KR20180041816A - 휴대폰 고정 케이스를 구비한 헤드마운트 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이스 본체와, 상기 케이스 본체에 장착되어 수직 방향으로 이동하 수직 이동부와, 제1수평이동 플레이트와 제1수평 고정편 및 제1랙을 포함하는 제1수평 이동부와, 제2수평이동 플레이트와 제2수평 고정편 및 제2랙을 포함하는 제2수평 이동부와, 상기 제2수평이동 플레이트 상부에 일체화되어 형성되며 하면에 제3랙이 형성되어 있는 수평 바와, 상기 제1랙과 제3랙에 각각 맞물리는 제1피니언과, 상기 제2랙과 맞물리는 제2피니언과, 상기 제2피니언의 회전을 탄성적으로 제어하는 걸림쇠와, 상기 제1수평 이동부와 제2수평 이동부의 수평 이동을 탄성적으로 제한하는 압축 스프링과, 상기 수직 이동부의 수직 방향 이동을 탄성적으로 제한하는 인장 스프링을 포함하는 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이를 제공한다.

Description

휴대폰 고정 케이스를 구비한 헤드마운트 디스플레이 {Head mounted display with fixing case for mobile phone}

본 발명은 헤드마운트 디스플레이에 관한 것으로서, 상세하게는 휴대폰의 착탈이 용이하고 다양한 사이즈의 휴대폰을 고정할 수 있는 휴대폰 고정 케이스를 구비한 헤드마운트 디스플레이를 제안한다.

스마트폰의 보급이 급속히 늘어나고 성능이 크게 개선되어 스마트폰으로 영상을 시청하는 빈도와 시간이 크게 늘어나는 추세이다. 그런데 스마트폰은 화면의 크기가 제한적이어서 2차원 영상을 그대로 시청하기에는 부족함이 많고, 휴대폰의 특성상 화면 크기를 키우는 데도 한계가 있으며, 스마트폰 자체만으로 3D 데이터를 구현하여 고해상도 입체영상으로 시청하는 것이 불가능하다.

스마트폰 사용자들의 입체영상 관람욕구에 부응하기 위하여 스마트폰 영상을 입체영상으로 볼 수 있게 하는 기술들이 제안된 바 있다. 2차원 영상을 3차원 영상으로 변환하는 방식에 의해 무안경식으로 랜티큘러 막을 디스플레이에 부착하여 입체 영상을 볼 수 있도록 하는 기술이 그 일예다. 그러나 이 기술에 의한 입체영상은 3D TV 등에서와 같이 애초에 3차원 영상을 염두에 두고 제작한 3D 영상과 3D 전용 디스플레이에서 제공되는 영상에 비해서는 입체감이 떨어진다.

한편, 신체에 직접 착용될 수 있는 형태의 다양한 전자장치들이 개발되고 있다. 이러한 장치들은 보통 웨어러블(Wearable) 전자장치라 불리우며 신체에 직접 착용됨에 따라, 이동성 및 사용자의 접근성이 향상될 수 있다. 신체의 어느 일부분에 착용되는 웨어러블 전자장치의 일 예로서, 사용자의 두부 또는 머리에 장착되어 영상을 표시하는 헤드 마운트 디스플레이 장치(Head-mounted display Apparatus, HMD), 스마트 안경, 스마트 시계 또는 밴드, 의복형 장치, 장갑형 장치 등을 포함하며, 인체의 일부 또는 의복에 탈 부착 가능한 다양한 형태를 가질 수 있고, 특히 HMD는 고글 형상 또는 안경 형상으로 형성될 수 있다.

헤드 마운트 디스플레이 장치는 휴대용 이동통신 단말기를 디스플레이로서 이용하고, 이를 헤드 마운트 디바이스에 장착한 상태에서 내장된 3D 안경(렌즈)을 이용함으로써, 이동성에 의해 단말기를 따로 휴대하여 들고 다녀야 하는 불편을 해결할 수 있다. 예를 들어, 헤드 마운트 디스플레이 장치의 디스플레이는 사용자의 눈과 대면하는 위치에서 영상을 출력할 수 있고, 또한 사용자와 디스플레이 사이에 렌즈가 위치되어 사용자의 시력 보정을 할 수 있다.

렌즈 쌍이 내장된 헤드 마운트 디스플레이 장치의 경우 스마트폰을 오랜 시간 동안 계속 들고 있어야 하는 불편함이 제거되지만, 디스플레이와 일정한 거리, 각도 등 정확한 초점을 유지해야 하며, 스마트폰의 디스플레이와 렌즈 간의 초점이 제대로 맞지 않을 경우 어지럼증이나 눈의 피로 현상이 나타나는 문제가 있다.

