KR101849371B1

KR101849371B1 - 착용형 디스플레이 장치에서의 자동 초점 조절 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101849371B1
Application number: KR1020150125610A
Authority: KR
Inventors: 김홍기; 김진호; 김기홍
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2018-04-16
Also published as: KR20170028678A

Abstract

착용형 디스플레이 장치에서의 초점 자동 조절 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서의 초점 자동 조절 장치는 비접촉식 거리 측정 장치를 이용하여 착용형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 얼굴 표면과 상기 착용형 디스플레이 장치에 상응하는 렌즈와의 거리 및 상기 렌즈와 패널 사이의 거리를 측정하는 거리 측정부; 상기 사용자의 얼굴 표면과 상기 렌즈 사이의 거리와 기준 값의 차이에 기반하여 상기 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위한 상기 렌즈의 위치를 계산하는 렌즈 위치 계산부; 및 계산 값에 기반하여 상기 렌즈를 이동시켜 상기 사용자와 상기 렌즈 사이의 거리와 상기 렌즈와 상기 패널 사이의 거리를 조절하여 상기 초점 거리를 유지시키는 초점 거리 유지부를 포함한다.

Description

착용형 디스플레이 장치에서의 자동 초점 조절 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTO-FOCUSING IN WEARABLE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 안경이나 고글 타입의 착용형 디스플레이 장치에서 초점을 조절하는 기술에 관한 것으로, 특히 사용자의 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리를 이용하여 초점을 조절하는 기술에 관한 것이다.

종래에 출시되고 있는 개인용 착용형 디스플레이는 착용을 한 후 사용자에게 맞도록 사용자가 수동으로 초점을 맞추어 사용한다. 그런데 이용하는 도중에 디스플레이 착용을 지탱해 주는 머리 끈 등이 느슨해지거나 혹은 머리의 움직임 등에 의해서 초기에 맞추어진 초점이 흐려지게 되어 콘텐츠 서비스를 받는 동안 불편을 겪게 된다. 또한 씨-쓰로우(See-through) 형태의 디스플레이인 경우 주로 밖의 실사를 보다가 보조 정보를 주는 가상 객체 정보가 패널에 나타날 수 있는데 이때 사용자는 그 정보를 확인하기 위해 과도하게 시선을 디스플레이 패널로 맞추어야 한다. 이럴 경우 눈의 상당한 피로감을 유발하게 된다.

한국 등록 특허 제2205725호는 시력 보정 기능을 구비한 디스플레이 시스템을 개시하고 있다. 특히, 한국 등록 특허 제2205725호는 사용자의 눈에 존재하는 수정체를 촬영하고, 촬영한 영상을 분석하여 시력에 맞게 디스플레이 하는 영상을 산출하는 기술에 대하여 개시하고 있다.

하지만, 한국 등록 특허 제 2205725호는 별도의 카메라를 구비하고, 카메라 영상에 포함된 수정체를 분석하기 위해서는 복잡한 기술이 필요하여, 기존의 착용형 디스플레이 장치에는 적용하기 어렵다는 치명적인 단점이 있다.

따라서, 기존의 착용형 디스플레이 장치에 쉽게 적용할 수 있으면서도, 초점 거리를 유지시켜주는 기술의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명의 목적은 사용자에게 초점이 맞는 상태를 지속적으로 유지시켜주기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 사용자에게 초점이 맞는 상태를 지속적으로 유지시켜, 선명한 콘텐츠 서비스를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 장치는 착용형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 얼굴 표면과 상기 착용형 디스플레이 장치에 상응하는 렌즈와의 거리 및 상기 렌즈와 패널 사이의 거리를 측정하는 거리 측정부; 상기 사용자의 얼굴 표면과 상기 렌즈 사이의 거리와 기준 값의 차이에 기반하여 상기 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위한 보정 값을 계산하는 렌즈 위치 계산부; 및 계산 값에 기반하여 상기 렌즈를 이동시켜 상기 사용자와 상기 렌즈 사이의 거리와 상기 렌즈와 상기 패널 사이의 거리를 조절하여 상기 초점 거리를 유지시키는 초점 거리 유지부를 포함한다.

