KR20200024625A

KR20200024625A - 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20200024625A
Application number: KR1020180101530A
Authority: KR
Inventors: 채용욱; 박정호; 최헌영; 신승찬
Original assignee: 주식회사 룩시드랩스
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-03-09
Also published as: KR102200414B1; KR102200414B9

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈은 헤드 마운트 디스플레이 장치에 장착 가능한 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈로서, 사용자의 피부에 접촉되어 제1 생체 데이터를 획득 가능한 제1 생체 데이터 획득 모듈; 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 수용된 사용자의 얼굴을 촬영하여 제2 생체 데이터를 획득 가능한 제2 생체 데이터 획득 모듈; 및 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 제1 생체 데이터 및 상기 제2 생체 데이터를 전처리하여 외부장치로 전송 가능한 연결 모듈; 을 포함하고, 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈은 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 연결 모듈에 탈착 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 헤드 마운트 디스플레이 장치에 선택적으로 탈착 가능한 복수개의 생체 데이터 획득모듈을 구비함으로써, 가상현실 영상을 확인 중인 사용자의 뇌파 혹은 시선 움직임의 특이성을 검출하고 이를 분석하여 사용자의 인지 및 감정 상태를 실시간 확인 가능함은 물론, 사용자의 시선 위치 정보와 뇌파 정보를 이용하여 헤드 마운트 디스플레이 장치의 기능을 제어할 수 있다.

Description

생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치{DETACHABLE FUNCTION MODULE FOR BIOMETRIC DATA ACQUISITION AND HEAD MOUNTED DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 탈착 가능하고, 사용자의 생체 데이터를 획득 가능한 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로 헤드 마운트 디스플레이 장치(HMD: Head-Mounted Display)는, 사용자의 머리에 착용 가능한 구조로 형성되어 사용자가 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험이 가능할 수 있도록 사용자에게 가상현실(VR: Virtual Reality) 영상을 제공하는 디스플레이 장치이다.

이와 같은 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 사용자의 눈 부위에 착용 가능하도록 고글(goggle) 형태로 형성되는 본체와, 본체에 연결되어 본체를 사용자의 머리에 고정시킬 수 있도록 밴드 형태로 형성되는 착용부로 구성된다. 여기서, 본체에는 가상현실 영상을 출력하는 수단으로서, 스마트폰 등과 같은 휴대용 단말 장치가 설치되거나, 모니터 등과 같이 PC 등에 연결되는 디스플레이 장치가 설치된다.

그러나, 종래의 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 단순히 사용자가 휴대용 단말장치에 설치된 영상출력수단으로부터 출력되는 영상을 시각적으로만 확인할 수 있도록 제작됨에 따라, 활용도가 낮고, 영상출력수단에 제공되는 콘텐츠의 종류가 지극히 한정적인 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 영상을 출력하는 기능 외에 부가적인 기능을 추가하기 위해서는, 부가적인 기능이 추가된 헤드 마운트 디스플레이 장치를 신규로 제작해야 했고, 이로 인해 제품의 활용도가 저하되는 문제점이 있었으며, 또한 특정 기능을 구현하는 기능부의 고장 시에도, 파트별 교체 혹은 수리가 불가하여 기능부와 연결된 하드웨어 혹은 소프트웨어 전체를 교체해야만 함에 따라, 유지관리가 용이하지 못하고, 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2017-0094883호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 헤드 마운트 디스플레이 장치에 선택적으로 탈착 가능하고, 사용자의 생체 데이터를 측정하여 사용자의 신체적, 인지적, 감정적 변화를 감지할 수 있는 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈 및 이를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈은 헤드 마운트 디스플레이 장치에 장착 가능한 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈로서, 사용자의 피부에 접촉되어 제1 생체 데이터를 획득 가능한 제1 생체 데이터 획득 모듈; 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 수용된 사용자의 얼굴을 촬영하여 제2 생체 데이터를 획득 가능한 제2 생체 데이터 획득 모듈; 및 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 제1 생체 데이터 및 상기 제2 생체 데이터를 전처리하여 외부장치로 전송 가능한 연결 모듈; 을 포함하고, 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈은 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 연결 모듈에 탈착 가능하다.

상기 제1 생체 데이터 획득 모듈은, 상기 헤드 마운트 디스플레이 장치에 장착 가능하고, 상기 연결 모듈에 전기적으로 연결 가능한 커넥터 및 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈과 상기 연결 모듈에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단을 구비하는, 안면 지지 마스크; 및 상기 안면 지지 마스크에 설치되어 상기 커넥터와 전기적으로 연결되고, 사용자의 피부에 접촉 시 상기 제1 생체 데이터를 획득 가능한 생체 신호 감지 센서;를 포함할 수 있다.

상기 생체 신호 감지 센서는, 사용자의 이마부분에 접촉되어 사용자의 뇌파신호를 감지 가능할 수 있다.

상기 생체 신호 감지 센서는, 사용자의 측두부 및 광대 부분에 접촉되어 사용자의 심박신호, 심전도신호, 근전도신호 및 피부온도신호 중 적어도 하나를 더 감지 가능할 수 있다.

상기 생체 신호 감지 센서는, 경성(rigid)재질 혹은 연성(flexible)재질로 형성될 수 있다.

상기 제2 생체 데이터 획득 모듈은, 상기 헤드 마운트 디스플레이 장치에 장착되어 렌즈의 일 측에 배치되고, 일 측에 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단을 구비하며, 내측에 상기 렌즈의 일면이 노출 가능한 렌즈 투시공이 형성되는 커버본체, 및 상기 커버본체로부터 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈 측을 향하여 미리 설정된 각도로 경사지게 돌출되고, 내측에 수용공간이 형성되는 홀더를 포함하는 커버부; 상기 홀더에 장착되어 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 수용된 사용자 얼굴의 적어도 일부를 촬영 가능한 촬영부; 및 상기 홀더에 설치되어 상기 촬영부의 촬영 방향을 향하여 광을 발산하는 광원부;를 포함할 수 있다.

