KR101084405B1 - 인간공학적 이미지 프로젝션 시스템을 구비하는 휴대폰 - Google Patents

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Abstract

휴대폰(10)은 핸드셋(12) 및 호출자 대기 ID 데이터와 같은 데이터의 비주얼 이미지(46)를 양방향 대화 동안에 사용자(14)에 의해 뷰잉가능한 뷰잉 표면(48)에 형성하도록 구성된 이미지 프로젝션 시스템(44)을 포함한다. 핸드셋(12)은 스피커(26), 마이크로폰(28), 통상적인 폰 회로(38) 및 키보드(32)를 포함한다. 이미지 프로젝션 시스템(44)은 폰 회로(38)로부터 신호를 수신하고 데이터를 나타내는 패턴(46″)을 생성하며 패턴(46″)을 비주얼 이미지(46)의 미러 이미지(461)로 처리하고 미러 이미지(461)를 핸드셋(12)의 기저 엔드 표면(20)으로부터 프로젝팅하도록 구성된다. 이미지 프로젝션 시스템(44)은 패턴을 생성하기 위한 전자 옵틱 시스템(45), 및 미러 이미지(46′)를 뷰잉 표면(48) 상에 프로젝팅하기 위한 옵틱 시스템(66)을 포함한다.
휴대폰, 이미지 프로젝션, 핸드셋, 미러 이미지, 옵틱 시스템

Description

인간공학적 이미지 프로젝션 시스템을 구비하는 휴대폰{PORTABLE PHONE WITH ERGONOMIC IMAGE PROJECTION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로는 휴대용 통신 디바이스에 관한 것으로, 특히 무선 폰 및 셀룰러 폰과 같은 휴대폰에 관한 것이다.
휴대폰은 사용자들 사이에서 정보를 통신하고 송신하는데 널리 이용된다. 휴대폰은 통상적으로는 900MHz, 2.4GHz 또는 5.8GHz의 주파수 상에서 비교적 짧은 범위에 걸쳐, 사용자에 의해 제어되는 기지국으로부터 신호를 수신하는 무선 폰을 포함한다. 휴대폰은 통상적으로 아날로그, CDMA, TDMA 및 GSM과 같은 다양한 플랫폼을 이용하여 통신 네트워크로부터 신호를 수신하는, 더 큰 범위에 대한 셀룰러 폰도 포함한다. 휴대폰은 또한 "글로벌 스타"시스템 및 "이리듐"시스템과 같은 지구를 선회하는 통신 위성과 직접 송신 상태에 있는 위성 폰도 포함한다.
일부 휴대폰은 한 손으로 잡고 사용자의 머리에 대도록 구성된 핸드셋을 채용한다. 휴대폰을 위한 종래의 핸드셋은 귀에 근접한 배치를 위해 구성된 스피커, 및 입에 근접한 배치를 위해 구성된 마이크로폰을 포함한다.
핸드셋은 또한 키 패드를 구비하는 페이스, 및 알파벳 숫자 또는 비디오 포맷으로 데이터의 비주얼 이미지를 표시하도록 구성된 다이렉트 뷰 디스플레이를 포 함한다. 다이렉트 뷰 디스플레이 상에 시각적으로 표시될 수 있는 일부 타입의 데이터는 "호출자 대기 ID"데이터이다. 더구나, 핸드셋이 머리에 대어있는 상태에서 사용자가 양방향 대화를 수행하고 있는 때에도, 데이터가 표시될 수 있다. 예를 들면, 양방향 대화 동안에, 데이터는 인커밍 호의 발신 폰 번호를 포함할 수 있다.
종래 핸드셋의 하나의 한계는 핸드셋이 머리에 대어있는 상태에서 다이렉트 뷰 디스플레이가 사용자에게 보여질 수 없다는 점이다. 양방향 대화 동안에, 데이터를 보기 위하여, 사용자는 핸드셋을 귀로부터 멀게 잡고 다이렉트 뷰 디스플레이를 눈 앞 적어도 수 인치에 놓아야 한다. 이것은 대화 동안에 호출자 대기 ID 데이터와 같은 제3자로부터의 데이터를 판독하기 위해서는 양방향 대화를 중단하는 것을 요구한다. 비록 이러한 문제가 스피커 폰에 의해 회피될 수 있지만, 이러한 접근법은, 비밀성 및 사운드 충실도가 감소되고 주위 노이즈의 송신이 증가한다는 점에서 한계를 가지고 있다.
본 발명은 사용자에게 매우 근접하고 사용자에 의해 용이하게 보여질 수 있는 뷰잉 표면 상에 데이터의 비주얼 이미지를 생성하여 프로젝팅하도록 구성된 데이터 프로젝션 시스템을 구비하는 휴대폰에 관한 것이다. 이것은 핸드셋이 머리에 대어있는 상태에서도 비주얼 이미지가 사용자에게 인간공학적으로 보여질 수 있도록 허용한다. 그러므로, 양방향 폰 대화가 중단없이, 그리고 스피커 폰의 한계없이 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 휴대폰, 및 휴대폰에 데이터를 표시하기 위한 방법이 제공된다.
휴대폰은 사용자의 손에서 잡고 양방향 대화 동안에 머리에 대어 배치되도록 구성된 핸드셋을 포함한다. 핸드셋은 스피커, 마이크로폰, 키패드, 및 그 전방 표면 상의 다이렉트 뷰 비주얼 디스플레이를 포함한다. 뿐만 아니라, 핸드셋은 배터리, 및 그 기저 엔드 표면 상의 배터리를 위한 한 쌍의 충전 컨택트를 포함한다. 또한, 핸드셋은 다이렉트 뷰 비주얼 디스플레이 상에 데이터의 제1 비주얼 이미지를 생성하여 표시하도록 구성된 종래의 폰 회로를 포함한다.
핸드셋은 사용자의 신체 일부와 같이 핸드셋이 머리에 대어 잡혀 있는 상태에서 폰 대화 동안에 용이하게 뷰잉가능한 뷰잉 표면 상에 제2 비주얼 이미지를 형성하도록 구성된 이미지 프로젝션 시스템을 포함한다. 뿐만 아니라, 이미지 프로젝션 시스템은 제2 비주얼 이미지가 포커싱되고, 확대되며, 압축되고, 이동되거나 또 하나의 뷰잉 표면으로 이동될 수 있도록, 핸드셋의 조작, 및 뷰잉 표면의 선택 조작에 의해 동작될 수 있다.
이미지 프로젝션 시스템은 제2 비주얼 이미지에 대응하는 패턴을 생성하도록 구성된 전자 옵틱 시스템을 포함한다. 이미지 프로젝션 시스템은 패턴을 미러 이미지로 처리하고 미러 이미지를 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하도록 구성되고, 그리고나서 미러 이미지는 사용자에게 반사되어 제2 비주얼 이미지를 형성한다. 이미지 프로젝션 시스템은 추가적인 기계적 소자들에 대한 필요성을 제거하는 핸드셋의 통합된 고정 소자이고, 제2 비주얼 이미지가 손 또는 다른 신체 일부의 미세하고 직관적인 사용자 조작을 이용하여 용이하게 배치되도록 허용한다. 이러한 측면에서, 스피커가 귀에 근접하고 마이크로폰이 입에 근접한 상태에서 제2 비주얼 이미지가 사용자의 시야에 프로젝팅되도록, 이미지 프로젝션 시스템은 사용자의 머리 주위에서 핸드셋의 조작에 의해 제어되는 벡터를 따라 프로젝팅하도록 광학적으로 구성된다. 다르게 말하면, 핸드셋, 및 뷰잉 표면도 조작되어 사용자에게 근접하게 포커싱되고 판독가능한 제2 비주얼 이미지를 제공할 수 있다. 그러나, 핸드셋은 프라이버시, 또는 요구되는 경우에 판독불가능한 제2 비주얼 이미지를 제공하도록 조작되거나, 제2 비주얼 이미지가 사용자 이외의 사람들에 의해 뷰잉가능하도록 할 수 있도록 조작될 수 있다.
제1 실시예에서, 전자 옵틱 시스템은 제1 옵틱 세트와 광 통신 상태에 있는 광원, 및 액정 디스플레이(LCD)와 같이 패턴을 생성하도록 구성된 광 밸브를 포함한다. 제2 실시예에서, 전자 옵틱 시스템은 패턴을 생성하도록 구성된, 어드레싱가능한 패터닝된 LED 디스플레이, 전자발광 디스플레이, 음극선관 또는 필드 방출 디스플레이와 같은 방출형 디스플레이를 포함한다. 옵틱 시스템은 전자 옵틱 시스템으로부터의 패턴을 제2 이미지의 미러 이미지로 처리하고 미러 이미지를 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하도록 구성된 단일 광학 소자(예를 들면, 포지티브 볼록 렌즈, 포지티브 프레스넬 렌즈) 또는 복수의 광학 소자를 포함할 수 있는 제2 옵틱 세트를 포함한다.
이미지 프로젝션 시스템은, 핸드셋이 왼쪽 귀 또는 오른쪽 귀에 대어 잡혀있는지 여부에 관계없이, 제2 비주얼 이미지가 사용자에 의해 좌측에서 우측으로 판독될 수 있도록 제2 비주얼 이미지를 오리엔팅하도록 구성될 수 있다. 그럼으로써, 이미지 프로젝션 시스템은 핸드셋의 방향을 감지하고 제2 비주얼 이미지를 핸드셋의 방향의 함수로서 오리엔팅하도록 구성된 감지 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 핸드셋이 왼쪽 귀에 대어 사용자의 왼쪽 손에 잡혀 있는 상태에서(즉, 왼손 방향), 제2 비주얼 이미지는 사용자의 오른손, 팔목 또는 팔뚝 상에서 좌측에서 우측으로의 판독을 위해 오리엔팅될 수 있다. 유사하게, 핸드셋이 오른쪽 귀에 대어 사용자의 오른쪽 손에 잡혀 있는 상태에서(즉, 오른손 방향), 제2 비주얼 이미지는 사용자의 왼손, 팔목 또는 팔뚝 상에서 좌측에서 우측으로의 판독을 위해 오리엔팅될 수 있다.
이미지 프로젝션 시스템은 제2 비주얼 이미지를 밝은 이미지에서 낮은 이미지, 또는 무 이미지로 펄싱하도록 구성된 펄싱 회로를 포함할 수 있다. 펄싱 회로는 이미지 프로젝션 시스템에 의한 전력 소비 및 열 생성을 감소시킨다. 그러나, 사람 눈이 빛을 감지하고 처리하는 방식으로 인해, 하이에서 로우로의 펄싱 감지는 결과적으로 사용자가 펄스에 걸쳐 평균되어지는 실제 휘도보다는 더 높은 휘도를 느끼게 된다.
