KR102370455B1

KR102370455B1 - 헤드 장착 표시 장치

Info

Publication number: KR102370455B1
Application number: KR1020170029553A
Authority: KR
Inventors: 오소영; 강영준; 이경태; 정지혁
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2022-03-04
Also published as: KR20180102860A

Abstract

실시 예는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈의 초점 거리를 조정하는 렌즈 조정부, 사용자 눈에 의해 반사된 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 정보를 출력하는 반사광 센싱부, 및 상기 감지 정보에 기초하여 상기 렌즈의 초점 거리를 조정하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

헤드 장착 표시 장치{HEAD MOUNT DISPLAY DEVICE}

실시 예는 가상 현실 또는 증강 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치에 관한 것이다.

가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치는 사용자가 안경처럼 착용하여 영상을 시청할 수 있는 장치로서, 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display) 또는 FMD(Face Mounted Display) 등의 용어로서 지칭되기도 한다.

이러한 안경형 모니터는 처음에는 군사용으로 개발되어 군사용으로 사용하기 시작하였으나 컴퓨터 시스템의 고성능화, 소형화 그리고 LCD 등의 디스플레이 장치의 발전, 영상 및 통신 기술의 발전 등의 다양한 요인에 따라 점차 민간용으로도 사용이 확대되고 있다.

특히 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer)나 스마트폰의 개발에 따라서 점차 웨어러블 컴퓨터를 위한 개인용 디스플레이 장치로서의 안경형 모니터의 보급이 늘어날 것으로 예측된다.

실시 예는 사용자의 시력을 자동으로 정확하게 보정할 수 있는 헤드 장착 표시 장치를 제공한다.

실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈의 초점 거리를 조정하는 렌즈 조정부; 사용자 눈에 의해 반사된 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 정보를 출력하는 반사광 센싱부; 및 상기 감지 정보에 기초하여 상기 렌즈의 초점 거리를 조정하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

상기 반사광은 상기 렌즈를 통과하여 입사된 광이 상기 사용자 눈의 수정체를 통과하여 상기 사용자 눈의 망막에 반사된 광일 수 있고, 상기 반사광은 상기 사용자 눈의 수정체 및 상기 렌즈를 통과하여 상기 반사광 센싱부에 의해 감지될 수 있다.

상기 반사광 센싱부는 광을 발생하는 광원부; 상기 광원부의 광을 사용자의 눈을 향하여 반사시키는 미러부; 및 상기 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 정보를 출력하는 이미지 센서를 포함할 수 있다.

상기 반사광 센싱부는 상기 렌즈 조정부의 화각의 범위 밖에 배치될 수 있다.

상기 미러부는 입사되는 빛의 40% ~ 60%를 반사시킬 수 있다.

상기 헤드 장착 표시 장치는 상기 렌즈의 광축 방향으로 상기 렌즈로부터 이격하여 배치되고, 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

상기 디스플레이부는 투광성 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.

상기 렌즈 조정부는 상기 렌즈를 장착하기 위한 보빈; 상기 보빈을 수용하는 하우징; 상기 보빈 및 하우징 중 어느 하나에 배치되는 코일; 상기 보빈 및 하우징 중 나머지 다른 하나에 배치되는 마그네트를 더 포함할 수 있고, 상기 코일에 흐르는 구동 전류와 상기 마그네트 간의 상호 작용에 의하여 상기 보빈은 이동할 수 있고, 상기 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 구동 전류를 제어할 수 있다.

또한 상기 렌즈는 도전성 액체, 비도전성 액체, 및 상기 도전성 액체와 상기 비도전성 액체 사이에 형성되는 경계면을 포함하는 액체 렌즈 영역을 포함할 수 있고, 상기 렌즈 조정부는 상기 도전성 액체와 접촉하는 제1 전극; 및 상기 액체 렌즈 영역 주위에 서로 이격하여 배치되고, 상기 액체 렌즈 영역과 전기적으로 분리되는 복수의 제어 전극들을 포함하는 제2 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 제어 전극들에 제공되는 구동 전압들에 의하여 상기 경계면의 형상 및 곡률이 변할 수 있고, 상기 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 구동 전압들을 제어할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치는 렌즈의 초점 거리를 조정하는 렌즈 조정부; 사용자 눈에 의해 반사된 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 정보를 출력하는 반사광 센싱부; 및 상기 렌즈 조정부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 감지 정보를 분석하여 사용자 눈이 원시, 근시, 또는 난시인지를 판별하고, 판별된 원시, 근시, 또는 난시의 정도에 관한 디옵터 값을 산출하고, 산출된 디옵터 값에 기초하여 상기 제어 신호를 생성한다.

상기 반사광은 상기 렌즈를 통과하여 입사된 광이 상기 사용자 눈의 수정체를 통과하여 상기 사용자 눈의 망막에 반사된 광일 수 있고, 상기 반사광 센싱부는 상기 반사광이 상기 사용자 눈의 수정체 및 상기 렌즈를 통과한 것을 감지할 수 있다.

상기 제어부는 상기 렌즈 조정부의 렌즈에 의해 반사광의 굴절에 의한 상기 산출된 디옵터 값의 오차를 보상하기 위한 보상 값을 저장하는 룩업 테이블을 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 감지 정보를 분석한 결과에 따라 산출된 상기 디옵터 값에 대응하는 보상 값을 상기 룩업 테이블에서 선택하고, 선택된 보상 값에 기초하여 상기 산출된 디옵터 값을 보정할 수 있다.

실시 예는 사용자의 시력을 자동으로 정확하게 보정할 수 있다.

도 1은 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치의 구성도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2b는 감지 정보를 생성하기 위한 준비 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 헤드 장착 표시 장치의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 반사광 센싱부의 감지 정보 검출의 일 실시 예를 나타낸다.
도 5은 도 1에 도시된 렌즈 조정부의 일 실시 예를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 렌즈 조정부에 의하여 사용자의 눈의 시력을 보정하는 방법을 나타낸다.
도 7은 도 1에 도시된 렌즈 조정부의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 8a는 도 7에 도시된 액체 렌즈부의 일 실시 예에 따른 단면도를 나타낸다.
도 8b는 액체 렌즈부의 경계면을 제어하기 위한 제2 전극을나타낸다.
도 9는 도 1에 도시된 반사광 센싱부의 배치의 일 실시 예를 나타낸다.
도 10a는 도 1에 도시된 헤드 장착 표시 장치의 사용자 시력 보정 방법을 나타내는 플로챠트이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 사용자의 시력 정보 검출 방법의 일 실시 예를 나타낸다.
도 10c는 눈의 디옵터 값의 보상에 관한 일 실시 예를 나타낸다.
도 11은 도 1의 헤드 장착 표시 장치의 일 실시 예에 따른 제1 사시도를 나타낸다.
도 12는 도 11에 도시된 헤드 장착 표시 장치의 제2 사시도를 나타낸다.
도 13은 도 12의 헤드 장착 표시 장치의 변형 예에 따른 사시도를 나타낸다.
도 14는 다른 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치의 구성도를 나타낸다.
도 15는 또 다른 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치의 구성도를 나타낸다.