상기 연결 모듈은, 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단을 구비하고, 내측에 수용공간을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 내측에 설치되어 상기 수용공간에 배치되고, 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈로부터 획득한 상기 제1 생체 데이터 및 상기 제2 생체 데이터에 전처리를 수행한 후, 유선 또는 무선 통신을 통하여 상기 외부장치로 전송 가능한 하는 제어기판; 상기 하우징에 설치되어 상기 제어기판과 연결되고, 상기 제1 생체 정보 획득 모듈 및 상기 제2 생체 정보 획득 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 제어기판에 상기 제1 생체 데이터 및 상기 제2 생체 데이터를 전달 가능한 소켓부; 및 상기 하우징에 설치되어 상기 제어기판과 연결되고, 상기 외부 장치와 전기적으로 연결 가능한 외부입력단자;를 포함할 수 있다.

상기 제1 생체 데이터 획득 모듈은 자기력을 통하여 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 연결 모듈에 각각 탈착 가능할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치는 본 발명의 실시예에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 헤드 마운트 디스플레이 장치에 선택적으로 탈착 가능한 복수개의 생체 데이터 획득모듈을 구비함으로써, 가상현실 영상을 확인 중인 사용자의 뇌파 혹은 시선 움직임의 특이성을 검출하고 이를 분석하여 사용자의 인지 및 감정 상태를 실시간 확인 가능함은 물론, 사용자의 시선 위치 정보와 뇌파 정보를 이용하여 헤드 마운트 디스플레이 장치의 기능을 제어할 수 있다.

또한, 가상현실 영상을 확인 중인 사용자의 뇌파 혹은 시선 움직임의 특이성을 검출하고 이를 분석하여 사용자의 인지 및 감정 상태를 실시간 확인 가능함에 따라, 사용자의 현재 상태 또는 사용자의 의도에 부합하는 콘텐츠를 사용자에게 실시간 제공할 수 있고, 나아가 사용자의 신체적 변화 정보를 활용한 콘텐츠의 개발이 이루어질 수 있다.

또한, 사용자의 현재 상태 또는 사용자의 의도에 부합하는 콘텐츠를 사용자에게 실시간 제공 가능함에 따라, 사용자에게 다양한 콘텐츠를 제공하여 사용자의 체험 만족도를 향상시킬 수 있다.

또한, 탈착 가능한 모듈 형태로 형성됨에 따라, 다양한 종류의 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용 가능하여 제품의 활용성이 증대됨은 물론, 복수개의 기능모듈 중 어느 하나가 파손 또는 변형될 경우에도, 해당 기능모듈만을 교체 또는 수리 가능하여 유지관리가 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈이 장착된 헤드 마운트 디스플레이 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 안면 지지 마스크의 프레임부를 나타낸 정면도이다.
도 3은 안면 지지 마스크의 종단면도이다.
도 4는 안면 지지 마스크의 착용과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 프레임부에 완충부가 설치된 상태를 나타낸 정면도이다.
도 6은 생체 신호 감지 센서의 변형된 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 안면 지지 마스크의 정면도이다.
도 8은 생체 신호 감지 센서의 또 다른 변형된 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 커넥터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 안면 지지 마스크의 배면도이다.
도 11은 생체 신호 감지 센서의 또 다른 실시예를 나타낸 정면도이다.
도 12 및 도 13은 안면 지지 마스크에 도 11에 따른 생체 신호 감지 센서가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈을 나타낸 분해사시도이다.
도 15는 제2 생체 데이터 획득 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 16은 제1 생체 데이터 획득 모듈과 연결 모듈이 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)이 장착된 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)(이하 ‘생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)’이라 함)은 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 선택적으로 탈착 가능하고, 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)를 착용한 사용자의 생체 데이터를 획득 가능하다.

여기서, 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)을 탈착 가능한 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)는, 사용자의 머리에 착용 가능한 구조로 형성되어 사용자가 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험이 가능할 수 있도록 사용자에게 가상현실(VR: Virtual Reality) 영상을 제공하는 디스플레이 장치로서, 착용부와 디스플레이 본체를 포함할 수 있다.

착용부는 사용자의 머리 둘레에 착용 가능한 밴드 형태로 형성되고, 일 측에 내경의 크기를 조절할 수 있도록 내경조절수단을 구비할 수 있다.

디스플레이 본체는 착용부에 지지되어 사용자의 얼굴에 밀착 가능하고, 내측에 PC와 연결되어 사용자에게 체험 영상을 제공하는 영상출력수단(미도시) 및 영상출력수단에서 출력되는 영상을 사용자에게 전달하는 복수개의 렌즈(200a)를 구비할 수 있다. 또한, 디스플레이 본체에는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 저장부(storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등이 더 구비될 수 있다.

예컨대, 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)은 상술한 구성을 포함하는 모든 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용 가능할 수 있으며, 바람직하게는 HTC사의 VIVE 모델 등과 같이 현재 상용화된 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.

또한, 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)을 포함한다.

제1 생체 데이터 획득 모듈(110)은, 사용자의 피부에 접촉되어 제1 생체 데이터를 획득 가능하고, 후술할 제2 생체 데이터 획득 모듈(120) 및 연결 모듈(130)에 탈착 가능한 형태로 형성된다.

이하에서는 도 1 내지 도 13을 참조하여 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 대하여 보다 자세히 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 안면 지지 마스크(111)의 프레임부(1111a)를 나타낸 정면도이고, 도 3은 안면 지지 마스크(111)의 종단면도이며, 도 4는 안면 지지 마스크(111)의 착용과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 5는 도 2의 프레임부(1111a)에 완충부(1111b)가 설치된 상태를 나타낸 정면도이고, 도 6은 생체 신호 감지 센서(112)의 변형된 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 7은 안면 지지 마스크(111)의 정면도이다. 또한, 도 8은 생체 신호 감지 센서(112)의 또 다른 변형된 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 커넥터(113)를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 10은 안면 지지 마스크(111)의 배면도이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)은 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 장착 가능한 안면 지지 마스크(111)를 포함할 수 있다.

