KR20230112749A - 위치설정 및 안정화 구조물 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

Abstract

헤드 마운트 디스플레이 시스템은 헤드 마운트 디스플레이 유닛, 및 사용 시에 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하도록 구조화 및 배열된 위치설정 및 안정화 구조물을 포함한다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 적어도 하나의 커넥터를 포함한다. 후방 지지 구조물은 사용 시에 목 근육이 후두골에 부착되는 접합부에 인접한 후두골의 부분을 따라 사용자 머리와 결합하도록 구성 및 배열된 후두 부분을 포함하는 후프 형태이다.

Description

위치설정 및 안정화 구조물 및 이를 포함하는 시스템{POSITIONING AND STABILISING STRUCTURE AND SYSTEM INCORPORATING SAME}

본 특허 출원 문서의 개시 부분은 저작권 보호를 받는 자료를 포함한다. 저작권 소유자는 특허청의 특허 파일이나 기록에 나타나 있듯이 누구나 특허 문서 또는 특허 개시에 의한 팩스 복제에 대한 이의를 제기하지 않지만, 무엇이든지 간에 모든 저작권 권리를 보유한다.

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2020년 3월 27일자로 출원된 호주 가특허 출원 번호 2020900953호, 2020년 5월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 16/865,480 및 2020년 5월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 16/865,526의 이득을 주장하며, 이의 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.

기술 분야

본 기술은 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하기 위한 위치설정 및 안정화 구조물과, 디스플레이 유닛, 및 위치설정 및 안정화 구조물을 포함하는 관련 헤드 마운트 디스플레이 조립체에 관한 것이다. 본 기술은 가상 현실 헤드 마운트 디스플레이의 용도에서 특정 응용을 발견하고, 본원에서는 그러한 맥락에서 설명된다. 그러나, 본 기술은 보다 넓은 응용을 가질 수 있고, 증강 현실 디스플레이를 포함하는 다른 헤드 마운트 디스플레이 장치에 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

배경 기술

임의의 종래 기술이 본원에 언급되는 경우, 이와 같은 언급은 종래 기술이 호주, 또는 임의의 다른 국가에서 당업계의 일반 상식의 일부를 형성한다는 것을 인정하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.

가상 현실 헤드 마운트 디스플레이는 사용자가 가상 환경에 대한 완전 몰입 경험을 가질 수 있게 하고, 통신, 교육, 의료 및 외과 실습, 엔지니어링 및 비디오 게임과 같은 분야에서 광범위한 응용을 가질 수 있게 한다.

가상 현실 헤드 마운트 디스플레이는 전형적으로 사용자의 얼굴 전방의 작동 위치에 유지되도록 배열된 디스플레이 유닛을 포함하는 시스템 또는 조립체로서 제공된다. 디스플레이 유닛은 전형적으로 디스플레이를 수용하는 하우징, 및 사용자의 얼굴과 대향 관계에 있도록 구성 및 배열된 사용자 인터페이스 구조물을 포함한다. 사용자 인터페이스 구조물은 디스플레이 주위로 연장되고 디스플레이에 대한 뷰잉 개구(viewing opening)를 한정할 수 있다. 사용자 인터페이스 구조물은 사용자의 얼굴과 결합할 수 있고, 사용자의 편안함을 위한 쿠션을 포함하고, 그리고/또는 디스플레이로부터 주변 광을 차단하도록 광 밀봉형일 수 있다.

디스플레이 유닛을 그 정확한 작동 위치에 홀딩하기 위해, 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 사용자 머리 상에 배치되는 위치설정 및 안정화 구조물을 추가로 포함한다. 과거에는, 이러한 위치설정 및 안정화 구조물은 디스플레이 유닛을 그 작동 위치에 유지하기 위해 장력 하에서 사용자 머리에 전형적으로 적용되는 스트랩 또는 신장 가능한 강성 구조물로 형성되었다. 이와 같은 시스템은 사용자의 얼굴에 클램핑 압력을 가하는 경향이 있어서, 국소적인 응력 지점들에서 사용자의 불편을 초래할 수 있다. 또한, 이전 시스템은 넓은 적용 헤드 크기를 허용하도록 조정하기 어려울 수 있다. 또한, 디스플레이 유닛 및 관련 위치설정 및 안정화 구조물은 종종 무겁고 세정하기 어려우며, 이는 시스템의 편안함 및 유용성을 더욱 제한한다.

따라서, 상기에 언급된 단점들을 겪지 않는 개선된 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

기술의 간단한 개요

본 기술의 일 양태는 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 위한 위치설정 및 안정화 구조물에 관한 것이며, 위치설정 및 안정화 구조물은 사용 시에 사용자 머리의 영역과 접촉하도록 배열된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 디스플레이 유닛에 상호 연결하기 위해 사용 시에 사용자 머리의 대향 측면 상에 배치되고 사용 시에 사용자 머리의 측두 영역을 따라 연장되는 대향 측두 커넥터를 포함한다.

일부 형태에서, 후방 지지 구조물은 후두 부분(occipital portion) 및 두정 부분(parietal portion)을 갖는 후프(hoop)를 포함한다. 일부 형태에서, 후프, 또는 후두 부분 및 두정 부분 중 적어도 하나는 그 길이의 적어도 일부를 따라 탄성적으로 신장 가능할 수 있다. 일부 형태에서, 후프는 길이의 적어도 일부를 따라 가요성이다. 일부 형태에서, 후방 지지 구조물이 후프인 경우, 후두 부분은 사용자 머리에서 낮게 연장되어, (머리의 후두 영역과 접촉하는 그 위치의 결과로서) 상향 이동에 저항하고, 그에 따라 시스템에 대한 고정부를 제공된다. 일부 형태에서, 후프는 대체로 직립면(이와 같은 직립면은 관상면(coronal plane)을 포함함)으로 배향된다.

일부 형태에서, 후방 지지 구조물은 사용자의 상이저점(otobasion superior; 귀가 상부에서 얼굴로부터 분리되기 시작하는 점)의 후방에 배치된다.

일부 형태에서, 측두 커넥터는 그 길이의 적어도 일부를 따라 강성이다. 일부 형태에서, 측두 커넥터 각각은 디스플레이 유닛에 연결된 전단부 및 후방 지지 구조물에 연결된 후단부를 갖는 측두 아암을 포함한다. 일부 형태에서, 측두 아암은 강성이다. 일부 형태에서, 측두 아암의 후단부는 사용자의 상이저점의 후방에 배치된다.

일부 형태에서, 측두 커넥터 중 적어도 하나는 상이한 크기의 머리에 피팅되도록 위치설정 및 안정화 구조물을 조정하기 위한 조정 메커니즘을 추가로 포함한다. 일부 형태에서, 조정 메커니즘은 측두 아암의 후단부와 후방 지지 구조물 사이의 연결부에 배치된다.

일부 형태에서, 후방 지지 구조물은 측두 아암에 연결되는 연결 탭을 포함하고, 조정 메커니즘은 연결 탭의 유효 길이를 조정할 수 있게 한다. 일부 형태에서, 측두 아암의 후단부는 연결 탭을 수용하도록 배열된 아일릿(eyelet)을 포함하고, 조정 메커니즘은 연결 탭을 측두 아암에 체결하기 위한 해제 가능한 체결 장치를 포함한다. 일부 형태에서, 해제 가능한 체결 장치는 연결 탭의 자유 단부를 연결 탭의 근위 부분 상에 되돌려 고정시키도록 배열될 수 있다. 해제 가능한 체결 장치는 마찰, 간섭, 스냅 또는 다른 기계적 고정 장치를 허용하는 클립(clip) 또는 리테이너(retainer)와 같은 다른 형태를 취할 수 있다.

일부 형태에서, 위치설정 및 안정화 구조물은 대체로 시상면(sagittal plane)의 방향으로 연장되고 후방 지지 구조물을 디스플레이 유닛의 상부 에지 영역에 연결하는 이마 지지 커넥터를 추가로 포함할 수 있다. 일부 형태에서, 이마 지지 커넥터는 스트랩을 포함할 수 있다. 일부 형태에서, 이마 지지 커넥터의 스트랩은 그 길이의 적어도 일부를 따라 탄성적으로 신장 가능할 수 있다. 일부 형태에서, 이마 지지 커넥터의 스트랩은 그 길이의 적어도 일부를 따라 가요성일 수 있다.