특히 스마트폰 등 디스플레이를 포함하는 휴대폰을 장치 전면에 고정하여 움직임이 없도록 하는 것이 가상현실이나 입체영상 등을 안정적으로 시청하는데 매우 중요하다. 공개특허 10-2016-0026429에 따르면, 휴대폰의 기울어짐을 방지하여 편안한 영상을 제공할 수 있도록 위치 조정부를 제안하고 있다. 이 경우 기울어짐을 방지하기 위한 탄성 부재를 포함하고 있으나, 휴대폰의 각 측면이 고정되지 않기 때문에 장치 사이즈와 정확하게 일치하는 휴대폰만 사용할 수 밖에 없는 한계가 있다. 또한, 등록특허 10-1419007에 따르면, 스마트폰용 헤드마운트형 스테레오스코피 장치를 제안하고 있는데, 휴대폰의 사이즈에 따라 가변형으로 고정할 수 있는 케이스가 없어 다양한 사이즈의 휴대폰에 적용하기에는 역시 한계가 있다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 휴대폰의 착탈이 용이한 휴대폰 고정 케이스를 구비한 헤드마운트 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 사이즈의 휴대폰을 고정할 수 있는 휴대폰 고정 케이스를 구비한 헤드마운트 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 영상 시청 시 휴대폰의 흔들림이나 위치 변화가 없도록 고정력이 개선된 휴대폰 고정 케이스를 구비한 헤드마운트 디스플레이를 제공하는 것이다.

기타, 본 발명의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 휴대폰과 양안 렌즈가 장착되는 내부 공간이 구비된 본체와, 상기 휴대폰을 본체 전면에 장착하기 위한 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이에 있어서, 휴대폰이 내장되어 고정되는 케이스 본체와, 상기 케이스 본체에 장착되어 수직 방향으로 이동하며, 수직이동 플레이트와 이 수직이동 플레이트 일측에 장착된 수직 고정편을 포함하는 수직 이동부와, 상기 케이스 본체에 장착되어 수평 방향으로 이동하며, 제1수평이동 플레이트와 제1수평이동 플레이트 일측에 장착된 제1수평 고정편 및 제1수평이동 플레이트 상부 후면에 형성된 제1랙을 포함하는 제1수평 이동부와, 상기 케이스 본체에 장착되어 수평 방향으로 이동하며, 제2수평이동 플레이트와 제2수평이동 플레이트 일측에 장착된 제2수평 고정편 및 제2수평이동 플레이트 상부 후면에 형성된 제2랙을 포함하는 제2수평 이동부와, 상기 제2수평이동 플레이트 상부에 일체화되어 형성되며, 하면에 제3랙이 형성되어 있는 막대 형상의 수평 바와, 상기 제1수평 이동부의 제1랙과 상기 수평 바의 제3랙에 각각 맞물리는 제1피니언과, 상기 제2수평 이동부의 제2랙과 맞물리는 제2피니언과, 상기 제2피니언에 탄성적으로 결합되어 제2피니언의 회전을 탄성적으로 제어하는 걸림쇠와, 상기 제1수평 이동부 또는 제2수평 이동부와 케이스 본체 내면에 삽입되어 제1수평 이동부와 제2수평 이동부의 수평 이동을 탄성적으로 제한하는 압축 스프링과, 상기 수직 이동부에 연결되어 수직 이동부의 수직 방향 이동을 탄성적으로 제한하는 인장 스프링을 포함하는 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1수평이동 플레이트와 제2수평이동 플레이트가 상호 연동하여 좌우폭이 변화되어 제1수평 고정편과 제2수평 고정편으로 휴대폰의 제1측면을 고정하며, 상기 수직이동 플레이트가 상하 방향으로 탄성 이동하여 수직 고정편과 케이스 본체의 내면으로 휴대폰의 제2측면을 고정한다.

또한, 본 발명의 휴대폰 고정 케이스는 상기 걸림쇠를 눌러 걸림쇠와 제2피니언의 결합을 해제하면 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 상기 압축 스프링의 탄성력에 의해 케이스 본체 내부에서 좁혀진다.

반면, 상기 제1수평 고정편 또는 제2수평 고정편에 외력을 가하여 당기면 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 동시에 서로 멀어지도록 이동하며, 제1수평 고정편 또는 제2수평 고정편에 가해진 외력을 제거하게 되면 상기 걸림쇠가 제2피니언의 회전을 제한하여 제1수평 이동부와 제2수평 이동부 간의 거리가 고정된다.

본 발명에 있어서, 상기 제1수평 이동부, 제2수평 이동부, 수직 이동부의 외측면을 보호하는 보호 커버를 더 포함할 수 있고, 상기 제1수평 고정편, 제2수평 고정편, 수직 고정편은 상기 보호 커버에 의해 수평 이동 또는 수직 이동이 일정한 범위 내로 제한되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 휴대폰 고정 케이스는 또한 휴대폰의 발열을 공냉시키기 위하여 케이스 본체에 통풍구가 마련되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 휴대폰 등 디스플레이를 포함하는 전자기기를 헤드마운트 디스플레이에 장착할 때 착탈 및 고정이 용이하고, 특히 버튼으로 원터치 방식에 의해 쉽게 휴대폰을 고정할 수 있다.

