KR20230029485A - 렌즈 - Google Patents

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KR20230029485A
KR20230029485A KR1020220006984A KR20220006984A KR20230029485A KR 20230029485 A KR20230029485 A KR 20230029485A KR 1020220006984 A KR1020220006984 A KR 1020220006984A KR 20220006984 A KR20220006984 A KR 20220006984A KR 20230029485 A KR20230029485 A KR 20230029485A
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Abstract

본 개시의 몇몇 실시예에 따른, 렌즈가 개시된다. 상기 렌즈는 디스플레이 장치의 원격에 위치하는 렌즈로서, 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향되는 액정층; 및 상기 액정층을 내부에 수용하는 광학부; 를 포함하고, 상기 액정층은, 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수 있다.

Description

렌즈{LENS}
본 개시는 렌즈에 관한 것으로, 구체적으로 가변 굴절율을 가지는 렌즈에 관한 것이다.
광학 기술, 영상 기술 및 통신 기술 등의 발전에 힘입어 다양한 형태의 디스플레이 장치들이 개발되고 있으며, 이에 따라 디스플레이 장치를 사용하는 사용자 경험 또한 증가하고 있다. 디스플레이 장치의 일례로 HMD(Head Mounted Display) 장치는 사용자의 머리에 착용되어, 사용자의 눈 앞에 직접 영상을 제공하는 장치일 수 있다. 특히, HMD 장치는 사용자로 하여금 가상 현실(Virtual Reality, VR)을 실제와 가깝게 경험할 수 있도록 3D 영상을 제공할 수 있다. 일례로, 가상 현실은 가상의 공간에 360도 카메라로 찍은 사진 또는 영상을 입힌 것일 수 있다. 더하여, HMD 장치는 가상 현실 뿐만 아니라 증강 현실(Augmented Reality, AR), 또는 혼합 현실(Mixed or Merged Reality, MR)을 제공할 수도 있다. 증강 현실이란, 현실을 투영하고 그 위에 부가 정보들을 보여주는 것일 수 있다. 혼합 현실이란 현실 공간에 가상의 물체를 배치하거나 현실의 물체를 인식해서 그 주변에 가상의 공간을 구성하는 것이라고 할 수 있다. 이와 같은 영상 기술에 대한 발전과 더불어, 사람들의 엔터테인먼트적인 요소에 대한 관심의 증가로, 다양한 HMD 장치가 개발되고 있다.
그러나, HMD 장치를 통해 제공되는 영상은 사용자에게 어지럼증과 멀미를 일으킬 수 있다. HMD 장치를 이용할 때 발생되는 멀미는 일반적으로 자동차나 비행기 등을 이용할 때 발생되는 멀미와는 달리 주로 시각적인 요소에 의해 발생될 수 있다. 비단 HMD 장치를 통해 제공되는 영상뿐만 아니라, 일반적인 컴퓨터와 연결된 모니터를 통해 제공되는 3D 영상에 있어서도 멀미가 유발될 수 있고, 가정용 게임기와 연결된 TV 통해 제공되는 3D 영상에 있어서도 멀미가 유발될 수 있다. 이러한 3D 영상을 시청할 때 발생되는 멀미를 IT 멀미, 3D 멀미 또는 사이버 멀미라고 부를 수 있다. HMD 장치 및 3D 영상이 대중화되기 위해서는 이러한 멀미를 예방 또는 방지할 수 있는 기술의 개발이 필요할 수 있다.
대한민국 공개특허 10-2015-0116142
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 사용자의 IT 멀미를 예방할 수 있는 렌즈를 제공하고자 한다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라, 렌즈가 개시된다. 상기 렌즈는 디스플레이 장치의 원격에 위치하는 렌즈로서, 내부 물질의 물성 변화를 유도하여 굴절률을 변화시키는 광학 모듈; 을 포함하고, 상기 광학 모듈은, 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도 또는 영상의 위상 중 적어도 하나를 변조할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치에 결합가능한 렌즈로서, 내부 물질의 물성 변화를 유도하여 굴절률을 변화시키는 광학 모듈; 을 포함하고, 상기 광학 모듈은, 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도 또는 영상의 위상 중 적어도 하나를 변조할 수 있다.
또한, 상기 렌즈는, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이부 보다 상기 디스플레이 장치를 사용하는 사용자의 눈에 근위에 존재하도록 구비될 수 있다. 추가적으로, 상기 렌즈는, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이부 보다 광학적으로 근위에 존재하도록 구비될 수 있다
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 굴절률이 가변됨으로써, 상기 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 상기 영상이 변화하는 속도를 지연시키거나 혹은 상기 영상을 가상적으로 확대 또는 축소시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은 상기 굴절률이 가변됨으로써, 상기 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 상기 영상이 변화하는 속도를 지연시키고, 그리고 상기 광학 모듈을 통과하여 사용자의 안구에 투사되는 제 1 영상의 전체 재생 시간 기간은 상기 디스플레이 장치에 디스플레이되는 제 2 영상의 전체 재생 시간 기간과 동일할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 변조 동작에 의한 제어는, 소프트웨어적인 제어가 아니라 하드웨어적인 제어에 해당하기 때문에, 시스템에서 생성되는 영상의 재생에 직접적인 영향을 주지 않게 된다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 영상이 변화하는 속도를 변조시킴에 따라, 잔상(ghost) 또는 왜곡 중 적어도 하나의 효과를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상의 프레임 레이트(frame rate)에 기초하여, 상기 굴절률이 가변될 수 있다.
또한, 상기 굴절률은, 상기 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상의 프레임 레이트에 기초하여 변화량이 결정될 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 영상에 포함된 적어도 하나의 객체(object)의 변화에 기초하여, 상기 굴절률이 가변될 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 영상 내에서 상기 적어도 하나의 객체가 원위에서 근위로 이동하거나 또는 상기 적어도 하나의 객체가 근위에서 원위로 이동한 경우 상기 굴절률이 가변될 수 있다.
또한, 상기 액정층은, 상기 영상 내에서 상기 적어도 하나의 객체의 크기가 커지거나 또는 작아지는 경우 상기 굴절률이 가변될 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 영상 내에서 상기 적어도 하나의 객체가 좌우 방향으로만 이동한 경우, 상기 굴절률은 가변되지 않고, 상기 액정층의 좌우 방향의 배열 상태만 가변될 수 있다.
또한, 상기 굴절률은, 상기 영상에 포함된 상기 적어도 하나의 객체가 변화한 정도에 기초하여, 변화량이 결정될 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 영상에 포함된 상기 적어도 하나의 객체의 변화 속도에 대응하여 점진적으로 상기 굴절률이 가변될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치로서, 디스플레이부; 제어부; 및 내부 물질의 물성 변화를 유도하여 굴절률을 변화시키는 광학 모듈을 포함하는 렌즈; 를 포함하고, 상기 광학 모듈은, 상기 제어부의 제어 하에 굴절률이 가변됨으로써, 상기 디스플레이부에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도 또는 영상의 위상 중 적어도 하나를 변조할 수 있다.
또한, 상기 렌즈는, 상기 디스플레이부 보다 사용자의 눈에 근위에 존재하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 제어부의 제어 하에 상기 굴절률이 가변됨으로써, 상기 디스플레이부에 디스플레이되고 있는 상기 영상이 변화하는 속도를 지연시키거나 혹은 상기 영상을 가상적으로 확대 또는 축소시킬 수 있다.
