KR102078491B1

KR102078491B1 - 머리 장착형 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102078491B1
Application number: KR1020187017024A
Authority: KR
Inventors: 홍얀 시
Original assignee: 선전 로욜 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2020-02-17
Also published as: CN107209377B; JP2019501417A; WO2017113189A1; CN107209377A; JP6665301B2; EP3399362A4; US20190004281A1; KR20180086437A; EP3399362A1

Abstract

본 개시물은 디스플레이 모듈, 디옵터 검출 모듈, 디옵터 조정 모듈 및 제어기를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치를 개시한다. 디스플레이 모듈은 사전 설정된 광 경로를 따라 사출 동공으로 디스플레이 이미지를 투사하도록 구성된다. 디옵터 검출 모듈은 디옵터를 반영하는 사출 동공의 방향의 파라미터를 검출하도록 구성된다. 디옵터 조정 모듈은 파라미터에 따라 디옵터 표준 임계치가 충족되는지 판정하도록 구성된다. 충족되지 않는 경우, 제어기는 디옵터 조정 모듈이 조정되도록 제어하고, 또한 현재 파라미터가 디옵터 표준 임계치를 충족할 때까지, 조정 동안 디옵터 검출 모듈에 의해 검출된 현재 파라미터를 지속적으로 획득한다. 머리 장착형 디스플레이 장치는 착용자의 눈의 디옵터를 검출하고, 착용자의 눈의 디옵터가 부정확한 경우 자동으로 디옵터 교정을 수행하며, 이는 다른 사람들이 사용하기에 적합하다.

Description

머리 장착형 디스플레이 장치

본 개시물은 머리 장착형 디스플레이 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 머리 장착형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

과학 및 기술의 발달에 따라, 머리 장착형 디스플레이 장치는 점점 상용화되어 점점 더 많은 사람들에게 고품질의 시각 경험을 제공한다. 근시 또는 원시가 있는 사용자의 필요를 충족시키기 위해, 기존 머리 장착형 디스플레이 장치는 사용자의 시선을 교정할 수 있어야 한다. 현재, 근시 또는 원시를 위한 두 가지 유형의 치료 방법이 있는데, 첫 번째 방법은 교정 안경을 착용하고 머리 장착형 디스플레이 장치를 착용하는 것이다. 그러나 이러한 방법의 단점은 착용 중에 압박감이 생겨 불쾌감을 유발한다는 것이다. 두 번째 방법은 수동으로 디옵터를 조정하는 것을 필요로 한다. 머리 장착형 디스플레이 장치는 일반적으로 초점 길이를 변경할 수 있는 확대 렌즈를 포함하고, 사용자는 확대 렌즈의 초점 길이를 변경하고 렌즈의 작동 거리를 변경함으로써 눈을 수동으로 교정할 수 있다. 그러나, 두 번째 방법의 단점은 비전문가가 자신의 디옵터와 일치하도록 정확하게 조정하는 것이 어렵다는 점이고, 장비를 장시간 착용하면서 눈을 손상시킬 수 있다. 또한, 두 번째 방법의 수동 조정 프로세스는 번거롭고, 이미징 렌즈의 설계가 디옵터 조정 범위를 결정한다. 일단 디자인이 결정되면 조정 범위는 가변적이지 않고 융통성이 없으며 조정 범위는 렌즈 디자인과 공간 디자인에 의해 제한된다.

본 발명의 실시예는 착용자의 눈의 디옵터를 자동으로 검출하고 검출된 파라미터에 따라 디옵터 표준 임계치가 충족되는지 판정할 수 있는 머리 장착형 디스플레이 장치를 개시한다. 충족되지 않는 경우, 디옵터 조정 모듈이 착용자의 눈의 디옵터를 다른 사람에 대해 정상이고 적합하도록 보정되게 조정하도록 제어된다.

본 발명의 실시예들은 미리 설정된 광 경로에서 디스플레이 이미지들을 사출 동공 방향으로 투사하도록 구성된 디스플레이 모듈을 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치를 개시한다. 머리 장착형 디스플레이 장치는 또한 디옵터 검출 모듈, 디옵터 조정 모듈 및 제어기를 포함한다. 디옵터 검출 모듈은 디옵터를 반영하는 사출 동공의 방향의 파라미터를 검출하도록 구성된다. 디옵터 조정 모듈은 디옵터 검출 모듈에 의해 검출된 파라미터에 따라 디옵터 표준 임계치가 충족되는지 판정하도록 구성된다. 디옵터 표준 임계치가 충족되지 않는 경우, 제어기는 디옵터 검출 모듈에 의해 검출된 현재 파라미터가 디옵터 표준 임계치를 충족할 때까지 디옵터 조정 모듈의 조정 동안 디옵터 검출 모듈에 의해 검출된 현재 파라미터를 또한 계속해서 획득한다.