또한, 크기와 길이가 다른 다양한 스마트폰에 적용하거나 호환이 가능하며, 예를 들어 4 ~ 6inch 범위의 스마트폰도 헤드마운트 디스플레이에 쉽게 장착하고, 장착 내지 삽입된 휴대폰을 안정적으로 고정할 수 있어, 편안한 영상 시청이 가능하다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 헤드마운트 디스플레이를 보인 분해사시도
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 휴대폰 고정 케이스를 도시한 정면도 및 사시도
도 3a 및 3b는 휴대폰 고정 케이스의 수직 이동부와 수평 이동부를 보인 사시도
도 4는 보호 커버를 분리한 상태를 보인 사시도
도 5는 보호 커버와 수평 이동부 및 수직 이동부를 보인 사시도
도 6은 수평 이동부를 보인 사시도
도 7은 수평 이동부가 최대 거리로 이격된 모습을 보인 정면도
도 8은 수평 이동부가 최소 거리로 이격된 모습을 보인 정면도
도 9는 휴대폰 고정 케이스 내부에 장착되는 스프링을 보인 정면도
도 10은 휴대폰 장착을 위해 수평 이동부와 수직 이동부를 확장시킨 모습을 보인 정면도
도 11은 수평 이동부를 동작시켜 수평 간격을 조절하는 모습을 보인 사시도
도 12는 수직 이동부를 동작시켜 수직 간격을 조절하는 모습을 보인 사시도
도 13은 렌즈 조절기의 전체 구조를 보인 평면도
도 14a 및 14b는 렌즈 조절기의 렌즈 간격조절 동작을 보인 모식도
도 15a 및 15b는 렌즈 조절기의 또 다른 렌즈 간격조절 동작을 보인 모식도
도 16a 및 16b는 렌즈 조절기의 초점 조절 동작을 보인 모식도

본 발명은 휴대폰과 양안 렌즈가 장착되는 내부 공간이 구비된 본체와, 상기 휴대폰을 본체 전면에 장착하기 위한 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명은 헤드마운트 디스플레이 장치에 장입되어 디스플레이를 제공하는 휴대폰의 자동 착탈 내지 고정 기능을 제공하는 휴대폰 고정 케이스를 제안한다.

도 1a 및 1b를 참조하면, 본 발명의 헤드마운트 디스플레이(100)를 구성하는 주요 부품들이 도시되어 있다.

본체(110)의 전방으로는 렌즈 조절기(200)와 휴대폰 고정 케이스(300)가 장착되고, 맨 앞쪽으로는 겉커버(130)가 결합된다. 렌즈 조절기는 본체 내부의 사용자 양안에 대응되는 부분에 렌즈부가 위치하도록 장착된 상태에서 상부의 조절 버튼을 이용하여 렌즈의 초점 거리와 렌즈간 간격이 조절된다. 휴대폰 고정 케이스는 본체 앞쪽으로 겉커버가 결합된 상태에서 본체 측면의 개구부(112)를 통해 슬라이딩되어 본체와 결합된다. 본체의 후방에는 사용자의 얼굴, 특히 사용자의 눈을 포함하는 상부면이 본체와 안정감있게 밀착하도록 프레임(120)이 결합된다. 도시되지 았았으나 본체의 측면에는 헤드마운트 디스플레이를 사용자의 머리에 고정할 수 있도록 길이 조절이 가능한 고정끈이 장착될 수 있다.

도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 휴대폰 고정 케이스(300)를 도시한 것이다. 케이스 본체(301) 내면에는 스마트폰 등 다양한 사이즈의 휴대폰(400)이 내장된다. 케이스 본체는 대략 직사각 형태의 구조물로서 통상적인 휴대폰 보다는 사이즈가 크게 형성되며, 휴대폰의 동작 시 휴대폰의 발열을 공냉시키기 위하여 케이스 본체에 통풍구(302)가 마련되어 있다.

케이스 본체 내에서 다양한 사이즈의 휴대폰을 안정적으로 고정하여, 헤드마운트 디스플레이를 이용할 때 휴대폰이 흔들리거나 좌우 또는 상하로 위치가 변경되지 않도록 하게 위해 본 발명은 착탈 및 고정이 용이한 메카니즘을 제공한다.

구체적으로 본 발명의 휴대폰 고정 케이스는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 케이스 본체 내에 장착되어 일방향으로 이동 가능한 수직 이동(340)부와 제1수평 이동부(320), 및 제2수평 이동부(330)를 포함한다. 수직 이동부와 수평 이동부는 보호 커버(312, 313, 314)에 의해 전방이 부분적으로 차폐된다. 제1보호커버(312)는 제1수평 이동부에 대응하며, 제2보호커버(313)는 제2수평 이동부에 대응하고, 중앙 보호커버(314)는 수직 이동부에 각각 대응한다. 보호 커버는 수평 이동부와 수직 이동부를 케이스 본체 내에 장입되도록 지지하면서 후술하는 바와 같이 각 이동부의 이동 거리를 일정 수준으로 제한하는 역할도 하다.

