KR101834287B1

KR101834287B1 - 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101834287B1
Application number: KR1020160070189A
Authority: KR
Inventors: 박지형; 이중호
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2018-03-06
Also published as: KR20170138159A

Abstract

본 발명에 따른 양안 디스플레이(binocular display) 시청 시 사시(squint)를 방지하기 위한 방법 및 장치는, 제1 디스플레이부에 제1 표시자를 표시하는 단계, 사용자로부터의 입력에 따라 상기 제1 표시자가 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 제1 렌즈부의 위치를 조정하는 단계, 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계, 및 사용자로부터의 입력에 따라 상기 제2 표시자의 잔상이 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 제2 렌즈부의 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

Description

양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING SQUINT IN VIEWING BINOCULAR DISPLAY}

본 발명은, 양안 디스플레이(binocular display) 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display) 장치와 같은 양안 디스플레이를 시청 시, 사용자의 비정상적인 안간 거리(inter-ocular distance)로 인해 발생하는 사시 문제를 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

[국가지원 연구개발에 대한 설명]

본 연구는 한국과학기술연구원의 주관 하에 미래창조과학부의 글로벌프론티어사업(몰입형 VST Glasses 기반 공존현실 UI/UX 및 Human Factor 연구개발, 과제고유번호: 1715029849)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.

HMD(Head Mounted Display)는 가상현실, 증강현실을 제공하는 착용형 디스플레이 장치로서 최근 급속히 부각되고 있다. 종전의 HMD는 군사용, 훈련용 등의 특수한 목적으로 활용되었으나 최근 디스플레이 기술의 발달로 소형화, 경량화 되면서 저가의 HMD가 상용화 되고 있는 추세이다. 이러한 저가의 HMD는 최근까지 3D 영화감상 등의 용도로 주로 사용되었으나 고도의 몰입성을 제공할 수 있는 기술적 특성을 배가하여 가상현실, 증강현실의 시각화 장치로 활발한 연구개발이 진행되고 있다.

HMD는 기존 모니터와는 달리 영상의 거리감이 느껴지도록 좌우의 영상이 다르게 표시된다. 우리의 두 눈은 좌우로 일정한 간격을 두고 떨어져 있는데, 이 간격 때문에 실세계의 사물을 볼 때 왼쪽 눈과 오른쪽 눈은 서로 다른 이미지를 보게 된다. 이렇게 두 눈의 간격 때문에 생기는 시각의 차이를 양안시차(binocular parallax)라고 부른다. 좌우 눈의 망막에 각각 맺힌 두 개의 이미지 정보는 시신경을 따라 전달되고, 우리의 뇌는 이 두 이미지를 융합시켜 입체적 이미지로 재해석하게 되는 것이다.

HMD는 양안시차에 따른 입체감을 제공하기 위하여 통상 좌우의 영상이 다르게 출력된다. 이토록 사용자가 실제 사물을 볼 때와 마찬가지로 양안의 시각정보의 차이를 지각하게 함으로써 거리감 및 입체감을 느끼게 할 수 있다. 이러한 3D 입체영상을 시청할 때에는 두 시선이 주시하는 물체 쪽으로 모아지는 컨버전스(convergence)라는 과정이 일어난다. 가까운 물체를 볼 때에는 두 눈이 가운데로 몰리게 되는데, 이는 좌측의 눈으로 보는 사물은 정면 중앙시보다 우측에 놓이게 되고 반대로 우측 눈에서 보이는 그 사물은 정면 중앙시보다 좌측에 놓이게 되므로, 두 눈으로 보는 사물이 동일한 위치에 있는 것처럼 보이게 하기 위해서는 두 눈의 시선이 가운데로 모아져야 하기 때문이다. 반대로 무한대거리에 있는 물체를 볼 때에는 두 눈으로 보는 양안시차가 없으므로 바로 정면을 보게 된다. 이때의 양안 거리를 정상적인 안간 거리로 칭한다. 이렇게 멀리 있는 물체를 볼 때와 가까이 있는 물체를 볼 때 안간 거리가 계속 변하게 되므로 이러한 운동이 과다하게 계속되면 눈이 시각적 피로를 느낄 수 있다.