본 발명의 실시예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치는 착용자의 눈의 디옵터를 자동으로 검출하고 파라미터를 검출하여 파라미터가 디옵터 표준 임계치를 충족시키는지 판정할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 디옵터 조정 모듈이 착용자의 눈의 디옵터를 다른 사람에 대해 정상이고 적합하게 보정하도록 착용자의 눈의 디옵터를 조정하도록 제어된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 기술 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예를 설명하는데 필요한 첨부 도면을 간략히 소개한다. 다음 설명에서의 첨부 도면은 단지 본 개시물의 일부 실시예를 도시할 뿐이고, 당업자는 또한 창조적인 노력 없이 이들 첨부 도면에 기초하여 다른 명백한 변형을 도출할 수도 있다는 점이 자명하다.
도 1은 본 개시물의 일 실시예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치에 관한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 머리 장착형 디스플레이 장치에 관한 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 머리 장착형 디스플레이 장치의 송신기 모듈에 관한 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시된 머리 장착형 디스플레이 장치의 수신 모듈에 관한 개략도이다.

이하, 본 개시물의 실시예에 따른 기술적 해결책은 본 개시물의 실시예들의 첨부된 도면을 참조하여 이제부터 명확하고 완전하게 설명된다. 명백하게, 기술된 실시예들은 단지 본 개시물의 모든 실시예가 아닌 일부 실시예이다. 창의적인 노력 없이 본 개시물의 실시예에 기초하여 본 기술분야의 당업자에 의해 획득되는 모든 다른 실시예들이 본 개시물의 보호 범위 내에 있다.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치(100)에 관한 블록도이다. 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는 디옵터 검출 모듈(10), 디옵터 조정 모듈(20), 디스플레이 모듈(30) 및 제어기(40)를 포함한다. 디스플레이 모듈(30)은 디스플레이 이미지를 사출 동공의 방향으로 투사하도록 구성된다. 착용자가 머리 장착형 디스플레이 장치(100)를 착용할 때, 착용자의 눈(200)은 머리 장착형 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 모듈(30)의 광학 사출 동공에 대응된다. 본 개시물의 해결책을 설명하기 위해, 이제부터 착용자의 눈(200)을 사용하여 사출 동공을 나타낼 것이다. 디옵터 검출 모듈(10)은 착용자의 눈(200)의 디옵터를 반영하는 사출 동공의 방향의 파라미터를 검출하도록 구성된다. 제어기(40)는 디옵터 검출 모듈(10)에 의해 검출된 파라미터에 따라 파라미터가 디옵터 표준 임계치를 충족하는지 판정하도록 구성된다. 즉, 제어기(40)는 착용자의 눈(200)의 디옵터가 정상인지 판정하도록 구성된다. 그리고, 파라미터가 디옵터 표준 임계치를 충족시키지 않는 것으로 판정된 경우, 즉 착용자의 눈(200)의 디옵터가 이상이라고 판정된 경우, 제어기(40)는 사전 설정된 광 경로의 초점 길이를 조정하도록 디옵터 조정 모듈(20)을 제어하도록 구성되고, 디옵터 검출 모듈(10)에 의해 검출된 현재 파라미터가 디옵터 표준 임계치를 충족하는 것으로 판정될 때까지, 즉 착용자의 눈(200)이 정상으로 보정될 때까지, 디옵터 조정 모듈(20)의 조정 동안 디옵터 검출 모듈(10)에 의해 검출된 현재 파라미터를 지속적으로 획득하도록 구성된다. 디스플레이 모듈(30)은 디옵터 조정 모듈(20)에 의해 디옵터가 정상적으로 조정되었을 때 착용자 시청을 위한 디스플레이 이미지를 생성하도록 구성된다.

