KR101822870B1 - 스마트 글래스 장치 - Google Patents

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KR101822870B1
KR101822870B1 KR1020160161252A KR20160161252A KR101822870B1 KR 101822870 B1 KR101822870 B1 KR 101822870B1 KR 1020160161252 A KR1020160161252 A KR 1020160161252A KR 20160161252 A KR20160161252 A KR 20160161252A KR 101822870 B1 KR101822870 B1 KR 101822870B1
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류병철
박창현
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주식회사 티오이십일콤즈
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Abstract

본 발명은 스마트 글래스 장치에 관한 것으로, 글래스 테두리의 상단에 배치되고 한쪽 눈을 위한 영상을 투사하는 디지털 광 처리부(DLPU, Digital Light Processing Unit), 상기 디지털 광 처리부로부터 연장되어 상기 글래스 테두리로부터 상기 한쪽 눈 방향으로 돌출되어 상기 투사된 영상을 반사 확대하는 영상 광학부(Image Optical Unit) 및 상기 한쪽 눈 앞에 배치되고 상기 반사 확대된 영상을 수신하여 상기 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 곳에서 영상을 볼 수 있도록 하는 렌즈부(Lens Unit)를 포함한다.

Description

스마트 글래스 장치{SMART GLASS APPARATUS}
본 발명은 스마트 글래스 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DLP 광학계와 이중 곡면 처리 기법을 이용하여 렌즈에 투사된 영상을 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 곳에서 볼 수 있는 스마트 글래스 장치에 관한 것이다.
종래의 스마트 안경은 스마트폰과 연동되거나 또는 이외의 통신망을 통해 수신한 영상을 사용자가 착용하는 위치에 바로 영상이 투사되어 사용자가 영상을 볼 수 있도록 구성되는 안경을 의미한다. 종래의 스마트 안경은 사용자의 시야가 항상 위로 향해야 하므로 눈의 피로도가 높고, 전방을 계속 주시할 수 없으므로 사고의 위험이나 시력 저하를 초래할 수 있었다.
한국공개특허 제10-2016-0116590호는 스마트 와치와 스마트 안경 간의 연동에 관한 것으로, 스마트 안경에서 표시되는 영상이 스마트 와치에 그대로 전송되어 표시되고, 이 스마트 와치 상에서 해당 영상을 조작하여서 다시 스마트 안경에 표시하는 기술에 대하여 개시한다.
한국공개특허 제10-2016-0093777호는 프로젝터부 연동 카메라부를 포함하는 스마트 안경에 관한 것으로, 프로젝터부에 의해 프레임부로부터 전방을 향해 조사되는 영상을 카메라부로 촬영하여 스마트 안경에 대한 제어신호를 생성하는 기술에 대하여 개시한다.
1. 한국공개특허 제10-2016-0116590호(2016.10.10) 2. 한국공개특허 제10-2016-0093777호(2016.08.09)
본 발명의 일 실시예는 렌즈에 투사된 영상을 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 위치에서 볼 수 있는 스마트 글래스 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 DLP 광학계와 이중 곡면 처리 기법을 이용하여 렌즈에 영상을 투사할 수 있는 스마트 글래스 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 영상이 투사되는 위치와 사용자가 영상을 볼 수 있는 위치를 다르게 함으로써 사용자의 시력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 스마트 글래스 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 DLP 광학모듈에서 방출되는 광원으로 영상을 송출함으로써 최대한 손실 없이 영상을 투사할 수 있는 스마트 글래스 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 스마트 글래스 장치는 글래스 테두리의 상단에 배치되고 한쪽 눈을 위한 영상을 투사하는 디지털 광 처리부(DLPU, Digital Light Processing Unit), 상기 디지털 광 처리부로부터 연장되어 상기 글래스 테두리로부터 상기 한쪽 눈 방향으로 돌출되어 상기 투사된 영상을 반사 확대하는 영상 광학부(Image Optical Unit) 및 상기 한쪽 눈 앞에 배치되고 상기 반사 확대된 영상을 수신하여 상기 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 곳에서 영상을 볼 수 있도록 하는 렌즈부(Lens Unit)를 포함한다.
상기 디지털 광 처리부는 글래스의 착용 방향을 센싱하는 자이로센서를 포함하여 상기 착용 방향의 변경 정도를 기초로 상기 영상의 송출을 제어할 수 있다. 상기 디지털 광처리부는 상기 변경 정도에 따른 착용 방향에 따라 상기 영상의 송출 가부를 결정하고, 상기 영상의 송출이 결정되면 상기 착용 방향의 변경 속도에 따라 상기 송출될 영상의 프레임 개수를 결정할 수 있다.
