KR102617019B1 - 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치 - Google Patents

랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102617019B1
KR102617019B1 KR1020210075083A KR20210075083A KR102617019B1 KR 102617019 B1 KR102617019 B1 KR 102617019B1 KR 1020210075083 A KR1020210075083 A KR 1020210075083A KR 20210075083 A KR20210075083 A KR 20210075083A KR 102617019 B1 KR102617019 B1 KR 102617019B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pinion
rack
pair
inter
head
Prior art date
Application number
KR1020210075083A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220166145A (ko
Inventor
최치원
함동호
Original Assignee
주식회사 피앤씨솔루션
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 피앤씨솔루션 filed Critical 주식회사 피앤씨솔루션
Priority to KR1020210075083A priority Critical patent/KR102617019B1/ko
Priority to PCT/KR2022/005824 priority patent/WO2022260272A1/ko
Publication of KR20220166145A publication Critical patent/KR20220166145A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102617019B1 publication Critical patent/KR102617019B1/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
    • G02B27/0176—Head mounted characterised by mechanical features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • 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
    • 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
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 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, 랙과 피니언 방식으로 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 이동시키는 피니언을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부 위에 랙과 피니언 방식으로 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 있다.

Description

랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 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 RACK AND PINION}
본 발명은 머리 착용형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 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 피니언 방식으로 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 있는, 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 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, 랙과 피니언 방식으로 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 이동시키는 피니언을 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 피니언과 맞물리는 톱니가 형성될 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 한 쌍의 랙은,
상기 제1 랙과 제2 랙의 홀을 통해 상기 피니언이 삽입되고, 상기 제1 랙과 제2 랙의 상기 홀 내부에 형성된 톱니가 대향하여 상기 피니언에 맞물리도록 서로 교차할 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, 상기 IPD 조정부는,
상기 피니언에 연결되어 상기 피니언의 회전을 조정하는 조정 다이얼을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는,
사용자의 IPD 조정 신호에 따라 상기 피니언의 회전을 제어해, 핸즈프리 상태에서 상기 동공 간 거리를 조정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에 따르면, 양안 디스플레이를 위한 한 쌍의 렌즈부를 포함하는 광학부 위에 랙과 피니언 방식으로 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 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치의 정면 모습을 예를 들어 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치를 착용한 모습을 예를 들어 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치의 분해 사시도를 예를 들어 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, 랙의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, IPD 조정부의 분해도를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, IPD를 길게 조정하는 모습을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치에서, IPD를 짧게 조정하는 모습을 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 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 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, HMD 프레임(100)을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되며, 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, 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리(Interpupillary Distance, IPD)를 조정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 정면 모습을 예를 들어 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)를 착용한 모습을 예를 들어 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 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, 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 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.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 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 이동시키는 피니언(420)을 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 5는 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, 랙(410)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 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 피니언(420)과 맞물리는 톱니(412)가 형성될 수 있다.
여기서, 랙(410)은 도 2 내지 도 4에 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, 피니언(420)이 삽입되어 결합할 수 있도록 피니언(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 6은 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, IPD 조정부(400)의 분해도를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(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 피니언(420)이 삽입되고, 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)의 홀(411) 내부에 형성된 톱니(412)가 대향하여 피니언(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, 피니언(420)의 반대 방향에 각각 맞물리도록 구성함으로써, 피니언(420)의 회전 시 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)이 서로 다른 방향으로 이동하도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, IPD를 길게 조정하는 모습을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10)에서, IPD를 짧게 조정하는 모습을 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 랙(410a) 또는 제1 랙(410a)에 고정 결합된 제1 렌즈부(310)를 바깥쪽(피니언(420) 반대쪽, 착용자의 귀 쪽)으로 이동시키면, 피니언(420)이 반시계방향으로 회전하면서 제2 랙(410b)을 바깥쪽으로 이동시키게 된다. 따라서 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)이 모두 피니언(420)에서 먼 방향으로 움직여, 동공 간 거리가 멀어지게 된다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 랙(410a) 또는 제1 랙(410a)에 고정 결합된 제1 렌즈부(310)를 안쪽(피니언(420) 쪽, 착용자의 코 쪽)으로 이동시키면, 피니언(420)이 시계 방향으로 회전하면서 제2 랙(410b)도 안쪽으로 이동시키게 된다. 따라서 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)이 모두 피니언(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.
한편, IPD 조정부(400)는, 피니언(420)에 연결되어 피니언(420)의 회전을 조정하는 조정 다이얼(430)을 더 포함할 수 있다. 즉, 조정 다이얼(430)은, 착용자가 피니언(420)을 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(430)을 조작해 동공 간 거리를 조정할 수도 있다. 이때, 한 손으로 간단히 조정 다이얼(430)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 피니언(420)의 회전을 제어해, 핸즈프리 상태에서 동공 간 거리를 조정할 수 있다. 즉, 피니언(420)에 모터를 연결하고, 제어부(500)가 사용자의 IPD 조정 신호에 따라 모터를 제어해 피니언(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 피니언(420)에 연결된 모터를 제어해, 손을 사용하지 않는 핸즈프리 상태에서 동공 간 거리를 자동으로 조정할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서, 제어부(500)는 사용자의 IPD 조정 신호에 따라 조정된 동공 간 거리 또는 수동으로 조정된 동공 간 거리를 사용자 인증 정보와 매칭해 저장하며, 사용자가 HMD 프레임(100)을 착용하고 사용자 인증을 하면, 사용자 인증 정보와 매칭된 동공 간 거리로 자동으로 조정할 수도 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 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 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 피니언(420) 방식으로 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 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: 피니언
430: 조정 다이얼
500: 제어부
600: 센서부
700: 통신부