이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.

도 1은 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치(100)의 구성도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 헤드 장착 표시 장치(100)는 반사광 센싱부(101), 렌즈 조정부(130), 디스플레이부(150), 및 제어부(160)를 포함한다.

반사광 센싱부(101)는 헤드 장착 표시 장치(100)를 착용하는 사용자의 눈(안구)에 의한 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 정보(MI)를 출력한다. 예컨대, 반사광은 사용자의 눈의 망막에 의하여 반사된 빛일 수 있다.

예컨대, 반사광 센싱부(101)는 사용자 눈의 수정체를 통과하여 입사된 광이 사용자 눈의 망막에 의하여 반사되고 상기 수정체를 투과한 반사광을 감지하고, 감지한 결과에 따른 감지 정보(MI)를 출력할 수 있다.

예컨대, 반사광 센싱부(101)는 광원부(110), 미러부(mirror unit, 120), 및 이미지 센서(140)를 포함할 수 있다.

광원부(110)는 레이저와 같은 직진성이 강한 협각의 빛을 발생시킨다.

예컨대, 광원부(110)는 고휘도의 발광 다이오드(Super Luminous Diode)로 구현될 수 있다. 예컨대, 광원부(110)는 적외선 또는 레이저를 조사할 수 있다.

미러부(120)는 사용자의 눈으로 광을 조사시키기 위하여, 광원부(110)로부터 조사되는 광을 렌즈 조정부(130)로 반사시킨다.

미러부(120)는 입사되는 광의 일부를 반사시킬 수 있고, 입사되는 광의 나머지 일부를 투과시킬 수 있다.

예컨대, 미러부(120)는 입사되는 광의 40% ~ 60%를 반사시킬 수 있다.

예컨대, 미러부(120)는 입사되는 광의 40% ~ 60%를 투과시킬 수 있다.

예컨대, 미러부(120)는 입사되는 광의 50%를 반사시킬 수 있고, 입사되는 광의 나머지 50%를 투과시킬 수 있다.

도 1에서는 1개의 미러부를 도시하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 실시 예에서는 서로 이격하는 2개 이상의 미러부들을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시 예에서는 미러부(120)가 생략될 수도 있다.

미러부(120)에 의하여 반사된 광은 렌즈 조정부(130)를 통과하여 렌즈 조정부(130)에 인접한 사용자의 눈으로 입사될 수 있고, 사용자의 눈으로 입사된 광은 사용자 눈의 수정체를 통과하여 망막에 의하여 반사되고 망막에 반사된 반사광은 상기 수정체를 투과하여 렌즈 조정부(130)를 통과하여 이미지 센서(140)로 조사될 수 있다.

이미지 센서(140)는 사용자 눈의 망막에 의하여 반사되고 상기 수정체를 통과한 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 정보(MI)를 생성한다.

예컨대, 이미지 센서(140)는 CMOS 이미지 센서, CCD 이미지 센서 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2a 내지 도 2b는 감지 정보(MI)를 생성하기 위한 준비 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 헤드 장착 표시 장치의 일 실시 예를 나타낸다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 사용자가 헤드 장착 표시 장치를 헤드에 착용하면, 사용자의 눈(또는 안구)과 렌즈 조정부(130)의 렌즈는 정렬되지 않은 상태에 있을 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 사용자의 양쪽 눈(10a, 10b)과 대응하는 렌즈 조정부들(130-1, 130-2)의 렌즈들을 서로 정렬시킨다. 예컨대, 감지 정보(MI)를 검출하기 위하여 사용자 눈(10a, 10b)의 수정체의 중심과 렌즈 조정부(130-1, 130-2)의 렌즈의 중심을 서로 정렬시킬 수 있다.

이는 미러부(120)에 의해 반사된 빛이 렌즈 조정부(130)의 렌즈를 통과하여 사용자의 눈의 수정체를 통과하여 망막으로 향하도록 함으로써, 정확한 감지 정보를 검출하기 위함이다.

도 3을 참조하면, 광원부(110)에서 발생된 광(21)은 미러부(120)에 의하여 렌즈 조정부(130)로 반사되고, 렌즈 조정부(130)의 렌즈(132)를 통과하고, 사용자 눈(10)의 수정체(11)를 통과하고 망막(12)에 의하여 반사될 수 있다. 그리고 망막(12)에 의하여 반사된 반사광(22)은 수정체(11), 렌즈(132)를 통과하여 이미지 센서(140)에 수신될 수 있다. 예컨대, 반사광(22)은 미러부(120)를 통과하여 이미지 센서(140)에 수신될 수도 있다.

이미지 센서(140)는 수신된 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 기초하여 감지 정보(MI)를 출력할 수 있다.

제어부(160)는 반사광 센싱부(101)로부터 출력된 감지 정보(MI)에 기초하여, 사용자의 눈의 시력에 관한 정보를 검출한다. 제어부(160)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1의 실시 예에서 제어부(160)는 헤드 장착 표시 장치(100)에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 제어부(160)는 헤드 장착 표지 장치(100)에 구비되지 않고, 외부의 장치, 예컨대, 컴퓨터, 또는 핸드폰 등과 같은 제어 기능을 수행할 수 있는 단말기에 구비될 수도 있다.

예컨대, 눈의 시력에 관한 정보는 사용자의 눈이 원시, 근시, 또는 난시인지에 관한 정보, 및 원시의 정도, 근시의 정도, 또는 난시의 정도를 나타내는 사용자 눈의 초점 거리(또는 디옵터 값)에 관한 정보를 포함할 수 있다.

제어부(160)는 사용자의 눈의 시력에 관한 정보에 기초하여, 렌즈 조정부(130)의 초점 거리를 조정하기 위한 제어 신호(CS)를 생성한다.

도 4는 도 1에 도시된 반사광 센싱부(101)의 감지 정보(MI) 검출의 일 실시 예를 나타낸다. 도 4에서는 도 1의 렌즈 조정부(130)가 생략되어 도시된다.

도 4를 참조하면, 광원부(110)에서 조사된 광(21a)은 미러부(120)에 의하여 반사되고 미러부(120)에 의하여 반사된 광(21b)은 사용자의 눈(10)의 수정체(11)를 통과하여 망막에 반사되고, 망막에 의해 반사된 광(22)은 수정체(11)를 통과하여 이미지 센서(140)에 감지된다. 도 4에서 미러부(120)는 2개의 미러들을 포함하나, 미러들의 수가 이에 한정되는 것은 아니다.

