Processing

Please wait...

Settings

Settings

Goto Application

1. WO2020231100 - OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY WITH IMPROVED LIGHT TRANSMITTANCE

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

14   15  

과제 해결 수단

16   17   18   19   20   21   22  

발명의 효과

23   24  

도면의 간단한 설명

25   26   27   28   29  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7  

도면

1   2   3   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치

기술분야

[1]
본 발명은 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제 세계로부터의 화상광에 대한 광 투과율을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.

배경기술

[2]
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.
[3]
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.
[4]
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.
[5]
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.
[6]
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.
[7]
도 1은 하기 선행 기술 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
[8]
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.
[9]
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.
[10]
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(Depth of Field)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(pinhole 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.
[11]
이러한 기술은 심도를 깊게 하고 핀홀 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있으나, 실제 세계로부터 입사하는 화상광 중에서 반사부(20)를 거치는 화상광은 반사부(20)에 의해 반사되기 때문에 동공으로 전달될 수 없어서 광 투과율이 낮아질 수 있다는 점과, 이로 인하여 반사부(20)의 크기를 확장시키기 어렵다는 문제점이 있다.
[12]
[선행기술문헌]
[13]
대한민국 등록특허공보 10-1660519호(2016.09.29 공고)

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[14]
본 발명은 상기한 바와 같은 한계점을 해결하기 위한 것으로서, 실제 세계로부터의 화상광에 대한 광 투과율을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[15]
또한, 본 발명은 반사부의 크기를 증가시켜서 광균일도를 향상시킬 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

과제 해결 수단

[16]
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치로서, 증강 현실용 화상에 상응하는 증강 현실 화상광을 출사하는 화상 출사부; 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 반사부; 및 상기 반사부가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단을 포함하고, 상기 반사부는 4mm 이하의 크기로 형성되고, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키고 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광은 투과시키는 광학 필터로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치를 제공한다.
[17]
여기에서, 상기 반사부는, 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 증강 현실 화상광만을 사용자의 눈의 동공으로 반사시켜 전달하고, 실제 사물로부터 출사되어 반사부로 입사하는 실제 사물 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공으로 전달할 수 있다.
[18]
또한, 상기 광학 필터는, 적색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 적색 반사 필터, 녹색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 녹색 반사 필터 및 청색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 청색 반사 필터 중 어느 하나이거나 이들 중 2 이상의 결합으로 구성될 수 있다.
[19]
또한, 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 반사부를 구성하는 광학 필터가 반사시키는 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만으로 구성될 수 있다.
[20]
또한, 상기 반사부는 복수개로 형성될 수 있다.
[21]
또한, 상기 반사부 중 적어도 일부는, 화상 출사부로부터 출사되는 화상광의 광축과 적어도 일부분이 겹치도록 배치될 수 있다.
[22]
또한, 상기 복수개의 반사부 각각은, 특정 색상의 파장 대역을 분할한 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나에 속하는 화상광을 반사시키고, 상기 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나 이외의 다른 파장 대역에 속하는 화상광들은 투과시키는 광학 필터로 형성될 수 있다.

발명의 효과

[23]
본 발명에 의하면, 실제 세계로부터의 화상광에 대한 광 투과율을 높일 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.
[24]
또한, 본 발명에 의하면, 반사부의 크기를 증가시켜서 광균일도를 향상시킬 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.