상기 영상 광학부는 상기 투사된 영상에 경사지게 배치되어 상기 투사된 영상을 상기 렌즈부 방향으로 반사하는 미러, 상기 투사된 영상을 상기 미러로 가이드하는 제1 렌즈 및 상기 반사된 영상을 확대하여 상기 렌즈부에 제공하는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 렌즈부는 상기 반사 확대된 영상을 수신하는 수직면과 중심에서 가장 볼록하고 상기 수직면과 다른 두께의 볼록한 형상을 형성하는 볼록면을 가지는 제1 비구면 렌즈 및 상기 제1 비구면 렌즈의 중심에서 접촉되고 제1 곡면을 가지는 접촉면과 중심에서 가장 오목하고 상기 접촉면과 다른 두께의 오목한 형상을 형성하도록 제2 곡면을 가지는 오목면을 가지는 제2 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 렌즈부는 상기 제1 및 제2 비구면 렌즈들의 비접촉면을 진공으로 형성한 렌즈 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 곡면은 아래의 수학식에 의한 반지름을 통해 형성된 구면에 해당할 수 있다.
[수학식]
Figure 112016117377692-pat00001
(여기에서, S1은 제1 곡면의 반지름, D는 지름,
Figure 112016117377692-pat00002
, α는 상수)
상기 제2 곡면은 아래의 수학식에 의해 형성된 타원의 장축을 중심으로 한 곡면에 해당할 수 있다.
[수학식]
Figure 112016117377692-pat00003
(여기에서, S2은 제2 곡면의 장축, M은
Figure 112016117377692-pat00004
, α는 상수)
실시예들 중에서, 스마트 글래스 장치는 상기 글래스 테두리에 장착되어 전면을 촬상하여 촬상 영상을 생성하는 카메라부 및 상기 촬상 영상을 통해 주변 정보를 생성하고, 상기 디지털 광 처리부가 상기 주변 정보를 상기 영상으로 제공하도록 하는 제어부를 더 포함한다.
실시예들 중에서, 스마트 글래스 장치는 상기 제어부에 주변의 소리 신호를 제공하는 마이크부, 상기 제어부로부터 제공된 알림 신호를 출력하는 스피커부 및 상기 제어부를 통해 스마트폰 또는 스마트 워치와의 통신을 수행하는 무선 통신부를 더 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 장치는 렌즈에 투사된 영상을 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 위치에서 볼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 장치는 DLP 광학계와 이중 곡면 처리 기법을 이용하여 렌즈에 영상을 투사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 장치는 영상이 투사되는 위치와 사용자가 영상을 볼 수 있는 위치를 다르게 함으로써 사용자의 시력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 장치는 DLP 광학모듈에서 방출되는 광원으로 영상을 송출함으로써 최대한 손실 없이 영상을 투사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 시스템을 요약적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 스마트 글래스 장치의 영상 투사과정을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 스마트 글래스 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 4는 도 1에 있는 스마트 글래스 장치를 통한 스마트 정보 표시 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 시스템을 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 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, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 시스템을 요약적으로 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 스마트 글래스 시스템(100)은 사용자가 착용할 수 있고, 한쪽 눈을 통해 영상을 볼 수 있는 스마트 글래스에 해당하는 스마트 글래스 장치(300)를 포함한다.
스마트 글래스 장치(300)는 스마트기기와 연동되어 스마트기기로부터 수신한 영상 또는 스마트 글래스에 장착된 카메라로 전면을 촬상한 촬상 영상을 시각적으로 표현할 수 있는 장치에 해당할 수 있고, 예를 들어, 스마트기기는 스마트폰 또는 스마트 워치(Smart Watch)에 해당할 수 있다. 스마트 글래스 장치(300)는 스마트기기와 블루투스(Bluetooth), 무선랜(Wireless LAN) 중에서 선택된 적어도 하나의 근거리 무선통신 방식을 통해 연동될 수 있다.
스마트 글래스 장치(300)는 사용자의 한쪽 눈에서 특정 거리만큼 떨어진 위치에 보임 영상(250)을 제공할 수 있고, 여기에서, 보임 영상(250)은 사용자가 볼 수 있는 영상에 해당한다. 일 실시예에서, 스마트 글래스 장치(300)는 스마트기기로부터 수신한 영상 또는 촬상 영상에 해당하는 실제 영상(즉, 맺힘 영상(240))을 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에 투사하지만, 사용자가 볼 수 있는 보임 영상(250)은 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈를 통과한 후 특정 거리 떨어진 위치에서 보일 수 있다.