안면 지지 마스크(111)는, 사용자에게 가상현실 영상을 제공하는 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 설치되고, 사용자의 착용 시 사용자의 얼굴에 접촉되어 사용자의 얼굴에 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)를 지지할 수 있다.

또한, 안면 지지 마스크(111)는 마스크 본체(1111)를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 마스크 본체(1111)는 마스크 본체(1111)의 폭방향(Y축 방향) 및 높이방향(Z축 방향)을 따라 만곡(彎曲)진 구조로 형성되고, 내측에 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 구비된 렌즈(200a)와 사용자의 눈을 연통시키는 투시공(1111aa)이 형성될 수 있다.

또한, 마스크 본체(1111)는 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 탈부착 가능한 구조로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 마스크 본체(1111)에는 마스크 본체(1111)에 설치되어 마스크 본체(1111)를 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 고정시키는 결합수단(114)이 구비될 수 있다.

결합수단(114)은 후술할 생체 신호 감지 센서(112)가 설치된 마스크 본체(1111)의 일면에 대향되는 마스크 본체(1111)의 타면에 설치되고, 마스크 본체(1111)의 가장자리 부위를 따라 복수의 영역에 설치될 수 있다. 예컨대, 결합수단(114)은 벨크로(velcro) 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 결합수단(114)은 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 범위 내에서 다양한 형태로 변경되어 적용될 수 있다. 참고로, 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에는 안면 지지 마스크(111)에 구비된 결합수단(114)과 결합 가능한 또 다른 결합수단(미도시)이 구비될 수 있다.

또한, 마스크 본체(1111)는 프레임부(1111a)를 포함할 수 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 프레임부(1111a)는 사용자의 착용 시 사용자의 이마부위와 사용자의 눈 주변부위에 대향 배치되어 사용자의 이마부위와 사용자의 눈 주변부위를 감싸는 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 프레임부(1111a)의 내측에는 사용자의 눈 및 사용자의 코가 위치할 수 있는 투시공(1111aa)이 형성될 수 있다.

프레임부(1111a)에 대하여 더 자세히 설명한다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 프레임부(1111a)는 제1 지지부(1111a1)와, 제2 지지부(1111a2)를 포함할 수 있다.

제1 지지부(1111a1)는 사용자의 착용 시 사용자의 이마부분에 대향 배치될 수 있다. 그리고, 제1 지지부(1111a1)의 내측 중앙에는 후술할 커넥터(113)가 설치될 수 있도록 일 방향(도 4의 X축 방향)을 따라 소정 깊이 함몰된 장착홈이 형성될 수 있다. 여기서, 장착홈에는 도 9에 도시된 바와 같이 장착홈에 설치된 커넥터(113)의 일부가 프레임부(1111a)의 외측으로 노출될 수 있도록 관통공이 형성될 수 있다. 예컨대, 장착홈에는 커넥터(113)를 제1 지지부(1111a1)에 고정시키는 체결수단(미도시)이 체결 가능한 체결공이 더 형성될 수 있다.

다시 도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 지지부(1111a2)는 마스크 본체(1111)의 폭방향(도 2의 Y축 방향)을 따라 제1 지지부(1111a1)의 일 측 및 타 측 단부로부터 마스크 본체(1111)의 하측으로 만곡지게 연장될 수 있다. 여기서, 마스크 본체(1111)의 하측으로 만곡지게 연장된다는 것은 마스크 본체(1111)의 단부로부터 마스크 본체(1111)의 높이방향(도 2의 Z축 방향)을 따라 하향으로 곡률을 그리며 연장되는 것을 의미할 수 있다. 또한, 제2 지지부(1111a2)는 사용자의 착용 시 사용자 얼굴의 측두부 및 광대부분에 대향 배치될 수 있도록, 도 2를 기준으로 제1 지지부(1111a1)의 단부로부터 수직방향으로 연장되는 제1 연장구간과, 제1 연장구간의 단부로부터 수평방향으로 연장되는 제2 연장구간을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 지지부(1111a1) 및 제2 지지부(1111a2)의 내측에는 사용자의 눈과, 사용자의 코가 수용될 수 있는 투시공(1111aa)이 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 제2 지지부(1111a2)는 마스크 본체(1111)의 높이방향(도 2의 Z축 방향)을 따라 길이조절이 가능한 구조로 형성될 수 있다. 이때, 제1 지지부(1111a1)와 제2 지지부(1111a2)의 내측에는 제2 지지부(1111a2)의 이동을 안내하고, 소정 위치로 이동된 제2 지지부(1111a2)를 고정하는 길이조절부재(미도시)가 구비될 수 있다. 따라서, 안면 지지 마스크(111)를 사용하는 사용자는 자신의 눈과 코의 위치에 알맞게 제2 지지부(1111a2)의 길이를 조절하여 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)를 안정적으로 지지할 수 있다.

예컨대, 프레임부(1111a)는 휨에 대한 소정의 강도를 가지는 플라스틱 소재 또는 카본 소재로 형성될 수 있다. 또한, 프레임부(1111a)에는 프레임부(1111a)를 보다 경량화 할 수 있도록 프레임부(1111a)를 관통하는 복수개의 관통공이 형성될 수 있다. 그러나, 프레임부(1111a)는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 소재로 적용될 수 있다.

또한, 마스크 본체(1111)는 완충부(1111b)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 완충부(1111b)는 사용자의 얼굴에 대향되는 프레임부(1111a)의 일면에 설치되고, 사용자의 착용 시 사용자의 얼굴에 지지되어 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)의 하중을 사용자의 얼굴로 고루 분포시킬 수 있다. 예컨대, 완충부(1111b)는 소정의 두께를 가지는 PE 소재의 폼(FOAM) 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 완충부(1111b)는 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있도록 스펀지, 젤(GEL), 라텍스, 에어폼 등의 소재로 변경되어 적용될 수 있다. 또한, 완충부(1111b)는 도 5에 도시된 바와 같이 프레임부(1111a)의 일면에 설치되어 프레임부(1111a)의 가장자리 영역을 따라 배치될 수 있다.