일부 형태에서, 이마 지지 커넥터는 상이한 크기의 머리에 피팅되도록 위치설정 및 안정화 구조물을 조정하기 위한 조정 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 일부 형태에서, 조정 메커니즘은 이마 지지 커넥터가 해당 형태일 때 이마 지지 커넥터의 스트랩의 유효 길이를 조정할 수 있다.

일부 형태에서, 이마 지지 커넥터는 이마 지지 커넥터의 일부에 강성화를 제공하는 이마 지지 강성화기(forehead support rigidiser)를 추가로 포함한다. 일부 형태에서, 이마 지지 강성화기는 사용자 머리의 전두 영역을 따라 위치된 이마 지지 커넥터의 부분에 강성화를 제공한다. 이마 지지 강성화기의 크기 및 위치설정은 디스플레이 유닛의 정확한 위치설정을 돕고 사용자의 관골(zygomatic bone)에 인가되는 압력을 완화시킬 수 있다. 일부 형태에서, 이마 지지 강성화기는 이마 지지 커넥터의 스트랩과 같은 이마 지지 커넥터의 다른 구성요소에 대해 (각도적으로 또는 병진적으로) 조정 가능하여, 헤드 마운트 디스플레이 유닛의 미세 위치설정을 허용하고 사용자의 편안함 및 피팅성을 개선시키는 것을 도울 수 있다.

일부 형태에서, 위치설정 및 안정화 구조물은 후방 지지 구조물 및 측두 커넥터를 브리지 연결할 수 있는 추가 강성화기를 추가로 포함한다. 일부 형태에서, 이러한 추가 강성화기는 시스템을 더욱 안정화시키고 지지하기 위해 후방 지지 구조물에 대한 디스플레이 유닛의 이동을 제어하는 것을 도울 수 있다. 일부 형태에서, 이러한 추가 강성화기는 후방 지지 구조물에 대한 측두 커넥터의 연결부에서의 힌지 이동을 제한할 수 있다. 일부 형태에서, 이러한 추가 강성화기는 또한 후방 지지 구조물의 후두 영역을 따라 연장되어 디스플레이 유닛을 정확한 작동 위치에 추가로 고정시킬 수 있다. 일부 형태에서, 이러한 추가 강성화기는 이마 지지 커넥터의 다른 구성요소에 대해 (각도적으로 또는 병진적으로) 조정 가능하여, 편안함, 조정성 및 피팅성을 추가로 도울 수 있다.

일부 형태에서, 위치설정 및 안정화 구조물은 디스플레이 유닛의 상향, 예를 들어 상부, 피봇팅 이동을 허용할 수 있어, 위치설정 및 안정화 구조물을 제거하지 않고서 디스플레이 유닛을 비-작동 위치로 이동시킬 수 있게 한다(예를 들어, 플립업 버전(flip-up version)). 일부 형태에서, 이러한 피봇팅 배열은 이마 지지 커넥터에 해제 메커니즘을 제공하고, 그리고/또는 측두 커넥터에 제한된 힌지 영역을 제공할 수 있다.

전술한 임의의 형태의 위치설정 및 안정화 구조물은 후드(hood), 또는 그 안에 통합되거나 그에 해제 가능하게 연결된 다른 헤드 웨어(head wear)에 합체될 수 있다. 위치설정 및 안정화 구조물은 또한, 오디오, 촉각(햅틱) 자극 또는 피드백 구성요소와 같은, 그 안에 통합된 다른 구성요소를 포함할 수 있다.

본 기술의 일 양태는 헤드 마운트 디스플레이 유닛, 및 사용 시에 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하도록 구조화 및 배열된 위치설정 및 안정화 구조물을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 적어도 하나의 커넥터를 포함한다. 후방 지지 구조물은 사용 시에 후두골을 따라(예를 들어, 목 근육이 후두골에 부착되는 접합부에 인접한 후두골의 부분을 따라) 사용자 머리와 결합하도록 구성 및 배열된 후두 부분을 포함하는 후프 형태이다.

본 기술의 일 양태는 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하기 위한 위치설정 및 안정화 구조물에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 적어도 하나의 커넥터를 포함한다. 후방 지지 구조물은 사용 시에 후두골을 따라(예를 들어, 목 근육이 후두골에 부착되는 접합부에 인접한 후두골의 부분을 따라) 사용자 머리와 결합하도록 구성 및 배열된 후두 부분을 포함하는 후프 형태이다.

본 기술의 일 양태는 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하기 위한 위치설정 및 안정화 구조물에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 대향 측두 커넥터를 포함한다. 대향 측두 커넥터는 사용자 머리의 대향 측면 상에 배치되고 사용자 머리의 측두 영역을 따라 연장되도록 적합화된다. 후방 지지 구조물은 사용 시에 후두골을 따라(예를 들어, 목 근육이 후두골에 부착되는 접합부에 인접한 후두골의 부분을 따라) 사용자 머리와 결합하도록 구성 및 배열된 후두 부분을 포함하는 후프 형태이다.

본 기술의 일 양태는 헤드 마운트 디스플레이 유닛, 및 사용 시에 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하도록 구조화 및 배열된 위치설정 및 안정화 구조물을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 적어도 하나의 커넥터를 포함한다. 적어도 후방 지지 구조물은 사용자 머리의 후부 영역에 순응하도록 구성된 직물 재료를 포함한다.

본 기술의 일 양태는 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하기 위한 위치설정 및 안정화 구조물에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 적어도 하나의 커넥터를 포함한다. 적어도 후방 지지 구조물은 사용자 머리의 후부 영역에 순응하도록 구성된 직물 재료를 포함한다.

본 기술의 일 양태는 헤드 마운트 디스플레이 유닛, 및 사용 시에 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하도록 구조화 및 배열된 위치설정 및 안정화 구조물을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 대향 측두 커넥터를 포함하며, 대향 측두 커넥터는 사용자 머리의 대향 측면 상에 배치되고 사용자 머리의 측두 영역을 따라 연장되도록 적합화된다. 적어도 후방 지지 구조물은 사용자 머리의 후부 영역에 순응하도록 구성된 직물 재료를 포함한다.

본 기술의 일 양태는 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하기 위한 위치설정 및 안정화 구조물에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 대향 측두 커넥터를 포함하며, 대향 측두 커넥터는 사용자 머리의 대향 측면 상에 배치되고 사용자 머리의 측두 영역을 따라 연장되도록 적합화된다. 적어도 후방 지지 구조물은 사용자 머리의 후부 영역에 순응하도록 구성된 직물 재료를 포함한다.

본 기술의 일 양태는 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하기 위한 위치설정 및 안정화 구조물에 관한 것이다. 위치설정 및 안정화 구조물은 사용자 머리의 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물, 및 후방 지지 구조물을 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 적어도 하나의 커넥터 또는 스트랩을 포함한다.

위치설정 및 안정화 구조물 및/또는 헤드 마운트 디스플레이 유닛은 사용자 얼굴의 보다 민감한 영역(이마, 눈 아래의 상측 볼)으로부터, 인가된 힘에 대항하기에 보다 적합한 영역으로 접촉력을 분산시키는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 후방 지지 구조물은 사용자 머리의 후방, 예를 들어 후두골 상이지만 목 근육 위의 고정부와 균등하고 편안하게 결합하기에 충분한 가요성을 가질 수 있고, 그리고/또는 편안하고 지속 가능한 방식으로 헤드 마운트 디스플레이 유닛의 하중을 보다 양호하게 지지하기 위해 하나 이상의 부분에 증가된 강성을 가질 수 있다. 예를 들어, 후방 지지 구조물은 사용자 머리의 형상 및/또는 크기에 맞게 조정할 수 있게 하도록 가요성이고 통기성인 스트랩 재료(예를 들어, 직물)로 제조될 수 있으며, 여기서 스트랩 재료의 특정 부분은 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 통해 환자 얼굴의 일부에 인가된 힘의 일부를 상쇄시키고 안정성을 유지하기 위해 강성화될 수 있고, 그리고/또는 강성 부분이 추가될 수 있다(예를 들어, 재봉, 라미네이팅, 클립핑, 포켓 내로 삽입, 오버몰딩 및/또는 제자리에 초음파 용접됨).