데이터를 표시하는 방법은 이미지 프로젝션 시스템을 가지는 핸드셋을 제공하는 단계, 사용자의 머리에 대어 핸드셋을 잡는 단계, 핸드셋이 머리에 대어 잡혀 있는 상태에서 핸드셋을 이용하여 양방향 대화를 수행하는 단계, 양방향 대화 동안에 이미지 프로젝션 시스템에 데이터를 송신하는 단계, 이미지 프로젝션 시스템을 이용하여 데이터를 나타내는 패턴을 형성하는 단계, 이미지 프로젝션 시스템을 이용하여 패턴을 제2 비주얼 이미지의 미러 이미지로 처리하는 단계, 및 이미지 프로젝션 시스템을 이용하여 핸드셋으로부터의 미러 이미지를 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하는 단계를 포함한다.
본 방법은 대화 동안에 머리 주위의 핸드셋을 이동하여 뷰잉 표면, 또는 다른 하나의 선택된 뷰잉 표면 상에 제2 비주얼 이미지를 배치하는 단계를 포함한다. 뿐만 아니라, 본 방법은 감지 시스템을 구비하는 핸드셋을 제공하는 단계, 감지 시스템을 이용하여 핸드셋의 방향을 감지하는 단계, 및 핸드셋의 감지된 방향에 종속된 방향으로 제2 비주얼 이미지를 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하는 단계를 포함한다. 감지 시스템에 대한 대안으로서, 사용자는 제2 비주얼 이미지에 대한 왼손 또는 오른손 방향을 수동으로 선택할 수도 있다.
도 1a는 이미지 프로젝션 시스템을 구비하는 본 발명에 따라 구성된 휴대폰의 전방 정면도.
도 1b는 휴대폰의 후방 정면도.
도 1c는 휴대폰의 기저 엔드 뷰를 나타내는 도면.
도 2a는 커버가 제거된 휴대폰의 내부 구획 및 구획 내의 이미지 프로젝션 시스템을 예시하는 도 1a의 라인 2A에 따른 휴대폰의 확대된 후방 정면도.
도 2b는 이미지 프로젝션 시스템의 컴포넌트를 예시하는 확대된 투시도.
도 2c는 다른 실시예 이미지 프로젝션 시스템을 예시하는 도 2a와 등가인 확대된 후방 정면도.
도 3a는 예시의 목적상 정상 뷰잉 위치에서 90° 회전된 손을 포함하는, 비 주얼 이미지를 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하는 도시된 이미지 프로젝션 시스템의 개략도.
도 3b는 뷰잉 표면 상의 비주얼 이미지를 예시하는 도 3a의 3B-3B 라인 및 그 90°회전된 뷰를 나타내는 도면.
도 3c는 굴곡된 알파벳숫자 문자를 가지는 또 다른 실시예 비주얼 이미지의 도 3b에 등가인 뷰를 나타내는 도면.
도 3d는 휴대폰을 나온 후 비주얼 이미지의 미러 이미지의 제1 및 제2 방향을 예시하는 도 1c에 등가인 기저 엔드 뷰를 나타내는 도면.
도 3e는 이미지 프로젝션 시스템의 방향 감지 시스템의 전기적 개략도.
도 3f는 이미지 프로젝션 시스템의 동작을 예시하는 개략도.
도 4a는 휴대폰은 왼손으로 머리에 대고 있고 비주얼 이미지는 오른손에, 또는 다르게는 우측 팔뚝에 프로젝팅된 상태에서 폰 전화를 하고 있는 사용자의 평면도.
도 4b는 도 4a의 측면 정면도.
도 4c는 사용자의 오른손 또는 다르게는 우측 팔뚝 상의 비주얼 이미지를 예시하는 도 4a의 라인 4C-4C에 따른 확대도.
도 5a는 휴대폰은 오른손으로 머리에 대고 있고 비주얼 이미지는 왼손에, 또는 다르게는 좌측 팔뚝에 프로젝팅된 상태에서 폰 전화를 하고 있는 사용자의 평면도.
도 5b는 도 5a의 측면 정면도.
도 5c는 사용자의 왼손 또는 다르게는 좌측 팔뚝 상의 비주얼 이미지를 예시하는 도 5a의 라인 5C-5C에 따른 확대도.
도 6a는 이미지 프로젝션 시스템의 광 밸브 컴포넌트의 전방 뷰를 나타내는 도면.
도 6b는 도 6a의 측면 정면도.
도 6c는 문자 블록을 예시하는 광 밸브 컴포넌트의 확대도.
도 7a는 종래 폰 회로를 가지는 이미지 프로젝션 시스템과 그 인터페이스에 대한 제어 회로의 전기적 블록도.
도 7b는 이미지 프로젝션 시스템에 대한 다른 실시예 제어 회로의 전기적 블록도.
도 8은 이미지 프로젝션 시스템에 대한 제어 회로를 포함하는 인터페이스 보드의 평면도.
도 9는 제어 회로의 프로그램가능한 마이크로컨트롤러의 개략적인 평면도.
도 9a-9d는 도 9의 라인 9A, 9B, 9C 및 9D 각각에 따른 마이크로컨트롤러의 확대된 부분들을 나타내는 도면.
도 10은 제어 회로의 마이크로컨트롤러 구성 EPROM의 전기적 개략도.
도 11은 제어 히로의 마이크로컨트롤러 케이블의 전기적 개략도.
도 12는 제어 회로의 오실레이터(OSC)의 전기적 개략도.
도 13은 제어 회로의 전위차계의 전기적 개략도.
도 14는 제어 회로의 디커플링 커패시터의 전기적 개략도.
도 15는 제어 회로의 디커플링 커패시터의 전기적 개략도.
도 16은 제어 회로의 마이크로컨트롤러에 대한 2.5V 선형 레귤레이터의 전기적 개략도.
도 17은 이미지 프로젝션 시스템에 대한 펄싱 회로의 전기적 개략도.
도 1a-1c, 2a-2c 및 도 3a-3f를 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 휴대폰(10)이 예시된다. 이하의 설명에서, 참조 번호를 위한 도면 숫자들은 종종 참조 부호를 뒤따르는 괄호 안에 표시된다. 그러나, 참조번호는 전체 도면에 걸쳐 수 번씩 나타나고 하나 이상의 괄호 안의 숫자로 예시된다.
휴대폰(10, 도 1a)은 무선 폰 또는 셀룰러 폰의 형태일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 휴대폰(10)은 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)을 포함하도록 변형된 일본 도쿄의 유니덴 주식회사에 의해 제조된 유니덴, 모델 EXI-976 900mhz 무선 폰을 포함한다. 그러나, 본 발명은 유니덴 무선폰으로 제한되는 것은 아니고, 본 개념은 임의의 타입의 무선 또는 셀룰러 폰의 구성에 적응될 수 있다. 또한, 예시적 실시예에서, 휴대폰(10)은 단일 구성을 가지고 있다. 그러나, 본 발명의 개념은 힌지형(hinged) 또는 관절형(articulated) 구성을 가지는 휴대폰에 적용가능하다.
휴대폰(10, 도 1a)은 몰딩된 플라스틱과 같은 딱딱한 재료로 형성된 핸드셋(12, 도 1a)을 포함한다. 핸드셋(12)은 휴대폰(10, 도 1a)의 다양한 컴포넌트를 포함하도록 적응된 빈(hollow) 지지 구조를 포함하고, 사용자(14)에 의해 홀딩하는 데 적합한 크기 및 형태를 가지고 있다(도 4a). 뿐만 아니라, 핸드셋(12)은 전방 표면(16, 도 1a), 후방 표면(18, 도 1b), 기저 엔드 표면(20, 도 1c) 및 길이방향 축(54, 도 4b)을 포함한다. 핸드셋(12)은 제거가능한 커버(24, 도 1b)를 구비하는 내부 구획(22, 도 1b)을 포함한다. 내부 구획(22)은 핸드셋(12)의 기저 엔드 표면(20, 도 1c)에 근접하고, 커버(24, 도 1b)는 핸드셋(12)의 후방 표면(18, 도 1b)의 일부를 형성한다. 핸드셋(12, 도 1c)은 도시된 바와 같이 실질적으로 단일 어셈블리를 포함하거나, 다르게는 하나 이상의 분리가능하거나, 힌지형이거나 관절형 조각들을 포함할 수 있다.
휴대폰(10)은 핸드셋(12)의 전방 표면(16, 도 1a) 상에 액세스 개구들을 가지고 있는 스키퍼(26, 도 1a) 및 마이크로폰(28, 도 1a)을 포함한다. 또한, 휴대폰(10)은 신호를 전송하고 수신하도록 구성된 안테나(30, 도 1a)를 포함한다. 뿐만 아니라, 휴대폰(10)은 데이터를 입력하고 휴대폰(10)의 다양한 기능을 수행하도록 사용자(14, 도 4a)에 의한 조작을 위해 구성된 핸드셋(12, 도 1a)의 전방 표면(16, 도 1a) 상에 키패드(32, 도 1a)를 포함한다.
휴대폰(10)은 또한 호출자 대기 ID 데이터와 같은 데이터를 생성하도록 구성된 핸드셋(12)의 폰 회로(38, 도 1b), 및 데이터의 제1 비주얼 이미지(35, 도 1a)를 표시하도록 구성된 핸드셋(12)의 전방 표면(16) 상의 다이렉트 뷰 디스플레이(34, 도 1a)를 포함한다. 폰 회로(38)는 종래 기술에 주지된 프로토콜을 이용하여 구성되고 동작되는 종래의 무선 또는 셀룰러 폰 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 참고로 여기에 첨부된 미국특허 제6,418,209호, 제6,125,277호 및 제 5,987,330호는 대표적인 폰 회로를 개시하고 있다.
휴대폰(10)은 또한 휴대폰(10)의 다양한 컴포넌트에 전력을 제공하도록 구성된, 폰 회로(38, 도 1b)와 신호 통신하고 있는 배터리(42, 도 1b)를 포함한다. 핸드셋(12)의 기저 엔드 표면(20, 도 1c) 상의 외부 컨택트 쌍(36, 도 1c)은 배터리(42, 도 1b)를 충전하기 위한 핸드셋 소켓(도시되지 않음)과의 전기적 체결을 메이팅하도록 구성된다. 배터리(42, 도 1b)는 선택된 기간동안 선택된 전력량을 제공하도록 구성된, NiCad 배터리, 니켈 금속 하이드라이드 배터리, 리튬-이온 배터리, 또는 연료 전지와 같은 종래의 재충전가능한 전원을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 배터리(42, 도 1b)는 3.4 내지 4.0 볼트, 및 600-900mAh를 제공하도록 구성된다.