또한, 마스크 본체(1111)는 탄성부재(1111c)를 더 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 탄성부재(1111c)는 신축성을 가지는 탄성 직물(elastic fabric) 소재로 형성되어 프레임부(1111a) 및 완충부(1111b)를 감싸고, 후술할 생체 신호 감지 센서(112)를 탄성적으로 지지할 수 있다. 여기서, 프레임부(1111a)의 가장자리 영역에 배치된 완충부(1111b)와 프레임부(1111a) 사이에는 완충공간(1111ca)이 형성될 수 있다. 따라서, 사용자의 착용 시, 탄성부재(1111c)는 사용자의 이마에 가압되어 완충공간(1111ca) 측으로 밀려남과 동시에 외측으로 신장되어 사용자의 이마에 대응되는 형상으로 탄성 변형되고, 이로 인해 탄성부재(1111c)의 내측에 설치된 생체 신호 감지 센서(112)를 사용자의 이마에 완전히 밀착시킬 수 있다. 예컨대, 탄성부재(1111c)는 완충부(1111b)에 비하여 더 높은 탄성계수를 가지는 소재로 형성될 수 있다. 그리고, 탄성부재(1111c)의 표면은 피부와의 접촉 시 마찰력을 최소화할 수 있도록 나일론 또는 스웨이드 재질 등으로 형성될 수 있다.

즉, 안면 지지 마스크(111)는, 마스크 본체(1111)의 일 측에 사용자의 얼굴에 지지되어 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)의 하중을 사용자의 얼굴로 분산시키는 완충부(1111b), 및 탄성 직물 소재로 형성되어 사용자의 이마부위에 가압될 경우 외측으로 신장되어 사용자의 이마에 밀착되는 탄성부재(1111c)를 구비함으로써, 생체 신호 감지 센서(112)가 피부에 닿는 면을 안정적으로 확보할 수 있다. 또한, 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)를 사용자의 얼굴에 안정적으로 지지하여 사용자의 움직임에 의해 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)가 사용자의 얼굴로부터 이탈되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 생체 신호 감지 센서(112)를 사용자의 이마에 완전히 밀착시켜, 사용자의 피부와 생체 신호 감지 센서(112) 사이에 유격이 형성되는 것을 방지하고, 이를 통해 생체 신호 감지 센서(112)의 이탈을 예방할 수 있다. 또한, 생체 신호 감지 센서(112)를 탄성적으로 지지하고, 이를 통해 사용자의 이마에 가해지는 압력을 최소화하여 사용자의 피부에 자국이 남거나, 통증의 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 안면 지지 마스크(111)는 후술할 연결 모듈(130)에 전기적으로 연결 가능한 커넥터(113)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 9를 참조하면, 커넥터(113)는 마스크 본체(1111)에 설치되어 생체 신호 감지 센서(112)와 전기적으로 연결되고, 후술할 연결 모듈(130)에 구비된 소켓부(133)에 연결될 수 있다. 여기서, 커넥터(113)는 자력을 이용하여 연결 모듈(130)에 구비된 소켓부(133)에 결합될 수 있다. 예컨대, 커넥터(113)는 마스크 본체(1111)에 설치되는 커넥터 하우징(1131), 생체 신호 감지 센서(112)와 전기적으로 연결되고, 커넥터 하우징(1131)의 내측 중앙부에 배치되는 핀부(1132), 및 핀부(1132)의 둘레에 배치되는 마그네트(1133)를 포함할 수 있다. 참고로, 연결 모듈(130)에 구비된 소켓부(133)에는 핀부(1132)와 연결되어 핀부(1132)의 신호를 제어기판(132)으로 전달하는 신호전달수단(미도시) 및 핀부(1132)가 신호전달수단의 중심에 일치할 경우에만 커넥터(113)의 마그네트(1133)와 결합되는 자성수단(미도시)이 구비될 수 있다.

또한, 안면 지지 마스크(111)는 후술할 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)과 연결 모듈(130)에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단(115)을 포함할 수 있다.

더 자세하게는, 안면 지지 마스크(111)의 제1 지지부(1111a1) 및 제2 지지부(1111a2)에는 제2 생체 데이터 획득 모듈(120) 및 연결 모듈(130)과 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단(115)이 구비될 수 있다.

여기서, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)은 자기력을 통하여 제2 생체 데이터 획득 모듈(120) 및 연결 모듈(130)에 각각 탈착 가능할 수 있다.

즉, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)의 안면 지지 마스크(111)에 구비된 적어도 하나의 탈착 수단(115)은 자기력을 가지는 자성체로 형성되며, 이를 통하여 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)의 안면 지지 마스크(111)는 제2 생체 데이터 획득 모듈(120) 및 연결 모듈(130)과 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 예컨대, 제2 생체 데이터 획득 모듈(120) 및 연결 모듈(130)에는 안면 지지 마스크(111)에 구비된 적어도 하나의 탈착 수단(115)과 자기력을 통하여 결합 가능한 자성체 물질로 이루어진 또 다른 탈착 수단(1211a, 131a)이 각각 구비될 수 있다.

또한, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)은 생체 신호 감지 센서(112)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 생체 신호 감지 센서(112)는 안면 지지 마스크(111)에 설치되어 커넥터(113)와 전기적으로 연결되고, 사용자의 피부에 접촉 시 제1 생체 데이터를 획득할 수 있다.

더 자세하게는, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 착용 시 사용자의 얼굴에 대향하는 마스크 본체(1111)의 일 측에 설치되고, 사용자의 착용 시 마스크 본체(1111)의 탄성부재(1111c)에 탄성 지지되어 사용자의 피부에 접촉된다. 이에 따라, 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 연결되어 전원이 인가될 경우, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 생체신호를 감지하고, 감지된 생체신호를 전기적으로 연결된 연결 모듈(130)로 전송한다. 여기서, 생체 신호 감지 센서(112)에는 전자파 차폐를 위한 EMI 실드(Electro Magnetic Interference Shield) 처리가 추가 수행될 수 있다.

