KR100902314B1 - 헤드 마운트 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로, 그 목적은 2개의 디스플레이부를 사용자의 양측방향으로 각각 이동가능하도록 하여, 헤드설치부의 탈착없이 사용자의 맨 눈 시야확보를 용이하게 할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 사용자의 두부에 착용되는 헤드설치부와, 헤드설치부에 일체로 고정 설치되는 고정브래킷부와, 고정브래킷부의 상/측에 일측단이 힌지연결되는 링크부와, 링크부 내측에 일측단이 접촉되고 타측단이 고정브래킷에 접촉되도록 링크부와 고정브래킷의 힌지연결부위에 설치되는 작동스프링과, 링크부의 타측단이 힌지연결되고 내측에 광학계를 구비하는 디스플레이부를 포함하도록 되어 있다.

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Description

헤드 마운트 디스플레이 장치{Head Mounted Display Apparatus}

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로, 헤드설치부와 연결된 좌/우측 디스플레이부를 링크구조에 의해 사용자의 양측방향으로 각각 개별이동시켜, 헤드설치부의 탈착없이 사용자의 시야를 확보할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로 헤드 마운트 디스플레이 장치(Head Mounted display : 이하 'ＨＭＤ'라 칭함)는 내장된 액정 스크린과 얼굴의 움직임을 검출하는 각종 센서들을 통하여 착용자로 하여금 가상의 공간내에 있는 듯한 느낌을 줄 수 있도록 구성되어 있으며, 가상현실 시스템 등에서 사용자의 머리에 착용되어 사용되는 시각 출력장치의 일종으로 개발되어 점차 다양한 분야에 사용되고 있다.

이러한 ＨＭＤ는 오락용 게임을 할 때 현실감 있는 가상공간을 제공할 뿐만 아니라, 작업자의 선택에 따라 다양한 가상환경을 임의로 설정할 수 있도록 구성하여, 건축 및 인테리어, 정밀제어조작 등과 같은 여러 산업분야에서 다양하게 적용되고 있다.

이와 같은 ＨＭＤ는 대한민국 공개특허 2003-0024021 호, 공개특허 10-2005-0025083 호, 공개특허 2000-0064798 호 및, 특허등록 제 0399775 호 등에 헬멧타입 또는 안경타입 ＨＭＤ에 대한 기술수단이 기재되어 있다.

그러나, 상기와 같은 기출원 특허를 포함한 종래의 ＨＭＤ는 디스플레이부의 위치가 고정형으로 되어 있어, 사용자의 맨 눈 시야확보를 위해서는 헬멧타입 또는 안경타입에 관계없이 사용자의 두부로부터 ＨＭＤ를 탈착해야 하며, 또다시 ＨＭＤ를 사용하고자 할 경우, 사용자의 두부에 이를 착용해고 디스플레이부를 사용자의 눈에 맞게 재조정해야하므로 매우 번거로운 문제점이 있었다.

특히, 공동작업에 따른 사용자간의 협의 또는 사용자의 맨 눈 시야를 통한 확인작업을 반복하고자 할 경우, 사용자는 다수번 반복하여 착용 및 탈착행위를 하여야 하므로, 전체 작업시간이 지연되고, 정확한 관측이 어렵게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 ＨＭＤ는 디스플레이부로부터 발생되는 케이블이 외부로 그냥 노출되도록 되어 있어, 디스플레이부의 이동시, 케이블과의 간섭이 발생되는 현상이 있으며, 그 구조상 케이블 처리를 용이하게 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, ＨＭＤ 를 사용하는 사용자는 개개인에 따라 눈 간 간격에 차이가 있으나, 종래의 ＨＭＤ는 디스플레이부의 위치가 고정되어 있어, 최적의 관측을 할 수 없으며, 이로 인해 가상현실감이 저하되고, 정밀제어를 할 수 없게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