도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치(100)에 관한 구체적인 구조도이다. 디옵터 검출 모듈(10)은 송신기 모듈(11) 및 수신 모듈(12)을 포함한다. 여기서, 송신기 모듈(11)은 머리 장착형 디스플레이 장치(10)의 사출 동공의 방향으로 근적외선 광을 전송하도록 구성되는데, 즉, 착용자가 머리 장착형 디스플레이 장치(10)를 착용했을 때 근적외선 광이 착용자의 눈(200)에 투사된다. 수신 모듈(12)은 사출 동공의 방향에서 반사된 근적외선 광, 즉 송신기 모듈(11)의 근적외선 광에 따라 착용자의 눈(200)의 망막에 의해 반사된 근적외선 광을 수신하도록 구성된다. 수신 모듈(12)에 의해 수신된 근적 외선 광은 착용자의 눈의 디옵터를 반영하는 파라미터이다.

디옵터 조정 모듈(20)은 구동 소자(22), 오목 렌즈(23) 및 볼록 렌즈(24)를 포함한다. 제어기(40)는 수신 모듈(12)에 의해 수신된 근적외선 광에 따라 착용자의 눈의 디옵터를 보정할 필요가 있는지 판정하도록 구성된다. 구동 소자(22)는 착용자의 눈의 디옵터를 보정할 필요가 있다고 결정됨에 따라 오목 렌즈(23) 또는 볼록 렌즈(24)를 광 경로 상에서 작동시키도록, 예를 들어, 착용자의 눈 앞에 직접 위치하도록 구동하도록 제어될 수 있다. 제어기(40)는, 수신 모듈(12)에 의해 수신되고 착용자 눈의 망막에 의해 반사된 근적외선 광에 따라 착용자의 눈의 디옵터가 정상이라고 판단될 때까지, 예를 들어, 착용자의 눈에 대하여 가까워지거나 멀어지도록 대응하여 이동하는 초점 조정용 오목 렌즈(23) 또는 볼록 렌즈(24)를 제어한다.

이러한 실시예에서, 송신기 모듈(11)은 근적외선 광 송신기(111) 및 작은 구경 조리개(small aperture stop)(112)를 포함한다. 근적외선 광 송신기(111)는 근적외선 광을 생성하고 작은 구경 조리개(112)를 통해 근적외선 개구 스폿을 형성하여 착용자의 눈(200)에 투사하도록 구성된다. 수신 모듈(12)은 착용자의 눈의 망막에 의해 반사된 근적외선 개구 스폿을 수신하도록 구성된다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 근적외선 광 송신기(111)는 착용자의 눈(200)이 보는 시선의 측면에 배치된다. 디옵터 검출 모듈(10)은 제 1 반사투과형 소자(13)를 더 포함한다. 머리 장착형 디스플레이 장치(100)가 착용될 때, 제 1 반사투과형 소자(13)는 착용자의 눈과 수신 모듈(12) 사이에 위치된다. 그리고, 제 1 반사투과형 소자(13)의 반사면과 송신 모듈(11)에 의해 생성된 근적외선 광의 방향은 서로 마주보고 일정 각을 이룬다. 제 1 반사투과형 소자(13)는 송신 모듈(11)에 의해 송신된 근적외선 광을 착용자의 눈에 반사시키고, 착용자의 눈의 망막에 의해 반사된 근적외선 광이 수신 모듈(12)로 전달될 수 있게 하도록 구성된다.

근적외선 광 송신기(111)에 의해 생성된 근적외선 광은 작은 구경 조리개(112)를 통과하여 근적외선 개구 스폿을 형성한다. 근적외선 개구 스폿은 제 1 반사투과형 소자(13) 상에 투사되고, 제 1 반사투과형 소자(13)에 의해 착용자의 눈으로 반사된다. 여기서, 작은 구경 조리개(112)는 중간에 쓰루 홀(through hole)을 갖는 광 절연 장벽이다. 근적외선 광은 중간 쓰루 홀을 통해서만 통과할 수 있고, 근적외선 광 송신기(111)에 의해 전송된 근적외선 광은 작은 구경 조리개(112)를 통과하여 근적외선 개구 스폿을 형성한다. 본원에서, 본 실시예에서, 작은 구경 조리개의 쓰루 홀의 직경은 0.1mm이다. 본원에서, 적어도 하나의 실시예에서, 송신기 모듈(11)과 수신 모듈(12)은 동일한 측, 즉 착용자의 눈(200)을 바로 향하는 측에 있고, 광 전파 경로는 시분할 멀티플렉싱에 의해 멀티플렉싱되고, 제 1 반사투과형 소자(13)는 생략될 수 있다.