이러한 안간 거리 조절은 일상 생활에서 수없이 일어나는 정상적인 현상이다. 그러나 HMD 착용시에는 비정상적인 안간 거리 문제가 발생한다. 본 명세서에서는 이것을 HMD 사시문제라 지칭한다. 안간 거리, 즉 실세계의 원거리에 있는 사물을 바라볼 때 양 눈 사이의 거리는 사람마다 제각각 다르다. 이를 정상적인 안간 거리라고 했을 때, HMD를 착용하는 순간 이 안간 거리가 순간적으로 변하게 된다. HMD 상에 사물이 디스플레이 되는 경우 그 사물은 HMD 디스플레이의 정 중앙에 양안시차 없이 표시되고, 사용자는 양 눈으로 그 사물을 주시하게 되는데, 이때의 안간 거리가 실세계에서 원거리에 있는 사물을 볼 때의 안간 거리와 차이가 나기 때문에 사용자는 HMD를 착용하자마자 즉각적으로 양안시차를 줄이기 위해 동공의 위치를 재조정하고 이로써 사물이 하나로 보이게 된다.

그런데 이렇게 재조정된 안간 거리가 실제 안간 거리와 다르다는 것은 HMD를 착용한 상태에서 사용자는 계속해서 비정상적인 안간 거리를 유지하고 있다는 의미이다. 즉 사시상태임을 의미한다. HMD 착용 시, 착용 직후에 사물이 두 개로 보이다가 수 초 후 하나로 보이게 되는데 이 동안에 안간 거리가 본능적으로 재조정되는 것이다. HMD를 벗을 때도 마찬가지로 실세계 사물이 잠시 동안 두 개로 보이다가 하나로 보이게 되는데, 이는 실세계 안간 거리와 HMD 착용시 안간 거리가 다르기 때문에 나타나는 현상이다. 이러한 안간 거리 차이는 계속적으로 HMD를 사용할 경우 눈이 피로해지거나, 나아가 사시 증상이 나타나는 등 안구에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 또한 이러한 비정상적인 안간 거리가 지속되는 상태에서는 양안시차에 따른 컨버전스가 원활하게 이루어지지 못해 눈의 피로가 심해진다. 예컨대 원거리의 사물을 볼 때 안간 거리가 너무 심하게 벌어져 눈이 아프거나, 반대로 근거리의 사물을 볼 때 안간 거리가 너무 심하게 좁아져 눈을 모으기 힘들게 되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1218723호(2012.12.28.) 대한민국 등록특허공보 제10-1272015호(2013.05.29.) 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0104960호(2007.10.30.) 대한민국 등록특허공보 제10-0414629호(2003.12.26.)

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로서, 사용자가 HMD와 같은 근접 거리의 양안 디스플레이(binocular display)를 시청하는 경우에도 실세계의 사물을 볼 때와 동일한 안간 거리를 유지할 수 있도록 하여 사시 문제를 방지하는 방법 및 장치를 제공한다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른, 양쪽 눈에 각각 대응하여 영상을 표시하는 제1 디스플레이부 및 제2 디스플레이부를 포함하는 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법은, 상기 제1 디스플레이부에 제1 표시자를 표시하는 단계, 상기 제1 디스플레이부와 사용자의 한 쪽 눈 사이에 위치한 제1 렌즈부의 위치를 조정하여, 상기 제1 표시자를 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치시키는 단계, 상기 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계 및 상기 제2 디스플레이부와 사용자의 다른 쪽 눈 사이에 위치한 제2 렌즈부의 위치를 조정하여, 상기 제2 표시자의 잔상을 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 렌즈부의 위치 및 상기 제2 렌즈부의 위치는 사용자로부터의 입력에 따라 조정될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 양안 디스플레이의 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계는, 미리 설정된 주기마다 반복될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 위치는 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 조정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법은, 상기 조정된 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부의 위치를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 또 다른 실시예에 따른, 양쪽 눈에 각각 대응하여 영상을 표시하는 제1 디스플레이부 및 제2 디스플레이부를 포함하는 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법은, 상기 제1 디스플레이부에 제1 표시자를 표시하는 단계, 상기 제1 디스플레이부의 위치를 조정하여, 상기 제1 표시자를 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치시키는 단계, 상기 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계 및 상기 제2 디스플레이부의 위치를 조정하여, 상기 제2 표시자의 잔상을 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 시키는 단계를 포함한다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 상기 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법을 실행시킬 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치는, 사용자의 한 쪽 눈과 대응하여, 제1 표시자를 표시하는 제1 디스플레이부, 사용자의 다른 쪽 눈과 대응하여, 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 제2 디스플레이부, 상기 제1 디스플레이부와 상기 한 쪽 눈 사이에 위치하는 제1 렌즈부, 상기 제2 디스플레이부와 상기 다른 쪽 눈 사이에 위치하는 제2 렌즈부, 상기 제1 표시자가 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 상기 제1 렌즈부의 위치를 조정하는 제1 렌즈 위치 조정부 및 상기 제2 표시자의 잔상이 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 상기 제2 렌즈부의 위치를 조정하는 제2 렌즈 위치 조정부를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 렌즈 위치 조정부 및 상기 제2 렌즈 위치 조정부는 사용자로부터의 입력에 따라 작동할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2 디스플레이부는 상기 제2 표시자를 미리 설정된 주기마다 반복적으로 점멸하여 표시할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 위치는, 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 조정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치는, 사용자로부터의 입력에 따라 상기 조정된 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부의 위치를 저장하는 렌즈 위치 저장부를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 또 다른 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치는, 사용자의 한 쪽 눈과 대응하여, 제1 표시자를 표시하는 제1 디스플레이부, 사용자의 다른 쪽 눈과 대응하여, 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 제2 디스플레이부, 상기 제1 표시자가 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 상기 제1 디스플레이부의 위치를 조정하는 제1 디스플레이 위치 조정부 및 상기 제2 표시자의 잔상이 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 상기 제2 디스플레이부의 위치를 조정하는 제2 디스플레이 위치 조정부를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 장치는 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display) 장치일 수 있다.