일 실시예에서, 위치설정 및 안정화 구조물 및/또는 헤드 마운트 디스플레이 유닛은 환자의 이마뼈 및/또는 광대뼈에 인가된 힘을 감소시키기 위해, 이러한 힘을 후방 지지부 및/또는 적어도 하나의 커넥터 또는 스트랩(들)으로 효과적으로 전달함으로써, 그리고/또는 헤드 마운트 디스플레이 유닛으로부터의 힘을 헤드 마운트 디스플레이 유닛 및/또는 후방 지지 구조물 및/또는 적어도 하나의 커넥터 또는 스트랩(들)을 따라 보다 균등하게 단순 분산시킴으로써, 함께 협력하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예를 들어 헤드 마운트 유닛이 사용자의 얼굴/이마 아래로 미끄러지는 것을 방지하기 위해, 편안함 및/또는 안정성을 추가하는 방식으로 실행된다.

본 기술의 다른 양태는 전술한 임의의 형태의 위치설정 및 안정화 구조물, 및 그에 연결된 디스플레이 유닛을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 시스템 또는 조립체에 관한 것이다.

물론, 양태의 일부분은 본 기술의 하위-양태를 형성할 수 있다. 또한, 하위-양태 및/또는 양태 중 다양한 양태는 다양한 방식으로 조합될 수 있고, 또한 본 기술의 부가 양태 또는 하위-양태를 구성할 수 있다.

본 기술의 다른 특징은 다음의 상세한 설명, 요약서, 도면 및 청구범위에 포함된 정보의 고려로부터 자명해질 것이다.

본 기술은 유사한 참조 부호가 유사한 요소를 지칭하는 첨부 도면의 도면에서 제한적인 것이 아니라 예로서 예시된다:
도 1a는 상이저점 및 하이저점을 포함하여, 식별된 표면 해부학의 몇몇 특징부를 갖는 머리의 측면도이다. 프랑크포트 수평면의 대략적인 위치가 표시되어 있다. 관상면도 표시되어 있다. 또한, 상부 및 하부 방향과, 전부 및 후부 방향이 표시되어 있다.
도 1b는 전두골, 비골 및 관골을 포함하는 두개골의 뼈의 정면도를 도시한다.
도 1c는 몇몇 근육뿐만 아니라 머리 표면의 윤곽을 갖는 두개골의 측면도를 도시한다. 도시된 예시적인 뼈는 전두골, 접형골, 비골, 관골, 상악골, 하악골, 두정골, 측두골 및 후두골을 포함한다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 본 기술의 제1 실시예에 따른, 사용 시의 헤드 마운트 디스플레이 조립체의 측면도, 정면도 및 평면도이다.
도 2d는 본 기술의 일 실시예에 따른, 도 2a 내지 도 2c의 헤드 마운트 디스플레이 조립체의 측두 아암의 단면도이다.
도 2e는 본 기술의 다른 실시예에 따른, 도 2a 내지 도 2c의 헤드 마운트 디스플레이 조립체의 측두 아암의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 각각 본 기술의 제2 실시예에 따른, 사용 시의 헤드 마운트 디스플레이 조립체의 측면도, 정면도 및 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 기술의 제3 실시예에 따른, 사용 시의 헤드 마운트 디스플레이 조립체의 측면도, 정면도 및 평면도이다.
도 5는 본 기술의 제4 실시예에 따른, 사용 시의 헤드 마운트 디스플레이 조립체의 측면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 기술의 제4 실시예의 변형예에 따른, 사용 시의 헤드 마운트 디스플레이 조립체의 측면도, 배면도 및 평면도이다.

본 기술의 예에 대한 상세한 설명

본 기술이 더 상세히 설명되기 전에, 본 기술은 본 명세서에서 설명된 특정 예에 한정되지 않으며, 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시에 사용된 용어는 논의된 특정 예를 설명하기 위한 것이고 한정하려는 의도가 아니라는 것을 또한 이해해야 한다.

하기의 설명은 하나 이상의 공통 특성 및/또는 특징을 공유할 수 있는 다양한 실시예와 관련하여 제공된다. 임의의 하나의 예시적인 형태의 하나 이상의 특징은 다른 형태의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 설명된 임의의 형태의 임의의 단일 특징 또는 특징의 조합은 추가의 예시적인 형태를 구성할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 본 기술의 제1 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템 또는 조립체(10)에 대한 지지부를 도시한다. 헤드 마운트 디스플레이 시스템(10)은 헤드 마운트 디스플레이 유닛(12), 및 사용 시에 사용자의 얼굴 위의 작동 위치에 디스플레이 유닛(12)을 유지하거나 홀딩하기 위한 위치설정 및 안정화 구조물(14)(지지 및 안정화 구조물로도 지칭됨)을 포함한다.

디스플레이 유닛(12)은 사용자의 얼굴과 대향 관계에 있도록 구성 및 배열된 사용자 인터페이스 구조물(13)을 포함한다. 사용자 인터페이스 구조물(13)은 디스플레이 유닛 하우징(22)에 의해 수용된 디스플레이 주위로 연장된다. 사용자 인터페이스 구조물(13)은 디스플레이 주위로 연장되고 디스플레이에 대한 뷰잉 개구를 한정할 수 있다. 사용자 인터페이스 구조물(13)은 사용자의 눈 주위로 연장되고, 예를 들어 사용자의 코, 볼 및/또는 이마를 따라, 사용자의 얼굴과 결합할 수 있다(예를 들어, 광 밀봉됨).

후술하는 바와 같이, 본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은, 즉 가상 현실 헤드 마운트 디스플레이의 사용 시에 완전한 몰입을 제공하기 위해, 사용자의 눈 주위의 완전한 밀봉에 대한 인식을 제공하면서, 밸런싱 시스템(balanced system)을 제공하도록, 즉 사용자의 머리 및/또는 얼굴을 따른 임의의 단일 지점에서 지나치게 밀착하지 않게 하도록 구조화 및 배열된다. 즉, 본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 핫스폿(hot spot) 또는 국소적인 응력 지점을 감소시키기 위해 사용자 머리의 보다 많은 부분에 걸쳐 압력을 분산시키도록 구조화 및 배열된 보다 균일한 피팅부(fit)를 제공한다.

또한, 본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 편안함을 위해 사용자 머리에 대한 보다 큰 순응성 및 쿠션성(cushioning)을 허용하도록 구조화 및 배열된 연성 및 가요성(예를 들어, 탄성) 재료(예를 들어, 통기성 재료, 예컨대 직물-발포체 복합재)를 포함한다. 또한, 본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 사용자 머리에의 착용 동안 조정을 용이하게 하고, 넓은 피팅 범위를 허용하는 간단한 조정 메커니즘을 포함한다.

도 2a 내지 도 2c의 도시된 실시예에서, 위치설정 및 안정화 구조물(14)은 사용자 머리의 영역과 접촉하도록 적합화된 후방 지지 구조물(16)(후방 지지 후프로도 지칭됨)(예를 들어, 사용자 머리의 정수리에 위치 가능함), 및 후방 지지 구조물(16)을 헤드 마운트 디스플레이 유닛(12)에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 적어도 하나의 커넥터를 포함한다. 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 커넥터는 사용자 머리의 각 측면 상에 배치되고 후방 지지 후프(16)를 디스플레이 유닛(12)의 디스플레이 유닛 하우징(22)의 각각의 후부 에지 영역(20)에 상호 연결하는 대향 측두 커넥터(18), 및 후방 지지 후프(16)를 디스플레이 유닛 하우징(22)의 상부 에지 영역(21)과 상호 연결하기 위해 사용자의 전두골을 가로질러 연장되는 이마 지지 커넥터(24)를 포함한다. 그러나, 후방 지지 구조물(16)을 헤드 마운트 디스플레이 유닛(12)에 상호 연결하기 위해 보다 많거나 보다 적은 커넥터가 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

대향 측두 커넥터(18) 각각은 측두 아암(26)을 포함한다. 각각의 측두 아암(26)은 디스플레이 유닛 하우징(22)의 각각의 후부 에지 영역(20)에 장착된 전단부(28), 및 측두 아암(26)을 후방 지지 후프(16)에 연결하기 위해 해제 가능한 결합부의 일부를 형성하는 후단부(30)를 포함한다.