또한, 상기 광학 모듈은, 상기 영상이 변화하는 속도를 변조시킴에 따라, 잔상(ghost) 또는 왜곡 중 적어도 하나의 효과를 발생시킬 수 있다.
또한, 사용자의 시선을 추적하는 시선 추적기(eye tracker)를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 영상에 포함된 적어도 하나의 객체(object) 중 상기 시선 추적기를 통해 상기 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체의 변화에 기초하여, 상기 광학 모듈의 상기 굴절률을 가변시킬 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치는 HMD(Head Mounted Display) 장치, 프로젝터 등 영상을 디스플레이할 수 있는 임의의 형태의 장치일 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 사용자가 3D 영상을 경험할 때 발생하는 IT 멀미를 예방할 수 있는 렌즈를 제공할 수 있도록 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 공지의 구조들 및 장치들이 하나 이상의 양상들의 기재를 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈의 일례를 설명하기 위한 측면 단면도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈가 발생시키는 잔상 효과의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈가 발생시키는 왜곡 효과의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 렌즈와 디스플레이장치의 위치 관계에 대한 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈가 적어도 하나의 객체의 변화에 기초하여 굴절률을 가변시키는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
더불어, 본 명세서에서 사용되는 용어 "정보" 및 "데이터"는 종종 서로 상호교환 가능하도록 사용될 수 있다.
구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 개시의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 개시를 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시에서, 렌즈는 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향되는 액정층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 액정층은 투명 전극으로부터 가해지는 전압에 의하여, 배열 상태가 변화할 수 있다. 이에 따라, 액정층을 통과하는 빛의 굴절률이 변화할 수 있기 때문에, 렌즈를 통과하는 빛의 굴절률 또한 가변될 수 있다. 일반적으로, 3D 영상의 경우 영상 내에 존재하는 객체의 위치가 변경됨에 따라, 사용자에게 멀미 또는 어지럼증을 일으킬 수 있다. 여기서, 3D 영상은 입체영상에 한정되는 것은 아니며, 3D 객체를 포함하는 영상을 모두 포함할 수 있다. 사용자가 3D 영상을 시청할 때 느끼는 어지럼증은 특히 영상 내에서 객체가 빠르게 이동할 때 발생될 수 있다. 이러한 IT 멀미는 빠르게 변화하는 시각적인 자극을 신체의 지각 능력의 제약에 의해 신체가 따라가지 못해 생기는 증상이라고 평가될 수 있다. 영상의 변조를 통해 발생되는 추가적인 잔상 및 왜곡 등에 의해 지각 현상을 보조할 있다면 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증이 현저하게 줄어들 수 있다. 또한, 영상의 재생 속도(frame rate)가 느리거나 또는 영상 내에서 객체가 천천히 변화할 때는 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증이 현저히 줄어들 수 있다. 또는, 실제 영상의 재생 속도는 변화가 없으나, 영상을 시청하는 사용자의 안구(또는 시신경)에 투사되는 영상이 변화하는 속도가 지연되는 경우, 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증이 현저히 줄어들 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 6을 통해, 본 개시에 따른 렌즈가 영상이 변화하는 속도를 지연시키는 방법에 대해 설명한다. 또한, 도 1 내지 도 6을 통해, 본 개시에 따른 렌즈가 영상에 대한 잔상 혹은 고스트를 발생시켜 갑작스러운 영상에 대한 변화를 유연성 있는 형태의 변화로 변경하기 위한 방법이 설명된다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다. 도 2는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈의 일례를 설명하기 위한 측면 단면도이다.
도 1을 참조하면, 렌즈(100)는 액정층(110) 및 광학부(120)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 렌즈(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 렌즈(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
본 개시에서 렌즈(100)는 전기활성물질을 이용한 가변 초점을 발생시키는 광학부를 의미할 수 있다. 이러한 렌즈(100)는 액정 렌즈(liquid lens), 전기적 폴리머(electric polymer), 또는 액체 렌즈 등을 포함할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해서 렌즈(100)는 가변 초점을 가지는 액정 렌즈를 포함하는 예시를 통해 본 개시에 따른 실시예들이 설명될 것이다. 여기서, 액정 렌즈는 액정 분자들의 배열 상태를 변화시킴으로써, 렌즈를 통과하는 빛의 굴절률이 변화하도록 허용할 수 있는 렌즈일 수 있다. 실시예에 따라, 렌즈(100)는 액정층(110)을 통해 렌즈(100)를 통과하는 빛의 굴절률이 변화하도록 허용할 수 있다.
액정층(110)은 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향될 수 있다.
구체적으로, 액정층(110)은 투명 전극으로부터 가해지는 전압에 따라, 액정 분자들의 배열 상태를 변화시킬 수 있다. 이 경우, 액정층(110)을 통과하는 빛의 굴절률이 변화하도록 허용할 수 있다.
본 개시에서, 액정층(110)은 복수의 영역으로 구성될 수도 있고, 액정층(110)에 가해지는 전압은 렌즈(100)상에서의 위치에 따라 상기 액정층의 굴절률을 상이하게 조절함으로써 수차를 억제할 수 있도록 복수의 영역에 따라 상이하게 조절될 수 있다.
액정층(110)은 네마틱 엑정, 스멕틱 액정, 강유전성 액정, 및 카이랄 액정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 액정층(110)은 미세 디옵터 조절이 가능하도록 서로 다른 종류의 액정을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 액정층(110)은 다양한 종류의 액정을 포함할 수 있다.
본 개시에서, 액정층(110)의 일부는 액정층(110)을 통과하는 빛의 적어도 일부를 차단하여 렌즈(100)의 사용자가 인식할 수 있는 정보를 표현할 수 있는 디스플레이 유닛을 포함할 수도 있다. 디스플레이 유닛은 액정층(110)의 액정 입자의 뒤틀림에 의하여 렌즈(100)를 통과하는 빛의 적어도 일부를 차단하여, 렌즈(100)의 일부에 시각적인 정보를 표현할 수 있다.
