WO2018056473A1 - 헤드 마운티드 디스플레이 장치 - Google Patents

헤드 마운티드 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2018056473A1
WO2018056473A1 PCT/KR2016/010440 KR2016010440W WO2018056473A1 WO 2018056473 A1 WO2018056473 A1 WO 2018056473A1 KR 2016010440 W KR2016010440 W KR 2016010440W WO 2018056473 A1 WO2018056473 A1 WO 2018056473A1
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WO
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hmd
display
barrel
unit
guide shaft
Prior art date
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PCT/KR2016/010440
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English (en)
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이학림
임상혁
차성룡
한종범
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0181—Adaptation to the pilot/driver

Definitions

  • the present invention relates to a head mounted display device having a configuration for preventing foreign matter from entering.
  • Terminals may be divided into mobile / portable terminals and stationary terminals according to their mobility.
  • the mobile terminal may be further classified into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether a user can directly carry it.
  • the functions of mobile terminals are diversifying. For example, data and voice communication, taking a picture and video with a camera, recording a voice, playing a music file through a speaker system, and outputting an image or video to a display unit.
  • Some terminals have an electronic game play function or a multimedia player function.
  • recent mobile terminals may receive multicast signals that provide visual content such as broadcasting, video, and television programs.
  • such a terminal is a multimedia player having a complex function such as taking a picture or a video, playing a music or video file, playing a game, or receiving a broadcast. Is being implemented.
  • head mounted display (HMD) device may need to adjust the focus so that all users can wear.
  • the lens or the display must be moved to adjust the focus, and there is a problem that foreign matter such as dust is introduced into the HMD from the outside in this movement process.
  • Another object is to prevent foreign matters from entering the space generated by the movement of the display.
  • a body A display barrel provided at the body and disposed at one side of the display barrel; A lens barrel for adjusting focus by relative movement with the display barrel; And a sealing part provided between the display barrel and the lens barrel to maintain the airtightness of the space between the display barrel and the lens barrel, wherein the sealing part has at least one end coupled to an outer circumferential surface of the display barrel, A head mounted display device is provided that is stretched according to the movement of the display barrel.
  • the wheel coupled to the body and the thread is formed on the outer periphery (wheel);
  • a guide shaft (guide shaft) for guiding the movement of the frame is formed in a plurality of places of the frame, the frame can move on the guide shaft.
  • a bushing may be provided on an outer circumference of the guide shaft to maintain a space between the body and the guide shaft.
  • one or more grooves may be formed on the outer circumference of the guide shaft, and a pin having a shape corresponding to the groove may be provided on the inner circumferential surface of the body on which the guide shaft moves.
  • the lens barrel is fixed to the body, one side is fixed to the lens barrel, the other side may be formed a pentagraph-shaped link member is fixed to the display barrel.
  • the sealing portion one end may be coupled to the outer peripheral surface of the display barrel, the other end may be coupled to the outer peripheral surface of the lens barrel.
  • the sealing portion may be a corrugate tube.
  • the sealing portion may be a rubber member (rubber member).
  • the sealing portion is cylindrical to surround the display barrel, the diameter can be changed in one direction.
  • a flange portion is formed on an outer circumferential surface of the display barrel, the sealing portion may be an O-ring surrounding the flange portion and moving on the inner circumferential surface of the lens barrel.
  • a flange portion is formed on the outer circumferential surface of the display barrel, the sealing portion, one end may surround the flange portion, the other end may be a rubber member in close contact with the display barrel.
  • it may further include a wheel cap (wheel cap) provided between the wheel and the body.
  • wheel cap wheel cap
  • the guide shaft may slide along a through hole formed in the body.
  • the field of view can be maintained because the distance between the eye and the lens is maintained by moving the position of the display to adjust the focus.
  • the rotational movement of the wheel can be evenly distributed by converting the rotational movement of the wheel into a linear movement by a screw, and by forming a plurality of guide shafts.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an HMD related to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of an HMD associated with the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an HMD associated with the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the main parts of the HMD according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along AA of FIG. 2.
  • 6A and 6B are views for explaining movement of a display unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a path in which foreign matter flows into the space generated by the movement of the display unit according to an embodiment of the present invention.
  • 8a to 8c are examples for preventing the tilting of the guide shaft according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of a display in a state where a display is removed from an HMD according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9B is a view illustrating a portion in which a lens barrel and a display barrel are coupled in an HMD according to an embodiment of the present invention.
  • 10 to 14 are views for explaining a structure for sealing between the display unit and the lens unit according to an embodiment of the present invention.
  • the HMD 100 described in the present specification may include a wearable device (eg, a smart glass).
  • a wearable device eg, a smart glass.
  • the configuration according to the embodiment described in the present specification is a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, personal digital assistants (PDAs), and a PMP (except when applicable only to the HMD).
  • PDAs personal digital assistants
  • PMP PMP
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an HMD related to the present invention.
  • the HMD 100 includes a wireless communication unit 110, an input unit 120, a sensing unit 140, an output unit 150, an interface unit 160, a memory 170, a control unit 180, and a power supply unit 190. And the like.
  • the components shown in FIG. 1 are not essential to implementing the HMD, such that the HMD described herein may have more or fewer components than those listed above.
  • the wireless communication unit 110 of the components between the HMD 100 and the wireless communication system, between the HMD 100 and another HMD 100, between the HMD 100 and a mobile or fixed terminal, HMD It may include one or more modules between the 100 and the control device, the wireless communication between the HMD 100 and the camera 121 that is installed outside and capable of wireless communication or between the HMD 100 and an external server. .
  • the wireless communication unit 110 may include one or more modules for connecting the HMD 100 to one or more networks.
  • the wireless communication unit 110 may include at least one of the broadcast receiving module 111, the mobile communication module 112, the wireless internet module 113, the short range communication module 114, and the location information module 115. .
  • the input unit 120 may include a camera 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 122 for inputting an audio signal, an audio input unit, or a user input unit 123 for receiving information from a user. , Touch keys, mechanical keys, and the like.
  • the voice data or the image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed as a control command of the user.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the HMD, surrounding environment information surrounding the HMD, and user information.
  • the sensing unit 140 may include a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, an illumination sensor, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity.
  • Optical sensors e.g. cameras 121), microphones (see 122), battery gauges, environmental sensors (e.g.
  • the HMD disclosed herein may use a combination of information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output unit 150 is used to generate an output related to sight, hearing, or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151, an audio output unit 152, a hap tip module 153, and an optical output unit 154. can do.
  • the interface unit 160 serves as a path to various types of external devices connected to the HMD 100.
  • the interface unit 160 connects a device equipped with a wired / wireless headset port, an external charger port, a wired / wireless data port, a memory card port, and an identification module. It may include at least one of a port, an audio input / output (I / O) port, a video input / output (I / O) port, and an earphone port.
  • I / O audio input / output
  • I / O video input / output
  • earphone port an earphone port
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the HMD 100.
  • the memory 170 may store a plurality of application programs or applications that are driven by the HMD 100, data for operating the HMD 100, and instructions. At least some of these applications may be downloaded from an external server via wireless communication. In addition, at least some of these applications, HMD (the screen information output function such as image, video, etc., call incoming, outgoing function, message reception, outgoing function) for the basic functions of the HMD 100 from the time of shipment from the HMD ( 100).
  • the application program may be stored in the memory 170 and installed on the HMD 100 to be driven by the controller 180 to perform an operation (or function) of the HMD.
  • the controller 180 In addition to the operation related to the application program, the controller 180 typically controls the overall operation of the HMD 100.
  • the controller 180 may provide or process information or a function appropriate to a user by processing signals, data, information, and the like, which are input or output through the above-described components, or by driving an application program stored in the memory 170.
  • controller 180 may control at least some of the components described with reference to FIG. 1 to drive an application program stored in the memory 170. In addition, the controller 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the HMD 100 to drive the application program.
  • the power supply unit 190 receives power from an external power source and an internal power source under the control of the controller 180 to supply power to each component included in the HMD 100.
  • the power supply unit 190 includes a battery, which may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the above components may operate in cooperation with each other to implement an operation, control, or control method of the HMD according to various embodiments described below.
  • the operation, control, or control method of the HMD may be implemented on the HMD by driving at least one application program stored in the memory 170.
  • the broadcast receiving module 111 of the wireless communication unit 110 receives a broadcast signal and / or broadcast related information from an external broadcast management server through a broadcast channel.
  • the broadcast channel may include a satellite channel and a terrestrial channel.
  • Two or more broadcast reception modules may be provided to the HMD 100 for simultaneous broadcast reception or broadcast channel switching for at least two broadcast channels.
  • the broadcast management server may be a server that generates and transmits a broadcast signal and / or broadcast related information or an apparatus that receives a pre-generated broadcast signal and / or broadcast related information and is connected to an HMD or the HMD to control the HMD (eg For example, it may mean a server for transmitting to a control device, a terminal, and the like.
  • the broadcast signal may include not only a TV broadcast signal, a radio broadcast signal, and a data broadcast signal, but also a broadcast signal having a data broadcast signal combined with a TV broadcast signal or a radio broadcast signal.
  • the broadcast signal may be encoded according to at least one of technical standards (or broadcast methods, for example, ISO, IEC, DVB, ATSC, etc.) for transmitting and receiving digital broadcast signals, and the broadcast receiving module 111 may
  • the digital broadcast signal may be received by using a method suitable for the technical standard set by the technical standards.
  • the broadcast associated information may mean information related to a broadcast channel, a broadcast program, or a broadcast service provider.
  • the broadcast related information may also be provided through a mobile communication network. In this case, it may be received by the mobile communication module 112.
  • the broadcast related information may exist in various forms such as an electronic program guide (EPG) of digital multimedia broadcasting (DMB) or an electronic service guide (ESG) of digital video broadcast-handheld (DVB-H).
  • EPG electronic program guide
  • ESG electronic service guide
  • the broadcast signal and / or broadcast related information received through the broadcast receiving module 111 may be stored in the memory 170.
  • the mobile communication module 112 may include technical standards or communication schemes (eg, Global System for Mobile communication (GSM), Code Division Multi Access (CDMA), Code Division Multi Access 2000 (CDMA2000), and EV).
