 출사부들은, 하나의 증강 현실용 화상을 복수개로 분할하고, 분할된 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 반사부 각각은, 대응하는 화상 출사부로부터의 화상광을 동공으로 반사시킬 수 있도록, 대응하는 화상 출사부와 동공 사이에서 광학 수단의 표면에 대해 서로 다른 경사각을 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 반사부들은, 광학 수단의 내부 또는 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사부들 중 적어도 일부는, 크기가 4mm 이하인 복수개의 반사 모듈로 형성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    하나의 반사부를 구성하는 각각의 반사 모듈들은 대응하는 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 반사 모듈에 의해 차단되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 화상 출사부 중 적어도 일부에서 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은, 광학 수단의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 대응하는 반사부로 전달하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 반사부 중 적어도 일부는 광학 수단의 중앙부에 배치되고,
    상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부 이외의 반사부는, 상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부를 중심으로 둘러쌓도록 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부를 중심으로 둘러쌓도록 배치된 반사부들은 각각 복수개의 반사 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수개의 화상 출사부는, 서로 다른 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수개의 화상 출사부는, 서로 다른 해상도를 갖는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부가 동공으로 전달하는 화상광에 상응하는 증강 현실용 화상의 해상도는, 상기 광학 수단의 중앙부에 배치된 반사부를 둘러쌓도록 배치된 반사부가 동공으로 전달하는 화상광에 상응하는 증강 현실용 화상의 해상도보다 높은 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수개의 화상 출사부는, 서로 다른 각해상도를 가지도록 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  15. 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치로서,
    증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 각각 출사하는 적어도 하나 이상의 화상 출사부-여기서, 화상 출사부 중 적어도 어느 하나는 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사함-;
    상기 화상 출사부로부터 출사되는 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 복수개의 반사부; 및
    상기 반사부들이 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단
    을 포함하고,
    상기 복수개의 반사부 각각은, 화상 출사부로부터 출사되는 복수개의 증강 현실용 화상 중 적어도 어느 하나와 대응하여, 대응하는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 각각 반사시켜 전달하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 반사부들의 크기는 각각 4mm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 화상 출사부는, 하나의 증강 현실용 화상을 복수개로 분할하여 분할된 복수개의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 복수개의 반사부 각각은 대응하는 화상 출사부로부터의 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 동공으로 반사시킬 수 있도록 대응하는 화상 출사부와 동공 사이에서 광학 수단의 표면에 대해 서로 다른 경사각을 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 반사부들은, 광학 수단의 내부 또는 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 반사부들 중 적어도 일부는, 크기가 4mm 이하인 복수개의 반사 모듈로 형성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    하나의 반사부를 구성하는 각각의 반사 모듈들은 대응하는 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광이 다른 반사 모듈에 의해 차단되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 화상 출사부 중 적어도 일부에서 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 광학 수단의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 대응하는 반사부로 전달하는 것을 특징으로 하는 복수개의 증강 현실용 화상을 이용한 증강 현실용 광학 장치.
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