사용자의 수정체(11)의 형상 또는 초점 거리에 따라 수정체(11)를 통과하여 이미지 센서(140)에 감지되는 반사광(22)의 형상이 결정될 수 있다. 이때 반사광(22)의 형상을 더 정확하게 파악하기 위하여 링 렌즈(125)가 사용될 수 있다. 예컨대, 링 렌즈(125)를 통과하여 이미지 센서(140)에 감지된 반사광(22)의 형상은 링 형상이 될 수 있다.

예컨대, 이미지 센서(140)는 링 렌즈(125)를 통과한 링 형상의 반사광(22)을 감지하고 감지된 결과에 따른 감지 정보(MI)를 생성할 수 있다.

만약, 사용자의 눈이 정시(Emmetropia)인 경우에는 이미지 센서(140)에 의해 감지된 반사광(22)은 도 4에 도시된 상측 중앙에 위치한 원형의 링(표준 링) 형상을 가질 수 있다.

만약, 사용자의 눈이 원시(Hyperopia)인 경우에는 이미지 센서(140)에 의해 감지된 반사광(22)은 표준 링보다 직경이 큰 원형의 링 형상을 가질 수 있다.

만약 사용자의 눈이 근시(Myopia)인 경우에는 이미지 센서(140)에 의해 감지된 반사광(22)은 표준 링보다 직경이 작은 원형의 링 형상을 가질 수 있다.

만약 사용자의 눈이 난시(Astigmatism)인 경우에는 이미지 센서(140)에 의해 감지된 반사광(22)은 수정체의 굴곡된 형상에 따라 도 4에 도시된 하측의 링 형상들, 예컨대, 수직선(vertical line)을 기준으로 일정한 각도로 기울어진 타원형의 형상을 가질 수 있다.

이미지 센서(140)는 감지된 반사광(22)의 링의 형상, 및 반사광(22)의 링의 직경의 크기에 따른 정보를 디지털 값들로 변환할 수 있고, 변환된 디지털 값들을 감지 정보(MI)로 제어부(160)로 전송할 수 있다.

이때 링의 형상이 원형 또는 타원형인지를 판단하여 사용자의 눈이 원시/근시 또는 난시인지를 판별할 수 있고, 표준 링과의 대소를 비교하여 사용자의 눈이 원시 또는 근시인지를 판별할 수 있고, 표준 링과 크기의 차이 정도에 따라 원시 또는 근시의 정도를 알 수 있다. 예컨대, 표준 링과의 직경의 차이가 클수록 원시 또는 근시의 정도가 심한 것일 수 있다.

제어부(160)는 이미지 센서(140)로부터 전송된 감지 정보(MI)에 기초하여, 사용자의 눈이 원시, 근시, 또는 난시를 판별할 수 있고, 원시의 정도, 근시의 정도, 또는 난시의 정도, 예컨대, 디옵터를 판별할 수 있다.

또한 제어부(160)는 감지 정보(MI)에 기초하여, 렌즈 조정부(130)에 포함된 렌즈의 초점 거리를 조절하기 위한 제어 신호(CS)를 생성할 수 있다.

렌즈 조정부(130)는 적어도 하나의 렌즈를 구비할 수 있고, 제어부(160)로부터 제공되는 제어 신호(CS)에 기초하여, 적어도 하나의 렌즈의 초점 거리가 제어될 수 있다. 렌즈 조정부(130)는 사용자의 눈과 렌즈와의 상대적인 위치를 조절할 수 있다.

렌즈 조정부(130)는 사용자의 눈과 렌즈와의 이격 거리를 조절함으로써 초점 거리를 조절하거나, 사용자의 눈과 렌즈의 광축과의 상대적인 위치를 조절함으로써 초점 거리 또는 상이 망막에 맺히는 위치를 조절할 수 있다.

또는 렌즈 조정부(130)는 렌즈의 형상 또는/및 렌즈의 형상의 정도, 예컨대, 볼록 또는 오목한 정도를 조절함으로써, 초점 거리 또는 상이 망막에 맺히는 위치를 조절할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 렌즈 조정부(130)의 일 실시 예(130a)를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 렌즈 조정부(130a)는 적어도 하나의 렌즈(1105), 보빈(bobbin, 1100), 코일(1120), 마그네트(1130), 및 하우징(1140)을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 렌즈(1105)는 보빈(1100)에 장착된다.

보빈(1100)은 적어도 하나의 렌즈 또는 렌즈 배럴을 장착하기 위한 중공을 가질 수 있고 하우징(1140)의 내측에 배치된다.

하우징(1140)은 보빈(1100)을 내측에 수용하기 위한 중공을 가질 수 있다.

코일(1120)은 보빈(1100)에 배치되고, 마그네트(1130)는 코일(1120)과 대응 또는 대향하도록 하우징(1140)에 배치되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 코일(1120)이 하우징(1140)에 배치되고, 마그네트(1130)가 보빈(1110)에 배치될 수도 있다.

렌즈 조정부(130a)는 상측 탄성 부재(1150), 하측 탄성 부재(1160), 지지 부재(1220), 회로 기판(1250), 및 베이스(1210)를 더 포함할 수 있다.

상측 탄성 부재(1150)는 보빈(1110)의 상부 및 하우징(1140)의 상부에 결합되고, 하측 탄성 부재(1160)는 보빈(1110)의 하부 및 하우징(1140)의 하부에 결합된다. 상측 탄성 부재(1150) 및 하측 탄성 부재(1160) 중 적어도 하나는 2개 이상으로 분리될 수 있다. 예컨대, 제1 상측 탄성 부재는 코일(1120)의 일단에 연결될 수 있고, 제2 상측 탄성 부재는 코일(1120)의 타단에 연결될 수 있다.

회로 기판(1250)은 하측 탄성 부재(1160) 및 베이스(1210) 사이에 배치되고, 베이스(1210)는 회로 기판(1250) 아래에 배치된다.

회로 기판(1250)은 외부로부터 전기적 신호를 수신하는 단자들, 및 단자들과 전기적으로 연결되는 회로 패턴을 포함할 수 있고, 코일(120)에 구동 신호, 예컨대, 구동 전류를 제공할 수 있다.

지지 부재(1220)는 상측 탄성 부재와 회로 기판(1250) 사이에 연결될 수 있다.

예컨대, 지지 부재(1220)는 상측 탄성 부재(1150)와 회로 기판(1250)을 전기적으로 연결할 수 있다. 지지 부재(1220)의 수는 복수 개일 수 있다.

예컨대, 지지 부재들은 제1 및 제2 상측 탄성 부재들, 및 회로 기판(1250)의 단자들과 전기적으로 연결될 수 있다.

예컨대, 제어부(160)에 의해 생성된 제어 신호(CS)는 회로 기판(1250)의 단자들, 지지 부재들, 및 제1 및 제2 상측 탄성 부재들을 통하여 코일(1120)에 제공될 수 있다. 제어 신호(CS)는 전류 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제어 신호(CS)가 제공된 코일(1120)과 마그네트(1130) 간의 전자기적 상호 작용에 의한 기전력에 의하여 보빈(1110)은 렌즈(1105)의 광축 방향으로 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.