이러한 스마트 글래스 장치(300)의 영상 투사방법은 사용자 눈의 피로를 줄임으로써 시력이 저하되는 것을 예방할 수 있고, 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에 영상을 표시하면서도 전방을 항상 주시할 수 있는 시스루 타입(See-Through Type)을 이용하므로 사고의 위험도 감소시킬 수 있다.
이하, 스마트 글래스 장치(300)와 관련한 보다 상세한 설명은 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1에 있는 스마트 글래스 장치의 영상 투사과정을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 스마트 글래스 장치(300)는 영상 처리부(200)를 포함한다. 영상 처리부(200)는 사용자가 한쪽 눈을 통해 영상을 볼 수 있도록 영상을 처리할 수 있고, 디지털 광 처리부(DLPU, Digital Light Processing Unit)(210), 영상 광학부(Image Optical Unit)(220) 및 렌즈부(Lens Unit)(230)를 포함한다.
영상 처리부(200)는 디지털 광 처리부(210)와 영상 광학부(220)를 통해 맺힘 영상(240)이 생성되는 경우, 생성된 맺힘 영상(240)을 사용자가 볼 수 있는 보임 영상(250)으로 처리하여 제공할 수 있다.
이하, 영상 처리부(200)와 관련한 구성을 보다 상세히 설명한다.
디지털 광 처리부(DLPU, Digital Light Processing Unit)(210)는 DLP(Digital Light Processing) 광학모듈을 통해 구현될 수 있고, 스마트 글래스 테두리의 상단에 배치되어 사용자의 한쪽 눈을 위한 영상을 투사할 수 있다. 보다 구체적으로, 디지털 광 처리부(210)는 DLP 광학모듈에서 방출되는 광원을 사용하여 영상을 송출할 수 있고, 송출된 영상을 최대한 손실 없이 스마트 글래스 장치(300)에 투사할 수 있다.
디지털 광 처리부(210)는 일측에 자이로센서(212) 및 조도센서(214)를 포함한다. 자이로센서(212)는 사용자의 동작을 감지하여 스마트 글래스의 착용 방향을 센싱할 수 있고, 디지털 광 처리부(210)는 자이로센서(212)를 통해 센싱된 착용 방향의 변경 정도를 기초로 영상의 송출을 제어할 수 있다. 변경 정도는 자이로센서(212)를 통해 센싱된 착용 방향의 변경 각에 따라 결정될 수 있고, 예를 들어, 변경 정도는 사용자 헤드(Head)의 흔들림 정도, 움직임 속도 또는 상하좌우의 빠른 돌림 정도에 해당할 수 있다. 착용 방향의 변경 각은 아래의 [수학식1]을 통해 결정될 수 있다.
[수학식1]
Figure 112016117377692-pat00005
(여기에서, Cangle은 착용 방향의 변경 각, t1과 t2는 단위 시간, W는 자이로센서의 각속도, Di는 스마트 글래스의 착용 방향)
디지털 광 처리부(210)는 [수학식1]을 통해 산출된 변경 각을 이용하여 착용 방향의 변경 정도를 획득할 수 있고, 획득한 변경 정도를 기초로 영상의 송출을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 디지털 광 처리부(210)는 스마트 글래스 장치(300)를 착용한 사용자 헤드의 움직임 속도에 따라 영상의 송출을 제어할 수 있다. 예를 들어, 디지털 광 처리부(210)는 사용자 헤드 움직임 속도가 점점 빨라지는 경우 영상이 송출되는 속도를 늦출 수 있고, 디지털 광 처리부(210)는 사용자 헤드 움직임 속도가 점점 느려지는 경우 영상이 송출되는 속도를 높일 수 있다.
디지털 광 처리부(210)는 착용 방향의 변경 정도에 따라 영상의 송출 가부를 결정할 수 있고, 예를 들어, 사용자 헤드 흔들림이 심하거나 상하좌우의 빠른 돌림이 감지되면 영상을 송출하지 않을 수 있다.
