KR20150027651A - 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치에 관한 것으로, 몸체부; 상기 몸체부에 설치되고 스마트폰이 삽입될 수 있는 스마트폰 수납부; 상기 몸체부의 내부에 설치되고 양쪽 눈에 들어오는 영상의 간섭을 막아주는 칸막이부; 스마트폰 디스플레이부로 나온 빛이 사용자의 미간 쪽으로 굴절되도록 하는 제1렌즈부; 초점거리를 변화시키는 제2렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 결과, 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치에서 비교적 간단한 구조이면서도 비교적 작은 크기의 디스플레이를 갖는 스마트폰을 장착할 때 자연스러운 3차원 영상이 형성되는 효과가 있다. 또한, 스마트폰에 내장되어있는 다양한 센서의 활용도를 극대화시켜 별도의 부가적인 장비 없이 3차원 입체영상, 증강현실, 파노라마 동영상 자이로뷰어 등 다양한 소프트웨어 기술의 접목이 쉬워진다.

Description

스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치{HEAD MOUNTED DEVICE FOR INSTALLING SMARTPHONE}
본 발명은 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트폰을 장착할 경우 HMD로 동작하도록 하는 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치에 관한 것이다.
현재 3차원 영상을 디스플레이하기 위한 다양한 종류의 HMD(Head Mounted Display)가 개발되어 있고, 특허문헌 1에 개신된 HMD는 그 하나의 예이다.
그러나 특허문헌 1의 HMD의 경우, 3차원 영상을 디스플레이하기 위한 광원과 영상 정보 저장 장치 등을 갖추어야 하고, 부가적인 하드웨어(컴퓨터 또는 스마트 기기) 장비와의 인터페이스가 필요하여 장치의 비용이 비싸다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 2에서는 머리에 착용할 수 있는 두부 탑재형 장치(Head Mounted Device)을 개시하고 있고, 그 두부 탑재형 장치에 스마트폰을 결합시키면 스마트폰의 메모리, 제어장치, 디스플레이 등을 이용하여 3차원 영상을 사용자에게 보여주도록 하고 있다.
그러나 특허문헌 2의 두부 탑재형 장치(Head Mounted Device)에서, 스마트폰의 디스플레이 크기가 충분이 큰 경우에는 3차원 영상을 사용자에게 보여주는데 어려움이 없다.
도 1은 스마트폰 디스플레이 크기가 충분히 큰 경우의 광각과 시야 방향을 표시한 모습이다. 사용자의 두 눈은 정면을 바라보고 있고 광각(시야의 각도)도 충분히 넓어서 3차원 영상이 눈에 꽉 찬 느낌을 줄 수 있다.
그러나 스마트폰 디스플레이 크기가 작은 경우에는 그렇지 않다.
도 2는 스마트폰 디스플레이 크기가 작은 경우의 광각과 시야 방향을 표시한 모습이다. 사용자의 두 눈의 시야 방향은 가운데로 몰려 있고, 광각은 좁다. 따라서 사용자는 3차원 영상이 어색하게 느껴지게 된다.
이때 특허문헌 3의 도면 5와 같은 광학 장치를 추가하면, 디스플레이의 크기가 작더라도 사용자의 두 눈은 정면을 바라보고 광각은 넓어지도록 할 수 있다.
도 3은 종래 광학장치(특허문헌 3의 도면 5)의 개념도이다.
디스플레이(3)으로부터 나온 빛은 렌즈(4)와 직각 프리즘 형태의 반사경(11), 확대 렌즈(6, 6'), 반사경(8, 8')을 거쳐 사용자의 눈에 이르게 된다.
그러나 도 3의 광학장치는 구조가 복잡하고 소형화에 불리하다.
특허문헌 1: 국내 공개특허 10-1999-0048195호(공개일: 1999.07.05.) 특허문헌 2: 미국 공개특허 US 2012/0050144 A1(공개일: 2012.03.01.) 특허문헌 3: 국내 공개특허 10-2000-0049812호(공개일: 2000.08.05.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치에서 비교적 간단한 구조이면서도 비교적 작은 크기의 디스플레이를 갖는 스마트폰을 장착할 때 자연스러운 3차원 영상이 형성되도록 하는 것이다.