도 4는 보호 커버(310)를 분리한 상태를 보인 사시도로서 제1보호커버(312), 제2보호커버(313), 중앙 보호커버(314)가 각각 분리된 형태로 되어 있으나, 필요에 따라 예를 들어 하나의 구조로 형성된 보호 커버가 사용될 수도 있다. 도 5는 보호 커버와 수평 이동부 및 수직 이동부를 보인 사시도로서, 상기 보호 커버는 제1수평 이동부, 제2수평 이동부, 수직 이동부의 외측면을 보호하는 한편, 휴대폰 고정 케이스에 장입되는 휴대폰이 케이스 내에서 직접 접촉하는 표면을 제공한다.

수직 이동부는 수직이동 플레이트(341)와 이 수직이동 플레이트 일측에 장착된 수직 고정편(342)을 포함하며 케이스 본체 내부에서 상하 방향으로 이동 가능하다. 제1수평 이동부는 제1수평이동 플레이트(321)와 제1수평 고정편(322)을 포함하며, 제2수평 이동부는 제2수평이동 플레이트(331)와 제2수평 고정편(332)을 포함하고, 각각의 수평 이동부는 케이스 본체 내부에서 좌우 방향으로 이동 가능하다. 상기 제1수평 고정편, 제2수평 고정편, 수직 고정편은 상기 보호 커버에 의해 수평 이동 또는 수직 이동이 일정한 범위 내로 제한된다.

도 6은 수평 이동부의 후면을 보인 사시도로서, 케이스 본체에 장착되어 수평 방향으로 이동하는 제1수평 이동부는 제1수평이동 플레이트(321) 상부 후면에 제1랙(rack)(323)이 형성되어 있고, 제2수평 이동부는 제2수평이동 플레이트(331) 상부 후면에 제2랙(333)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제2수평이동 플레이트 상부에는 막대 형상의 수평 바(334)가 일체화되어 측방향으로 선형적으로 길게 형성되어 있고, 수평 바 하면에는 제3랙(335)이 형성되어 있다.

상기 제1수평 이동부의 제1랙(323)과 상기 수평 바의 제3랙(335)에는 제1피니언(352)이 각각 맞물려 있다. 또한, 상기 제2수평 이동부의 제2랙(333)에는 제2피니언(353)이 맞물려 있다. 제2피니언에는 후술하는 바와 같이 걸림쇠가 탄성적으로 결합된다. 제1피니언과 제2피니언은 케이스 본체 내에 위치가 고정된 채로 회전만 가능하며, 제1피니언의 회전을 통해 제1수평 이동부와 제2수평 이동부의 수평 이동 동작이 연동된다. 즉, 제1수평 이동부 또는 제2수평 이동부 중 어느 한 쪽이 좌우로 이동하는 경우 제3랙(335)과 제1피니언(352) 및 제1랙(323) 간의 랙앤피니언 동작에 의해 제1수평 이동부와 제2수평 이동부가 함께 이동하며, 그 이동 방향은 서로 반대가 된다. 이에 따라 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 서로 가까와지거나 멀어지는 방향으로 동시에 움직일 수 있다.

이러한 동작에 대해 도 7과 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7은 수평 이동부가 최대 거리로 이격된 모습을 보인 것으로, 제1수평이동 플레이트(321)가 오른쪽으로 이동하게 되면 제1랙(323)이 제1피니언(352)을 반시계 방향으로 회전시키고 이에 따라 수평 바의 제3랙(335)을 왼쪽으로 밀어낸다. 이에 따라 제2수평이동 플레이트(331)가 왼쪽으로 이동하여 결과적으로 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 서로 멀어지게 되며, 이 경우 제2랙(333)이 왼쪽으로 이동하면서 제2피니언(353)은 시계 방향으로 회전하게 된다. 제2수평이동 플레이트(331)를 왼쪽으로 이동시키는 경우에도 동일한 메카니즘에 의해 제1수평이동 플레이트(321)가 오른쪽으로 이동하게 된다.

도 8은 수평 이동부가 최소 거리로 이격된 모습을 보인 것으로, 제1수평이동 플레이트(321)가 왼쪽으로 이동하게 되면 제1랙(323)이 제1피니언(352)을 시계 방향으로 회전시키고 이에 따라 수평 바의 제3랙(335)을 오른쪽으로 당긴다. 이에 따라 제2수평이동 플레이트(331)가 오른쪽으로 이동하며, 이 경우 제2랙(333)이 왼쪽으로 이동하면서 제2피니언(353)은 반시계 방향으로 회전하게 된다. 제2수평이동 플레이트(331)를 오른쪽으로 이동시키는 경우에도 동일한 메카니즘에 의해 제1수평이동 플레이트(321)가 왼쪽으로 이동하며, 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 서로 가까와지게 된다.

이와 같이 각 수평이동 플레이트에 형성된 랙과 수평 바의 랙 및 피니언간의 상호 작용으로 두 수평 이동부는 서로 연동되어 좌우 방향의 이동이 동시에 발생된다. 이와 같은 이동 동작에 탄성적인 제한을 가하기 위해 본 발명에서는 각 구성 요소별로 별도의 탄성 수단을 포함하며, 제2피니언을 회전 동작을 제한하여 수평 이동부의 이동을 제어할 수 있다.