또한, 생체 신호 감지 센서(112)는 경성(rigid)재질로 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 생체 신호 감지 센서(112)는 금속 소재로 이루어져 탄성부재(1111c)를 관통하여 설치되는 디스크 형태로 형성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 생체 신호 감지 센서(112)는 디스크 형태의 전극 자체 탄성력을 이용하여 사용자의 이마에 밀착 가능한 구조로 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 생체 신호 감지 센서(112)는 마스크 본체(1111)에 설치되어 외부로부터 외력이 가해질 경우 일 방향으로 선형 이동하여 압축되고, 외력이 해제될 경우 탄성력에 의해 타 방향으로 선형 이동하여 원래의 상태로 복원되는 탄성지지구조로 형성될 수 있다.

탄성지지구조로 형성된 생체 신호 감지 센서(112)에 대하여 더 자세히 설명한다.

생체 신호 감지 센서(112)는 지지링(1121), 안내 하우징(1122), 전극부(1123) 및 탄성 지지부재(1124)를 포함할 수 있다. 지지링(1121)은 둘레를 따라 내측 중심을 향하여 압입홈이 형성된 원형의 고리 형상으로 형성되어 마스크 본체(1111)에 설치될 수 있다. 예컨대, 지지링(1121)은 마스크 본체(1111)에 압입된 형태로 설치될 수 있다. 안내 하우징(1122)은 지지링(1121)의 내부에 체결되고, 내부에 중심축 방향을 따라 안내공(1122a)이 형성될 수 있다. 그리고, 안내 하우징(1122)의 내부에는 전극부(1123)의 이동을 제한하는 단턱이 형성될 수 있다. 예컨대, 안내 하우징(1122)의 외주면과, 지지링(1121)의 내주면에는 서로 체결 가능한 나사산이 형성될 수 있다. 전극부(1123)는 안내 하우징(1122)의 내부에 설치되어 안내공(1122a)을 따라 선형이동 가능한 상태로 배치될 수 있다. 그리고, 전극부(1123)의 일 측 및 타 측은 각각 안내 하우징(1122)의 외측으로 돌출될 수 있다. 여기서, 전극부(1123)의 일 측에는 안내 하우징(1122)의 내부에 형성된 단턱에 걸려 지지되는 돌출편이 형성될 수 있다. 탄성 지지부재(1124)는 안내 하우징(1122)의 내부에 설치되고, 코일 스프링의 형태로 형성되어 전극부(1123)를 탄성 지지할 수 있다.

한편, 탄성지지구조로 형성된 생체 신호 감지 센서(112)는 마스크 본체(1111)의 탄성부재(1111c)에 설치되거나, 프레임부(1111a)의 일면에 설치된 완충부(1111b)에 설치될 수 있다. 참고로, 생체 신호 감지 센서(112)가 완충부(1111b)에 설치될 경우, 완충부(1111b)는 사용자의 착용 시 사용자의 피부에 직접적으로 접촉될 수 있도록 프레임부(1111a)의 일면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 마스크 본체(1111)는 탄성부재(1111c)가 설치되지 않은 구조로 형성될 수 있다.

또한, 생체 신호 감지 센서(112)는 연성(flexible)재질로 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 생체 신호 감지 센서(112)는 연성기판에 박막 형태의 전극부가 도금되어 탄성부재(1111c)의 일면에 탈부착 가능한 형태로 형성될 수 있다.

도 11은 생체 신호 감지 센서(112) 다른 실시예를 나타낸 정면도이고, 도 12 및 도 13은 안면 지지 마스크에 도 11에 따른 생체 신호 감지 센서(112)가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 11의 (a)를 참조하면, 생체 신호 감지 센서(112)는 마스크 본체(1111)에 설치되는 연성기판(1126) 및 연성기판(1126)의 일면에 미리 설정된 두께로 형성되는 전극부(1123)를 포함할 수 있다.

연성기판(1126)은 유연성을 가지는 FPCB(FLEXIBLE PRINTED CIRCUITS BOARD)의 형태로 제작되어, 일 측에 복수개의 전극부(1123)가 형성되는 제1 영역(1126a)과, 제1 영역(1126a)으로부터 연장되어 커넥터(113)와 전기적으로 연결 가능한 제2 영역(1126b)으로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 영역(1126a)은 중심기판(11261)으로부터 복수개의 선형기판(11262)이 서로 다른 방향을 향하여 연장되는 방사형 구조로 형성되고, 복수개의 선형기판(11262)에는 각각 박막형의 전극부(1123)가 형성될 수 있다. 그리고, 제2 영역(1126b)은 제1 영역(1126a)으로부터 일 방향을 따라 미리 설정된 길이로 연장되는 선형 구조로 형성될 수 있다.

도 11의 (a) 및 도 12를 참조하면, 전극부(1123)는 중심기판(11261)으로부터 방사상으로 연장된 복수개의 선형기판(11262)에 각각 형성되고, 도금, 증착, 인쇄 등의 방법을 통하여 각 선형기판에 미리 설정된 두께로 형성될 수 있다. 예컨대, 전극부(1123)는 정확한 생체신호 감지를 위하여 금(Au)으로 적용되며, 1mm 미만의 두께로 형성될 수 있다.

또한, 생체 신호 감지 센서(112)는 전도성 탄성지지체(1127)를 더 포함할 수 있다.

도 13을 참조하면, 전도성 탄성지지체(1127)는 전극부(1123)의 일면에 부착되어 사용자의 착용 시 사용자의 피부에 지지될 수 있다. 예컨대, 전도성 탄성지지체(1127)는 일면에 접착층(미도시)이 형성되고, 미리 설정된 두께를 가지는 돌기형상의 하이드로겔(hydrogel)로 형성될 수 있다. 이에 따라, 생체 신호 감지 센서(112)가 사용자의 피부에 접촉되어 사용자의 생체신호를 측정하는 과정에서 땀 혹은 기타 분비물이 발생할 경우에도, 분비물로 인한 임피던스 변화를 예방하여 정확한 생체신호 측정이 가능할 수 있다.

또한, 생체 신호 감지 센서(112)는 연성기판(1126)을 지지하는 보호시트(1128)를 더 포함할 수 있다.