예컨대, 제어 신호(CS)에 기초하여, 보빈(1110)은 광축 방향으로 전방 또는 후방으로 이동될 수 있고, 렌즈 조정부(130a)의 초점 거리는 조정될 수 있고, 사용자의 시력은 자동으로 보정될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 렌즈 조정부(130a)에 의하여 사용자의 눈의 시력을 보정하는 방법을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 렌즈 조정부(130a)의 렌즈(1105)가 기준 위치(P0)에 있을 때, 정시인 것으로 가정한다.

사용자의 눈이 근시인 경우에 제어부(160)는 제1 제어 신호(CS1)를 도 5의 코일(1120)에 제공할 수 있고, 제1 제어 신호(CS)가 제공된 코일(1120)과 마그네트(1130) 간의 상호 작용에 의하여 보빈(1110)을 후방(예컨대, 사용자 눈으로 향하는 방향의 반대 방향)으로 이동시킨다.

그리고 근시의 정도가 x1(예컨대, x1<0) 디옵터인 경우에는 사용자 눈(10)의 시력을 보정하기 위하여 x1 디옵터에 상응하는 이동 거리만큼 보빈(1110)을 이동시키거나 또는 x1 디옵터에 상응하는 변위(P1)로 보빈(1110)을 이동시킬 수 있고, 이로 인하여 사용자 눈의 시력은 보정될 수 있다.

사용자의 눈이 원시인 경우에 제어부(160)는 제2 제어 신호(CS2)를 코일(1120)에 제공하고, 제2 제어 신호(CS2)가 제공된 코일(1120)과 마그네트(1130)의 상호 작용에 의하여 보빈(1110)을 전방(예컨대, 사용자 눈으로 향하는 방향)으로 이동시킨다.

원시의 정도가 x2(x2>0) 디옵터인 경우에는 사용자 눈(10)의 시력을 보정하기 위하여 x2 디옵터에 상응하는 이동 거리만큼 보빈(1110)을 이동시키거나 또는 x2 디옵터에 상응하는 변위(P2)로 보빈(1110)을 이동시킬 수 있고, 이로 인하여 사용자 눈의 시력은 보정될 수 있다.

도 7은 도 1에 도시된 렌즈 조정부(130)의 다른 실시 예(130b)를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 렌즈 조정부(130b)는 제1 렌즈부(2100), 제2 렌즈부(2200), 액체 렌즈부(2300), 홀더(2400) 및 연결부(2500)를 포함할 수 있다.

도시된 렌즈 조정부(130b)는 하나의 예에 불과하며, 헤드 장착 표시 장치(100)의 요구되는 사양에 따라 렌즈 조정부(130b)의 구조는 달라질 수 있다.

예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈부(2300)가 제1 렌즈부(2100)와 제2 렌즈부(2200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체 렌즈부(2300)가 제1 렌즈부(2100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제2 렌즈부(2200)의 하부(후방)에 위치할 수도 있고, 제1 렌즈부(2100) 및 제2렌즈부(2200) 중 적어도 하나가 생략될 수도 있다.

제1 렌즈부(2100) 및 제2 렌즈부(2200) 각각은 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 광축 또는 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 제1 렌즈부(2100) 및 제2 렌즈부(2200)는 홀더(2400)에 장착될 수 있고, 홀더(2400)는 제1 및 제2 렌즈부들(2100,2200)을 장착하기 위한 관통공이 마련될 수 있다. 제1 렌즈부(2100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(2300)를 통과하여 제2 렌즈부(2200)를 통과하여 출사될 수 있다.

액체 렌즈부(2300)는 액체 렌즈 영역(2310)을 포함할 수 있다.

액체 렌즈 영역(2310)은 제1 렌즈부(2100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 액체 렌즈 영역(2310)은 도전성 액체(2310a)와 비도전성 액체(2310b)를 포함할 수 있고, 도전성 액체(2310a)와 비도전성 액체(2310b)는 서로 섞이지 않고, 도전성 액체(2310a)과 비도전성 액체(2310b) 사이에는 경계면(2315)이 형성될 수 있다.

연결부(2500)을 통해 인가되는 제어 신호, 예컨대, 구동 전압에 의하여 도전성 액체(2310a))와 비도전성 액체(2310b)의 경계면(2315)은 변형될 수 있고 액체 렌즈부(2300)의 곡률 및/또는 초점 거리, 및 형상이 변경될 수 있다.

이러한 경계면(2315)의 변형, 곡률 변경의 제어를 통하여 렌즈 조정부(130b)는 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있고, 이를 통하여 사용자의 눈의 시력을 보정하는 기능을 수행할 수 있다.

도 8a는 도 7에 도시된 액체 렌즈부(2300)의 일 실시 예에 따른 단면도를 나타내고, 도 8b는 액체 렌즈부(2300)의 경계면(2315)을 제어하기 위한 제2 전극(34)을 나타낸다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 액체 렌즈부(2300)는 캐비티(cavity)가 마련된 제1 플레이트(14), 제1 플레이트(14) 상부에 배치되는 제2 플레이트(12), 제1 플레이트(14) 하부에 배치되는 제3 플레이트(16), 및 캐비티 내에 배치되는 액체 렌즈 영역(2310), 액체 렌즈 영역(2310)의 경계면(2315)을 제어하기 위한 제1 전극(32)과 제2 전극(34), 및 제2 전극(34)과 액체 렌즈 영역(2310) 사이에 배치되는 절연층(13)을 포함한다.

제1 전극(32)은 제1 플레이트(14)의 상부(또는 하부)에 배치될 수 있다.

예컨대, 제1 전극(32)은 제1 플레이트(14)의 상면에 배치될 수 있고, 도전성 액체(2310a)와 접촉될 수 있다.

제2 전극(34)은 제1 플레이트(14)의 하부(또는 상부) 또는 캐비티의 측벽 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.

제1 전극(32)과 제2 전극(34)은 연결부(42, 44)를 통하여 제어 신호(CS)를 제공하는 제어부(160)와 전기적으로 연결될 수 있다.

예컨대, 제1 전극(32)은 공통 전극으로 사용될 수 있고, 예컨대, 제2 전극(34)은 서로 분리된 복수의 제어 전극들(34-1 내지 34-4)을 포함할 수 있다.

복수의 제어 전극들(34-1 내지 34-4)은 액체 렌즈 영역(2310) 주위에 배치되는 전극 섹터로 구분될 수 있다.

예컨대, 제어 전극들(34-1 내지 34-4)은 제1 플레이트(14)의 캐비티의 측벽 및 제1 플레이트(14)의 하면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제어 전극들(34-1 내지 34-4)과 액체 렌즈 영역(2310) 사이에는 절연층(13)이 배치되어 액체 렌즈 영역(2310)과 제어 전극들(34-1 내지 34-4)을 전기적으로 분리시킬 수 있다.