휴대폰(10)은 또한 내부 구획(22, 도 1b)의 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b), 및 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)을 턴온 및 오프하도록 구성된 온/오프 버튼(40, 도 1a)을 포함한다. 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)은 호출자 대기 ID 데이터와 같은 데이터를 나타내는 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)를 생성하여 뷰잉 표면(48, 도 3b) 상에 프로젝팅하도록 구성된다. 예시된 실시예에서, 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)은 핸드셋(12)의 기저 엔드 표면(20, 도 2b)으로부터 프로젝팅하는 광축(52, 도 3a)을 따라 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)를 프로젝팅하도록 구성된다. 다른 배열들이 이용될 수 있지만, 예시적인 배열들은 휴대폰(10)이 사용자(14, 도 4a)의 머리(80, 도 4a)에 대어 있을 때에 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 이동 및 포커싱을 용이하게 한다. 이용 중에, 휴대폰(10)은 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)가 사용자(14, 도 4a)의 한쪽 또는 양쪽 눈(102, 104, 도 4a) 앞에 간편하게 배치되고 포커싱될 수 있도록 사용자(14, 도 4a)의 귀(92, 도 4a) 또는 귀(94, 도 5a)를 중심으로 회전될 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 예시적 실시예에서, 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)은 핸드셋(12)의 전방 표면(16) 및 후방 표면(18)에 일반적으로 수직이거나 직교하는, 핸드셋(10)을 떠나는 방향으로 제2 비주얼 이미지(46)의 미러 이미지(46′)를 프로젝팅하도록 구성된다. 이 경우에, 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)은 핸드셋(10)의 방향(즉, 왼손 또는 오른손)을 감지하고 제2 비주얼 이미지(46)가 뷰잉 표면(48, 도 3b) 상에서 어느 경우든 좌측에서 우측으로 판독되도록 제2 비주얼 이미지(46)의 미러 이미지(46′)를 방향 A(도 3d) 또는 방향 B(도 3d) 중 하나로 지향하도록 구성된 방향 감지 디바이스(106, 도 3e)를 포함한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)은 핸드셋(12)의 내부 구획(22, 도 1b)내에 시스템의 다양한 컴포넌트를 마운팅하도록 구성된 베이스(56, 도 1b)를 포함한다. 베이스(56, 도 1b)는 요구되는 크기 및 형태를 가지고 있는, 플라스틱과 같은 전기적 절연 재료를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 스레딩된 스크류, 플라스틱 결합 포인트, 스냅 또는 핀과 같은 복수의 패스너(62, 도 1b)는 베이스(56, 도 1b)를 핸드셋(12)에 부착하는데 이용될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 이미지 프로젝션 시스템은 폰 회로(38, 도 1b)로부터의 신호에 응답하여 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)를 나타내는 패턴(46″, 도 3f)을 생성하도록 구성된 전자 옵틱 시스템(45)을 포함한다. 전자 옵틱 시스 템(45, 도 1b)은 400 내지 800 나노미터의 파장을 가지는 다색 또는 단색 광원일 수 있는 광원(58, 도 1b)을 포함한다.
예시된 실시예에서, 광원(58, 도 1b)은 베이스(56, 도 2b)로부터 돌출된 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 도 3f에 도시된 바와 같이, 광원(58)은 기판(136), 소프트 젤(140)에 의해 둘러싸여지는 LED 칩(138), 이미지 프로젝션 시스템(44)에서의 추가 처리 및 이용을 위해 광을 앞쪽으로 지향하는 렌즈(142), 및 렌즈(142)를 마운팅하기 위한 렌즈 마운팅 블록(144)을 포함한다. 기판(136)은 광원(58)에 대한 어셈블리 플랫폼 및 LED 칩(138)으로의 전기적 피드를 제공하도록 구성된다. 뿐만 아니라, 기판(136)은 LED 칩(138)으로부터 직접, 그리고 LED 칩(138)으로부터 젤(140)을 통해 기판(136)에 LED 칩(138)에 대한 열 싱크를 제공한다.
젤(140)은 LED 칩(138)에 의해 방출된 열을 마운팅 블록(144) 및 기판(136)에 전도시키고, 거기에서 열이 발산된다. 뿐만 아니라, 젤(140)은 LED 칩(138)의 CTE 미스매치 크랙킹에 대한 쿠션, 및 LED 칩(138)의 광 출력을 광학 트레인에 효율적으로 결합하기 위한 광학 인덱스 매칭 매체를 제공한다. 이용 시, 젤(140), 마운팅 블록(144) 및 기판(136)은 광원(58)의 성능을 개선시킨다. 이것은 이미지 프로젝션 시스템(44)이 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)를 어둡거나 밝은 셋팅에서 형성하도록 허용하고, 뷰잉 표면(48, 도 3b)은 불규칙적인 윤곽 및 낮은 반사도를 가지고 있다. 개선된 성능에 대해, 기판(136)은 LED 칩(138)의 후방과 직접적인 물리적/열적 컨택트를 가지고 있고, 그 후방 표면 상에, LED 칩(138)에 대한 열 싱크로서 기능하는 금속층(도시되지 않음)을 포함한다.
마운팅 블록(144)은 반사형 코팅으로 처리되는 고체형 구리로 만들어진다. 기판(136)에 있어서, 마운팅 블록(144)은 LED 칩(138)에 대한 열 싱크로서도 기능한다. 열 싱크 및 렌즈(142)를 마운팅하기 위한 구조로서 기능할 뿐만 아니라, 마운팅 블록(144)은 젤(140)에 대한 캐비티, 및 렌즈(142)로부터 젤(140)로의 궤도 상에 있는 광을 투사하기 위한 반사 메커니즘을 제공한다. 또한 예시적 실시예에서, 유연한 열 전도성 매팅(도시되지 않음)은 광원(58)에 대해 배치되어 냉각을 더 향상시킨다. 적합한 열 전도성 매팅은 애리조나주 피닉스 소재의 ICS 인터내셔널 서커스 세일즈 인크를 통해 미국에서 판매 대표권을 가지는 피셔 일렉트로니크 GmBH에 의해 제조된 제품"WSF 16" 및 "WSF 32"이다.
하나의 적합한 광원(58)은 높은 휘도, 젤 향상된 LED 광원을 포함한다. 예시된 실시예에서, 광원(58)은 LED 칩(138)과 밀접하게 접촉하고 있는 기판(136)을 구비하는 복수의 열 싱크(기판(136) 및 마운팅 블록(144)), 및 반투명 젤(140)을 통해 LED 칩(138)과 열적 통신 상태에 있는 마운팅 블록(144)을 포함한다. 뿐만 아니라, LED 칩(138)은 LED 칩(138)과 제1 옵틱 세트(60)의 사이에 배치되는 불투명 젤(140)과 밀접한 접촉 상태에 있다. 예를 들어, 광원(58)은 적어도 약 4 루멘스의 광을 생성해야 하고, 약 6 이상의 루멘스가 바람직하며, FSTN LCD 광 밸브로는 약 10 이상의 루멘스가 바람직하다. 뿐만 아니라, 광원(58)은 LED 칩(138)의 표면 영역의 적어도 18 루멘스/mm2의 광 밀도를 가져야 한다.
하나의 적합한 광원(58)은 Cree, Inc., Durham, SC에 의해 제조된 Xlamp, 부 품 번호 XL 7090-L100-RED, Bin #R2H를 포함한다. 그러나, 뒤따르는 다른 것들뿐만 아니라 이러한 제조자 및 부품 지정은 단지 예로 든 것에 불과하고 다른 등가의 컴포넌트들이 대체될 수 있다는 것은 자명하다. 이러한 광원(58)에 있어서, LED 칩(138)은 적색광을 생성하도록 구성되고 1mm x 1mm x 0.16mm의 치수를 가지는 InGaAlP 기반 LED 다이를 포함한다.
상기 요구조건뿐만 아니라, 광원(50)은 약 24 루멘스/와트보다 큰 광 생성 효율을 가지는 것이 바람직하다. 상기 언급된 XL 7090-L100-RED, Bin #R2H 광원(58)은 램버션(Lambertion) 공간 패턴 및 광 방출의 대략 100도 각도 콘을 가지는 광출력을 생성하고, 25℃ 환경에서 동작하고 대략 330밀리암페어의 전류를 인출하는 동안에 대략 20.8 ㅁ-2.7의 광 루멘스를 생성한다. 예시된 실시예에서, 광원(58)은 약 500밀리-암페어의 전류 정도만큼 높게 구동되었다.
광원(58)을 구동하기 위한 수 개의 옵션들이 있다(도 1b). 제1 옵션은 전류를 수용가능한 레벨로 제한하기 위해 광원(58, 도 1b)과 직렬로 된 저항기를 이용하는 것이다. 이 경우에, 광원(58, 도 1b)은 광원(58, 도 1b)이 온 되어 있는 시간 동안에 100% 듀티 사이클을 가질 것이다.
제2 옵션은 제한된 듀티 사이클로 광원(58, 도 1b)을 펄싱하는 것이다. 펄스형 모드에서, 사람 눈은 평균값보다 더 높게 생성되므로, 생성되는 휘도를 감지한다. 이것은 정전류에서 동작하는 것에 비해, 더 감소된 전력 소비 및 감소된 열 생성으로, 감지되는 화질 개선으로 나타나게 된다. 이 경우에, 광원(58, 도 1b)은 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)가 사용자(14, 도 4a)에게 더 밝게 보이도록 하기 위 해 더 짧은 기간 동안에 더 높은 전류에서 펄싱될 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)는 광원(58)이 펄스의 피크 전류보다 더 낮지만 연속적인 주기 동안에 하나의 펄스의 저점보다 더 높은 전류에서 동작되는 배열의 경우보다 더 밝게 보인다. 추가로 설명되는 바와 같이, 도 17은 제2 옵션을 구현하는 예로 든 펄싱 회로(108)를 예시하고 있다.
제3 옵션은 광원(58, 도 1b)에 대한 구동 칩을 이용하는 것이다. 뿐만 아니라, 광원(58, 도 1b)을 구동하기 위한 메커니즘은 제2 비주얼 이미지(46)의 휘도, 및 광원(58)의 전력 소비를 가변시키기 위한 사용자 제어되는 조정을 포함할 수 있다. 또한, 광원(58)을 구동하기 위한 메커니즘은 제조자로부터 미리 설정된 시간 또는 사용자(14)에 의해 설정되는 조정가능한 시간을 포함할 수 있고, 이는 호 대기 신호가 활성화되는 경우에, 광원(58)이 얼마나 오랫동안 온으로 유지되는지를 결정한다. 예를 들면, 예로 든 기간은 약 15초일 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 광원(58, 3a)은 인터페이스 보드(74, 도 3a)에 포함된 제어 회로(76, 도 3a)와 신호 통신 상태에 있다. 뿐만 아니라, 제어 회로(76, 도 3a)는 폰 회로(38, 도 3a)와 신호 통신 상태에 있다. 추가로 설명되는 바와 같이, 제어 회로(76, 도 3a)는 폰 회로(38, 도 3a)로부터의 신호에 응답하여 이미지 프로젝션 시스템(44)의 구성요소들을 제어하도록 구성된다.