투명 전극은 렌즈(100) 상에서의 위치에 따른 전압을 액정층(110)에 가할 수 있도록 사전 결정된 패턴으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 투명 전극은 광학부(120)의 내측면에 배치되는 복수의 전극으로 구성될 수 있고, 이 경우 투명 전극의 복수의 전극은 액정층(110)에 수직 방향으로 전압을 가할 수 있다. 구체적으로, 복수의 전극은 렌즈(100) 상에서의 위치에 따른 전압을 액정층(110)에 가할 수 있도록 각각 하나 이상의 폐곡선으로 구성될 수 있으며, 빛을 투과할 수 있고 전기 전도성이 있는 소재로 구성될 수 있다. 다른 예로, 투명 전극이 임의의 패턴(예를 들어, 격자 패턴, 방사 패턴 등)으로 배치되는 복수의 전극으로 형성되고, 각각의 전극이 비아홀(via hole)을 통해 전기를 공급받을 수도 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 투명 전극은 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 액정층(110)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수 있다. 실시예에 따라, 액정층(110)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 지연시킬 수 있다. 명세서 전반에 걸쳐, 영상이 변화하는 속도를 지연시킨다는 의미는 디스플레이 장치에서 재생되고 있는 영상의 재생 속도를 지연시킨다는 의미가 아니라, 사용자가 느끼는 영상이 변화하는 속도가 지연되도록 할 수 있다는 의미일 수 있다. 디스플레이 장치에서 재생되고 있는 영상이 변화하는 속도는 변함이 없으나, 액정층(110)을 통과하여 사용자의 안구에 영상이 투사되는 경우, 사용자는 제 1 프레임에서 제 2 프레임으로 변화하는 속도가 지연되는 것처럼 느낄 수 있다. 구체적으로, 제 1 프레임에 포함된 객체가 제 2 프레임에서 일정 방향으로 이동한다면, 액정층(110)은 상기 객체의 이동에 대한 잔상효과 또는 왜곡효과를 발생시킴에 따라 그 이동 속도가 지연되는 것처럼 느끼게 야기할 수 있다. 따라서, 액정층(110)은 영상이 변화하는 속도를 지연시키되, 액정층(110)을 통과하여 사용자의 안구에 투사되는 제 1 영상의 전체 재생 시간 기간은 디스플레이 장치에 디스플레이되는 제 2 영상의 전체 재생 시간 기간과 동일할 수 있다. 또는, 영상이 변화하는 속도의 지연은 사용자의 인지의 아래(식역하 지각, subliminal perception)에서 이루어질 수도 있다. 환언하자면, 사용자는 영상이 변화하는 속도가 지연되어도 느끼지 못할 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 액정층(110)은 영상이 변화하는 속도를 변조시킴에 따라, 잔상(ghost), 왜곡 또는 블러(blur)중 적어도 하나의 효과를 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 영상 내에서 제 1 프레임에 해당하는 영상일 수 있다. 그리고, 도 3의 (c)는 영상 내에서 제 2 프레임에 해당하는 영상일 수 있다. 제 1 프레임에서 제 2 프레임으로의 변화는 사전 결정된 영상의 재생 속도를 따를 수 있다. 도 3의 (b)에서와 같이 액정층(110)은 제 1 프레임에서 제 2 프레임으로 영상이 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 잔상 효과를 발생시킬 수 있다. 또는 액정층(110)은 제 1 프레임과 제 2 프레임의 사이에 잔상 효과를 발생시킴으로써, 영상이 변화하는 속도를 지연시킬 수도 있다. 이 경우, 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증이 감소되거나 또는 방지될 수 있다.
한편, 액정층(110)이 발생시키는 잔상 효과가 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 영상 또는 사용자의 안구에 투사되는 영상의 품질을 저하시키는 것은 아닐 수 있다. 일반적으로, 사람들이 시청하는 영상을 프레임 단위로 끊어서 관찰한다면 잔상 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 사람들이 영상을 시청할 때는 이러한 잔상들을 인지하지 못하고, 자연스러운 영상이라고 인식할 수 있다. 더하여, 본 발명에 따른 액정층(110)이 발생시키는 잔상 효과는 영상에서의 최소 단위인 프레임과 프레임의 사이에 발생될 수 있다. 따라서, 액정층(110)이 영상이 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 영상에 잔상 또는 왜곡 중 적어도 하나의 효과를 발생되더라도, 사용자는 영상의 품질이 저하되었다고 인식하지 못할 수 있다. 이하, 본 개시에 따른 액정층(110)이 잔상 또는 왜곡 중 적어도 하나의 효과를 발생시키는 방법의 일례는 도 3 및 도 4를 통해 설명한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 액정층(110)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 증대시킬 수도 있다. 여기서, 영상이 변화하는 속도를 증대시킨다는 의미는 디스플레이 장치에서 재생되고 있는 영상의 재생 속도를 증대시킨다는 의미가 아니라, 사용자가 느끼는 영상이 변화하는 속도가 증대되도록 할 수 있다는 의미일 수 있다. 디스플레이 장치에서 재생되고 있는 영상이 변화하는 속도는 변함이 없으나, 액정층(110)을 통과하여 사용자의 안구에 영상이 투사되는 경우, 사용자는 제 1 프레임에서 제 2 프레임으로 변화하는 속도가 증대되는 것처럼 느낄 수 있다. 구체적으로, 제 1 프레임에 포함된 객체가 제 2 프레임에서 일정 방향으로 이동한다면, 액정층(110)은 상기 객체의 이동에 대한 잔상효과 또는 왜곡효과를 발생시킴에 따라 그 이동 속도가 증대되는 것처럼 느끼게 야기할 수 있다. 따라서, 액정층(110)은 영상이 변화하는 속도를 증대시키되, 액정층(110)을 통과하여 사용자의 안구에 투사되는 제 1 영상의 전체 재생 시간 기간은 디스플레이 장치에 디스플레이되는 제 2 영상의 전체 재생 시간 기간과 동일할 수 있다. 또는, 영상이 변화하는 속도의 증대는 사용자의 인지의 아래에서 이루어질 수도 있다. 환언하자면, 사용자는 영상이 변화하는 속도가 증대되어도 느끼지 못할 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 액정층(110)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상의 위상을 변조시킬 수도 있다. 명세서 전반에 걸쳐, 영상의 위상을 변조시킨다는 의미는 디스플레이 장치에서 재생되고 있는 영상의 위상을 변조시킨다는 의미가 아니라, 사용자가 느끼는 영상의 위상이 변조된다는 의미일 수 있다. 디스플레이 장치에서 재생되고 있는 영상의 위상은 변함이 없으나, 액정층(110)을 통과하여 사용자의 안구에 영상이 투사되는 경우, 사용자는 영상의 위상이 변조되는 것처럼 느낄 수 있다. 구체적으로, 제 1 프레임에 포함된 객체가 제 2 프레임에서 일정 방향으로 이동하는 경우, 액정층(110)은 상기 객체에 대해 확대 또는 축소 등의 효과가 발생되는 것처럼 느끼게 야기할 수 있다. 또는, 영상의 위상 변조는 사용자의 인지의 아래에서 이루어질 수도 있다. 환언하자면, 사용자는 영상의 위상이 변조되어도 느끼지 못할 수도 있다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 광학부(120)는 액정층(110)을 내부에 수용할 수 있다. 여기서, 광학부(120)는 유리 계열의 크라운 글라스, 플린트 글라스, 티탄 글라스 등일 수 있으며, 렌즈(100)의 외형을 형성할 수 있다. 추가적으로, 광학부(120)는 전술한 예시들 뿐만 아니라 폴리머 계열의 필름 등 또한 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 2의 (a)를 참조하면 광학부(120)는 액정층(110)을 내부에 수용하는 형태로, 액정층(110)을 보호할 수 있다.
본 개시에서, 광학부(120)의 일측면에는 투명 전극(미도시)이 위치할 수 있다. 예를 들어, 투명 전극은 액정층(110)과 접하는 광학부(120)의 내부면에 위치할 수 있고, 이 경우 투명 전극은 액정층(110)에 전압을 가할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 디스플레이 장치의 원격에 위치하는 렌즈일 수 있다. 디스플레이 장치는 모니터, TV, 또는 사용자 단말(예를 들어, 태블릿 또는 스마트폰)에 구비된 디스플레이 장치 등이거나 혹은 HMD와 프로젝터 등과 같은 영상 표시 장치일 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 안경 등에 구비되는 렌즈일 수 있고, 사용자는 렌즈(100)가 구비된 안경을 착용하여 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 영상을 시청할 수 있다. 다른 일례로, 렌즈(100)는 스마트 렌즈 또는 스마트 콘택트 렌즈일 수도 있다. 여기서, 스마트 렌즈는 전력을 공급 받기 위한 무선 안테나, 칩 및 패터닝 기판을 더 포함하는 웨어러블 전자 장치일 수 있다. 이하, 스마트 렌즈에 대한 구체적인 내용은 본 출원에서 참조로 통합되는 “대한민국 등록특허 10-2050295”에서 구체적으로 논의된다.