또한, 최신 HMD는 다양한 센서가 내장되어 있지만, 스마트폰에서 활용하기에는 다양한 문제점과 비용이 발생한다. 하지만 본 발명으로 스마트폰에 내장되어있는 센서기술을 그대로 활용함으로써 3차원 입체영상 뿐 아니라 증강현실(AR, Augmented Reality), 파노라마 동영상 자이로뷰어 등의 모바일 기술개발 및 활성화에 기여한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치는, 몸체부; 상기 몸체부에 설치되고 스마트폰이 삽입될 수 있는 스마트폰 수납부; 상기 몸체부의 내부에 설치되고 양쪽 눈에 들어오는 영상의 간섭을 막아주는 칸막이부; 스마트폰 디스플레이부로 나온 빛이 사용자의 미간 쪽으로 굴절되도록 하는 제1렌즈부; 초점거리를 변화시키는 제2렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 몸체부에는 카메라 홀이 형성될 수 있다.
상기 두부 탑재형 장치는 덮개부를 더 포함할 수 있다.
상기 두부 탑재형 장치는 얼굴 지지대를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체부는 접을 수 있는 구조로 될 수 있다.
상기 몸체부와 상기 얼굴 지지대는 접을 수 있는 구조로 되어 있고, 상기 얼굴지지대는 상부 얼굴 지지대와 하부 얼굴 지지대로 나누어져 있고, 상부 얼굴 지지대와 하부 얼굴 지지대 사이에는 스프링이 설치될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 본 발명은 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치에서 비교적 간단한 구조이면서도 비교적 작은 크기의 디스플레이를 갖는 스마트폰을 장착할 때 자연스러운 3차원 영상이 형성되는 효과가 있다.
또한, 스마트폰에 내장되어있는 다양한 센서의 활용도를 극대화시켜 별도의 부가적인 장비 없이 3차원 입체영상, 증강현실, 파노라마 동영상 자이로뷰어 등 다양한 소프트웨어 기술의 접목이 쉬워진다.
도 1은 스마트폰 디스플레이 크기가 충분히 큰 경우의 광각과 시야 방향을 표시한 모습
도 2는 스마트폰 디스플레이 크기가 작은 경우의 광각과 시야 방향을 표시한 모습
도 3은 종래 광학장치의 개념도
도 4는 본 발명의 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치의 개념도
도 5는 몸체부의 덮개부가 닫힌 모습
도 6은 몸체부의 덮개부가 열린 모습
도 7은 몸체부가 접히기 전 모습
도 8은 몸체부가 반 정도 접힌 모습
도 9는 몸체부가 완전히 접힌 모습
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치의 개념도이다.
본 발명에 의한 두부 탑재형 장치(100)은 몸체부(110), 스마트폰 수납부(111), 칸막이부(112), 제1렌즈부(113), 제2렌즈부(114), 카메라 홀(115), 두부 고정부(150)를 포함한다.
몸체부(110)는 다른 구성요소들{예를 들면, 스마트폰 수납부(111), 칸막이부(112), 제1렌즈부(113), 제2렌즈부(114), 카메라 홀(115), 두부 고정부(150)}이 설치되는 골격의 역할을 한다. 몸체부는 외부로부터 들어오는 빛을 차단하여 스마트폰 디스플레이부의 영상이 선명하게 보이도록 하는 것이 바람직하다. 스마트폰 수납부(111)에는 스마트폰이 삽입되는 공간이다. 칸막이부(112)는 몸체부(110) 내부에 형성되는 칸막이로서, 양쪽 눈에 들어오는 영상의 간섭을 막아준다. 즉 사용자의 왼쪽 눈에는 스마트폰 디스플레이부의 왼쪽 영상만 보이도록 하고 사용자의 오른쪽 눈에는 스마트폰 디스플레이부의 오른쪽 영상만 보이도록 한다.