전자 옵틱 시스템(45, 도 1b)은 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 휘도, 컨트러스트 또는 화질을 개선하기 위해 광원(58, 도 1b)으로부터의 광을 수집하고 처리하도록 구성된 제1 옵틱 세트(60, 도 1b)를 포함한다. 뿐만 아니라, 제1 옵틱 세 트(60, 도 1b)는 광의 콜리메이션 정도를 개선하기 위해 광원(58, 도 1b)으로부터의 광을 처리하도록 구성될 수 있고, 광을 크기, 형태 또는 폼 인자에서 조정하도록 구성될 수 있다. 제1 옵틱 세트(60, 도 1b)는 단일 옵틱 소자 또는 복수의 옵틱 소자들을 포함하고, 광원(58, 도 1b)에 집적된 소자들을 포함할 수 있다. 제1 옵틱 세트(60)의 옵틱 소자들은 굴절형 옵틱 소자, 반사형 옵틱 소자, 회절형 옵틱 소자, 광 파이핑 소자, 또는 그 조합을 포함할 있다. 광원(58, 도 1b)과 제1 옵틱 세트(60, 도 1b)간의 예로 든 간격은 약 8mm일 수 있다. 광원(58, 도 1b)은 광 파이핑, 광 채널링, 굴절형, 반사형 또는 회절형 소자들을 통해 처리될 수 있다. 일부 경우에서, 이들 소자들은 물리적으로 차단하는 프레임을 가지는 거리에서 광원에 비해 우수한 결과를 제공할 수 있다.
예시된 실시예에서, 제1 옵틱 세트(60, 도 1b)는 베이스(56)에 마운팅된 프레임(61, 도 2b) 상에 포함된 프레스넬(Fresnel) 렌즈의 형태로 된 굴절형 옵틱 소자를 포함한다. 하나의 적합한 프레스넬 렌즈는 0.5인치 렌즈 직경, 0.4인치 초점 길이, 0.06인치 전체 렌즈 두께, 및 250 그루브/인치에 의해 형성된 프레스넬 패턴을 가지는 부품 번호 Y43-022로서, NJ, 배링스턴의 Edmund Optics Inc.로부터 가용하다. 렌즈는 1.49의 굴절율을 가지는 몰딩된 아크릴 렌즈이다. 이러한 렌즈는 그 반반한 페이스 측이 광원(58)을 향하게 되고 컨튜어링되고(contoured) 무한한 컨주게이트(conjugate) 측이 광 밸브(64)를 향하도록 배치된다.
전자 옵틱 시스템(45, 도 1b)은 투명 또는 반투명 픽셀을 가지는 LCD(액정 디스플레이) 또는 다른 디스플레이와 같은 광 밸브(64, 도 1b)를 포함한다. 광 밸 브(64, 도 1b)는 광원(58, 도 1b) 및 제1 옵틱 세트(60, 도 1b)로부터 광을 수광하고 전자 신호에 응답하여 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 형성을 가능하게 하는 패턴(46″, 도 3f)을 생성하도록 구성된다. 예시된 실시예에서, 패턴(46″)은 전자 신호의 함수로서 가변된다. 그러나, 광 밸브(64, 도 1b)는 고정된 패턴 또는 가변 및 고정 요소를 모두 가지는 패턴을 생성하도록 구성될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 광 밸브(64, 도 3a)는 인터페이스 보드(74, 도 3a) 상에 포함된 제어 회로(76, 도 3a)와 신호 통신 상태에 있다. 뿐만 아니라, 광 밸브(64, 도 1b)와 제1 옵틱 세트(60, 도 1b)간의 대표적인 간격은 약 5.5mm일 수 있다. 제1 옵틱 세트(60)를 나오는 광이 높은 정도의 콜리메이션을 가지고 있는 경우, 광 밸브(64)와 제1 옵틱 세트(60)간의 간격 거리는 제2 비주얼 이미지(46)에 상당한 영향을 생성하지 않고 크게 가변될 수 있다. 뿐만 아니라, 어셈블리 오정렬은 고도의 콜리메이팅된 광으로 더 용이하게 극복될 수 있다.
예시된 실시예에서, 광 밸브(64, 도 1b)는 원하는 크기, 간격 및 형태를 가지는 알파벳 숫자 문자들로서 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 생성을 위해 구성된 칩 온 글래스(COG) 네거티브 이미지, 필름 보상된 슈퍼트위스팅된 네마틱(FSTN) 액정 디스플레이(LCD)를 포함한다. 다르게는, 알파벳 숫자 문자보다는, 광 밸브(64, 도 1b)는 그림, 문자, 도면, 심볼, 사진 또는 비디오 정보로서 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)를 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 비주얼 이미지(46)는 음악, 주식, 스포츠, 날씨, 교통, 뉴스 및 헤드라인 데이터를 포함하고 이들로 제한되지 않는 임의의 타입의 데이터를 나타낼 수 있다. 뿐만 아니라, 데이터는 키패 드(32, 도 1a) 상의 버튼을 이용하여 위치로 스크롤링되는 뷰잉가능한 세그먼트로, 또는 틱커 테이프 머신 방식의 자동 스트리밍으로 프리젠팅될 수 있다.
도 6a-6c를 참조하면, 광 밸브(64)가 분리되어 도시되어 있다. 예시된 실시예에서, 광 밸브(64)는 칩온 글래스 액정 디스플레이(LCD)를 포함한다. 광 밸브(64)는 기판(120, 도 6a) 상의 트레이스(도시되지 않음)와 전기 통신 상태에 있는 단자 리드(122, 도 6a)를 가지는 투명 기판(120, 도 6a)을 포함한다. 단자 리드(122, 도 6a)는 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)에 대한 제어 회로(76, 도 8)에 광 밸브(64)를 전기적으로 접속시킨다. 광 밸브(64)는 단자 리드(122, 도 6a)와 전기 통신 상태에 있는 드라이버 칩(124, 도 6a)을 포함한다. 하나의 적합한 드라이버 칩(124, 도 6a)은 적합한 구동 회로를 포함하도록 구성된 Novatek NT7605 칩을 포함한다. 다르게는, 드라이버 칩(124, 도 6a) 대신에, 구동 회로는 기판(120, 도 6a)에 집적된 비정질 실리콘 또는 폴리실리콘 박막 트랜지스터 또는 단결정 트랜지스터로 제조된 회로를 포함할 수 있다.
광 밸브(64)는 문자 블록 어레이(128, 도 6a)를 포함하는 액티브 영역(126, 도 6a)을 포함한다. 액티브 영역(126)은 선택된 폭 및 길이(예를 들면, 2.07 밀리미터 x 6.87 밀리미터)를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 편광기(132, 134, 도 6b)는 액티브 영역(126)의 반대 측 상에 배치된다.
예시적 실시예에서, 액티브 영역(126, 도 6a)은 각 블록이 5 X 7 직사각형 픽셀 도트(130, 도 6c)의 어레이로 구성된, 12개의 문자 블록(128, 도 6a)의 2개의 로우를 포함한다. 이러한 배열에 있어서, 액티브 영역(126)은 약 840 픽셀들을 가 지고 있다. 전화 번호를 표현하기 위해서는, 지역코드, 프리픽스(prefix)와 번호간의 공간 또는 대시, 및 실제 10개의 번호플 포함하여 12개의 디지트가 요구된다. 예시된 실시예에서, 문자 블록(128)은 숫자 또는 글자 중 어느 하나를 생성하는데 이용되는 픽셀 도트 또는 픽셀 세그먼트를 포함한다. 폰(10)의 왼손 방향(도 5a-5c)을 갖는 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 상부 로우가 오른손 방향(도 4a-4c)의 기저 로우가 되기 때문에, 번호 또는 글자 성능이 요구된다. 16 세그먼트 문자 블록의 더 적은 에스테틱(esthetic) 옵션이 이용된 경우라도, 2개의 로우, 12개 문자 디스플레이는 적어도 384개의 픽셀로 구성될 것이다. 예시적 실시예에 이용된 것과 같이, 이러한 어드레싱가능한 픽셀 개수를 가지는 소형 광 밸브는 다이렉트 패터닝 또는 칩 온 글래스(COG) 기술을 통해 광 밸브 기판에 집적되는 회로들을 필요로 한다.
하나의 적합한 광 밸브(64)는 폰(10)에 대해 CA, Diamond Bar의 Pacific Display Devices에 의해 통상 제조된 부품 번호 C10695 Rev 1인 LCD이다. 관례적인 LCD는 2.07mm x 6.87mm 액티브 영역 및 13mm x 15mm의 전체 기판(120, 도 6a) 크기를 가지는 네거티브 이미지 COG FSTN LCD를 포함한다. C10695 LCD의 액티브 영역 내의 직사각형 픽셀들은 0.09mm의 폭 및 0.13mm의 높이이고 문자 블록내의 픽셀들간의 간격이 0.01mm이다. C10695 LCD의 액티브 영역 내의 문자 블록들은 0.15mm의 문자 블록들간의 수직 간격을 가지고 있고, 하나의 로우내의 문자 블록들간의 수평 간격은 0.09mm이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 다른 실시예의 방출형 전자 옵틱 시스템(44A)은 어드레싱가능한 패터닝된 LED 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED), 전자 발광 디스플레이, 음극선관(CRT) 디스플레이, 진공 형광 디스플레이(VFD), 필드 방출 디스플레이(FED) 또는 광 생성 픽셀을 가지는 다른 디스플레이와 같은 어드레싱가능한 방출형 디스플레이(64A)를 포함한다. 이 경우에, 광원(58, 도 2b) 및 제1 옵틱 세트(60, 도 2b)가 제거될 수 있다.
또 하나의 대안으로서, 어드레싱가능한 방출형 디스플레이(64A)는 픽셀 반사의 양 또는 방향이 가변되도록, 반사형 액정 디스플레이, 디지털 미러 디스플레이(DMD), 반사형 LCOS 디스플레이, 반사형 일렉트로크로믹 디스플레이, 또는 반사형 픽셀을 구비하는 다른 디스플레이와 같은 반사형 디스플레이로 대체될 수 있다. 반사형 디스플레이를 채용하는 실시예에서, 광원(58, 도 2a) 및 제1 옵틱 세트(60, 도 2a)는 광이 배출하는 광과 반사형 디스플레이의 동일한 측 상에 제공되도록 배치될 것이다.
이미지 프로젝션 시스템(44, 도 2a)은 또한 광 밸브(64, 도 2a)에 의해 형성된 패턴(46″, 도 3f)을 수신하고, 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 미러 이미지(46′, 도 3d)로의 패턴(46″, 도 3f)을 처리하며, 뷰잉 표면(48, 도 3b)을 향해 미러 이미지(46′, 도 3d)를 프로젝팅하도록 구성된 제2 옵틱 세트(66, 도 2a)의 형태로 된 광학 시스템을 포함한다. 그리고나서, 미러 이미지(46′)는 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)로서 뷰잉 표면(48)으로부터 사용자(14, 도 4b)에게 반사된다.