각각의 측두 아암(26)은 강성화기(rigidiser)(32), 직물 구성요소(34), 및 후방 지지 후프(16)에 연결하기 위해 후단부(30)에 배열된 탭(tab)(36)을 포함한다. 일 실시예에서, 측두 아암(26) 각각의 일부는, 사용 시에, 상이저점(otobasion superior)에 근접한 사용자 머리의 영역, 즉 사용자의 귀 위의 사용자 머리의 영역과 접촉하고 있다. 일 실시예에서, 측두 아암(26)은, 사용 시에, 대체로 머리의 프랑크포트 수평면(Frankfort Horizontal plane)을 따라 또는 그와 평행하게 그리고 관골(zygomatic bone)의 상부, 즉 사용자의 광대뼈 위로 연장되도록 배열된다.

일 형태에서, 강성화기(32)는 각각의 측두 아암(26)의 직물 구성요소(34) 내에 캡슐화될 수 있다. 예를 들어, 도 2d는 강성화기(32)를 캡슐화하도록 구성된 커버 형태의 직물 구성요소(34)의 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 직물 구성요소(34)는 강성화기(32)의 일 측면 상에 배열되고 사용 시에 환자의 얼굴과 접촉하도록 적합화된 부드러운 얼굴 접촉 표면(35)을 제공할 수 있는 얼굴 접촉면을 포함한다. 일부 대안적인 형태에서, 강성화기(32)는 직물 구성요소(34)에 스티칭(stitching)되거나 다른 방식으로 부착(예를 들어, 오버몰딩)될 수 있거나, 또는 직물 구성요소는 열 처리(예를 들어, 열 처리)에 의해 선택적으로 강성화될 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 도 2e는 강성화기(32)의 얼굴 접촉면에 부착되고 사용 시에 환자의 얼굴과 접촉하도록 적합화된 부드러운 얼굴 접촉 표면(35)을 제공할 수 있는 직물 구성요소(34)의 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 직물 구성요소(34)는 최적의 편안함을 위해 사용자 머리에 대해 쿠션작용을 하도록 강성화기(32)에 부드러운 지지부를 제공하기 위해 직물 재료 또는 직물-발포체 복합재(예를 들어, 통기성 재료, 예컨대 외부 직물 층 및 내부 발포체 층을 포함하는 다층 구조)를 포함할 수 있다. 강성화기(32)는 사용자가 착용하지 않을 때 각각의 측두 아암(26)이 사용시 형상 및 구성을 보유하게 할 수 있다. 유리하게는, 사용 전에 측두 아암(26)을 사용시 상태로 유지하는 것은 사용자가 위치설정 및 안정화 구조물(14)을 착용하는 동안에 뒤틀림(distortion)을 방지하거나 제한할 수 있고, 사용자가 디스플레이 시스템(10)을 신속하게 피팅하거나 착용할 수 있게 한다.

일 실시예에서, 강성화기(32)는 강성 재료, 예를 들어 하이트렐(hytrel)(열가소성 폴리에스터 엘라스토머)로 제조될 수 있다. 이와 같이, 강성화기(32)(또는 측두 커넥터(18) 또는 측두 아암(26))는 그 길이의 적어도 일부를 따라 강성이다. 각각의 측두 아암(26)의 강성화기(32)의 강성, 즉 비신장성(inextensibility)은 사용 중에 측두 아암(26)의 신장 또는 변형의 크기를 제한한다. 유리하게는, 이러한 구성은 측두 아암(26)을 통한 보다 효과적인, 즉 직접적인 장력 전달을 가능하게 한다.일 실시예에서, 강성화기(32)는 후방 지지 후프(16) 및/또는 연결 스트랩(42)(예를 들어, 탄성 및/또는 직물 재료로 형성됨)보다 더 강성일 수 있다. 결과적으로, 각각의 대향하는 측두 커넥터(18)의 측두 아암(26)은, 후방 지지 후프(16) 및/또는 연결 스트랩(42)보다 더 강성인 것과 같이 위치 설정 및 안정화 구조물(14)의 다른 부분보다 더 강성일 수 있다. 측두 아암(26)(또는 측두 커넥터(18))은 후방 지지 후프(16) 및/또는 연결 스트랩(42)보다 더 강성인 것과 같이 위치 설정 및 안정화 구조물(14)의 다른 부분보다 길이의 적어도 일부를 따라 더 강성일 수 있다. 예를 들어, 강성화기(32)(또는 측두 커넥터(18) 또는 측두 아암(26))와 대조적으로, 후방 지지 후프(16) 및/또는 연결 스트랩(42)은 원하는 길이로, 즉 그 길이의 적어도 일부를 따라 탄성적으로 신장될 수 있다.

일 실시예에서, 강성화기(32)는 사용자의 얼굴을 따라 수직으로 위아래로 굽힘 변형에 저항하기 위해 구조적으로 강성이거나 강성일 수 있지만, (예를 들어, 다양한 안면 폭에 대해 조정하기 위해) 사용자의 얼굴을 향하여 및 사용자의 얼굴로부터 멀어지는 굽힘 변형을 허용할 수 있다). 일 실시예에서, 강성화기(32)는 비틀림 하에서 변형에 저항하도록 구조적으로 강성이거나 강성일 수 있다. 일 실시예에서, 강성화기(32)는 미리 형성된 형상을 유지하기 위해 구조적으로 강성이거나 강성일 수 있다.

일 실시예에서, 강성화기(32)는 후방 지지 후프(16)를 중심으로 한 레버 아암, 즉 피봇 수단을 형성한다. 유리하게는, 후방 지지 후프(16)는 위치설정 및 안정화 구조물(14)을 위한 고정 지점을 제공할 수 있다. 강성화기(32)는 이마 지지 커넥터(24)가 사용자의 코에 대한 디스플레이 유닛(12)의 위치를 상승 또는 하강시킬 수 있게 하도록 후방 지지 후프(16)의 고정 지점에 대해 관절 연결될 수 있다. 유리하게는, 이러한 구성은 클램핑 압력의 크기를 최소화하여 사용자 머리에 대해 디스플레이 유닛(12)을 안정화시킬 수 있다.

일 실시예에서, 측두 아암(26)의 두께 및/또는 폭은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변할 수 있으며, 예를 들어 측두 아암(26)은 그 길이를 따라 보다 넓고 보다 얇은 섹션을 포함하여, 연결을 용이하게 하고 하중을 분산시킬 수 있다.

도시된 실시예에서, 후방 지지 구조물 또는 후프(16)는 링형 형태(도 6b의 실시예에 도시된 후방 지지 후프(316)의 링형 형태와 유사함)를 갖는 후프 형태이고, 사용자 머리의 후방, 예를 들어 사용자의 정수리의 형상에 피팅시키거나 순응시키기 위해 3차원 윤곽 곡선을 갖도록 배열된다. 후방 지지 후프(16)는 사용 시에 사용자 머리의 두정골(parietal bone)에 근접하도록 적합화된 두정 부분 또는 두정 스트랩 부분(38), 및 사용 시에 사용자 머리의 후두골(occipital portion)에 근접하도록 적합화된 후두 부분 또는 후두 스트랩 부분(40)을 포함한다. 일 실시예에서, 후두 부분(40)은 바람직하게는 사용 시에 후두골의 일부를 따라, 예를 들어 목 근육이 부착되는 접합부에 인접하거나 그 근처인 후두골의 부분을 따라 배열되고, 두정 부분(38)은 바람직하게는 사용 시에 관상면(coronal plane)의 후방에 배열된다. 일 실시예에서, 후두 부분(40)은 목 근육이 후두골에 부착되는 접합부 바로 위의 후두골의 부분을 따라 위치되도록 적합화된다. 접합부는 외부 후두 돌기(external occipital protuberance; EOP)로도 지칭된다. 그러나, 사용자 머리 상의 후두 부분(40)의 정확한 위치는 그것이 사용되는 사용자 머리의 크기 및 형상에 따라 변할 수 있으며, 예를 들어 후두 부분(40)은 목 근육이 부착되는 후두골의 부분에 인접하게, 바로 위 또는 바로 아래에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 후두 부분(40)은 목 근육이 부착되는 접합부 근처의 후두골 아래 또는 밑에 배열될 수 있다. 후방 지지 후프(16)의 이러한 후프형 배열(예를 들어, 원형 또는 난형 또는 부분 원형/타원형 또는 C자형 배열)은 사용자 머리의 후방 또는 후방 융기부 주위에 위치설정 및 안정화 구조물(14)을 고정시키며, 이는 사용자 머리의 전방에 있는 중량(즉, 디스플레이 유닛)을 홀딩하기 위한 효과적인 지지 구조를 제공한다. 후방 지지 후프(16)는 탄성 재료로 형성될 수 있으며, 탄성 재료의 탄성은 후프를 신장시키고 후방 지지 후프(16)를 제 위치에 고정적으로 홀딩하는 데 사용될 수 있다.