  • GSM Global System for Mobile communication
  • CDMA Code Division Multi Access
  • CDMA2000 Code Division Multi Access 2000
  • EV Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only (DO), Wideband CDMA (WCDMA), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), Long Term Evolution (LTE), LTE-A (Long Term Evolution-Advanced) and the like to transmit and receive a radio signal with at least one of a base station, an external terminal, a server on a mobile communication network.
  • GSM Global System for Mobile communication
  • CDMA Code Division Multi Access
  • CDMA2000 Code Division Multi Access 2000
  • EV Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only (DO)
  • WCDMA Wideband CDMA
  • HSDPA High
  • the wireless signal may include various types of data according to transmission and reception of a voice call signal, a video call call signal, or a text / multimedia message.
  • the wireless internet module 113 refers to a module for wireless internet access and may be embedded or external to the HMD 100.
  • the wireless internet module 113 is configured to transmit and receive wireless signals in a communication network according to wireless internet technologies.
  • wireless Internet technologies include Wireless LAN (WLAN), Wireless-Fidelity (Wi-Fi), Wireless Fidelity (Wi-Fi) Direct, Digital Living Network Alliance (DLNA), Wireless Broadband (WiBro), and WiMAX (World).
  • the wireless Internet module 113 for performing a wireless Internet access through the mobile communication network 113 May be understood as a kind of mobile communication module 112.
  • the short range communication module 114 is for short range communication, and includes Bluetooth TM, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and NFC. (Near Field Communication), at least one of Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB (Wireless Universal Serial Bus) technology can be used to support short-range communication.
  • the short-range communication module 114 may be moved or fixed with the HMD 100 between the HMD 100 and the wireless communication system, between the HMD 100 and another HMD 100, and through a wireless area network.
  • the short range wireless communication network may be short range wireless personal area networks.
  • the HMD is a device capable of exchanging data (or interworking) with the HMD 100 according to an embodiment of the present invention (eg, a mobile phone, a smart phone, a smart watch). (smartwatch, notebook computer, controller, etc.).
  • the short range communication module 114 may detect (or recognize) a device that can communicate with the HMD 100 around the HMD 100. Further, when the detected device is a device authenticated to communicate with the HMD 100 according to an embodiment of the present invention, the controller 180 is processed in the HMD 100 through the short range communication module 114. At least a portion of data may be transmitted to the device, and at least a portion of data processed by the device may be transmitted to the HMD 100.
  • a user of the HMD 100 may use data processed by the device through the HMD 100. For example, according to this, the user performs a phone call through the HMD 100 when the device receives a call, or confirms the received message via the HMD 100 when the device receives a message. It is possible.
  • the location information module 115 is a module for obtaining the location (or current location) of the HMD, and a representative example thereof may be a Global Positioning System (GPS) module or a Wireless Fidelity (WiFi) module.
  • GPS Global Positioning System
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • the HMD can acquire the position of the HMD using a signal transmitted from a GPS satellite.
  • the HMD may acquire the location of the HMD based on information of the wireless access point (AP) transmitting or receiving the Wi-Fi module and the radio signal.
  • the location information module 115 may perform any function of other modules of the wireless communication unit 110 to substitute or additionally obtain data regarding the location of the HMD.
  • the location information module 115 is a module used to acquire the location (or current location) of the HMD, and is not limited to a module that directly calculates or obtains the location of the HMD.
  • the input unit 120 is for inputting image information (or signal), audio information (or signal), data, or information input from a user, and for inputting image information, the HMD 100 is one or more.
  • a plurality of cameras 121 may be provided.
  • the camera 121 processes image frames such as still images or moving images obtained by the image sensor in the video call mode or the photographing mode.
  • the processed image frame may be displayed on the display unit 151 or stored in the memory 170.
  • the plurality of cameras 121 provided in the HMD 100 may be arranged to form a matrix structure, and the plurality of cameras 121 having the various angles or focuses to the HMD 100 through the camera 121 forming the matrix structure.
  • Image information of may be input.
  • the plurality of cameras 121 may be arranged in a stereo structure to acquire a left image and a right image for implementing a stereoscopic image.
  • the microphone 122 processes external sound signals into electrical voice data.
  • the processed voice data may be utilized in various ways depending on the function (or running application program) being performed in the HMD 100. Meanwhile, various noise reduction algorithms may be implemented in the microphone 122 to remove noise generated in the process of receiving an external sound signal.
  • the user input unit 123 is for receiving information from a user. When information is input through the user input unit 123, the controller 180 may control an operation of the HMD 100 to correspond to the input information.
  • the user input unit 123 may be a mechanical input unit (or a mechanical key, for example, a button, a dome switch, a jog wheel, a jog, located at the front / rear or side of the HMD 100). Switch, etc.) and touch input means.
  • the touch input means may be at least one of a touch pad and a touch panel.
  • the sensing unit 140 senses at least one of information in the HMD, surrounding environment information surrounding the HMD, and user information, and generates a sensing signal corresponding thereto.
  • the controller 180 may control driving or operation of the HMD 100 or perform data processing, function or operation related to an application program installed in the HMD 100 based on the sensing signal. Representative sensors among various sensors that may be included in the sensing unit 140 will be described in more detail.
  • the proximity sensor 141 refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or an object present in the vicinity without using a mechanical contact by using an electromagnetic force or infrared rays.
  • the proximity sensor 141 may be disposed at an inner region of the HMD covered by the touch screen as described above or near the touch screen.
  • the proximity sensor 141 examples include a transmission photoelectric sensor, a direct reflection photoelectric sensor, a mirror reflection photoelectric sensor, a high frequency oscillation proximity sensor, a capacitive proximity sensor, a magnetic proximity sensor, and an infrared proximity sensor.
  • the proximity sensor 141 may be configured to detect the proximity of the object by the change of the electric field according to the proximity of the conductive object.
  • the user input unit 123 itself may be classified as a proximity sensor.
  • the proximity sensor 141 may detect a proximity touch and a proximity touch pattern (for example, a proximity touch distance, a proximity touch direction, a proximity touch speed, a proximity touch time, a proximity touch position, and a proximity touch movement state). have.
  • the controller 180 processes data (or information) corresponding to the proximity touch operation and the proximity touch pattern detected through the proximity sensor 141 as described above, and further, provides visual information corresponding to the processed data. It can be output on the display unit 151. Furthermore, the controller 180 may control the HMD 100 to process different operations or data (or information) according to whether the touch on the same point on the user input unit 123 is a proximity touch or a touch touch. Can be.
  • the touch sensor senses a touch (or touch input) applied to the user input unit 123 using at least one of various touch methods such as a resistive film type, a capacitive type, an infrared type, an ultrasonic type, and a magnetic field type.
  • the touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the user input unit 123 or capacitance generated at a specific portion into an electrical input signal.
  • the touch sensor may be configured to detect a position, an area, a pressure at the touch, a capacitance at the touch, and the like, when the touch object applying the touch on the user input unit 123 is touched on the touch sensor.
  • the touch object is an object applying a touch to the touch sensor and may be, for example, a finger, a touch pen or a stylus pen, a pointer, or the like.
  • the touch controller processes the signal (s) and then transmits the corresponding data to the controller 180.
  • the controller 180 can determine which area of the user input unit 123 is touched.
  • the touch controller may be a separate component from the controller 180 or may be the controller 180 itself.
  • the controller 180 may perform different control or perform the same control according to the type of the touch object, which touches the user input unit 123. Whether to perform different control or the same control according to the type of touch object may be determined according to the operation state of the current HMD 100 or an application program being executed.
  • the touch sensor and the proximity sensor described above may be independently or combined, and may be a short (or tap) touch, a long touch, a multi touch, or a drag touch on the user input unit 123. (drag touch), flick touch, pinch-in touch, pinch-out touch, swipe touch, hovering touch, etc. Various types of touch can be sensed.
  • the ultrasonic sensor may recognize location information of a sensing object using ultrasonic waves.
  • the controller 180 can calculate the position of the wave generation source through the information detected from the optical sensor and the plurality of ultrasonic sensors.
  • the position of the wave source can be calculated using the property that the light is much faster than the ultrasonic wave, that is, the time that the light reaches the optical sensor is much faster than the time when the ultrasonic wave reaches the ultrasonic sensor. More specifically, the position of the wave generation source may be calculated using a time difference from the time when the ultrasonic wave reaches the light as the reference signal.
  • the camera 121 which has been described as the configuration of the input unit 120, includes at least one of a camera sensor (eg, CCD, CMOS, etc.), a photo sensor (or an image sensor), and a laser sensor.
  • a camera sensor eg, CCD, CMOS, etc.
  • a photo sensor or an image sensor
  • a laser sensor e.g., a laser sensor
  • the camera 121 and the laser sensor may be combined with each other to detect a touch of a sensing object with respect to a 3D stereoscopic image.
  • the photo sensor may be stacked on the display element, which is configured to scan the movement of the sensing object in proximity to the touch screen. More specifically, the photo sensor mounts a photo diode and a transistor (TR) in a row / column and scans contents loaded on the photo sensor by using an electrical signal that changes according to the amount of light applied to the photo diode. That is, the photo sensor calculates coordinates of the sensing object according to the amount of light change, and thus, the position information of the sensing object can be obtained.
  • TR transistor
  • the display unit 151 displays (outputs) information processed by the HMD 100.
  • the display unit 151 may display execution screen information of an application program driven by the HMD 100 or user interface (UI) and graphical user interface (GUI) information according to the execution screen information.
  • UI user interface
  • GUI graphical user interface
  • the display unit 151 may be configured as a stereoscopic display unit for displaying a stereoscopic image.
  • the stereoscopic display unit may be a three-dimensional display method such as a stereoscopic method (glasses method), an auto stereoscopic method (glasses-free method), a projection method (holographic method).
  • a 3D stereoscopic image is composed of a left image (left eye image) and a right image (right eye image).
  • a top-down method in which the left and right images are arranged up and down in one frame according to the way in which the left and right images are merged into three-dimensional stereoscopic images.
  • L-to-R (left-to-right, side by side) method to be arranged as a checker board method to arrange the pieces of the left and right images in the form of tiles, a column unit of the left and right images Or an interlaced method of alternately arranging rows, and a time sequential (frame by frame) method of alternately displaying left and right images by time.
