KR101388980B1 - 헤드 마운티드 디스플레이 장치 - Google Patents

헤드 마운티드 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101388980B1
KR101388980B1 KR1020120091346A KR20120091346A KR101388980B1 KR 101388980 B1 KR101388980 B1 KR 101388980B1 KR 1020120091346 A KR1020120091346 A KR 1020120091346A KR 20120091346 A KR20120091346 A KR 20120091346A KR 101388980 B1 KR101388980 B1 KR 101388980B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
user
housing
head
display
Prior art date
Application number
KR1020120091346A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140025121A (ko
Inventor
권순재
김동균
최장호
Original Assignee
주식회사 도담시스템스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 도담시스템스 filed Critical 주식회사 도담시스템스
Priority to KR1020120091346A priority Critical patent/KR101388980B1/ko
Publication of KR20140025121A publication Critical patent/KR20140025121A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101388980B1 publication Critical patent/KR101388980B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0176—Head mounted characterised by mechanical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02—Viewing or reading apparatus
    • G02B27/022—Viewing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/014—Head-up displays characterised by optical features comprising information/image processing systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 사용자의 머리에 착용되는 착용부, 상기 착용부에 설치되며 상기 사용자의 안면에 위치하는 하우징, 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 사용자의 시선 방향에 위치하는 디스플레이 및 상기 하우징 내부의 상기 디스플레이와 상기 사용자의 시선 방향 사이에 설치되는 광학계를 구비하고, 상기 광학계는 상기 디스플레이에 인접한 위치에 설치되는 적어도 하나 이상의 비구면 렌즈와 상기 비구면 렌즈와 상기 사용자의 시선 방향 사이에 설치되는 구면렌즈를 포함하는 것으로 이러한 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 고해상도를 제공하는 마이크로 디스플레이의 화상을 광학계를 거쳐서 투시할 때 화상의 왜곡을 최소화하여 사용자에게 안정적이고, 선명한 화상을 제공할 수 있고, 또한 양안에 각각 위치하는 디스플레이 사이의 간격 및 양안과 디스플레이 간의 거리 조절이 가능하도록 하여 신체적 특성에 맞도록 위치 조절이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

헤드 마운티드 디스플레이 장치{HEAD MOUNTED DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 헤드에 착용되어 사용자의 양안 각각에 영상을 제공하도록 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 헤드 마운티드 디스플레이 장치(Head Mounted Display: HMD)는 사용자의 헤드에 착용되는 헤드 마운트와 헤드 마운트에 결합되어 사용자의 눈에 근접하여 영상을 제공하는 근접 디스플레이(Near-to-eyes display)를 구비한다. 또한 근접 디스플레이는 통상적으로 한 개 내지는 두 개의 미소시현소자와 확대 렌즈(Magnify lens) 및 이와 관련된 광학계를 구비한다.
이러한 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 최근 군사, 의료 및 교육용 영상 시스템과 오락용 가상현실 시스템 등의 영상 구현을 위한 용도로 주로 사용되고 있고, 최근에는 가정용 또는 휴대용 영상장치에도 활용되고 있다. 그리고 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 초점거리가 매우 짧게 구현되며 단안형(Monocular Type) 또는 양안형(Binocular Type)으로 구분되기도 한다.
한편, 헤드 마운티드 디스플레이 장치에서 확대 렌즈를 사용하는 이유는 근접 디스플레이의 이미지가 매우 작은 표시 면적으로 표시되므로 사용자가 최대한 큰 화면을 시청할 수 있도록 이미지를 확대시키기 위한 것이다. 그런데, 이러한 확대 렌즈와 광학계를 사용하게 되면 필연적으로 광학적인 왜곡(Optical Distortion)이 발생한다. 이 광학적인 왜곡은 장시간 헤드 마운티드 디스플레이 장치를 착용하는 경우 눈에 심한 피로감을 유발시켜 장시간 착용이 곤란한 문제점이 있다.
더욱이 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 매우 짧은 초점 거리를 가지므로 광학적인 왜곡 현상은 더욱 두드려지게 나타나는 문제가 있다. 한편, 이러한 왜곡 현상은 광학계의 디자인에 따라 최소화될 수 있지만 완전하게 해소하기에는 어려움이 있다. 그리고 영상처리방법을 이용하여 왜국을 일부 해소할 수 있지만 이 경우에는 고비용의 하드웨어 구성이 요구되므로 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 적용하기에 한계가 있다.
미국 공개특허 US2011/0234584, "HEAD-MOUNTED DISPLAY DEVICE",
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광학계의 렌즈 구성으로 발생하는 왜곡 현상을 최소화하도록 하고, 착용 및 사용효율을 보다 향상시키도록 한 헤드 마운티드 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 사용자의 머리에 착용되는 착용부, 상기 착용부에 설치되며 상기 사용자의 안면에 위치하는 하우징, 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 사용자의 시선 방향에 위치하는 디스플레이; 및 상기 하우징 내부의 상기 디스플레이와 상기 사용자의 시선 방향 사이에 설치되는 광학계를 구비하고, 상기 광학계는 상기 디스플레이에 인접한 위치에 설치되는 적어도 하나 이상의 비구면 렌즈와 상기 비구면 렌즈와 상기 사용자의 시선 방향 사이에 설치되는 구면렌즈를 포함한다.
상기 비구면 렌즈는 상기 디스플레이와 마주하는 일면에 소정 폭의 포물면이 형성된 제 1비구면 렌즈와 상기 제 1비구면 렌즈의 타면에 위치하며, 상기 제 1비구면 렌즈의 상기 타면에 접하는 일면에 이중 곡면이 형성된 제 2비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이의 상하폭은 상기 제 1비구면 렌즈의 상기 포물면의 폭 이하일 수 있다.
상기 구면렌즈와 상기 비구면렌즈는 상기 디스플레이의 블랙영역이 축소되어 와이드뷰(wide view)를 제공할 수 있도록 상하부가 커팅될 수 있다.
상기 구면렌즈는 상기 비구면렌즈측과 인접하는 위치에 설치되며 상기 사용자의 시선 방향으로 볼록한 평볼록렌즈와 상기 평볼록렌즈의 볼록면과 인접한 위치에 설치된 양볼록렌즈와 상기 양볼록렌즈의 상기 사용자의 시선 방향으로 위치하며 상기 양볼록렌즈의 볼록구면과 접하는 오목면을 가지는 평오목렌즈를 포함할 수 있다.
상기 하우징의 내부에는 가속도 센서가 설치될 수 있다.
상기 디스플레이와 상기 광학계는 상기 사용자의 좌안과 우안에 대응하는 제 1디스플레이와 제 1광학계 및 제 2디스플레이와 제 2광학계를 포함할 수 있다.
상기 제 1디스플레이와 상기 제 2디스플레이로 영상을 제공하는 프로세서를 구비하고, 상기 프로세서로 영상 신호를 제공하는 외부 소스를 구비할 수 있다.
상기 외부 소스는 휴대 가능하고, 소스 이미지가 저장된 메모리를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 영상을 제 1디스플레이와 상기 제 2디스플레이로 분할하여 제공할 수 있다.
상기 착용부는 상기 사용자의 머리 둘레를 감싸는 헤드 밴드부와 헤드 밴드부의 양측에 결합되어 사용자의 머리 상부를 감싸는 헤드 지지부를 구비하고, 상기 헤드 밴드부와 상기 헤드 지지부는 사용자의 머리 크기에 맞도록 내경을 조절할 수 있도록 하는 조절부를 구비할 수 있다.
상기 헤드 밴드부에는 설치 브라켓이 설치되고, 상기 설치 브라켓에는 스윙 암이 설치되며, 상기 스윙 암은 각각 평행하게 연장되며 각각에 길이 방향으로 연장된 장공이 형성된 제 1암과 제 2암을 구비할 수 있다.
상기 제 1암과 제 2암의 사이에는 상기 하우징의 상부에 결합되어 연장된 하우징 지지부가 위치하고, 상기 제 1암의 상기 장공과 상기 하우징 지지부 그리고 상기 제 2암의 상기 장공을 차례로 관통하는 조절 볼트를 구비할 수 있다.
