KR20230005443A - 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 머리 착용형 디스플레이 장치로서, 사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임; 상기 HMD 프레임을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 실제 세계의 광과 영상 광의 결합에 의한 증강현실을 제공하며, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부; 및 상기 광학부 위에 설치되며, 상기 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리(Interpupillary Distance, IPD)를 조정하는 IPD 조정부를 포함하며, 상기 IPD 조정부는, 상기 한 쌍의 렌즈부에 고정 연결된 한 쌍의 랙; 및 상기 한 쌍의 랙 사이에 위치하되, 상기 한 쌍의 랙이 교차하여 회전에 의해 상기 랙을 서로 반대 방향으로 이동시키며, 내부 오일의 점성에 의해 이동 속도가 조절되는 로터리 댐퍼를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부 위에 랙과 로터리 댐퍼를 사용해 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 IPD 조정부를 설치하여, 한쪽 렌즈부를 한 손으로 움직이면 반대쪽 렌즈가 반대 방향으로 동시에 움직여, 착용자가 한 손만으로도 동공 간 거리를 쉽게 조정할 수 있고, 로터리 댐퍼 내부 오일의 점성에 의해 이동 속도가 조절되어 부드러운 움직임을 통해 사용감을 높일 수 있다.

Description

로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치{HEAD-MOUNTED DISPLAY APPARATUS THAT ADJUSTS THE INTER-PUPILLARY DISTANCE BY MOVING THE BINOCULAR LENSES SIMULTANEOUSLY WITH ROTARY DAMPER}
본 발명은 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디지털 디바이스의 경량화 및 소형화 추세에 따라 다양한 웨어러블 디바이스(wearable device)들이 개발되고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스의 일종인 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display)는 사용자가 머리에 착용하여 멀티미디어 컨텐츠 등을 제공받을 수 있는 각종 디바이스를 의미한다. 여기서, 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 사용자의 신체에 착용 되어 사용자가 이동함에 따라서 다양한 환경에서 사용자에게 영상을 제공하게 된다. 이러한 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 투과(see-through)형과 밀폐(see-closed)형으로 구분되고 있으며, 투과형은 주로 증강현실(Augmented Reality, AR)용으로 사용되고, 밀폐형은 주로 가상현실(Virtual Reality, VR)용으로 사용되고 있다.
헤드 마운티드 디스플레이는 단안 렌즈를 구비할 수 있으나, 양안 모두에 영상을 제공하는 양안 렌즈를 구비할 수도 있다. 특히, 양안 모두에 영상을 제공하는 양안 HMD에서, 착용자마다 동공 사이의 거리는 다르므로 동공 간의 거리를 쉽게 조정하여 착용자에게 맞추어야 초점이 잘 맞고 선명한 영상을 경험할 수 있다.
