KR20160003517U - 착용감이 개선된 헤드 마운트 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

헤드 마운트 디스플레이 장치는, 사용자에게 영상을 시연하는 본체와, 상기 사용자의 머리를 두르도록 상기 본체에 고정되어 상기 본체를 사용자의 얼굴 전면에 고정하는 헤드 밴드를 포함하고, 상기 본체의 양 측면에는 상기 헤드 밴드를 고정하는 측면 밴드 고정구가 형성되고, 상기 측면 밴드 고정구는, 상기 헤드 밴드가 상기 사용자의 귀를 가리지 않도록 상기 헤드 밴드를 상기 본체의 상하 방향에 대해 경사지게 고정한다.

Description

착용감이 개선된 헤드 마운트 디스플레이 장치{A head mounted display device having enhanced wearing-feeling}

본 고안은 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자에게 가상 현실을 경험할 수 있는 영상을 제공하는 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.

사용자가 얼굴에 착용하여 제공되는 영상을 통해 가상 현실(VR)을 제공하는 헤드 마운트 디스플레이 장치가 상용화되고 있는 추세이다.

예를 들어, 휴대용 단말기에서 디스플레이되는 영상을 변환해 사용자에게 제공함으로써, 특허문헌 1과 같이 영상을 대형화하거나 2차원 영상을 3차원 영상으로 보이게 하는 등 가상 현실(VR)을 제공하기 위한 헤드마운트 디스플레이 장치(HMD)가 고안되고 있다.

이는, 스마트폰 등과 같이 다양한 영상을 화면에 디스플레이할 수 있는 휴대용 단말기가 발달하는 추세에 편상하여 몰입감이 좋고 현실적인 영상을 감상하고자 하는 요구가 부응하기 위한 것이다.

하지만, 종래의 헤드마운트(head mount) 디스플레이 장치는 그 자중에 의해 착용감이 불편하다는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1419007호

본 고안은, 헤드마운트 디스플레이 장치의 착용감을 개선하여, 사용자가 더안락하게 장치를 이용할 수 있도록 하는 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안의 일 측면에 따르면 사용자에게 영상을 시연하는 본체와, 상기 사용자의 머리를 두르도록 상기 본체에 고정되어 상기 본체를 사용자의 얼굴 전면에 고정하는 헤드 밴드를 포함하고, 상기 본체의 양 측면에는 상기 헤드 밴드를 고정하는 측면 밴드 고정구가 형성되고, 상기 측면 밴드 고정구는, 상기 헤드 밴드가 상기 사용자의 귀를 가리지 않도록 상기 헤드 밴드를 상기 본체의 상하 방향에 대해 경사지게 고정하는 헤드 마운트 디스플레이 장치가 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 측면 밴드 고정구는, 상기 본체의 상하 방향에 경사지게 연장되고, 상기 헤드 밴드가 고정되는 밴드 고정 변을 구비하는 다각형의 고리이다.

일 실시예에 따르면, 상기 측면 밴드 고정구는, 상기 밴드 고정 변과 마주하며, 상기 본체의 상하 방향과 평행하게 연장되어 상기 본체에 고정되는 본체 고정 변을 구비한다.

일 실시예에 따르면, 상기 측면 밴드 고정구는, 상기 본체 고정 변의 길이방향 축을 중심으로, 상기 본체에 회전 가능하게 고정된다.

일 실시예에 따르면, 상기 헤드 밴드는, 양단이 상기 본체의 양 측면의 측면 밴드 고정구에 각각 고정되어 상기 사용자의 머리의 측면을 두르는 횡방향 헤드 밴드와, 일단은 상기 본체의 상단에 고정되고 타단은 상기 횡방향 헤드 밴드에 고정되어 상기 사용자의 머리의 상단을 두르는 종방향 헤드 밴드를 포함한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치의 결합 사시도이다.
도 2는 도 1의 헤드 마운트 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 헤드 마운트 디스플레이 장치의 측면도이다.
도 4는 도 1의 헤드 마운트 디스플레이 장치의 배면도이다.
도 5는 휴대용 단말기가 결합된 도 1의 헤드 마운트 디스플레이 장치의 정면 사시도이다.
도 6은 도 1의 헤드 마운트 디스플레이 장치의 본체의 분해 사시도이다.