도면의 간단한 설명

[25]
도 1은 선행 기술 문헌 1에 개시된 바와 같은 증강 현실용 광학 장치를 나타낸 도면이다.
[26]
도 2는 본 발명에 의한 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치(100)의 일실시예의 구성을 나타낸 도면이다.
[27]
도 3은 청색 반사 필터의 파장에 따른 반사/투과율을 나타낸 그래프이다.
[28]
도 4는 본 발명에 의한 광학 필터로 형성된 반사부(20)의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
[29]
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학 장치(200)를 나타낸 도면이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[30]
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
[31]
도 2는 본 발명에 의한 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치(100)의 일실시예의 구성을 나타낸 도면이다.
[32]
도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치(100, 이하 간단히 "광학 장치(100)"라 한다)는, 화상 출사부(10), 반사부(20) 및 광학 수단(30)을 포함한다.
[33]
화상 출사부(10)는 증강 현실용 화상에 상응하는 증강 현실 화상광을 출사하는 수단으로서, 예컨대 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치이거나, 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광을 반사, 굴절 또는 회절시켜서 출사하는 반사 수단, 굴절 수단 또는 회절 수단일 수 있다.
[34]
즉, 화상 출사부(10)는 증강 현실용 화상을 표시하는 디스플레이 장치 자체이거나 디스플레이 장치로부터 출사된 증강 현실 화상광을 출사하는 반사, 굴절 또는 회절 수단 등과 같은 기타 다양한 수단을 의미한다.
[35]
이러한 화상 출사부(10) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.
[36]
한편, 증강 현실용 화상이라 함은, 디스플레이 장치가 화상 출사부(10)인 경우 디스플레이 장치에 표시되어 반사부(20)를 통해 사용자의 동공(40)으로 전달되는 가상 화상이거나 디스플레이 장치가 화상 출사부(10)가 아닌 경우 디스플레이 장치에 표시되어 화상 출사부(10) 및 반사부(20)를 통해 사용자의 동공(40)으로 전달되는 가상 화상을 의미한다.
[37]
이러한 증강 현실용 화상은 이미지 형태의 정지 영상이거나 동영상과 같은 것일 수 있다.
[38]
증강 현실용 화상은 화상 출사부(10)에서 출사되어 반사부(20)를 통해 사용자의 동공(40)으로 전달됨으로써 사용자에게 가상 화상을 제공하게 되고, 이와 동시에 광학 수단(30)을 통해 실제 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 화상광이 사용자에게 전달되므로, 실제 사물에 겹쳐서 가상 화상을 제공받게 되고 따라서 사용자는 증강 현실 서비스를 제공받을 수 있게 된다.
[39]
한편, 화상 출사부(10)는 반사부(20)를 중심으로 동공(40)과 수직하는 방향에 배치되어 사용자가 정면을 응시할 때 측면에 배치된 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며, 사용자가 정면을 응시할 때 상부, 하부 등에 배치되거나 다른 각도를 가지고 배치될 수도 있다.
[40]
반사부(20)는, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 증강 현실 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 수단이다.
[41]
반사부(20)는 광학 수단(30)의 내부에 광학 수단(30)의 표면으로부터 이격되어 완전히 매립되어 배치되는 것이 바람직하다. 다만, 경우에 따라서는 광학 수단(30)의 표면(사용자의 동공(40)쪽 면)에 배치될 수도 있다.
[42]
반사부(20)는, 동공(40)을 향해 증강 현실 화상광을 반사시킬 수 있도록 화상 출사부(10)와 동공(40) 사이에서 적절한 각도를 가지고 배치된다. 예컨대, 도 2와 같이 화상 출사부(10)가 광학 수단(30)의 우측면에 배치된 경우 반사부(20)는 동공(40)으로부터 정면 방향과 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광의 광축의 중심이 45도의 각도를 가지고 배치될 수 있다.
[43]
한편, 반사부(20)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 이하의 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
[44]
즉, 반사부(20)를 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기로 형성함으로써, 반사부(20)를 통해 동공(40)으로 입사하는 빛에 대한 심도(Depth of Field)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(pinhole effect)를 발생시킬 수 있다.
[45]
한편, 반사부(20)의 크기가 지나치게 작은 경우에는 회절 현상이 발생할 수 있으므로, 대략 700㎛ 보다 크게 하는 것이 바람직하다.
[46]
한편, 본 발명에 있어서의 반사부(20)는, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키고 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시키는 광학 필터로 형성되는 것을 특징으로 한다.
[47]
즉, 본 발명의 반사부(20)는, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 사용자의 눈의 동공(40)으로 반사시켜 전달하고, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광은 투과시킨다.
[48]
또한, 반사부(20)는, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 실제 사물 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공(40)으로 전달하고, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 실제 사물 화상광 중에서 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광은 반사시킨다.
[49]
즉, 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(40)으로 반사시켜 전달하는 한편, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 실제 사물 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공(40)으로 전달하는 광학 필터로 형성된다.
[50]
여기에서, 광학 필터(optical filter)로서는, 적색, 녹색 및 청색 파장 대역 중 적어도 어느 하나에 속하는 화상광만을 반사시키는 광학 필터일 수 있다.
[51]
즉, 광학 필터는, 적색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 적색 반사 필터, 녹색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 녹색 반사 필터, 청색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 청색 반사 필터 중 어느 하나이거나 이들 중 2 이상의 결합으로 구성될 수 있다.
[52]
이러한 광학 필터는 종래 기술에 의해 알려져 있는 것을 사용할 수 있으며, 이것 자체는 본 발명의 직접적인 목적은 아니므로 여기서는 상세 설명은 생략한다.
[53]
도 3은 청색 반사 필터의 파장에 따른 반사/투과율을 나타낸 그래프이다.
[54]
도 3에서 가로축은 파장(λ,nm)을 나타낸 것으로 세로축은 파장에 따른 투과율을 나타낸 것이다.
[55]
도 3에 나타낸 바와 같이, 청색 반사 필터는 청색 파장 대역에 속하는 파장 약 350nm~370nm 근방의 화상광을 반사시키고, 다른 파장 대역에 속하는 화상광은 투과시킴을 알 수 있다.
[56]
이와 같이, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광을 반사시키고 다른 색상의 파장 대역에 속하는 화상광은 투과시키는 광학 필터에 의해 반사부(20)를 형성할 수 있다.
[57]