예시적인 실시예에서, 제2 옵틱 세트(66, 도 2b)는 광 밸브(64, 도 2b)에 부착하는 마운팅 플랜지(70, 도 2b), 및 베이스(56, 도 2b)에 부착하는 마운팅 플랜 지(72, 도 2b)를 가지는 스텝핑된 튜브(68, 도 2b)에 포함된다. 뿐만 아니라, 핸드셋(12, 도 2b)의 기저 엔드 표면(20, 도 2b)은 제2 광학 시스템(66, 도 2b)을 위한 개구(114, 도 2b)를 포함한다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 옵틱 세트(66)는 기저 엔드 표면(20)의 개구(114)가 제2 옵틱 세트(66)를 보호하는 림(rim, 69)을 가지도록 핸드셋(12)에서 오목하게 될 수 있다. 따라서, 제2 옵틱 세트(66)는 이용 및 저장 동안에 핸드셋(12)의 이동으로 인해 스크래칭되거나 손상될 가능성이 적다.
제2 옵틱 세트(66, 도 2a)는 포지티브 컨벡스 렌즈와 같은 단일 광학 소자, 또는 미러 이미지(46′, 도 3d)를 뷰잉 표면(48, 도 3b)을 향해 프로젝팅하도록 구성된 복수의 광학 소자를 포함할 수 있다. 제2 옵틱 세트(66)에 대한 광학 소자는 굴절형 광학 소자, 반사형 광학 소자, 회절형 광학 소자, 광 파이핑 소자 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 옵틱 세트(66, 도 3a)가 뷰잉 표면(48, 도 3a)으로부터 거리 D(도 3a)에 있는 경우에 사용자의 눈(102, 104, 도 4b)들 중 적어도 하나에 대해 판독가능한 초점 내에 있도록 하기 위해, 제2 옵틱 세트(66, 도 2a)는 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)를 수동으로 포커싱하도록 구성된 포커싱 메커니즘(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이것은 사용자(14)가 그 특정 시각 및 취향을 수용하는 오프셋을 설정할 수 있도록 한다. 또한, 제2 옵틱 세트(66)는 프랑스 리옹의 Varioptic에 의해 제조된 PAM-1000 튜닝가능한 렌즈와 같은 전기적으로 튜닝가능한 초점 길이를 가지는 렌즈를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제2 옵틱 세트(66, 도 3a)는 포지티브 광학 렌즈를 포 함한다. 제2 옵틱 세트(66)를 구성하기 위한 하나의 적합한 렌즈는 직경 9mm, 유효 초점 길이 27mm 및 후방 초점 길이 24.22mm를 가지는 부품 번호 Y45-092인 NJ, Barrington의 Edmund Industrial Optics로부터 가용한 무색 렌즈이다. 이러한 렌즈는 광축(52, 도 3a)를 따라 거리 D(도 3a)에서 약 8-16 인치의 뷰잉 표면에 프로젝팅하도록 이미지 프로젝션 시스템(44) 내에 구성되고 배치된다.
제2 비주얼 이미지(46, 도 3b) 상의 개별적인 문자들의 대표적인 높이 H1(도 3b)은 3.5mm 내지 21.5mm일 수 있고, 9mm가 전형적이다. 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 대표적인 폭 W(도 3b)는 거리 D, 액티브 영역(126, 도 6a)의 크기 및 제2 옵틱 세트(66, 도 3a)의 구성에 따라 25mm 내지 152mm일 수 있고, 64mm가 전형적이다. 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 대표적인 높이 H2(도 3b)는 7.6mm 내지 46.2mm일 수 있고 19.3mm가 전형적이다. 대표적인 폭 대 높이 비율은 1.5:1보다 클 수 있고, 예시적인 실시예는 3.3:1이다.
도 3c는 굴곡된 라인을 따라 형성된 다른 실시예의 제2 비주얼 이미지(46A)를 예시하고 있다. 이러한 배열은 제2 비주얼 이미지(46A)의 폭 W2가 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 폭 W보다 작도록 제2 비주얼 이미지(46A)를 압축한다.
예시적인 실시예에서, 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)는 좌에서 우로 판독된다. 뿐만 아니라, 휴대폰(10)은 휴대폰(10)의 방향을 사용자(14, 도 4a)에 대해 "왼손"또는 "오른손"으로 감지하고 휴대폰(10)의 왼손 방향 또는 오른손 방향이 이용되는지 여부에 관계없이 제2 비주얼 이미지(46)를 좌측에서 우측으로 판독하는 포맷으로 오리엔팅하도록 구성되는 방향 감지 디바이스(106, 도 3e)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 휴대폰(10)은 도 4a-4c에 도시된 바와 같이 왼손(82, 왼손 방향) 또는 도 5a-5c에 도시된 바와 같이 오른손(84, 오른손 방향)에 잡혀질 수 있다. 어느 경우든, 방향 감지 디바이스(106, 도 3e)는 사용자(14)에 의한 좌측에서 우측으로의 뷰잉을 위해 제2 비주얼 이미지(46)를 오리엔팅한다. 다르게 언급하자면, 방향 감지 디바이스(106, 도 3e)는 오른손 방향(도 5a-5c)의 제2 비주얼 이미지(46)에 비해 왼손 방향(도 4a-4c)의 제2 비주얼 이미지(46)를 회전하도록 구성된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 방향 감지 디바이스(106)는 핸드셋(12, 도 1b) 내에 마운팅된 회로 보드(112) 상에 포함된다. 뿐만 아니라, 방향 감지 디바이스(106)는 이미지 프로젝션 시스템(44)에 대한 제어 회로(76, 도 8)의 마이크로컨트롤러 U2(도 8)와 전기적 통신 상태에 있다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 방향 감지 디바이스(106)는 출력 핀 P1 및 P2를 포함한다. 출력 핀 P1 및 P2로부터의 출력은 감지 디바이스(106)의 방향의 함수로서 변경한다. 도 3e에서, 방향 감지 디바이스(106)는 핸드셋(12)의 길이방향 축(54)에 대해 5개의 다른 위치들에서 도시되어 있고, 출력 핀 P1 및 P2로부터의 대응하는 출력이 예시되어 있다.
도 3e에 예시된 바와 같이, 핀의 출력 PT1/PT2는 방향 감지 디바이스(106)의 방향에 따라 하이 또는 로우가 될 것이다. 핀 PT1/PT2로부터의 입력에 기초하여, 제어 회로(76, 도 8)의 마이크로컨트롤러 U2(도 8)는 광 밸브(64, 도 1b)를 제어하여 제2 비주얼 이미지(46, 도 3d)의 미러 이미지(46′)를 위치 A(도 3d) 또는 위치 B(도 3d)로 오리엔팅한다. 하나의 적합한 방향 감지 디바이스(106)는 WA, Camas의 Sharp Electronics of the Americas로부터 가용하고, 부품번호 GP1S36으로서, 경사 방향을 검출하기 위한 포토인터럽터가 지정된다. 다르게는, 수동 스위치, 음성 명령 스위치, 소프트 키, 또는 키잉드 인 시퀀스(keyed in sequence)가 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)의 방향을 변경하는데 이용될 수 있다.
도 3f를 참조하면, 이미지 프로젝션 시스템(44)의 동작이 예시된다. 이미지 프로젝션 시스템(44)은 광원(58), 제1 옵틱 세트(60), 및 제어 회로(76, 도 8)로부터의 제어 신호에 응답하여 패턴(46″)을 생성하도록 구성된 광 밸브(64)를 포함하는 전자 옵틱 시스템(45)을 포함한다. 뿐만 아니라, 이미지 프로젝션 시스템(44)은 패턴(46″)을 제2 비주얼 이미지(46)의 미러 이미지(46′)로 처리하고 미러 이미지(46′, 도 3d)를 뷰잉 표면(48) 상에 프로젝팅하도록 구성된 제2 옵틱 세트(66)를 포함한다.
도 3f에서, 제2 옵틱 세트(66)와 뷰잉 표면(48) 상의 제2 비주얼 이미지(46) 사이에 파단선(146)이 있다. 파단선(146)은 제2 옵틱 세트(66)와 뷰잉 표면(48)간의 거리인 거리 D의 실제 길이를 도시할 필요없이 상대적인 비율을 도시하는데 필요하다. 뿐만 아니라, 제2 비주얼 이미지(46)는 에지 뷰에서 나타나는 것처럼 도시되어 있고, 그 크기는 거리 D에 따라 변경될 수 있으므로 화살표로서 예시되어 있다. 광 밸브(64)에 의해 생성된 패턴(46″)은 또한 화살표로서 도시되어 있다. 화살표는 제2 비주얼 이미지(46)에 비해 광 밸브(64)에 의해 생성된 패턴(46″)의 방향 비교를 제공한다. 뿐만 아니라, 화살표는 제2 비주얼 이미지(46)의 크기가 광 밸브(64)에 의해 생성된 패턴(46″)보다 더 크다는 것을 보여주고 있다. 본 발 명에 따르면, 핸드셋(12) 및 뷰잉 표면(48)은 사용자(14, 도 4a)에 의해 거리 D를 가변시키도록 조정되어 제2 비주얼 이미지(46)의 인간공학적 및 판독가능한 뷰잉을 제공한다.
도 3f에 도시된 바와 같이, 광원(58)은 비교적 큰 각도를 가지고 있는 광선(148)의 방출 콘을 생성한다. 도 3f에서, 광원에 의해 방출된 광선(148)은 직선으로 도시되어 있고 화살표는 광 밸브(64)와의 입구 포인트를 향해 있다. 점선으로 된 광학 트레이싱 라인(152, 도 3f 및 154, 도 3f)은 패턴(46″)의 엔드로부터 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)를 향하여 수렴하여, 제2 옵틱 세트에서 교차한 후 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)로부터 뷰잉 표면(48, 도 3f)을 향하여 분기하는 것으로 도시되어 있다.
광원(58)으로부터의 일부 광선(148)은 표시된 바와 같이 분산되고, 수집되고, 콜리메이팅되며 제1 옵틱 세트(60)에 의해 광 밸브(64)의 액티브 영역(126)을 향해 지향된 광선(148)은 패턴(46″)을 생성하는데 이용된다. 콜리메이팅되게 되는 광선(148) 및 제1 옵틱 세트(60)를 통과한 후의 좁은 각도 광선들은 광원으로부터 넓은 각도 광보다 더 효율적으로 광 밸브(64)를 통과하게 되고, 결과적으로 특히 광 밸브(64)가 LCD를 포함하는 경우에 제2 비주얼 이미지(46)가 개선된 휘도, 컨트러스트 또는 화질을 가지게 된다. 또한, 광선(148)을 콜리메이팅하고 광의 확산을 감소시키는 것은 더 적은 광을 버리게 한다. 이것은 더 많은 광이 광 밸브(64, 도 3f)의 액티브 영역(126) 상에 도달하고 더 적은 광이 액티브 영역(126) 외부에 떨어지기 때문이다. 제1 옵틱 세트(66)로부터 광 밸브(64)로 이동하는 콜 리메이팅된 광선(148)의 빔의 단면이 액티브 영역(126)의 크기 및 형태와 거의 매칭하면 할수록, 제2 비주얼 이미지(146)가 더 밝게 될 것이다.