  • the 3D thumbnail image may generate a left image thumbnail and a right image thumbnail from the left image and the right image of the original image frame, respectively, and may be generated as one image as they are combined.
  • a thumbnail refers to a reduced image or a reduced still image.
  • the left image thumbnail and the right image thumbnail generated as described above are displayed with a left and right distance difference on the screen by a depth corresponding to the parallax of the left image and the right image, thereby representing a three-dimensional space.
  • the left image and the right image necessary for implementing the 3D stereoscopic image may be displayed on the stereoscopic display by the stereoscopic processing unit.
  • the stereoscopic processing unit receives 3D images (images of the base view and images of the extended view) and sets left and right images therefrom, or receives 2D images and converts them into left and right images.
  • the sound output unit 152 may output audio data received from the wireless communication unit 110 or stored in the memory 170 in a call signal reception, a call mode or a recording mode, a voice recognition mode, a broadcast reception mode, and the like.
  • the sound output unit 152 may also output a sound signal related to a function (eg, a call signal reception sound, a message reception sound, etc.) performed by the HMD 100.
  • the sound output unit 152 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.
  • the haptic module 153 generates various haptic effects that a user can feel.
  • a representative example of the tactile effect generated by the haptic module 153 may be vibration.
  • the intensity and pattern of vibration generated by the haptic module 153 may be controlled by the user's selection or the setting of the controller. For example, the haptic module 153 may synthesize different vibrations and output or sequentially output them.
  • the haptic module 153 may be used to stimulate pins that vertically move with respect to the contact skin surface, jetting force or suction force of air through the jetting or suction port, grazing to the skin surface, contact of electrodes, and electrostatic force.
  • Various tactile effects can be generated, such as effects by the endothermic and the reproduction of a sense of cold using the elements capable of endotherm or heat generation.
  • the haptic module 153 may not only deliver a tactile effect through direct contact, but also may allow a user to feel a tactile effect through a muscle sense such as a head, a face, a finger or an arm.
  • the haptic module 153 may be provided with two or more according to the configuration aspect of the HMD (100).
  • the light output unit 154 outputs a signal for notifying occurrence of an event by using light of a light source of the HMD 100.
  • Examples of events generated by the HMD 100 may include message reception, call signal reception, missed call, alarm, schedule notification, email reception, information reception through an application, and output of an image (image, video, etc.). That is, the optical output unit 154 may serve to inform that the HMD 100 is performing a specific operation (function) by the user.
  • the signal output from the light output unit 154 is implemented as the HMD emits light of a single color or a plurality of colors to the front or the rear.
  • the signal output may be terminated by the HMD detecting the user's event confirmation, or may be terminated based on the end of the operation being performed in the HMD.
  • the interface unit 160 serves as a path with all external devices connected to the HMD 100.
  • the interface unit 160 receives data from an external device, receives power, transfers the power to each component inside the HMD 100, or transmits data inside the HMD 100 to an external device.
  • the port, audio input / output (I / O) port, video input / output (I / O) port, earphone port, etc. may be included in the interface unit 160.
  • the identification module is a chip that stores a variety of information for authenticating the usage rights of the HMD 100, a user identification module (UIM), subscriber identity module (SIM), universal user authentication module It may include a universal subscriber identity module (USIM) and the like.
  • a device equipped with an identification module (hereinafter referred to as an 'identification device') may be manufactured in the form of a smart card. Therefore, the identification device may be connected to the terminal 100 through the interface unit 160.
  • the interface unit 160 may be a passage for supplying power from the cradle to the HMD 100 when the HMD 100 is connected to an external cradle, or various commands input from the cradle by a user.
  • the signal may be a passage through which the HMD 100 is transmitted.
  • Various command signals or power input from the cradle may operate as signals for recognizing that the HMD 100 is correctly mounted on the cradle.
  • the memory 170 may store a program for the operation of the controller 180 and may temporarily store input / output data (for example, a phone book, a message, a still image, a video, etc.).
  • the memory 170 may store data regarding vibration and sound of various patterns output when a touch input on the touch screen is performed.
  • the memory 170 may include a flash memory type, a hard disk type, a solid state disk type, an SSD type, a silicon disk drive type, and a multimedia card micro type. ), Card-type memory (e.g., SD or XD memory), random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read It may include at least one type of storage medium of -only memory (PROM), programmable read-only memory (PROM), magnetic memory, magnetic disk and optical disk.
  • the HMD 100 may be operated in connection with a web storage that performs a storage function of the memory 170 on the Internet.
  • the controller 180 controls the operation related to the application program, and typically the overall operation of the HMD (100). For example, if the state of the HMD satisfies the set condition, the controller 180 may execute or release a lock state that restricts input of a user's control command to applications.
  • controller 180 may perform control and processing related to a voice call, data communication, video call, or the like, or may recognize a writing input or a drawing input performed on the user input unit 123 as text and images, respectively. The process can be performed. Further, the controller 180 may control any one or a plurality of components described above in order to implement various embodiments described below on the HMD 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the power supply unit 190 receives an external power source and an internal power source under the control of the controller 180 to supply power for operation of each component.
  • the power supply unit 190 includes a battery, and the battery may be a built-in battery configured to be rechargeable, and may be detachably coupled to the HMD body for charging.
  • the power supply unit 190 may be provided with a connection port, the connection port may be configured as an example of the interface 160 is electrically connected to the external charger for supplying power for charging the battery.
  • the power supply unit 190 may be configured to charge the battery in a wireless manner without using the connection port.
  • the power supply unit 190 uses one or more of an inductive coupling based on a magnetic induction phenomenon or a magnetic resonance coupling based on an electromagnetic resonance phenomenon from an external wireless power transmitter. Power can be delivered.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an HMD related to the present invention.
  • HMD 100 associated with the present invention may be configured to include at least one of the components described in FIG. 1.
  • HMD 100 associated with the present invention is formed to be worn on the head (or head, face, head) of the human body, for this frame portion (case, housing, cover, etc.) It may include.
  • the HMD 100 includes a body 101.
  • the body 101 may be referred to as a body (or HMD body) or a frame (or HMD body).
  • the HMD body (or HMD body) may be understood as a concept of referring to the HMD 100 as at least one aggregate.
  • the body 101 may serve to provide a space in which at least one of the components described with reference to FIG. 1 may be disposed.
  • the body 101 is supported on the head, and provides a space for mounting various components.
  • an electronic component such as a user input unit 123, a camera 121, an output unit (eg, the display unit 151), and a controller 180 may be mounted on the body 101.
  • Components described in FIG. 1 and components necessary for the HMD 100 may be variously arranged on the body 101 by the user's selection. That is, the HMD 100 described herein may have more or fewer components than the components listed above.
  • the controller 180 (refer to FIG. 1) is configured to control various electronic components provided in the HMD 100.
  • the controller 180 may be understood as a configuration corresponding to the controller 180 described with reference to FIG. 1.
  • the display unit 151 is mounted to the frame unit and serves to output screen information (eg, an image, an image, a video, etc.) in front of the user's eyes.
  • screen information eg, an image, an image, a video, etc.
  • the display unit 151 may be disposed to correspond to at least one of the left eye and the right eye so that screen information may be displayed in front of the user's eyes.
  • the display unit 151 is positioned to cover both the left and right eyes so that the image can be output to both the left and right eyes of the user.
  • the display unit 151 may project an image to the eyes of a user using a prism.
  • the prism can be formed translucent so that the user can see the projected image together with the general field of view (the range the user sees through the eye) together.
  • the HMD 100 may provide an augmented reality (AR) that displays a single image by superimposing a virtual image on a real image or a background using the characteristics of the display.
  • AR augmented reality
  • the display unit 151 of the HMD 100 may be located inside the main body. Specifically, when the HMD is worn on the head of the user, the display unit 151 may be disposed at a position facing the user's eyes inside the HMD.
  • the camera 121 is disposed adjacent to at least one of the left eye and the right eye, and is formed to capture an image of the front. Since the camera 121 is disposed to face the eye adjacent to the eye, the camera 121 may acquire a scene viewed by the user as an image.
  • one camera 121 is provided, but is not necessarily limited thereto.
  • a plurality of cameras 121 may be provided to acquire a stereoscopic image.
  • the HMD 100 may include a user input unit 123 for receiving a control command.
  • the user input unit 123 is mounted on one region of the main body of the HMD 100 to operate the user while having a tactile feeling such as touch or push. ) Can receive a control command. That is, in this drawing, the user input unit 123 of the push and touch input method is provided in the frame unit.
  • the user input unit 123 of the HMD 100 controls a preset gesture of the user with respect to the HMD 100, a preset movement of the main body of the HMD 100, and the like. Can be input by command.
  • the user input unit 123 may include at least one sensor.
  • the HMD 100 may include a gyro sensor or an acceleration sensor for detecting a movement such as rotation or tilting of the main body of the HMD 100.
  • the user may further include a camera or an infrared sensor for detecting a predetermined gaze of the user as a preset gesture for the HMD 100 of the user.
  • the controller 180 may control the display unit 151 based on the control command.
  • the HMD 100 in one embodiment of the present invention may output an image in various ways.
  • the HMD 100 may output an image in a see-through manner.
  • the see-through method is a transparent display unit 151 for outputting screen information, and represents a method in which the user can use the contents while recognizing the surrounding environment while wearing the HMD 100.
  • the HMD 100 may output an image in a front-light manner.
  • the forward scanning method is a method of displaying a reflected image through a reflector such as a mirror without light being directly projected to the eye.
  • the HMD 100 may output an image in a see-closed manner.
  • the black-and-white type shows a method in which the display unit 151 is positioned at the front end and the external environment cannot be viewed through the display unit 151, and the content is used through the display unit 151. That is, the screen information is output through the display unit 151.
  • the HMD 100 displays an image in a black and white manner.
  • the display unit 151 may be formed to be free from the HMD 100, and various media (screen information) such as a video and a game may be output from an independent device called the display unit 151. .
  • the HMD 100 includes a lens unit 103 so that a user can view all screen information output from the display unit 151 formed inside the HMD main body. can do.
  • the HMD 100 according to the present invention is formed such that all the screen information (or light) output from the display unit 151 can be transmitted to the eyeball (or the visual field) of the user through the lens unit 103. Can be.