이와 같은 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법 및 장치의 실시예들에 따르면, 사용자가 HMD와 같은 양안 디스플레이를 착용한 직후에는 한쪽 눈에만 제1 표시자가 보이고 반대쪽 눈에는 표시자가 보이지 않으므로 반대쪽 눈은 실세계의 무한대거리의 사물을 바라볼 때와 동일한 시선을 유지한다. 이후 반대쪽 눈에 순간적으로 점멸 표시된 제2 표시자의 잔상을 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 렌즈의 위치를 조정함으로써, 사용자의 양 눈이 실세계의 무한대거리의 사물을 바라볼 때와 동일한 안간 거리를 유지할 수 있도록 한다.

이로써, 사용자가 HMD와 같은 근접 거리의 양안 디스플레이 장치를 착용한 경우에도 즉각적이고 본능적인 시선 컨버전스(convergence)를 억제할 수 있으므로, 양안 디스플레이를 지속적으로 시청함으로써 발생하는 사시 문제나 눈의 피로 현상을 방지할 수 있다.

도 1a는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법을 도시한 플로차트이다.
도 1b는 또 다른 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법을 도시한 플로차트이다.
도 2a는 종래의 양안 디스플레이 장치를 착용한 직후의 사용자의 안간 거리를 도시한 도면이다.
도 2b는 종래의 양안 디스플레이 장치를 착용하고 일정 시간 후 사용자의 안간 거리를 도시한 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치를 착용시, 제1 디스플레이부에만 제1 표시자가 표시되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치를 착용시, 제1 표시자가 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 안간 거리를 조절하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3c는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치를 착용시, 제2 디스플레이부에 제2 표시자가 순간적으로 점멸하여 표시됨으로써 사용자의 시야에 제2 표시자의 잔상이 남아있는 것을 나타낸 도면이다.
도 3d는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치를 착용시, 제2 표시자의 잔상이 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 안간 거리를 조절하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4a는 실세계에서 무한대거리에 있는 사물을 바라볼 때의 안간 거리를 나타낸 도면이다.
도 4b는 실세계에서 근거리에 있는 사물을 바라볼 때의 안간 거리를 나타낸 도면이다.
도 5a는 종래의 양안 디스플레이 장치를 착용 시, 사시 문제가 발생하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치를 착용 시, 렌즈부의 위치를 조정함으로써 정상적인 안간 거리를 유지하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치를 도식적으로 나타낸 블록도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법 및 장치의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

양안 디스플레이(binocular display) 장치는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대하여 각각의 영상을 출력하여 양안시차(binocular parallax)에 의한 입체감을 제공하는 디스플레이 장치를 말한다. 예를 들어, 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display; HMD), 헤드 업 디스플레이(Head Up Display; HUD), 또는 스마트 안경(smart glasses) 등의 장치일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 착용형 디스플레이 장치에 한정되지 않으며 양안시차에 의한 입체감을 제공할 수 있는 모든 형태의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.