도 9를 참조하면 제2피니언(353)에는 걸림쇠(354)가 결합되어 있고, 이 걸림쇠는 제2피니언의 회전을 탄성적으로 제어하여 수평 이동부의 이동 동작을 멈추거나 진행시키는 기능을 한다. 이를 위하여 걸림쇠 상면에는 걸림쇠 돌기(354a)가 형성되어 있고, 이 돌기에 압축 스피링 형태의 걸림쇠 스프링(363)이 삽입되어 걸림쇠에 하방으로 탄성력을 가한다. 제2피니언은 외력에 의해 걸림쇠의 탄성력을 극복하면서 회전할 수 있지만, 외력이 제거되면 걸림쇠에 고정되어 회전이 제한된다.

걸림쇠 후방으로는 걸림쇠 버튼(351)이 배치되어 있고, 이 버튼은 케이스 본체 외부로 노출되어 사용자가 손으로 버튼을 누르는 동작에 의해 걸림쇠를 회동시키며 이에 따라 걸림쇠와 제2피니언의 결합 상태를 해제할 수 있다.

본 발명에서 상기 제1수평 이동부 또는 제2수평 이동부와 케이스 본체 내면에 삽입되어 제1수평 이동부와 제2수평 이동부의 수평 이동을 탄성적으로 제한하는 압축 스프링을 포함할 수 있다. 도 9의 실시예에는 제1수평 이동부 쪽에 압축 스프링(362)이 장착되며, 이를 위하여 제1수평이동 플레이트 후면에는 걸림 돌기(320a)가 형성될 수 있고, 여기에 압축 스프링의 일단이 삽입된 채로 타단은 케이스 본체 내면에 접촉하게 된다. 압축 스프링은 제1수평이동 플레이트에 지속적으로 (제2수평이동 플레이트 방향으로) 밀어내는 탄성력을 가하여 제1수평 이동부와 제2수평 이동부가 항상 가까와지려는 방향으로 힘을 받도록 한다. 이러한 작용에 의해 두 수평 이동부는 본체 케이스 내부에 장입되는 핸드폰에 수평적으로 고정력을 가하게 된다.

또한, 본 발명에서 수직 이동부에 연결되어 수직 이동부의 수직 방향 이동을 탄성적으로 제한하는 인장 스프링을 포함하는 것이 바람직하다. 도 9의 실시예에서 수직이동 플레이트 후면에는 삽입 돌기(340a)가 형성되어 있고, 이 돌기에 인장 스프링(364)의 일단이 삽입되며, 타단은 보호 커버나 본체 케이스 내면에 고정된다. 이러한 상태에서 압축 스프링이 수직이동 플레이트에 하방으로 탄성력을 가하여 당기게 되며, 이에 따라 수직 이동부는 본체 케이스 내부에 장입되는 핸드폰에 하방으로 고정력을 가하게 된다.

이하에서는 본 발명의 헤드마운트 디스플레이를 이용하기 위해 휴대폰을 고정 케이스에 장착하기 위한 구체적인 동작을 설명한다.

도 10은 휴대폰 장착을 위해 수평 이동부와 수직 이동부를 확장시킨 모습을 보인 것으로, 휴대폰 고정 케이스의 수직 이동부(340)는 위쪽으로 당겨서 수직 거리를 최대한으로 조정할 수 있고, 제1수평 이동부(320) 또는 제2수평 이동부를 바깥 방향으로 당겨서 수평 거리를 최대한으로 조정할 수 있다. 이 상태에서 휴대폰을 본체 케이스 내부에 장입하고, 수직 사이즈(휴대폰의 폭 방향 사이즈) 및 수평 사이즈(휴대폰의 길이 방향 사이즈)에 맞게 각 이동부의 위치를 변화시켜 휴대폰을 케이스 내에 고정할 수 있다.

즉, 제1수평이동 플레이트와 제2수평이동 플레이트가 상호 연동하여 좌우폭이 변화되어 제1수평 고정편과 제2수평 고정편으로 휴대폰의 제1측면을 고정하게 되며, 수직이동 플레이트가 상하 방향으로 탄성 이동하여 수직 고정편과 케이스 본체의 내면으로 휴대폰의 제2측면을 고정하게 된다.

도 11은 수평 이동부를 동작시켜 수평 간격을 조절하는 모습을 보인 것으로, 걸림쇠 버튼(351)으로 걸림쇠를 눌러 걸림쇠와 제2피니언의 결합을 해제하면 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 전술한 압축 스프링(362)의 탄성력에 의해 케이스 본체 내부에서 좁혀지게 된다.

한편, 상기 제1수평 고정편(322) 또는 제2수평 고정편(332)에 외력을 가하여 당기면 제1수평동 플레이트(321)와 제2수평이동 플레이트(331)는 동시에 서로 멀어지도록 이동하며, 제1수평 고정편 또는 제2수평 고정편에 가해진 외력을 제거하게 되면 상기 걸림쇠가 제2피니언의 회전을 제한하여 제1수평 이동부와 제2수평 이동부 간의 거리가 고정된다. 이 상태에서 다시 걸림쇠 버튼을 눌러 걸림쇠와 제2피니언의 결합을 해제하면 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 다시 좁혀지게 된다. 즉, 고정되어 있는 제1수평 이동부와 제2수평 이동부를 (걸림쇠 버튼의) 원터치 동작으로 한 번에 좁힐 수 있다.