제어부(160)는 제어 신호(CS)에 기초하여, 제어 전극들(34-1 내지 34-4)을 독립적 또는 개별적으로 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(160)는 제어 전극들(34-1 내지 34-4)을 개별적으로 구동하기 위한 구동 전압들을 포함하는 제어 신호(CS)를 제공할 수 있다.

예컨대, 제어부(160)는 제어 전극들(34-1 내지 34-4)에 제공되는 구동 전압들의 크기 또는 제1 전극(32)과 제2 전극(34)에 제공되는 구동 전압들의 극성을 제어함으로써, 액체 렌즈 영역(2310)의 경계면(2315)의 곡률 및 형상을 조절할 수 있다.

예컨대, 제1 전극(32) 대비 제2 전극(34)에 인가되는 구동 전압의 레벨을 더 높게 함으로써, 도 8a에 도시된 바와 같이 액체 렌즈 영역(2310)의 경계면(2315)이 볼록한 형상을 갖도록 할 수 있다. 제2 전극(34)과 제1 전극(32) 간의 전압의 크기의 차이가 증가할수록 볼록의 정도가 심해질 수 있고, 이로 인하여 액체 렌즈부(2300)의 초점 거리가 증가할 수 있다.

또한 예컨대, 제1 전극(32) 대비 제어 전극들(34-1 내지 34-4)에 인가되는 구동 전압을 더 낮게 함으로써, 액체 렌즈 영역(2310)의 경계면(2315)이 오목한 형상을 갖도록 할 수 있고, 제1 전극(32)과 제2 전극(34) 간의 전압의 크기의 차이가 증가할수록 오목의 정도가 심해질 수 있고, 이로 인하여 액체 렌즈부(2300)의 초점 거리가 감소할 수 있다.

또한 예컨대, 제어 전극들(34-1 내지 34-4)에 인가되는 구동 전압들의 크기를 달리하여, 액체 렌즈 영역(2310)의 경계면(2315)의 형상을 비대칭적으로 변형시킬 수 있다. 예컨대, 제어 전극들(34-1 내지 34-4)에 인가되는 구동 전압들의 크기를 달리하여, 액체 렌즈 영역(2310)의 경계면(2315)을 대각선 또는 사선 방향으로 회전시킬 수 있다.

실시 예는 상술한 바와 같이, 제어 신호(CS)에 기초하여 제어 전극들(34-1 내지 34-4)을 구동하기 위한 구동 전압들을 생성할 수 있고, 이러한 구동 전압들에 의하여 제어 전극들(34-1 내지 34-4)을 개별적으로 구동함으로써, 액체 렌즈 영역(2310)의 경계면(2315)을 대각선 또는 사선 방향으로 회전시킬 수 있고, 이로 인하여 난시를 갖는 사용자의 시력을 보정할 수 있다.

도 9는 도 1에 도시된 반사광 센싱부(101)의 배치의 일 실시 예를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 반사광 센싱부(101)에 의하여 사용자가 디스플레이(150)의 영상을 보는데 방해가 되지 않도록 하기 위하여 반사광 센싱부(101)는 렌즈 조정부(130)의 화각(Field of view, FOV) 밖에 위치하도록 배치될 수 있다.

예컨대, 광원부(110), 미러부(mirror unit, 120), 및 이미지 센서(140)는 디스플레이부(150) 상측에 배치될 수 있고, 렌즈 조정부(130)의 화각(FOV) 범위 밖에 위치할 수 있다.

예컨대, 디스플레이부(150)의 상단과 렌즈 조정부(130)의 렌즈의 중앙을 잇는 제1 직선과 디스플레이부(150)의 하단과 렌즈 조정부(130)의 렌즈의 중앙을 잇는 제2 직선 사이의 각도(θ)는 30° ~ 80°일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 10a는 도 1에 도시된 헤드 장착 표시 장치(100)의 사용자 시력 보정 방법을 나타내는 플로챠트이다.

도 10a을 참조하면, 사용자의 선택에 따라 사용자 시력 보정을 수행하거나 또는 수행하지 않는 선택을 할 수 있는 사용자 모드 선택을 수행한다(S105).

예컨대, 헤드 장착 표시 장치(100)를 사용하더라도 사용자가 시력 보정을 선택할 때만 사용자 시력 보정을 수행할 수 있다.

또는 예컨대, 헤드 장착 표시 장치(100)는 착용 감지 센서, 예컨대, 홍채 인식 장치, 안면 인식 장치, 또는 압력 인식 장치 등을 구비할 수 있고, 이러한 장치들을 이용하여 사용자가 헤드 장착 표시 장치(100)를 착용한 것으로 판별되면, 자동으로 사용자 시력 보정이 수행될 수 있다.

제어부(160)는 사용자의 선택에 의한 트리거(trigger) 또는 사용자 착용에 의한 트리거에 의하여 사용자 시력 보정을 수행을 시작하도록 하는 알고리즘 또는 프로그램을 내장할 수 있다.

다음으로 사용자의 시력 정보를 검출한다(S110).

도 10b는 도 10a에 도시된 사용자의 시력 정보 검출 방법의 일 실시 예를 나타낸다.

도 10b를 참조하면, 시력 정보 검출 단계(S110)는 렌즈 정렬 단계(S210), 광 조사 단계(S220), 반사광 센싱 단계(S230), 및 시력 정보 생성 단계(S240)를 포함할 수 있다.

먼저 렌즈 정렬 단계(S210)에서는 시력 정보를 검출하기 위하여 도 2a 및 도 2b에서 설명한 바와 같이, 사용자의 안구(10a, 10b)와 렌즈 조정부(130-1, 130-2)의 렌즈를 서로 마주보도록 정렬시킬 수 있다.

예컨대, 사용자의 안구(10a, 10b)의 중앙과 렌즈 조정부(130-1, 130-2)의 렌즈의 중앙을 서로 정렬시킬 수 있다.

다음으로 광 조사 단계(S220)에서는 도 3에서 설명한 바와 같이, 광원부(110)에서 발생된 광을 미러부(120)에 의하여 사용자의 눈에 조사할 수 있다.

도 9에서 설명한 바와 같이, 반사광 센싱부(101)는 렌즈 조정부(130)의 화각(FOV) 밖에 위치하기 때문에, 미러부(120)에 의해 사용자 눈으로 조사되는 광은 헤드 장착 표시 장치(100)를 착용한 사용자 눈(10)의 수정체(11)의 광축(또는 중심축)과 틀어질 수 있다.

광원부(110)에서 발생된 빛이 미러부(120)에 의하여 수정체(11)의 광축과 평행한 방향으로 수정체(11)에 입사되어야 정확한 시력 정보를 검출할 수 있다.