디지털 광 처리부(210)는 영상의 송출이 결정되면 착용 방향의 변경 속도에 따라 송출될 영상의 프레임 개수를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 디지털 광 처리부(210)는 착용 방향의 변경 속도에 따라 특정 시간 동안 송출될 영상의 프레임 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 디지털 광 처리부(210)는 착용 방향의 변경 속도의 변화가 거의 없거나 느려지는 경우 1초에 10개의 영상 프레임을 송출할 수 있다. 다른 예를 들어, 디지털 광 처리부(210)는 착용 방향의 변경 속도가 빨라지는 경우 1초에 3개의 영상 프레임을 송출하거나 송출하지 않을 수 있다. 즉, 디지털 광 처리부(210)는 송출될 영상의 프레임 개수를 착용 방향의 변경 속도에 반비례하여 결정할 수 있다.
디지털 광 처리부(210)는 조도센서(214)를 통해 영상의 밝기를 조정할 수 있고, 조도센서(214)는 사용자 주변환경의 밝기에 따라 스마트 글래스를 통해 보여지는 영상(보임 영상(250))의 밝기를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 조도센서(214)는 사용자의 주변환경이 밝은 곳에서는 영상의 조명을 밝게 조절할 수 있고, 어두운 곳에서는 영상의 조명을 어둡게 조절할 수 있다.
영상 광학부(Image Optical Unit)(220)는 디지털 광 처리부(210)로부터 연장되고, 스마트 글래스 테두리로부터 한쪽 눈 방향으로 돌출되어 디지털 광 처리부(210)에 의해 투사된 영상을 반사 확대할 수 있고, 영상 광학부(220)는 제1 렌즈(222), 제2 렌즈(224) 및 미러(226)를 포함한다.
영상 광학부(220)는 제1 렌즈(222), 제2 렌즈(224) 및 미러(226)를 통해 맺힘 영상(240)을 생성하여 렌즈부(230)에 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 렌즈(222)는 디지털 광 처리부(210)로부터 투사된 영상을 미러(226) 방향으로 송출되도록 가이드 할 수 있다. 미러(226)는 투사된 영상에 경사되게 배치되어 투사된 영상을 렌즈부(230) 방향으로 반사하여 제2 렌즈(224)에 제공할 수 있고, 제2 렌즈(224)는 미러(226)를 통해 반사된 영상을 확대하여 렌즈부(230)에 제공할 수 있다.
렌즈부(Lens Unit)(230)는 제1 비구면 렌즈(232), 제2 비구면 렌즈(234) 및 렌즈 하우징(236)을 포함하고, 예를 들어, 제1 비구면 렌즈(232) 및 제2 비구면 렌즈(234)는 플라스틱 재질을 사용함으로써 스마트 글래스 장치(300)를 경량화할 수 있다.
렌즈부(230)는 한쪽 눈 앞에 배치되어 사용자가 영상을 볼 수 있도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 렌즈부(230)는 영상 광학부(220)를 통해 반사 확대된 영상을 수신하여 맺힘 영상(240)을 생성할 수 있고, 여기에서, 맺힘 영상(240)은 디지털 광 처리부(210)에 의해 투사되고 영상 광학부(220)에 의해 반사 확대된 영상으로 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에 투사되는 영상을 의미한다.
렌즈부(230)는 사용자의 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 곳에서 맺힘 영상(240)을 볼 수 있도록 보임 영상(250)을 투사할 수 있고, 여기에서, 보임 영상(250)은 사용자의 한쪽 눈을 통해 볼 수 있는 영상을 의미한다. 일 실시예에서, 스마트 글래스 장치(300)는 렌즈부(230)에서 약 50cm 떨어진 위치에 보임 영상(250)을 투사하여 사용자에게 제공할 수 있고, 여기에서, 특정 거리는 50cm에 한정되지 않는다.
제1 비구면 렌즈(232)는 수직면과 볼록면으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 비구면 렌즈(232)의 수직면은 영상 광학부(220)로부터 반사 확대된 영상을 수신할 수 있고, 제1 비구면 렌즈(232)의 볼록면은 중심에서 가장 볼록하고 수직면과 다른 두께의 볼록한 형상을 형성할 수 있다.
제2 비구면 렌즈(234)는 접촉면과 오목면으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 비구면 렌즈(234)의 접촉면은 제1 비구면 렌즈(232)의 중심에서 접촉되고 제1 곡면으로 형성될 수 있고, 제1 곡면은 아래의 [수학식2]에 의한 반지름을 통해 형성된 구면에 해당할 수 있다.
[수학식2]
Figure 112016117377692-pat00006
(여기에서, S1은 제1 곡면의 반지름, D는 지름,
Figure 112016117377692-pat00007
, α는 상수)
제2 비구면 렌즈(234)의 오목면은 가장 오목하고 접촉면과 다른 두께의 오목한 형상을 형성하도록 제2 곡면을 가질 수 있고, 제2 곡면은 아래의 [수학식3]에 의해 형성된 타원의 장축을 중심으로 한 곡면에 해당할 수 있다.