이 때, 상기 거리 측정부는 4 개의 비접촉식 거리 측정 장치를 이용하여, 상기 얼굴 표면과의 거리를 측정할 수 있다.

이 때, 상기 렌즈 위치 계산부는 거리 측정 1 내지 4 값들의 각각의 변화에 기반하여 상기 보정 값을 계산할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서의 초점 자동 조절 방법은 착용형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 얼굴 표면과 착용형 디스플레이 장치에 상응하는 렌즈와의 거리 및 렌즈와 패널 사이의 거리를 측정하는 단계; 사용자의 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리와 기준 값의 차이에 기반하여 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위한 렌즈의 위치를 계산하는 단계; 및 계산 값에 기반하여 렌즈를 이동시켜 사용자와 렌즈 사이의 거리와 렌즈와 패널 사이의 거리를 조절하여 초점 거리를 유지시키는 단계를 포함한다.

본 발명은 사용자의 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리를 주기적으로 측정하고, 측정된 거리를 이용하여 렌즈의 위치를 조절할 수 있어, 사용자에게 초점이 맞는 상태를 지속적으로 유지시켜줄 수 있다.

또한, 본 발명은 사용자에게 초점이 맞는 상태를 지속적으로 유지시켜줄 수 있어, 선명한 콘텐츠 서비스 제공이 가능하다.

또한, 본 발명은 콘텐츠 시나리오 내용을 고려하여 초점 거리를 조절할 수 있어, 사용자에게 실감나는 콘텐츠를 제공할 수 있다.

도 1은 착용형 디스플레이 장치를 착용한 후, 사용자의 움직임에 따라서 초점거리가 변화하는 것을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 초점 자동 조절 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초점 자동 조절 장치가 적용된 착용형 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초점 자동 조절 장치가 적용된 착용형 디스플레이 장치를 착용한 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 거리 측정부(210)가 사용자의 얼굴 표면과 착용형 디스플레이 장치와의 거리를 측정하는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 렌즈 위치 계산부(220)가 보정할 거리 값을 계산하는 것을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시한 렌즈 위치 계산부(220)에서 보정값을 계산하는 것을 도시한 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 초점 자동 조절 방법을 도시한 도면이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

먼저, 본 발명에서 기재된 씨-쓰루(See-through)형태 착용형 디스플레이는 투시형 안경으로 구성되어, 착용자가 전경을 볼 수 있고, 필요 시에 안경 면에 정보가 디스플레이 되는 형태의 착용형 디스플레이를 의미한다. 또한, 본 발명에 기재된 씨-클로우즈(See-Close)형태의 착용형 디스플레이는 앞이 막혀 전방을 볼 수 없지만 내부에 장착된 패널을 통해 정보를 볼수 있는 형태의 착용형 디스플레이를 의미한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 착용형 디스플레이 장치를 착용한 후, 사용자의 움직임에 따라서 초점거리가 변화하는 것을 도시한 도면이다.

도 1의 (a)를 참조하면, 사용자가 초기에 착용형 디스플레이 장치를 착용하고, 초점이 맞춰진 상태를 도시하고 있음을 알 수 있다.

이 때, 초점이 맞춰진 상태는 눈과 렌즈간의 거리와 렌즈와 패널간의 거리가 맞춰져서, 사용자는 패널의 영상에 초점이 맞추어져서 편안하게 영상을 시청할 수 있는 상태에 놓여있다.

하지만, 도 1의 (b)를 참조하면, 착용 후 어느 정도 시간이 경과된 후, 머리에 부착된 끈이 느슨해지거나, 사용자의 움직임에 의해서 눈과 렌즈간의 거리가 도 1의 (a)와 다르게, 변형되어 있음을 알 수 있다.