후방 지지 후프(16)는 대향 연결 스트랩 또는 탭(42)을 추가로 포함한다. 스트랩(42)은 조정 가능하고, 후방 지지 후프(16)와 디스플레이 유닛(12)의 디스플레이 유닛 하우징(22) 사이의 거리를 변경하도록 작동한다. 스트랩(42) 각각은, 사용 시에, 각각의 측두 아암(26)의 탭(36)의 아일릿(eyelet)(44)을 통해 꿰어진다. 각각의 측두 커넥터(18)의 탭(36)을 통한 각 스트랩(42)의 길이는 각각의 아일릿(44)을 통해 다소의 스트랩(42)을 잡아당김으로써 조정될 수 있다. 스트랩(42)은 탭(36)의 아일릿(44)을 통과한 후에, 예를 들어 후크-앤드-루프(hook-and-loop) 체결 수단에 의해 자체적으로 고정될 수 있으며, 이는 편안함 및 피팅성(예를 들어, 밀착성)을 위해 스트랩의 미세 또는 미소 조정을 허용한다. 따라서, 후방 지지 후프(16)와 디스플레이 유닛 하우징(22) 사이의 거리는 상이한 머리 크기 주위에 피팅되도록 조정될 수 있다. 이와 같은 조정 가능한 스트랩 배열은 또한 시스템이 사용자 머리에 착용되는 동안 조정을 허용하며, 예를 들어 사용자는 스트랩(42)을 잡아당겨서 후방으로 조일 수 있다.

일 실시예에서, 후방 지지 후프(16) 및/또는 스트랩(42)의 두께 및/또는 폭은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 후방 지지 루프(16)는 그 길이를 따라 보다 넓고 보다 얇은 섹션, 예를 들어 스트랩(42)에 인접한 보다 넓은 섹션을 포함하여, 측두 아암(26)에 대한 연결을 용이하게 하고 하중을 분산시킬 수 있다. 또한, 스트랩(42)은 각각의 측두 아암(26)의 아일릿(44)을 통해 꿰는 것을 용이하게 하기 위해 자유 단부를 따라 보다 얇아질 수 있다.

일 실시예에서, 후방 지지 후프(16)는 대체로 수직 방향으로 배향되고, 즉, 관상면에 대체로 평행한 수직면에 배열된다. 후방 지지 후프(16)의 이러한 배열은 사용자 머리의 정수리에 후방 지지 후프(16)를 적절하게 배향시켜서, 연결 스트랩(42)에 의해 인가된 횡방향, 즉 수평방향 장력을 지지하고 사용 시에 사용자 머리의 전부에 있는 디스플레이 유닛(12)의 중량을 지지한다.

후방 지지 후프(16) 및 연결 스트랩(42)은 사용자 머리의 형상에 순응하는 것을 돕기 위해 탄성 및/또는 직물 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어 후방 지지 후프(16) 및 연결 스트랩(42)은 신축 능력을 제공한다. 또한, 사용자 머리의 후면에 있는 이와 같은 탄성 재료는 사용 시에 사용자의 얼굴로부터 멀리 디스플레이 유닛(12)을 용이하게 들어올릴 수 있게 하고, 예를 들어 위치설정 및 안정화 구조물(14)이 사용자 머리 상에 유지되면서, 사용자의 눈으로부터 멀리 디스플레이 유닛(12)을 이동시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 지지 후프(16)는 네오프렌 재료, 또는 다른 직물-발포체 복합재(예를 들어, 통기성 재료, 예컨대 외부 직물 층 및 내부 발포체 층을 포함하는 다층 구조), 또는 스페이서 패브릭(spacer fabric)일 수 있다. 유리하게는, 직물은 사용자 머리에 대해 디스플레이 유닛(12)을 안정화시키고 위치설정 및 안정화 구조물(14)이 최적의 편안함을 위해 사용자 머리에 대해 쿠션작용을 할 수 있게 하는 부드러운 지지 구조를 제공할 수 있다.

위치설정 및 안정화 구조물(14)의 이마 지지 커넥터(24)는 대체로 사용자 머리의 시상면(sagittal plane)을 따라 또는 그와 평행하게 연장되도록 배열된 이마 지지 스트랩(48)을 포함한다. 이마 지지 스트랩(48)은 디스플레이 유닛 하우징(22)의 상부 에지 영역(21)과 후방 지지 후프(16)의 두정 부분(38) 사이를 연결하도록 적합화된다. 일 실시예에서, 스트랩(48)은 두정 부분(38)에 조정 불가능하게 연결, 예를 들어 용접될 수 있고, 스트랩(48)은 조정 메커니즘(50)에 의해 디스플레이 유닛 하우징(22)에 조정 가능하게 연결될 수 있다.

이마 지지 스트랩(48)은 이마 지지 커넥터(24)의 치수 제어를 가능하게 하도록 조정 가능하다. 도 2c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 사용 시에, 이마 지지 스트랩(48)의 단부 부분 또는 탭 부분(54)은 디스플레이 유닛(12)의 상부 에지 영역(21)의 이마 지지 구멍(52)을 통해 꿰어진다. 이마 지지 스트랩(48)은 디스플레이 유닛(12)의 구멍(52)을 통과한 후에, 예를 들어 후크-앤드-루프 체결 수단에 의해 자체적으로 고정될 수 있으며, 이는 편안함 및 피팅성(예를 들어, 밀착성)을 위해 스트랩의 미세 또는 미소 조정을 허용한다. 일 실시예에서, 이마 지지 스트랩(48)은 후방 지지 후프(16) 및/또는 연결 스트랩(42)과 유사한 재료, 예를 들어 직물-발포체 복합재(예를 들어, 통기성 재료, 예컨대 외부 직물 층 및 내부 발포체 층을 포함하는 다층 구조)를 포함할 수 있다.

이마 지지 커넥터(24)는 디스플레이 유닛(12)의 중량을 지지한다. 디스플레이 유닛(12)의 상부 에지 영역(21)과 후방 지지 후프(16)의 두정 부분(38) 사이의 이마 지지 스트랩(48)의 길이는 구멍(52)을 통해 다소의 스트랩(48)을 잡아당김으로써 조정될 수 있다. 따라서, 이마 지지 스트랩(48)은 사용자의 코에 대한 디스플레이 유닛(12)의 위치를 상승 또는 하강시키도록 조정될 수 있고, 예를 들어 사용자의 얼굴에 대해 디스플레이 유닛(12)을 경사지게 하거나 들어올리도록 조정될 수 있다. 유리하게는, 이러한 조정은 디스플레이 유닛 하우징(22)을 사용자의 코로부터 멀리 이동시켜서 얼굴, 코 및/또는 볼에서 느껴지는 압력을 완화시킬 수 있다. 이마 지지 커넥터(24)는 디스플레이 유닛이 사용자 머리에서 하향 또는 측방향으로 미끄러지지 않도록 디스플레이 유닛(12)을 제 위치에 고정시킨다.

일 실시예에서, 이마 지지 스트랩(48)의 두께 및/또는 폭은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변할 수 있으며, 예를 들어 이마 지지 스트랩(48)은 그 길이를 따라 보다 넓고 보다 얇은 섹션을 포함하여, 연결을 용이하게 하고 하중을 분산시킬 수 있다.