[수학식3]
Figure 112016117377692-pat00008
(여기에서, S2은 제2 곡면의 장축, M은
Figure 112016117377692-pat00009
, α는 상수)
즉, 렌즈부(230)는 이중 곡면 처리 기법을 이용하여 맺힘 영상(240)이 투사된 위치가 아닌 다른 위치에 보임 영상(250)을 투사할 수 있다.
렌즈 하우징(236)은 제1 비구면 렌즈(232) 및 제2 비구면 렌즈(234)들의 비접촉면을 진공으로 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 렌즈부(230)는 비접촉면을 진공으로 형성한 렌즈 하우징(236)을 통해 스마트 글래스 렌즈의 강도를 높일 수 있다.
도 3은 도 1에 있는 스마트 글래스 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 스마트 글래스 장치(300)는 영상 처리부(200), 카메라부(310), 마이크부(320), 스피커부(330), 무선통신부(340), 메모리부(350) 및 제어부(360)를 포함한다.
영상 처리부(200)는 디지털 광 처리부(210)의 DLP 광학모듈을 이용하여 한쪽 눈을 위한 영상을 투사할 수 있고, 투사된 영상을 송출하기 위해 사용자의 착용 방향을 센싱할 수 있다.
보다 구체적으로, 영상 처리부(200)는 자이로센서(212)를 이용하여 착용 방향을 센싱할 수 있고, 센싱된 착용 방향의 변경 정도를 획득함으로써 투사된 영상의 송출을 제어할 수 있다. 영상 처리부(200)는 사용자 헤드 움직임에 따른 흔들림 정도 또는 상하좌우의 빠른 돌림 정도를 기초로 영상을 송출하는 속도를 조절할 수 있고, 송출될 영상의 프레임 개수를 결정할 수 있다.
영상 처리부(200)는 디지털 광 처리부(210)로부터 투사된 영상을 영상 광학부(220)를 통해 반사 확대할 수 있고, 반사 확대된 영상을 렌즈(230)에 제공하여 맺힘 영상(240)을 생성할 수 있다.
영상 처리부(200)는 생성된 맺힘 영상(240)을 사용자가 볼 수 있도록 보임 영상(250)으로 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 영상 처리부(200)는 보임 영상(250)을 스마트 글래스 장치(300)에서 특정 거리만큼 떨어진 곳에서 볼 수 있도록 할 수 있다.
영상 처리부(200)는 생성된 맺힘 영상(240)에 이중 곡면 처리 기법(또는 비구면 이중 접합 렌즈)를 이용하여 보임 영상(250)을 제공할 수 있고, 사용자는 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 보임 영상(250)을 보게 되어 시력이 저하되는 것을 예방할 수 있다. 여기에서, 비구면 이중 접합 렌즈는 제1 비구면 렌즈(232)와 제2 비구면 렌즈(234)에 해당할 수 있다.
즉, 맺힘 영상(240)은 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에 투사되지만, 사용자에게는 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에서 특정 거리만큼 떨어진 위치에서 영상이 보이는 효과를 줄 수 있다.
카메라부(310)는 스마트 글래스 테두리에 장착되어 전면을 촬상할 수 있고, 촬상 영상을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 카메라부(310)는 사용자의 착용 방향에 따라 주변환경을 촬상할 수 있고, 촬상된 촬상 영상을 사용자에게 제공할 수 있다. 제어부(360)는 촬상 영상을 통해 주변 정보를 생성할 수 있고, 디지털 광 처리부(210)가 주변 정보를 영상으로 제공하도록 할 수 있다.
마이크부(320)는 스마트 글래스를 착용하고 있는 사용자 주변의 소리 신호를 제어부(360)에 제공할 수 있다.
스피커부(330)는 제어부(360)로부터 제공된 알림 신호를 출력할 수 있고, 마이크(320)를 통해 입력된 사용자 주변의 소리 신호를 출력할 수 있다.
무선통신부(340)는 제어부(360)를 통해 스마트폰(510) 또는 스마트 워치(520)와의 통신을 수행할 수 있다.
메모리부(350)는 스마트 글래스 장치(300)와 스마트폰(510) 간의 통신 또는 스마트 글래스 장치(300)와 스마트 워치(520) 간의 통신이 수행될 때 발생되는 데이터들을 저장할 수 있다.