HMD와 같은 양안 디스플레이 장치는 예를 들어, 비디오 장치, TV, 컴퓨터와 같은 외부의 영상 출력 장치로부터 입력되는 영상을 표시할 수 있고, 사용자는 상기 영상을 눈으로 보면서 마치 일정한 거리에 대형의 스크린을 두고 영상을 보는 것과 같은 효과를 누릴 수 있다. 디스플레이부는 양안 디스플레이 장치 내부의 영상 출력부에서 출력하는 영상을 표시하거나 비디오 장치, TV 또는 컴퓨터 등과 같은 외부의 영상 출력 장치로부터 출력되는 영상을 표시한다.

상기 디스플레이부는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 프로젝터 디스플레이일 수도 있고, 셔터 글래스(shutter glass) 방식, 렌티큘라(Lenticular) 방식, 패러랙스 배리어(parallax barrier) 방식 등의 오토스테레오그래피(autostereography) 또는 홀로그램(hologram)을 이용한 3차원 디스플레이일 수도 있다. 또한, 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode), 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Display), 발광중합체(LEP; Light Emitting Polymer), 전자발광소자(EL Element; Electro-Luminescence Element), 전계방출소자(FED; Field Emission Display), 또는 중합체발광소자(PLED; Polymer Light Emitting Display) 등이 적용될 수도 있다.

렌즈부는 디스플레이부의 일 측면, 예를 들어 디스플레이부와 사용자의 눈 사이에 위치하고, 디스플레이부에 출력된 영상을 확대하여 사용자의 눈에 상이 맺히도록 한다. 렌즈 위치 조정부는 각 렌즈부의 위치를 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 시야에 보이는 영상의 위치 또는 초점거리를 조정할 수 있도록 한다. 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치에서, 사용자는 제1 렌즈 위치 조정부를 조작하여 제1 렌즈부의 위치를 조정함으로써 제1 디스플레이부를 통해 표시되는 영상의 위치를 조정하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 사용자는 제2 렌즈 위치 조정부를 조작하여 제2 렌즈부의 위치를 조정함으로써 제2 디스플레이부를 통해 표시되는 영상의 위치를 조정하는 것이 가능하다.

일 실시예에서, 상기 양안 디스플레이 장치는 렌즈부 또는 렌즈 위치 조정부를 포함하지 않을 수 있고, 그 대신에 디스플레이 위치 조정부를 포함할 수 있다. 전술한 바와 유사하게 사용자는 상기 디스플레이 위치 조정부를 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 조작하여 각 디스플레이부의 위치를 조정함으로써 표시되는 영상의 위치 또는 초점거리를 조정하는 것이 가능하다.

일 실시예에서, 상기 렌즈부 또는 디스플레이부의 위치 조정은 사용자에 의하여 수동으로 이루어지거나, 사용자로부터의 입력에 따른 유선/무선 작동에 의하여 자동으로 이루어질 수 있다. 이하의 실시예에서 편의를 위해 제1 디스플레이부 및 제2 디스플레이부는 각각 사용자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈에 대한 영상을 출력하는 것으로 설명되지만, 이에 한정되지 않으며 상호 교차하여 표시될 수 있다.

도 1a는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법을 도시한 플로차트이다.

먼저, 양안 디스플레이 장치의 제1 디스플레이부에 제1 표시자를 표시하는 단계가 수행된다(S10). 일 실시예에 따른 단계(S10)에서 제1 디스플레이부는 사용자의 왼쪽 눈에 대하여 제1 표시자를 출력하는 반면, 제2 디스플레이부는 사용자의 오른쪽 눈에 대하여 어떠한 표시자도 출력하지 않는다.

도 3a는 일 실시예에 따른 단계(S10)에서, 양안 디스플레이 장치를 착용시 제1 디스플레이부에만 제1 표시자가 출력되는 것을 나타내고, 이 경우의 사용자의 시야 및 안간 거리를 도식적으로 나타낸다. 사용자의 왼쪽 눈을 통해 보이는 제1 표시자(150)는 아직 디스플레이의 정 중앙에 위치하고 있지 않으며, 오른쪽 눈을 통해서는 아무것도 보이지 않는다. 도 3a 및 후술할 도면들에서는 표시자로서 스마일 모양을 이용하였으나 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서 상기 제1 표시자(150)는, 사용자로 하여금 표시자가 매우 먼 거리에 있다고 인식하게 함으로써 안간 거리 유지를 돕기 위해서, 원거리에 존재하는 것을 암시하는 풍경화 등일 수 있다. 또는 표시자가 점점 멀어지는 움직임효과를 이용해 아주 먼 거리에 위치해 있음을 암시할 수 있다.

