KR101968276B1 - 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용자의 머리에 착용되어, 상기 사용자의 양안으로 영상 콘텐츠를 제공하는 헤드셋 및 상기 영상 콘텐츠를 가공 및 처리하는 제어부를 포함하고, 상기 헤드셋은 사용자의 머리에 착용되는 본체부, 상기 본체부의 내측에 위치하여, 영상 콘텐츠가 출력되는 디스플레이부 및 상기 디스플레이부의 양 끝단 및 중앙에 위치하여, 상기 디스플레이부로부터 출력되는 영상 콘텐츠를 반사시키는 반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이부를 통해 출력되는 영상 콘텐츠를 반사부를 통해 반사시킴으로써, 사용자에게 보다 넓은 시야각을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 서브 디스플레이를 반사부로 사용하는 경우에, 상기 서브 디스플레이가 제어부와 무선통신을 수행하여 디스플레이부에서 현재 출력 중인 동일한 영상 콘텐츠를 상기 제어부로부터 수신하여 출력함으로써, 사용자에게 보다 온전한 영상 콘텐츠를 제공하여 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.

Description

시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치 {Head mounted display device having wide field of view}
본 발명은 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자에게 보다 넓은 시야각을 제공하여 사각지대 없이 영상 콘텐츠를 제공할 수 있는 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.
IT 기술이 급격하게 발달함에 따라 안경처럼 착용하여 사용하는 모니터를 나타내는 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display)가 많은 각광을 받고 있다.
헤드 마운트 디스플레이란, 안경처럼 머리에 착용하고, 영상을 즐길 수 있는 영상표시장치를 나타내는데, 헤드 마운트 디스플레이를 머리에 착용하면 양쪽 눈과 근접한 위치에 소형 디스플레이가 위치하여 시차를 이용한 삼차원(3D) 영상을 출력한다. 따라서, 이러한 헤드 마운트 디스플레이를 사용자가 착용하면, 사용자의 움직임을 추적하는 자이로 센서, 움직임에 따라 영상을 만드는 렌더링 기능 등을 이용하여 3D 공간에 있는 것 같은 가상 현실(VR) 또는 증강 현실(AR)을 사용자가 체험할 수 있다.
이러한, 헤드 마운트 디스플레이는 게임뿐만 아니라 산업, 우주 개발, 원자로, 군사 기관 및 의료 기관 등의 다양한 분야에 활용되고 있다.
하지만, 이러한 헤드 마운트 디스플레이를 통해 사용자에게 3D 영상 콘텐츠를 제공할 때, 헤드 마운트 디스플레이의 일부 영역에서 사각지대가 발생하여 사용자의 시야각이 좁아지는 문제점이 발생했다. 이로 인해, 3D 영상 콘텐츠를 시청하고자 하는 사용자가 해당 콘텐츠를 온전히 즐기기 어려워 사용자 만족도를 저하시키는 문제점 또한 발생했다.
한국 등록특허공보 10-1700767 (2017.01.23.)
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 사용자에게 보다 넓은 시야각을 제공할 수 있는 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 사용자의 양안으로 영상 콘텐츠를 제공하는 헤드셋 및 상기 영상 콘텐츠를 가공 및 처리하는 제어부를 포함하고, 상기 헤드셋은 사용자의 머리에 착용되는 본체부, 상기 본체부의 내측에 위치하여, 영상 콘텐츠가 출력되는 디스플레이부 및 상기 디스플레이부의 양 끝단 및 중앙에 위치하여, 상기 디스플레이부로부터 출력되는 영상 콘텐츠를 반사시키는 반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사부는 상기 디스플레이부 중 사용자의 안구와 마주보는 곳에 각각 한 쌍이 서로 대향하며 위치할 수 있다.
상기 반사부는 반사경 또는 서브 디스플레이로 이루어질 수 있다.
상기 반사부가 서브 디스플레이로 이루어지는 경우에는, 상기 반사부가 상기 제어부와 무선 통신으로 연결되어, 상기 디스플레이부에서 출력되는 영상 콘텐츠를 상기 제어부로부터 수신하여 동시 출력할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이부를 통해 출력되는 영상 콘텐츠를 반사시킴으로써, 사용자에게 보다 넓은 시야각을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 서브 디스플레이를 반사부로 사용하는 경우에, 상기 서브 디스플레이가 제어부와 무선통신을 수행하여 디스플레이부에서 현재 출력 중인 동일한 영상 콘텐츠를 상기 제어부로부터 수신하여 출력함으로써, 사용자에게 보다 온전한 영상 콘텐츠를 제공하여 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 사용자가 본 발명의 일 실시 예에 따른 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋을 착용한 개략도이다.
도 2는 반사경을 사용한 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋 내부 단면도이다.
도 3은 서브 디스플레이를 사용한 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋 내부 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 사용자에게 보다 넓은 시야각을 제공할 수 있는 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 1(a)은 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋을 사용자가 머리에 착용한 정면 모습을 나타내고, 도 1(b)는 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋을 사용자가 머리에 착용한 정면 모습을 나타낸다.
도 1(a) 내지 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋이 사용자의 머리에 착용됨에 따라 사용자의 안구와 대응하는 위치에 본 발명의 디스플레이부(140)가 위치하여, 상기 디스플레이부(140)가 외부에 위치하는 제어부(미도시)로부터 설정된 영상 콘텐츠를 수신하고, 이를 출력함으로써 사용자에게 영상 콘텐츠를 제공한다. 이때, 사용자에게 영상 콘텐츠를 제공하는 과정에서 디스플레이부(140)의 일부 영역에 사각지대가 존재하여 사용자에게 제어부로부터 수신한 영상 콘텐츠를 온전하게 제공하지 못할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 디스플레이부(140)에 설치된 반사부(160)를 이용하여, 상기 디스플레이부(140)에서 출력되는 영상 콘텐츠를 반사시켜 사각지대 없이 온전하게 사용자에게 제공할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋 내부 구조에 대하여 보다 자세히 살펴보도록 한다.
도 2는 반사경을 사용한 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋 내부 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 본체부(120), 디스플레이부(140) 및 반사부(160)를 포함하는 헤드셋과, 영상 콘텐츠의 가공 및 처리를 수행하는 제어부(미도시)를 포함한다.
본체부(120)는 사용자의 머리에 착용되는 띠 형태로 이루어진다.
디스플레이부(140)는 상기 본체부(120)의 일측에 위치하고, 외부의 제어부에서 처리된 영상 콘텐츠를 수신하여 출력된다. 이러한 디스플레이부(140)는 좌안용 디스플레이부와 우안용 디스플레이부로 이루어질 수 있다. 이러한 좌안용 디스플레이부와 우안용 디스플레이부는 각각 서로 상이한 영상을 사용자의 좌안 및 우안에 각각 제공하여 사용자로 하여금 3D 효과를 체감할 수 있도록 한다. 이때, 상기 디스플레이부(140)는 3D 영상을 표시할 수 있다.
일반적으로 3차원 입체 영상은 좌안용 영상과 우안용 영상으로 구성된다. 특히, 제어부가 좌안용 영상과 우안용 영상을 3차원 입체 영상으로 합치는 과정을 수행한다. 이때 상기 제어부가 상기 좌안용 영상과 우안용 영상을 3차원 입체 영상으로 합치는 방식에 따라, 좌안용 영상과 우안용 영상을 한 프레임 내 상하로 배치하는 탑-다운(top-down) 방식, 좌안용 영상과 우안용 영상을 한 프레임 내 좌우로 배치하는 L-to-R(left-to-right, side by side)방식, 좌안용 영상과 우안용 영상의 조각들을 타일 형태로 배치하는 체커 보드(checker board) 방식, 좌안용 영상과 우안용 영상을 열 단위 또는 행 단위로 번갈아 배치하는 인터레이스드(interlaced) 방식, 그리고 좌안용 영상과 우안용 영상을 시간별로 번갈아 표시하는 시분할(time sequential, frame by frame) 방식 등으로 구분된다.
뿐만 아니라, 상기 영상 콘텐츠는 3D 기반의 증강현실(Augmented Reality)을 나타내는 영상 콘텐츠 또는 가상현실(Virtual Reality)을 나타내는 영상 콘텐츠를 포함할 수 있다.
반사부(160)는 상기 디스플레이부(140)의 양 끝단 및 중앙에 위치하여, 상기 디스플레이부(140)로부터 출력되는 영상 콘텐츠를 반사시킨다. 이러한 반사부(160)는 상기 디스플레이부(140) 중 사용자의 안구와 마주보는 곳에 각각 한 쌍이 서로 대향하며 위치할 수 있다. 이때, 상기 반사부(160)는 반사경 또는 서브 디스플레이로 이루어질 수도 있다.
따라서, 상기 디스플레이부(140)가 영상 콘텐츠를 출력하는 과정에서, 상기 디스플레이부(140)에 사각지대가 존재하는 경우, 상기 디스플레이부(140)에 배치된 반사부(160)를 통해 상기 디스플레이부(140)의 사각지대에서 출력되는 영상 콘텐츠가 반사되어 사용자의 안구로 제공될 수 있다. 그러므로, 디스플레이부(140)에 형성된 반사부(160)로 인해 사용자의 시야각이 보다 넓게 확장될 수 있다.
또한, 상기 반사부(160)를 구성하는 반사경은 사용자의 안구 위치에 대응하여 설정각도가 변경될 수 있다.
이러한 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치 중 헤드셋은 상술한 본체부(120), 디스플레이부(140) 및 반사부(160) 외에도 전원공급부(미도시) 및 센서부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 전원공급부(미도시)는 제어부의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부는 배터리를 포함하며, 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 단말기 바디에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 전원공급부는 연결포트를 구비할 수 있으며, 연결포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스(160)의 일 예로서 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원공급부는 연결포트를 이용하지 않고 무선방식으로 배터리를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 상기 전원공급부는 외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.
또한, 센서부는 근접센서, GPS센서, 자이로센서, 가속센서 등을 포함하는 센서부를 더 포함하여, 사용자의 현재 위치 및 움직임 상태를 측정할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋 중 반사부(160)가 상술한 바와 같이 반사경으로 이루어질 수도 있지만 서브 디스플레이로 이루어질 수도 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 반사부(160)가 서브 디스플레이로 구성되는 경우에 대해 자세히 살펴보도록 한다.
도 3은 서브 디스플레이를 사용한 본 발명의 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 헤드셋 내부 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반사부(160)로서 서브 디스플레이를 사용하는 경우에는 상기 반사부(160)가 제어부(미도시)와 근거리 무선 통신으로 연결되어, 상기 디스플레이부(140)에서 출력되는 동일한 영상 콘텐츠를 제어부로부터 수신하여 상기 디스플레이부(140)와 함께 상기 디스플레이부(140)와 함께 동시 출력할 수 있다. 또는 상기 서브 디스플레이가 상기 디스플레이부(140)에서 영상 콘텐츠 출력 시, 디스플레이부(140)의 사각지대에서 출력되는 영상 콘텐츠의 일부 영역만을 선별적으로 출력할 수 있다. 이러한 경우, 디스플레이부(140)에서 출력되는 영상 콘텐츠와, 상기 반사부(160)를 구성하는 서브 디스플레이가 상기 디스플레이부(140)의 사각지대에서 출력되는 일부 영상 콘텐츠를 싱크를 맞춰 동시 출력함으로써, 사용자의 시야각을 더욱 확장시킬 수 있다.
이때, 사용되는 근거리 무선 통신은 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 디스플레이부를 통해 출력되는 영상 콘텐츠를 반사부를 통해 반사시킴으로써, 사용자에게 보다 넓은 시야각을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치는 서브 디스플레이를 반사부로 사용하는 경우에, 상기 서브 디스플레이가 제어부와 무선통신을 수행하여 디스플레이부에서 현재 출력 중인 동일한 영상 콘텐츠를 상기 제어부로부터 수신하여 출력함으로써, 사용자에게 보다 온전한 영상 콘텐츠를 제공하여 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
120: 본체부 140: 디스플레이부
160: 반사부

Claims (4)

  1. 사용자의 머리에 착용되어, 상기 사용자의 양안으로 영상 콘텐츠를 제공하는 헤드셋;
    상기 영상 콘텐츠를 가공 및 처리하는 제어부; 및
    상기 헤드셋 및 제어부로 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부;
    를 포함하고,
    상기 헤드셋은
    사용자의 머리에 착용되는 본체부;
    상기 본체부의 내측에 위치하여, 3D 기반의 증강현실을 나타내기 위한 좌안용 영상과 우안용 영상을 포함하는 영상 콘텐츠가 출력되는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부의 양 끝단 및 중앙에 위치하여, 상기 디스플레이부로부터 출력되는 영상 콘텐츠를 반사시키는 반사부; 및
    상기 사용자의 현재 위치 및 움직임 상태를 측정하는 센서부;
    를 포함하며,
    상기 반사부는
    상기 디스플레이부 중 사용자의 안구와 마주보는 곳에 각각 한 쌍이 서로 대향하며 위치하고, 반사경 또는 서브 디스플레이로 이루어지며,
    상기 반사부가 서브 디스플레이로 이루어지는 경우에는,
    상기 반사부가 상기 제어부와 무선 통신으로 연결되어, 상기 디스플레이부에서 출력되는 영상 콘텐츠를 상기 제어부로부터 수신하여 상기 디스플레이부의 사각지대에서 출력되는 영상 콘텐츠의 일부 영역만을 선별하여 출력하며,
    상기 센서부는
    근접센서, GPS센서, 자이로센서 및 가속센서를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 좌안용 영상과 우안용 영상을 한 프레임 내 상하 또는 좌우로 배치하거나, 상기 좌안용 영상과 우안용 영상의 조각들을 타일 형태로 배치하거나, 열 단위 또는 행 단위로 번갈아 배치하거나, 시간별로 번갈아 표시하는 방식 중 하나의 방식으로 처리하여 3차원 입체 영상을 생성하고, 상기 3차원 입체 영상을 상기 디스플레이부로 전송하는 것을 특징으로 하는 시야각이 확장된 헤드 마운트 디스플레이 장치.
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