상기 설명된 바와 같이, 제2 비주얼 이미지(46)의 미러 이미지(46′, 도 3f)는 신체 일부(예를 들면, 손(82, 84)), 또는 다른 간편하거나 인간공학적으로 유리한 표면일 수 있는 뷰잉 표면(48)으로부터 사용자(14)의 눈(102, 104, 도 4a)에 반사될 수 있다. 이러한 배열은, 효율적이지만, 비교적 낮은 반사도 및 평편하지 않고 반반하지도 않고 평면이 아닌 신체 일부의 표면 윤곽으로 인해, 광학적 성능에서 트레이드오프를 가지고 있다. 덜 이상적인 뷰잉 표면(48)으로부터 기인하는 광학적 성능 트레이드오프로 인해, 제1 옵틱 세트(60)는 제2 비주얼 이미지(46)의 휘도를 증가시키는데에 핵심적인 기능을 담당한다. 제어 회로(76, 도 8)는 광원(58) 및 제2 비주얼 이미지(46)의 휘도를 증가시키거나 감소시키도록 구성된 핸드셋(12) 상의 회로 소자 및 외부 컨트롤을 포함할 수 있다. 제어 회로(76, 도 8)는 주위 휘도를 감지한 후 주위 휘도의 함수로서 광원(58) 및 제2 비주얼 이미지(46)의 휘도를 증가시키거나 감소시키도록 구성된 회로 소자 및 외부 센서를 포함할 수 있다.
광 밸브(64, 도 3f)의 액티브 영역(126, 도 3f)이 그 높이보다 큰 폭을 가지는 경우에, 제1 옵틱 세트(60, 도 3f)는 광원(58, 도 3f)으로부터의 광선(148, 도 3f)을 비대칭적으로 처리하도록 구성되고, 빔을 다른 하나보다 하나의 치수에서 확장시키거나 다르게는 다른 하나보다 하나의 치수에서 이를 축소시킨다. 굴절형, 회절형, 반사형 및 광 파이핑 광학 소자를 이용하는 임의의 개수의 접근법들이 채 용될 수 있다. 하나의 그러한 접근법은 광 밸브(64)의 폭 축 및 높이 축을 따라 다른 초점 길이를 가지고 있는 제1 옵틱 세트(60)의 굴절형 옵틱 소자 또는 굴절형 옵틱 표면을 채용하는 것이다. 또 하나의 그러한 접근법은 제1 옵틱 세트(60)에서 원형-내지-직사각형 테이퍼링된 광섬유 번들을 채용하는 것이다. 예로 든 원형-내지-직사각형 테이퍼링된 광섬유 번들은 MA, Southbridge의 Schott North America Inc.를 통해 가용하고, 혼합된 광섬유 테이퍼로 지칭된다. 추가 예들은 CT, Pomfret의 Fiber Optics Technology Inc.로부터 가용하다.
제어 회로(76, 도 8)로부터의 제어 신호를 이용하는 광 밸브(64, 도 3f)는 광선(148)을 패턴(46″, 도 3f)으로 변환하고, 이러한 패턴(46″, 도 3f)은 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)에 의해 처리된 후 제2 비주얼 이미지(46)의 미러 이미지(46′, 도 3d)가 된다. 미러 이미지(46′, 도 3d)는 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)에 의해 뷰잉 표면(48) 상에 프로젝팅되고, 뷰잉 표면(48)으로부터 반사되어 제2 비주얼 이미지(46)가 된다. 이전에 언급된 바와 같이, 뷰잉 표면(48)과 제2 옵틱 세트(66)간의 거리 D는 사용자(14)에 대해 인간공학적으로 뷰잉가능한 제2 이미지(46)를 제공하도록 선택될 수 있다.
광 밸브(64, 도 3f)와 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)의 최종 소자간의 거리를 짧게 하는 것은 휴대폰(10)의 다른 컴포넌트 및 시스템에 대해 핸드셋(12) 내부에 더 가용한 공간을 제공하는데 이용될 수 있다. 이것은 통상 가장 작은 휴대폰인 셀룰러 폰에 특히 유익할 수 있다. 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)의 광학 소자는 단일 포지티브 렌즈의 경우에 비해, 광 밸브(64, 도 3f)와 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)의 최 종 옵틱 소자 사이의 더 짧은 거리를 달성하도록 구성될 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 옵틱 세트(66, 도 3f)는 거의 동일한 거리 D에서 제2 비주얼 이미지(46)에 대해 동일한 크기를 유지하도록 구성될 수 있다. 그러한 접근법이 비용 및 복잡도를 제2 옵틱 세트(66)에 가중시키지만, 공간 절감에 있어서의 전체적인 이득이 달성될 수 있다.
하나의 그러한 접근법은 도 3f에 도시된 발산하는 것과 반대로, 제2 옵틱 세트(66)로부터 멀어질수록 수렴하는 이미지를 프로젝팅하는 것이다. 수렴하는 이미지는 제2 옵틱 세트(66)와 뷰잉 표면(48) 사이의 교차점에 도달하고, 거기에서 이미지가 반전되고 확장하기 시작한다. 광 밸브(64)로부터 제2 옵틱 세트(66)까지의 거리를 감소시키기 위한 다른 접근법은 더 짧은 초점 길이를 가지는 단일 굴절형 포지티브 렌즈 및 더 작은 액티브 영역을 가지는 광 밸브(64)를 채용하는 것이다. 광 밸브(64)에 의해 형성된 패턴(46″)이 그 높이보다 더 넓고 단일 포지티브 렌즈가 제2 옵틱 세트(66)에 이용되는 경우, 제2 비주얼 이미지(46)의 품질을 실질적으로 손상시키지 않고도, 렌즈의 직사각형 또는 타원 형태의 외부 주변이 활용될 수 있고, 결과적으로 고정된 직경을 가지는 렌즈에 비해 크기 감소로 나타나게 된다.
도 4a-4c를 참조하면, 휴대폰(10)은 폰 대화 동안에 왼손 방향으로 사용자(14)에 의해 이용 중인 것이 예시되어 있다. 도 4a-4c에서, 방향 감지 디바이스(106, 도 4a)는 핸드셋(12)의 왼손 방향을 감지하고, 제2 옵틱 세트(66, 도 3d)로부터 프로젝팅하는 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)의 미러 이미지(46′, 도 3d)를 방향 A(도 3d)로 오리엔팅한다. 이 경우에, 미러 이미지(46′, 도 3d)는 제2 옵틱 세트(66, 도 3d)로부터 표면(16, 18, 도 3d)에 대략 90°오리엔팅되도록 프로젝팅하고, 알파벳 숫자 문자들은 후방 표면(18, 도 3d)으로부터 핸드셋(12, 도 3d)의 전방 표면(16, 도 3d)을 향하여 확장하는 방향으로 판독된다.
또한 도 4a-4c에서, 사용자(14)는 스피커(26)가 왼쪽 귀(92)에 맞붙여서 또는 근접하여 대고 있는 상태에서 왼손(82) 안에 핸드셋(12)을 잡고 있다. 뿐만 아니라, 미러 이미지(46′, 도 3d)는 오른 손(84, 도 4c)의 열린 손바닥(86, 도 4c)을 포함하는 뷰잉 표면(48, 도 4c) 상에 프로젝팅된다. 미러 이미지(46′, 도 3d)는 스피커(26, 도 1a)로부터 핸드셋(12)의 마이크로폰(28, 도 1a)을 향하는 방향으로 연장되는 벡터(156, 도 4a 및 4b)를 따라, 핸드셋(12)의 전방 표면(16, 도 3d)에 대해 직교하여 프로젝팅된다. 다르게 언급하면, 벡터(156)는 핸드셋(12)의 기저부로부터 떨어지도록 이동하는 방향을 가지고 있다. 벡터(156)의 방향은 머리(80)와 귀(94)를 중심으로 핸드셋(12)을 이동시키는 사용자(14)에 의해 제어된다. 동시에, 사용자(14)는 미러 이미지(46″, 도 3d)의 프로젝션이 뷰잉 표면(48)을 교차하도록 뷰잉 표면(48)을 이동시킬 수 있다. 핸드셋(12)에서의 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)의 고유한 구성은 제2 비주얼 이미지(46)의 위치, 크기 및 초점을 제어하는데 큰 유연성을 허용한다. 이것은 핸드셋(12)에 고정적으로 부착된 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)이 핸드셋(12)에서 고정된 방향을 가지고 있기 때문이고, 이는 벡터(156)의 방향을 제어하는데 추가적인 기계적 디바이스에 대한 필요성을 제거한다. 이미지 프로젝션 시스템(44)은 실제로 핸드셋(12)의 일부이고 핸드셋(12)의 이동에 의해 제어된다.
사용자(14)는 핸드셋(12, 도 4b)을 좌측 귀(92, 도 4b)를 중심으로 회전하거나 머리(80, 도 4b)에 비해 핸드셋(12, 도 4b)의 길이방향 축(54, 도 4b)을 경사지게 하는 것과 같이, 핸드셋(12, 도 4b)을 조작함으로써 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)의 위치, 크기 및 초점을 제어할 수 있다. 핸드셋(12, 도 4b)은 X, Y 및 Z 방향으로 소량 이동될 수 있고 길이방향 축(54, 도 4b)을 중심으로 약간 회전될 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)가 제2 비주얼 이미지(46, 도 4a)의 선명한 뷰잉을 허용하는 제2 옵틱 시스템(66, 도 4a)으로부터의 거리 D(도 4a)에서 그리고 눈(102, 104, 도 4b) 앞의 위치에서 배치되고 포커싱되도록, 사용자(14)의 오른 손(84, 도 4c)은 X, Y 및 Z 방향으로 이동되고 회전될 수도 있다. 핸드셋(12), 및 핸드셋(12)의 이미지 프로젝션 시스템(44)의 구성은 뷰잉 표면(48)에서 미러 이미지(46″, 도 3d)를 포인팅하고 프로젝팅하기 위한 메커니즘을 제공한다.
예를 들어, 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 3a)의 광축(52, 도 4b)은 핸드셋(12, 도 4b)의 길이방향 축(54, 도 4b)에 대해 0˚ 내지 45˚의 각도 X(도 4b)를 가지도록 구성될 수 있고, 대략 0˚가 바람직하다. 뿐만 아니라, 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 3a)은 제2 비주얼 이미지(46)의 각도 Y(도 4a)가 5˚ 내지 75˚이도록 구성될 수 있고, 11˚ 내지 28˚가 바람직하다.