일 실시예에서, 조정 메커니즘(50)은 사용 시에 사용자의 전두골 영역과 접촉하지 않도록 위치된다.

대안적인 실시예에서, 위치설정 및 안정화 구조물(14)은 이마 지지 커넥터(24)/이마 지지 스트랩(48)을 포함하지 않는다(예를 들어, 도 4a 내지 도 4c의 실시예 참조).

도 3a 내지 도 3c는 본 기술의 제2 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템 또는 조립체(110)에 대한 지지부를 도시한다. 도 3a 내지 도 3c에서, 유사한 참조 번호는 실시예들을 구별할 수 있게 하도록 100을 부가하여 도 2a 내지 도 2c와 유사하거나 비슷한 부분을 나타내며, 예를 들어 디스플레이 유닛(112), 사용자 인터페이스 구조물(113), 위치설정 및 안정화 구조물(114), 후방 지지 후프(116), 측두 커넥터(118), 후부 에지 영역(120), 디스플레이 유닛 하우징(122), 이마 지지 커넥터(124), 측두 아암(126), 두정 부분(138), 후두 부분(140), 연결 스트랩(142), 이마 지지 스트랩(148), 조정 메커니즘(150), 이마 지지 구멍(152), 단부 부분(154)을 나타낸다. 도 3c를 참조하면, 이마 지지 커넥터(124)는 이마 지지 강성화기(156)를 추가로 포함할 수 있다. 이마 지지 강성화기(156)는 사용자의 코 및 볼 위의 디스플레이 유닛(112)에 대한 추가적인 안정화 및 지지를 제공할 수 있으며, 즉 사용자의 코 및 볼에 대한 압력을 완화시킨다. 이마 지지 강성화기(156)는 상부 에지 영역(121)에 연결되고 이마 지지 구멍(152)의 적어도 일부를 형성하여 위치설정 및 안정화 구조물(114)의 치수 조정을 위해 이마 지지 스트랩(148)의 단부 부분 또는 탭 부분(154)을 수용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 이마 지지 스트랩(148)은 편안함 및 하중 분산을 위해 이마 지지 강성화기(156) 아래에 배열된다.

일부 형태에서, 조정 메커니즘(150)은 사용시 위치로부터 보관 위치(stowed position), 즉 비사용시 위치로 바이저(visor)를 용이하게 들어올리기 위해 각도 조정 메커니즘(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 구성요소를 디스플레이 유닛으로부터 위치설정 및 안정화 구조물로 재분배하도록, 예를 들어 중량을 디스플레이 유닛으로부터 위치설정 및 안정화 구조물로 재분배하도록 구조화 및 배열될 수 있다. 예를 들어, 이마 지지 강성화기(156) 및/또는 이마 지지 스트랩(148)은 중량을 사용자 머리의 전방으로부터 보다 중앙 위치로 옮기기 위해, 즉 디스플레이 유닛의 중량의 균형을 잡기 위해, 하나 이상의 비-위치 필수 전기 구성요소, 예를 들어 배터리, 하드 드라이브 스토리지(hard drive storage)를 적어도 부분적으로 지지하는 데 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 디스플레이 유닛으로부터의 하나 이상의 구성요소는 중량을 재분배하기 위해 후방 지지 후프(116) 및/또는 측두 커넥터(118)에 의해 적어도 부분적으로 지지될 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 기술의 제3 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템 또는 조립체(210)에 대한 지지부를 도시한다. 도 4a 내지 도 4c에서, 유사한 참조 번호는 실시예들을 구별할 수 있게 하도록 200을 부가하여 도 2a 내지 도 2c와 유사하거나 비슷한 부분을 나타내며, 예를 들어 디스플레이 유닛(212), 사용자 인터페이스 구조물(213), 위치설정 및 안정화 구조물(214), 후방 지지 후프(216), 측두 커넥터(218), 후부 에지 영역(220), 디스플레이 유닛 하우징(222), 측두 아암(226), 두정 부분(238), 후두 부분(240), 연결 스트랩(242)을 나타낸다. 제3 실시예에서, 헤드 마운트 디스플레이 조립체(210)에 대한 지지부는 이마 지지부를 포함하지 않으며, 즉 디스플레이 유닛(212)은 어떠한 이마 지지 커넥터 또는 이마 지지 스트랩도 없이 위치설정 및 안정화 구조물(214)에 의해 지지된다.

도 5는 본 기술의 제4 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템 또는 조립체(310)에 대한 지지부를 도시한다. 도 5에서, 유사한 참조 번호는 실시예들을 구별할 수 있게 하도록 300을 부가하여 도 2a 내지 도 2c와 유사하거나 비슷한 부분을 나타내며, 예를 들어 디스플레이 유닛(312), 사용자 인터페이스 구조물(313), 위치설정 및 안정화 구조물(314), 후방 지지 후프(316), 측두 커넥터(318), 디스플레이 유닛 하우징(322), 이마 지지 커넥터(324), 측두 아암(326), 강성화기(332), 두정 부분(338), 후두 부분(340), 이마 지지 스트랩(348)을 나타낸다. 제4 실시예에서, 헤드 마운트 디스플레이 시스템(310)에 대한 지지부는 연장된 강성화기(358)를 갖는 측두 아암(326)을 각각 갖는 대향 측두 커넥터(318)를 포함한다. 각각의 연장된 강성화기(358)는 사용 시에 디스플레이 유닛(312)의 지지를 향상시키기 위해 각각의 측두 아암(326)으로부터 후방 지지 후프(316)까지 연장될 수 있다. 각각의 연장된 강성화기(358)는 후방 지지 후프(316)의 일부를 따라 연장될 수 있고, 두정 부분(338) 및 후두 부분(340) 중 하나 또는 둘 모두로 연장될 수 있다. 예를 들어, 각각의 연장된 강성화기(358)는 도 5에 도시된 바와 같이 두정 부분(338) 및 후두 부분(340) 둘 모두로 연장되는 Y자형 형태를 포함할 수 있다. 대안적으로, 각각의 연장된 강성화기(358)는 두정 부분(338) 및 후두 부분(340) 중 하나로만 연장될 수 있으며, 예를 들어 하기에서 논의되는 도 6a에 도시된 바와 같이 후두 부분(340)을 따라서만 연장될 수 있다. 도 5의 실시예에서, 강성화기(358)의 연장된 아암의 두정 부분 및 후두 부분은 사용자 머리의 두정골 및 후두골에 근접하게 위치된 후방 지지 후프(316)의 두정 부분(338) 및 후두 부분(340)을 따라 제공되어 후방 지지 후프(316)의 각각의 부분을 지지한다.

연장된 강성화기(358)는 후방 지지 후프(316)에 대해 생성된 레버-아암 모멘트를 증가시키기 위해 측두 커넥터(318)의 길이를 증가시킨다. 사용 시에, 보다 큰 레버-아암은 제1 및 제2 실시예와 비교할 때 관성 모멘트를 사용자 머리의 더 후방으로 확장시킨다. 유리하게는, 이것은 디스플레이 유닛(312)을 지지하기 위해 이마 지지 커넥터(324)에 인가된 장력을 감소시킴으로써 사용자에게 보다 편안함을 제공할 수 있다.

추가적으로, 강성화기(358)의 연장된 아암은 위치설정 및 안정화 구조물(314)에서 유발된 장력에 의해 인가되는 임의의 클램핑력 및 디스플레이 유닛(312)의 중량 하에서 사용자 머리에 대해 보다 균일한 압력 분포를 제공할 수 있다.

강성화기(358)의 연장된 아암은 이마 지지 커넥터(324)에 장력을 가할 때 위치설정 및 안정화 구조물(314)의 후방 지지 후프(316)가 사용자 머리에서 수직 상향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 강성화기(358)의 연장된 아암은 사용자 머리의 대응하는 후두골을 따라(예를 들어, 목 근육이 후두골에 부착되는 접합부에 인접한 후두골의 부분을 따라) 후방 지지 후프(316)의 후두 부분(340)을 보다 효과적으로 고정시킬 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 도 5의 제4 실시예의 변형예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 측두 아암(326) 각각은 바이어싱된 연장 강성화기(360)를 포함한다. 각각의 바이어싱된 연장 강성화기(360)는 각각의 측두 아암(326)으로부터 후방 지지 후프(316)의 후두 부분(340)까지 연장되어, 즉 대체로 J자형 형태를 취해서, 사용 시에 디스플레이 유닛(312)의 지지를 향상시킬 수 있다.