이어, 상기 제1 표시자가 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 제1 렌즈부의 위치를 조정하는 단계가 수행된다(S11). 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역은 사용자가 필요에 따라 미리 지정한 위치, 예를 들어 상기 제1 디스플레이부의 정 중앙으로 지정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

도 3b는 일 실시예에 따른 단계(S11)에서, 상기 제1 표시자가 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 안간 거리를 조절하는 것을 나타내고, 이 경우의 사용자의 시야 및 안간 거리를 도식적으로 나타낸다. 사용자는 왼쪽 눈의 시야에서 제1 표시자(150)가 제1 디스플레이부의 정 중앙에 위치하도록 제1 렌즈부의 위치를 조정할 수 있고, 이로써 사용자의 왼쪽 눈이 정면을 바라볼 때 제1 표시자(150)가 상기 제1 디스플레이부의 정 중앙에 위치하게 할 수 있다.

이어, 양안 디스플레이 장치의 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계가 수행된다(S12). 일 실시예에서 상기 제1 디스플레이부에는 제1 표시자가 지속적으로 출력되는 동시에, 제2 디스플레이부에는 제2 표시자가 순간적으로 출력되었다가 사라진다. 이 때, 사용자의 양 눈에서 제1 표시자와 제2 표시자의 양안시차로 인한 컨버전스가 미처 발생하기 전에 제2 표시자가 사라지므로 제 2표시자를 바라보던 눈은 움직일 시각적 여유가 없으므로 본능적인 컨버전스가 발생하지 않고, 따라서 사시 상태가 되지 않는다.

도 3c는 일 실시예에 따른 단계(S12)에서, 상기 제2 디스플레이부에 제2 표시자가 순간적으로 점멸하여 표시됨으로써 사용자의 시야에 상기 제2 표시자의 잔상이 유지되는 것을 나타내고, 이 경우의 사용자의 시야 및 안간 거리를 도식적으로 나타낸다. 사용자의 왼쪽 눈에는 제1 표시자(150)가 지속적으로 보이는 상태에서 제2 표시자(250)가 점멸하여 표시되므로 사용자의 오른쪽 눈에는 제2 표시자(250)의 잔상이 기억속에 남아있게 된다. 일 실시예에서 상기 제2 표시자(250)는, 사용자로 하여금 표시자가 매우 먼 거리에 있다고 인식하게 함으로써 안간 거리 유지를 돕기 위해서, 원거리에 존재하는 것을 암시하는 풍경화이거나 점점 멀어지는 움직임효과를 더할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 표시자(250)가 제2 디스플레이부에 표시되었다가 사라지는 지속 시간은 0.1초 이하의 짧은 순간일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 일 실시예에서, 상기 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계(S12)는 사용자가 미리 지정한 주기마다 반복될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 디스플레이부는 3초에 한 번씩 반복적으로 상기 제2 표시자를 점멸 표시함으로써, 사용자가 안간 거리 조절을 최종적으로 완료할 때까지 제2 표시자의 잔상이 반복적으로 나타나 기억에 의존한 표시자의 위치를 계속해서 갱신해준다. 이와 같은 주기적인 점멸은 후술하는 단계(S13)에 의하여 안간 거리 조절이 완료될 때까지 반복될 수 있다.

이어, 상기 제2 표시자의 잔상이 상기 제1 표시자와 완전하게 오버랩(overlap) 되도록 제2 렌즈부의 위치를 조정하는 단계가 수행된다(S13). 일 실시예에서, 사용자는 기억에 남아있는 상기 제2 표시자의 잔상의 위치가 상기 제1 표시자와 가능한 한 겹쳐지도록 상기 제2 렌즈부의 위치를 조정할 수 있다. 이 경우, 양 눈에서 컨버전스가 일어나지 않는 상태에서 렌즈부의 위치 이동을 통해 시야를 조정하므로 사용자의 눈은 사시상태가 되지 않는다.