도 11의 (b)를 참조하면, 보호시트(1128)는 플라스틱 혹은 카본 소재로 제작되어, 연성기판(1126)에 대응되는 형상으로 형성되고, 연성기판(1126)의 일면에 부착되어 연성기판(1126)을 지지할 수 있다. 그리고, 보호시트(1128)의 내부에는 전극부(1123)의 일면이 외부공간으로 노출될 수 있도록 복수개의 관통공(1128a)이 형성될 수 있다.

한편, 보호시트(1126)에는 필요에 따라 전도성 탄성지지체(1127)가 추가적으로 더 부착될 수 있다.

또한, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 착용 시 전두엽 부위에 대향 배치되어 사용자의 뇌파신호를 감지할 수 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 착용 시 사용자의 이마부분에 대향되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 착용 시 사용자의 이마부분에 위치하는 제1 지지부(1111a1)의 일면에 대향되는 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 생체 신호 감지 센서(112)는 복수개로 구비될 수 있다. 도 7을 참조하면, 복수개의 생체 신호 감지 센서(112)는 접지부(ground), 기준부(reference) 및 측정부(channel1, channel2)로 구성될 수 있다. 예컨대, 접지부(ground)와 기준부(reference)는 제1 지지부(1111a1)의 중앙부에 대응되는 위치에 배치되어 마스크 본체(1111)의 높이방향(Z축 방향)을 따라 소정의 거리만큼 이격 배치될 수 있다. 그리고, 측정부(channel1, channel2)는 접지부(ground) 및 기준부(reference)가 위치한 제1 지지부(1111a1)의 중앙부를 기준으로 마스크 본체(1111)의 폭방향(Y축 방향)을 따라 제1 지지부(1111a1)의 일 측 및 타 측에 서로 대향 배치될 수 있다. 예컨대, 대향 배치된 각 측정부(channel1, channel2)는 복수개로 구비될 수 있다.

또한, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 착용 시 측두부 및 광대 부분에 대향 배치되어 사용자의 생체신호를 더 감지할 수 있다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 착용 시 사용자의 측두부 및 광대부분에 대향되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 착용 시 사용자의 측두부 및 광대부분에 위치하는 제2 지지부(1111a2)의 일면에 대향되는 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 사용자의 측두부 및 광대부분에 접촉되는 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 심박신호(PPG: Photoplethysmogram), 심전도신호(ECG: Electrocardiogram), 근전도신호(EMG: Electromyography), 피부온도신호(Skin temperature) 중 적어도 하나를 더 감지할 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나 생체 신호 감지 센서(112)는 사용자의 얼굴 이외의 신체부위에 접촉된 타 감지수단과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 상술한 생체신호 이외의 생체신호를 추가적으로 감지할 수 있다. 예컨대, 타 감지수단과 연결된 생체 신호 감지 센서(112)는 체지방(BIA: Bioelectrical Impedance Analysis), 스트레스 반응(GSR: Galvanic Skin Response) 등을 추가적으로 더 감지할 수 있다.

또한, 생체 신호 감지 센서(112)는 마스크 본체(1111) 내에서 위치 조절이 가능한 구조로 설치될 수 있다.

도 8을 참조하면, 마스크 본체(1111)에는 사용자의 조작에 따라 생체 신호 감지 센서(112)의 이동을 안내하는 이동조절부재(1125)가 설치될 수 있다. 이동조절부재(1125)는 고리형상으로 형성되고, 이동조절부재(1125)의 내측에는 생체 신호 감지 센서(112)의 이동을 안내하는 안내공(1125a)이 형성될 수 있다. 참고로, 도 8에서는 안내공(1125a)이 수평방향을 따라 만곡진 원호형상으로 도시되어 있으나, 안내공(1125a)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 수평 또는 수직방향을 따라 생체 신호 감지 센서(112)의 이동을 안내할 수 있는 다양한 형상으로 변경되어 적용될 수 있다.

또한, 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)은 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)을 포함한다.

도 14는 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)을 나타낸 분해사시도이고, 도 15는 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)을 나타낸 사시도이다.

도 1, 도 14 및 도 15를 참조하면, 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 수용된 사용자의 얼굴을 촬영하여 제2 생체 데이터를 획득 가능한 형태로 형성된다.

더 자세하게는, 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 수용된 사용자의 얼굴을 촬영하여 촬영된 영상으로부터 시선의 움직임, 동공 주변의 홍채 영역을 통한 식별 정보, 눈 주변의 근육 움직임을 통한 표정의 변화, 눈 주위의 핏줄에서 혈류량의 변화에 의한 심박 정보 등에 관한 생체 데이터를 획득할 수 있다.

또한, 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)은 복수개의 커버부(121), 촬영부(122) 및 광원부(123)를 포함할 수 있다.

복수개의 커버부(121)는 각각 커버본체(1211) 및 홀더(1212)를 포함할 수 있다.

커버본체(1211)는 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 장착되어 렌즈(200a)의 일 측에 배치될 수 있다. 그리고, 커버본체(1211)의 일 측에는 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단(1211a)을 구비할 수 있다. 예컨대, 탈착 수단(1211a)은 자성체 물질로 형성되어, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 구비된 탈착 수단(115)과 자기력을 통하여 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 또한, 커버본체(1211)의 내측에는 렌즈(200a)의 일면이 노출 가능할 수 있도록 렌즈 투시공(1211b)이 형성될 수 있다.

또한, 커버본체(1211)에는, 타 구조물과의 결속을 위하여 내측에 후크 형상의 결합수단 및 후술할 촬영부(122) 및 광원부(123)와 연결되어 연결 모듈(130) 측으로 배선되는 케이블이 수용될 수 있는 배선로가 형성될 수 있다.

홀더(1212)는 커버본체(1211)로부터 제1 생체 데이터 획득 모듈(110) 측을 향하여 미리 설정된 각도로 경사지게 돌출되고, 내측에 촬영부(122)가 수용될 수 있도록 소정의 수용공간이 형성될 수 있다.

또한, 홀더(1212)는 커버본체(1211)에 분리 가능한 구조로 형성되어, 체결수단(미도시)을 통하여 커버본체(1211)의 일면에 결합될 수 있다.