본 개시에 따른 렌즈(100)는 안경 또는 스마트 렌즈로서 디스플레이 장치의 원격에 위치함에 따라, 디스플레이 장치의 디스플레이부 보다 사용자의 눈에 근위에 존재할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 렌즈(100)가 디스플레이 장치와 원격에 위치하는 경우, 렌즈(100)는 디스플레이 장치와는 독립적으로 구동될 수 있다.
구체적으로, 렌즈(100)는 디스플레이 장치의 제어 하에 구동되는 것이 아니라 디스플레이 장치와는 개별로 구동될 수 있다. 다만, 렌즈(100)는 통신부를 통해 디스플레이 장치로부터 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 영상에 대한 정보 등을 수신할 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 영상에 대한 정보에 기초하여 동작될 수 있다.
일례로, 렌즈(100)는 디스플레이 장치로부터 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상의 프레임 레이트(frame rate)에 대한 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 프레임 레이트는 프레임이 보이는 속도를 나타내는 수치일 수 있으며, 동일 또는 유의어로 초당 프레임 수(frames per second, fps)로 표현될 수도 있다. 프레임 레이트가 수신된 경우, 렌즈(100)는 영상의 프레임 레이트에 기초하여, 투명 전극을 통해 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 이에 따라, 액정층(110)의 굴절률이 가변됨으로써, 렌즈(100)는 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 지연시킬 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이상인 경우, 투명 전극을 통해 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절함으로써, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이하로 느린 경우에는 사용자에게 어지럼증이 유발되는 현상이 덜할 수 있기 때문에, 렌즈(100)는 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이상인 경우에만, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)가 모든 영상에 있어서 액정층(110)의 동작을 제어하는 것이 아니기 때문에, 배터리 등이 절약될 수 있다. 특히, 본 개시에 따른 렌즈(100)가 스마트 렌즈인 경우, 배터리가 절약될 필요성이 크기 때문에, 렌즈(100)는 영상의 프레임 레이트에 기초하여 액정층(110)의 동작을 제어할 수 있다.
본 개시에서, 렌즈(100)는 사전 셋팅된 값에 따라 기 설정된 간격으로 반복적으로 액정층(110)에 전달되는 전압을 조절할 수도 있다. 일례로, 렌즈(100)에 인가되는 전원은 교류일 수 있다. 교류는 시간에 따라서 크기와 방향이 주기적으로 변화하는 전원일 수 있으며, 이에 따라 액정층(110)에 전달되는 전압은 기 설정된 간격으로 반복적으로 변화될 수 있다. 따라서, 액정층(110)의 굴절률은 기 설정된 간격으로 반복적으로 가변될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 액정층(110)의 굴절률은 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상의 프레임 레이트에 기초하여 변화량이 결정될 수도 있다. 여기서, 변화량은 굴절률이 변화되는 정도를 나타낼 수 있다. 일례로, 변화량이 작은 경우, 액정층(110)을 통과하는 빛이 굴절되는 각도가 작을 수 있다. 반대로, 변화량이 큰 경우 액정층(110)을 통과하는 빛이 굴절되는 각도 등이 커질 수 있다.
예를 들어, 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이상인 경우 렌즈(100)가 결정하는 굴절률의 제 1 변화량은 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 미만인 경우 렌즈(100)가 결정하는 굴절률의 제 2 변화량 보다 클 수 있다. 환언하자면, 렌즈(100)는 영상의 재생 속도가 빠른 경우에는 액정층(110)을 통과하는 빛이 굴절되는 각도 등이 커질 수 있도록 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 그리고, 렌즈(100)는 영상의 재생 속도가 느린 경우에는 액정층(110)을 통과하는 빛이 굴절되는 각도가 작아질 수 있도록 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 영상에 포함된 적어도 하나의 객체(object)의 변화에 기초하여, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수도 있다.
일례로, 렌즈(100)는 영상에 포함된 적어도 하나의 객체가 원위에서 근위로 이동하거나 또는 근위에서 원위로 이동한 경우 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 다른 일례로, 렌즈(100)는 영상에 포함된 적어도 하나의 객체의 크기가 커지거나 또는 작아지는 경우 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 영상 내에서 적어도 하나의 객체가 좌우 방향으로만 이동한 경우, 액정층(110)의 굴절률은 가변시키지 않고, 액정층(110)의 좌우 방향의 배열 상태만 가변시킬 수 있다. 이 경우, 사용자의 안구에 맺히는 상은 좌우 방향으로 이동될 수 있다. 환언하자면, 액정층(110)의 좌우 방향의 배열 상태가 가변됨에 따라, 사용자는 적어도 하나의 객체가 좌우 방향으로 이동된다고 느낄 수 있으며, 이에 따라 사용자는 객체가 변화하는 속도가 지연되었다고 느낄 수 있다.
예를 들어, 제 1 프레임에서 제 1 위치에 존재하는 객체가 제 2 프레임에서는 제 1 위치보다 우측에 위치한 제 2 위치에 존재할 수 있다. 이 경우, 액정층(110)은 제 1 프레임에서 제 2 프레임으로 영상이 변화하는 동안 객체가 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하는 과정에서 제 1 위치와 제 2 위치의 사이에서도 존재하는 것처럼 사용자가 느끼게 야기할 수 있다. 따라서, 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증이 감소되거나 또는 방지될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 영상에 포함된 적어도 하나의 객체의 변화 속도에 대응하여 점진적으로 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다.
예를 들어, 렌즈(100)는 적어도 하나의 객체의 변화 속도와 동일한 속도로 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 렌즈(100)는 적어도 하나의 객체의 변화 속도와 유사한 속도로 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 렌즈(100)는 적어도 하나의 객체의 변화 속도와 유사한 속도로 액정층(110)의 굴절률의 가변에 따른 영상 크기 또는 영상 속도 등의 변화를 주는 방식으로 잔상을 만들어 낼 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 객체의 변화 속도는 디스플레이 장치로부터 수신되는 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 사용자의 시력을 교정하기 위해 액정층(110)을 통해 가변 초점을 제공할 수도 있다. 일례로, 노안, 근시 또는 원시 등으로 인해 디스플레이 장치에서 디스플레이되고 있는 영상에 초점을 맞추기 어려울 사용자가 존재할 수 있다. 이에 따라, 렌즈(100)는 액정층(110)의 굴절률을 가변시킴으로써, 렌즈(100)의 초점을 가변시킬 수 있다. 렌즈(100)는 가변된 초점을 기준으로 삼아 액정층(110)의 굴절률을 변화시킴으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 배열 유지 모듈을 더 포함할 수 있다. 배열 유지 모듈은 렌즈(100)의 전원 공급이 중단되는 경우에, 액정층(110)의 배열 상태가 원상태로 복귀함에 따른 굴절률의 변화를 방지하기 위하여 액정층(110)의 배열 상태를 유지시킬 수 있다. 렌즈(100)의 전원 공급이 중단되는 경우, 액정층(110)의 배열 상태가 급격하게 원상태로 복귀될 수 있다. 이 경우, 사용자는 급격하게 바뀌는 액정층(110)의 굴절률에 의해 불편함을 느낄 수 있다. 따라서, 사용자가 급격한 굴절률의 변화에 따른 불편함을 느끼는 것을 방지하도록 배열 유지 모듈은 렌즈(100)의 전원 공급이 중단되는 경우에도 액정층(110)의 배열 상태를 유지하도록 할 수 있다. 일례로, 배열 유지 모듈은 투명 전극들에 직류 전원을 공급하고 투명 전극을 단락시킴으로서, 액정층(110)의 배열 상태를 유지하도록 할 수 있다.