도 12는 수직 이동부를 동작시켜 수직 간격을 조절하는 모습을 보인 것으로, 수직 이동부를 위로 밀은 상태에서 외력을 제거하면 인장 스프링(364)에 의하여 수직이동 플레이트(341)가 하강하게 되며, 수직 고정편(342)이 휴대폰(미도시)의 일측면을 위에서부터 자연스럽게 고정하게 된다.

이와 같은 수직 간격 조절 및 수평 간격 조절은 연속적으로 진행할 수 있다. 예를 들어 제1수평 이동부 또는 제2수평 이동부를 당겨 수평 간격을 고정시킨 상태에서 휴대폰의 일측면으로 수직 이동부를 위로 올린 상태에서 케이스 본체 내부에 삽입하여 상하 방향의 위치를 탄성적으로 고정하고, 이 상태에서 걸림쇠 버튼을 누르면 제1수평 이동부와 제2수평 이동부가 휴대폰의 다른 측면들을 탄성적으로 고정하여 케이스 내에서 휴대폰의 상하 좌우가 안정적으로 고정된다.

이렇게 고정된 휴대폰을 헤드마운트 디스플레이의 본체 전면에 장착하고 가상현실 영상이나 입체영상을 편하게 시청할 수 있다. 시청 중에도 휴대폰은 케이스에 안정적으로 고정되어 있기 때문에 사용자가 움직이거나 머리를 돌리는 상황에서도 화면의 흔들림 내지 초점의 변화가 없어 고품질의 영상 시청이 가능하게 된다.

이와 같은 휴대폰 고정 케이스와 함께 본 발명의 헤드마운트 디스플레이는 렌즈간 간격 및 초점 거리 조절이 용이한 렌즈 조절기(200)를 포함할 수 있다.

도 13은 렌즈 조절기(200)의 전체 구조를 보인 평면도이다. 상기 렌즈 조절기는 조절기 프레임(210)과, 한 쌍의 렌즈틀 가이드(220a, 220b), 한 쌍의 렌즈틀(230a, 230b), 조향 버튼(202)을 포함한다. 렌즈틀 내부에는 유리 또는 플라스틱 재질의 렌즈가 장착된다.

조절기 프레임은 수평 막대 형상의 구조물로서, 렌즈 조절기 전체 부품 내지 구성 요소를 지지하는 역할을 한다. 상기 조절기 프레임의 하부에 제1렌즈틀 가이드(220a) 및 제2렌즈틀 가이드(220b)가 일체화되어 장착된다. 상기 제1렌즈틀 가이드 및 제2렌즈틀 가이드 내부에는 제1렌즈틀(230a) 및 제2렌즈틀(230b)이 삽입되어 있다. 제1렌즈틀 및 제2렌즈틀은 각각 제1렌즈틀 가이드 및 제2렌즈틀 가이드에 삽입되어 좌우 방향으로 이동 가능하다. 렌즈틀 가이드는 렌즈틀이 위 아래로는 한정좌우로만 이동할 수 있도록 양측면은 부분적으로 개방되어 있고, 예를 들어 하면 또는 상면은 선형의 가이드홈이 형성될 수 있다.

조절기 프레임의 상부 일측으로는 조향 버튼이 배치되는데, 이 조향 버튼은 회동축을 구비하여 조절기 프레임에 회동 가능하도록 결합된다. 조향 버튼은 후술하는 바와 같이 상기 회동축에 부분적으로 조향 기어가 형성되어 있다.

상기 조절기 프레임 상단에는 수평 방향으로 본체 결합부(206)가 일체적으로 형성되어 있다. 본체 결합부 상면에는 밀림 방지 표면이 형성된 초점 조절 디스크(204)가 형성되어 있고, 본체 결합부는 중앙에 상기 조향 버튼이 노출되는 통공(204a)이 마련되어 있다.

본 발명에 있어서, 상기 렌즈 조절기는 조향 버튼을 좌우로 회전시켜(C) 상기 제1렌즈틀과 제2렌즈틀 사이의 간격을 조절하는 제1모드(S)와, 상기 조향 버튼을 앞뒤로 이동시(M)켜 상기 제1렌즈틀 및 제2렌즈틀과 휴대폰의 거리를 조절하는 제2모드(F)를 동시에 수행할 수 있다. 제모드와 제2모드는 예를 들어 한 쪽 손의 손가락으로 조향 버튼을 회전시킴과 동시에 앞뒤로 미는 동작을 병행할 수 있다. 이에 따라서 본 발명의 헤드마운트 디스플레이는 휴대폰이 내장된 상태에서 한 손으로 렌즈의 초점 거리 및 렌즈 간격 조절을 한 번에 수행할 수 있다.