착용자의 눈(200)의 망막에 의해 반사된 근적외선 개구 스폿은 제 1 반사투과형 소자(13)를 통과하여 수신 모듈(12)로 전송된다. 수신 모듈(12)은 착용자의 망막에 의해 반사된 근적외선 개구 스폿을 수신하기 위한 근적외선 수신기(121)를 포함한다. 보다 정확하게는, 수신 모듈(12)에 의해 수신된 근적외선 개구 스폿은 착용자의 눈의 디옵터를 반영하는 파라미터이다.

제어기(40)는 근적외선 수신기(121)가 수신한 근적외선 개구 스폿의 크기에 기초하여, 착용자의 눈(200)이 정상적인 눈인지 또는 근시 또는 원시인지 판정하는데, 즉 사용자의 눈의 디옵터가 정상인지 판정된다. 제어기(40)는 근적외선 수신기(121)에 의해 수신된 스폿의 직경이 0.1mm(밀리미터)일 때 착용자의 눈이 정상 눈이라고 판정하는데, 즉 착용자의 눈에 대한 디옵터 보정을 수행할 필요가 없다. 직경 0.1mm의 스폿이 표준 디옵터 임계치이다. 근적외선 수신기(121)에 의해 수신 된 스폿의 직경이 0.1mm가 아닌 경우, 제어기(40)는 착용자의 눈이 비정상, 즉 근시 또는 근시라고 판정하고, 디옵터 보정을 요구한다. 상세하게는, 제어부(40)는 수신 모듈(12)에 의해 수신된 스폿의 지름이 0.1mm보다 클 때, 착용자의 눈이 원시라고 판정하고, 수신 모듈(12)에 의해 수신된 스폿의 지름이 0.1mm보다 작을 때 근시라고 판정한다.

여기서, 근적외선 수신기(121)는 초점 검출기, CCD(Charge Coupled Device)일 수 있다. 근적외선 수신기(121)는 착용자의 눈(200)의 망막에 의해 반사된 근적외선에 의해 투사된 위치를 획득하고, 제어기(40)는 위치와 기준 중심 사이의 거리, 즉 스폿 반경을 계산하고, 스폿 반경은 2과 곱해져 스폿의 직경을 얻는다.

여기서, 구동 소자(22)는 초음파 모터와 같은 소형 모터이다. 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는 착용형 스마트 안경일 수 있다. 오목 렌즈(23) 및 볼록 렌즈(24)의 초기 상태는, 예를 들어, 상부 프레임 근처에 위치된 머리 장착형 디스플레이 장치(100)의 비 광 경로 위치로 회전되고 광 경로 상에서 작동하지 않는다. 제어기(40)가 착용자의 눈의 디옵터 교정이 요구되고 착용자의 눈이 근시인 것으로 판정하면, 구동 소자(22)가 제어되어 오목 렌즈(23)가 착용자의 눈 바로 앞에 있게 회전하도록 구동되고, 수신 모듈(12)에 의해 수신된 스폿 직경이 0.1mm와 동일하다고 판정될 때까지 구동 소자(22)가 제어되어 오목 렌즈(23)가 착용자의 눈에 대해 이동하도록 구동한다.

제어기(40)가 착용자의 눈이 원시라고 판정한 경우, 구동 소자(22)가 제어되어 볼록 렌즈(24)를 착용자의 눈 바로 앞에 있게 회전하도록 구동하고, 수신 모듈(12)에 의해 수신된 스폿 직경이 0.1mm와 동일할 때까지 구동 소자(22)가 제어되어 볼록 렌즈(24)를 착용자의 눈에 대해 이동하도록 구동한다.

여기서, 오목 렌즈(23) 또는 볼록 렌즈(24)의 이동 동안, 수신 모듈(12)에 의해 수신된 근적외선 구경 조리개의 크기도 실시간으로 변화한다. 제어기(40)는 실시간으로 수신 모듈(12)에 의해 수신된 근적외선 개구 스폿을 획득하고, 근적외선 개구 스폿의 현재 직경이 0.1mm와 동일한지 판정한다. 동일하지 않은 경우, 오목 렌즈(23) 또는 볼록 렌즈(24)는 현재의 근적외선 개구 스폿의 직경이 0.1mm가 될 때까지 착용자의 눈에 대해 더 가깝거나 멀게 이동하도록 제어된다.