촬영부(122)는 홀더(1212)에 장착되어 홀더(1212)의 수용공간에 배치되고, 렌즈(200a)의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 경사진 상태로 배치되며, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 수용된 사용자 얼굴의 적어도 일부를 촬영할 수 있다. 예컨대, 촬영부(122)는 내측에 적어도 한 개의 렌즈(미도시)를 포함하는 카메라 본체와, 카메라 본체에 연결되는 이미지 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 촬영부(122)는 적외선 카메라로 적용될 수 있다.

광원부(123)는 홀더(1212)의 일면에 설치되어 렌즈(200a)의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 경사진 상태로 배치되고, 촬영부(122)의 촬영 방향을 향하여 광을 발산할 수 있다. 예컨대, 광원부(123)는 적외선 LED 또는 적외선램프 등으로 적용될 수 있다.

또한, 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)은, 커버부(121)에 설치되어 촬영부(122)의 전방에 배치되는 IR(Infrared Ray) 필터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, IR 필터는 소정 두께를 가지는 판형 구조로 형성되고, 적외선이 투과될 수 있는 투명재질로 형성될 수 있다.

또한, 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)은, 사용자의 조작을 통하여 홀더(1212)를 미리 설정된 각도로 회전 시켜 촬영부(122)의 촬영 방향 및 광원부의 광조사 방향을 조절할 수 있는 각도 조절수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 가상현실 영상을 확인 중인 사용자의 뇌파 혹은 시선 움직임의 특이성을 검출하고 이를 분석하여 사용자의 인지 및 감정 상태를 실시간 확인 가능함은 물론, 사용자의 시선 위치 정보와 뇌파 정보를 이용하여 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)의 기능을 제어할 수 있다.

아울러, 사용자의 현재 상태 또는 사용자의 의도에 부합하는 콘텐츠를 사용자에게 실시간 제공 가능함에 따라, 사용자에게 다양한 콘텐츠를 제공하여 사용자의 체험 만족도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)은 연결 모듈(130)을 포함한다.

도 16은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)과 연결 모듈(130)이 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 14 및 도 16을 참조하면, 연결 모듈(130)은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110) 및 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)과 전기적으로 연결되어 제1 생체 데이터 획득 모듈(110) 및 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)로부터 획득한 제1 생체 데이터 및 제2 생체 데이터를 전처리하여 외부장치(미도시) 혹은 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)로 전송 가능하고, 외부장치 혹은 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)로부터 제어명령을 입력받아 제1 생체 데이터 획득 모듈(110) 및 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)로 전달할 수 있다. 예컨대, 외부장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 저장부(storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다.

더 자세하게는, 연결 모듈(130)은 하우징(131), 제어기판(132), 소켓부(133) 및 외부입력단자(134)를 포함할 수 있다.

하우징(131)은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단(131a)을 구비하고, 내측에 후술할 제어기판(132)이 수용될 수 있도록 소정 크기의 수용공간을 형성할 수 있다. 예컨대, 탈착 수단(131a)은 자성체 물질로 형성되어, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 구비된 탈착 수단(115)과 자기력을 통하여 탈착 가능하도록 결합될 수 있다.

또한, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 접하는 하우징(131)의 일면은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)의 외면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 하우징(131)의 일면은 사용자의 이마 부분이 위치하는 안면 지지 마스크(111)의 일 측 외면에 대응되는 만곡진 형태로 형성될 수 있다.

제어기판(132)은 하우징(131)의 내측에 설치되어 수용공간에 배치되고, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110) 및 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)로부터 획득한 제1 생체 데이터 및 제2 생체 데이터에 전처리를 수행한 후, 유선 또는 무선 통신을 통하여 외부장치로 전송할 수 있다. 예컨대, 제어기판(132)은 제1 생체 데이터 획득 모듈(110) 및 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)로부터 전송된 신호를 검출하는 신호 검출부(미도시), 신호 검출부로부터 신호를 증폭하고 노이즈를 제거하는 필터(미도시), 필터링된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(미도시), 소정의 구동 전압을 제공하는 전원부(미도시), 측정된 신호를 유선 또는 무선 통신을 사용하여 외부장치로 전송하는 통신부(미도시) 등을 포함할 수 있다. 그러나, 제어기판(132)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 범위 내에서 다양한 구조 및 형태로 변경되어 적용될 수 있다.

소켓부(133)는 하우징(131)에 설치되어 제어기판(132)과 연결되고, 제1 생체 정보 획득 모듈(110) 및 제2 생체 정보 획득 모듈(120)과 전기적으로 연결되어 제어기판(132)에 제1 생체 데이터 및 제2 생체 데이터를 전달할 수 있다.

외부입력단자(134)는 하우징(131)에 설치되어 제어기판(132)과 연결되고, 외부 장치와 전기적으로 연결되어, 제어기판(132)으로부터 제1 생체 데이터 및 제2 생체 데이터를 전송받거나, 제어기판(132)으로 제어명령을 전달할 수 있다.

즉, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110), 제2 생체 데이터 획득 모듈(120) 및 연결 모듈(130)을 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)에 탈착 가능한 모듈 형태로 형성함에 따라, 다양한 종류의 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용 가능하여 제품의 활용성이 증대됨은 물론, 복수개의 기능모듈 중 어느 하나가 파손 또는 변형될 경우에도, 해당 기능모듈만을 교체 또는 수리 가능하여 유지관리가 용이 할 수 있다.

또한, 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)은 사용자로부터 감지된 적어도 하나의 생체신호를 이용하여 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)의 기능을 제어할 수 있다.

예컨대, 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)은 사용자의 뇌파 정보 혹은 사용자의 시선 정보를 바탕으로, 사용자의 착용여부를 감지하여 전원을 제어하거나, 스피커의 ON/OFF 혹은 볼륨조절, 진동의 ON/OFF 혹은 진동의 세기조절, 디스플레이 제어 및 사용자 인증 등을 수행할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)(이하 ‘헤드 마운트 디스플레이 장치(200)’라 함)에 대하여 설명하기로 한다.