  • the lens unit 103 may be disposed to correspond to at least one of both eyes (ie, left and right eyes) of the user.
  • the lens unit 103 may be disposed to be placed between the eyeball of the user and the display unit 151 when the user wears the HMD on the head.
  • the lens unit 103 may be formed through a concave lens or a convex lens, or a combination thereof.
  • the HMD 100 may be formed such that a distance D between the lens unit 103 and the display unit 151 may vary.
  • a distance D between the lens unit 103 and the display unit 151 may vary.
  • the display unit 151 may be moved or the display unit 151 may be fixed while the lens unit 103 is fixed. In some cases, only the lens unit 103 may be moved in a fixed state, and the lens unit 103 and the display unit 151 may be simultaneously moved. In the exemplary embodiment of the present invention, the lens unit 103 will be described based on a method of moving only the display unit 151 while maintaining a fixed state. However, the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the position of the lens is adjusted, the position of the eye and the lens is not maintained, and the image seen through the lens of the display becomes smaller and the FOV may be reduced.
  • the position of the display is moved. By adjusting the focus, the field of view can be maintained because the distance between the eye and the lens is maintained.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the main parts of the HMD according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along AA of FIG.
  • the HMD includes a body 101 in which electronic components are embedded, a display unit 151 'provided on the body 101 and including a display 151 on one side, and the display unit ( A lens unit 103 'whose focus is adjusted by relative movement of the display unit 151', and between the display unit 151 'and the lens unit 103', the display unit 151 'and the lens unit ( And a sealing unit 130 to maintain the airtightness of the space between 103 ').
  • the lens unit 103 ' is fixed by moving the display unit 151' to fix the focus.
  • a foreign material such as dust may flow into the HMD 100 in the space between the lens unit 103 'and the display unit 151'. It is related to the structure to prevent.
  • FIGS. 6A and 6B are views for explaining the movement of the display unit 151 'according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a foreign matter introduced into the space generated by the movement of the display unit 151'. It is a figure for demonstrating the path
  • the sealing unit 130 is configured to prevent foreign matter from flowing into the spaced space between the display unit 151 ′ and the lens unit 103 ′. At least one end of the sealing unit 130 is coupled to the outer circumferential surface of the display unit 151 ', and is stretched according to the movement of the display unit 151' so that the display unit 151 'and the lens unit 103' Block foreign material from entering between).
  • the HMD 100 includes a wheel 145 (wheel) that is coupled to the body 101 and the thread is formed on the outer periphery, screwed with the wheel 145 is A screw 183 is provided to convert the rotational movement of the wheel 145 into a linear movement.
  • the wheel 145 is disposed above the HMD 100 so that the user can easily operate it.
  • the screw 183 has a through hole 183a formed therein, and the fixing shaft 105 protruding from the body 101 passes through the through hole 183a.
  • the screw 183 may be more firmly supported by the fixed shaft 105.
  • the rotational motion of the wheel 145 is converted into linear motion by the screw 183. do.
  • the linear motion is transmitted to the frame 182 to which the screw 183 is coupled and moves together with the display 151 according to the movement of the screw 183.
  • the portion moved by the rotation of the wheel 145 is a display 151, a display barrel 155 provided with the display 151, and a frame 182 provided with the display barrel 155.
  • these configurations will be referred to as a display unit 151 '.
  • the above components may be referred to as moving parts because they move by the rotation of the wheel 145.
  • a wheel cap 146 provided between the wheel 145 and the body 101 is formed to seal a space between the wheel 145 and the body 101.
  • a guide shaft (156) for guiding the movement of the frame 182 is formed in a plurality of places of the frame 182, the frame 182 is the guide shaft ( 156).
  • the guide shaft 156 may be formed at four corner portions of the body 101 (see FIG. 9A).
  • the guide shaft 156 may be formed on the body 101.
  • the frame 182 is a plate having a predetermined strength or more on which the circuit board 181 is mounted.
  • the guide shaft 156 is provided at a plurality of places to transmit the force to the frame 182 evenly so as to prevent the frame 182 from being tilted.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the display 151 in a state in which the display 151 is removed from the HMD 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9B illustrates a lens barrel and a display barrel in the HMD 100 according to an embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating the part to combine.
  • the guide shaft 156 is formed at four corner portions of the HMD 100, and the guide shaft 156 is formed in the lens barrel 104. And move through).
  • an embodiment of the present invention proposes a way to move the frame 182 without tilting.
  • 8A to 8C are illustrations for preventing tilting of the guide shaft 156 according to an embodiment of the present invention.
  • a bushing 136 may be provided at an outer circumference of the guide shaft 156 to maintain a space between the body 101 and the guide shaft 156.
  • one or more grooves 137 are formed on the outer circumference of the guide shaft 156, and the groove 137 is formed on the inner circumferential surface of the body 101 on which the guide shaft 156 moves.
  • Pins 138 of the shape corresponding to the may be provided.
  • the groove 137 and the pin 138 are formed in plural, and are formed while maintaining a predetermined angle with respect to the center of the guide shaft 156. At this time, the pin 138 is moved while sliding on the groove 137.
  • the grooves 137 and the pins 138 are formed at three locations at 120 ° intervals. As shown in FIG. 8B, the pin 137 may have a wedge shape.
  • a link member 139 is fixed to one side of the lens unit 103 ′ and the other side of the frame unit 182 to be fixed to the display unit 151 ′.
  • the link member 139 may be a pentagraph link 139, and the lens unit 103 ′ should be fixed to the body 101. More specifically, one end of the pentagraph link 139 is coupled to the lens barrel 104 and the other end is coupled to the display barrel 155 to act between the display barrel 155 and the lens barrel 104. Make sure that the forces are equally distributed.
  • the pentagraph link 139 has an approximately X-shaped structure.
  • 10 to 14 illustrate a schematic structure for sealing between the display unit 151 'and the lens unit 103' according to an embodiment of the present invention.
  • the sealing portion 130 has one end coupled to the outer circumferential surface of the display 151 more accurately than the display portion 151 ′.
  • An end may be coupled to the lens portion 103 ′, more precisely to the outer circumferential surface of the lens barrel 104.
  • the sealing part 130 should be elastic, a rubber is preferable, and the sealing part 130 may be formed of a corrugated tube 131 for elasticity.
  • the sealing part 130 is a corrugated pipe 131
  • the sealing part 130 does not necessarily need to be a rubber.
  • the corrugated pipe 131 is substantially cylindrical, and both ends of the corrugated pipe 131 are attached to the outer circumferential surface of the lens barrel 104 and the display 151 by the adhesive 148.
  • the sealing unit 130 may vary in diameter along one direction.
  • FIG. 11 illustrates a state in which the display unit 151 ′ and the lens unit 103 ′ are spaced apart to the maximum, and as the display unit 151 ′ moves, the display unit 151 ′ and the lens unit ( 103 ') will be narrower.
  • the sealing unit 132 is bent in a bow shape to block foreign materials from the outside. This is similar to the sealing portion 134 in FIG. 13.
  • the sealing part 134 has a drainage structure convex toward the outside, whereas in FIG. 11, the sealing part 132 has a skirt shape so that both ends of the sealing part 132 are connected to the display barrel 155.
  • the position at which the lens barrel 104 is coupled is different. That is, the coupling portion in FIG. 13 is parallel to the central axis of the lens barrel 104, while the coupling portion in FIG. 11 is positioned in a direction crossing the central axis of the lens barrel 104.
  • a flange portion 155a is formed on an outer circumferential surface of the display unit 151 ′, and a sealing portion 133 surrounds the flange portion 155a and the lens portion 103 '.
  • O-ring (133) may be formed to move on the inner circumferential surface of the. At this time, the O-ring 133 is formed at the end of the display barrel 155.
  • FIG. 12 illustrates a state in which the distance between the lens barrel 104 and the display barrel 155 is spaced apart to the maximum.
  • a flange portion 155a is formed on the outer circumferential surface of the display barrel 155, and one end 135a of the sealing portion 135 is the flange portion.
  • the other end 135b may surround the 155a and may be in close contact with the display barrel 155.
  • the projection 155b is formed in the display barrel 155, one end 135a of the sealing portion 135 surrounds the flange portion 155a formed on the upper side and the other end 135b is the display barrel 155 It may be to be in close contact with the projection (155b) formed in the lower portion of the).
  • the protrusion 155b is configured to allow the sealing part 135 to be in close contact with the display barrel 155, and may be a flange part 155b having the same shape as the flange part 155a.
  • the sealing portion 135 may be a rubber (rubber).
  • FIG. 14 illustrates a state in which the gap between the display barrel 155 and the lens barrel 104 is spaced apart to the maximum, and as the display barrel 155 moves, the sealing unit as described with reference to FIG. 13.
  • the middle portion of 135 will swell. As a result, inflow of foreign matter such as dust is blocked even when the display unit 151 'is moved.
  • the present invention described above can be embodied as computer readable codes on a medium in which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include hard disk drives (HDDs), solid state disks (SSDs), silicon disk drives (SDDs), ROMs, RAMs, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like. This also includes implementations in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).
  • the computer may include the controller 180 of the terminal. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
  • Embodiments of the present invention can be applied to a focus adjustable HMD.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 HMD에 관한 것으로, 상기 HMD는 바디; 상기 바디에 구비되고 일측에 디스플레이가 배치되는 디스플레이 배럴; 상기 디스플레이 배럴과의 상대 이동에 의해 초점을 조절하는 렌즈 배럴; 및 상기 디스플레이 배럴과 렌즈 배럴과의 사이에 구비되어 상기 디스플레이 배럴과 렌즈 배럴 사이의 공간의 기밀을 유지하도록 하는 실링부를 포함하고, 상기 실링부는, 적어도 일 단부가 상기 디스플레이 배럴의 외주면에 결합되고, 상기 디스플레이 배럴의 이동에 따라 신축되는 것을 특징으로 한다.