바이어싱된 연장 강성화기(360)는 후두골의 일부를 따라, 예를 들어 목 근육이 후두골에 부착되는 접합부에 인접한 후두골의 부분을 따라 연장되어, 사용자의 코 및 볼 위에 디스플레이 유닛(312)을 지지하도록 위치설정 및 안정화 구조물(314)을 확실하게 고정시킨다.

도 6a 및 도 6b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 중간 및 측두 조정 메커니즘(362, 364)이 측두 아암(326) 및 바이어싱된 연장 강성화기(360)에 제공될 수 있다. 중간 조정 메커니즘(362)은 바이어싱된 연장 강성화기(360)의 대향 아암들 사이에서 후두 부분의 중간 영역 주위에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 중간 조정 메커니즘(362)은 바이어싱된 연장 강성화기(360)의 대향 아암의 각각의 후단부(368)에 있는 대향 구멍(363)을 통해 꿰어진 스트랩 형태일 수 있다(도 6b 참조). 강성화기(360)의 대향 아암들 사이의 거리는 구멍(363)을 통해 다소의 스트랩(362)을 잡아당김으로써 제어될 수 있다.

측두 조정 메커니즘(364)은 사용자 머리의 측두 영역을 따라 측두 아암(326) 상에 배치될 수 있다. 측두 조정 메커니즘(364)은 조정 가능하고, 바이어싱된 연장 강성화기(360)와 디스플레이 유닛 하우징(322) 사이의 거리를 변경하도록 작동할 수 있다.

전술한 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 편안함, 피팅 범위, 유용성, 시스템 아키텍처(system architecture), 의료 환경에서의 사용 및 제조성(manufacturability)을 향상시키도록 구조화 및 배열된 본 기술의 대안적인 실시예를 제공한다.

본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 장기간 사용으로 인한 고통 및 안면 마킹을 최소화하면서 향상된 편안함을 제공한다. 예를 들어, 불편이 발생하기 쉬운 영역에 대한 하중을 회피하거나 최소화하고 이러한 하중을 편안하게 하중을 견딜 수 있는 영역으로 재분산시킴으로써, 예를 들어 콧등 및 코의 측면에 대한 하중을 회피하거나 최소화하고 이러한 하중을 머리의 상단 및/또는 후방에 인가하거나 재분산시킴으로써, 모든 접촉 표면에서 하중이 최적화되는 보편적인 하중 분포를 제공함으로써 편안함이 달성될 수 있다. 또한, 접촉이 불가피한 얼굴의 영역에서 디자인 및 재료 선택에 의해 하중이 균등하게 분포되는 영역 하중 분포를 제공함으로써 편안함이 달성될 수 있으며, 예를 들어 눈 주위의 접촉 지점은 하중을 균등하게 분산시키고 통증 지점/안면 마킹을 회피하는 유연성 재료를 포함할 수 있다. 또한, 전체 시스템의 중량이 보다 가벼우면 시스템을 올바른 구성으로 위치시키고 유지하기 위한 장력이 보다 작아지므로, 중량을 최소화함으로써 편안함이 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 미니멀리스트 디자인(minimalist design)(예를 들어, 낮은 프로파일(low profile))을 제공하여, 피팅 범위, 편안함, 및 정확한 구성, 예를 들어 강인하고 경량인 재료의 기능 및 용도를 달성하기 위해 구성요소의 크기 및 개수를 최소화하도록 최적화된 구성부품을 달성한다.

본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 편안함, 유용성 및 비용을 절충하지 않으면서 향상된 피팅 범위 또는 보편적인 피팅을 제공한다. 예를 들어, 기하형상 및 재료 선택, 및 조정 메커니즘에 의해 조정성을 제공함으로써 피팅 범위가 달성될 수 있다. 원하는 힘 대 변위를 제공하도록, 위치설정 및 안정화 구조물의 구성요소가 설계되고 재료가 선택될 수 있으며, 예를 들어 스트랩은 사전결정된 힘 하에서 원하는 길이로 신장될 수 있다. 조정 메커니즘은 위치설정 및 안정화 구조물 및 관련 스트랩의 크기조절이 수동으로 조정 및 설정될 수 있으므로 단순성을 제공하며, 예를 들어 스트랩의 한 손으로의 조정 및 연결을 위한 자성 클립의 대안적인 사용과 같이 사용 용이성을 최대화하면서 구성부품이 최소화될 수 있다. 또한, 조정 메커니즘은 최적의 재료 및 최소 구성요소로 조정 메커니즘의 부피를 감소시키는 최소 크기 및 중량을 제공한다. 또한, 조정 범위가 원하는 시장의 최적의 인체계측 범위에 피팅되도록 설계될 수 있는 인체계측(anthropometrics)에 의해 향상된 피팅 범위가 달성될 수 있다.

본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 저-터치 단순 셋업 솔루션 및 저 숙달(low dexterity) 임계 솔루션으로 향상된 유용성을 제공한다. 예를 들어, 정확한 피팅을 위해 몇 가지 사소한 조정만이 필요할 수 있는 간단한 기계적 작동 또는 신축성 재료를 포함하는 자체-조정 솔루션에 의해 저-터치 셋업이 달성될 수 있다. 또한, 시스템은 유용성을 촉진하기 위한 조정 및 로킹 솔루션(즉, 설정 후 자동수행(set and forget)), 예를 들어 조정을 안내하기 위한 메커니즘(예를 들어, 자석) 및 조정을 설정하기 위한 로킹 메커니즘(예를 들어, 클립)을 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 저-숙달 및/또는 최소 시력을 가진 사용자가 착용할 때 조정될 수 있도록 사용 용이성을 제공한다.

본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 편안함, 피팅 범위 및 유용성을 최대화하면서 비용을 최소화하도록 구성부품 위치를 최적화하는 향상된 시스템 아키텍처를 제공한다. 예를 들어, 시스템은 전기적 및/또는 기계적 구성요소가 편안한 관점에서 이상적인 위치에 배치되는 향상된 중량 분포를 제공할 수 있다. 또한, 시스템은 구성요소가 사용자 선호도에 기초하여 선택되거나 업그레이드될 수 있도록, 예를 들어 전기 구성요소, 얼굴 접촉 쿠션, 스트랩 및/또는 이어 버드(ear bud)가 선호도에 기초하여 선택될 수 있도록 모듈성을 포함할 수 있다.

본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 의료 환경에서의 사용을 향상시킨다. 예를 들어, 시스템은 의료 환경에서의 재사용을 위해 세정 가능하고, 그리고/또는 생체적합성 요건을 통과하도록 선택된 재료를 사용하여 생체 적합성이고, 그리고/또는 세정 가능할 수 있다.

본 기술의 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 시스템은 고품질 및 기능성을 유지하면서 대량 생산 가능한 솔루션을 저렴한 비용으로 제공함으로써 제조성을 향상시킨다.

본 기술의 실시예에 대한 이전 설명 및 하기의 청구범위에서, 표현 언어 또는 필요한 암시로 인해 문맥상 달리 요구되는 경우를 제외하고는, 단어 "포함하다", 또는 "포함한다" 또는 "포함하는"과 같은 어미변화는 포괄적인 의미로 사용되며, 즉 본 기술의 다양한 실시예에서 기술된 특징의 존재를 특정하지만, 다른 특징의 존재 또는 추가를 배제하지는 않도록 사용된다.