이 때, 눈과 렌즈 간의 거리가 변화함에 따라, 렌즈를 통하여 사용자가 바라보는 영상도 흐려지게 되고, 영상도 왜곡되어 보이게 된다.

도 1의 (c)를 참조하면, 착용형 디스플레이 장치의 위치의 변이 방향을 도시하고 있다.

먼저, 머리 끈이 느슨해지는 경우, Z축 상의 위치가 변화하게 된다.

또한, 머리를 끄덕이는 움직임이 발생하거나, 중력에 의해서 착용형 디스플레이 장치의 위치가 Y축 상에서 변화하게 된다.

또한, 머리를 좌우로 움직이는 경우, X축 상에서 착용형 디스플레이 장치의 위치가 변화하게 된다.

이 때, 위치 변이에 의해 영상이 흐려지게 되면, 사용자는 착용형 디스플레이 장치의 원래 위치를 찾기 위하여, 양손을 이용하여 착용형 디스플레이 장치를 이동시키게 된다. 하지만, 이러한 방법은 매우 불편하다는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 자동으로 초점을 조절하는 방법을 제시하고 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 초점 자동 조절 장치를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 초점 자동 조절 장치는 거리 측정부(210), 렌즈 위치 계산부(220) 및 초점 거리 유지부(230)로 구성된다.

거리 측정부(210)는 착용형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 얼굴 표면과 착용형 디스플레이 장치에 상응하는 렌즈와의 거리 및 렌즈와 패널 사이의 거리를 측정한다.

이 때, 착용형 디스플레이 장치는 착용형 디스플레이 장치 내부의 패널에서 출력하는 영상을 시청하기 위하여 사용자가 얼굴에 착용하는 장치를 의미할 수 있다. 또한, 패널이 아닌 투명 안경 면을 이용하고, 투명 안경 면에 정보를 프로젝션하는 방식의 씨-쓰루(See-through) 방식의 디스플레이 장치 역시 본 발명에서 의미하는 착용형 디스플레이 장치에 포함될 수 있다.

이 때, 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리 및 렌즈와 패널 사이의 거리는 현재 사용자의 초점 거리를 계산하는데 이용될 수 있다. 초점 거리를 계산하는 방법에 관해서는 본 발명의 분야의 당업자에게 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

이 때, 거리를 측정하는 방법에는 제한이 없다. 착용형 디스플레이 장치 내부의 거리 측정 센서를 이용하여 측정할 수 있다.

이 때, 거리를 측정하는 횟수 역시 제한이 없다. 예를 들어, 30초에 1번씩 거리를 측정하고, 분석하여 초점 거리를 조절할 수 있다. 단위 시간당 거리를 측정하는 횟수가 증가할수록 단위 시간당 초점 거리를 조절하는 횟수 역시 증가한다는 의미이므로, 단위 시간당 초점 거리 조절 횟수에 상응하는 품질 변수를 설정하고, 품질 변수를 이용하여 초점 거리 유지에 상응하는 품질을 조절할 수 있게 된다.

렌즈 위치 계산부(220)는 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리와 기준 값의 차이에 기반하여 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위한 렌즈의 위치를 계산한다.

이 때, 기준 값은 사용자가 디스플레이 장치를 머리에 착용하고 초기에 자신의 상태에 맞게 조정한 초점 거리에 상응하는 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리를 의미할 수도 있고, 렌즈와 패널 사이의 거리를 의미할 수도 있다.

이 때, 기준 값은 렌즈의 형상에 따라 달리 설정될 수도 있다. 예를 들어, 렌즈의 앞면과 뒷면이 각각 볼록한 형상 또는 오목한 형상이 될 수 있고, 이에 따라 기준 값을 달리 설정할 수도 있다.