상기 하우징 지지부에는 상기 하우징 지지부의 길이 방향으로 연장된 장공이 형성될 수 있다.
상기 하우징의 내부에는 제 1렌즈 커버와 제 2렌즈 커버가 구비되고, 각각의 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버의 하부에는 상기 하우징의 외부로 노출되어 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버 사이의 간격을 조절할 수 있도록 하는 노브가 구비될 수 있다.
상기 하우징에는 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버의 조절 동작을 안내하는 가이드바와 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버를 가압 지지하는 판스프링이 구비될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 고해상도를 제공하는 마이크로 디스플레이의 화상을 광학계를 거쳐서 투시할 때 화상의 왜곡을 최소화하여 사용자에게 안정적이고, 선명한 화상을 제공할 수 있고, 또한 양안에 각각 위치하는 디스플레이 사이의 간격 및 양안과 디스플레이 간의 거리 조절이 가능하도록 하여 신체적 특성에 맞도록 위치 조절이 가능하도록 한다. 또한 렌즈의 일부를 플라스틱 렌즈로 사용하고, 렌즈의 불필요한 상하 단부를 커팅하여 무게를 줄이도록 한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치를 도시한 사시도이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시에에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치의 하우징을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치의 하우징을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 구비된 광학계를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 구비된 광학계의 왜곡율을 측정한 그래프이다.
이하에서는 본 발명에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 대한 실시예를 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치를 도시한 사시도이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시에에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치의 하우징(200)을 도시한 사시도이다.
도 1과 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 사용자의 머리에 착용되는 착용부(100)와 이 착용부(100)에 설치되며 사용자의 안면에 위치하는 디스플레이 하우징(200)을 구비한다.
착용부(100)는 사용자의 머리 둘레를 감싸는 헤드 밴드부(110)와 헤드 밴드부(110)의 양측에 결합되어 사용자의 머리 상부를 감싸는 헤드 지지부(130)를 구비한다. 헤드 밴드부(110)와 헤드 지지부(130)는 사용자의 머리 크기에 맞도록 내경을 조절할 수 있도록 하는 밴드 조절부(120)와 지지 조절부(140)가 구비된다. 이 각각의 조절부(120)(140)에는 조임 볼트가 설치되어 착용과 조절이 이루어진 상태에 대한 고정이 가능하게 되어 있다.
그리고 헤드 밴드부(110)의 전방에는 설치 브라켓(111)이 설치되고, 이 설치 브라켓(111)에는 스윙 암(112)(113)이 설치된다. 스윙 암(112)(113)은 각각 평행하게 연장된 제 1암(112)과 제 2암(113)을 구비하고, 이 각각의 스윙 암(112)(113)에는 길이 방향으로 연장된 장공(112a)(113a)이 형성된다.
그리고 제 1암(112)과 제 2암(113)의 사이에는 하우징(200)의 상부에 결합되어 연장된 하우징 지지부(210)가 그 사이에 위치한다. 하우징 지지부(210)에는 하우징 지지부(210)의 길이 방향으로 연장된 장공(211)이 형성된다. 따라서 제 1암(112)의 장공(112a)과 하우징 지지부(210)의 장공(211) 그리고 제 2암(113)의 장공(113a)을 차례로 관통한 조절 볼트(160)가 설치되어 제 1암(112)과 하우징 지지부(210) 그리고 제 2암(113)이 서로 락 또는 언락(lock 또는 unlock) 되도록 한다.
한편, 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 하우징(200)은 사각의 함체 형상이며, 하측 중앙부분에 사용자의 코 부분이 안착되는 콧등이 안착되는 안착부(203)가 형성되고, 사용자의 양안의 외측 시야를 막아주는 가림부(204)가 형성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치의 하우징을 도시한 분해 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기와 같이 외관을 형성하는 하우징(200)은 전방 커버(220), 후방 커버(230), 상부 커버(240)로 구성되어 전체적인 외관을 형성한다. 그리고 상부 커버(240)의 하측에는 동작 제어를 위한 프로세스(252) 및 가속도 센서(251)를 포함하는 헤드 트렉커가 구비된 제어 보드(250)가 구비된다. 제어 보드(250)의 하부에는 프레임(260)이 구비된다.