도 3d는 일 실시예에 따른 단계(S13)에서, 상기 제2 표시자의 잔상이 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 안간 거리를 조절하는 것을 나타내고, 이 경우의 사용자의 시야 및 안간 거리를 도식적으로 나타낸다. 상기 제1 표시자(150)와 제2 표시자(250)가 오버랩 될 때까지 제2 렌즈부의 위치를 조정함으로써 사용자의 오른쪽 눈 또한 정면을 바라보도록 유지될 수 있다. 전술한 바와 같이, 일정 시간이 지난 후에도 제2 표시자(250)의 잔상이 사라지지 않도록, 제2 디스플레이부는 제2 표시자를 미리 지정한 주기마다 반복하여 점멸 표시할 수 있다.

상기 설명한 단계들(S10 내지 S13)을 수행함으로써 사용자의 양 눈은 실세계의 원거리의 사물을 바라볼 때와 동일한 안간 거리를 유지하면서 디스플레이 상에 표시되는 영상을 시청할 수 있으므로, 양안 디스플레이 시청 시 발생하는 사시문제를 방지할 수 있다. 도 5b는 이 경우의 안간 거리, 즉 렌즈부의 위치를 조정하여 사용자가 실세계의 무한대거리 사물을 볼 때와 동일한 안간 거리를 유지하는 것을 도식적으로 나타낸다.

일 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법은, 사용자의 입력에 따라 조정된 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부의 위치를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 조정된 각 렌즈부의 위치를 저장하는 단계는, 렌즈부 또는 렌즈 위치 조정부에 포함된 눈금 표시를 특정 위치에 맞춤으로써 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 조정된 각 렌즈부의 위치 정보는 프로세서(도시되지 않음)에 의하여 메모리(도시되지 않음)에 저장될 수 있고, 상기 프로세서 또는 메모리는 상기 양안 디스플레이 장치 내부에 포함되거나 외부에 존재할 수 있다. 사용자는 본인의 안간 거리에 맞추어 조정된 각 렌즈부의 위치를 저장함으로써, 양안 디스플레이를 시청할 때마다 렌즈부의 위치를 조정해야 하는 번거로움을 피할 수 있다.

도 1b는 또 다른 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법을 도시한 플로차트이다. 상기 방법은 양안 디스플레이 장치가 렌즈부 또는 렌즈 위치 조정부를 포함하지 않고, 대신에 디스플레이 위치 조정부를 포함하는 경우 사용자의 안간 거리를 조절하여 사시를 방지할 수 있다.

먼저, 제1 디스플레이부에 제1 표시자를 표시하는 단계가 수행된다(S20). 단계(S20)는 전술한 단계(S10)와 유사하게 수행되므로 중복되는 설명은 생략한다.

이어, 상기 제1 표시자가 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 제1 디스플레이부의 위치를 조정하는 단계가 수행된다(S21). 이 경우, 전술한 단계(S11)에서와 달리 제1 렌즈부 대신 제1 디스플레이부의 위치를 조정하여 제1 표시자(150)를 제1 디스플레이부의 미리 지정된 위치로 이동시킨다.

이어, 양안 디스플레이 장치의 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계가 수행된다(S22). 단계(S22)는 전술한 단계(S12)와 유사하게 수행되므로 중복되는 설명은 생략한다.

이어, 상기 제2 표시자의 잔상이 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 제2 디스플레이부의 위치를 조정하는 단계가 수행된다(S23). 이 경우, 전술한 단계(S13)에서와 달리 제2 렌즈부 대신 제2 디스플레이부의 위치를 조정하여 제2 표시자(150)의 잔상이 상기 제1 표시자와 가능한 한 겹쳐지도록 한다. 이 경우, 양 눈에서 컨버전스가 일어나지 않는 상태에서 디스플레이부의 위치 이동을 통해 시야를 조정하므로 사용자의 눈은 사시상태가 되지 않는다. 그 외는 전술한 단계(S13)와 유사하게 수행되므로 중복되는 설명은 생략한다.

도 2a 및 도 2b는 종래의 양안 디스플레이 장치를 착용시 사시문제가 발생하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 2a를 참조하면, 종래의 양안 디스플레이 장치를 착용한 직후에는 양쪽 눈의 양안시차(binocular parallax)로 인해 제1 표시자(150) 및 제2 표시자(250)가 분리되어 보인다. 도 2b를 참조하면, 종래의 양안 디스플레이 장치를 착용하고 일정 시간 후에는 본능적인 컨버전스로 인해 사용자의 안간 거리는 도시된 바와 같이 좁아지고 사시 상태가 된다.