참고로, 본 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)를 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)는 사용자의 머리에 착용 가능한 구조로 형성되어 사용자가 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험이 가능할 수 있도록 사용자에게 가상현실(VR: Virtual Reality) 영상을 제공하는 디스플레이 장치로서, 사용자의 머리에 착용 가능한 착용부와, 착용부에 지지되고 내측에 영상출력수단(미도시) 및 복수개의 렌즈(200a)를 구비하는 디스플레이 본체를 포함한다. 예컨대, 착용부는 사용자의 머리 둘레에 착용 가능한 밴드 형태로 형성되고, 일 측에 내경의 크기를 조절할 수 있도록 내경조절수단을 구비할 수 있다. 그리고, 디스플레이 본체는 착용부에 회전 가능하게 결합되고, 사용자의 조작에 따라 미리 설정된 각도로 회전될 수 있다.

또한, 본 헤드 마운트 디스플레이 장치(200)는 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)을 포함한다.

생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈(100)은 사용자의 피부에 접촉되어 제1 생체 데이터를 획득 가능한 제1 생체 데이터 획득 모듈(110), 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)에 수용된 사용자의 얼굴을 촬영하여 제2 생체 데이터를 획득 가능한 제2 생체 데이터 획득 모듈(120), 및 제1 생체 데이터 획득 모듈(110) 및 제2 생체 데이터 획득 모듈(120)과 전기적으로 연결되어 제1 생체 데이터 및 제2 생체 데이터를 전처리하여 외부장치로 전송 가능한 연결 모듈(130)을 포함한다.

여기서, 제1 생체 데이터 획득 모듈(110)은 제2 생체 데이터 획득 모듈(120) 및 연결 모듈(130)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100. 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈
110. 제1 생체 데이터 획득 모듈
111. 안면 지지 마스크
112. 생체 신호 감지 센서
113. 커넥터
114. 결합수단
115. 탈착 수단
120. 제2 생체 데이터 획득 모듈
121. 커버부
1211. 커버본체
1211a. 탈착 수단
1211b. 렌즈 투시공
1212. 홀더
122. 촬영부
123. 광원부
130. 연결 모듈
131. 하우징
131a. 탈착 수단
132. 제어기판
133. 소켓부
134. 외부입력단자
200. 헤드 마운트 디스플레이 장치
200a. 렌즈

Claims

헤드 마운트 디스플레이 장치에 장착 가능한 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈로서,
사용자의 피부에 접촉되어 제1 생체 데이터를 획득 가능한 제1 생체 데이터 획득 모듈;
상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 수용된 사용자의 얼굴을 촬영하여 제2 생체 데이터를 획득 가능한 제2 생체 데이터 획득 모듈; 및
상기 제1 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 제1 생체 데이터 및 상기 제2 생체 데이터를 전처리하여 외부장치로 전송 가능한 연결 모듈;
을 포함하고,
상기 제1 생체 데이터 획득 모듈은 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 연결 모듈에 탈착 가능한, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 생체 데이터 획득 모듈은,
상기 헤드 마운트 디스플레이 장치에 장착 가능하고, 상기 연결 모듈에 전기적으로 연결 가능한 커넥터 및 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈과 상기 연결 모듈에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단을 구비하는, 안면 지지 마스크; 및
상기 안면 지지 마스크에 설치되어 상기 커넥터와 전기적으로 연결되고, 사용자의 피부에 접촉 시 상기 제1 생체 데이터를 획득 가능한 생체 신호 감지 센서;
를 포함하는, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제2항에 있어서,
상기 생체 신호 감지 센서는,
사용자의 이마부분에 접촉되어 사용자의 뇌파신호를 감지 가능한, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제3항에 있어서,
상기 생체 신호 감지 센서는,
사용자의 측두부 및 광대 부분에 접촉되어 사용자의 심박신호, 심전도신호, 근전도신호 및 피부온도신호 중 적어도 하나를 더 감지 가능한, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제2항에 있어서,
상기 생체 신호 감지 센서는,
경성(rigid)재질 혹은 연성(flexible)재질로 형성되는, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 생체 데이터 획득 모듈은,
상기 헤드 마운트 디스플레이 장치에 장착되어 렌즈의 일 측에 배치되고, 일 측에 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단을 구비하며, 내측에 상기 렌즈의 일면이 노출 가능한 렌즈 투시공이 형성되는 커버본체, 및 상기 커버본체로부터 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈 측을 향하여 미리 설정된 각도로 경사지게 돌출되고, 내측에 수용공간이 형성되는 홀더를 포함하는 커버부;
상기 홀더에 장착되어 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 수용된 사용자 얼굴의 적어도 일부를 촬영 가능한 촬영부; 및
상기 홀더에 설치되어 상기 촬영부의 촬영 방향을 향하여 광을 발산하는 광원부;
를 포함하는, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제1항에 있어서,
상기 연결 모듈은,
상기 제1 생체 데이터 획득 모듈에 탈착 가능한 적어도 하나의 탈착 수단을 구비하고, 내측에 수용공간을 형성하는 하우징;
상기 하우징의 내측에 설치되어 상기 수용공간에 배치되고, 상기 제1 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈로부터 획득한 상기 제1 생체 데이터 및 상기 제2 생체 데이터에 전처리를 수행한 후, 유선 또는 무선 통신을 통하여 상기 외부장치로 전송 가능한 하는 제어기판;
상기 하우징에 설치되어 상기 제어기판과 연결되고, 상기 제1 생체 정보 획득 모듈 및 상기 제2 생체 정보 획득 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 제어기판에 상기 제1 생체 데이터 및 상기 제2 생체 데이터를 전달 가능한 소켓부; 및
상기 하우징에 설치되어 상기 제어기판과 연결되고, 상기 외부 장치와 전기적으로 연결 가능한 외부입력단자;
를 포함하는, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 생체 데이터 획득 모듈은 자기력을 통하여 상기 제2 생체 데이터 획득 모듈 및 상기 연결 모듈에 각각 탈착 가능한, 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 생체 데이터 획득용 탈착식 기능모듈을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.