본 명세서의 기술이 특정 예를 참조하여 설명되었지만, 이들 예는 단지 기술의 원리 및 용례의 예시라고 이해해야 한다. 몇몇 경우에, 용어 및 부호는 기술을 실행하는 데 요구되지 않은 특정 세부사항을 의미할 수 있다. 예를 들어, 용어 "제1" 및 "제2"가 사용될 수 있지만, 이들 용어는 달리 명시하지 않는 한, 임의의 순서를 나타내지 않으며 별개의 요소 또는 실시예를 구별하는 데 사용될 수 있다. 또한, 방법론의 프로세스 단계가 순서대로 설명되거나 예시될 수 있지만, 이와 같은 순서는 요구되지 않는다. 당업자는 이와 같은 순서가 수정될 수 있고/있거나 그 양태가 동시에 또는 심지어 동기적으로 수행될 수 있다는 것을 인식 할 것이다.

따라서, 많은 수정이 예시적인 예에 대해 이루어질 수 있고 다른 배열이 기술의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 강구될 수 있음을 이해해야 한다.

헤드 마운트 디스플레이 시스템 10
디스플레이 유닛 12
사용자 인터페이스 구조물 13
위치설정 및 안정화 구조물 14
후방 지지 후프 16
측두 커넥터 18
후부 에지 영역 20
상부 에지 영역 21
디스플레이 유닛 하우징 22
이마 지지 커넥터 24
측두 아암 26
전단부 28
후단부 30
강성화기 32
직물 구성요소 34
얼굴 접촉 표면 35
탭 36
두정 부분 38
후두 부분 40
연결 스트랩 42
아일릿 44
이마 지지 스트랩 48
조정 메커니즘 50
이마 지지 구멍 52
탭 부분 54
헤드 마운트 디스플레이 시스템 110
디스플레이 유닛 112
사용자 인터페이스 구조물 113
위치설정 및 안정화 구조물 114
후방 지지 후프 116
측두 커넥터 118
후부 에지 영역 120
상부 에지 영역 121
디스플레이 유닛 하우징 122
이마 지지 커넥터 124
측두 아암 126
두정 부분 138
후두 부분 140
연결 스트랩 142
이마 지지 스트랩 148
조정 메커니즘 150
이마 지지 구멍 152
탭 부분 154
이마 지지 강성화기 156
헤드 마운트 디스플레이 시스템 210
디스플레이 유닛 212
사용자 인터페이스 구조물 213
위치설정 및 안정화 구조물 214
후방 지지 후프 216
측두 커넥터 218
후부 에지 영역 220
디스플레이 유닛 하우징 222
측두 아암 226
두정 부분 238
후두 부분 240
연결 스트랩 242
헤드 마운트 디스플레이 시스템 310
디스플레이 유닛 312
사용자 인터페이스 구조물 313
위치설정 및 안정화 구조물 314
후방 지지 후프 316
측두 커넥터 318
측두 커넥터 318
디스플레이 유닛 하우징 322
이마 지지 커넥터 324
측두 아암 326
강성화기 332
두정 부분 338
후두 부분 340
이마 지지 스트랩 348
연장된 강성화기 358
바이어싱된 연장 강성화기 360
중간 조정 메커니즘 362
구멍 363
측두 조정 메커니즘 364
후단부 368

Claims (19)

1. 사용 시에 사용자의 눈 전방의 작동 위치에 헤드 마운트 디스플레이 유닛을 홀딩하도록 구조화 및 배열된 위치설정 및 안정화 구조물에 있어서,
   상기 위치설정 및 안정화 구조물은,
   사용자 머리의 후부 영역과 접촉하도록 구성된 후방 지지 구조물;
   상기 후방 지지 구조물에 연결되고 상기 후방 지지 구조물과 상기 헤드 마운트 디스플레이 유닛 간의 거리를 조정하도록 구성된 한 쌍의 연결 스트랩; 및
   상기 사용자의 시상면을 따라 및 상기 사용자의 시상면 방향으로 실질적으로 연장되고 상기 후방 지지 구조물을 상기 디스플레이 유닛의 상부 영역에 연결하는 이마 지지 커넥터를 포함하고,
   상기 이마 지지 커넥터는, 상기 이마 지지 커넥터의 일부에 강성을 제공하기 위한 이마 지지 강성화기를 더 포함하는, 위치설정 및 안정화 구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 후방 지지 구조물 및/또는 상기 이마 지지 커넥터는 상기 사용자의 머리에순응하도록 구성된 직물 재료를 포함하는, 위치설정 및 안정화 구조물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 직물 재료는 외부 층이고, 상기 후방 지지 구조물은 상기 직물 재료로 둘러싸인 내부 발포체 층을 더 포함하는 위치설정 및 안정화 구조물.
4. 제1항에 있어서,
   상기 후방 지지 구조물, 상기 연결 스트랩 및/또는 상기 이마 지지 커넥터는 상기 사용자의 머리에 순응하도록 구성된 직물-발포체 복합재를 더 포함하는, 위치설정 및 안정화 구조물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이마 지지 커넥터는 후방 지지 구조물의 두정 부분에 조정 불가능하게 연결되고, 상기 두정 부분은 상기 사용자의 머리와 접촉하고 사용자의 두정골을 덮도록 구성되는, 위치설정 및 안정화 구조물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이마 지지 커넥터는 상기 헤드 마운트 디스플레이 유닛의 이마 지지 구멍을 통해 선택적으로 끼워지고 후크-앤드-루프 체결 수단에 의해 고정되어 상기 이마 지지 커넥터를 상기 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 조절 가능하게 연결하도록 구성된 단부 부분을 포함하는, 위치설정 및 안정화 구조물.
7. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 연결 스트랩은 탄성 재료를 포함하는, 위치설정 및 안정화 구조물.
8. 제7항에 있어서,
   상기 탄성 재료는 네오프렌인, 위치설정 및 안정화 구조물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 후방 지지 구조물은 후두 부분과 두정 부분을 갖는 후프를 포함하는, 위치설정 및 안정화 구조물.
10. 제9항에 있어서,
    상기 후프는 사용 시 상기 사용자의 관상면과 실질적으로 평행하고 상기 관상면의 후방에 배치되도록 구성되는, 위치설정 및 안정화 구조물.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 한 쌍의 연결 스트랩은 후두 부분과 두정 부분 사이에 배치되는 위치설정 및 안정화 구조물.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후방 지지 구조물은 사용자 머리 후면의 형상에 맞도록 구성된 3차원 윤곽 곡선을 갖는 링형 형태를 포함하는 위치설정 및 안정화 구조물.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 연결 스트랩을 상기 헤드 마운트 디스플레이 유닛에 상호 연결하도록 구조화 및 배열된 대향 측두 커넥터를 더 포함하고, 상기 대향 측두 커넥터는 상기 사용자 머리의 대향 측면 상에 배치되고 상기 사용자 머리의 측두 영역을 따라 연장되도록 구성되는 위치설정 및 안정화 구조물.
14. 제13항에 있어서,
    상기 측두 아암은 프랑크포트 수평면을 실질적으로 따라 또는 평행하게 상기 사용자 머리의 관골보다 상부에 위치하도록 구성되는 위치설정 및 안정화 구조물.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 각 측두 커넥터는 적어도 그 길이의 일부를 따라 강성인, 위치설정 및 안정화 구조물.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 측두 커넥터는 상기 한 쌍의 연결 스트랩 중 각각의 하나에 연결되도록 배치된 탭을 포함하는 위치설정 및 안정화 구조물.
17. 제16항에 있어서,
    상기 각 탭은 상기 연결 스트랩 각각은 아일릿을 포함하고 상기 연결 스트랩 각각은 상기 아일릿을 통과하여 꿰어지고 후크-앤드-루프 체결 수단에 의해 자체적으로 고정되는, 위치설정 및 안정화 구조물.
18. 제16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 한 쌍의 연결 스트랩 각각이 상기 각 측두 커넥터의 탭을 통해 탈착 가능하게 꿰어지고, 상기 한 쌍의 연결 스트랩 각각이 상기 측두 커넥터 중 하나에 대하여 연결 스트랩의 길이 조절을 위해 구성된 탄성 재료를 포함하는 위치설정 및 안정화 구조물.
19. 헤드 마운트 디스플레이 장치에 있어서,
    사용자에게 컴퓨터-생성 이미지를 생성하도록 구성된 헤드 장착 디스플레이; 및
    상기 헤드 마운트 디스플레이에 탈착 가능하게 연결된 제1항 내지 제19항 중 어느 하나에 해당하는 위치설정 및 안정화 구조물을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.