Claims (7)

  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);
    영상 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록, 상기 한 쌍의 렌즈부의 위에 결합해 상기 렌즈부를 통해 사용자의 눈 방향으로 전달되는 영상 광을 출력하는 한쌍의 디스플레이부(200);
    상기 광학부(300) 위에 설치되며, 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 상기 한 쌍의 렌즈부를 동시에 움직여 동공 간 거리(Interpupillary Distance, IPD)를 조정하는 IPD 조정부(400);
    사용자의 IPD 조정 신호에 따라 상기 피니언(420)의 회전을 제어해, 핸즈프
    리 상태에서 상기 동공 간 거리를 조정하는 제어부(500); 및
    동공 추적 센서 및 홍채 인식 센서를 포함하는 센서부(600)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 이동시키는 피니언(420)을 포함하며,
    상기 한 쌍의 랙(410)은,
    제1 렌즈부(310) 및 제2 렌즈부(320)로 구성되는 상기 한 쌍의 렌즈부에 각각 고정 연결된 제1 랙(410a) 및 제2 랙(410b)으로 구성되고, 상기 제1 랙(410a) 및 제2 랙(410b)의 일단에 길이 방향으로 긴 형태의 홀(411)이 형성되며,
    상기 홀(411)이 형성되지 않은 몸체 부분이 나사로 상기 한 쌍의 렌즈부의 위에 고정 결합되며, 상기 홀(411) 부분이 상기 머리 착용형 디스플레이 장치(10)의 상기 한 쌍의 렌즈부 사이의 착용자의 코 위쪽 부위에 위치하며,
    상기 홀(411) 내부의 길이 방향의 일면에 상기 피니언(420)과 맞물리는 톱니(412)가 형성되며, 상기 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)의 홀(411)을 통해 상기 피니언(420)이 삽입되고, 상기 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)의 상기 홀(411) 내부에 형성된 톱니(412)가 대향하여 상기 피니언(420)에 맞물리도록 서로 교차하여, 상기 피니언(420)의 회전 시 상기 제1 랙(410a)과 제2 랙(410b)이 서로 다른 방향으로 이동하며,
    상기 홀(411)의 크기는, 상기 피니언(420)이 삽입되어 결합할 수 있도록 상기 피니언(420)의 지름에 대응되는 폭과, 동공 간 거리 조정에 따라 상기 한 쌍의 랙(410)이 움직이는 범위의 길이를 가질 수 있으며, 동공 간 거리 조정 범위에 따라 상기 홀(411)의 길이 방향의 크기가 결정되며,
    상기 IPD 조정부(400)는,
    상기 피니언(420)에 연결되어 상기 피니언(420)의 회전을 조정하는 조정 다이얼(430)을 더 포함하며,
    상기 제어부(500)는,
    제스처 또는 음성 명령어로 된 상기 IPD 조정 신호에 따라, 상기 피니언(420)에 연결된 모터를 제어해 상기 피니언(420)을 회전시켜 동공 간 거리를 조정하되, 상기 센서부(600)의 동공 추적 센서에서 수집된 착용자의 동공 위치에 따라 상기 피니언(420)에 연결된 모터를 제어해, 손을 사용하지 않는 핸즈프리 상태에서 동공 간 거리를 자동으로 조정하며,
    상기 제어부(500)는,
    상기 사용자의 IPD 조정 신호에 따라 조정된 동공 간 거리 또는 수동으로 조정된 동공 간 거리를 사용자 인증 정보와 매칭해 저장하며, 사용자가 HMD 프레임(100)을 착용하고 상기 센서부(600)에 포함된 홍채 인식 센서를 통해 사용자 인증을 하면, 상기 피니언(420)에 연결된 모터를 제어해 사용자 인증 정보와 매칭된 동공 간 거리로 자동으로 조정하는 것을 특징으로 하는, 랙(410)과 피니언(420) 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치(10).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020210075083A 2021-06-09 2021-06-09 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치 KR102617019B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210075083A KR102617019B1 (ko) 2021-06-09 2021-06-09 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치
PCT/KR2022/005824 WO2022260272A1 (ko) 2021-06-09 2022-04-24 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210075083A KR102617019B1 (ko) 2021-06-09 2021-06-09 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220166145A KR20220166145A (ko) 2022-12-16
KR102617019B1 true KR102617019B1 (ko) 2023-12-27