또한, 일본특개평 7-92441 과 같이, 좌 눈용 영상을 관찰자의 좌 안구에 유도한좌 눈용 영상 표시부와，위 눈용 영상을 관찰자의 위 안구에 유도한위 눈용 영상 표시부와，상기좌 눈용 영상 표시부 및위 눈용 영상 표시부를 지지한 영상 표시부 지지 부재이고，상기 관찰자의 두부에 장착 고정한 것에 의하고 상기좌 눈용 영상 표시부 및위 눈용 영상 표시부를 상기 관찰자의 안면부에 배치 가능하게 한 영상 표시부 지지 부재와，상기좌 눈용 영상 표시부 및위 눈용 영상 표시부의 적어도 한편을 상기 영상 표시부 지지 부재에 따르고 이동 가능하게 지지한 지지 수단을 갖추도록 하여, 레일을 따라 영상 표시부가 슬라이딩되도록 한 것도 있으나, 이와 같은 슬라이딩 방식은 레일을 따라 영상표시부가 이동회전되어야 하므로, 무겁고 구조가 복잡하며, 레일 가이드가 원형으로 이루어져 있어, 회전범위만큼의 접촉면을 가지게 되어 영상표시부의 접촉부위가 크고, 외부노출 가능성이 여전히 존재하며, 선형이동되는 범위가 커 영상표시부와 연결된 다수의 신호선 및 전원선의 유동범위 역시 크게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 종래의 특허이외에도 디스플레이부를 상하 또는 좌우방향으로 이동가능하도록 한 ＨＭＤ도 있으나, 이러한 종래의 ＨＭＤ는 디스플레이부의 이동시 광학계가 외부로 노출되거나, 이동수단과 디스플레이부의 접촉면적이 커 접촉부위를 통한 이물질의 유입이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 ＨＭＤ는 이동수단에 의한 디스플레이부의 이동시, 노출된 케이블과의 간섭이 발생되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 2개의 디스플레이부를 사용자의 양측방향으로 각각 이동가능하도록 하여, 헤드설치부의 탈착없이 사용자의 맨 눈 시야확보를 용이하게 할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 링크구조에 의해 디스플레이부를 사용자의 양측방향으로 회전이동하되, 디스플레이부의 광학계가 항상 내측을 향하도록 하여, 외부요인으로부터 광학계를 보호할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 디스플레이부와 헤드설치부를 링크부에 의해 연결하여, 디스플레이부와 연결된 케이블의 처리를 용이하게 할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 링크부와 디스플레이부 사이에 디스플레이부의 위치를 각각 좌/우측 방향으로 슬라이딩 조절하는 조정대를 더 설치하여, 사용자의 눈간 간격에 맞게 디스플레이부를 각각 조정하고, 이를 통해 최적의 디스플레이 관측이 가능하도록 한 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 링크구조에 의해 소형경량화 및 구성을 단순화하여 유지보수를 용이하게 하고, 고장발생을 현저히 감소시킨 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 디스플레이부가 링크구조에 의해 180ㅀ 회전메카니즘을 구비하도록 하여, 시야간섭을 유발하지 않는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 사용자의 두부에 착용되는 헤드설치부와, 헤드설치부에 일체로 고정 설치되는 고정브래킷부와, 고정브래킷부의 상/측에 일측단이 힌지연결되는 링크부와, 링크부 내측에 일측단이 접촉되고 타측단이 고정브래킷에 접촉되도록 링크부와 고정브래킷의 힌지연결부위에 설치되는 작동스프링과, 링크부의 타측단이 힌지연결되고 내측에 광학계를 구비하는 디스플레이부를 포함하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 좌/우측 디스플레이부간의 거리를 조절할 수 있도록 링크부와 디스플레이부 사이에 조정대가 더 설치되어 있다.

이와 같이 본 발명은 2개의 디스플레이부를 링크부에 의해 사용자의 양측방향으로 개별이동시킬 수 있어, 사용자의 편의에 따라 1개 또는 2개의 디스플레이 사용, 사용자의 맨 눈 시야 확보를 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 2개의 디스플레이부가 각각 개별작동이 가능하도록 되어 있어, 착용자가 용이하게 선택적으로 디스플레이부를 관측할 수 있을 뿐만 아니라, 헤드설치부의 탈착없이 선택적으로 사용자의 시야를 확보할 수 있어, 다양한 작업 이 가능하고, 작업시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 디스플레이부의 이동시, 광학계가 항시 사용자의 두부를 향하도록 되어 있어, 광학계가 외부로 노출되지 않도록 되어 있으며, 이를 통해 외부적 요인으로부터 광학계를 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 링크부에 연결된 디스플레이부를 조정대에 의해 각각 좌/우측 방향으로 슬라이딩 가능하도록 되어 있어, 사용자의 눈간 간격에 따라 조정가능하고, 이를 통해 최적의 디스플레이 관측이 가능하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 작동스프링의 탄력에 의해 디스플레이부를 사용자의 양측방향으로 회전이동시키는 간단한 구성을 구비하고 있어, 유지보수가 용이하고, 비용이 절감되어 경제성을 구비한다.

또한, 본 발명은 링크부에 의해 디스플레이부와 헤드설치부가 연결되도록 되어 있어, 디스플레이부로부터 발생되는 케이블 처리를 용이하게 할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 디스플레이부의 회전작동상태를 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명의 일측 디스플레이부를 탈착시킨 구성을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 디스플레이부의 구성을 보인 예시도를, 도 5 는 도 4 의 A-A 단면도를, 도 6 은 본 발명에 따른 작동스프링의 설치상태도를, 도 7 은 본 발명에 따른 스토퍼부의 구성을 보인 예시도 를, 도 8 은 본 발명에 따른 저면구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 사용자의 두부에 착용되는 헤드설치부(10)와, 헤드설치부(10)에 일체로 고정 설치되는 고정브래킷부(20)와, 고정브래킷부의 상/측에 일측단이 힌지연결되는 링크부(30)와, 링크부 내측에 일측단이 접촉되고 타측단이 고정브래킷에 접촉되도록 링크부와 고정브래킷의 힌지연결부위에 설치되는 작동스프링(40)과, 링크부의 타측단이 힌지연결되고 내측에 광학계를 구비하는 좌/우측 디스플레이부(50)를 포함하도록 되어 있다.

상기 헤드설치부(10)는 사용자의 두부에 착용되는 것으로, 사용자의 두부크기 및 형상에 따라 둘레가 조절가능하도록 되어 있다. 본 발명은 이와 같은 헤드설치부의 구성에 대하여 한정하는 것은 아니며, 공지의 ＨＭＤ 에서 사용자의 머리에 착용이 편리하도록 되어 있는 헤드설치부를 사용할 수 있다.

상기 고정브래킷부(20)는 사용자의 헤드설치부 착용시, 사용자의 눈 양측 상부에 위치하도록 즉, 사용자의 이마 양측에 위치하도록 헤드설치부(10) 양측에 각각 설치되며, 헤드설치부에 고정설치되는 베이스 브래킷(21)과, 상기 베이스 브래킷에서 돌출 형성되어 링크부(30)의 일측단이 힌지연결되는 지지브래킷(22)으로 이루어져 있다.

또한, 상기 고정브래킷부의 지지브래킷(22)에는 링크부(30)의 위치를 고정하는 고정홈(23)이 소정깊이를 구비하며 형성되어 있다.

상기 링크부(30)는 디스플레이부(50)와 고정브래킷부(20)를 연결하고 착용시, 디스플레이부(50)를 사용자의 양측방향으로 이동시킬 수 있도록 하는 것으로, 고정브래킷부의 지지브래킷(22) 상측에 위치하도록 지지브래킷(22)에 일측단이 힌지연결되고 타측단이 디스플레이부(50)와 연결되는 상부링크(31)와, 상기 고정브래킷부의 지지브래킷(22) 하측에 위치하도록 지지브래킷(22)에 일측단이 힌지연결되고 타측단이 디스플레이부(50)와 연결되는 하부링크로(32) 이루어져 있다.

또한, 상기 상부링크(31)에는 지지브래킷의 고정홈(23)내로 삽입되어 상부링크(31)의 위치를 고정하는 스토퍼부(60)가 설치되어 있으며, 상기 스토퍼부(60)는 상부링크(31)와 지지브래킷(22)의 힌지연결부위에 위치하도록 설치된다.

상기 스토퍼부(60)는 도 7 에 도시된 바와 같이, 상부링크(31)내에 위치하고 상부 끝단이 상부링크(31) 상측으로 돌출되도록 설치되는 스토퍼(61)와, 상기 스토퍼(61)를 하부방향으로 작동시키도록 상부링크(31)내의 스토퍼(61)에 연결설치되는 스프링(62)으로 이루어져 있다.

즉, 본 발명에 따른 스토퍼부(60)는 힌지(71)를 중심으로 상부링크(31)가 회전되어 지지브래킷의 고정홈(23) 상부에 스토퍼(61)가 위치하게 될 경우, 스프링(62)의 탄성에 의해 스토퍼(61)가 하부방향으로 이동되어 고정홈(23)내로 삽입됨으로써, 상부링크(31)의 위치를 고정하게 된다. 이때, 상기 상부링크의 상부면 및 하부면에는 스토퍼가 관통되는 홀이 형성되어 있다.

또한, 상기 상부링크(31)와 하부링크(32)는 서로 엇갈리어 지지브래킷(22)에 각각 힌지연결되어 있다.

또한, 본 발명은 상부링크와 하부링크 내부를 통해 또는 상부링크와 하부링크를 지지수단으로 하여, 디스플레이부로 부터 발생되는 케이블(54)을 정리할 수 있으며, 이를 통해 수려한 외관을 부여할 수 있다.

즉, 상기 하부링크(32)에는 도 1 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(50)로부터 발생되는 케이블(54)를 처리할 수 있는 케이블홀(34)이 형성되어 있으며, 지지브래킷(22)에는 케이블이 삽입되는 케이블 처리덮개(24)가 설치되어 있다. 이와 같이 디스플레이부와 연결된 케이블(54)은 하부링크의 케이블홀(34) 및 케이블 처리덮개(24)를 통해 헤드설치부로 연결된다.

상기 작동스프링(40)은 상부링크(31)를 회전시켜 디스플레이부(50)를 이동시키는 것으로, 도 6 에 도시된 바와 같이, 일측단이 상부링크(31)내에 접촉되도록 설치되고 타측단이 고정브래킷의 베이스브래킷(21)에 접촉되도록 상부링크(31)와 고정브래킷(20)의 힌지연결부위에 설치된다. 즉, 상기 작동스프링(40)은 상부링크과 고정브래킷을 연결하는 힌지(71)가 관통하도록 상부링크(31)내에 설치되며, 작동스프링(40)의 일측단은 상부링크에 형성된 개구부(33)를 통해 외부로 노출되어 고정브래킷의 베이스 브래킷(21)에 접촉된다.

상기 디스플레이부(50)는 좌/우측 2개를 구비하며, 내부에 광학계(51)를 구비한다. 또한, 도 1 내지 도 5 에 도시된 디스플레이부에는 후술되는 가이드홈 및 조정대가 삽입되도록 되어 있으나, 이러한 도시는 가이드홈 및 조정대에 대한 설명을 위한 하나의 예시도이며, 가이드홈 및 조정대의 설치 없이 디스플레이부에 링크부의 상/하부 링크를 각각 힌지결합할 수 있다.

또한, 본 발명은 좌/우측 디스플레이부간의 거리를 조절할 수 있도록 링크부(30)와 디스플레이부(50) 사이에 조정대(80)가 더 설치되어 있다.

상기 조정대(80)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 상부가 상부링크(31) 및 하부링크(32)에 각각 힌지연결되고, 전면에 다수개의 위치조정홈(81)이 연속적으로 형성되어 있다.

또한, 상기 디스플레이부(50) 상부에는 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 조정대(80)가 삽입되도록 측면이 개방된 가이드홈(52) 및, 상기 가이드홈(52)과 연통되고 고정볼트(90)가 삽입설치되는 설치홀(53)이 각각 형성되어 있다.

즉, 본 발명은 링크부(30)의 끝단에 조정대(80)를 힌지 연결한 후, 이를 디스플레이부의 가이드홈(52)내로 슬라이딩 삽입설치하고, 설치홀(53)을 통해 삽입되는 고정볼트(90)의 끝단을 위치조정홈(81)내로 삽입하여, 가이드홈(52)내로 삽입설치된 조정대(80)의 위치를 고정함으로써, 디스플레이부내로 슬라이딩되는 조정대의 삽입정도(고정볼트와 위치조정홈의 결합위치)에 의해 디스플레이부간의 거리를 조절할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 사용자가 디스플레이부를 사용하고자 할 경 우, 디스플레이부를 사용자의 눈 앞으로 이동시키면 스토퍼부의 스토퍼가 지지브래킷의 고정홈내로 삽입되게 되므로, 작동스프링이 압축된 상태에서 상부링크부의 위치가 고정되어 디스플레이부의 위치가 고정된다.

또한, 사용자가 맨 눈 시야확보를 위하여 일측 또는 양측 디스플레이부를 이동시키고자 할 경우, 상부링크에서 돌출된 스토퍼부의 스토퍼를 상부방향으로 잡아당기면, 고정홀내에서 스토퍼가 이탈되게 되어 상부링크의 고정이 해제되게 되며, 이때, 압축된 상태를 유지하던 작동스프링이 작동되어 상부링크를 일측방향으로 회전시켜 디스플레이를 이동시킴으로 사용자의 맨 눈 시야를 확보할 수 있다.