배열 유지 모듈은 렌즈(100)의 전원 공급이 중단되는 경우에, 액정층(110)의 배열 상태를 사전 설정된 상태로 되돌아가도록 할 수도 있다. 배열 유지 모듈은 영구자석 등으로 액정층(110)에 자기장을 가하여 액정의 배열상태를 유지하거나, 액정의 배열 상태를 사전 설정된 상태로 되돌아가도록 할 수 있다. 또한, 배열 유지 모듈은 전기장, 자기장 온도, 응력 등의 영향을 액정층(110)에 가하여 액정층(110)의 배열 상태를 유지하거나, 사전 결정된 상태로 되돌아가도록 할 수 있다.
한편, 도 2의 (b)를 참조하면, 렌즈(100)는 내부 물질의 물성 변화를 유도하여 굴절률을 변화시키는 광학 모듈(130)을 포함할 수도 있다. 여기서, 광학 모듈은 전기적인 작동에 의해 물질의 상변이 또는 배열 등과 같은 물성의 변화를 유도하여 굴절율이 변화되는 모듈일 수 있다. 광학 모듈(130)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도 또는 영상의 위상 중 적어도 하나를 변조할 수 있다. 실시예에 따라, 광학 모듈(130)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 지연시키거나 혹은 영상을 가상적으로 확대 또는 축소시킬 수 있다. 여기서, 영상을 가상적으로 확대 또는 축소시킨다는 의미는 디스플레이 장치에서 실제로 디스플레이되고 있는 영상을 확대 또는 축소 시키는 것과는 별개일 수 있다. 일례로, 영상의 가상적 확대 또는 축소는 디스플레이 장치에서 재생되고 있는 영상은 변함이 없으나, 광학 모듈(130)을 통과하여 사용자의 안구에 투사되는 영상이 확대 또는 축소되는 것을 의미할 수 있다.
한편, 본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 디스플레이 장치에 결합 가능한 렌즈일 수 있다.
구체적으로, 다시 도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 렌즈(100)가 디스플레이 장치에 결합 가능한 렌즈인 경우, 디스플레이 장치(1000)는 렌즈(100), 디스플레이부(200), 제어부(300) 및 시선 추적기(400)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따라, 디스플레이 장치(1000)는 사용자의 머리에 착용되어, 사용자의 눈 앞에 직접 영상을 제공하는 HMD(Head Mounted Display) 장치일 수 있다. HMD 장치는 가상 현실(Virtual Reality, VR), 증강 현실(Augmented Reality, AR), 또는 혼합 현실(Mixed or Merged Reality, MR) 중 적어도 하나의 제공이 가능한 장치일 수 있다. 실시예에 따라, HMD 장치는 스마트 글래스(smart glass)일 수도 있다. 스마트 글래스는 전방의 사물을 볼 수 있는 안경 본연의 기능과 컴퓨팅 기능을 동시에 제공하는 장치로서 안경 형태의 프레임을 가진 투시형 HMD 장치일 수 있다.
디스플레이부(200)는 디스플레이 장치(1000)에서 처리되는 정보를 표시(출력)할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(200)는 디스플레이 장치(1000)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 영상을 표시할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 디스플레이부(200) 보다 디스플레이 장치(1000)를 사용하는 사용자의 눈에 근위에 존재하도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이부(200)에서 재생되는 영상은 렌즈(100)를 통과하여 사용자의 안구에 투사될 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)의 액정층(110)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 전면의 모든 방향에서 입사되는 빛에 대해 균등하게 굴절이 가능하도록 움푹(또는 볼록)한 형상일 수 있다. 실시예에 따라, 디스플레이 장치(1000)가 HMD 장치인 경우, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 장치(1000)를 착용한 사용자를 기준으로 전방위(예를 들어, 360도)로 형성되는 영상을 제공할 수 있다. 이에 따라, 렌즈(100)는 전방위에서 사용자의 안구를 향해 투사되는 영상에 대해 균등하게 가변 굴절률을 제공할 수 있도록 움푹(또는 볼록)한 형상으로 형성될 수 있다. 일례로, 렌즈(100)는 반구 형태의 쉘(shell) 형상일 수 있고, 예를 들어 콘택트 렌즈와 유사한 형상을 가질 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(300)는 통상적으로 디스플레이 장치(1000)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 제어부(300)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(300)는 투명 전극을 통해 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 이 경우, 액정층(110)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수 있다. 다만, 투명 전극은 제어부(300)의 제어 하에 구동되지 않고, 독립적으로 구동될 수도 있다. 일례로, 투명 전극은 사전 셋팅된 값에 의해 기 설정된 간격으로 반복적으로 액정층(110)에 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 투명 전극은 제어부(300)의 제어 없이도 액정층(110)에 전달되는 전압을 조절할 수 있다. 환언하자면, 디스플레이 장치(1000)에 결합가능한 렌즈(100)는 제어부(300)의 제어 하에 구동될 수도 있고, 또는 독립적으로 구동될 수도 있다.
시선 추적기(eye tracker, 400)는 사용자의 시선을 추적할 수 있다.
구체적으로, 시선 추적기(400)는 사용자의 눈동자의 위치에 대응되는 디스플레이부(200) 상의 영역을 검출함으로써 디스플레이부(200)상의 특정 영역을 향하는 사용자의 시선 방향을 감지할 수 있다.
본 개시에서, 시선 추적기(400)는 사용자의 안구가 촬영된 이미지에 기초하여, 사용자의 시선 방향을 감지할 수도 있다. 일례로, 디스플레이 장치(1000)는 사용자의 안구를 촬영하기 위한 카메라부를 더 포함할 수 있다. 시선 추적기(400)는 사용자의 안구가 촬영된 이미지를 이용하여 눈동자간 거리, 눈 사이의 거리, 디스플라이 장치(1000)에 대한 각 눈의 3차원(3D) 위치, 비틀림과 회전의 크기, 및 양안의 시선 방향을 결정할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000)의 제어부(300)는 영상에 포함된 적어도 하나의 객체 중 시선 추적기(400)를 통해 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체의 변화에 기초하여, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다.
일례로, 제어부(300)는 영상 내에서 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체가 원위에서 근위로 이동하거나 또는 근위에서 원위로 이동한 경우 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 다른 일례로, 제어부(300)는 영상 내에서 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체의 크기가 커지거나 또는 작아지는 경우 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 이 경우, 액정층(110)은 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 사용자가 응시하고 있는 객체가 변화하는 속도를 지연시킬 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000)의 제어부(300)는 영상에 포함된 적어도 하나의 객체의 변화 속도에 대응하여 점진적으로 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다.