다르게는, 미러 이미지(46′, 도 3d)는 손목(88, 도 4c) 또는 아래팔(90, 도 4c)과 같은, 다른 신체 부분에 프로젝팅될 수 있다. 신체 일부보다는, 미러 이미지(46′, 도 3d)는 옷 또는 가구, 비행기 시트의 뒤쪽, 또는 시트에 부착된 힌지된 식탁과 같은 다른 표면에 프로젝팅될 수 있다. 이러한 측면에서, 휴대폰(10)은 폰 대화 중에 이용 중인 동안에, 뷰잉 표면(48, 도 3a)은 사용자의 눈(102, 104, 도 4b) 및 핸드셋(12, 도 4b)에 매우 근접한 임의의 표면을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 스피커(26, 도 1a)가 사용자의 귀(92, 도 4b)에 근접한 동안에, 뷰잉 표면(48, 도 3a)은 사용자의 눈(102, 104, 도 4b)과 똑바른(direct) 시선에 있는 것이 바람직하다.
또한, 핸드셋(12, 도 4b) 및 이미지 프로젝션 시스템(44, 3a)은 사용자(14, 도 4b)가 앉아있고, 서 있고, 누워있거나 이동하는 동안에 이용될 수 있다. 폰 대화 동안에 사용자(14, 도 4b)에 의해 인간공학적 뷰잉을 제공할 뿐만 아니라, 뷰잉 표면(48, 도 4c)은 배경 광 및 눈부심이 감소되거나 실질적으로 제거될 수 있도록 배치될 수 있다. 또한, 핸드셋(12, 도 4b)은 손 제어 하에 있고, 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)가 포커싱되고 판독가능하게 되도록 사용자(14, 도 4b)에 의해 신속하게 이동 및 조작될 수 있다. 핸드셋(12, 도 4b)은 핸드셋(12)내의 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 3a)의 배치 및 기능으로 인해, 사용자(14)의 또 하나의 부속물이 된다.
또한, 뷰잉 표면(48, 도 4c)은 다른 사람들이 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)를 볼 수 없는 동안에 사용자(14, 도 4b)가 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)를 용이하게 뷰잉할 수 있도록 배치될 수 있다. 이것은 특히 음성 박스와 같은 시스템에 비해 일정 정도의 프라이버시를 제공한다. 뿐만 아니라, 사용자(14, 도 4b)가 뷰잉 표면(48, 도 4c) 및 제2 비주얼 이미지(46, 도 4c)의 초점도 제어할 수 있기 때 문에, 프라이버시가 달성될 수 있다. 따라서, 사용자(14, 도 4b)가 다른 사람이 비주얼 이미지(46, 도 4c)를 보기를 원하는 경우, 폰 대화의 중단없이 데이터가 공유될 수 있도록 뷰잉 표면(48)이 이동하거나 다른 뷰잉 표면(48)이 선택될 수 있다.
도 5a-5c를 참조하면, 휴대폰(10)은 폰 대화 동안에 오른손 방향으로 사용자(14)에 의해 이용 중인 것이 예시되어 있다. 오른손 방향에 있어서, 사용자(14)는 스피커(26, 도 1a)가 우측 귀(94, 도 5b)에 맞붙여서 또는 근접하여 대어져 있는 상태에서 핸드셋(12, 도 5b)을 오른손(84, 도 5b)에 잡고 있다. 뿐만 아니라, 사용자(14)는 이전에 기재된 바와 같이, 왼손(82, 도 5b)을 이동시켜 벡터(156)의 방향으로 이미지(46, 도 5c)를 배치하고 포커싱한다. 왼손 방향(도 4a-4c)에서와 같이, 제2 비주얼 이미지(46)는 좌측에서 우측으로 판독된다. 이것은 방향 감지 디바이스(106, 도 5a)가 미러 이미지(46′, 도 3d)를 방향 A(도 3d)로부터 방향 B(도 3d)로 180°만큼 회전하는 것을 필요로 한다. 뿐만 아니라, 제2 비주얼 이미지(46, 도 3d)의 미러 이미지(46′)는 제2 옵틱 시스템(66, 도 3d)으로부터 표면(16, 18, 도 3d)에 대략 90°오리엔팅되도록 프로젝팅하고, 알파벳 숫자 문자들은 전방 표면(16, 도 3d)으로부터 핸드셋(12, 도 3d)의 후방 표면(18, 도 3d)을 향하여 연장하는 방향으로 판독된다.
도 7a를 참조하면, 블록도는 종래의 폰 회로(38)를 구비하는 제어 회로(76)의 인터페이스를 예시하고 있다. 예시적 실시예에서, 종래 폰 회로(38)는 폰 다이렉트 뷰 디스플레이(34, 도 1a)에 대한 비주얼 데이터를 생성하도록 구성된 다이렉 트 뷰 LCD 및 마이크로컨트롤러를 포함했다.
제어 회로(76)는 휴대폰(10) 내에 마운팅되는 인터페이스 보드(74) 상에 포함된다. 뿐만 아니라, 이하에 설명되는 바와 같이, 제어 회로(76)는 프로그램가능한 마이크로컨트롤러 U2(도 8)를 포함한다. 제어 회로(76)는 종래 폰 회로(38)와 전기적 통신 상태에 있고, 다이렉트 뷰 디스플레이(34, 도 1a)에 대해 비주얼 데이터를 생성하는데 이용되는 동일한 신호를, 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)의 광 밸브(64, 도 1b)를 구동하는데 적합한 포맷으로 변환한다.
예시적 실시예에서, 종래 폰 회로(38)가 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 3a)의 광 밸브(64, 도 1b)를 직접적으로 구동할 수 없으므로 제어 회로(76)가 요구된다. 예시적 실시예에서, 이전에 식별된 유니덴 무선 폰의 종래 폰 회로(38)는 4 와이어 직렬 구성을 이용하고, 이는 종래 회로(76)에 의해 광 밸브(64, 도 1b)를 구동하는데 적합한 4비트 병렬 인터페이스로 변환되었다. 그러나, 제어 회로(76)는 2, 3 또는 4 와이어 병렬 구성을 포함하는 임의의 종래 폰 회로로부터 신호를 변환하도록 구성될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 블록도는 종래 폰 회로(38)로부터의 신호가 이미지 프로젝션 시스템(44, 도 1b)의 광 밸브(64, 도 1b)를 직접적으로 구동하는데 이용되는 다른 인터페이스를 예시하고 있다. 이 경우에, 다이렉트 뷰 디스플레이(34, 도 1a) 및 광 밸브(도 1b)는 동일한 인터페이스를 이용한다. 또 하나의 대안으로서, 다이렉트 뷰 디스플레이(34, 도 1a)가 광 밸브(64, 도 1b)와 다른 인터페이스를 이용하는 경우, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러 U2는 광 밸브(64, 도 1b)를 구동하 는데 필요한 신호를 변환하도록 프로그래밍될 수 있다.
도 8을 참조하면, 인터페이스 보드(74) 및 제어 회로(76)가 예시되어 있다. 제어 회로(76)는 이미지 프로젝션 시스템(44)의 동작 동안에 수 개의 기능들을 수행한다. 제어 회로(76)의 제1 기능은 광 밸브(64, 도 1b)를 초기화하고 시동시 정확한 레지스터 세팅을 로딩하는 것이다. 이러한 측면에서, 광 밸브(64, 도 6a)의 드라이버 칩(124, 도 6a)은 제2 이미지(46, 도 3b)를 표시하기 위한 다른 옵션을 가지고 있고, 제어 회로(76)는 시동 시에 이들 옵션들을 선택하고 로딩하는데 이용된다.
제어 회로(76)의 제2 기능은 폰 회로(38, 도 1b)로부터 직렬 데이터를 취하여 이 데이터를 광 밸브(64, 도 1b)에 의해 요구되는 직렬 포맷으로 변환하는 것이다.
제어 회로(76)의 제3 기능은 광원(58, 도 1b)의 활성화를 제어하는 것이다. 원하는 경우, 광원(58, 도 1b)은 설정된 기간(예를 들면, 수 초 이상) 후에 활성화되고 이어서 호출자 대기 ID 신호의 초기 수신가 뒤따른다.
제어 회로(76)는 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(FPGA) 마이크로컨트롤러 U2 및 지원 컴포넌트를 포함한다. EPROM U1은 마이크로컨트롤러 U2에 대한 재프로그램가능한 구성 PROM을 포함한다. 소프트웨어는 EPROM U1에 로딩되고 시동 시 마이크로컨트롤러 U2에 로딩된다. 오실레이터 X1은 마이크로컨트롤러 U2에 연속 클럭 신호 및 시스템 클럭을 제공하는 오실레이터이다. 폰 회로(38, 도 1b)로부터의 클럭 신호가 대안으로 이용될 수 있지만, 오실레이터 X1은 주지된 클럭 신 호를 제공한다.
제어 회로(76)는 마이크로컨트롤러 U2에 전력을 제공하는 2.5 볼트 선형 레귤레이터 U4를 포함한다. 예시적 실시예에서는, 컴포넌트 U3이 이용되지 않는다. EPROM U1에 접속되는 인터페이스 보드(74) 상에는 6개의 핀들이 있다. 이들 핀들은 소프트웨어로의 업데이트를 허용하는 컴퓨터(도시되지 않음)에 접속된 케이블(도시되지 않음)을 통해 새로운 소프트웨어가 다운로딩될 수 있도록 허용한다. 인터페이스 보드(74)는 폰 회로(38, 도 1b)와의 전기적 통신 상태에 있는 입력 패드를 포함한다. 인터페이스 보드(74)는 광 밸드(64, 도 1b) 및 광원(58, 도 1b)과 전기적 통신 상태에 있는 출력 패드를 포함한다.
이하의 표 1은 인터페이스 보드(74) 상의 컴포넌트들을 식별한다. 뿐만 아니라, 도 8의 점선으로 된 회로 트레이스는 인터페이스 보드(74) 상의 컴포넌트들의 상호접속을 예시하고 있다. 표 1에서, 공급자 "Digi-Key"는 MN, Thief River Falls의 Digi-Key 주식회사이다.
인터페이스 보드 컴포넌트
지정자 설명 공급자 부품 번호
VR1 10㏀ 3MM 전위차계 Digi-Key 303UC103ECT-ND
R2 5.6㏀ 0603 SMT 저항기 Digi-Key 3115.6KGCT-ND
R57 5.6㏀ 0603 SMT 저항기 Digi-Key 3115.6KGCT-ND
C1 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C2 미사용
C3 미사용
C4 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C5 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C6 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C7 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C8 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C9 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C10 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C11 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C12 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C13 805 1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2314CT-ND
C14 805 1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2314CT-ND
C15 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
C16 603 0.1㎌ 세라믹 커패시터 Digi-Key PCC2277CT-ND
J1 폰 커넥터 No 컴포넌트 0.05″피치 패드 솔더 와이어
J2 LCD 커넥터 No 컴포넌트 0.05″ 피치 패드 솔더 와이어
J3 헤더 커넥터 0.100″ 피치 Digi-Key A26508-ND
U1 Xc18V512SO20C 구성 PROM Digi-Key 122-1240-ND
U2 Xilinx Spartan II Digi-Key 122-1219-ND
U3 미사용
U4 2.5V 선형 레귤레이터 Digi-Key LP39851M5-2.5CT-ND
X1 8.0 MHz 오실레이터 Digi-Key 300-7204-1-ND
도 9에서, 마이크로컨트롤러 U2가 분리되어 예시되어 있다. 예시된 실시예에서, 마이크로컨트롤러 U2는 CA, San Jose의 Xilinx 주식회사에 의해 제조된 Xilinx Spartan II를 포함한다. 마이크로컨트롤러 U2는 폰 회로(38)를 가지는 원하는 인터페이스가 달성될 수 있도록 필드 프로그램가능하다.