이때, 상기 작동스프링의 탄성에 의한 디스플레이의 이동은 작동스프링의 탄성력을 조절하는 것에 의해 디스플레이의 손상없이 자연스럽게 이동시킬 수 있으며, 이러한 작동스프링의 탄성조절은 주지의 기술수단이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 디스플레이부의 회전작동상태를 보인 예시도

도 3 은 본 발명의 일측 디스플레이부를 탈착시킨 구성을 보인 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 디스플레이부의 구성을 보인 예시도

도 5 는 도 4 의 A-A 단면도

도 6 은 본 발명에 따른 작동스프링의 설치상태도

도 7 은 본 발명에 따른 스토퍼부의 구성을 보인 예시도

도 8 은 본 발명에 따른 저면구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 헤드설치부 (20) : 고정브래킷부

(21) : 베이스 브래킷 (22) : 지지브래킷

(23) : 고정홈 (24) : 케이블처리덮개

(30) : 링크부 (31) : 상부링크

(32) : 하부링크 (33) : 개구부

(34) : 케이블홀 (40) : 작동스프링부

(50) : 디스플레이부 (51) : 광학계

(52) : 가이드홈 (53) : 설치홀

(54) : 케이블 (60) : 스토퍼부

(61) : 스토퍼 (62) : 스프링

(71,72,73): 힌지 (80) : 조정대

(81) : 위치조정홈 (90) : 고정볼트

Claims (8)

1. 사용자의 두부에 착용되는 헤드설치부와,

   헤드설치부에 일체로 고정 설치되는 고정브래킷부와,

   고정브래킷부의 상/측에 일측단이 힌지연결되는 링크부와,

   링크부 내측에 일측단이 접촉되고 타측단이 고정브래킷에 접촉되도록 링크부와 고정브래킷의 힌지연결부위에 설치되는 작동스프링과,

   링크부의 타측단이 힌지연결되고 내측에 광학계를 구비하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
2. 청구항 1 에 있어서;

   상기 고정브래킷부는 사용자의 헤드설치부 착용시, 사용자의 이마 양측에 위치하도록 헤드설치부 양측에 각각 설치되며, 헤드설치부에 고정설치되는 베이스 브래킷과, 상기 베이스 브래킷에서 돌출 형성되어 링크부의 일측단이 힌지연결되는 지지브래킷으로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
3. 청구항 2 에 있어서;

   하부링크에는 디스플레이부과 연결된 케이블이 삽입되는 케이블홀이 형성되 어 있으며, 지지브래킷에는 케이블이 삽입되는 케이블 처리덮개가 더 설치된 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
4. 청구항 1 에 있어서;

   상기 링크부는 고정브래킷부의 상측에 위치하도록 일측단이 힌지연결되고 타측단이 디스플레이부와 연결되는 상부링크와,

   고정브래킷부의 하측에 위치하도록 일측단이 힌지연결되고 타측단이 디스플레이부와 연결되는 하부링크로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
5. 청구항 4 에 있어서;

   상부링크에는 상부링크의 위치를 고정하는 스토퍼부가 더 설치되어 있으며, 상기 스토퍼부는 상부링크와 지지브래킷의 힌지연결부위에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
6. 청구항 5 에 있어서;

   상기 스토퍼부는 상부링크내에 위치하고 상부 끝단이 상부링크 상측으로 돌 출되도록 설치되는 스토퍼와, 상기 스토퍼를 하부방향으로 작동시켜 고정브래킷의 지지브래킷에 형성된 고정홈내로 삽입시키는 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
7. 청구항 1 에 있어서;

   링크부와 디스플레이부 사이에는 좌/우측 디스플레이부간의 거리를 조절하는 조정대가 더 설치된 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
8. 청구항 7 에 있어서;

   상기 조정대는 상부가 상부링크 및 하부링크에 각각 힌지연결되고, 전면에 다수개의 위치조정홈이 연속 형성되어 있으며,

   상기 디스플레이부 상부에는 조정대가 삽입되도록 측면이 개방된 가이드홈 및, 상기 가이드홈과 연통되고 고정볼트가 삽입설치되는 설치홀이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.

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