이와 같이 정확한 시력 정보 검출을 위하여 광원부(110)는 사용자의 주목을 끌기 위한 알림 광을 발생할 수 있다. 알림 광은 시력 측정의 시작을 알리는 광원의 역할을 할 수 있고, 순간적 점멸하는 광원 또는 일정한 주기로 점멸하는 광원일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

알림 광에 의하여 사용자의 눈(10)의 수정체(11)의 광축(또는 중심축)이 미러부(120)에 의하여 입사되는 광과 평행하게 정렬된 상태에서, 광원부(130)는 센싱용 광원을 발생할 수 있고, 센싱용 광원은 미러부(120)에 의하여 사용자의 눈(10)으로 조사될 수 있다.

알림 광 발생 후 기설정된 시간 후에 센싱용 광원이 발생될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 반사광 센싱 단계(S230)에서는 도 3에서 설명한 바와 같이 이미지 센서(140)를 이용하여 사용자 눈(10)의 망막에 의하여 반사되고, 수정체(11)를 통과한 반사광을 감지한다. 이미지 센서(140)에 의하여 감지되는 반사광은 수정체(11)를 통과한 광(light) 중에서 미러부(120)를 투과한 광일 수 있다.

예컨대, 도 4에서와 같이 링 렌즈(125)가 사용될 경우에는 미러부(120) 및 링 렌즈(125)를 투과한 광이 이미지 센서(140)에 의하여 감지될 수 있다.

사용자의 수정체(11)의 형상 또는 상태에 따라 이미지 센서(140)에 감지된 패턴은 도 4에서 설명한 바와 같을 수 있고, 이미지 센서(140)는 감지된 패턴에 상응하는 디지털 정보인 감지 정보(MI)를 생성할 수 있다.

다음으로 시력 정보 생성 단계(S240)에서는 제어부(160)에 의하여 감지 정보(MI)에 기초하여, 사용자의 시력 정보를 생성한다.

예컨대, 도 4에서 설명한 바와 같이, 제어부(160)에 의하여 감지 정보(MI)를 분석함으로써, 사용자의 눈(10)이 원시, 근시, 또는 난시인지가 판별될 수 있다.

또한 제어부(160)에 의하여 감지 정보(MI)에 분석함으로써, 원시의 정도, 근시의 정도 또는 난시의 정도가 판별될 수 있다. 예컨대, 제어부(160)는 판별된 원시, 근시, 또는 난시의 정도에 관한 디옵터 값을 산출할 수 있다.

예컨대, 제어부(160)에 의하여 감지 정보(MI)를 분석함으로써, 사용자 눈의 초점 거리 또는 사용자 시력에 관한 디옵터 값이 산출될 수 있다.

도 3에서 설명한 바와 같이, 사용자 눈(10)의 망막에 의해 반사된 반사광은 수정체(11) 및 렌즈 조정부(130)의 렌즈를 통과하여 이미지 센서(140)에 수신되는데, 수정체(11)를 통하여 출사된 반사광은 렌즈 조정부(130)의 렌즈에 의하여 굴절될 수 있고, 이로 인하여 이미지 센서(140)에 의해 감지된 결과에 따른 감지 정보(MI)에 에러(error) 또는 정상 값과의 오차가 발생될 수 있다.

예컨대, 렌즈 조정부(130)의 렌즈에 의한 광의 굴절에 의하여 측정된 사용자 시력에 관한 디옵터 값에 오차 또는 에러가 발생될 수 있다.

이러한 시력 측정의 에러 발생을 억제하고, 오차를 보상하기 위하여, 실시 예는 감지 정보(MI)에 기초하여 산출된 사용자 눈의 디옵터 값을 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 10c는 눈의 디옵터 값의 보상에 관한 일 실시 예를 나타낸다.

도 10c를 참조하면, 보상 값에 관한 룩업 테이블(Look-Up Table)을 준비한다.

룩업 테이블에는 렌즈 조정부(130)의 렌즈의 초점 거리 및 측정된 사용자의 눈의 디옵터 값에 대응하는 보상 값이 저장될 수 있다.

예컨대, 보상 값은 제1 디옵터 값과 제2 디옵터 값 간의 차이일 수 있다.

제1 디옵터 값은 렌즈 조정부(130)의 영향이 없는 사용자의 눈의 실제 디옵터 값일 수 있고, 제2 디옵터 값은 렌즈 조정부(130)의 영향에 받는 상태에서 반사광 센싱부(101)에 의하여 검출된 감지 정보(MI)에 기초하여 산출된 사용자 눈의 디옵터 값일 수 있다. 렌즈 조정부(130)의 렌즈의 초점 거리는 기설정된 값으로 설정될 수 있고, 보상 값은 기설정된 렌즈 조정부(130)의 초점 거리에 대응하는 값일 수 있다.

예컨대, 제1 디옵터 값이 +3이고, 제2 디옵터 값이 +2인 경우에 보상 값은 +1일 수 있다. 룩업 테이블은 렌즈 조정부(130)에 대하여 사용자 눈의 제2 디옵터 값들 각각에 상응하는 보상 값을 제공할 수 있다.

다음으로 감지 정보(MI)에 기초하여, 사용자의 시력에 관한 디옵터 값을 산출한다(S320).

다음으로 룩업 테이블을 이용하여, 사용자의 시력에 관한 디옵터 값에 대응되는 보상 값을 선택한다(S330).

다음으로 선택된 보상 값에 기초하여, 사용자의 시력에 관한 디옵터 값을 보정한다(S340).

시력 정보에 대한 검출 또는 보상이 완료되면, 다음으로 검출된 시력 정보에 기초하여 사용자의 시력을 보정하기 위하여 렌즈 조정부(130)의 렌즈의 초점 거리를 제어하기 위한 제어 신호(CS)를 생성한다(S120).

예컨대, 원시, 근시, 또는 난시에 관한 판별, 및 원시의 정도, 근시의 정도 또는 난시의 정도에 관한 판별에 기초하여, 제어부(160)는 제어 신호(CS)를 생성할 수 있다.

또한 예컨대, 제어부(160)는 보상된 사용자 눈의 시력 정보(예컨대, 보상된 디옵터 값)에 기초하여, 사용자의 시력을 보정하기 위한 제어 신호(CS)를 생성할 수 있으며, 이로 인하여 실시 예는 사용자의 시력 보정을 보다 정확하게 할 수 있다.

다음으로 제어 신호(CS)에 기초하여 렌즈 조정부(130)의 렌즈의 초점 거리를 제어한다(S130).

렌즈 조정부(130)가 도 5에 도시된 바와 같은 실시 예(130a)인 경우에는, 제어 신호(CS)는 코일(1120)에 제공될 수 있고, 도 6에서 설명한 바와 같이 렌즈(1105)는 광축과 평행한 방향으로 전방 또는 후방으로 이동될 수 있다.

또한 렌즈 조정부(130)가 도 7에 도시된 바와 같은 실시 예(130b)인 경우에는, 제어 신호(CS)는 제2 전극에 제공될 수 있고, 도 8a 및 도 8b에서 설명한 바와 같이 액체 렌즈부(2300)의 경계면(2315)의 곡률 및 형상이 제어될 수 있다.