*구체적으로, 제어부(300)는 영상 내에서 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체의 변화 속도를 결정할 수 있다. 제어부(300)는 결정된 객체의 변화 속도에 대응하여 액정층(110)의 굴절률을 점진적으로 가변시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체의 변화 속도와 동일한 속도로 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(300)는 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체의 변화 속도와 유사한 속도로 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000)의 제어부(300)는 시선 추적기(400)를 통해 감지된 사용자의 응시점(gaze point)에 기초하여, 렌즈(100)의 굴절률을 가변시킬 수도 있다. 여기서, 응시점은 사용자가 디스플레이부(200) 내에서 바라보는 지점을 의미할 수 있으며, 3차원 위치 좌표값을 가질 수 있다. 따라서, 응시점은 사용자의 시선에 대한 깊이를 나타낼 수 있다. 제어부(300)는 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있고, 사용자가 응시하고 있는 객체와 사용자의 안구와의 초점 거리를 결정할 수 있다. 초점 거리가 결정된 경우, 제어부(300)는 사용자의 응시점이 초점 거리가 일치하는지 여부를 결정할 수 있다. 만약, 초점 거리가 사용자의 응시점과 일치하지 않는 경우, 제어부(300)는 초점 거리가 사용자의 응시점과 일치하도록, 렌즈(100)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 응시점과 초점 거리가 일치하지 않는 경우, 사용자가 노안, 근시 또는 원시 등으로 인하여, 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 객체에 초점을 맞추기 어렵다는 것을 나타낼 수 있기 때문이다. 따라서, 제어부(300)는 렌즈(100)의 굴절률을 가변시킴으로써, 사용자의 시력을 교정할 수 있다. 제어부(300)는 사용자의 시력을 교정하기 위한 굴절률이 결정된 경우, 사용자의 시력을 교정하기 위해 가변된 굴절률을 기준으로 삼아, 렌즈(100)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 환언하자면, 제어부(300)는 사용자의 시력을 교정하기 위한 가변 굴절률을 제공하고, 사용자의 시력이 교정된 상태에서 렌즈(100)의 굴절률을 변화시킴으로써, 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수도 있다.
본 개시에서, 디스플레이 장치(1000)는 사용자 입력부를 더 포함할 수도 있다. 사용자 입력부는 사용자가 보고자 하는 객체의 거리에 따라서, 렌즈(100)의 동작 모드를 원거리 모드, 중거리 모드, 또는 근거리 모드로 변경하기 위하여, 렌즈(100)의 동작 모드를 사용자가 변경하도록 허용할 수 있다. 사용자는 사용자 입력부를 통해 렌즈(100)의 초점이 연속적으로 변경되도록 하거나, 또는 사전 설정된 모드에 따라 불연속적으로 변경되도록 할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 제어부(300)는 영상 내에서 사용자가 응시하고 있다고 결정된 객체가 좌우 방향으로만 이동한 경우, 액정층(110)의 굴절률은 가변시키지 않고, 액정층(110)의 좌우 방향의 배열 상태만 가변시킬 수 있다. 이 경우, 사용자의 안구에 맺히는 상은 좌우 방향으로 이동될 수 있다. 환언하자면, 액정층(110)의 좌우 방향의 배열 상태가 가변됨에 따라, 사용자는 응시하고 있는 객체가 좌우 방향으로 이동된다고 느낄 수 있으며, 이에 따라 사용자는 객체가 변화하는 속도가 지연되었다고 느낄 수 있다.
예를 들어, 제 1 프레임에서 제 1 위치에 존재하는 객체가 제 2 프레임에서는 제 1 위치보다 우측에 위치한 제 2 위치에 존재할 수 있다. 이 경우, 액정층(110)은 제 1 프레임에서 제 2 프레임으로 영상이 변화하는 동안 객체가 제 1 위치와 제 2 위치의 사이에 존재하는 것처럼 사용자가 느끼게 야기할 수 있다. 따라서, 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증이 감소되거나 또는 방지될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000) 제어부(300)는 시선 추적기(400)를 통해 감지된 사용자의 응시점에 기초하여, 액정층(110)의 좌우 방향의 배열 상태만 가변시킬 수도 있다. 일례로, 사용자가 난시를 가진 경우, 사용자의 바라보는 응시점과 디스플레이부(200)에 디스플레이 되고 있는 객체는 좌우 방향의 간극이 존재할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 사용자가 난시를 가진 경우, 사용자의 난시가 교정될 수 있도록 액정층(110)의 좌우 방향의 배열 상태만 가변시킬 수 있다. 제어부(300)는 가변된 좌우 방향의 배열 상태를 기준으로 삼아, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 환언하자면, 제어부(300)는 사용자의 난시를 교정하기 위한 액정층(110)의 배열 상태를 제공하고, 사용자의 난시가 교정된 상태에서 액정층(110)의 굴절률을 변화시킴으로써, 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000)의 제어부(300)는 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상의 프레임 레이트에 기초하여, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수도 있다.
구체적으로, 제어부(300)는 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상의 프레임 레이트를 인식할 수 있다. 제어부(300)는 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이상인 경우, 투명 전극을 통해 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절함으로써, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이하로 느린 경우에는 사용자에게 어지럼증이 유발되는 현상이 덜할 수 있기 때문에, 제어부(300)는 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이상인 경우에만, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 이 경우, 제어부(300)가 모든 영상에 있어서 액정층(110)의 동작을 제어하는 것이 아니기 때문에, 제어부(300)가 사용하는 리소스가 절약될 수 있다.
본 개시에서, 제어부(300)는 사전 셋팅된 값에 따라 기 설정된 간격으로 반복적으로 액정층(110)에 전달되는 전압을 조절할 수도 있다. 이 경우, 액정층(110)의 굴절률은 기 설정된 간격으로 반복적으로 가변될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 굴절률은 디스플레이 장치(1000)의 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상의 프레임 레이트에 기초하여 변화량이 결정될 수 있다.