여기서, 오목 렌즈(23) 및 볼록 렌즈(24)는 착용자의 시선과 평행한 샤프트(미도시) 상에 장착될 수 있고, 구동 소자(22)의 구동 하에 샤프트에 대해 회전되어 착용자의 (즉, 동공의 위치에 대응하는) 눈의 바로 앞에 위치한다. 오목 렌즈(23) 및 볼록 렌즈(24)는 보정 소자로서 광 경로의 비활성 위치 상에서 작동하거나, 광 경로 상에서 작동하지 않도록 착용자의 시선 외부에 있도록 회전할 수 있다. 오목 렌즈(23) 및 볼록 렌즈(24)는 구동 소자(22)의 구동 하에 착용자의 눈에 더 가깝게 또는 멀리 이동하도록 축을 따라 이동할 수 있다.

여기서, 오목 렌즈(23) 및 볼록 렌즈(24)의 양 측면에는 가시광 근적외선 광대역 반사방지 물질이 도금된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 나중에 제 1 반사투과형 소자(13)는 또한 부드러운 자연 백색광 조사로 설정되어 인간의 눈을 이완 상태로 만들어 검출 오차를 감소시킬 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 송신기 모듈(11)은 작은 구경 조리개(112)와 근적 외선 광 송신기(111) 사이에 위치한 광원 콜리메이트 모듈(light source collimating module)(113)을 더 포함한다. 광원 콜리메이트 모듈(113)은 근적외선 광 송신기(111)에 의해 송신된 근적외선 광을 평행 광선과 콜리메이트하고, 그 이후 작은 구경 조리개(112)를 통해 근적외선 개구 스폿을 형성하도록 구성된다. 광원 콜리메이트 모듈(113)은 오목 렌즈(114) 및 볼록 렌즈(115)를 포함한다. 오목 렌즈(114) 및 볼록 렌즈(115)는 근적외선 광 송신기(111)에 의해 전송된 근적외선 광의 경로 내에 순차적으로 배치되고, 볼록 렌즈(115)는 근적외선 광 송신기(111)에 인접하여 배치된다. 여기에서, 오목 렌즈(114) 및 볼록 렌즈(115)는 보다 높은 근적외선 투과율을 갖는 물질 및 그 양면에 코팅되는 근적외선 반사방지 필름을 사용한다.

명백하게, 광원 콜리메이트 모듈(113)은 단지 본 개시물에 보다 효과적이며 일부 실시예에서는 생략될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 수신 모듈(12)은 착용자의 눈에 의해 반사된 근적외선 개구 스폿이 근적외선 수신기(121)에 도달하기 전에 반사된 근적외선 개구 스폿을 집속하기 위한 집속 모듈(122)을 더 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 집속 모듈(122)은 필터(1221), 2개의 볼록 렌즈(1222, 1223) 및 근적외선 전반사 거울(1224)을 포함한다. 필터(1221), 볼록 렌즈(1222), 근적외선 전반사 거울(1224) 및 볼록 렌즈(1223)는 착용자의 눈에 의해 반사된 근적외선 개구 스폿으로부터 근적외선 수신기(121)로의 전파 경로 내에 순차적으로 배치된다.

필터(1221)는 근적외선 광 송신기(111)에 의해 전송된 근적외선 광의 파장의 광만 허용하는 협대역 필터이다. 절반의 대역폭은 20nm 미만이고 다른 파정이 시험 결과를 간섭하기 위해 시스템에 진입하는 것을 방지하기 위해 다른 파장은 깊이 차단된다. 볼록 렌즈(1222)는 필터(1221)의 근적외선 광을 처음으로 집속하도록 구성된다. 근적외선 전반사 거울(1224)은 볼록 렌즈(1222)를 통한 제 1 집속 근적외선 광의 작은 구경 조리개를 볼록 렌즈(1223)에 반사하고, 그 이후 볼록 렌즈(1223)을 통과하여 제 2 집속을 수행하고 이를 근적외선 수신기(121)에 송신하도록 구성된다.