디스플레이부(150)는 렌즈 조정부(130)로부터 이격되어 배치되고, 영상(image), 예컨대, 동영상 또는 정지 영상을 표시한다.

디스플레이부(150)에 표시된 영상은 렌즈 조정부(130)를 통과하여 사용자의 눈에 상이 맺힐 수 있다.

예컨대, 디스플레이부(150)는 LCD (Liquid crystal display)와 같은 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.

헤드 장착 표시 장치(100)를 사용하는 사용자의 시력은 천차만별일 수 있으며, 시력이 좋지 않아 안경을 쓰는 사용자는 안경을 착용한 채로 헤드 장착 표시 장치(100)를 착용해야 하는 불편함이 있다.

실시 예는 헤드 장착 표시 장치(100)를 착용한 사용자의 눈의 시력에 관한 정보를 검출하고, 검출된 시력에 관한 정보에 기초하여 렌즈 조정부(130)의 초점 거리를 조절함으로써, 별도로 안경을 착용하지 않더라도 사용자의 시력에 맞춘 시력 보정이 가능할 수 있고, 이로 인하여 착용감을 향상시킬 수 있고, 사용자의 어지럼증을 개선할 수 있다.

또한 실시 예는 실시 간의 사용자 눈의 시력 또는 초점을 검출하고, 검출된 결과에 따라 사용자의 시력을 보정하기 때문에, 시력 보정에 대한 시간을 단축할 수 있다.

또한 실시 예는 렌즈 조정부(130)의 초점을 자동적으로 조정하기 때문에, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 11은 도 1의 헤드 장착 표시 장치의 일 실시 예(100-1)에 따른 제1 사시도를 나타내고, 도 12는 도 11에 도시된 헤드 장착 표시 장치의 제2 사시도를 나타낸다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 헤드 장착 표시 장치(100-1)는 본체(112), 본체(112) 상에 배치되는 광학 장치(1000)를 포함할 수 있다.

본체(112)는 사용자의 헤드에 장착될 수 있는 헬멧, 안경, 고글 등과 같은 구조를 갖는 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

광학 장치(1000)는 본체(112)의 일측(예컨대, 내면)에 배치되는 제1 광학 장치(1000-1) 및 제2 광학 장치(1000-2)를 포함할 수 있다.

헤드 장착 표시 장치(100-1)는 제1 광학 장치(1000-1)와 제2 광학 장치(1000-2) 사이에 위치하는 본체(112)의 일 영역 상에 배치되는 제1 지지 유닛(114), 및 본체(112)의 가장 자리에 배치되는 제2 지지 유닛(115)을 더 포함할 수 있다.

제1 광학 장치(1000-1), 및 제2 광학 장치(1000-2) 각각은 도 1에서 설명한 반사광 센싱부(101), 렌즈 조정부(130), 및 디스플레이부(150)를 구비할 수 있다.

헤드 장착 표시 장치(100-1)는 도 1의 제어부(160)를 구비할 수 있다.

제어부(160)는 제1 본체(112)의 내측에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본체(112)의 외측면에 배치되거나 또는, 후술하는 측면 차페부(113) 또는 전면 차폐부(111)에 배치될 수도 있다.

도 1에 도시된 디스플레이부(150)는 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)의 렌즈 조정부(130)와 전면 차폐부(111) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 지지 유닛(114)은 사용자가 본체(112) 착용시 본체(112)를 사용자의 코에 안착되어 사용자의 코에 의해 지지될 수 있다.

또한 헤드 장착 표지 장치(100-1)는 본체(112)의 가장 자리에 연결되는 측면 차폐부(113) 및 본체(112)의 타 측에 배치되는 전면 차폐부(111)를 더 포함할 수 있다.

전면 차폐부(111)과 측면 차폐부(113)에 의하여, 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(100-1)를 착용한 사용자는, 외부의 광의 방해를 받지 않고 디스플레이부에 표시되는 이미지를 볼 수 있다.

본체(112)는 가상 현실 구현을 위한 헤드 장착 표시 장치(100-1)의 프레임(frame)으로 작용하므로 강도가 크고 깨지지 않는 재료, 예를 들면 금속이나 세라믹 등의 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본체(112)의 타측인 전면에 구비되는 전면 차폐부(111)와 본체(112)의 일측에 배치되는 측면 차폐부(113)은 외부로부터의 빛을 차폐할 수 있는 재료와 형상일 수 있다. 예컨대, 측면 차폐부(113)에는 그루브(g)가 마련될 수 있고, 그루브(g)는 착용자의 코에 의하여 지지될 수 있다.

제2 지지 유닛(115)은 착용자의 귀를 지지하기 위한것으로, 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)의 바깥쪽에 배치될 수 있고, 본체(112) 또는 측면 차폐부(113)와 연결될 수 있다.

헤드 장착 표지 장치(100-1)는 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)에 연결되고, 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)의 디스플레이부(150)에 구동 신호를 제공하기 위한 제1 케이블(116)을 더 구비할 수 있다.

또한 헤드 장착 표지 장치(100-1)는 제어부(160)와 연결되고, 제어부(160)를 구동하기 위한 구동 신호를 제공하기 위한 제2 케이블(118)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 케이블(116)과 제2 케이블(118)은 USB(Universal Serial Bus) 표준을 사용하는 케이블일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본체(112)에는 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1,1000-2)과 제어부(160)를 전기적으로 연결하기 위한 회로 배선 또는 회로 기판이 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)과 제어부(160)는 전기적으로 연결될 수 있다.

도 11 및 도 12에 도시된 헤드 장착 표시 장치(100-1)는 도에서 설명한 디스플레이부(150)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치는 디스플레이부(150)를 포함하지 않을 수 있고, 핸드폰, 스마트 폰 등과 같은 휴대용 무선 통신 단말기, 또는 PDF와 같은 영상 재생 장치 등을 장착하는 슬럿(slot)을 구비할 수 있다. 예컨대, 슬럿은 본체(112)에 마련될 수 있고, 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)의 전방에 위치할 수 있다. 사용자는 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)을 통하여 슬럿에 장착된 단말기 또는 영상 재생 장치에 포함된 디스플레이부의 영상을 볼 수 있다.

도 13은 도 12의 헤드 장착 표시 장치의 변형 예(100-2)에 따른 사시도를 나타낸다.

도 12와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.

도 13에 도시된 헤드 장착 표시 장치(100-2)는 제어부(160)를 구비하지 않는다.

헤드 장착 표시 장치(100-2)는 외부로부터 제1 케이블(116)를 통하여 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)의 디스플레이부(150)를 구동하기 위한 구동 신호를 제공받을 수 있다.

또한 헤드 장착 표시 장치(100-2)는 제2 케이블(118-1)를 통하여 반사광 센싱부(101)에 의하여 검출된 감지 정보(MI)를 외부의 제어부(미도시)로 전송하고, 외부의 제어부에 의하여 제공되는 제어 신호(CS)를 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)의 렌즈 조정부(130)로 전송할 수 있다.