이 때, 기준 값에 상응하는 초점 거리를 설정하는 방법에는 제한이 없다. 사용자가 착용형 디스플레이 장치를 착용한 이후, 자동으로 최적의 초점 거리를 설정하는 방법도 있고, 수동으로 사용자가 조절하여 최적의 초점 거리를 설정할 수도 있다.

사용자가 디스플레이 장치를 착용한 이후, 머리의 흔들림이 있는 등의 원인으로 인해 초점 거리가 바뀌게 되고, 이로 인해 초점이 흐려지는 경우가 많다. 본 발명은 초점이 흐려지는 경우에 초기에 설정한 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위한 것이다.

이 때, 렌즈 위치 계산부(220)는 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위하여 렌즈가 이동해야 하는 위치를 계산한다. 예를 들어, 사용자의 머리가 초기 위치에 비해 뒤로 이동하여, 렌즈와 얼굴 표면 사이의 거리가 커진 경우, 커진 거리에 상응하여 렌즈의 위치를 조절할 수 있다. 또 예를 들어, 사용자의 머리가 초기의 위치에 비해 앞으로 이동하여, 렌즈와 얼굴 표면 사이의 거리가 작아진 경우, 작아진 거리에 상응하여 렌즈의 위치를 조절할 수 있다.

다른 실시예로, 렌즈 두 개가 동시에 이동하도록 조절할 수도 있고, 렌즈 두개 중 어느 하나의 렌즈만 이동하도록 조절할 수도 있다. 또한, 패널과 사용자의 얼굴 표면 사이에서 앞 뒤로만 이동할 수 있는 것이 아니라, 위 아래로도 렌즈를 이동하도록 조절할 수도 있다.

다른 실시예로, 사용자의 머리의 위치가 변경되지 않고, 영상의 효과를 부각하기 위해서 초점 거리를 조절하기 위하여 렌즈의 위치를 조절할 수도 있다. 이 경우에는, 영상의 효과에 상응하는 초점 거리를 미리 설정하여 놓고, 본 발명인 자동 초점 장치에 초점 거리에 대한 정보를 미리 전송하여 렌즈의 위치를 계산할 수 있다. 예를 들어, 영상 내부의 주인공이 흐릿한 광경을 보는 상황에 처한 경우, 렌즈 위치 계산부(220) 역시 초점 거리를 조절하여 착용형 디스플레이 장치를 착용한 사용자 역시 흐릿한 광경을 볼 수 있도록 렌즈의 위치를 계산할 수 있다.

이 때, 초점 거리 유지부(230)는 렌즈 위치 계산부(220)에서 계산한 값에 기반하여 렌즈를 이동시켜 사용자와 렌즈 사이의 거리와 렌즈와 패널 사이의 거리를 조절하여 초점 거리를 유지시킬 수 있다.

따라서, 사용자가 착용형 디스플레이 장치를 착용하는 동안 초점 거리가 계속 유지되므로, 지속적으로 초점이 맞는 콘텐츠 서비스를 제공할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초점 자동 조절 장치가 적용된 착용형 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초점 자동 조절 장치가 적용된 착용형 디스플레이 장치는 초점 거리 유지부(310, 360), 렌즈(340, 360), 거리 측정 부(330) 및 렌즈 위치 계산부(340)로 구성된다.

초점 거리 유지부(310, 360)는 렌즈를 이동시키는 부분으로, 렌즈 위치 계산부(340)에서 계산한 렌즈의 위치에 렌즈를 이동시킨다.

초점 거리 유지부(310, 360)이 렌즈를 이동시키는 방법에는 제한이 없다. 렌즈(340, 360)와 초점 거리 유지부(310, 360) 사이를 연결하는 막대와, 막대에 연결된 모터를 이용하여 렌즈(340, 360)를 이동시킬 수 있다.

이 때, 렌즈(340, 360)가 모두 이동할 수도 있고, 하나의 렌즈가 이동할 수도 있다. 예를 들면, 렌즈(340)는 이동하지만, 렌즈(360)는 이동하지 않을 수도 있다.