Description

헤드 마운티드 디스플레이 장치
본 발명은 이물 유입을 방지하기 위한 구성을 갖는 헤드 마운티드 디스플레이 장치에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 다양화 되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
한편, 헤드 마운티드 디스플레이(HMD,head mounted display) 장치에서 모든 사용자가 착용할 수 있도록 초점 조절을 해야하는 경우가 있다. 이때, 초점 조절을 위해 렌즈 또는 디스플레이를 이동시켜야 하는데, 이러한 이동 과정에서 외부로부터 먼지와 같은 이물이 HMD 내부로 유입되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 디스플레이의 이동에 의해 발생되는 공간에 이물이 유입되는 것을 방지하고자 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 바디; 상기 바디에 구비되고 일측에 디스플레이가 배치되는 디스플레이 배럴; 상기 디스플레이 배럴과의 상대 이동에 의해 초점을 조절하는 렌즈 배럴; 및 상기 디스플레이 배럴과 렌즈 배럴과의 사이에 구비되어 상기 디스플레이 배럴과 렌즈 배럴 사이의 공간의 기밀을 유지하도록 하는 실링부를 포함하고, 상기 실링부는, 적어도 일 단부가 상기 디스플레이 배럴의 외주면에 결합되고, 상기 디스플레이 배럴의 이동에 따라 신축되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 바디에 결합되고 외주에 나사산이 형성되는 휠(wheel); 상기 휠과 나사 결합되어 상기 휠의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 스크류(screw); 및 상기 스크류가 결합되어 상기 스크류의 이동에 따라 상기 디스플레이 배럴과 함께 이동하는 프레임을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 프레임의 다수 개소에는 상기 프레임의 이동을 가이드하는 가이드 축(guide shaft)이 형성되고, 상기 프레임은 상기 가이드축 상에서 이동할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가이드축의 외주에는 부싱(bushing)이 구비되어 상기 바디와 가이드축 사이의 공간이 기밀을 유지하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가이드축의 외주에는 하나 이상의 홈이 형성되고, 상기 가이드축이 이동하는 바디의 내주면에는 상기 홈에 대응되는 형상의 핀이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 렌즈 배럴은 상기 바디에 고정되고, 일측은 상기 렌즈 배럴에 고정되고, 타측은 상기 디스플레이 배럴에 고정되는 펜타그래프(pentagraph) 형상의 링크부재가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 실링부는, 일 단부가 상기 디스플레이 배럴의 외주면에 결합되고, 타 단부가 상기 렌즈 배럴의 외주면에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 실링부는 주름관(corrugate tube)일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 실링부는 러버부재(rubber member)일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 실링부는 상기 디스플레이 배럴을 감싸는 원통형이고, 일 방향을 따라 직경이 변할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 디스플레이 배럴의 외주면에 플랜지부가 형성되고, 상기 실링부는 상기 플랜지부를 감싸고, 상기 렌즈 배럴의 내주면 상에서 이동하는 오링(O-ring)일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 디스플레이 배럴의 외주면에 플랜지부가 형성되고, 상기 실링부는, 일 단부는 상기 플랜지부를 감싸고, 타 단부는 상기 디스플레이 배럴에 밀착 접촉되는 러버부재일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 휠과 바디 사이에 구비되는 휠 캡(wheel cap)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가이드축은 상기 바디에 형성되는 관통홀을 따라 슬라이드 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 HMD의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 디스플레이의 위치를 이동시켜 초점을 조절함으로써 눈과 렌즈 사이 거리가 유지되기 때문에 FOV(field of view)가 유지될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 휠의 회전 운동을 스크류에 의해 직선 운동으로 변환시키고, 가이드축을 다수 개소에 형성함으로써 휠의 회전 운동을 균등하게 분산시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 HMD를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 HMD의 사시도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 HMD의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD의 주요 부품의 분해사시도이다.
도 5는 도 2의 AA를 따라서 취한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부의 이동에 의해 발생되는 공간으로 이물이 유입되는 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드축의 틸팅을 방지하기 위한 예시이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD에서 디스플레이를 제거한 상태에서의 단면도이고, 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD에서 렌즈 배럴과 디스플레이 배럴이 결합하는 부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부와 렌즈부 사이의 실링을 위한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 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 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 HMD(100)에는 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 글래스형 단말기 (smart glass)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 HMD에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 워치형 단말기 (smartwatch) 등과 같은 이동 단말기에도 적용될 수 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명과 관련된 HMD를 설명하기 위한 블록도이다.
상기 HMD(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 HMD를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 HMD는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, HMD(100)와 무선 통신 시스템 사이, HMD(100)와 다른 HMD(100) 사이, HMD(100)와 이동 또는 고정 단말기 사이, HMD(100)와 제어장치 사이, HMD(100)와 외부에 설치되어 무선통신이 가능한 카메라(121) 사이 또는 HMD(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 통신부(110)는, HMD(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 HMD 내 정보, HMD를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 HMD는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인터페이스부(160)는 HMD(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. HMD(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 HMD(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 HMD(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), HMD(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, HMD(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 이미지, 동영상 등과 같은 화면정보 출력 기능, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 HMD(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, HMD(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 HMD의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 HMD(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1과 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, HMD(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 HMD(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시예들에 따른 HMD의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 HMD의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 HMD 상에서 구현될 수 있다.
이하에서는, 위에서 살펴본 HMD(100)를 통하여 구현되는 다양한 실시예들을 살펴보기에 앞서, 위에서 열거된 구성요소들에 대하여 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 무선 통신부(110)에 대하여 살펴보면, 무선 통신부(110)의 방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 방송 채널들에 대한 동시 방송 수신 또는 방송 채널 스위칭을 위해 둘 이상의 상기 방송 수신 모듈이 상기 HMD(100)에 제공될 수 있다.
상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 HMD 또는 상기 HMD와 연결되어 상기 HMD를 제어하는 장치(예를 들어, 제어장치, 단말기 등)에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.
상기 방송 신호는 디지털 방송 신호의 송수신을 위한 기술표준들(또는 방송방식, 예를 들어, ISO, IEC, DVB, ATSC 등) 중 적어도 하나에 따라 부호화될 수 있으며, 방송 수신 모듈(111)은 상기 기술표준들에서 정한 기술규격에 적합한 방식을 이용하여 상기 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다.
상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련된 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.
상기 방송 관련 정보는 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 다양한 형태로 존재할 수 있다. 방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(170)에 저장될 수 있다.
이동통신 모듈(112)은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.
상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, HMD(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.
무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.
WiBro, HSDPA, HSUPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE, LTE-A 등에 의한 무선인터넷 접속은 이동통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동통신망을 통해 무선인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기 이동통신 모듈(112)의 일종으로 이해될 수도 있다.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 HMD(100)와 무선 통신 시스템 사이, HMD(100)와 다른 HMD(100) 사이, HMD(100)와 이동 또는 고정 단말기 사이, HMD(100)와 제어장치 사이, HMD(100)와 외부에 설치되어 무선통신이 가능한 카메라) 사이 또는 HMD(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
여기에서, 상기 HMD는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 디바이스(device, 예를 들어, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 스마트워치(smartwatch), 노트북 컴퓨터, 제어장치 등)가 될 수 있다. 근거리 통신 모듈(114)은, HMD(100) 주변에, 상기 HMD(100)와 통신 가능한 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 감지된 디바이스가 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 상기 근거리 통신 모듈(114)을 통해, HMD(100)에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를 상기 디바이스로 전송할 수 있고, 상기 디바이스에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를 HMD(100)로 전송할 수 있다.
따라서, HMD(100)의 사용자는, 디바이스에서 처리되는 데이터를 HMD(100)를 통해 이용할 수 있다. 예를 들어, 이에 따르면 사용자는, 디바이스에 전화가 수신된 경우, HMD(100)를 통해 전화 통화를 수행하거나, 디바이스에 메시지가 수신된 경우, HMD(100)를 통해 상기 수신된 메시지를 확인하는 것이 가능하다.
위치정보 모듈(115)은 HMD의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, HMD는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 HMD의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, HMD는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, HMD의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 HMD의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(115)은 HMD의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, HMD의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
다음으로, 입력부(120)는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, HMD(100) 는 하나 또는 복수의 카메라(121)를 구비할 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다. 한편, HMD(100)에 구비되는 복수의 카메라(121)는 매트릭스 구조를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 매트릭스 구조를 이루는 카메라(121)를 통하여, HMD(100)에는 다양한 각도 또는 초점을 갖는 복수의 영상정보가 입력될 수 있다. 또한, 복수의 카메라(121)는 입체영상을 구현하기 위한 좌 영상 및 우 영상을 획득하도록, 스트레오 구조로 배치될 수 있다.
마이크로폰(122)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 HMD(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크로폰(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(180)는 입력된 정보에 대응되도록 HMD(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(123)는 기계식(mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, HMD(100)의 전/후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 터치 패드 및 터치패널 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 센싱부(140)는 HMD 내 정보, HMD를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생시킨다. 제어부(180)는 이러한 센싱 신호에 기초하여, HMD(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, HMD(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행 할 수 있다. 센싱부(140)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들의 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 근접 센서(141)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 이러한 근접 센서(141)는 위에서 살펴본 터치 스크린에 의해 감싸지는 HMD의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다.
근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 사용자 입력부(123)의 터치식 입력수단이 정전식인 경우에, 근접 센서(141)는 전도성을 갖는 물체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 물체의 근접을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 사용자 입력부(123) 자체가 근접 센서로 분류될 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해, 사용자 입력부(123) 상에 물체가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 물체가 상기 사용자 입력부(123) 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 명명하고, 상기 사용자 입력부(123) 상에 물체가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 명명한다. 상기 사용자 입력부(123) 상에서 물체가 근접 터치 되는 위치라 함은, 상기 물체가 근접 터치될 때 상기 물체가 상기 사용자 입력부(123)에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다. 상기 근접 센서(141)는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지할 수 있다. 한편, 제어부(180)는 위와 같이, 근접 센서(141)를 통해 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 데이터(또는 정보)를 처리하며, 나아가, 처리된 데이터에 대응하는 시각적인 정보를 디스플레이부(151) 상에 출력시킬 수 있다. 나아가, 제어부(180)는, 사용자 입력부(123) 상의 동일한 지점에 대한 터치가, 근접 터치인지 또는 접촉 터치인지에 따라, 서로 다른 동작 또는 데이터(또는 정보)가 처리되도록 HMD(100)를 제어할 수 있다.
터치 센서는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러 가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 사용자 입력부(123)에 가해지는 터치(또는 터치입력)을 감지한다.