이하, 본 고안의 바람직할 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 고안은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 고안의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치("디스플레이 장치")(1)의 결합 사시도이고, 도 2는 디스플레이 장치(1)의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(1)는 사용자에게 영상을 시연하는 본체(20)와, 사용자의 머리를 두르도록 본체(20)에 고정되어 본체(20)를 사용자의 얼굴 전면에 고정하는 헤드 밴드(10)를 포함한다.

본체(20)의 배면 측에는 사용자의 눈 주위에 밀착될 수 있는 고글 형태의 안면 패드(30)가 결합되고, 안면 패드(30)의 배면에는 사용자가 착용감을 증진시키기 위한 부드러운 재질의 완충 패드(40)가 결합된다. 본체(20)의 전면에는 커버(50)가 결합될 수 있다.

본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 휴대용 단말기(2)에서 디스플레이되는 2차원 영상을 스테레오스코피 기술을 이용해 대형의 고해상도 3차원 입체영상으로 시청할 수 있도록 하는 가상현실 헤드마운트 디스플레이 장치이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(1)는 휴대용 단말기(2)를 고정하기 위한 고정 프레임(70)을 포함할 수 있다. 고정 프레임(70)은 본체(20)와 커버(50) 사이에 부착될 수 있다.

고정 프레임(70)이 본체(20)에 대해 탈부착이 가능하지만, 본체(20)와 일체로 형성될 수도 있다.

도 3 및 4에 자세히 도시된 바와 같이, 본체(20)의 양 측면에는 측면 밴드 고정구(250)이 형성되어 있고, 상단에는 상단 밴드 고정구(260)가 형성되어 있다.

본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 본체(20)에 고정되는 헤드 밴드(10)를 통해, 사용자가 손으로 직접 파지하지 않고도 장치를 얼굴에 착용할 수 있는 헤드 마운트형 장치로 구성된다.

헤드 밴드(10)는 양단이 본체(20)의 측면 밴드 고정구(250)에 각각 고정되어 사용자의 머리의 측면을 두르는 횡방향 헤드 밴드(110)와, 일단은 본체(20)의 상단 밴드 고정구(260)에 고정되고 타단은 횡방향 헤드 밴드(110)에 고정되어 사용자의 머리의 상단을 두르는 종방향 헤드 밴드(120)를 포함하는 삼점식 헤드 밴드이다. 헤드 밴드(10)는 약간의 탄성을 가지도록 형성될 수 있다.

일반적으로, 머리의 측면에서 감싸는 헤드 밴드를 착용하는 경우, 헤드 밴드가 수평 횡방향으로 연장되어, 귀를 지나게 된다. 이러한 헤드 밴드를 장시간 착용하는 경우, 사용자는 불편함을 느끼게 되며 심한 경우 통증을 유발할 수도 있다.

본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는, 헤드 밴드(10)가 사용자의 귀를 가리지 않도록 본체(20)의 상하 방향에 대해 경사지게 고정되도록 형성된다.

도 3 및 도 4를 참조하여 더 자세히 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)의 측면도이고, 도 4는 디스플레이 장치(1)의 배면도이다.

도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본체(20)의 양 측면에 형성된 측면 밴드 고정구(250)는 대략 사다리꼴 형태로 네 개의 변을 가지는 다각형의 고리 형태로 형성된다.

네 개의 변은, 횡방향 헤드 밴드(110)의 단부가 고정되는 밴드 고정 변(251)을 포함하고, 밴드 고정 변(251)은 본체(20)의 상하 방향(y축 방향)에 경사지게 연장된다.