렌즈(340, 360)는 패널에서 출력된 가시광을 굴절시켜 사용자의 눈에 도달하게 하는 역할을 수행한다.

거리 측정부(330)는 사용자의 얼굴 표면과 렌즈(340, 360) 사이의 거리를 측정한다.

이 때, 거리 측정부(330)가 거리를 측정하는 방식에는 제한이 없다. 거리 측정 센서를 이용하여 거리를 측정할 수도 있고, 다수개의 거리 측정 센서를 이용하여 사용자의 왼쪽 얼굴 표면과 왼쪽 얼굴 표면에 상응하는 렌즈 사이의 거리와 사용자의 오른쪽 얼굴 표면과 오픈쪽 얼굴 표면에 상응하는 렌즈 사이의 거리를 각각 측정할 수도 있다.

렌즈 위치 계산부(340)는 거리 측정부(330)에서 측정한 거리에 기반하여 초점 거리를 유지하기 위한 렌즈의 위치를 계산한다. 도 3에서는 착용형 디스플레이 장치의 중앙에 설치되는 것으로 도시하였으나, 설치되는 위치에는 제한이 없다. 착용형 디스플레이 장치의 외형에 기반하여 중앙이 아닌 사용자의 귀에 걸치는 부분에 설치할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초점 자동 조절 장치가 적용된 착용형 디스플레이 장치를 착용한 것을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 도 3에 도시한 착용형 디스플레이 장치가 사용자의 머리(420)에 착용된 것을 도시한 도면이다. 특히, 도 4에 도시된 것은 패널이 존재하는 착용형 디스플레이 장치로서, 씨-클로즈(See-Close) 타입의 착용형 디스플레이 장치를 도시하였다.

이 때, 렌즈(320, 360)는 3차원 공간 상에 존재하는 X축, Y축, Z축 상에서 이동될 수 있다. 렌즈(320, 360)의 이동은 구동부(310, 360)에 의해 수행된다.

이 때, 구동부(310, 360)는 소형 모터 등에 의해서 움직임이 제어된다. 3차원 공간 상에 존재하는 3개의 축들 각각 소형 모터에 의해서 움직임이 제어될 수 있다. 도 4에서는 Z축으로만 이동하는 것처럼 도시되었으나, 이는 편의를 위해서일 뿐, X축, Y축도 동일하게 움직일 수 있다.

이 때, 거리 측정부(210)는 렌즈와 사용자의 얼굴 표면까지의 거리 정보를 산출하여, 렌즈 위치 계산부(220)에 전송될 수 있으며, 렌즈 위치 계산부(220)는 사용자의 얼굴의 움직임에 대해서, 변형된 거리를 계산하고, 초점 거리를 유지하기 위한 렌즈의 위치를 계산하여, 초점 거리 유지부(230)에 전송하고, 초점 거리 유지부(230)는 계산된 위치로 렌즈를 이동시켜 제어를 수행하게 된다.

또한, 씨-쓰로우(See-Through) 타입의 착용형 디스플레이 장치는 패널부 대신에 투명 안경 면에 피코 프로젝터로 정보를 프로젝션하는 방식으로 구동되는데, 사용자가 안경 너머로 실사를 시청하다가 프로젝터에 투사된 안경 면의 가상 정보를 시청하게 된다. 이 경우, 안경 면의 가상 정보를 급격하면서도 일방적으로 눈의 초점을 직접 맞추어 보아야만 정보를 인식할 수 있게 된다. 프로젝션 방식이 아닌 안경 면 자체가 투명 디스플레이로 구성된 경우에도 동일하게 가상 정보를 디스플레이 하면 사용자는 안경 너머의 실사를 자연스럽게 보다가 갑자기 안경 면으로 초점을 과도하게 의도적으로 맞추어야 디스플레이된 정보를 확인할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 장치는 씨-쓰로우 타입에서도 적용이 가능하다. 상기 설명에서 패널이 직접 가시광을 출력하는 것을 실사 영상이 직접 투과되는 것으로 바꾸게 되면 동일하게 적용이 가능함을 알 수 있다.