일 예로서, 터치 센서는, 사용자 입력부(123)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 사용자 입력부(123) 상에 터치를 가하는 터치 대상체가 터치 센서 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 압력, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 대상체는 상기 터치 센서에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 손가락, 터치펜 또는 스타일러스 펜(Stylus pen), 포인터 등이 될 수 있다.
이와 같이, 터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 사용자 입력부(123)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다. 여기에서, 터치 제어기는, 제어부(180)와 별도의 구성요소일 수 있고, 제어부(180) 자체일 수 있다.
한편, 제어부(180)는, 사용자 입력부(123)를 터치하는, 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행하거나, 동일한 제어를 수행할 수 있다. 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행할지 또는 동일한 제어를 수행할 지는, 현재 HMD(100)의 동작상태 또는 실행 중인 응용 프로그램에 따라 결정될 수 있다.
한편, 위에서 살펴본 터치 센서 및 근접 센서는 독립적으로 또는 조합되어, 사용자 입력부(123)에 대한 숏(또는 탭) 터치(short touch), 롱 터치(long touch), 멀티 터치(multi touch), 드래그 터치(drag touch), 플리크 터치(flick touch), 핀치-인 터치(pinch-in touch), 핀치-아웃 터치(pinch-out 터치), 스와이프(swype) 터치, 호버링(hovering) 터치 등과 같은, 다양한 방식의 터치를 센싱할 수 있다.
초음파 센서는 초음파를 이용하여, 감지대상의 위치정보를 인식할 수 있다. 한편 제어부(180)는 광 센서와 복수의 초음파 센서로부터 감지되는 정보를 통해, 파동 발생원의 위치를 산출하는 것이 가능하다. 파동 발생원의 위치는, 광이 초음파보다 매우 빠른 성질, 즉, 광이 광 센서에 도달하는 시간이 초음파가 초음파 센서에 도달하는 시간보다 매우 빠름을 이용하여, 산출될 수 있다. 보다 구체적으로 광을 기준 신호로 초음파가 도달하는 시간과의 시간차를 이용하여 파동 발생원의 위치가 산출될 수 있다.
한편, 입력부(120)의 구성으로 살펴본, 카메라(121)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
카메라(121)와 레이저 센서는 서로 조합되어, 3차원 입체영상에 대한 감지대상의 터치를 감지할 수 있다. 포토 센서는 디스플레이 소자에 적층될 수 있는데, 이러한 포토 센서는 터치 스크린에 근접한 감지대상의 움직임을 스캐닝하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 포토 센서는 행/열에 Photo Diode와TR(Transistor)를 실장하여 Photo Diode에 인가되는 빛의 양에 따라 변화되는 전기적 신호를 이용하여 포토 센서 위에 올려지는 내용물을 스캔한다. 즉, 포토 센서는 빛의 변화량에 따른 감지대상의 좌표 계산을 수행하며, 이를 통하여 감지대상의 위치정보가 획득될 수 있다.
디스플레이부(151)는 HMD(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 HMD(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부(151)는 입체영상을 표시하는 입체 디스플레이부로서 구성될 수 있다.
상기 입체 디스플레이부에는 스테레오스코픽 방식(안경 방식), 오토 스테레오스코픽 방식(무안경 방식), 프로젝션 방식(홀로그래픽 방식) 등의 3차원 디스플레이 방식이 적용될 수 있다.
일반적으로 3차원 입체 영상은 좌 영상(좌안용 영상)과 우 영상(우안용 영상)으로 구성된다. 좌 영상과 우 영상이 3차원 입체 영상으로 합쳐지는 방식에 따라, 좌 영상과 우 영상을 한 프레임 내 상하로 배치하는 탑-다운(top-down) 방식, 좌 영상과 우 영상을 한 프레임 내 좌우로 배치하는 L-to-R(left-to-right, side by side) 방식, 좌 영상과 우 영상의 조각들을 타일 형태로 배치하는 체커 보드(checker board) 방식, 좌 영상과 우 영상을 열 단위 또는 행 단위로 번갈아 배치하는 인터레이스드(interlaced) 방식, 그리고 좌 영상과 우 영상을 시간 별로 번갈아 표시하는 시분할(time sequential, frame by frame) 방식 등으로 나뉜다.
또한, 3차원 썸네일 영상은 원본 영상 프레임의 좌 영상 및 우 영상으로부터 각각 좌 영상 썸네일 및 우 영상 썸네일을 생성하고, 이들이 합쳐짐에 따라 하나의 영상으로 생성될 수 있다. 일반적으로 썸네일(thumbnail)은 축소된 화상 또는 축소된 정지영상을 의미한다. 이렇게 생성된 좌 영상 썸네일과 우 영상 썸네일은 좌 영상과 우 영상의 시차에 대응하는 깊이감(depth)만큼 화면 상에서 좌우 거리차를 두고 표시됨으로써 입체적인 공간감을 나타낼 수 있다.
3차원 입체영상의 구현에 필요한 좌 영상과 우 영상은 입체 처리부에 의하여 입체 디스플레이부에 표시될 수 있다. 입체 처리부는 3D 영상(기준시점의 영상과 확장시점의 영상)을 입력 받아 이로부터 좌 영상과 우 영상을 설정하거나, 2D 영상을 입력 받아 이를 좌 영상과 우 영상으로 전환하도록 이루어진다.
음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(152)는 HMD(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 햅틱 모듈(153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 머리, 얼굴, 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 HMD(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.
광출력부(154)는 HMD(100)의 광원의 빛을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. HMD(100)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신, 영상(이미지, 동영상 등) 출력 등이 될 수 있다. 즉, 상기 광 출력부(154)는 HMD(100)가 사용자에 의해 특정 동작(기능)을 수행중임을 알리는 역할을 할 수도 있다.
광출력부(154)가 출력하는 신호는 HMD가 전면이나 후면으로 단색이나 복수색의 빛을 발광함에 따라 구현된다. 상기 신호 출력은 HMD가 사용자의 이벤트 확인을 감지함에 의하여 종료되거나, HMD에서 수행중인 동작이 끝나는 것에 근거하여 종료될 수 있다.
인터페이스부(160)는 HMD(100)에 연결되는 모든 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(160)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 HMD(100) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, HMD(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트(port), 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 등이 인터페이스부(160)에 포함될 수 있다.
한편, 식별 모듈은 HMD(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(user identify module; UIM), 가입자 인증 모듈(subscriber identity module; SIM), 범용 사용자 인증 모듈(universal subscriber identity module; USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 상기 인터페이스부(160)를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.
또한, 상기 인터페이스부(160)는 HMD(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 HMD(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 HMD(100)로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 HMD(100)가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수 있다.
메모리(170)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(170)는 상기 터치 스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. HMD(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작될 수도 있다.
한편, 앞서 살펴본 것과 같이, 제어부(180)는 응용 프로그램과 관련된 동작과, 통상적으로 HMD(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 상기 HMD의 상태가 설정된 조건을 만족하면, 애플리케이션들에 대한 사용자의 제어 명령의 입력을 제한하는 잠금 상태를 실행하거나, 해제할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 사용자 입력부(123) 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다. 나아가 제어부(180)는 이하에서 설명되는 다양한 실시예들을 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.
전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 HMD 바디에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 전원공급부(190)는 연결포트를 구비할 수 있으며, 연결포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스(160)의 일 예로서 구성될 수 있다.
다른 예로서, 전원공급부(190)는 상기 연결포트를 이용하지 않고 무선방식으로 배터리를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에, 전원공급부(190)는 외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.
한편, 이하에서 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명과 관련된 HMD를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명과 관련된 HMD(100)는, 도 1에서 설명한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명과 관련된 HMD(100)는 인체의 두부(또는, 머리, 얼굴, 헤드(head))에 착용 가능하도록 형성되며, 이를 위한 프레임부(케이스, 하우징, 커버 등)를 포함할 수 있다.
본 도면에서는, 상기 HMD(100)가 바디(101)를 포함하는 것을 예시한다.
상기 바디(101)는 본체(또는, HMD 본체) 또는 프레임(또는, HMD 바디)으로 명명될 수 있다. 여기에서, HMD 본체(또는 HMD 바디)는 HMD(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수도 있다.
상기 바디(101)는 도 1에서 설명한 구성요소들 중 적어도 하나가 배치될 수 있는 공간을 제공하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 상기 바디(101)는 두부에 지지되며, 각종 부품들이 장착되는 공간을 마련한다. 도시된 바와 같이, 바디(101)에는 사용자 입력부(123), 카메라(121), 출력부(예를 들어 디스플레이부(151)) 및 제어부(180) 등과 같은 전자부품이 장착될 수 있다.
상기 바디(101)에는 도 1에서 설명한 구성요소 및 HMD(100)에 필요한 구성요소들이 사용자의 선택에 의해 다양하게 배치될 수 있다. 즉, 본 명세서상에서 설명되는 HMD(100)는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
제어부(180, 도 1 참조)는 HMD(100)에 구비되는 각종 전자부품을 제어하도록 이루어진다. 제어부(180)는 도 1에서 설명한 제어부(180)에 대응되는 구성으로 이해될 수 있다.
디스플레이부(151)는 프레임부에 장착되어, 사용자의 눈 앞에서 화면정보(예를 들어, 영상, 이미지, 동영상 등)를 출력하는 역할을 한다. 사용자가 HMD(100)를 착용하였을 때, 사용자의 눈 앞에 화면정보가 표시될 수 있도록, 디스플레이부(151)는 좌안 및 우안 중 적어도 하나에 대응되게 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 사용자의 좌안 및 우안 모두를 향하여 영상을 출력할 수 있도록, 디스플레이부(151)가 좌안 및 우안을 모두 덮도록 위치한 것을 예시하고 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 프리즘을 이용하여 사용자의 눈으로 이미지를 투사할 수 있다. 또한, 사용자가 투사된 이미지와 전방의 일반 시야(사용자가 눈을 통하여 바라보는 범위)를 함께 볼 수 있도록, 프리즘은 투광성으로 형성될 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)를 통하여 출력되는 영상은, 일반 시야와 오버랩(overlap)되어 보여질 수 있다. HMD(100)는 이러한 디스플레이의 특성을 이용하여 현실의 이미지나 배경에 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 증강현실(Augmented Reality, AR)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명과 관련된 HMD(100)의 디스플레이부(151)는 본체의 내부에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 디스플레이부(151)는 HMD가 사용자의 두부에 착용 되었을 때, HMD의 내부에서 상기 사용자의 눈과 마주하는 위치에 배치될 수 있다.