그러나 증강현실 또는 가상현실용 HMD 제품 대부분은 동공 간 거리(Interpupillary Distance, IPD)가 고정되어 있거나, 동공 간 거리의 조정이 가능하더라도 양안이 동시에 조정되지 않고 한쪽씩 각각 조절되도록 설계되어 있다. 따라서 짐을 들고 있거나 조이스틱 등 제어 장치를 손에 쥐고 있는 경우에는 IPD를 조정하기가 쉽지 않다. 따라서 한 손으로도 IPD를 정밀하게 조정할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 공개특허 제10-2019-0093966호(발명의 명칭: HMD 장치 및 그 동작 방법, 공개일자: 2019년 08월 12일) 등이 개시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부 위에 랙과 로터리 댐퍼를 사용해 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 IPD 조정부를 설치하여, 한쪽 렌즈부를 한 손으로 움직이면 반대쪽 렌즈가 반대 방향으로 동시에 움직여, 착용자가 한 손만으로도 동공 간 거리를 쉽게 조정할 수 있고, 로터리 댐퍼 내부 오일의 점성에 의해 이동 속도가 조절되어 부드러운 움직임을 통해 사용감을 높일 수 있는, 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치는,
머리 착용형 디스플레이 장치로서,
사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임;
상기 HMD 프레임을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 실제 세계의 광과 영상 광의 결합에 의한 증강현실을 제공하며, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부; 및
상기 광학부 위에 설치되며, 상기 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리(Interpupillary Distance, IPD)를 조정하는 IPD 조정부를 포함하며,
상기 IPD 조정부는,
상기 한 쌍의 렌즈부에 고정 연결된 한 쌍의 랙; 및
상기 한 쌍의 랙 사이에 위치하되, 상기 한 쌍의 랙이 교차하여 회전에 의해 상기 랙을 서로 반대 방향으로 이동시키며, 내부 오일의 점성에 의해 이동 속도가 조절되는 로터리 댐퍼를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 한 쌍의 랙은,
제1 렌즈부 및 제2 렌즈부로 구성되는 상기 한 쌍의 렌즈부에 각각 고정 연결된 제1 랙 및 제2 랙으로 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 한 쌍의 랙은,
상기 제1 랙 및 제2 랙의 일단에 길이 방향으로 긴 형태의 홀이 형성되고, 상기 홀 내부의 길이 방향의 일면에 상기 로터리 댐퍼와 맞물리는 톱니가 형성될 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 한 쌍의 랙은,
상기 제1 랙과 제2 랙의 홀을 통해 상기 로터리 댐퍼가 삽입되고, 상기 제1 랙과 제2 랙의 상기 홀 내부에 형성된 톱니가 대향하여 상기 로터리 댐퍼에 맞물리도록 서로 교차할 수 있다.
바람직하게는, 상기 로터리 댐퍼는,
상기 HMD 프레임에 고정된 본체 바디;
상기 본체 바디에 삽입 장착되며 상기 랙의 이동에 따라 회전하는 로터;
본체 내부에서 상기 로터의 회전 속도를 조절하는 내부 오일; 및
상기 로터가 삽입 장착된 상기 본체 바디를 덮는 캡을 포함할 수 있다.
바람직하게는,
영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록, 상기 한 쌍의 렌즈부의 위에 결합해 상기 렌즈부를 통해 사용자의 눈 방향으로 전달되는 영상 광을 출력하는 한 쌍의 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는,
사용자의 IPD 조정 신호에 따라 상기 로터리 댐퍼의 회전을 제어해, 핸즈프리 상태에서 상기 동공 간 거리를 조정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는,
상기 IPD 조정부에 의해 조정된 동공 간 거리를 사용자 인증 정보와 매칭해 저장하며, 사용자가 상기 HMD 프레임을 착용하고 사용자 인증을 하면, 상기 로터리 댐퍼의 회전을 제어해 상기 사용자 인증 정보와 매칭된 동공 간 거리로 자동으로 조정할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부 위에 랙과 로터리 댐퍼를 사용해 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 IPD 조정부를 설치하여, 한쪽 렌즈부를 한 손으로 움직이면 반대쪽 렌즈가 반대 방향으로 동시에 움직여, 착용자가 한 손만으로도 동공 간 거리를 쉽게 조정할 수 있고, 로터리 댐퍼 내부 오일의 점성에 의해 이동 속도가 조절되어 부드러운 움직임을 통해 사용감을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치를 착용한 모습을 예를 들어 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치의 분해 사시도를 예를 들어 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, 랙의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, IPD 조정부의 분해도를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, IPD를 길게 조정하는 모습을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, IPD를 짧게 조정하는 모습을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, 로터리 댐퍼의 구조를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
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 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)는, HMD 프레임(100), 광학부(300), 및 IPD 조정부(400)를 포함하여 구성될 수 있으며, 디스플레이부(200), 제어부(500), 센서부(600), 통신부(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
HMD 프레임(100)은, 사용자가 머리에 착용할 수 있는 프레임 구성이다. 이러한 HMD 프레임(100)은, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 빛이 들어올 수 있는 프레임 구조를 갖는 헬멧(helmet) 형태, 고글(goggles) 형태, 안경 형태 등으로 구성될 수 있다.
디스플레이부(200)는, 영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록 영상 광을 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 디스플레이부(200)는, 영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록, 이하에서 상세히 설명할 광학부(300)를 구성하는 한 쌍의 렌즈부의 위에 결합해, 렌즈부를 통해 사용자의 눈 방향으로 전달되는 영상 광을 출력하며, 양안 디스플레이를 위해 한 쌍의 디스플레이부(200)로 구성될 수 있다. 디스플레이부(200)는 OLED 등 다양하게 구성될 수 있다.
광학부(300)는, HMD 프레임(100)을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 실제 세계의 광과 영상 광의 결합에 의한 증강현실을 제공하며, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 광학부(300)는, 사용자의 시야를 통한 실제 세계(real world)의 광의 적어도 일부를 투과시키고, 디스플레이부(200)에서 출력되는 영상 광을 사용자의 눈 방향으로 전달하여 증강현실을 제공할 수 있다. 즉, 광학부(300)는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)를 착용한 사용자가 증강현실을 경험할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 광학부(300)는 복수의 렌즈와 미러 등으로 구성되며 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 예를 들어 광학 회절 방식, 빔 스플리터 방식, 핀 미러 방식 등으로 구현될 수 있다.
IPD 조정부(400)는, 광학부(300) 위에 설치되며, 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리(Interpupillary Distance, IPD)를 조정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)를 착용한 모습을 예를 들어 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 분해 사시도를 예를 들어 도시한 도면이다.
즉, IPD 조정부(400)는, 양안 디스플레이를 위한 제1 렌즈부(310) 및 제2 렌즈부(320)로 구성되는 한 쌍의 렌즈부 위에 설치되어, 로터리 댐퍼(420)의 회전을 통해 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정할 수 있다. 따라서 한쪽 렌즈부를 한 손으로 움직이면 반대쪽 렌즈가 반대 방향으로 동시에 움직여, 착용자가 한 손만으로도 동공 간 거리를 쉽게 조정할 수 있다. 특히, 내부에 오일이 밀봉된 로터리 댐퍼(420)를 사용하므로, 내부의 오일 점성에 의한 모션 컨트롤 테크놀로지를 적용해, 한 쌍의 렌즈부가 부드럽게 이동하여 사용감을 높일 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여, IPD 조정부(400)의 세부적인 구성 및 동작에 대해 상세히 설명하도록 한다.
IPD 조정부(400)는, 한 쌍의 렌즈부에 고정 연결된 한 쌍의 랙(410); 및 한 쌍의 랙(410) 사이에 위치하되, 한 쌍의 랙(410)이 교차하여 회전에 의해 랙(410)을 서로 반대 방향으로 이동시키며, 내부 오일(423)의 점성에 의해 이동 속도가 조절되는 로터리 댐퍼(420)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 한 쌍의 랙(410)은, 제1 렌즈부(310) 및 제2 렌즈부(320)로 구성되는 한 쌍의 렌즈부에 각각 고정 연결된 제1 랙(410a) 및 제2 랙(410b)으로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, 랙(410)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 랙(410)은, 랙(410)의 일단에 길이 방향으로 긴 형태의 홀(411)이 형성되고, 홀(411) 내부의 길이 방향의 일면에 로터리 댐퍼(420)과 맞물리는 톱니(412)가 형성될 수 있다.
여기서, 랙(410)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 홀(411)이 형성되지 않은 몸체 부분이 나사 등으로 렌즈부의 위에 고정 결합되며, 홀(411) 부분이 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 제1 렌즈부(310)와 제2 렌즈부(320) 사이 즉, 착용자의 코 위쪽 부위에 위치할 수 있다. 또한, 홀(411)의 크기는, 로터리 댐퍼(420)가 삽입되어 결합할 수 있도록 로터리 댐퍼(420)의 지름에 대응되는 폭과, 동공 간 거리 조정에 따라 랙(410)이 움직이는 범위의 길이를 가질 수 있으며, 동공 간 거리 조정 범위에 따라 홀(411)의 길이 방향의 크기를 결정할 수 있다. 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)의 형태는 기본적으로 같을 수 있으며, 홀(411)이나 톱니(412)가 형성된 위치나 방향 등은 필요에 따라 서로 상이할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, IPD 조정부(400)의 분해도를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 로터리 댐퍼(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, 한 쌍의 랙(410)은, 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)의 홀(411)을 통해 로터리 댐퍼(420)가 삽입되고, 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)의 홀(411) 내부에 형성된 톱니(412)가 대향하여 로터리 댐퍼(420)에 맞물리도록 서로 교차할 수 있다. 즉, 결합 상태에서 제1 랙(410a)의 톱니(412)와 제2 랙(410b)의 톱니(412)가 마주 보도록 하여, 로터리 댐퍼(420)의 반대 방향에 각각 맞물리도록 구성함으로써, 로터리 댐퍼(420)의 회전 시 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)이 서로 다른 방향으로 이동하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, IPD를 길게 조정하는 모습을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, IPD를 짧게 조정하는 모습을 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 랙(410a) 또는 제1 랙(410a)에 고정 결합된 제1 렌즈부(310)를 바깥쪽(로터리 댐퍼(420) 반대쪽, 착용자의 귀 쪽)으로 이동시키면, 로터리 댐퍼(420)가 반시계방향으로 회전하면서 제2 랙(410b)을 바깥쪽으로 이동시키게 된다. 따라서 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)이 모두 로터리 댐퍼(420)에서 먼 방향으로 움직여, 동공 간 거리가 멀어지게 된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 랙(410a) 또는 제1 랙(410a)에 고정 결합된 제1 렌즈부(310)를 안쪽(로터리 댐퍼(420) 쪽, 착용자의 코 쪽)으로 이동시키면, 로터리 댐퍼(420)이 시계 방향으로 회전하면서 제2 랙(410b)도 안쪽으로 이동시키게 된다. 따라서 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)이 모두 로터리 댐퍼(420)에 가깝게 움직여, 동공 간 거리가 가까워지게 된다.
여기서, 제1 랙(410a)을 조작하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 제2 랙(410b)을 조작하면 제1 랙(410a)이 동시에 움직이는 방식으로 구현될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, 로터리 댐퍼(420)의 구조를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 로터리 댐퍼(420)는, HMD 프레임(100)에 고정된 본체 바디(421); 본체 바디(421)에 삽입 장착되며 랙(410)의 이동에 따라 회전하는 로터(422); 본체 내부에서 로터(422)의 회전 속도를 조절하는 내부 오일(423); 및 로터(422)가 삽입 장착된 본체 바디(421)를 덮는 캡(424)을 포함하여 구성될 수 있다. 로터리 댐퍼(420)의 로터(422) 외면에는, 랙(410)에 형성된 톱니(412)가 맞물리도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 로터리 댐퍼(420) 기어는, 유지 보수가 필요 없는 오일 유체 점성 댐퍼로, 도 8에 도시된 바와 같이, 로터(422)의 회전 시 바디 본체에 밀봉된 내부 오일(423)의 점도가 로터(422)의 움직임에 대한 저항을 생성하여 회전 속도를 조절한다. 본 발명에서는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 IPD 조정부(400)에 로터리 댐퍼(420)를 사용함으로써, 내부 오일(423)의 점성에 의한 모션 컨트롤 테크놀로지를 적용할 수 있다. 여기서 내부 오일(423)의 점도에 따라 토크(마찰력)가 결정되므로, IPD 조정에 최적화된 토크를 갖는 로터리 댐퍼(420)를 선택 적용해, IPD가 부드럽게 조정되도록 구현할 수 있다.
한편, IPD 조정부(400)는, 로터리 댐퍼(420)에 연결되어 로터리 댐퍼(420)의 회전을 조정하는 조정 다이얼(미도시)을 더 포함할 수 있다. 즉, 조정 다이얼(미도시)은, 착용자가 로터리 댐퍼(420)를 직접 회전시킬 수 있도록 구성된 것으로, HMD 프레임(100)의 외면으로 드러나 조작이 가능할 수 있다. 따라서 착용자는 제1 렌즈부(310)나 제2 렌즈부(320)를 움직이는 것 외에, 조정 다이얼(미도시)을 조작해 동공 간 거리를 조정할 수도 있다. 이때, 한 손으로 간단히 조정 다이얼(미도시)을 돌리면, 제1 렌즈부(310)와 제2 렌즈부(320)가 반대 방향으로 동시에 움직여 IPD가 조정되므로, 한 손만으로도 동공 간 거리를 쉽게 조정할 수 있다.
제어부(500)는, 사용자의 IPD 조정 신호에 따라 로터리 댐퍼(420)의 회전을 제어해, 핸즈프리 상태에서 동공 간 거리를 조정할 수 있다. 즉, 로터리 댐퍼(420)에 미세 조정 가능한 초정밀 모터를 연결하고, 제어부(500)가 사용자의 IPD 조정 신호에 따라 모터를 제어해 로터리 댐퍼(420)을 회전시킬 수 있다. 이와 같은 제어부(500)의 제어를 통해, 착용자는 렌즈부나 IPD 조정부(400) 등을 직접 조작하지 않고, IPD 조정 신호를 입력하는 것으로 동공 간 거리를 조정할 수 있다. 여기서, 사용자가 IPD 조정 신호를 입력하는 방법으로, 제스처, 음성 명령어 등을 사용할 수 있다.
센서부(600)는, 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 동공 추적 센서, 홍채 인식 센서 등을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 제어부(500)는 센서부(600)에서 수집된 착용자의 동공 위치에 따라 로터리 댐퍼(420)에 연결된 모터를 제어해, 손을 사용하지 않는 핸즈프리 상태에서 동공 간 거리를 자동으로 조정할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서, 제어부(500)는, IPD 조정부(400)에 의해 조정된 동공 간 거리를 사용자 인증 정보와 매칭해 저장하며, 사용자가 HMD 프레임(100)을 착용하고 사용자 인증을 하면, 로터리 댐퍼(420)의 회전을 제어해 사용자 인증 정보와 매칭된 동공 간 거리로 자동으로 조정할 수도 있다. 여기서 사용자 인증 정보와 매칭 저장되는 데이터는, 사용자의 IPD 조정 신호에 따라 조정된 동공 간 거리 또는 수동으로 조정된 동공 간 거리일 수 있다. 이때, 사용자 인증은 센서부(600)에 포함된 홍채 인식 센서 등을 사용할 수 있다.