이 때, 가상의 부가 정보가 패널에 디스플레이 되는 경우, 렌즈 위치 계산부(220)가 초점 거리를 유지하기 위한 렌즈의 위치를 계산하고, 초점 거리 유지부(230)가 계산된 위치에 따라 렌즈를 이동시키므로, 가상의 부가 정보 역시 사용자가 초점을 맞추어 감상할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 거리 측정부(210)가 사용자의 얼굴 표면과 착용형 디스플레이 장치와의 거리를 측정하는 것을 도시한 도면이다.

먼저, 도 5의 (a)와 같은 비접촉식 거리 측정기를 도 4의 (b)와 같은 방식으로 4개를 배치한다.

이 때, 비접속식 거리 측정기들의 배치는 항상 일정해야 한다. 즉, 측정기의 방향 및 위치가 고정되어 있어야 한다.

또한, 착용형 디스플레이 장치 상에서 도 4의 (c)와 같은 방식으로, 눈 양미간 사이의 코 시작 부분에 배치한다.

이 때, 지점 2는 코의 시작 부분에 수평으로 배치되도록 한다.

이 때, 지점 3, 지점 4는 좌측 콧등과 우측 콧등에 각각 배치되도록 한다.

이 때, 지점 1은 지점 2와 수직 관계를 갖도록 배치하도록 한다.

이 때, 사용자가 착용형 디스플레이 장치를 처음 부착할 때, 사용자가 자신에게 편한 착용 위치를 선택하고, 착용형 디스플레이 장치에 존재하는 기준값 결정 스위치를 누르면, 사용자가 처음 착용한 위치를 기준값으로 설정할 수 있다.

이 때, 기준값의 의미는, 사용자가 처음 착용한 위치에서 비접촉식 거리 측정기 4개로 측정한 위치를 의미한다. 더욱 상세히 설명하면, 비접촉식 거리 측정기 4개가 각각 측정한 거리(지점 1, 지점 2, 지점 3, 지점 4)가 기준값이 된다.

이 때, 측정된 기준값은 렌즈 위치 계산부(220)에 전송되고, 거리 측정부(210)가 측정한 4개의 거리 정보 값과 측정된 기준값을 비교하여, 기준값에 상응하는 렌즈 위치를 결정할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 렌즈 위치 계산부(220)가 보정할 거리 값을 계산하는 것을 도시한 도면이다.

도 6에서 점선 화살표는 기준값을 나타내고 있으며, 실선은 현재 위치를 나타내고 있다.

도 6의 (a)를 참조하면, 착용형 디스플레이 장치가 Z축 상에서 위치가 변한상태를 도시하고 있음을 알 수 있다. 이러한 경우는 머리 끈이 느슨해져서 나타날 수 있다.

도 6의 (a)의 경우에는, Z축으로 착용형 디스플레이 장치가 수평으로 이동한 형태이며, 4개의 비접촉식 거리 측정기가 각각 측정하는 거리 값이 기준값과 비교하여 동일한 비율로 증가 또는 감소하게 된다.

즉, 렌즈 위치 계산부(220)는 비접촉식 거리 측정기가 측정하는 거리 값의 변이가 동일 비율로 증가/감소하게 되면, Z축으로 변위가 있었다고 판단하고, 변위값은 4개의 거리 정보 값(거리 측정 1 내지 4) 중에서 거리 측정 2 값의 차이 값을 보정할 값으로 계산할 수 있다.

도 6의 (b)를 참조하면, 착용형 디스플레이 장치가 X축 상에서 위치가 변한 상태임을 알 수 있다.