따라서 양쪽 눈에 서로 다른 영상이 보이므로 입체영상을 쉽게 구현할 수 있다.(입체영상의 구현 방법는 양쪽 눈으로 보는 물체 모습의 각도 차이를 관측자가 인지할 수 있도록 하는 것이다. 예를 들면, 하나의 사물을 좌우 2개의 카메라로 촬영하고 왼쪽 카메라로 찍은 영상은 왼쪽 눈에 보이게 하고 오른쪽 카메라로 찍은 영상은 오른쪽 눈에 보이게 하면, 그 2개의 영상을 보는 사람은 입체적인 영상을 인식하게 된다.)
제1렌즈부(113)는 얇은 프리즘 형태로 되어 있고 스마트폰 디스플레이부로 나온 빛이 사용자의 미간 쪽으로 굴절되도록 한다. 스마트폰 디스플레이부에서 나온 빛이 사용자 눈의 앞 방향에서 입사하도록 굴절시켜준다.
제2렌즈부(114)는 볼록 렌즈 형태로 되어 있어서 초점거리를 변화시켜 준다. 스마트폰 디스플레이부가 좁더라도 제2렌즈부(104)에 의해 광각이 넓어져서 3차원 영상이 눈에 꽉 찬 느낌을 줄 수 있다. 또한 초점거리를 변화시켜 주므로 스마트폰 디스플레이부와 눈 사이의 거리가 너무 가깝더라도 사용자 눈의 망막에 정확한 상이 맺힐 수 있게 된다.
카메라 홀(115)은 스마트폰의 카메라가 형성된 위치에 대응되도록 형성된 구멍이다. 두부 탑재형 장치(100)에 삽입된 스마트폰의 카메라는 카메라 홀(115)을 통해 외부의 영상을 촬영할 수 있다.
카메라 홀(115)을 통해 외부의 영상을 촬영하면, 그 영상 위에 다른 영상을 추가하여 증강현실을 구현할 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 증강현실이란 현실의 이미지 위에 가상의 이미지를 결합하여 표시하는 것을 의미하는데, 카메라 홀(115)를 통해 활영한 외부의 실제 영상 위에 다른 영상을 결합시켜 스마트폰 디스플레이부에 표시하면 증강현실을 구현할 수 있다.
두부 고정부(150)는 두부 탑재형 장치(100)를 사용자의 머리에 고정시켜준다. 두부 고정부(150)는 도 4에서와 같이 안경 다리와 같은 모양일 수도 있고, 헤어 밴드와 같은 모양으로 구현할 수도 있으며, 그 외 다양한 방법으로 구현할 수 있다.
두부 탑재형 장치(100)에 스마트폰을 삽입하면 스마트폰의 버튼이나 터치 스크린에 의해서 명령을 입력하기가 어려우므로, 스마트폰의 마이크나 자이로 센서, 가속도 센서 등을 이용하여 필요한 명령을 입력하도록 하는 것이 바람직하다.
또 스마트폰의 자이로센서, 가속도센서 등을 이용하여 사용자의 움직임(예를 들어, 위치 이동이나 머리의 방향 변동 등)을 측정하고, 사용자의 움직임에 따라 스마트폰의 디스플레이 영상이 변경되도록 하면(예를 들어, 고개를 왼쪽으로 돌리면 원래 영상의 왼쪽 부분의 영상이 보여지도록 디스플레이 영상이 변경되도록 하면), 좀 더 현실감있는 가상현실을 즐길 수 있다. 이러한 가상현실을 구현할 때 디스플레이 화면과 눈과의 거리 또는 디스플레이 화면의 방향의 일정하지 않거나 흔들린다면 가상현실의 현실감이나 몰입도가 떨어지게 되는데, 본 발명의 두부 탑재형 장치는 스마트폰의 디스플레이 화면과 눈과의 상대적 위치를 고정시켜줌으로써, 현실감과 몰입도를 높여준다.