다시 도 2를 참조하면, 광학 수단(30)은, 반사부(20)가 내부에 매립 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공(40)을 향해 투과시키는 수단이다.
[58]
반사부(20)는 광학 수단(30)의 내면에 매립되어 배치되지만, 광학 수단(30)의 표면에 배치될 수도 있다.
[59]
광학 수단(30)은 유리나 투명 플라스틱 등과 같은 재질로 형성될 수 있으며, 사용시에 사용자의 동공(40)의 앞쪽에 배치되어 현실 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 실제 사물 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.
[60]
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.
[61]
한편, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 직접 반사부(20)로 전달될 수 있으나, 광학 수단(30)의 내면에서 적어도 1회 반사된 후 전달되도록 할 수도 있다.
[62]
도 4는 본 발명에 의한 광학 필터로 형성된 반사부(20)의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
[63]
도 4에서 반사부(20)는 전술한 바와 같이, 적색 반사 필터, 녹색 반사 필터 및 청색 반사 필터의 결합인 적녹청 반사 필터로 형성되어, 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광을 반사시키고 적색, 녹색, 청색 파장 대역이 아닌 다른 파장 대역에 속하는 파장의 빛은 투과시키는 성질을 갖는다.
[64]
도 4의 좌측 도면을 참조하면, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 실제 사물 화상광(A) 중에서 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광(A1)은 적녹청 반사 필터로 형성된 반사부(20)에 의해 아래쪽 방향으로 반사되고, 적색, 녹색, 청색 이외의 색상의 파장 대역에 속하는 실제 사물 화상광(A2)은 반사부(20)를 투과하여 동공(40)으로 전달됨을 알 수 있다. 즉, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 실제 사물 화상광(A) 중에서 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광(A1)을 제외한 나머지 파장 대역에 속하는 화상광(A2)만이 동공(40)으로 전달된다.
[65]
또한, 도 4의 가운데 도면을 참조하면, 화상 출사부(10)로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 증강 현실 화상광(B) 중에서 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광(B1)은 적녹청 반사 필터로 형성된 반사부(20)에 의해 반사되어 동공(40)으로 전달되고, 적색, 녹색, 청색 이외의 색상의 파장 대역에 속하는 화상광(B2)은 반사부(20)를 투과하여 아래쪽 방향으로 이동함을 알 수 있다. 즉, 화상 출사부(10)로부터 출사되어 반사부(20)로 전달되는 증강 현실 화상광(B)은 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광(B1)만이 동공(40)으로 전달된다.
[66]
도 4의 우측 도면은, 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)로 입사하는 실제 사물 화상광(A)과 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광(B)으로부터 동공(40)으로 입사하는 화상광(A2+B1)을 함께 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 화상 출사부(10)로부터의 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 증강 현실 화상광(B1)과 실제 사물로부터 출사되어 반사부(20)를 투고한 적색, 녹색, 청색 이외의 파장 대역에 속하는 실제 사물 화상광(A2)이 동공(40)으로 도달함을 알 수 있다.
[67]
한편, 반사부(20)를 형성한 광학 필터의 성질에 상응하여 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광의 파장 대역을 조절할 수도 있다. 즉, 반사부(20)를 형성하는 광학 필터가 반사하는 색상의 파장 대역에 속하는 증강 현실 화상광만을 화상 출사부(10)에서 출사하도록 구성할 수도 있다.
[68]
예컨대, 광학 필터가 도 4에 나타낸 바와 같은 적녹청 반사 필터인 경우, 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광들은 적색, 녹색, 청색의 파장 대역에 속하는 화상광만으로 구성되도록 할 수 있다.
[69]
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학 장치(200)를 나타낸 도면이다.
[70]
도 5는 도 2 내지 도 4의 실시예와 기본적으로 동일하되, 반사부(20)를 복수개로 구성했다는 점에서 차이가 있다.
[71]
도 5를 참조하면, 복수개의 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광의 광축 방향에서 볼 때 적어도 일부분이 서로 겹쳐서 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광의 적어도 일부분이 차단되도록 배치될 수도 있다.
[72]
예컨대, 도 5에서 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향으로 나란히 배치되어 있으며, 나란히 배치된 반사부(20)들은 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향에서 볼 때 겹쳐지므로, 도 5에서 좌측의 반사부(20)는 우측의 반사부(20)에 의해 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 적어도 일부분이 차단되게 된다.
[73]
이 경우, 나란히 배치된 반사부(20)들 각각은, 특정 색상의 파장 대역을 분할한 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나에 속하는 화상광을 반사시키고, 상기 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나 이외의 다른 파장 대역에 속하는 화상광들은 투과시키는 광학 필터로 형성될 수 있다.
[74]
예컨대, 청색 파장 대역을 350nm~370nm이라 할 때, 이를 350nm~360nm, 360~370nm의 파장 대역으로 분할하고, 분할된 복수개의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키는 광학 필터로 반사부(20)를 각각 형성할 수 있다.
[75]
즉, 도 5에서 우측의 반사부(20)는 파장 350nm~360nm의 화상광을 반사하고 다른 파장 대역의 화상광은 투과시키는 광학 필터로 형성하고, 좌측의 반사부(20)는 파장 360~370nm의 화상광을 반사하고 다른 파장 대역의 화상광은 투과시키는 광학 필터로 형성할 수 있다.
[76]
이러한 배치 구조에 의하면, 파장 360~370nm의 화상광은 우측의 반사부(20)를 투과하여 좌측의 반사부(20)로 도달하고 좌측의 반사부(20)에 의해 동공(40)으로 전달될 수 있다. 또한, 파장 350nm~360nm의 화상광은 우측의 반사부(20)에 의해 반사되어 동공(40)으로 전달될 수 있다. 따라서, 사람이 동일한 색상으로 인식하는 특정 색상을 복수개의 파장 대역으로 분할하고 분할된 파장 대역에 속하는 화상광을 각각의 반사부(20)가 독립적으로 반사시킬 수 있다.
[77]
한편, 도 5의 실시예에서 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광의 광축 방향으로 나란히 배치되어 서로 완전히 겹치도록 나타나 있으나, 이는 예시적인 것이며, 광축 방향과 일부분만이 부분적으로 겹치도록 배치될 수 있음은 물론이다.
[78]
한편, 복수개의 반사부(20)는 화상 출사부(10)로부터 출사되는 증강 현실 화상광의 광축 방향에서 볼 때 서로 겹치지 않도록 배치하여 화상 출사부(10)로부터 출사되는 화상광이 차단되지 않도록 할 수 있다.
[79]
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능하다는점을 유의해야 한다.
[80]
예컨대, 상기 실시예에서는 적색, 녹색, 청색의 파장 대역의 화상광을 반사하는 광학 필터를 주로 설명하였으나 이들 색상 이외의 다른 파장 대역의 화상광을 반사시키는 광학 필터를 반사부(20)로 사용할 수 있음은 물론이다.