조향 버튼을 좌우로 회전시키는 동작에 따라 조절기 프레임과 렌즈틀 가이드는 고정된 채로 렌즈틀만 앞뒤로 이동하여 렌즈간 간격이 조절된다. 반면, 조향 버튼을 앞 또는 뒤로 밀어 초점을 조절하는 동작은 렌즈 조절기 전체를 앞뒤로 이동시켜 렌즈틀의 렌즈와 휴대폰의 디스플레이면 사이의 거리를 조정하도록 할 수 있다. 혹은 이와 달리 조절기 프레임과 렌즈틀 가이드는 고정된 채로 렌즈틀만 앞뒤로 이동하여 초점 거리가 조절되도록 기구적으로 설계할 수도 있을 것이다.

도 14a 내지 15b를 참조하여 렌즈 조절기의 렌즈 간격조절 동작을 설명한다.

조향 버튼(202)은 중심에 회동축(202a)이 연장되어 있고, 조절기 프레임의 중앙 결합공(210a)에 회동 가능하도록 결합되며, 끝단은 고정되어 조향 버튼의 앞뒤 이동과 렌즈 조절기 전체의 이동과 연동된다. 조향 버튼의 회동축에는 조향 기어(203)가 형성되어 있다.

제1렌즈틀(230a) 및 제2렌즈틀(230b)에는 각각 제1렌즈틀 이동바(232a) 및 제2렌즈틀 이동바(232b) 연결되어 있다. 제1렌즈틀 이동바(232a) 및 제2렌즈틀 이동바(232b)는 일면에 기어가 형성된 막대 형상의 구조물이며, 상기 조향 버튼의 조향 기어의 상면 및 하면 또는 하면 및 상면에 각각 결합되도록 배치된다. 이를 위하여 제1렌즈틀 이동바 및 제2렌즈틀 이동바는 각각의 렌즈틀로부터 일부 연장되어 'ㄱ'자 형태로 절곡된 형상으로 형성될 수 있다.

상기 조향 버튼의 조향 기어와 제1렌즈틀 이동바 및 제2렌즈틀 이동바는 랙앤피니언(rack and pinion)과 같이, 원기어인 조향 기어가 톱니가 있는 막대인 제1렌즈틀 이동바 및 제2렌즈틀 이동바와 결합하여 조향 기어의 원운동을 각 이동바의 좌우 병진운동으로 변화시킨다. 조향 버튼을 회전시키면 제1렌즈틀 이동바 및 제2렌즈틀 이동바가 함께 이동하여 좌우로 이동하게 된다.

예를 들어, 도 14a에 도시한 바와 같이 조향 버튼을 좌측으로 회전시키면(C1) 제1렌즈틀 이동바(232a)는 우측으로(C1a) 제2렌즈틀 이동바(232b)는 좌측으로(C1b) 동시에 직선 이동하게 된다. 이러한 렌즈틀 이동바의 이동에 의하여 도 14b에 도시한 바와 같이 제1렌즈틀(230a)은 제1렌즈틀 이동바(232a)와 동일한 방향으로 (도면에서 볼 때 좌측으로 : C1a) 이동하며, 제2렌즈틀(230b)은 제2렌즈틀 이동바(232b)와 동일한 방향으로 (도면에서 볼 때 우측으로 : C1b) 이동한다. 그 결과, 두 렌즈틀(230a, 230b) 사이의 간격은 멀어지게 된다.

렌즈틀과 렌즈틀 가이드 간의 이동의 원활함 및 가이드의 용이함을 위하여 본 발명의 렌즈 조절기는, 상기 제1렌즈틀 및 제2렌즈틀의 각 측면에 상기 제1렌즈틀 가이드 및 제2렌즈틀 가이드 내부에서 좌우 방향의 이동을 보조하는 이동 날개(231a,231b)가 형성될 수 있다.

렌즈간 간격을 좁히기 위해서는 반대 동작을 수행할 수 있다. 도 15a에 도시한 바와 같이 조향 버튼을 우측으로 회전시키면(C2) 제1렌즈틀 이동바(232a)는 좌측으로(C2a) 제2렌즈틀 이동바(232b)는 우측으로(C2b) 동시에 직선 이동하게 된다. 이에 따라 도 15b에 도시한 바와 같이 제1렌즈틀(230a)은 제1렌즈틀 이동바(232a)와 동일한 방향으로 (도면에서 볼 때 우측으로 : C2a) 이동하며, 제2렌즈틀(230b)은 제2렌즈틀 이동바(232b)와 동일한 방향으로 (도면에서 볼 때 좌측으로 : C2b) 이동한다. 그 결과, 두 렌즈틀(230a, 230b) 사이의 간격은 좁혀지게 된다.

이와 같이 조향 버튼의 좌측 또는 우측 방향 회전으로 두 렌즈틀의 간격을 변화시킬 수 있다. 이러한 좌우 조절과 동시에 또는 별개로 렌즈의 앞뒤 거리 조절, 즉 렌즈와 휴대폰과의 초점 거리를 변화시킬 수 있다.