몸체부(110)의 전면에는 덮개부(116)가 형성될 수 있다. 몸체부(110)과 덮개부(116)은 힌지에 의해 결합되어 덮개부(116)를 열고 닫을 수 있다.
도 5는 몸체부의 덮개부가 닫힌 모습이고, 도 6은 몸체부의 덮개부가 열린 모습이다. 도 6처럼 덮개부(116)를 열어서 스마트폰을 스마트폰 수납부(111)에 삽입한 후, 도 5처럼 덮개부(116)를 닫을 수 있다.
몸체부(110)는 접이식으로 만들어, 휴대의 편의성을 향상시킬 수 잇다.
도 7은 몸체부가 접히기 전 모습이고, 도 8은 몸체부가 반 정도 접힌 모습이고, 도 9는 몸체부가 완전히 접힌 모습이다.
몸체부(110)의 중심에는 몸체 힌지부(117)가 형성되어 있어서, 몸체 힌지부(117)를 중심으로 몸체부(110)를 접을 수 있다.
몸체부(110)에는 얼굴 지지대(120, 125)가 결합될 수 있다.
얼굴 지지대(120, 125)는 얼굴에 맞닫는 부분으로 얼굴의 형상에 따라 오목한 면을 형성할 수 있다. 또한 얼굴에 맞닿는 부분에는 스펀치 등을 붙일 수도 있다.
얼굴 지지대(120, 125)에는 2개의 부분, 즉 상측 얼굴 지지대(120)와 하측 얼굴 지지대(125)로 구성되며, 각각의 얼굴 지지대에는 지지대 돌출부(121)가 2개씩 형성되어 있다. 몸체부(110)에는 몸체부 홀(118)이 4개 형성되어 지지대 돌출부(121)가 삽입될 수 있다. 상측 얼굴 지지대(120)와 하측 얼굴 지지대(125) 사이에는 스프링(130)이 설치된다. 스프링(130)의 탄성력에 의해 상측 얼굴 지지대(120)와 하측 얼굴 지지대(125) 사이의 간격이 커져 있는 상태에서는 얼굴 지지대(120,125)가 몸체부(110)에 삽입될 수가 없다. 4개의 지지대 돌출부(121)를 위아래에서 누르면 상측 얼굴 지지대(120)와 하측 얼굴 지지대(125) 사이의 간격이 작아지면서 얼굴 지지대(120,125)는 몸체부(110)에 삽입할 수 있는 상태가 된다. 얼굴 지지대(120,125)에는 별도의 지지대 힌지부(127)이 형성되어 있어서, 몸체부(110)를 접을 때 얼굴 지지대(120,125)도 접히게 된다.
100: 두부 탑재형 장치 110: 몸체부
111: 스마트폰 수납부 112: 칸막이부
113: 제1렌즈부 114: 제2렌즈부
115: 카메라 홀 116: 덮개부
117: 몸체 힌지부 118: 몸체부 홀
120, 125: 얼굴 지지대 121: 지지대 돌출부
130: 스프링 150: 두부 고정부

Claims (6)

  1. 몸체부(110);
    상기 몸체부에 설치되고 스마트폰이 삽입될 수 있는 스마트폰 수납부(111);
    상기 몸체부의 내부에 설치되고 양쪽 눈에 들어오는 영상의 간섭을 막아주는 칸막이부(112);
    스마트폰 디스플레이부로 나온 빛이 사용자의 미간 쪽으로 굴절되도록 하는 제1렌즈부(113);
    초점거리를 변화시키는 제2렌즈부(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부(110)에는 카메라 홀(115)이 형성된 것을 특징으로 하는 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    덮개부(116)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    얼굴 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부(110)는 접을 수 있는 구조로 된 것을 특징으로 하는 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 몸체부(110)와 상기 얼굴 지지대는 접을 수 있는 구조로 되어 있고,
    상기 얼굴지지대는 상부 얼굴 지지대(120)와 하부 얼굴 지지대(125)로 나누어져 있고, 상부 얼굴 지지대(120)와 하부 얼굴 지지대(125) 사이에는 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트폰이 장착되는 두부 탑재형 장치.
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