프레임(260)의 하부에는 각각이 상부 렌즈 커버(271)와 하부 렌즈 커버(272)로 된 제 1렌즈 커버(270)와 제 2렌즈 커버(280)가 구비되고, 각각의 제 1렌즈 커버(270)와 제 2렌즈 커버(290)의 내부에는 광학계(300)(310)와 마이크로 디스플레이(320)(330)가 설치된다.
그리고 각각의 렌즈 커버(270)(280)의 하부에는 노브(290)가 설치되는데, 이 노브(290)는 각각의 렌즈 커버(270)(280)가 측면 방향으로 위치 조절이 가능하도록 하기 위한 것이다. 또한 이를 위하여 제어 보드(250)와 프레임(260) 사이에는 각각의 렌즈 커버(270)(280) 상부에 형성된 고리 형태의 4개의 가이드부(271)를 지지하는 가이드 바(291)가 설치되고, 또한 조절된 위치에서 각각의 렌즈 커버(270)(280)가 안정적으로 위치를 유지하도록 하기 위한 판스프링(292)이 각각 설치된다.
그리고 하우징(200)의 후방 커버(230)의 사용자 안면에 착용되는 부분에 사용자의 좌안과 우안이 위치할 수 있도록 하는 제 1투시창(201)과 제 2투시창(202)이 각각 구비된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치의 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 광학계(300)(310)와 함께 설치되는 마이크로 디스플레이(320)(330)는 사용자의 시선 방향으로 화상을 표시하고, 마이크로 디스플레이(320)(330)와 투시창(201)(202) 사이에는 다수개의 렌즈로 구성된 광학계(300)(310)가 구비된다.
마이크로 디스플레이(320)(330)는 1280 X 1024 인 고해상도의 마이크로 박막 디스플레이 장치가 사용된다. 예를 들어 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 또는 LCD(liquid crystal display)가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 다른 디스플레이 장치는 스케일러를 사용하여 최소부품으로 구현할 수 있다.
한편 디스플레이(320)(330)는 제 1투시창(201)이 위치하는 방향에 설치되는 제 1디스플레이(320)와 제 2투시창(202)에 위치하는 방향에 설치되는 제 2디스플레이(330)를 구비한다. 그리고 제 1디스플레이(320)와 제 1투시창(201) 사이에는 제 1광학계(300)가 구비되고, 제 2디스플레이(330)와 제 2투시창(202) 사이에는 제 2광학계(310)가 구비된다.
그리고 하우징(200)의 내부의 제어 보드(250)에 가속도 센서(251)와 함께 설치된 헤드 트렉커는 사용자의 헤드가 움직이는 것에 따라 화면도 함께 이동하도록 하는 적응적 화상을 디스플레이에 제공하는 모션 트렉킹(motion tracking) 동작이 가능하게 한다.
또한 하우징(200)의 내부에는 제 1디스플레이(320)와 상기 제 2디스플레이(330)로 영상을 제공하는 프로세서(252)가 설치된다. 한편, 프로세서(252)는 영상을 제 1디스플레이(320)와 상기 제 2디스플레이(330)로 분할하여 제공할 수 있다.
프로세서(252)로 영상 신호를 제공하는 외부 소스(400)를 구비한다. 외부 소스(400)는 하우징(200)의 외부에 별도로 마련될 수 있다. 즉 외부 소스(400)는 휴대 가능하며, 내부에 소스 이미지가 저장된 메모리가 구비된 휴대형 컴퓨터 단말기를 포함할 수 있고, 외부 소스(400)와 하우징(200) 사이는 USB 또는 HDMI와 같은 유선 방법으로 데이터 송신이 이루어지도록 할 수 있고, 또는 무선 근거리 통신 방법으로 데이터 송수신이 이루어지도록 할 수 있다. 또한 USB 또는 HDMI를 이용하여 외부 소스(400)로부터 디스플레이(310)(330) 및 제어 보드(250)의 동작을 위한 전력을 제공받을 수 있다.