본 실시예에 따르면, 횡방향 헤드 밴드(110)가 본체(20)로부터 상방을 향하여 비스듬히 연장될 수 있도록, 밴드 고정 변(251)은 하단부의 위치가 상단부에 비해 후단으로 위치하도록 경사지게 연장된다. 본 실시예에 따르면, 밴드 고정 변(251)은 본체(20)의 상하 방향(y축 방향)에 대해 대략 14도 정도 경사져 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 횡방향 헤드 밴드(110)가 적어도 사용자의 귀뿌리 위쪽을 지나게 된다. 즉, 횡방향 헤드 밴드(110)가 귀를 가리지 않고 머리에 밀착하게 된다.

이와 같은 구성에 따르면, 횡방향 헤드 밴드(110)가 사용자의 귀에 걸쳐지거나 귀를 누르지 않게 되어, 사용자가 더 편안한 상태로 디스플레이 장치(1)를 이용할 수 있게 된다.

측면 밴드 고정구(250)는 밴드 고정 변(251)과 마주하며, 본체(20)의 상하 방향(y축 방향)과 평행하게 연장되어 본체(20)에 고정되는 본체 고정 변(252)을 포함한다.

본체 고정 변(252)은 항상 본체(20)의 상하 방향(y축 방향)과 평행하게 연장된 자세를 유지하도록 고정되며, 그 길이방향 축(y축)을 중심으로 본체(20)에 회전 가능하게 형성된다. 이에 따라서, 측면 밴드 고정구가 본체(20)의 양 측으로 회전 가능하고, 측면 밴드 고정구에 연결된 횡방향 헤드 밴드(110)의 단부 부분이 본체(20)의 양 측으로 쉽게 벌어질 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 사용자는 횡방향 헤드 밴드(110)를 양쪽으로 벌려 쉽게 디스플레이 장치(1)를 착용할 수 있고, 착용 후 횡방향 헤드 밴드(110)의 길이를 조정하는 경우, 횡방향 헤드 밴드(110)가 쉽게 머리에 밀착될 수 있다.

아울러, 본체 고정 변(252)과 밴드 고정 변(251)이 소정의 각도를 가지고 연장되어 있으므로, 사용자가 밀착을 위해 횡방향 헤드 밴드(110)의 길이를 줄이는 경우, 본체 고정 변(252)의 상단을 중심으로 도 3에서 반시계 방향에 해당하는 토크가 형성된다. 일반적으로 사람의 이마가 광대에 비해 더 전방으로 돌출되어 있어, 본체(20)의 하단의 얼굴에 대한 밀착성이 상단에 비해 떨어진다. 따라서, 위 구성에 따르면, 접지가 상대적으로 약한 본체(20)의 하단이 들어올려지면서, 본체(20)가 사용자의 얼굴 쪽으로 밀착되는 효과를 가질 수 있다.

도 5는 휴대용 단말기(2)가 결합된 디스플레이 장치(1)의 정면 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 대략 사각형 판 형태의 고정 프레임(70)이 본체(20)의 전면에 부착되며, 고정 프레임(70)은 휴대용 단말기(2)를 고정한다.

다시 도 2를 참조하면, 고정 프레임(70)은 상단에 휴대용 단말기(2)를 고정하기 위한 고무 재질의 고정 밴드(720)를 포함한다.

고정 프레임(70)의 전면에는 휴대용 단말기(2)의 스크린(미도시)이 면하도록 고정되며, 그 몸체에는 상기 스크린의 적어도 일부가 본체(20) 내부로 노출되도록 하는 두 개의 통공(751, 752)이 형성되어 있다.