예를 들어, 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 이상인 경우 디스플레이 장치(1000)의 제어부(300)가 결정하는 굴절률의 제 1 변화량은 영상의 프레임 레이트가 기 설정된 값 미만인 경우 결정하는 굴절률의 제 2 변화량 보다 클 수 있다. 환언하자면, 제어부(300)는 영상의 재생 속도가 빠른 경우에는 액정층(110)을 통과하는 빛이 굴절되는 각도 등이 커질 수 있도록 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 그리고, 제어부(300)는 영상의 재생 속도가 느린 경우에는 액정층(110)을 통과하는 빛이 굴절되는 각도가 작아질 수 있도록 액정층(110)에 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 구성에 따르면, 렌즈(100)는 디스플레이 장치와 결합되어 디스플레이 장치의 제어 하에 굴절률이 가변되거나, 또는 디스플레이 장치와 원격에 위치하고 독립적으로 구동되어 굴절률이 가변될 수 있다. 렌즈(100)는 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 지연시킬 수 있다. 렌즈(100)는 영상이 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 잔상(ghost) 또는 왜곡 중 적어도 하나의 효과를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 사용자가 디스플레이 장치를 통해 3D 영상을 시청할 때 발생될 수 있는 어지럼증 또는 멀미가 예방되거나 감소될 수 있다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면 렌즈(100)는 프레임과 프레임의 사이에 잔상 효과를 발생시킬 수 있다. 이하, 도 3을 통해 본 개시에 따른 렌즈(100)가 발생시키는 잔상 효과를 일례를 설명한다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈가 발생시키는 잔상 효과의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)는 디스플레이 장치에서 디스플레이되고 있는 영상 내에서 제 1 프레임에 해당하는 영상일 수 있다. 도 3의 (c)는 영상 내에서 제 2 프레임에 해당하는 영상일 수 있다. 제 2 프레임은 제 1 프레임의 바로 뒤에 후속하는 프레임일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치에 디스플레이되는 영상이 초당 30 프레임(frame per second. fps)의 영상인 경우, 제 1 프레임은 30 프레임 중 첫번째 프레임일 수 있고, 제 2 프레임은 30 프레임 중 두번째 프레임일 수 있다. 그리고, 제 1 프레임에서의 제 1 객체(211)와 제 2 프레임에서의 제 2 객체(213)는 동일한 객체이되, 위치 또는 움직임이 변경된 객체일 수 있다. 렌즈(100)는 영상 내에서 제 1 프레임이 제 2 프레임으로 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 잔상 효과를 발생시킬 수 있다. 실시예에 따라, 도 3의 (b)는 제 1 프레임과 제 2 프레임 사이의 잔상 효과가 발생된 제 3 프레임일 수 있다. 렌즈(100)가 영상이 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 제 3 프레임의 제 3 객체(212)는 잔상 효과가 발생될 수 있다. 여기서, 제 3 프레임 및 제 3 객체(212)는 실제로는 존재하지 않는 프레임일 수 있으며, 설명의 편의를 위해 삽입한 도면일 수 있다. 환언하자면, 제 3 프레임은 사용자의 인지 아래에서 재생되는 프레임일 수 있다. 따라서, 렌즈(100)는 제 1 프레임과 제 2 프레임의 사이에 제 3 프레임 또는 제 3 객체(212)에 잔상 효과를 발생시킴으로써, 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 제 3 프레임은 사용자의 인지 아래에서 재생되는 프레임으로서, 렌즈(100)가 영상이 변화되는 속도를 지연시키더라도 영상의 품질이 저하되는 문제는 발생하지 않을 수 있다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면 렌즈(100)는 프레임과 프레임의 사이에 왜곡 효과를 발생시킬 수 있다. 여기서, 왜곡은 영상에 포함된 적어도 하나의 객체의 크기가 변화되거나 또는 형상이 변화되는 효과일 수 있다. 이하, 도 4를 통해 본 개시에 따른 렌즈(100)가 발생시키는 왜곡 효과를 일례를 설명한다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈가 발생시키는 왜곡 효과의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)는 디스플레이 장치에서 디스플레이되고 있는 영상 내에서 제 1 프레임에 해당하는 영상일 수 있다. 도 4의 (c)는 영상 내에서 제 2 프레임에 해당하는 영상일 수 있다. 제 2 프레임은 제 1 프레임의 바로 뒤에 후속하는 프레임일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치에 디스플레이되는 영상이 초당 30 프레임의 영상인 경우, 제 1 프레임은 30 프레임 중 첫번째 프레임일 수 있고, 제 2 프레임은 30 프레임 중 두번째 프레임일 수 있다. 그리고, 제 1 프레임에서의 제 1 객체(221)와 제 2 프레임에서의 제 2 객체(223)는 동일한 객체이되, 위치 또는 움직임이 변경된 객체일 수 있다. 렌즈(100)는 영상 내에서 제 1 프레임이 제 2 프레임으로 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 왜곡 효과를 발생시킬 수 있다. 여기서, 왜곡은 영상에 포함된 적어도 하나의 객체의 크기가 변화되거나 또는 형상이 변화되는 효과일 수 있다. 실시예에 따라, 도 4의 (b)는 제 1 프레임과 제 2 프레임 사이의 왜곡 효과가 발생된 제 3 프레임일 수 있다. 렌즈(100)가 영상이 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 제 3 프레임의 제 3 객체(222)는 왜곡 효과가 발생될 수 있다. 구체적으로, 제 3 객체(222)를 살펴보면, 제 3 객체(222)는 제 1 객체(221) 및 제 2 객체(223) 보다 크기가 커졌을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제 3 객체(222)는 제 1 객체(221) 및 제 2 객체(223) 보다 크기가 작아질 수도 있고, 또는 형상이 미비하게 변형될 수도 있다. 제 3 프레임 및 제 3 객체(222)는 실제로는 존재하지 않는 프레임일 수 있으며, 설명의 편의를 위해 삽입한 도면일 수 있다. 환언하자면, 제 3 프레임은 사용자의 인지 아래에서 재생되는 프레임일 수 있다. 따라서, 렌즈(100)는 제 1 프레임과 제 2 프레임의 사이에 제 3 프레임 또는 제 3 객체(222)에 왜곡 효과를 발생시킴으로써, 사용자에게 발생될 수 있는 어지럼증을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 제 3 프레임은 사용자의 인지 아래에서 재생되는 프레임으로서, 렌즈(100)가 영상이 변화되는 속도를 지연시키더라도 영상의 품질이 저하되는 문제는 발생하지 않을 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상의 위상을 변조시킬 수도 있다. 환언하자면, 렌즈(100)는 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도는 변조시키지 않고, 영상의 위상만 변조시킬 수도 있다. 실시예에 따라, 도 4의 (b)는 제 1 프레임과 제 2 프레임 사이의 영상의 위상이 변조된 제 3 프레임일 수 있다. 구체적으로, 제 3 객체(222)를 살펴보면, 제 3 객체(222)는 영상의 위상이 변조됨에 따라, 제 1 객체(221) 및 제 2 객체(223) 보다 크기가 커졌을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제 3 객체(222)는 영상의 위상이 변조됨에 따라 제 1 객체(221) 및 제 2 객체(223) 보다 크기가 작아질 수도 있고, 또는 형상이 미비하게 변형될 수도 있다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 디스플레이 장치의 디스플레이부 보다 디스플레이 장치를 사용하는 사용자의 눈에 근위에 존재하도록 구비될 수 있다. 실시예에 따라, 렌즈(100)는 디스플레이 장치의 원격에 위치하는 렌즈일 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 사용자의 안경에 구비되거나 또는 스마트 렌즈로서 사용자의 안구에 착용되므로, 디스플레이 장치보다 사용자의 눈에 근위에 존재할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 렌즈(100)는 디스플레이 장치에 결합가능한 렌즈일 수 있다. 일례로, 디스플레이 장치는 HMD 장치일 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 HMD 장치 내에서 HMD 장치의 디스플레이부 보다 사용자의 눈에 근위에 존재하도록 결합될 수 있다. 상술한 예시와 같이, 렌즈(100)는 디스플레이 장치의 원격에 위치하는 경우에도, 그리고 디스플레이 장치에 결합되는 경우에도 디스플레이 장치 보다 사용자의 눈에 근위에 구비될 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치를 통해 디스플레이되는 영상은 렌즈(100)를 통과하여 사용자의 안구에 투사될 수 있다. 이하, 도 5를 통해 본 개시에 따른 렌즈(100)와 디스플레이장치의 위치 관계에 대한 일례를 설명한다.
도 5는 본 개시에 따른 렌즈와 디스플레이장치의 위치 관계에 대한 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 렌즈(100)는 디스플레이 장치(1000)와 사용자의 안구(2000)의 사이에 위치할 수 있다. 일례로, 디스플레이 장치(1000)는 HMD 장치일 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 디스플레이 장치(1000)에 결합되데, 디스플레이 장치(1000)의 디스플레이부 보다 사용자의 안구(2000)의 근위에 위치하도록 결합될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치(1000)를 통해 디스플레이되는 영상은 렌즈(100)를 통과하여 사용자의 안구(2000)에 투사될 수 있다. 따라서, 렌즈(100)는 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치(1000)에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000)가 HMD 장치인 경우에도, 렌즈(100)는 디스플레이 장치(1000)와 원격에 위치하는 렌즈일 수 있다. 일례로, 렌즈(100)는 사용자의 안경에 구비되는 렌즈 또는 스마트 렌즈 등일 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 디스플레이 장치(1000)의 내부에 위치할 수는 있으나, 디스플레이 장치(1000)와 결합되지 않고, 독립적으로 구동될 수 있다.