도 6의 (b)의 경우에는, 거리 측정 3의 값이 줄어들고, 거리 측정 4의 값이 증가하게 된다. 또한, 거리 측정 1은 거의 변하지 않고, 거리 측정 2의 값은 약간 증가하게 된다.

만약, 거리 측정 3의 값이 늘어나고 거리 측정 4의 값이 감소하는 경우라면 착용형 디스플레이 장치가 왼쪽으로 이동한 경우이다.

이 때, 렌즈 위치 계산부(220)는 보정 값을 추출하기 위하여 아래와 같은 수학 식에 따라서 계산을 수행한다.

수학식 1을 이용하여, 보정 값을 계산한 후, 이동 방향의 반대 방향으로 보정 값을 반영하여, 렌즈 위치를 계산하게 된다.

도 6의 (c)는 착용형 디스플레이 장치가 Y축 방향으로 수직으로 내려간 상황을 도시한 도면이다.

이 때, 거리 측정 3과 거리 측정 4의 값이 동시에 감소하고, 거리 측정 1의 값의 경우 거의 변화가 없으며, 거리 측정 2의 경우 감소하게 된다. 거리 측정 1 내지 4의 값이 이러한 변화를 따르면, 착용형 디스플레이 장치가 밑으로 내려온 상태라고 판단할 수 있으며, 렌즈 위치 계산부(220)는 보정 값을 추출하기 위하여 아래와 같은 수학식을 이용하여 계산을 수행한다.

수학식 2를 이용하여, 보정 값을 계산한 후, 이동 방향의 반대 방향으로 보정값을 반영하여, 렌즈 위치를 계산하게 된다.

도 7은 도 6에 도시한 렌즈 위치 계산부(220)에서 보정값을 계산하는 것을 도시한 동작 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 거리 측정부(210)에서 측정된 4개의 기준값(b1, b2, b3, b4)와 현재의 거리값(a1, a2, a3, a4)를 서로 비교하여, X축, Y축, Z축의 변위에 대한 보정값을 추출한다.

이 때, 추출된 보정값은 렌즈 위치 계산부(220)에 전송되고, 렌즈가 이동할 거리를 계산하게 된다.

도 7에 도시된 Y축 변위를 파악하는 흐름도를 참조하면, 중력 등에 의해서 착용형 디스플레이 장치가 내려가는 경우만, 보정값으로 (+)값을 부여하고 있음을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 초점 자동 조절 방법을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 먼저 착용형 디스플레이를 착용한 사용자의 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리, 렌즈와 패널 사이의 거리를 측정한다(S810).

이 때, 거리를 측정하는 횟수 역시 제한이 없다. 예를 들어, 30초에 1번씩 거리를 측정하고, 분석하여 초점 거리를 조절할 수 있다.

또한, 얼굴 표면과 렌즈 사이의 거리와 기준 값의 차이를 계산한다(S820).

또한, 차이 값에 기반하여, 초점 거리 유지를 위한 렌즈의 위치를 계산한다(S830).

또한, 계산 값에 기반하여 렌즈를 이동시켜 초점 거리를 유지한다(S840).

이상에서와 같이 본 발명에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 초점 자동 조절 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

310, 360: 구동부
320, 350: 렌즈
330: 거리 측정 센서
340: 초점 자동 조절 장치
410: 패널
420: 착용한 사람의 머리