제어부(360)는 스마트 글래스 장치(300)의 전체적인 동작을 제어할 수 있고, 영상 처리부(200), 카메라부(310), 마이크부(320), 스피커부(330), 무선통신부(340) 및 메모리부(350) 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 스마트 글래스 장치를 통한 스마트 정보 표시 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4에서, 제어부(360)는 스마트폰(510) 또는 스마트 워치(520)에 해당하는 스마트기기로부터 무선통신부(340)를 통해 스마트 정보를 수신할 수 있고(단계 S410), 예를 들어, 스마트 정보는 네비게이션 정보, 전화 수신의 안내정보, 메시지 수신의 안내정보, 영상 또는 동영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자는 스마트폰(510) 또는 스마트 워치(520)를 이용하여 네비게이션 어플리케이션을 실행할 수 있고, 제어부(360)는 스마트폰(510) 또는 스마트 워치(520)에 해당하는 스마트 기기에서 실행되는 목표지점까지의 안내를 스마트 정보로서 수신할 수 있다.
제어부(360)는 실행된 네비게이션 어플리케이션을 통해 제공되는 출발지, 도착지, 소요시간, 도착시간, 다음 경로안내 정보, 총 거리정보 등과 같은 복수의 정보들 중에서 다음 경로안내 정보에 해당하는 정보를 수신하여 영상 처리부(200)에 제공할 수 있고, 영상 처리부(200)는 스마트 정보를 영상으로 변환하여 스마트 글래스 장치(300)에 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 다음 경로안내 정보는 [150m 앞 우회전]과 같은 정보를 텍스트와 이미지를 이용하여 시각적으로 표현된 스마트 정보에 해당할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제어부(360)는 스마트기기에서 실행되는 전화 수신의 안내를 스마트 정보로서 수신할 수 있고, 메시지 수신의 안내를 스마트 정보로서 수신할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(360)는 스마트기기에 전화 또는 메시지가 수신되는 경우 [전화 또는 메시지를 보낸 사용자 이름, 전화번호] 등과 같은 간단한 정보를 영상 처리부(200)를 통해 스마트 글래스 장치(300)에 디스플레이 하도록 할 수 있고, 영상 처리부(200)는 제어부(360)로부터 스마트 정보를 수신하여 [홍길동, 010-1234-5678]과 같은 스마트 정보를 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에 디스플레이 할 수 있다.
영상 처리부(200)는 스마트 정보를 영상으로 변환할 수 있다(단계 S420). 보다 구체적으로, 스마트 글래스 장치(300)는 스마트 정보가 소리 데이터(또는 소리 신호)를 포함하는 경우, 스마트 글래스에 배치된 스피커부(330)를 통해 착용 방향의 변화와 무관하게 소리 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디지털 광 처리부(210)는 스마트 글래스의 착용 방향을 센싱하여 스마트 정보에 해당하는 영상의 송출을 제어할 수 있고, 제어를 통해 송출될 영상의 프레임 개수를 결정하지만, 소리 데이터가 포함된 영상을 송출하는 경우에는 착용 방향의 변경 정도와 무관하게, 즉, 사용자 헤드의 흔들림이 심하거나 상하좌우의 빠른 돌림이 감지되어도 소리 데이터를 출력할 수 있다.
영상 처리부(200)는 스마트 글래스에 대한 착용 방향의 변화(또는 변화 정도)를 측정할 수 있다(단계 S430). 보다 구체적으로, 스마트 글래스 장치(즉, 스마트 글래스)(300)는 제1 비구면 렌즈(232) 및 제2 비구면 렌즈(234)를 포함할 수 있다. 제1 비구면 렌즈(232)는 영상을 수신하는 수직면과 중심에서 가장 볼록하고 수직면과 다른 두께의 볼록한 형상을 형성하는 볼록면으로 구성될 수 있다. 제2 비구면 렌즈(234)는 제1 비구면 렌즈(232)의 중심에서 접촉되고 제1 곡면을 가지는 접촉면과 중심에서 가장 오목하고 접촉면과 다른 두께의 오목한 형상을 형성하는 제2 곡면으로 구성될 수 있다.
영상 처리부(200)는 측정된 변화를 기초로 산출된 변화 정도를 반영하여 변환된 영상을 스마트 글래스 장치(300)를 통해 표시하는 것을 제어할 수 있다(단계 S440). 보다 구체적으로, 영상 처리부(200)는 변화 정도에 따른 변화 속도를 기초로 표시할 영상의 프레임 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(200)는 사용자의 빠른 움직임이 감지되면 영상을 느린 속도로 송출할 수 있고, 사용자의 느린 움직임이 감지되면 영상을 빠른 속도로 송출할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 영상 처리부(200)는 사용자의 빠른 움직임이 감지되면 1초에 3개의 영상 프레임을 표시하도록 결정할 수 있고, 사용자의 느린 움직임이 감지되면 1초에 10개의 영상 프레임을 표시하도록 결정할 수 있다.