도 9a-9c에서, 핀 아웃 및 핀 인 구성을 예시하는 마이크로컨트롤러 U2의 확대된 뷰가 예시되어 있다.
도 10에서 마이크로컨트롤러 EPROM U1의 전기적 개략도가 분리되어 예시되어 있다.
도 11에서, 마이크로컨트롤러 케이블 J3의 전기적 개략도가 분리되어 예시되어 있다.
도 12에서 OSC X1(오실레이터)의 전기적 개략도가 분리되어 예시되어 있다.
도 13에서, 전위차계 VR1의 전기적 개략도가 분리되어 예시되어 있다.
도 14에서, 디커플링 커패시터 C10의 전기적 개략도가 예시되어 있다.
도 15에서, 디커플링 커패시터 C6의 전기적 개략도가 예시되어 있다.
도 16에서, 마이크로컨트롤러 U2에 대한 2.5볼트 선형 레귤레이터 V4의 전기적 개략도가 예시되어 있다.
도 17을 참조하면, 광원(58)을 펄싱하기 위한 펄싱 회로(108)가 예시되어 있다. 펄싱 회로(108)는 고 전류에 이어서 저 전류 또는 무전류가 따르도록 광원(58)에 구동 전류를 펄싱하도록 구성된다. 이것은 제1 세기(즉, 밝은)로부터 제2 세기(즉, 어두운)로 제2 비주얼 이미지(46, 도 3b)를 펄싱하는 것이다. 이것은 정 전류에 비해 전력 소비 및 열 생성을 감소시킨다. 펄싱 회로(108)는 제어 신호에 응답하여 광원(58)에 전류를 사이클링하도록 구성된 트랜지스터 Q1을 포함한다. 예시된 실시예에서, 트랜지스터 Q1은 부품번호 IRLL-2705CT-ND로서 Digi-Key로부터 가용한, LED 제어를 위한 N-채널 MOSFET을 포함한다.
그러므로, 본 발명은 개선된 휴대폰 및 휴대폰에서 데이터를 표시하기 위한 개선된 방법을 제공한다. 본 발명은 본 기술분야의 당업자들에게 자명한 바와 같이, 특정 양호한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 특정 변경 및 변형들은 이하의 청구범위에 정의된 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고서도 이루어질 수 있다.

Claims (106)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 휴대폰으로서,
    양방향 대화를 수행하기 위해 사용자의 귀 근처에서 잡도록 구성된 핸드셋; 및
    상기 핸드셋이 귀 근처에 잡혀 있고 대화를 중단하지 않는 상태에서, 사용자에 의해 뷰잉가능하고 상기 핸드셋으로부터 물리적으로 분리된 뷰잉 표면 상에 상기 핸드셋으로부터의 비주얼 이미지를 프로젝팅하도록 구성된 상기 핸드셋 상의 프로젝션 시스템
    을 포함하고,
    상기 핸드셋 및 프로젝션 시스템은 상기 사용자에 의한 뷰잉을 위해 비주얼 이미지를 로케이팅하고, 상기 대화를 중단하지 않는 상태에서 상기 사용자에 의한 귀 주위에서의 상기 핸드셋의 조작에 의해 상기 비주얼 이미지의 위치, 크기 및 초점을 제어하도록 구성되고,
    상기 핸드셋의 방향(orientation)을 적어도 4가지 다른 위치에서 감지하도록 구성된 상기 핸드셋 상의 복수의 센서를 구비하는 방향 디바이스를 더 포함하고, 상기 폰은 상기 핸드셋의 방향 함수로서 상기 비주얼 이미지를 오리엔팅할 수 있는 휴대폰.
  6. 삭제
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  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 휴대폰으로서,
    양방향 대화를 수행하기 위해 사용자의 귀 근처에서 잡도록 구성된 핸드셋;
    데이터를 나타내는 신호를 처리하도록 구성된 마이크로컨트롤러를 포함하는 상기 핸드셋 상의 제어 회로;
    상기 신호에 응답하여 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 문자 블록을 구비하는 상기 제어 회로와 신호 통신하는 상기 핸드셋 상의 액정 디스플레이;
    상기 패턴을 처리하여 상기 핸드셋으로부터 물리적으로 분리된 뷰잉 표면 상에 상기 핸드셋으로부터 프로젝팅되는 이미지를 상기 귀 주위에서의 상기 핸드셋의 이동에 의해 상기 프로젝팅되는 이미지의 위치(location), 초점 및 크기가 제어되어 프로젝팅하고, 상기 액정 디스플레이에 광을 보내도록 구성되는 상기 핸드셋 상의 옵틱 세트; 및
    상기 사용자가 대고 있는 상기 핸드셋의 방향을 감지하도록 구성된 상기 핸드셋 상의 방향 감지 디바이스 - 상기 방향 감지 디바이스 및 상기 옵틱 세트는 상기 핸드셋의 방향에 관계없이 상기 사용자에 의해 좌측에서 우측으로의 판독을 위해 상기 프로젝팅된 이미지를 오리엔팅하도록 구성됨 -
    를 포함하는 휴대폰.
  11. 제10항에 있어서, 상기 옵틱 세트는 적어도 10루멘스의 광을 생성하도록 구성된 광원, 및 상기 광을 콜리메이팅(collimate)하여 상기 문자 블록으로 지향하도록 구성된 적어도 하나의 옵틱 소자를 포함하는 휴대폰.
  12. 제10항에 있어서, 문자 블록 각각은 글자와 숫자 모두를 형성하도록 구성된 휴대폰.
  13. 제10항에 있어서, 상기 문자 블록은 적어도 840 픽셀의 액정 디스플레이 상의 액티브 영역을 형성하는 휴대폰.
  14. 제10항에 있어서, 광원은 상기 액정 디스플레이에 광을 제공하고, 열 싱크로서 구성된 기판, 소프트 젤(soft gel)에 의해 덮여지는 기판 칩 상의 LED, 및 상기 젤과 물리적으로 접촉되는 렌즈를 포함하는 휴대폰.
  15. 제10항에 있어서, 상기 액정 디스플레이는 칩 온 글래스 디스플레이(chip on glass display)를 포함하는 휴대폰.
  16. 제10항에 있어서, 상기 액정 디스플레이에 광을 보내도록 구성된 광원을 더 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 광원을 펄싱하도록(pulse) 구성된 펄싱 회로(pulsing circuit)를 포함하는 휴대폰.
  17. 휴대폰에서 데이터를 표시하기 위한 방법으로서,
    양방향 대화를 수행하기 위해 사용자의 귀 근처에서 잡도록 구성된 핸드셋을 제공하는 단계;
    상기 핸드셋이 귀 근처에 잡혀 있고 대화를 중단하지 않는 상태에서, 상기 사용자에 의해 뷰잉가능하고 상기 핸드셋으로부터 물리적으로 분리된 뷰잉 표면 상에 상기 데이터의 비주얼 이미지를 시선성(direct line of sight)으로 프로젝팅하도록 구성된 상기 핸드셋 상의 프로젝션 시스템을 제공하는 단계;
    상기 사용자가 잡고 있는 핸드셋의 방향을 적어도 3가지의 다른 위치에서 감지하도록 구성된 방향 감지 디바이스를 상기 핸드셋에 제공하는 단계; 및
    상기 프로젝션 시스템 및 상기 방향 감지 디바이스를 이용하여 상기 양방향 대화 동안에 상기 뷰잉 표면 상에 상기 비주얼 이미지를 좌측에서 우측으로 판독하도록 프로젝팅하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 프로젝션 시스템은 상기 비주얼 이미지를 표현하는 패턴을 생성하도록 구성된 광 밸브, 및 상기 패턴을 상기 비주얼 이미지의 미러 이미지로 처리하고 상기 미러 이미지를 상기 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하도록 구성된 적어도 하나의 옵틱 세트를 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 핸드셋은 전방 표면, 마이크로폰 및 스피커를 포함하고, 상기 비주얼 이미지는 형성 단계 동안에 상기 전방 표면에 직교하면서 상기 스피커로부터 상기 마이크로폰을 향해 연장하는 방향으로 프로젝팅되는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 핸드셋은 개구를 포함하고, 상기 프로젝팅하는 단계는 상기 개구를 통해 상기 비주얼 이미지를 프로젝팅하는 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 사용자의 귀 근처에서 상기 휴대폰을 잡는 단계; 및
    상기 잡는 단계 동안에 상기 양방향 대화를 수행하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 프로젝팅하는 단계는 상기 잡는 단계 및 상기 양방향 대화를 수행하는 단계를 수행하는 동안에 상기 프로젝팅된 이미지를 상기 귀 주변의 상기 휴대폰의 이동에 의해 제어되는 상기 핸드셋으로부터 상기 뷰잉 표면으로 연장하는 벡터를 따라 뷰잉 표면에 프로젝팅하는 것을 포함하는 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 뷰잉 표면은 신체, 의류 또는 가구를 포함하는 방법.
  23. 삭제
  24. 휴대폰에서 데이터를 표시하기 위한 방법으로서,
    상기 데이터를 나타내는 이미지 - 상기 이미지는 폰을 이용하는 폰 대화 동안에 사용자에 의해 뷰잉가능하고 판독가능함 - 를 핸드셋으로부터 물리적으로 분리된 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하도록 구성된 데이터 프로젝션 시스템을 구비한 폰을 제공하는 단계;
    사용자의 귀 근처에서 상기 폰을 잡는 단계;
    상기 잡는 단계 동안에 양방향 대화를 수행하는 단계; 및
    대화를 중단하지 않는 상태에서, 상기 잡는 단계 및 양방향 대화를 수행하는 단계를 수행하는 동안에, 상기 귀 주위에서 상기 폰의 이동에 의해 제어되고 상기 핸드셋으로부터 상기 뷰잉 표면으로 연장하는 벡터를 따라 상기 이미지를 상기 뷰잉 표면 상에 프로젝팅하는 단계
    를 포함하고,
    상기 잡는 단계 동안에 상기 폰의 적어도 4가지 다른 위치를 감지하는 단계; 및
    상기 감지 단계에 따른 제2 방향으로 상기 폰으로부터 상기 이미지를 프로젝팅하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
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