한편, 제 1광학계(300)와 제 2광학계(310)는 동일한 구성으로 실시된다. 따라서 이하에서는 제 1광학계(300)에 대한 실시예를 설명하며 이를 통하여 제 2광학계(310)의 구성을 이해할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 구비된 광학계를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이 광학계(300)(310)는 디스플레이(320)(330)에 인접한 위치에 설치되는 적어도 하나 이상의 비구면 렌즈(301)(302)와 비구면 렌즈(301)(302)와 투시창(201)(202) 사이에 설치되는 구면렌즈(303)(304)(305)를 포함한다.
비구면 렌즈(301)(302)는 디스플레이(320)와 마주하는 일면에 소정 폭의 포물면이 형성된 제 1비구면 렌즈(301)를 구비하고, 제 1비구면 렌즈(301)의 타면에 위치하며 제 1비구면 렌즈(301)의 타면에 접하는 일면에 이중 곡면이 형성된 제 2비구면 렌즈(302)를 포함한다. 그리고 제 1비구면 렌즈(301)의 포물면의 상하폭 이내에 디스플레이(320)가 위치하도록 디스플레이(320)의 상하폭은 제 1비구면 렌즈(310)의 포물면의 폭 이하로 구비된다.
구면렌즈(303)(304)(305)는 비구면렌즈(301)(302) 측과 인접하는 위치에 설치되며 사용자의 시선 방향인 투시창 측으로 볼록한 평볼록렌즈(330)와 평볼록렌즈(330)의 볼록면과 인접한 위치에 설치된 양볼록렌즈(340)와 양볼록렌즈(340)의 투시창(201)을 향하는 면에 위치하며 양볼록렌즈(340)의 볼록구면과 접하는 오목면을 가지는 평오목렌즈(350)로 구성된다. 그리고 제 1광학계(300)의 상술한 렌즈 구성은 제 2광학계(310)에도 동일하게 실시된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 구성은 도 6에 도시된 측정 그래프에서와 같이 왜곡(Distortion)율이 대략 5% 내외의 매우 낮은 결과를 얻을 수 있다. 또한 이들 구면렌즈(303)(304)(305)와 비구면렌즈(301)(302)는 모두 디스플레이(320)(330)의 블랙영역이 축소되어 와이드뷰(wide view)를 제공할 수 있도록 상하부가 커팅될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서의 광학계는 화각(Field of view : FOV) 60 을 제공하도록 구성된다. 또한 구면렌즈들은(303)(304)(305)는 는 플라스틱 재질로 제조된 것을 사용할 수 있고, 상술한 바와 같이 렌즈들의 상하부를 커팅하여 전체적으로 렌즈의 무게를 가볍게 할 수 있다. 또한 렌즈의 상하부를 커팅하게 되면 렌즈들이 수납되는 광학계의 하우징인 경통의 형태를 사각 형태로 제작할 수 있기 때문에 경통의 크기를 줄일 수 있고, 이에 따라 하우징의 형태를
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치의 작용에 대하여 설명한다.
사용자가 헤드 마운티드 디스플레이 장치를 머리 부분에 착용하여 헤드 밴드부(110)와 헤드 지지부(130)를 밴드 조절부(120) 및 지지 조절부(140)를 이용하여 견고하여 조여서 사용자의 헤드에 맞춘다. 그런 다음 하우징(200)의 위치를 조절한다. 하우징(200)의 위치 조절은 3가지를 수행할 수 있다. 먼저 하우징(200)의 상하 위치 조절, 하우징(200)의 전후 위치 조절 그리고 디스플레이(320)(330) 사이의 간격 조절이다.