제어부(360)는 스마트 글래스에 배치된 카메라부(310)를 통해 촬상된 촬상 영상을 수신하여 스마트기기에 송신할 수 있다(단계 S450). 보다 구체적으로, 제어부(360)는 스마트 정보가 스마트기기에 등록된 객체 형상, 위치 또는 텍스트에 관한 검출내용을 포함하는 경우 착용 방향의 변화와 무관하게 검출과 관련된 영상을 표시하도록 할 수 있다.
제어부(360)는 사용자로부터 정지 영상 촬영 명령이 수신되면 스마트 글래스 장치(300)에 배치된 카메라부(310)를 통해 획득된 영상에 스마트 정보를 오버레이하여 캡쳐 이미지를 영상 처리부(200)가 생성하도록 할 수 있고, 생성된 캡쳐 이미지를 스마트기기에 송신할 수 있다(단계 S460). 예를 들어, 정지 영상 촬영 명령은 마이크부(320)를 통해 사용자의 음성 신호를 검출함으로써 수신될 수 있고, 카메라부(310)를 통해 사용자의 제스처를 검출함으로써 수신될 수 있다.
제어부(360)는 사용자로부터 동영상 촬영 명령이 수신되면 스마트 글래스 장치(300)에 배치된 카메라부(310)를 통해 획득된 동영상과 사용자 음성 및 스마트 정보를 모두 결합하여 사용자 영상 기록을 생성할 수 있다(단계 S470). 예를 들어, 동영상 촬영 명령은 마이크부(320)를 통해 사용자의 음성 신호를 검출함으로써 수신될 수 있고, 카메라부(310)를 통해 사용자의 제스처를 검출함으로써 수신될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글래스 시스템을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 스마트 글래스 시스템(100)은 스마트 글래스 장치(300), 스마트폰(510) 및 스마트 워치(520)을 포함하고, 이들은 네트워크를 통해 연동될 수 있다.
스마트 글래스 장치(300)는 스마트기기와 연동되어 스마트기기로부터 수신한 영상 또는 스마트 글래스에 장착된 카메라로 전면을 촬상한 촬상 영상을 시각적으로 표현할 수 있는 장치에 해당할 수 있다. 스마트 글래스 장치(300)는 스마트기기와 블루투스(Bluetooth), 무선랜(Wireless LAN) 중에서 선택된 적어도 하나의 근거리 무선통신 방식을 통해 연동될 수 있다.
스마트 글래스 장치(300)는 사용자의 한쪽 눈에서 특정 거리만큼 떨어진 위치에 보임 영상(250)을 제공할 수 있고, 여기에서, 보임 영상(250)은 사용자가 볼 수 있는 영상에 해당한다. 일 실시예에서, 스마트 글래스 장치(300)는 스마트기기로부터 수신한 영상 또는 촬상 영상에 해당하는 실제 영상(즉, 맺힘 영상(240))을 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에 투사하지만, 사용자가 볼 수 있는 보임 영상(250)은 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈를 통과한 후 특정 거리 떨어진 위치에서 보일 수 있다.
이러한 스마트 글래스 장치(300)의 영상 투사방법은 사용자 눈의 피로를 줄임으로써 시력이 저하되는 것을 예방할 수 있고, 스마트 글래스 장치(300)의 렌즈에 영상을 표시하면서도 전방을 항상 주시할 수 있는 시스루 타입(See-Through Type)을 이용하므로 사고의 위험도 감소시킬 수 있다.
스마트폰(510) 및 스마트 워치(520)는 사용자에 의해 소유될 수 있고, 스마트 글래스 장치(300)와 연동된 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있다. 여기에서, 컴퓨팅 장치는 스마트폰(510)에 한정되지 않을 수 있다.