명백하게, 집속 모듈(122)은 단지 본 발명에 대해 효과적이며 일부 실시예에서는 생략될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(30)은 디스플레이(31) 및 광학 모듈(302)을 포함한다. 디스플레이(31)는 디스플레이 이미지를 생성하도록 구성된다. 광학 모듈(302)은 사전 설정된 광 경로 내에서 사출 동공의 방향으로 디스플레이 이미지를 투사하도록 구성된다. 광학 모듈(302)은 제 2 반사투과형 소자(32)를 포함한다. 제 2 반사투과형 소자(32)는 착용자의 눈 바로 앞에 위치하고 디스플레이(31)에 의해 생성된 디스플레이 이미지의 광과 45° 각도를 형성한다. 제 2 반사투과형 소자(32)는 착용자가 디스플레이 이미지를 볼 수 있도록 디스플레이 이미지를 착용자의 눈에 반사하도록 구성된다. 디스플레이(31)는 디스플레이 이미지를 포함하는 디스플레이 소스를 제공하기 위한 마이크로 디스플레이이다. 디스플레이 소스는 특정 광학 렌즈 그룹(도면에 표시되지 않음)을 통해 확대된 가상 이미지를 형성하고 사전 설정된 경로에서 착용자의 눈으로 투사한다. 이 실시예에서, 사전 설정된 경로는 제 2 반사투과형 소자(32)에 의해 착용자의 눈으로 반사되는 경로이다. 다른 실시예들에서, 디스플레이(31)의 위치 및 디스플레이(31)에 대한 제 2 반사투과형 소자(32)의 각도는 제 2 반사투과형 소자(32)가 디스플레이(31)의 디스플레이 소스의 광을 착용자의 눈(200) 쪽으로 투사하는 한 유연하게 설정될 수 있다는 점이 이해될 수 있다.

이 실시예에서, 제 2 반사투과형 소자(32)는 디옵터 조정 모듈(20)의 뒤쪽, 즉 디옵터 조정 모듈(20)의 오목 렌즈(23) 또는 볼록 렌즈(24)에 대해, 또는 착용자의 눈(200)으로부터 멀리 떨어져 위치한다.

여기서, 제 1 반사투과형 소자(13)는 착용자의 눈(200)과 마주보는 일 측면 상에 근적외선 반사투과 물질로 코팅되고, 그 다른 측면 상에 가시광 광대역 반사방지 물질로 코팅된다. 입사각은 45°이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는 보호 시트(50)를 더 포함한다. 보호 시트(50)는 착용자의 눈(200)에 가장 가까운 측 상에 위치하고, 전체 광학 시스템에 대해 방진 기능을 하며, 양면에는 가시광 근적외선 광대역 반사방지로 코팅되고, 입사각은 0°이다.

따라서, 본 발명의 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는, 착용자의 눈(200)이 비정상인 경우, 착용자의 눈(200)의 디옵터가 다른 사람에 대해 적합하도록 조정하기 위해, 착용자의 눈(200)의 디옵터를 자동으로 검출하고, 착용자의 눈(200)과 디스플레이 모듈(30)에 의해 투사된 디스플레이 이미지 사이에 오목 렌즈(23) 또는 볼록 렌즈(24)를 추가하도록 선택할 수 있다.

여기서, 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는 사운드 출력 유닛 및 바디 프레임과 같은 다른 컴포넌트들을 더 포함한다. 사운드 출력 유닛은 디스플레이 이미지와 동기화된 사운드 신호를 출력한다. 바디 프레임은 전술된 모든 구성요소를 운반하는데 사용된다. 본 개시물의 개선은 부적절하며 여기서 설명되지 않는다.

이상은 본 개시물의 바람직한 실시예이고, 당업자는 본 개시물의 원리를 벗어나지 않으면서 일부 개선 및 변형을 가할 수 있고, 이러한 개선 및 변경 또한 본 개시물의 보호 범위 내에 있다는 점을 유념해야 한다.