카메라(121)는 좌안 및 우안 중 적어도 하나에 인접하게 배치되어, 전방의 영상을 촬영하도록 형성된다. 카메라(121)가 눈에 인접하여 전방을 향하도록 배치되므로, 카메라(121)는 사용자가 바라보는 장면을 영상으로 획득할 수 있다.
본 도면에서는, 카메라(121)가 하나 구비된 것을 예시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 카메라(121)는 복수 개로 구비되어 입체 영상을 획득하도록 이루어질 수도 있다.
HMD(100)는 제어명령을 입력받기 위한 사용자 입력부(123)를 구비할 수 있다. 일 예로, 상기 사용자 입력부(123)는 도 2에서 도시된 것처럼, 상기 HMD(100)의 본체의 일 영역에 장착되어, 터치, 푸시 등과 같이 사용자가 촉각적인 느낌을 가면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)에 근거하여 제어명령을 입력받을 수 있다. 즉, 본 도면에서는, 프레임부에 푸시 및 터치 입력 방식의 사용자 입력부(123)가 구비된 것을 예시하고 있다.
또 다른 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)의 사용자 입력부(123)는 상기 HMD(100)에 대한 사용자의 기 설정된 제스처, 상기 HMD(100)의 본체의 기 설정된 움직임 등을 제어명령으로써 입력받을 수 있다. 이를 위하여, 상기 사용자 입력부(123)는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 HMD(100)의 본체의 회전이나 기울임과 같은 움직임을 감지하기 위한 자이로 센서나 가속도 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 사용자의 상기 HMD(100)에 대한 기 설정된 제스처로써, 상기 사용자의 기 설정된 시선을 감지하기 위한 카메라나 적외선 센서를 추가로 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 사용자 입력부(123)를 통하여 제어명령이 입력되면, 상기 제어부(180)는 상기 제어명령에 근거하여 상기 디스플레이부(151)를 제어할 수 있다.
이하에서는 이와 같이 구성된 HMD(100)와 관련된 실시예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
본 발명의 일 실시예에서의 HMD(100)는 다양한 방식으로 이미지를 출력할 수 있다. 일 예로서, HMD(100)는 투시형(see-through) 방식으로 이미지를 출력할 수 있다. 여기에서, 투시형(see-through) 방식은 화면정보를 출력하는 디스플레이부(151)가 투명한 것으로, HMD(100)를 착용한 상태에서 사용자가 주위 환경을 인식하면서 컨텐츠를 이용할 수 있는 방식을 나타낸다. 다른 일 예로서, HMD(100)는 전방 주사(front-light) 방식으로 이미지를 출력할 수 있다. 여기에서, 전방 주사 방식은 빛이 눈에 직접 투사되지 않고 반사된 영상을 거울과 같은 반사체를 통해 디스플레이하는 방식을 나타낸다.
또한, 다른 일 예로서, HMD(100)는 암막형(see-closed) 방식으로 이미지를 출력할 수 있다. 여기에서, 암막형 방식은 디스플레이부(151)가 가장 전단에 위치하고 디스플레이부(151)를 통해 외부 환경을 볼 수 없으며, 디스플레이부(151)를 통해 컨텐츠를 이용하는 방식을 나타낸다. 즉, 화면정보가 디스플레이부(151)를 통해 출력되는 방식이다.
이하에서는 HMD(100)는 암막형 방식으로 이미지를 디스플레이하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 상기 암막형 방식은 디스플레이부(151)가 HMD(100)로부터 찰탁 가능하게 형성될 수 있고, 상기 디스플레이부(151)라는 독립된 기기에서 동영상, 게임 등의 다양한 미디어(화면정보)가 출력될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)는 HMD 본체의 내부에 형성된 디스플레이부(151)에서 출력되는 화면정보를 사용자가 모두 볼 수 있도록, 렌즈부(103)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명과 관련된 HMD(100)는, 렌즈부(103)를 통해, 디스플레이부(151)에서 출력되는 화면정보(또는 빛)이 모두 사용자의 안구(또는, 시야)로 투과될 수 있도록 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 렌즈부(103)는, 사용자의 양 안(즉, 좌안 및 우안) 중 적어도 하나에 대응되게 배치될 수 있다. 또한, 렌즈부(103)는, 사용자가 HMD를 두부에 착용하였을 때, 사용자의 안구와 디스플레이부(151)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 렌즈부(103)는, 오목렌즈 또는 볼록렌즈, 또는 이들의 조합을 통해 형성될 수 있다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)는, 상기 렌즈부(103)와 디스플레이부(151) 사이의 거리(D)가 가변될 수 있도록 형성될 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 이에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
상기 렌즈부(103)와 디스플레이부(151) 사이의 거리(D)를 가변시키는 방법으로는 상기 렌즈부(103)를 고정시킨 채 디스플레이부(151)를 이동시키거나, 디스플레이부(151)는 고정된 상태에서 상기 렌즈부(103)만 이동시키는 경우 및 상기 렌즈부(103)와 디스플레이부(151)를 동시에 이동시키는 경우가 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 렌즈부(103)는 고정된 상태를 유지하고 상기 디스플레이부(151)만을 이동시키는 방식을 중심으로 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
만약, 렌즈의 위치를 조절하게 되면 눈과 렌즈의 위치가 유지 되지 않고 멀어져 디스플레이의 렌즈를 통해 보여지는 상이 작아지게 되어 FOV가 작아질 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 디스플레이의 위치를 이동시켜 초점을 조절함으로써 눈과 렌즈 사이 거리가 유지되기 때문에 FOV(field of view)가 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD의 주요 부품의 분해사시도이고, 도 5는 도 2의 AA를 따라서 취한 단면도이다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HMD는 전자부품들이 내장되는 바디(101)와, 상기 바디(101)에 구비되고 일측에 디스플레이(151)를 포함하는 디스플레이부(151')와, 상기 디스플레이부(151')의 상대 이동에 의해 초점이 조절되는 렌즈부(103')와, 상기 디스플레이부(151')와 렌즈부(103')와의 사이에 구비되어 상기 디스플레이부(151')와 렌즈부(103') 사이의 공간의 기밀을 유지하도록 하는 실링부(130)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에서는 초점 조절을 위해 렌즈부(103')는 고정된 채 디스플레이부(151')가 이동함으로써 이루어진다. 이때, 상기 렌즈부(103')와 디스플레이부(151') 사이의 공간에 먼지와 같은 이물이 상기 HMD(100)의 내부로 유입될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예는 상기 이물의 유입을 방지하기 위한 구조와 관련된 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(151')의 이동을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 상기 디스플레이부(151')의 이동에 의해 발생되는 공간으로 이물이 유입되는 경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 6a 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이(151)가 이동하게 되면 상기 렌즈(103)와의 이격 공간이 발생하게 되고, 상기 이격 공간으로 이물이 유입될 수 있다.
상기 실링부(130)는 상기 디스플레이부(151')와 렌즈부(103') 사이의 이격 공간으로 이물이 유입되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 상기 실링부(130)는 적어도 일 단부가 상기 디스플레이부(151')의 외주면에 결합되고, 상기 디스플레이부(151')의 이동에 따라 신축되어 상기 디스플레이부(151')와 렌즈부(103') 사이로 이물이 유입되지 않도록 차단한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)는 상기 바디(101)에 결합되고 외주에 나사산이 형성되는 휠(145)(wheel)을 포함하고, 상기 휠(145)과 나사 결합되어 상기 휠(145)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 스크류(183)(screw)가 구비된다. 상기 휠(145)는 HMD(100)의 상측에 배치되어 사용자가 손쉽게 작동시킬 수 있도록 한다.
상기 스크류(183)는 내부에 관통홀(183a)이 형성되어 있으며, 상기 바디(101)로부터 돌출되는 고정축(105)이 상기 관통홀(183a)을 관통하여 형성되도록 한다. 상기 고정축(105)에 의해 상기 스크류(183)가 보다 견고하게 지지될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 HMD(100)의 초점 조절을 위하여 휠(145)을 회전시키게 되면, 상기 휠(145)의 회전 운동이 상기 스크류(183)에 의해 직선 운동으로 변환되게 된다. 상기 직선 운동은 상기 스크류(183)가 결합되어 상기 스크류(183)의 이동에 따라 상기 디스플레이(151)와 함께 이동하는 프레임(182)에 전달된다. 이때, 상기 휠(145)의 회전에 의해 이동하는 부분은 디스플레이(151), 상기 디스플레이(151)가 구비되는 디스플레이 배럴(155), 상기 디스플레이 배럴(155)이 구비되는 프레임(182)이다. 본 발명의 일 실시예에서는 이들 구성을 포함하여 디스플레이부(151')라고 명명하기로 한다. 상기 구성들은 휠(145)의 회전에 의해 이동하는 부분이므로 이동부라고 명명할 수도 있다. 그리고, 상기 휠(145)과 바디(101) 사이에 구비되는 휠 캡(146)(wheel cap)이 형성되어 상기 휠(145)과 바디(101) 사이의 공간을 밀폐시킨다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 디스플레이(151)만 이동하는 것이 아니라, 디스플레이(151)의 주변에 있는 다른 구성들도 함께 이동하게 되므로, 상기 휠(145)의 회전력이 균일하게 전달되어야 한다.
이를 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 상기 프레임(182)의 다수 개소에 상기 프레임(182)의 이동을 가이드하는 가이드축(guide shaft,156)이 형성되고, 상기 프레임(182)은 상기 가이드축(156) 상에서 이동하도록 하였다. 일예로, 상기 가이드축(156)은 상기 바디(101)의 네 개의 코너 부분에 형성되도록 할 수 있다.(도 9a 참조) 이때, 상기 가이드축(156)은 상기 바디(101)에 형성될 수도 있으며, 상기 프레임(182)은 회로기판(181)이 장착되는 일정 이상의 강도를 갖는 플레이트이다.