도 16a 및 16b는 렌즈 조절기의 초점 조절 동작을 보인 모식도이다. 조절기 프레임 상단의 본체 결합부 표면에 형성된 초점 조절 디스크(204) 또는 조향 버튼을 앞으로 밀게 되면(M1), 렌즈 조절기 전체가 앞쪽으로 이동하게 되며(M1) 그 결과 렌즈와 휴대폰간의 거리가 가까와진다(도 16a). 반면, 초점 조절 디스크(204) 또는 조향 버튼을 뒤로 당기게 되면(M2), 렌즈 조절기 전체가 뒤쪽으로 이동하게 되며(M2) 그 결과 렌즈와 휴대폰간의 거리가 멀어지게 된다(도 16b). 이와 같은 초점 거리 조절은 렌즈 조절기 전체를 본체 내부에서 본체에 대하여 앞뒤로 이동시키는 동작에 의해서 가능하다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

100:헤드마운트 디스플레이 110:본체
112:본체 측면 개구부 114:본체 상단 개구부
120:후면 프레임 130:전면 커버
200:렌즈 조절기 300:휴대폰 고정 케이스
301:케이스 본체 310:보호 커버
312:제1보호커버 313:제2보호커버
314:중앙 보호커버 320:제1수평이동부
321:제1수평이동 플레이트 322:제1수평 고정편
323:제1랙 330:제2수평이동부
331:제2수평이동 플레이트 332:제2수평 고정편
333:제2랙 334:수평 바
335:제3랙 340:수직 이동부
341:수직이동 플레이트 342:수직 고정편
351:걸림쇠 버튼 352:제1피니언
353:제2피니언 354:걸림쇠
362:압축 스프링 363:걸림쇠 스프링
364:인장 스프링 400:휴대폰

Claims (5)

1. 휴대폰과 양안 렌즈가 장착되는 내부 공간이 구비된 본체와, 상기 휴대폰을 본체 전면에 장착하기 위한 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이에 있어서,
   휴대폰이 내장되어 고정되는 케이스 본체와,
   상기 케이스 본체에 장착되어 수직 방향으로 이동하며, 수직이동 플레이트와 이 수직이동 플레이트 일측에 장착된 수직 고정편을 포함하는 수직 이동부와,
   상기 케이스 본체에 장착되어 수평 방향으로 이동하며, 제1수평이동 플레이트와 제1수평이동 플레이트 일측에 장착된 제1수평 고정편 및 제1수평이동 플레이트 상부 후면에 형성된 제1랙을 포함하는 제1수평 이동부와,
   상기 케이스 본체에 장착되어 수평 방향으로 이동하며, 제2수평이동 플레이트와 제2수평이동 플레이트 일측에 장착된 제2수평 고정편 및 제2수평이동 플레이트 상부 후면에 형성된 제2랙을 포함하는 제2수평 이동부와,
   상기 제2수평이동 플레이트 상부에 일체화되어 형성되며, 하면에 제3랙이 형성되어 있는 막대 형상의 수평 바와,
   상기 제1수평 이동부의 제1랙과 상기 수평 바의 제3랙에 각각 맞물리는 제1피니언과,
   상기 제2수평 이동부의 제2랙과 맞물리는 제2피니언과,
   상기 제2피니언에 탄성적으로 결합되어 제2피니언의 회전을 탄성적으로 제어하는 걸림쇠와,
   상기 제1수평 이동부 또는 제2수평 이동부와 케이스 본체 내면에 삽입되어 제1수평 이동부와 제2수평 이동부의 수평 이동을 탄성적으로 제한하는 압축 스프링과,
   상기 수직 이동부에 연결되어 수직 이동부의 수직 방향 이동을 탄성적으로 제한하는 인장 스프링을 포함하는
   휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1수평이동 플레이트와 제2수평이동 플레이트가 상호 연동하여 좌우폭이 변화되어 제1수평 고정편과 제2수평 고정편으로 휴대폰의 제1측면을 고정하며, 상기 수직이동 플레이트가 상하 방향으로 탄성 이동하여 수직 고정편과 케이스 본체의 내면으로 휴대폰의 제2측면을 고정하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 걸림쇠와 제2피니언의 결합이 해제되면 제1수평 이동부와 제2수평 이동부는 케이스 본체 내부에서 좁혀지며, 상기 제1수평 고정편 또는 제2수평 고정편에 외력을 가하여 제1수평 이동부와 제2수평 이동부를 동시에 이동시킨 후 외력을 제거하면 상기 걸림쇠가 제2피니언의 회전을 제한하여 제1수평 이동부와 제2수평 이동부 간의 거리가 고정되는 것을 특징으로 하는 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1수평 이동부, 제2수평 이동부, 수직 이동부의 외측면을 보호하는 보호 커버를 더 포함하며, 상기 제1수평 고정편, 제2수평 고정편, 수직 고정편은 상기 보호 커버에 의해 수평 이동 또는 수직 이동이 일정한 범위 내로 제한되는 것을 특징으로 하는 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이.
   
5. 제1항에 있어서,
   휴대폰의 발열을 공냉시키기 위하여 케이스 본체에 통풍구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대폰 고정 케이스를 구비하는 헤드마운트 디스플레이.
   

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