청구범위

[청구항 1]
광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치로서, 증강 현실용 화상에 상응하는 증강 현실 화상광을 출사하는 화상 출사부; 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실용 화상광을 사용자의 눈의 동공을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 반사부; 및 상기 반사부가 배치되며, 실제 사물로부터 출사된 실제 사물 화상광의 적어도 일부를 사용자의 눈의 동공을 향해 투과시키는 광학 수단 을 포함하고, 상기 반사부는 4mm 이하의 크기로 형성되고, 특정 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만을 반사시키고 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광은 투과시키는 광학 필터로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
[청구항 2]
청구항 1에 있어서, 상기 반사부는, 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역에 속하는 증강 현실 화상광만을 사용자의 눈의 동공으로 반사시켜 전달하고, 실제 사물로부터 출사되어 반사부로 입사하는 실제 사물 화상광 중 상기 특정 색상의 파장 대역 이외의 파장을 갖는 화상광을 투과시켜서 사용자의 눈의 동공으로 전달하는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
[청구항 3]
청구항 1에 있어서, 상기 광학 필터는, 적색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 적색 반사 필터, 녹색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 녹색 반사 필터 및 청색 파장 대역에 속하는 화상광을 반사하고 다른 파장 대역에 속하는 화상광을 투과시키는 청색 반사 필터 중 어느 하나이거나 이들 중 2 이상의 결합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
[청구항 4]
청구항 1에 있어서, 상기 화상 출사부로부터 출사되는 증강 현실 화상광은 반사부를 구성하는 광학 필터가 반사시키는 색상의 파장 대역에 속하는 화상광만으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
[청구항 5]
청구항 1에 있어서, 상기 반사부는 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
[청구항 6]
청구항 5에 있어서, 상기 반사부 중 적어도 일부는, 화상 출사부로부터 출사되는 화상광의 광축과 적어도 일부분이 겹치도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.
[청구항 7]
청구항 6에 있어서, 상기 복수개의 반사부 각각은, 특정 색상의 파장 대역을 분할한 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나에 속하는 화상광을 반사시키고, 상기 복수개의 파장 대역 중 적어도 어느 하나 이외의 다른 파장 대역에 속하는 화상광들은 투과시키는 광학 필터로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 투과율을 개선한 증강 현실용 광학 장치.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]