도 3a 내지 도 3d는, 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치를 착용시 안간 거리를 조절하는 과정을 나타낸 도면들이다. 전술한 바와 같이, 도 3a 내지 도 3d는 각각 도 1a의 단계들(S10 내지 S13) 또는 도 1b의 단계들(S20 내지 S23)에서의 사용자의 시야 및 안간 거리를 도식적으로 나타낸다.

도 4a는 실세계에서 무한대거리에 있는 사물을 바라볼 때의 안간 거리를 나타낸 도면이다. 무한대의 거리에 있는 물체는 양안시차가 없이 동일한 위치에 있는 것으로 보인다. 따라서 두 눈동자의 시선은 평행을 유지하면서 전방을 향한다.

도 4b는 실세계에서 근거리에 있는 사물을 바라볼 때의 안간 거리를 나타낸 도면이다. 이 경우 양안이 가운데로 몰리게 되는데 이를 컨버전스(convergence)라 한다. 사물이 놓인 거리에 따라 양안의 각도는 수시로 변하게 된다.

도 5a는 종래의 양안 디스플레이 장치를 착용 시, 사시 문제가 발생하는 것을 나타낸 도면이다. 실세계가 아닌 양안 디스플레이상에서 원거리에 있는 사물이 표시되는 경우, 상기 사물은 제1 디스플레이부(100) 및 제2 디스플레이부(120)에서 동일한 위치에 표시된다. 그러나 디스플레이 간극이나 광학계에 위치에 따라 상기 제1 디스플레이부(100) 및 제2 디스플레이부(120)에 표시된 사물의 간격이 사용자의 안간 거리와 일치하지 않을 수 있다. 이러한 경우 양안 디스플레이 장치를 착용한 사용자는 사물이 두 개로 보이게 된다. 그러나 수 초 후 사용자는 즉각적이고 본능적으로 두 눈의 거리를 조절하여 사물이 하나로 보일 수 있게끔 안간 거리를 조절한다. 그러나 이렇게 조절된 안간 거리는 정상적인 안간 거리가 아니므로 장기간 HMD 착용시 눈의 피로와 사시현상 등의 부작용을 일으킬 수 있다.

도 5b는 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 장치를 착용 시, 렌즈부의 위치를 조정함으로써 정상적인 안간 거리를 유지하는 것을 나타낸 도면이다. 앞서 도 1a 및 도 3a 내지 3d를 참조하여 설명하였듯이, 사용자는 제1 렌즈부(200) 및 제2 렌즈부(220)의 위치를 조정함으로써 실세계의 원거리 사물을 바라볼 때와 동일한 안간 거리를 유지하여 사시 문제를 방지할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치를 도식적으로 나타낸 블록도이다. 일 실시예에서, 제1 디스플레이부(100)는 사용자의 왼쪽 눈에 대한 영상을 출력하고, 제2 디스플레이부(120)는 사용자의 오른쪽 눈에 대한 영상을 출력한다. 반대로 또 다른 실시예에서는, 제1 디스플레이부(100) 및 제2 디스플레이부(120)는 각각 사용자의 오른쪽 눈 및 왼쪽 눈에 대한 영상을 출력할 수 있다.

제1 렌즈부(200)는 제1 디스플레이부(100)의 일 측면, 예를 들어 제1 디스플레이부(100)와 사용자의 왼쪽 눈 사이에 위치하고, 제1 디스플레이부(100)에서 출력된 영상을 확대하여 사용자의 왼쪽 눈으로 굴절시킨다. 유사하게, 제2 렌즈부(220)는 제2 디스플레이부(120)의 일 측면, 예를 들어 제2 디스플레이부(120)와 사용자의 오른쪽 눈 사이에 위치하고, 제2 디스플레이부(120)에서 출력된 영상을 확대하여 사용자의 왼쪽 눈으로 굴절시킨다.

제1 렌즈 위치 조정부(300)는 제1 렌즈부(200)의 위치를 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 시야에 보이는 영상의 위치 또는 초점거리를 조정할 수 있도록 하고, 제2 렌즈 위치 조정부(320)는 제2 렌즈부(220)의 위치를 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 시야에 보이는 영상의 위치 또는 초점거리를 조정할 수 있도록 한다.