Claims

머리 장착형 디스플레이 장치로서,
사전 설정된 광 경로를 따라 사출 동공(exit pupil)의 방향으로 디스플레이 이미지를 투사하도록 구성된 디스플레이 모듈을 포함하되,
상기 머리 장착형 디스플레이 장치는,
디옵터(diopter)를 반영하는 상기 사출 동공의 방향의 파라미터를 검출하도록 구성된 디옵터 검출 모듈과,
상기 경로의 초점 길이를 조정하도록 구성된 디옵터 조정 모듈과,
상기 디옵터 검출 모듈에 의해 검출된 상기 파라미터에 따라 디옵터 표준 임계치가 충족되는지 판정하도록 구성된 제어기 - 상기 디옵터 표준 임계치가 충족되지 않은 경우, 상기 제어기는 상기 디옵터 조정 모듈이 조정되도록 제어하고, 또한 상기 디옵터 검출 모듈에 의해 검출된 현재 파라미터가 상기 디옵터 표준 임계치를 충족하는 것으로 판정될 때까지, 상기 디옵터 조정 모듈의 조정 동안 상기 디옵터 검출 모듈에 의해 검출되는 상기 현재 파라미터를 지속적으로 획득함 - 를 더 포함하고,
상기 디옵터 검출 모듈은 송신기 모듈 및 수신 모듈을 포함하고,
상기 송신기 모듈은 근적외선 광 송신기와 작은 구경 조리개(small aperture stop)를 포함하되, 상기 근적외선 광 송신기는 근적외선 광을 생성하고 상기 작은 구경 조리개를 통해 근적외선 개구 스폿(near-infrared aperture spot)을 형성하여 상기 사출 동공의 방향으로 투사하도록 구성되고, 상기 수신 모듈은 상기 사출 동공의 방향에서 반사된 상기 근적외선 개구 스폿을 수신하기 위한 근적외선 수신기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 근적외선 수신기에 의해 수신된 상기 근적외선 개구 스폿의 크기에 기초하여 상기 디옵터 표준 임계치가 충족되는지 판정하는
머리 장착형 디스플레이 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 디옵터 조정 모듈은 구동 소자, 제 1 오목 렌즈 및/또는 제 1 볼록 렌즈를 포함하되,
상기 디옵터 표준 임계치가 충족되지 않는 경우, 상기 사출 동공의 방향에서 반사되고 상기 수신 모듈에 의해 수신되는 상기 근적외선 개구 스폿에 따라 상기 디옵터 표준 임계치가 충족될 때까지, 상기 제 1 오목 렌즈 또는 상기 제 1 볼록 렌즈가 상기 사출 동공에 가까워지도록 이동하거나 상기 사출 동공으로부터 멀어지도록 이동하도록 제어되는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 오목 렌즈 및/또는 상기 제 1 볼록 렌즈는 상기 사출 동공의 방향에 평행한 샤프트(shaft) 상에 장착되고 대응하는 사출 동공 상에 위치되도록 상기 구동 소자의 구동 하에 상기 샤프트에 대해 회전되고, 상기 광 경로의 가능 위치 상에서 보정 소자(corrective element)로서 작동되거나, 상기 광 경로 상에서 작동하지 않도록 가능하지 않은 위치에 있도록 회전되고, 상기 제 1 오목 렌즈 및/또는 상기 제 1 볼록 렌즈는 상기 사출 동공에 가까워지도록 이동하거나 상기 사출 동공으로부터 멀어지도록 이동하도록 상기 샤프트를 따라 이동하는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디옵터 검출 모듈은 상기 사출 동공과 상기 수신 모듈 사이에 위치한 제 1 반사투과형 소자(transflective element)를 더 포함하되, 상기 제 1 반사투과형 소자의 반사면과 상기 송신기 모듈에 의해 생성된 상기 근적외선 광의 방향은 서로 반대이고 일정 각도를 이루며, 상기 제 1 반사투과형 소자는 상기 송신기 모듈에 의해 전송된 상기 근적외선 개구 스폿을 상기 사출 동공의 방향으로 반사하도록 구성되고 상기 사출 동공의 방향에서 반사된 상기 근적외선 개구 스폿이 상기 수신 모듈로 전송될 수 있게 하는
머리 장착형 디스플레이 장치.
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제 3 항에 있어서,
상기 제어기가 상기 근적외선 개구 스폿의 직경이 상기 디옵터 표준 임계치보다 작다고 판정하는 경우, 상기 구동 소자는 제어되어 상기 오목 렌즈를 가능 위치에 대해 회전하도록 구성하고, 지속적으로 획득된 상기 근적외선 개구 스폿에 따라 상기 디옵터 표준 임계치가 충족되는 것으로 판정될 때까지 상기 제 1 오목 렌즈를 상기 사출 동공의 방향에 대해 이동하도록 구동하며, 상기 제어기가 상기 근적외선 개구 스폿의 직경이 상기 디옵터 표준 임계치보다 크다고 판정하는 경우, 상기 구동 소자는 제어되어 상기 제 1 볼록 렌즈를 상기 가능 위치에 대해 회전하도록 구동하고, 지속적으로 획득된 상기 근적외선 개구 스폿에 따라 상기 디옵터 표준 임계치가 충족되는 것으로 판정될 때까지 상기 제 1 볼록 렌즈를 상기 사출 동공의 방향에 대해 이동하도록 구동하는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 디옵터 표준 임계치는 0.1mm인