하우징(200)의 상하 위치 조절은 조절볼트(160)를 느슨하게 한 후 하우징 지지부(210)의 장공을 따라 하우징(200)을 상하로 이동시키면 하우징(200)의 상하 위치 조절이 이루어진다. 그리고 하우징(200)의 전후 위치 조절은 조절 볼트(160)가 느슨해진 상태에서 제 1암(112)과 제 2암(113)의 장공(112a)(113a)을 따라 하우징(200)을 전후로 이동시켜면 위치조절이 이루어지며, 조절이 완료되면 조절 볼트(160)를 조여서 조절 상태를 지속적으로 유지시킬 수 있다.
또한, 디스플레이 사이의 간격 조절은 하우징(200)의 하부에 설치된 노브(290)를 사용자가 디스플레이(320)(330)를 시청하고 있는 상태에서 조절하면 간격 조절이 이루어진다. 그리고 사용중 하우징(200)을 상부로 젖히면 제 1암(112)과 제 2암(113)이 상하로 스윙 동작 하여 하우징(200) 전체를 사용자의 머리 부분 상부로 젖힐 수 있다.
한편, 디스플레이(320)(330)가 동작을 개시하면 외부 소스(400)로부터 영상신호가 프로세스(252)로 제공된다. 프로세스(252)로 제공되는 신호는 제 1디스플레이(320)와 제 2디스플레이(330)에 각각 분할된 신호일 수 있고, 또는 프로세스(252)에서 영상 신호를 제 1디스플레이(320)와 제 2디스플레이(330)에 맞도록 분할 수 있다.
영상신호가 프로세스(252)에 제공되면 프로세스(252)는 제 1디스플레이(320)와 제 2디스플레이(330)에 각각 영상신호를 출력하여 제공한다. 영상 신호가 제 1디스플레이(320)와 제 2디스플레이(330)에 제공되는 동안 사용자의 헤드가 움직이면 가속도 센서(251)를 이를 감지하여 프로세스(252)로 전달한다.
프로세스(252)는 감지된 움직임 신호를 외부 소스(400)에 전송한다. 외부 소스(400)는 이 움직임 신호를 계산하여 움직임에 대응하는 트레킹 화면을 추출한 후 프로세스(400)로 전송한다. 그리고 프로세스(400)는 제 1디스플레이(320)와 제 2디스플레이(330)에 트렉킹 영상을 제공한다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 마운티드 디스플레이 장치는 총 5장의 렌즈를 사용하고, 그 중에서 2개의 비구면렌즈는 유리렌즈로 구비되고, 3개의 구면렌즈는 플라스틱렌즈로 구비되며, 더욱이 이 렌즈들은 상하를 커팅하여 헤드 마운티드 디스플레이 장치의 무게를 줄일수 있도록 하였다. 그리고 회로기판에 적용되는 부품들을 밀집시킴으로써 컨트롤러와 같은 추가장치의 사용없이 구현 가능하게 하고, 단위면적당 집중되는 무게를 분산하여 보다 가벼운 느낌을 사용자가 받을 수 있도록 구현하였다.
그리고 디스플레이 장치는 최소의 부품으로 저항을 줄였으며, 또한 실시예에서 HDMI전용 Receiver를 사용할 수 있고, 3개의 대표 해상도를 3개의 칩의 전력을 스위칭 레귤레이팅 방식으로 동작시키도록 할 수 있도록 하여 최소한의 전력이 사용되도록 구현하였다.