고정 프레임(70)의 하단부 양측에는 휴대용 단말기(2)의 측면을 지지하기 위한 돌기(730)가 형성되어 있고, 모서리 부근에는 커버(50)가 결합될 수 있는 결합홈(740)이 형성되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 고정 밴드(720)는 휴대용 단말기(2)의 배면을 가로지르도록 고정 프레임(70)의 몸체에 고정되어, 휴대용 단말기(2)가 고정 프레임(70)에 밀착 고정되도록 한다.

도 6은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)의 본체(20)의 분해 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본체(20)는 고정 프레임(70) 또는 커버(50)가 부착될 수 있는 전면판(210)과, 상기 전면판(210)에 결합되어 어두운 내부 공간을 형성하는 본체 프레임(240) 및 상기 본체 프레임(240) 내부에 배치되는 렌즈 조립체(220) 및 렌즈 조절체(230)를 포함한다.

전면판(210)의 전방에는 고정 프레임(70)의 배면에 형성된 돌기(미도시)가 체결될 수 있는 복수의 홈(213)이 형성된다. 또한, 본체(20)의 전방에는 커버(50)가 결합될 수 있는 결합홈(214)이 형성되어 있다.

커버(50)는 본체(20)에 대해 탈부착이 가능하며, 커버(50)의 배면에는 고정 프레임(70) 또는 본체(20)의 결합홈(214)에 끼움 결합될 수 있는 결합핀(미도시)이 형성되어 있다.

커버(50)를 고정 프레임(70) 또는 본체(20)의 전방에 끼워, 본체(20)의 내부 또는 고정 프레임(70)에 고정된 휴대용 단말기(2)를 보호할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 본체(20)의 전면판(210), 고정 프레임(70)의 몸체, 커버(50)의 넓이는 실질적으로 동일하다.

전면판(210)에는, 고정 프레임(70)의 몸체의 중앙에 형성된 두 개의 원형인 제1통공(751, 752)(도 2 참조)과 대응하는 위치에 제2통공(211, 212)가 형성되어 있다.

렌즈 조립체(220)는 좌우 배치되는 두 개의 볼록 렌즈(221, 222)를 포함하고, 두 렌즈(221, 222)는 전면판(210)에 형성된 제2통공(211, 212)의 위치에 대응하여 형성된다.

따라서, 고정 프레임(70)의 몸체에 면한 휴대용 단말기(2)의 스크린의 일부는 제1통공(751, 752)을 통해 본체(20) 내부에 위치한 좌우측 렌즈(221, 222)에 노출된다.

본체 프레임(240)은 사용자의 눈 및 좌우측 렌즈(221, 222)에 대응하는 위치에 좌우로 제3통공(241, 242)이 형성되어 있으며, 제3통공(241, 242) 사이에는 사용자의 코가 위치할 수 있는 코 받침홈(243)이 형성되어 있다. 본체 프레임(240)의 내부는 휴대용 단말기(2)에서 디스플레이되는 영상이 반사 또는 외부로 노출되지 않도록 암실로 형성되는 것이 바람직하다.

렌즈 조립체(220)는 사람마다 상이한 좌우 눈의 초점거리의 편차를 고려하여 본체 프레임(240)의 내부에서 렌즈 축 방향으로 전진 또는 후퇴할 수 있도록 구성된다. 렌즈 조절체(230)는 본체 프레임(240)의 외부로 일부가 노출되는 회전형 버튼으로 구성되며, 사용자는 렌즈 조절체(230)를 돌려 렌즈 조립체(220)를 전진 또는 후퇴시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 사용자가 2차원의 이미지를 입체적으로 느끼도록 하는 스테레오스코피 기술을 구현하기 위해, 먼저 휴대용 단말기(2)를 통해 3차원 영상에 적합한 영상을 휴대용 단말기(2)의 스크린에 출력한다.