렌즈 위치 저장부(400)는 사용자의 입력에 따라 조정된 제1 렌즈부(200) 및 제2 렌즈부(220)의 위치를 저장한다. 일 실시예에서, 사용자의 안간 거리에 맞추어 조정된 각 렌즈부(200, 220)의 위치는, 각 렌즈부(200, 220) 또는 각 렌즈 위치 조정부(300, 320)에 포함된 눈금 표시를 특정 위치에 맞춤으로써 저장할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 조정된 각 렌즈부(200, 220)의 위치 정보는 프로세서(도시되지 않음)에 의하여 메모리(도시되지 않음)에 저장될 수 있고, 상기 프로세서 또는 메모리는 상기 양안 디스플레이 장치 내부에 포함되거나 외부에 존재할 수 있다. 전술한 바와 같이, 사용자는 본인의 안간 거리에 맞추어 조정된 각 렌즈부의 위치를 저장함으로써, 양안 디스플레이를 시청할 때마다 렌즈부의 위치를 조정해야 하는 번거로움을 피할 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

HMD(Head Mounted Display)와 같은 양안 디스플레이(binocular display)는 가상현실, 증강현실을 제공하는 시각화 장치로 최근 급속히 부각되고 있다. 이러한 양안 디스플레이를 수시로 착용하는 경우, 본능적인 컨버전스에 의하여 사용자의 눈이 사시 상태로 지속된다거나 잦은 안간 거리 조절로 인하여 눈이 쉽게 피로해 진다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 사용자가 HMD와 같은 근접 거리의 양안 디스플레이를 시청하는 경우에도 실세계의 사물을 볼 때와 동일한 안간 거리를 유지할 수 있도록 하여 사시 문제를 방지할 수 있다. 따라서 점차 발전하고 있는 착용형 디스플레이 시장에서 폭넓게 활용될 수 있다.

10: 양안 디스플레이 장치
100: 제1 디스플레이부
120: 제2 디스플레이부
150: 제1 표시자
250: 제2 표시자
200: 제1 렌즈부
220: 제2 렌즈부
300: 제1 렌즈 위치 조정부
320: 제2 렌즈 위치 조정부
400: 렌즈 위치 저장부

Claims

양쪽 눈에 각각 대응하여 영상을 표시하는 제1 디스플레이부 및 제2 디스플레이부를 포함하는 양안 디스플레이(binocular display) 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법으로서,
상기 제1 디스플레이부에 제1 표시자를 표시하는 단계;
상기 제1 디스플레이부와 사용자의 한 쪽 눈 사이에 위치한 제1 렌즈부의 위치를 조정하여, 상기 제1 표시자를 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치시키는 단계;
상기 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계; 및
상기 제2 디스플레이부와 사용자의 다른 쪽 눈 사이에 위치한 제2 렌즈부의 위치를 조정하여, 상기 제2 표시자의 잔상을 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 시키는 단계를 포함하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈부의 위치 및 상기 제2 렌즈부의 위치는 사용자로부터의 입력에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 디스플레이부에 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 단계는, 미리 설정된 주기마다 반복되는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 위치는 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 조정되는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 조정된 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부의 위치를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법.
삭제
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 청구항에 따른 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 방법을 실행시키기 위한, 컴퓨터 프로그램을 판독 가능한 저장 매체.
사용자의 한 쪽 눈과 대응하여, 제1 표시자를 표시하는 제1 디스플레이부;
사용자의 다른 쪽 눈과 대응하여, 제2 표시자를 점멸하여 표시하는 제2 디스플레이부;
상기 제1 디스플레이부와 상기 한 쪽 눈 사이에 위치하는 제1 렌즈부;
상기 제2 디스플레이부와 상기 다른 쪽 눈 사이에 위치하는 제2 렌즈부;
상기 제1 표시자가 상기 제1 디스플레이부의 소정의 영역에 위치하도록 상기 제1 렌즈부의 위치를 조정하는 제1 렌즈 위치 조정부; 및
상기 제2 표시자의 잔상이 상기 제1 표시자와 오버랩(overlap) 되도록 상기 제2 렌즈부의 위치를 조정하는 제2 렌즈 위치 조정부를 포함하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 렌즈 위치 조정부 및 상기 제2 렌즈 위치 조정부는 사용자로부터의 입력에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2 디스플레이부는, 상기 제2 표시자를 미리 설정된 주기마다 반복적으로 점멸하여 표시하는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 위치는, 상하 방향, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 조정되는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치.
제8항에 있어서,
상기 조정된 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부의 위치를 저장하는 렌즈 위치 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치.
삭제
제8항 내지 제12항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 장치는 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display) 장치인 것을 특징으로 하는, 양안 디스플레이 시청 시 사시를 방지하기 위한 장치.