상기 가이드축(156)은 다수의 개소에 구비되어 상기 프레임(182)에 힘을 균등하게 전달함으로써 상기 프레임(182)이 틸팅(tilting)되지 않도록 하는 기능을 한다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)에서 디스플레이(151)를 제거한 상태에서의 단면도이고, 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 HMD(100)에서 렌즈 배럴과 디스플레이 배럴이 결합하는 부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 가이드축(156)이 HMD(100)의 네 개의 코너 부분에 형성되고, 상기 가이드축(156)이 렌즈 배럴(104)에 형성되는 관통홀(104a,도 4 참조)을 관통하여 이동하도록 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 프레임(182)이 틸팅되지 않으면서 이동할 수 있는 방안을 제시한다. 도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드축(156)의 틸팅을 방지하기 위한 예시이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 가이드축(156)의 외주에는 부싱(136)(bushing)이 구비되어 상기 바디(101)와 가이드축(156) 사이의 공간이 기밀을 유지하도록 할 수 있다.
또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 가이드축(156)의 외주에는 하나 이상의 홈(137)이 형성되고, 상기 가이드축(156)이 이동하는 바디(101)의 내주면에는 상기 홈(137)에 대응되는 형상의 핀(138)이 구비될 수 있다. 상기 홈(137)과 핀(138)은 복수로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 가이드축(156)의 중심을 기준으로 일정 각도를 유지하면서 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 핀(138)은 상기 홈(137) 상에서 미끄러지면서 이동하게 된다. 도 8b에서는 상기 홈(137) 및 핀(138)이 120°간격으로 3개소에 형성된 것을 예시하였다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 핀(137)은 쐐기 형상일 수 있다.
그리고, 도 8c에 도시된 바와 같이, 일측은 상기 렌즈부(103')에 고정되고, 타측은 상기 디스플레이부(151')에 고정되는 링크부재(139)가 형성되어 상기 프레임(182)의 원활한 직선 운동을 보조한다. 이때, 상기 링크부재(139)는 펜타그래프 링크(139)(pentagraph link)일 수 있고, 상기 렌즈부(103')는 상기 바디(101)에 고정되어야 한다. 보다 구체적으로, 상기 펜타그래프 링크(139)의 일 단부는 렌즈 배럴(104)에 결합되고, 타 단부는 디스플레이 배럴(155)에 결합됨으로써 상기 디스플레이 배럴(155)와 렌즈 배럴(104) 사이에 작용하는 힘이 균등하게 분포되도록 한다. 상기 펜타그래프 링크(139)는 대략 X 형의 구조를 갖는다.
이와 같이, 펜타그래프 링크(139)를 활용함으로써 특정 지점에 힘이 집중되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(151')와 렌즈부(103') 사이의 실링을 위한 개략적인 구조를 도시하였다.
이하에서는 도 10 내지 도 14를 참조하여 디스플레이부(151')와 렌즈부(103') 사이에 구비되는 실링부(130)에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 10, 도 11, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 실링부(130)는 일 단부가 상기 디스플레이부(151') 보다 정확하게는 디스플레이(151)의 외주면에 결합되고, 타 단부가 상기 렌즈부(103'), 보다 정확하게는 렌즈 배럴(104)의 외주면에 결합될 수 있다. 상기 실링부(130)는 신축성이 있어야 하므로 러버(rubber)가 바람직하며, 신축성을 위하여 상기 실링부(130)는 주름관(131,corrugate tube)으로 형성할 수도 있다. 상기 실링부(130)가 주름관(131)인 경우에는 상기 실링부(130)가 반드시 러버일 필요는 없다. 이때, 상기 주름관(131)은 대략 원통형이고, 주름관(131)의 양 단부가 접착제(148)에 의해 상기 렌즈 배럴(104) 및 디스플레이(151)의 외주면에 부착된다.
이와 같은 구조에 의해 상기 상기 디스플레이(151) 또는 디스플레이부(151')의 이동시에도 상기 렌즈 배럴(104)와 디스플레이 배럴(155) 사이에 기밀이 유지될 수 있다.
또한, 상기 실링부(130)는 도 11에 도시된 바와 같이, 일 방향을 따라 직경이 변할 수 있다. 도 11은 상기 디스플레이부(151')와 렌즈부(103')가 최대로 이격된 상태를 도시한 것이고, 상기 디스플레이부(151')의 이동에 따라 상기 디스플레이부(151')와 렌즈부(103')의 간격은 좁아질 것이다. 상기 디스플레이부(151')가 이동하게 되면, 상기 실링부(132)는 활꼴 모양으로 휘어지게 되면서 외부로부터 이물을 차단하게 된다. 이는 도 13에서의 실링부(134)와 유사하다. 도 13에서의 실링부(134)는 외부를 향하여 볼록하게 형성된 배흘림 구조인 반면, 도 11에서는 스커트(132)(skirt) 형상이어서 상기 실링부(132)의 양 단부가 상기 디스플레이 배럴(155)과 렌즈 배럴(104)에 결합되는 위치가 상이하다. 즉, 도 13에서의 결합부위는 상기 렌즈 배럴(104)의 중심축과 평행인 반면, 도 11에서의 결합 부위는 상기 렌즈 배럴(104)의 중심축과 교차되는 방향에 위치하게 된다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이부(151')의 외주면에 플랜지부(155a)가 형성되고, 실링부(133)는 상기 플랜지부(155a)를 감싸고, 상기 렌즈부(103')의 내주면 상에서 이동하는 오링(133)(O-ring)이 형성될 수도 있다. 이때의 오링(133)은 상기 디스플레이 배럴(155)의 단부에 형성된다.
이와 같이, 플랜지부(155a)에 형성되는 오링(o-ring) 형태의 실링부(133)에 의해 상기 디스플레이부(151')가 이동함에 따라 상기 실링부(133)가 렌즈 배럴(104)의 내주면에 접촉되어 상기 렌즈 배럴(104)과 디스플레이 배럴(155) 사이의 공간이 밀폐된다. 도 12에서는 상기 렌즈 배럴(104)과 디스플레이 배럴(155) 사이의 간격이 최대로 이격된 상태를 도시한 것이다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 디스플레이 배럴(155)의 외주면에 플랜지부(155a)가 형성되고, 실링부(135)의 일 단부(135a)가 상기 플랜지부(155a)를 감싸고, 타 단부(135b)는 상기 디스플레이 배럴(155)에 밀착 접촉될 수 있다. 이때, 디스플레이 배럴(155)에 돌기(155b)가 형성되고, 실링부(135)의 일 단부(135a)는 상측에 형성되는 플랜지부(155a)를 감싸고 타 단부(135b)는 상기 디스플레이 배럴(155)의 하부에 형성되는 돌기(155b)에 밀착 접촉될 수 있도록 할 수도 있다. 이때, 상기 돌기(155b)는 상기 실링부(135)가 상기 디스플레이 배럴(155)에 보다 밀착되도록 하기 위한 구성으로, 상기 플랜지부(155a)와 동일한 형태의 플랜지부(155b)일 수도 있다.
이는 도 12의 실링부(133)가 상하로 형성되는 것과 동일하며, 상기 실링부(135)는 러버(rubber)일 수 있다. 이는 앞서 설명한 도 12 및 도 13의 조합에 의해 이루어질 수 있는 구성이다. 즉, 도 14에서는 상기 디스플레이 배럴(155)과 렌즈 배럴(104)의 사이 간격이 최대로 이격된 상태를 도시한 것이고, 상기 디스플레이 배럴(155)이 이동함에 따라 도 13와 관련하여 설명한 것처럼 실링부(135)의 가운데 부분이 부풀어오르게 된다. 이에 의해 디스플레이부(151')의 이동시에도 먼지와 같은 이물의 유입이 차단된다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 실시예들은 초점 조절이 가능한 HMD에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 바디;
    상기 바디에 구비되고 일측에 디스플레이가 배치되는 디스플레이 배럴;
    상기 디스플레이 배럴과의 상대 이동에 의해 초점을 조절하는 렌즈 배럴; 및
    상기 디스플레이 배럴과 렌즈 배럴과의 사이에 구비되어 상기 디스플레이 배럴과 렌즈 배럴 사이의 공간의 기밀을 유지하도록 하는 실링부를 포함하고,
    상기 실링부는,
    적어도 일 단부가 상기 디스플레이 배럴의 외주면에 결합되고, 상기 디스플레이 배럴의 이동에 따라 신축되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디에 결합되고 외주에 나사산이 형성되는 휠(wheel);
    상기 휠과 나사 결합되어 상기 휠의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 스크류(screw); 및
    상기 스크류가 결합되어 상기 스크류의 이동에 따라 상기 디스플레이 배럴과 함께 이동하는 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임의 다수 개소에는 상기 프레임의 이동을 가이드하는 가이드 축(guide shaft)이 형성되고,
    상기 프레임은 상기 가이드축 상에서 이동하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드축의 외주에는 부싱(bushing)이 구비되어 상기 바디와 가이드축 사이의 공간이 기밀을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가이드축의 외주에는 하나 이상의 홈이 형성되고, 상기 가이드축이 이동하는 바디의 내주면에는 상기 홈에 대응되는 형상의 핀이 구비되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴은 상기 바디에 고정되고,
    일측은 상기 렌즈 배럴에 고정되고, 타측은 상기 디스플레이 배럴에 고정되는 펜타그래프(pentagraph) 형상의 링크부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실링부는,
    일 단부가 상기 디스플레이 배럴의 외주면에 결합되고, 타 단부가 상기 렌즈 배럴의 외주면에 결합되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실링부는 주름관(corrugate tube)인 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 실링부는 러버부재(rubber member)인 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실링부는 상기 디스플레이 배럴을 감싸는 원통형이고, 일 방향을 따라 직경이 변하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 배럴의 외주면에 플랜지부가 형성되고,
    상기 실링부는 상기 플랜지부를 감싸고, 상기 렌즈 배럴의 내주면 상에서 이동하는 오링(O-ring)인 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 배럴의 외주면에 플랜지부가 형성되고,
    상기 실링부는,
    일 단부는 상기 플랜지부를 감싸고, 타 단부는 상기 디스플레이 배럴에 밀착 접촉되는 러버부재인 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 휠과 바디 사이에 구비되는 휠 캡(wheel cap)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 가이드축은 상기 바디에 형성되는 관통홀을 따라 슬라이드 이동하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운티드 디스플레이 장치.
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