또한 다른 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치는 제2 케이블(118-1) 대신에 외부의 제어부와 무선 통신 예컨대, 블루투스 등과 같은 단거리 무선 통신을 수행할 수 있는 송수신부를 구비할 수 있다. 예컨대, 송수신부는 무선 통신을 통하여 검출된 감지 정보(MI)를 외부의 제어부(미도시)로 전송할 수 있고, 외부의 제어부에 의하여 송신되는 제어 신호(CS)를 수신하여 제1 및 제2 광학 장치들(1000-1, 1000-2)의 렌즈 조정부(130)에 제공할 수 있다.

도 14는 다른 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치(100a)의 구성도를 나타낸다.

도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.

도 1에서는 반사광 센싱부(101)가 렌즈 조정부(130)의 후방에 위치하나, 도 14의 실시 예에서는 반사광 센싱부(101)가 렌즈 조정부(130)의 전방에 위치할 수 있다. 반사광 센싱부(101)가 렌즈 조정부(130)에 위치함으로써, 렌즈 조정부(130)에 의한 시력 측정 오차를 방지할 수 있다.

도 15는 또 다른 실시 예에 따른 헤드 장착 표시 장치(100b)의 구성도를 나타낸다.

도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.

도 15를 참조하면, 헤드 장착 표시 장치(100b)는 반사광 센싱부(101), 렌즈 조정부(130b), 디스플레이부(150a), 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.

렌즈 조정부(130b)는 도 7 및 도 8a, 도 8b에 도시된 실시 예일 수 있고, 디스플레이부(150a)는 투명 디스플레이 패널, 예컨대, 투명 LCD 또는 투명 OLED 일 수 있으며, 도 15에 도시된 헤드 장착 표시 장치(100b)는 증강 현실을 구현할 수 있다.

렌즈 조정부(130b)의 경계면(2315)의 형상을 제어함으로써, 디스플레이부(150a)를 통과하여 보이는 물체(201)에 대한 사용자의 시력을 자동으로 보정을 할 수 있다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101: 반사광 센싱부 110: 광원부
120: 미러부 130: 렌즈 조정부
140: 이미지 센서 150: 디스플레이부
160: 제어부.

Claims

제1 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈의 초점 거리를 조정하는 렌즈 조정부;
광을 상기 제1 렌즈 및 사용자 눈의 수정체를 통과시켜 상기 사용자 눈의 망막에 조사하는 미러부;
상기 사용자 눈의 망막에 의해 반사된 반사광을 통과시켜 링 형상을 갖는 반사광을 만드는 링 렌즈;
상기 링 형상을 갖는 반사광을 감지하고, 상기 링 형상의 직경에 대한 정보를 포함하는 감지 정보를 생성하는 이미지 센서; 및
상기 감지 정보에 기초하여 상기 제1 렌즈의 초점 거리를 조정하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 감지 정보에 따른 상기 링 형상의 직경과 원형의 링 형상을 갖는 표준 링의 직경 간의 차이에 기초하여 상기 사용자 눈의 원시 또는 근시의 정도를 판별하고, 판별한 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성하는 헤드 장착 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 링 형상의 직경이 상기 표준 링의 직경보다 큰 경우에, 상기 사용자 눈을 향하는 방향으로 상기 제1 렌즈를 이동시키는 헤드 장착 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 링 형상의 직경이 상기 표준 링의 직경보다 작은 경우에, 상기 사용자 눈을 향하는 방향의 반대 방향으로 상기 제1 렌즈를 이동시키는 헤드 장착 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 미러부 및 상기 이미지 센서는 상기 렌즈 조정부의 화각의 범위 밖에 배치되는 헤드 장착 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 미러부는 입사되는 빛의 40% ~ 60%를 반사시키는 헤드 장착 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 광축 방향으로 상기 제1 렌즈로부터 이격하여 배치되고, 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 헤드 장착 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 디스플레이부는 투광성 디스플레이 패널을 포함하는 헤드 장착 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 조정부는,
상기 제1 렌즈를 장착하기 위한 보빈;
상기 보빈을 수용하는 하우징;
상기 보빈 및 하우징 중 어느 하나에 배치되는 코일;
상기 보빈 및 하우징 중 나머지 다른 하나에 배치되는 마그네트를 더 포함하고,
상기 코일에 흐르는 구동 전류와 상기 마그네트 간의 상호 작용에 의하여 상기 보빈은 이동하고,
상기 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 구동 전류를 제어하는 헤드 장착 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈는 도전성 액체, 비도전성 액체, 및 상기 도전성 액체와 상기 비도전성 액체 사이에 형성되는 경계면을 포함하는 액체 렌즈 영역을 포함하고,
상기 렌즈 조정부는,
상기 도전성 액체와 접촉하는 제1 전극; 및
상기 액체 렌즈 영역 주위에 서로 이격하여 배치되고, 상기 액체 렌즈 영역과 전기적으로 분리되는 복수의 제어 전극들을 포함하는 제2 전극을 더 포함하고,
상기 제어 전극들에 제공되는 구동 전압들에 의하여 상기 경계면의 형상 및 곡률이 변하고,
상기 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 구동 전압들을 제어하는 헤드 장착 표시 장치.
렌즈의 초점 거리를 조정하는 렌즈 조정부;
사용자 눈의 망막에 의해 반사된 반사광을 통과시켜 링 형상을 갖는 반사광을 만드는 링 렌즈;
상기 링 형상을 갖는 반사광을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 정보를 출력하는 반사광 센싱부; 및
상기 렌즈 조정부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 감지 정보에 따른 상기 링 형상의 직경과 표준 링의 직경 간의 차이에 기초하여 상기 사용자 눈의 원시 또는 근시의 정도를 판별하고, 판별한 결과에 따라 원시 또는 근시의 정도에 관한 디옵터 값을 산출하고, 산출된 디옵터 값에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 헤드 장착 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 링 형상의 직경이 상기 표준 링의 직경보다 큰 경우에, 상기 사용자 눈을 향하는 방향으로 상기 렌즈를 이동시키고,
상기 링 형상의 직경이 상기 표준 링의 직경보다 작은 경우에, 상기 사용자 눈을 향하는 방향의 반대 방향으로 상기 렌즈를 이동시키는 헤드 장착 표시 장치.
제10항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 렌즈에 의하여 상기 사용자 눈의 망막에 의해 반사된 반사광의 굴절에 기인하는 상기 산출된 디옵터 값의 오차를 보상하기 위한 보상 값을 저장하는 룩업 테이블을 포함하는 헤드 장착 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 감지 정보를 분석한 결과에 따라 산출된 상기 디옵터 값에 대응하는 보상 값을 상기 룩업 테이블에서 선택하고, 선택된 보상 값에 기초하여 상기 산출된 디옵터 값을 보정하는 헤드 장착 표시 장치.