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송신기 모듈은 상기 작은 구경 조리개와 상기 근적외선 광 송신기 사이에 위치한 광원 콜리메이트 모듈(light source collimating module)을 더 포함하되, 상기 광원 콜리메이트 모듈은 상기 근적외선 광 송신기에 의해 전송된 상기 근적외선 광을 평행 광선으로 콜리메이트하고 그 이후 상기 작은 구경 조리개를 통해 근적외선 개구 스폿을 형성하도록 구성되는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 광원 콜리메이트 모듈은 제 2 오목 렌즈 및 제 2 볼록 렌즈를 포함하되, 상기 제 2 오목 렌즈 및 상기 제 2 볼록 렌즈는 상기 근적외선 광 송신기에 의해 전송된 상기 근적외선 광의 경로 내에 순차적으로 배치되고, 상기 제 2 오목 렌즈는 상기 근적외선 광 송신기에 인접하여 배치되며, 상기 제 2 오목 렌즈 및 상기 제 2 볼록 렌즈는 근적외선 투과성을 갖는 물질을 사용하고, 양 측면에 코팅되는 근적외선 반사방지(antireflection) 필름을 사용하는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수신 모듈은 집속 모듈(focusing module)을 더 포함하되, 상기 집속 모듈은 상기 사출 동공의 방향에서 반사된 상기 근적외선 개구 스폿이 상기 근적외선 수신기에 도달하기 전에 상기 근적외선 개구 스폿을 집속하도록 구성된
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 집속 모듈은 필터, 제 3 볼록 렌즈, 제 4 볼록 렌즈 및 근적외선 전반사 거울을 포함하되, 상기 필터, 상기 제 3 볼록 렌즈, 상기 근적외선 전반사 거울, 및 상기 제 4 볼록 렌즈는 상기 사출 동공의 방향에서 반사된 상기 근적외선 개구 스폿으로부터 상기 근적외선 수신기로의 전파 경로 내에 순차적으로 배치되는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 필터는 다른 파장을 깊게 차단하기 위한 협대역 필터이고, 상기 제 3 볼록 렌즈는 상기 필터를 통과하는 상기 근적외선 광을 집속하도록 구성되며, 상기 근적외선 전반사 거울은 상기 제 3 볼록 렌즈에 의해 집속된 상기 근적외선 광의 상기 작은 구경 조리개를 상기 제 4 볼록 렌즈로 반사하도록 구성되고, 그 이후 상기 제 4 볼록 렌즈에 의해 집속된 다음 상기 근적외선 수신기에 의해 수신되는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이 모듈은 디스플레이 및 광학 모듈을 포함하되, 상기 디스플레이는 디스플레이 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 광학 모듈은 상기 사전 설정된 광 경로를 따라 상기 사출 동공의 방향으로 상기 디스플레이 이미지를 투사하도록 구성되는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 광학 모듈은 제 2 반사투과형 소자를 포함하되, 상기 제 2 반사투과형 소자는 상기 사출 동공의 방향에 대응하고 상기 디스플레이에 의해 생성된 상기 디스플레이 이미지의 광과 45°각도를 형성하며, 상기 제 2 반사투과형 소자는 상기 사출 동공의 방향으로 상기 디스플레이 이미지를 반사하도록 구성되는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 반사투과형 소자는 상기 사출 동공과 상기 수신 모듈 사이에 위치하는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 반사투과형 소자는 상기 사출 동공과 마주보는 한 측면에 근적외선 반사투과형 물질로 코팅되고, 다른 측면에는 가시광 광대역 반사방지 물질이 코팅되는
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 반사투과형 소자는 상기 사출 동공과 마주보는 한 측면에 가시광 반사방지 물질로 코팅되고 다른 측면에는 가시광 투과 물질로 코팅되며, 상기 디스플레이에 의해 생성된 상기 디스플레이 이미지의 광의 상기 제 2 반사투과형 소자에 대한 입사각은 45°인
머리 장착형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
투사 시트(projection sheet)를 더 포함하되, 상기 투사 시트는 상기 사출 동공의 위치에 인접하여 위치하고, 전체 광 경로 시스템에 대한 방진 기능의 역할을 하며, 양측면이 가시광 광대역 적외선 광으로 코팅되어 침투성(penetration)을 증가시키는
머리 장착형 디스플레이 장치.