Claims

비접촉식 거리 측정 장치들을 이용하여 착용형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 얼굴 표면과 상기 착용형 디스플레이 장치에 상응하는 렌즈와의 거리 및 상기 렌즈와 패널 사이의 거리를 측정하는 거리 측정부;
상기 사용자의 얼굴 표면의 기설정된 거리 측정 지점들과 상기 비접촉식 거리 측정 장치들에 대응되는 각각의 거리와, 기준 값의 차이에 기반하여 상기 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위한 보정 값을 계산하는 렌즈 위치 계산부; 및
상기 보정 값에 기반하여 상기 렌즈를 이동시켜 상기 사용자와 상기 렌즈 사이의 거리와 상기 렌즈와 상기 패널 사이의 거리를 조절하여 상기 초점 거리를 유지시키는 초점 거리 유지부
를 포함하고,
상기 보정 값은
상기 렌즈의 X축, Y축 및 Z축 변위에 상응하는 보정 값을 포함하고,
상기 기준 값은
상기 사용자가 상기 착용형 디스플레이 장치를 착용하고 초점이 맞추어진 상태에서 상기 사용자의 얼굴 표면의 기설정된 거리 측정 지점들과 상기 비접촉식 거리 측정 장치들에 대응되는 각각의 거리를 측정하여 설정한 초기 값에 상응하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 장치.
청구항 1에 있어서.
상기 거리 측정부는
4 개의 비접촉식 거리 측정 장치들을 이용하여, 상기 얼굴 표면과의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 장치.
청구항 2에 있어서.
상기 4개의 비접촉식 거리 측정 장치들의 거리 측정 지점들은
상기 사용자의 코의 상단 시작 지점에 상응하는 거리 측정 지점 2;
상기 사용자의 좌측 콧등 지점에 상응하는 거리 측정 지점 3;
상기 사용자의 우측 콧등 지점에 상응하는 거리 측정 지점 4; 및
상기 거리 측정 지점 2의 수직 상단 지점에 상응하는 거리 측정 지점 1;
에 상응하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 장치.
청구항 3에 있어서.
상기 렌즈 위치 계산부는
상기 거리 측정 지점 1 내지 4 값들의 각각의 변화에 기반하여 상기 보정 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 장치.
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착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 장치를 이용하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 방법에 있어서,
비접촉식 거리 측정 장치들을 이용하여 착용형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 얼굴 표면과 착용형 디스플레이 장치에 상응하는 렌즈와의 거리 및 렌즈와 패널 사이의 거리를 측정하는 단계;
사용자의 얼굴 표면의 기설정된 거리 측점 지점들과 상기 비접촉식 거리 측정 장치들에 대응되는 각각의 거리와, 기준 값의 차이에 기반하여 기준 값에 상응하는 초점 거리를 유지하기 위한 보정 값을 계산하는 단계; 및
상기 보정 값에 기반하여 렌즈를 이동시켜 사용자와 렌즈 사이의 거리와 렌즈와 패널 사이의 거리를 조절하여 초점 거리를 유지시키는 단계;
를 포함하고,
상기 보정 값은
상기 렌즈의 X축, Y축 및 Z축 변위에 상응하는 보정 값을 포함하고,
상기 기준 값은
상기 사용자가 상기 착용형 디스플레이 장치를 착용하고 초점이 맞추어진 상태에서 상기 사용자의 얼굴 표면의 기설정된 거리 측정 지점들과 상기 비접촉식 거리 측정 장치들에 대응되는 각각의 거리를 측정하여 설정한 초기 값에 상응하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 방법.
청구항 6에 있어서.
상기 거리를 측정하는 단계는
4 개의 비접촉식 거리 측정 장치들을 이용하여, 상기 얼굴 표면과의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 방법.
청구항 7에 있어서.
상기 4개의 비접촉식 거리 측정 장치들의 거리 측정 지점들은
상기 사용자의 코의 상단 시작 지점에 상응하는 거리 측정 지점 2;
상기 사용자의 좌측 콧등 지점에 상응하는 거리 측정 지점 3;
상기 사용자의 우측 콧등 지점에 상응하는 거리 측정 지점 4; 및
상기 거리 측정 지점 2의 수직 상단 지점에 상응하는 거리 측정 지점 1;
에 상응하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 방법.
청구항 8에 있어서.
상기 보정 값을 계산하는 단계는
상기 거리 측정 지점 1 내지 4 값들의 각각의 변화에 기반하여 상기 보정 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 착용형 디스플레이에서의 초점 자동 조절 방법.
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