스마트폰(510) 및 스마트 워치(520)는 어플리케이션을 설치하거나 또는 실행할 수 있고, 사용자는 스마트폰(510) 및 스마트 워치(520)에 설치된 어플리케이션을 실행하여 스마트 정보를 스마트 글래스 장치(300)에 송신할 수 있다. 여기에서, 스마트 정보는 네비게이션 정보, 전화 수신의 안내정보, 메시지 수신의 안내정보, 영상 또는 동영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
스마트 글래스 장치(300)는 스마트폰(520) 및 스마트 워치(520)와 네트워크를 통해 연동되어 스마트 정보를 송수신할 수 있고, 스마트 정보를 보임 영상(250)으로 변환하여 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 한쪽 눈에서 특정 거리만큼 떨어진 위치에 디스플레이 된 보임 영상(250)을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 스마트 글래스 시스템
200: 영상 처리부 210: 디지털 광 처리부
212: 자이로센서 214: 조도센서
220: 영상 광학부 222: 제1 렌즈
224: 제2 렌즈 226: 미러
230: 렌즈부 232: 제1 비구면 렌즈
234: 제2 비구면 렌즈 236: 렌즈 하우징
240: 맺힘 영상 250: 보임 영상
300: 스마트 글래스 장치 310: 카메라부
320: 마이크부 330: 스피커부
340: 무선통신부 350: 메모리부
360: 제어부
510: 스마트폰 520: 스마트 워치

Claims (10)

  1. 글래스 테두리의 상단에 배치되고, 글래스의 착용 방향을 센싱하는 자이로센서를 포함하여 상기 착용 방향의 변경 정도를 기초로 영상의 송출을 제어하고, 상기 변경 정도에 따른 착용 방향에 따라 상기 영상의 송출 가부를 결정하고, 상기 영상의 송출이 결정되면 상기 착용 방향의 변경 속도에 따라 상기 송출될 영상의 프레임 개수를 결정하며 한쪽 눈을 위한 상기 영상을 투사하는 디지털 광 처리부(DLPU, Digital Light Processing Unit);
    상기 디지털 광 처리부로부터 연장되어 상기 글래스 테두리로부터 상기 한쪽 눈 방향으로 돌출되어 상기 투사된 영상을 반사 확대하는 영상 광학부(Image Optical Unit); 및
    상기 한쪽 눈 앞에 배치되고 상기 반사 확대된 영상을 수신하여 상기 한쪽 눈을 통해 특정 거리만큼 떨어진 곳에서 영상을 볼 수 있도록 하는 렌즈부(Lens Unit)를 포함하는 스마트 글래스 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 영상 광학부는
    상기 투사된 영상에 경사지게 배치되어 상기 투사된 영상을 상기 렌즈부 방향으로 반사하는 미러;
    상기 투사된 영상을 상기 미러로 가이드하는 제1 렌즈; 및
    상기 반사된 영상을 확대하여 상기 렌즈부에 제공하는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글래스 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 렌즈부는
    상기 반사 확대된 영상을 수신하는 수직면과 중심에서 가장 볼록하고 상기 수직면과 다른 두께의 볼록한 형상을 형성하는 볼록면을 가지는 제1 비구면 렌즈; 및
    상기 제1 비구면 렌즈의 중심에서 접촉되고 제1 곡면을 가지는 접촉면과 중심에서 가장 오목하고 상기 접촉면과 다른 두께의 오목한 형상을 형성하도록 제2 곡면을 가지는 오목면을 가지는 제2 비구면 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글래스 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 렌즈부는
    상기 제1 및 제2 비구면 렌즈들의 비접촉면을 진공으로 형성한 렌즈 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글래스 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 곡면은
    아래의 수학식에 의한 반지름을 통해 형성된 구면에 해당하는 것을 특징으로 하는 스마트 글래스 장치.
    [수학식]
    Figure 112016117377692-pat00010

    (여기에서, S1은 제1 곡면의 반지름, D는 지름,
    Figure 112016117377692-pat00011
    , α는 상수)
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 곡면은
    아래의 수학식에 의해 형성된 타원의 장축을 중심으로 한 곡면에 해당하는 것을 특징으로 하는 스마트 글래스 장치.
    [수학식]
    Figure 112016117377692-pat00012

    (여기에서, S2은 제2 곡면의 장축, M은
    Figure 112016117377692-pat00013
    , α는 상수)
  9. 제1항에 있어서,
    상기 글래스 테두리에 장착되어 전면을 촬상하여 촬상 영상을 생성하는 카메라부; 및
    상기 촬상 영상을 통해 주변 정보를 생성하고, 상기 디지털 광 처리부가 상기 주변 정보를 상기 영상으로 제공하도록 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글래스 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부에 주변의 소리 신호를 제공하는 마이크부;
    상기 제어부로부터 제공된 알림 신호를 출력하는 스피커부; 및
    상기 제어부를 통해 스마트폰 또는 스마트 워치와의 통신을 수행하는 무선 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글래스 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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