이상에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100...착용부
200...하우징
300...제 1광학계
310...제 2광학계
320...제 1디스플레이

Claims (16)

  1. 사용자의 머리에 착용되는 착용부;
    상기 착용부에 설치되며 상기 사용자의 안면에 위치하는 하우징;
    상기 하우징 내부에 설치되며 상기 사용자의 시선 방향에 위치하는 디스플레이; 및
    상기 하우징 내부의 상기 디스플레이와 상기 사용자의 시선 방향 사이에 설치되는 광학계를 구비하고, 상기 광학계는 상기 디스플레이에 인접한 위치에 설치되는 적어도 하나 이상의 비구면 렌즈와 상기 비구면 렌즈와 상기 사용자의 시선 방향 사이에 설치되는 구면렌즈를 포함하고,
    상기 착용부에는 설치 브라켓이 설치되고, 상기 설치 브라켓에는 스윙 암이 힌지 결합되어 설치되고,
    상기 스윙 암은 각각 평행하게 연장된 제 1암과 제 2암을 구비하고, 상기 제 1암에는 길이 방향으로 연장된 제 1암측 장공이 형성되고, 상기 제 2암에는 상기 길이 방향으로 연장된 제 2암측 장공이 형성되고,
    상기 제 1암과 제 2암의 사이에는 상기 하우징의 상부에 결합되어 연장된 하우징 지지부가 위치하고,
    상기 제 1암의 상기 제 1암측 장공과 상기 하우징 지지부 그리고 상기 제 2암의 상기 제 2암측 장공을 차례로 관통하는 조절 볼트를 구비하고,
    상기 하우징 지지부에는 상기 하우징 지지부의 길이 방향으로 연장 형성되어 상기 조절 볼트가 관통하는 하우징 지지부측 장공이 형성된 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비구면 렌즈는 상기 디스플레이와 마주하는 일면에 소정 폭의 포물면이 형성된 제 1비구면 렌즈와 상기 제 1비구면 렌즈의 타면에 위치하며, 상기 제 1비구면 렌즈의 상기 타면에 접하는 일면에 이중 곡면이 형성된 제 2비구면 렌즈를 포함하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 디스플레이의 상하폭은 상기 제 1비구면 렌즈의 상기 포물면의 폭 이하인 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 구면렌즈와 상기 비구면 렌즈는 상기 디스플레이의 블랙영역이 축소되어 와이드뷰(wide view)를 제공할 수 있도록 상하부가 커팅된 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 구면렌즈는 상기 비구면 렌즈 측과 인접하는 위치에 설치되며 상기 사용자의 시선 방향으로 볼록한 평볼록렌즈와 상기 평볼록렌즈의 볼록면과 인접한 위치에 설치된 양볼록렌즈와 상기 양볼록렌즈의 상기 사용자의 시선 방향으로 위치하며 상기 양볼록렌즈의 볼록구면과 접하는 오목면을 가지는 평오목렌즈를 포함하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 하우징의 내부에는 가속도 센서가 설치된 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이와 상기 광학계는 상기 사용자의 좌안과 우안에 대응하는 제 1디스플레이와 제 1광학계 및 제 2디스플레이와 제 2광학계를 포함하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1디스플레이와 상기 제 2디스플레이로 영상을 제공하는 프로세서를 구비하고, 상기 프로세서로 영상 신호를 제공하는 외부 소스를 구비하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 외부 소스는 휴대 가능하고, 소스 이미지가 저장된 메모리를 포함하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서, 상기 착용부는 상기 사용자의 머리 둘레를 감싸는 헤드 밴드부와 상기 헤드 밴드부의 양측에 결합되어 사용자의 머리 상부를 감싸는 헤드 지지부를 구비하고, 상기 헤드 밴드부와 상기 헤드 지지부는 사용자의 머리 크기에 맞도록 내경을 조절할 수 있도록 하는 조절부를 구비하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1항에 있어서, 상기 하우징의 내부에는 제 1렌즈 커버와 제 2렌즈 커버가 구비되고, 각각의 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버의 하부에는 상기 하우징의 외부로 노출되어 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버 사이의 간격을 조절할 수 있도록 하는 노브가 구비되는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 하우징에는 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버의 조절 동작을 안내하는 가이드바와 상기 제 1렌즈 커버와 상기 제 2렌즈 커버를 가압 지지하는 판스프링이 구비되는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
KR1020120091346A 2012-08-21 2012-08-21 헤드 마운티드 디스플레이 장치 KR101388980B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120091346A KR101388980B1 (ko) 2012-08-21 2012-08-21 헤드 마운티드 디스플레이 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120091346A KR101388980B1 (ko) 2012-08-21 2012-08-21 헤드 마운티드 디스플레이 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140025121A KR20140025121A (ko) 2014-03-04
KR101388980B1 true KR101388980B1 (ko) 2014-04-24

Family

ID=50640439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120091346A KR101388980B1 (ko) 2012-08-21 2012-08-21 헤드 마운티드 디스플레이 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101388980B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018038281A1 (ko) * 2016-08-23 2018-03-01 엘지전자 주식회사 웨어러블 디바이스