구체적으로, 휴대용 단말기(2)의 스크린을 좌우로 양분하고, 사용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 맞게 제작된 좌안용 용상과 우안용 영상을 각각 양분된 스크린을 통해 동시에 디스플레이한다. 좌안용 영상과 우안용 영상은 하나의 영상을 소프트웨어적 기법을 이용해 처리해 오프셋된 두 영상으로 변환하거나, 동일한 대상에 대해 스테레오 카메라를 이용해 두 개의 영상으로 촬영하는 방법으로 얻을 수 있다.

좌안용 영상은 고정 프레임(70)의 좌측 제1통공(751)과 본체(20)의 좌측 제2통공(211)을 통해 좌측 렌즈(221)를 통과하고, 좌측 렌즈(221)를 통해 사용자의 좌안으로 입력된다.

우안용 영상은 고정 프레임(70)의 우측 제1통공(752)과 본체(20)의 우측 제2통공(212)을 통해 우측 렌즈(222)를 통과하고, 우측 렌즈(222)를 통해 사용자의 우안으로 입력된다.

이때, 고정 프레임(70)의 제1통공의 두께와 본체(20)의 제2통공의 두께에 의해 좌안용 영상과 우안용 영상이 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

좌안용 영상과 우안용 영상은 대상이 동일하지만 서로 소정의 오프셋을 가지는 영상이며, 사용자가 동시에 입력되는 오프셋된 두 개의 2차원 영상을 좌우안으로 따로 보게 되면, 양쪽 눈에 입력된 2차원 영상들을 하나로 합성하여 하나의 3차원적 깊이를 가지는 3차원 영상으로 인식하게 된다. 본 실시예에 따르면 렌즈 조립체(220)가 볼록 렌즈를 구비하여, 휴대용 단말기(2)의 영상을 대형화하여 사용자에게 전달할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(1)로서 2차원 영상을 3차원 입체영상으로 시청할 수 있도록 하는 장치로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치는 볼록 렌즈를 이용해 휴대용 단말기(2)의 영상을 대형의 고해상도 영상으로 변환하는 스크린 영역 확대를 위한 장치일 수도 있을 것이다. 또한, 디스플레이 장치는 가상 현실(VR)을 제공하는 가상 현실 디스플레이 기기일 수도 있을 것이다.

또한, 휴대용 단말기(2)는 스마트폰 등 무선 통신이 가능한 기기에 한정되지는 않으며, 영상을 화면에 디스플레이할 수 있는 휴대용의 소형 영상 장비라면 본 발명의 휴대용 단말기에 해당할 수 있음이 이해되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 사용자에게 영상을 시연하는 본체;
   상기 사용자의 머리를 두르도록 상기 본체에 고정되어 상기 본체를 사용자의 얼굴 전면에 고정하는 헤드 밴드를 포함하고,
   상기 본체의 양 측면에는 상기 헤드 밴드를 고정하는 측면 밴드 고정구가 형성되고,
   상기 측면 밴드 고정구는, 상기 헤드 밴드가 상기 사용자의 귀를 가리지 않도록 상기 헤드 밴드를 상기 본체의 상하 방향에 대해 경사지게 고정하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴드 고정구는,
   상기 본체의 상하 방향에 경사지게 연장되고, 상기 헤드 밴드가 고정되는 밴드 고정 변을 구비하는 다각형의 고리인 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 측면 밴드 고정구는,
   상기 밴드 고정 변과 마주하며, 상기 본체의 상하 방향과 평행하게 연장되어 상기 본체에 고정되는 본체 고정 변을 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 측면 밴드 고정구는,
   상기 본체 고정 변의 길이방향 축을 중심으로, 상기 본체에 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 헤드 밴드는,
   양단이 상기 본체의 양 측면의 측면 밴드 고정구에 각각 고정되어 상기 사용자의 머리의 측면을 두르는 횡방향 헤드 밴드와,
   일단은 상기 본체의 상단에 고정되고 타단은 상기 횡방향 헤드 밴드에 고정되어 상기 사용자의 머리의 상단을 두르는 종방향 헤드 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.

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