통신부(700)는, HMD 프레임(100)의 일측에 설치되며, 다른 머리 착용형 디스플레이 장치(10)나 서버 등과 각종 신호 및 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 통신부(700)가 사용하는 네트워크는, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(mobile radio communication network), 위성 통신망, 블루투스(Bluetooth), Wibro(Wireless Broadband Internet), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), 3/4/5G(3/4/5th Generation Mobile Telecommunication) 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에 따르면, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부(300) 위에 랙(410)과 로터리 댐퍼(420)를 사용해 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 IPD 조정부(400)를 설치하여, 한쪽 렌즈부를 한 손으로 움직이면 반대쪽 렌즈가 반대 방향으로 동시에 움직여, 착용자가 한 손만으로도 동공 간 거리를 쉽게 조정할 수 있고, 로터리 댐퍼(420) 내부 오일(423)의 점성에 의해 이동 속도가 조절되어 부드러운 움직임을 통해 사용감을 높일 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 본 발명의 특징에 따른 머리 착용형 디스플레이 장치
100: HMD 프레임
200: 디스플레이부
300: 광학부
310: 제1 렌즈부
320: 제2 렌즈부
400: IPD 조정부
410: 랙
410a: 제1 랙
410b: 제2 랙
411: 홀
412: 톱니
420: 로터리 댐퍼
421: 본체 바디
422: 로터
423: 내부 오일
424: 캡
500: 제어부
600: 센서부
700: 통신부

Claims (8)

  1. 머리 착용형 디스플레이 장치(10)로서,
    사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임(100);
    상기 HMD 프레임(100)을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 실제 세계의 광과 영상 광의 결합에 의한 증강현실을 제공하며, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부(300); 및
    상기 광학부(300) 위에 설치되며, 상기 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리(Interpupillary Distance, IPD)를 조정하는 IPD 조정부(400)를 포함하며,
    상기 IPD 조정부(400)는,
    상기 한 쌍의 렌즈부에 고정 연결된 한 쌍의 랙(410); 및
    상기 한 쌍의 랙(410) 사이에 위치하되, 상기 한 쌍의 랙(410)이 교차하여 회전에 의해 상기 랙(410)을 서로 반대 방향으로 이동시키며, 내부 오일(423)의 점성에 의해 이동 속도가 조절되는 로터리 댐퍼(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 랙(410)은,
    제1 렌즈부(310)(310) 및 제2 렌즈부(320)로 구성되는 상기 한 쌍의 렌즈부에 각각 고정 연결된 제1 랙(410a)(410) 및 제2 랙(410b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  3. 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 랙(410)은,
    상기 제1 랙(410a)(410) 및 제2 랙(410b)의 일단에 길이 방향으로 긴 형태의 홀(411)이 형성되고, 상기 홀(411) 내부의 길이 방향의 일면에 상기 로터리 댐퍼(420)와 맞물리는 톱니(412)가 형성된 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 한 쌍의 랙(410)은,
    상기 제1 랙(410a)(410)과 제2 랙(410b)의 홀(411)을 통해 상기 로터리 댐퍼(420)가 삽입되고, 상기 제1 랙(410a)(410)과 제2 랙(410b)의 상기 홀(411) 내부에 형성된 톱니(412)가 대향하여 상기 로터리 댐퍼(420)에 맞물리도록 서로 교차하는 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  5. 제1항에 있어서, 상기 로터리 댐퍼(420)는,
    상기 HMD 프레임(100)에 고정된 본체 바디(421);
    상기 본체 바디(421)에 삽입 장착되며 상기 랙(410)의 이동에 따라 회전하는 로터(422);
    본체 내부에서 상기 로터(422)의 회전 속도를 조절하는 내부 오일(423); 및
    상기 로터(422)가 삽입 장착된 상기 본체 바디(421)를 덮는 캡(424)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  6. 제1항에 있어서,
    영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록, 상기 한 쌍의 렌즈부의 위에 결합해 상기 렌즈부를 통해 사용자의 눈 방향으로 전달되는 영상 광을 출력하는 한 쌍의 디스플레이부(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  7. 제1항에 있어서,
    사용자의 IPD 조정 신호에 따라 상기 로터리 댐퍼(420)의 회전을 제어해, 핸즈프리 상태에서 상기 동공 간 거리를 조정하는 제어부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부(500)는,
    상기 IPD 조정부(400)에 의해 조정된 동공 간 거리를 사용자 인증 정보와 매칭해 저장하며, 사용자가 상기 HMD 프레임(100)을 착용하고 사용자 인증을 하면, 상기 로터리 댐퍼(420)의 회전을 제어해 상기 사용자 인증 정보와 매칭된 동공 간 거리로 자동으로 조정하는 것을 특징으로 하는, 로터리 댐퍼(420)를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
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JPH08111833A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Canon Inc 表示装置
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US20210149151A1 (en) * 2019-10-18 2021-05-20 Htc Corporation Head-mounted display device and adujcting method

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