본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치는 모니터, TV, 또는 사용자 단말(예를 들어, 태블릿 또는 스마트폰)에 구비된 디스플레이 장치 등일 수도 있다. 이 경우, 사용자는 사용자의 안경에 구비되는 렌즈(100) 또는 스마트 렌즈 등으로 구현된 렌즈(100)를 통해 디스플레이 장치에 디스플레되는 영상을 시청할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치를 통해 디스플레이되는 영상은 렌즈(100)를 통과하여 사용자의 안구(2000)에 투사될 수 있다. 따라서, 렌즈(100)는 굴절률이 가변됨으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수 있다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 렌즈(100)는 영상에 포함된 적어도 하나의 객체의 변화에 기초하여, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수도 있다. 이하, 도 6을 통해 본 개시에 따른 렌즈(100)가 적어도 하나의 객체의 변화에 기초하여 액정층(110)의 굴절률을 가변시키는 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈가 적어도 하나의 객체의 변화에 기초하여 굴절률을 가변시키는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 사용자의 안구(2000)는 렌즈(100)를 통과하여 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 객체(230)를 응시할 수 있다. 디스플레이 장치에 디스플레이 되고 있는 객체(230)는 영상 내에서 위치가 변화할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (b)를 참조하면, 객체(230)는 영상 내에서 원위에서 근위로 이동될 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 액정층(110)의 굴절률을 가변시킴으로써, 렌즈(100)를 통과하여 사용자의 안구(2000)에 투사되는 객체(230)가 변화하는 속도를 지연시킬 수 있다. 다른 일례로, 렌즈(100)는 영상 내에서 객체(230)의 크기가 커지거나 또는 작아지는 경우, 액정층(110)의 굴절률을 가변시킬 수도 있다. 이에 따라, 렌즈(100)는 렌즈(100)를 통과하여 사용자의 안구(2000)에 투사되는 객체(230)가 변화하는 속도를 지연시킬 수 있으며, 사용자의 어지럼증 또는 멀미를 방지할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1000)의 제어부(300)는 렌즈(100)의 굴절률을 가변시킴으로써, 사용자의 시력을 교정할 수도 있다. 도 6에서와 같이 디스플레이 장치(1000)에 디스플레이되고 있는 적어도 하나의 객체가 원위에서 근위로 이동하거나 또는 근위에서 원위로 이동한 경우 노안을 가진 사용자는 객체의 이동에 따른 초점을 맞추기가 어려울 수도 있다. 따라서, 제어부(300)는 렌즈(100)의 굴절률을 가변시킴으로써, 사용자의 시력을 교정할 수 있다. 제어부(300)는 사용자의 시력을 교정하기 위한 굴절률이 결정된 경우, 사용자의 시력을 교정하기 위해 가변된 굴절률을 기준으로 삼아, 렌즈(100)의 굴절률을 가변시킬 수 있다. 환언하자면, 제어부(300)는 사용자의 시력을 교정하기 위한 가변 굴절률을 제공하고, 사용자의 시력이 교정된 상태에서 렌즈(100)의 굴절률을 변화시킴으로써, 디스플레이부(200)에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수도 있다.
도 1 내지 도 6을 통해 살펴본 바와 같이, 본 개시에 따른 렌즈(100)는 가변 굴절률을 가지는 액정층(110)을 포함할 수 있다. 렌즈(100)는 액정층(110)의 굴절률을 가변시킴으로써, 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상이 변화하는 속도를 변조시킬 수 있다. 실시예에 따라, 렌즈(100)는 영상이 변화하는 속도를 지연시킴에 따라, 잔상 또는 왜곡 중 적어도 하나의 효과를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 사용자는 디스플레이 장치를 통해 3D 영상을 시청하더라도, 어지럼증 또는 멀미와 같은 증상이 발생되지 않거나 또는 줄어들 수 있다. 더하여, 렌즈(100)가 발생시키는 잔상 또는 왜곡 효과는 영상에서의 최소 단위인 프레임과 프레임의 사이에 발생될 수 있다. 따라서, 렌즈(100)가 영상이 변화하는 속도를 지연시키더라도, 영상의 품질이 저하되는 것은 아니며, 사용자는 편안하게 영상을 시청할 수 있다. 뿐만 아니라, 렌즈(100)는 사용자의 노안, 근시 또는 원시를 교정하기 위한 가변 초점을 제공할 수 있고 또한, 난시를 교정하기 위한 액정층(110)의 배열 상태를 제공할 수도 있다. 따라서, 노안, 근시, 원시 또는 난시 등을 가진 사용자도 본 발명에 따른 렌즈(100)를 통해 디스플레이 장치에 디스플레이되고 있는 영상의 시청이 가능하며, 이때 발생될 수 있는 어지럼증 또는 멀미와 같은 증상도 해소될 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

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  1. 렌즈.

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150116142A (ko) 2014-04-07 2015-10-15 이준희 초점조절이 가능한 HMD(Head Mounted Display)용 광학계 모듈

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120107258A (ko) * 2011-03-21 2012-10-02 삼성전자주식회사 디스플레이장치 및 그 제어방법과, 셔터 안경 및 그 제어방법
CN102830568B (zh) 2011-06-15 2016-08-17 三星显示有限公司 液晶透镜及包括该液晶透镜的显示装置
KR101876558B1 (ko) 2011-12-08 2018-07-10 엘지디스플레이 주식회사 무안경 방식의 2차원/3차원 영상 표시장치
US9699433B2 (en) * 2013-01-24 2017-07-04 Yuchen Zhou Method and apparatus to produce re-focusable vision with detecting re-focusing event from human eye
US10025060B2 (en) * 2015-12-08 2018-07-17 Oculus Vr, Llc Focus adjusting virtual reality headset
US10036685B2 (en) * 2016-05-18 2018-07-31 Jand, Inc. Fixtureless lensmeter and methods of operating same
EP3574364A4 (en) 2017-01-25 2020-04-15 Samsung Electronics Co., Ltd. HEAD-MOUNTED DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF INFORMATION OF A 3D IMAGE
WO2019221105A1 (ja) * 2018-05-15 2019-11-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 表示装置
US10852545B2 (en) * 2018-09-07 2020-12-01 Xcelsis Corporation Head mounted viewer for AR and VR scenes
KR102139542B1 (ko) * 2018-11-23 2020-07-29 (주)쌈디 3d 품질 향상을 위한 다이렉트 코팅이 된 디스플레이장치
KR101976336B1 (ko) * 2018-12-21 2019-05-07 세종대학교산학협력단 360° 동영상 기반 가상현실 콘텐츠의 재생 방법 및 이를 수행하는 단말 장치
KR20200136297A (ko) * 2019-05-27 2020-12-07 삼성전자주식회사 사용자의 시선 방향에 따라 초점 영역을 조절하는 증강 현실 디바이스 및 그 동작 방법
US11467370B2 (en) 2019-05-27 2022-10-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Augmented reality device for adjusting focus region according to direction of user's view and operating method of the same
US11360557B2 (en) * 2019-08-06 2022-06-14 Apple Inc. Eye tracking system
US11280997B1 (en) * 2019-10-25 2022-03-22 Facebook Technologies, Llc Low-obliquity pupil relay for tiltable reflectors

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150116142A (ko) 2014-04-07 2015-10-15 이준희 초점조절이 가능한 HMD(Head Mounted Display)용 광학계 모듈

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