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9710057B2 (en) * 2014-03-14 2017-07-18 Sony Interactive Entertainment Inc. Methods and systems including tracking a head mounted display (HMD) and calibrations for HMD headband adjustments
US9366871B2 (en) * 2014-10-24 2016-06-14 Emagin Corporation Microdisplay based immersive headset
KR101598480B1 (ko) * 2014-11-10 2016-03-02 (주)그린광학 시스루형 헤드 마운트 표시장치
KR102275778B1 (ko) 2014-12-04 2021-07-09 삼성디스플레이 주식회사 헤드 마운티드 디스플레이 장치
KR102571818B1 (ko) * 2016-01-06 2023-08-29 삼성전자주식회사 머리 장착형 전자장치
KR102595020B1 (ko) * 2016-05-03 2023-10-27 엘지전자 주식회사 헤드마운티드 디스플레이
WO2018014029A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 Magic Leap, Inc. Compliant mounting arm
KR102614047B1 (ko) 2016-09-13 2023-12-15 삼성전자주식회사 플렉서블 디스플레이를 포함하는 전자 장치
KR20190058533A (ko) 2016-10-18 2019-05-29 엘지전자 주식회사 헤드마운티드 디스플레이
CN206523701U (zh) 2016-12-30 2017-09-26 深圳市大疆创新科技有限公司 可穿戴设备
CN114252995A (zh) * 2020-09-25 2022-03-29 宏达国际电子股份有限公司 头戴式显示装置
US20240111163A1 (en) * 2021-01-29 2024-04-04 ResMed Pty Ltd Positioning, stabilising and interfacing structures and system incorporating same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3395242B2 (ja) * 1993-04-28 2003-04-07 ソニー株式会社 眼鏡型映像表示装置
JP2004096224A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Sony Corp 電源制御方法及びヘッドマウント装置
JP3617257B2 (ja) * 1997-07-01 2005-02-02 三菱電機株式会社 接眼光学系及び接眼映像表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3395242B2 (ja) * 1993-04-28 2003-04-07 ソニー株式会社 眼鏡型映像表示装置
JP3617257B2 (ja) * 1997-07-01 2005-02-02 三菱電機株式会社 接眼光学系及び接眼映像表示装置
JP2004096224A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Sony Corp 電源制御方法及びヘッドマウント装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018038281A1 (ko) * 2016-08-23 2018-03-01 엘지전자 주식회사 웨어러블 디바이스

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140025121A (ko) 2014-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101388980B1 (ko) 헤드 마운티드 디스플레이 장치
JP7033678B2 (ja) マイクロディスプレイベースの没入型ヘッドセット
EP3532887B1 (en) Using pupil location to correct optical lens distortion
US9372348B2 (en) Apparatus and method for a bioptic real time video system
US9696552B1 (en) System and method for providing an augmented reality lightweight clip-on wearable device
US9939648B2 (en) Head mounted display device with dual curved displays
US20180321484A1 (en) Systems, devices, and methods for wearable heads-up displays
WO2017071458A1 (zh) 一种屈光度自适应头戴式显示装置
EP3023828B1 (en) Image display apparatus
CN110426847A (zh) 头戴式显示器、用于头戴式显示器的透镜及其配置方法
US11391906B2 (en) Optical system for head-mounted display device
EP3047883B1 (en) Compressible eyecup assemblies in a virtual reality headset
EP2859399A1 (en) Apparatus and method for a bioptic real time video system
US20230050117A1 (en) Polarization compensation for wire grid polarizer of head-mounted display system
US10228727B1 (en) Adjustable front assembly in head-mounted display
JP2023512879A (ja) スキャンビームシステム用の空間・時間変動偏光補正光学系
KR101958366B1 (ko) 영상 표시 장치용 원방시 구현 안경

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171017

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190418

Year of fee payment: 6