Family

ID=84426088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210075083A KR102617019B1 (ko) 2021-06-09 2021-06-09 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102617019B1 (ko)
WO (1) WO2022260272A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138654A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Sony Corp ヘッド・マウント・ディスプレイ
KR200483039Y1 (ko) * 2015-09-22 2017-03-28 최태민 렌즈 이동이 가능한 가상 현실 헤드셋
US20210149151A1 (en) * 2019-10-18 2021-05-20 Htc Corporation Head-mounted display device and adujcting method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7310072B2 (en) * 1993-10-22 2007-12-18 Kopin Corporation Portable communication display device
JPH1039246A (ja) * 1996-07-18 1998-02-13 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型表示装置
CN206301080U (zh) * 2016-12-21 2017-07-04 深圳市大疆创新科技有限公司 一种用于视频眼镜的头带主体及视频眼镜

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138654A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Sony Corp ヘッド・マウント・ディスプレイ
KR200483039Y1 (ko) * 2015-09-22 2017-03-28 최태민 렌즈 이동이 가능한 가상 현실 헤드셋
US20210149151A1 (en) * 2019-10-18 2021-05-20 Htc Corporation Head-mounted display device and adujcting method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022260272A1 (ko) 2022-12-15
KR20220166145A (ko) 2022-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107409189B (zh) 眼镜型显示装置
US11256092B2 (en) Binocular wide field of view (WFOV) wearable optical display system
KR20170140277A (ko) 이미지 향상을 가능하게 하는 안경 구조체
KR102617019B1 (ko) 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치
KR102606863B1 (ko) 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치
KR102619429B1 (ko) 시선 추적을 통해 동공 간 거리를 자동 조절하는 머리 착용형 디스플레이 장치
JP4641647B2 (ja) 拡大鏡
KR102613391B1 (ko) 제스처를 이용해 동공 간 거리를 자동 조절하는 증강현실 글래스 장치 및 증강현실 글래스 장치를 위한 제스처를 이용한 동공 간 거리 자동 조절 방법
KR20230040066A (ko) 원-버튼 자동 길이 조절 기능을 갖는 머리 착용형 디스플레이 장치
KR102633491B1 (ko) 허상 거리의 조정이 가능한 증강현실 글라스 장치
KR20230130481A (ko) 음성 인식을 이용해 동공 간 거리를 조절하는 증강현실 글래스 장치 및 증강현실 글래스 장치를 위한 음성 인식 기반의 동공 간 거리 조절 방법
KR102572591B1 (ko) 증강현실 글라스를 위한 시야 정합형 광학 장치 및 이를 포함하는 증강현실 글라스 장치
KR102619431B1 (ko) 초정밀 모터와 거리 측정 센서를 이용해 자동으로 사이즈가 조절되는 머리 착용형 디스플레이 장치
KR20240027482A (ko) 허상 거리가 조절되는 증강현실 글래스 장치
KR20230168554A (ko) 제스처를 이용한 화면 밝기 조절 기능을 갖는 ar 글라스 장치
KR20230147488A (ko) 아이트래킹을 이용한 ipd 조절 중 사용자의 초점을 재조정하기 위한 리셋 버튼을 구비하는 머리 착용형 디스플레이 장치
KR102329612B1 (ko) 복수의 핀홀을 포함하는 광학 장치 및 이를 이용한 머리 착용형 디스플레이 장치
KR20240020504A (ko) 랙과 피니언을 이용한 아이 릴리프 조절 기능을 갖는 증강현실 글라스 장치
KR102572594B1 (ko) 빔 스플리터 기하 광학계 및 이를 포함하는 증강현실 글래스 장치
KR102543452B1 (ko) 착용자의 시력을 범용적으로 보정하는 증강현실 광학시스템
KR102621112B1 (ko) 헤드 마운티드 디스플레이
KR20240021630A (ko) 샤프트를 이용한 아이 릴리프 조절 기능을 갖는 증강현실 글라스 장치
KR20230168555A (ko) 조도 센서와 음성 인식을 이용한 화면 밝기 조절 기능을 갖는 ar 글라스 장치
KR20230109228A (ko) 음성 인식을 이용해 틸팅 제어되는 머리 착용형 디스플레이 장치 및 머리 착용형 디스플레이 장치를 위한 음성 인식을 이용한 틸팅 제어 방법
KR20240084036A (ko) 압전 리니어 액추에이터를 사용한 ipd 동시 조절이 가능한 ar 글라스 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant