KR102492607B1 - 스포츠 고글 - Google Patents

Abstract

헤드 마운트 디스플레이 기능을 구비하는 스포츠 고글이 개시된다. 스포츠 고글은 사용자의 얼굴에 착용하기 위하여 한 쌍의 아암들과 한 쌍의 아암들을 연결하는 림과 림의 중앙부 하부에서 코받침이 결합하는 코받침 체결부를 구비하는 고글 프레임; 고글 프레임에 고정되는 디스플레이 장치; 디스플레이 장치의 영상이 사용자의 망막에 맺히도록 초점 거리를 조정하는 렌즈; 및 렌즈를 통과하는 영상을 사용자의 망막측으로 반사하는 빔스플리터를 포함한다.

Description

스포츠 고글{SPORTS GOGGLE}

본 발명의 실시예는 스포츠 고글에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 헤드 마운트 디스플레이를 구비하는 스포츠 고글에 관한 것이다.

헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display; HMD)는 안경처럼 얼굴에 착용하고 멀티미디어 콘텐츠의 영상을 사용자의 눈에 제공하는 디지털 디바이스를 말한다. HMD는 안경이나 고글에 결합되기도 한다.

현재 HMD는 단순한 디스플레이 기능을 넘어 증강현실(Augmented Reality) 기술 등과 조합되어 사용자에게 다양한 편의를 제공하기 위한 수단으로서 연구되고 있다. 또한, HMD는 외부 디지털 디바이스와 통신을 수행하여 콘텐츠를 출력하거나, 외부 디지털 디바이스를 위한 사용자 입력을 수신하거나 외부 디지털 디바이스와의 연동 작업을 지원한다.

이러한 HMD의 장점을 활용하기 위해, 스포츠 고글에도 HMD를 결합하고자 하는 다수의 연구가 진행 중이다. HMD가 장착된 스포츠 고글은 스포츠와 직간접으로 관련된 다양한 멀티미디어 콘텐츠를 안구를 통해 사용자에게 제공하는 것이 가능하다.

이와 같이, HMD를 장착한 스포츠 고글에 대한 요구가 증가하고 있으나, 아직까지 착용하기 쉽고 사용하기 편리한 제품에 대한 상용화가 미미하며, 따라서 새로운 HMD 장착 스포츠 고글이나 지능형(smart) 스포츠 고글에 대한 적극적인 연구개발 노력이 요구되고 있는 실정이다.

미국 등록특허공보 제7,192,137호(2007.03.20.) 국내 등록특허공보 제10-1549074호(2015.08.26.) 국내 등록특허공보 제10-1588402호(2016.01.19.)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 헤드 마운트 디스플레이(head mounted display, HMD)를 효과적으로 적용한 스포츠 고글을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 HMD를 탑재하고 다양한 기능을 제공할 수 있는 지능형(smart) 스포츠 고글을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스포츠 고글은, 사용자의 얼굴에 착용하기 위하여 한 쌍의 아암들과 상기 한 쌍의 아암들을 연결하는 림과 상기 림의 중앙부 하부에서 코받침이 결합하는 코받침 체결부를 구비하는 고글 프레임; 상기 고글 프레임에 고정되는 디스플레이 장치; 상기 디스플레이 장치의 영상이 상기 사용자의 망막에 맺히도록 초점 거리를 조정하는 렌즈; 및 상기 렌즈를 통과하는 영상을 상기 사용자의 눈으로 반사하는 빔스플리터를 포함한다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 고글 프레임에 착탈가능하게 결합하는 고글 렌즈를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 고글 프레임에 착탈가능하게 결합하는 윈도우 실드를 더 포함할 수 있다. 상기 고글 프레임의 림 양단과 상기 윈도우 실드 사이에는 습기 제거를 위한 홀이 구비될 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 디스플레이 장치와 상기 렌즈를 수납하여 지지하며 상기 고글 프레임의 림 중앙부의 브릿지에 결합하는 지지 블록을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 빔스플리터는 상기 지지 블록의 일측에 연결되고, 상기 빔스플리터의 중심부는 상기 지지 블록의 중앙이나 상기 고글 프레임의 정면부 중앙에서 제1 폭만큼 이격되고, 상기 사용자의 안구까지 제2 폭만큼 이격될 수 있다.

일실시예에서, 상기 빔스플리터는 상기 지지 블록에 착탈식으로 결합하며, 상기 사용자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈 중 어느 하나와 마주하도록 설치될 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 빔스플리터의 무게에 대응하여 상기 고글 프레임의 오른쪽 아암 또는 왼쪽 아암 중 어느 하나에 착탈가능하게 삽입되거나 결합하는 균형추를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 빔스플리터는 상기 고글 프레임의 전면에 대한 상기 렌즈의 커버 구조 또는 상기 렌즈의 전면 가림 구조를 구비할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 빔스플리터와 마주하는 상기 지지 블록의 개구부를 덮는 윈도우 커버 또는 투명 커버를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 한 쌍의 아암들 중 적어도 어느 하나에 결합하는 배터리; 및 상기 배터리의 전원 상태 표시나 충전 상태 표시를 위한 표시유닛을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 배터리의 충방전 단자에 병렬 연결되는 소켓; 및 상기 소켓의 포트를 덮는 소켓 커버를 더 포함할 수 있다. 상기 소켓의 포트는 상기 한 쌍의 아암들 중 어느 하나에 노출될 수 있다.

일실시예에서, 상기 배터리는 상기 한 쌍의 아암들 중 왼쪽 아암에 설치되는 제1 배터리와, 오른쪽 아암에 설치되는 제2 배터리를 구비할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리에 연결되는 인쇄회로기판들에서 상기 림을 통해 연장하는 연성인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 디스플레이 장치에 접속되고 상기 지지 블록에 수납되는 메인 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다. 상기 메인 인쇄회로기판은 상기 연성인쇄회로기판이 연결되는 커넥터를 구비하고, 상기 지지 블록은 일체형 또는 분리형의 상부 케이스를 구비할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 메인 인쇄회로기판에 접속되고 상기 지지 블록 상에서 외부에 노출되는 조도 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 조도 센서를 노출하는 지지 블록 또는 케이스의 적어도 일부분은 반투명 부재일 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 메인 인쇄회로기판에 접속되고 상기 지지 블록 상에서 외부에 노출되는 카메라를 더 포함할 수 있다. 상기 카메라를 노출하는 지지 블록 또는 케이스의 적어도 일부분은 투명 또는 반투명 부재일 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 메인 인쇄회로기판에 접속되고 상기 지지 블록 상에서 외부에 노출되는 적외선 센서를 더 포함할 수 잇다. 상기 적외선 센서를 노출하는 지지 블록 또는 케이스의 적어도 일부분은 투명 또는 반투명 부재일 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 한 쌍의 아암들 중 적어도 어느 하나에 설치되는 심박 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 심박 센서를 탑재되는 아암의 일부분은 상기 심박 센서를 외부에 노출시키는 투명 부재 또는 투명 영역을 구비할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 프로그램을 저장하는 메모리, 및 상기 메모리에 연결되어 상기 프로그램을 수행하는 프로세서를 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서 및 상기 메모리는 상기 메인 인쇄회로기판에 실장될 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 디스플레이 장치와 상기 렌즈를 수납하여 지지하며 상기 고글 프레임의 림 중앙부에서 상기 사용자의 한쪽 눈 전방 상부에 결합하는 지지 블록을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 스포츠 고글은, 상기 디스플레이 장치와 상기 렌즈 사이에서 상기 디스플레이 장치의 영상을 반사하는 반사부재를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 반사부재의 반사면은 오목한 형태를 구비할 수 있다.

일실시예에서, 상기 렌즈는 복수의 볼록 렌즈들을 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 디스플레이 장치는, LCD(liquid crystal display), DLP(digital light processing) 프로젝터, LCoS(liquid crystal on silicon) 장치, PDP(plasma display panel), ELD(electro-luminescent display) 및 OLED(organic light emitting diode) 장치 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 스포츠 고글을 사용하는 경우에는, 기존의 스포츠 고글에 헤드 마운트 디스플레이(HMD)의 기능을 부가하여 사용자가 편리하게 다양한 멀티미디어 콘텐츠를 이용하도록 할 수 있다.

또한, 빔 스플리터의 최적 위치 설계를 통해 멀티미디어 콘텐츠의 이용시 초점이 잘 맞고 상대적으로 큰 최적 영상을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 빔 스플리터, 고글 렌즈 또는 도수 클립, 그리고 윈도우 실드(window shield)를 착탈식으로 구성함으로써 사용자 선택성과 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다. 특히, 빔 스플리터를 왼쪽 눈 또는 오른쪽 눈에 선택적으로 사용할 수 있도록 함으로써, 사용자 편의성을 상당히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 빔 스플리터를 통해 사용자의 한쪽 눈에 멀티미디어 콘텐츠를 제공하는 경우에 스포츠 고글의 기울어짐이나 비틀림이 없어 사용자 착용감을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 얼굴 형상을 고려한 인체 공학적 고글 프레임을 사용하여 장시간 사용하는 경우에는 사용자 착용감이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 방수 및 방진 구조를 통해 다양한 스포츠 활동을 하는 사용자가 착용하는 경우에도 내구성 및 수명을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스포츠 고글에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 스포츠 고글에 대한 정면도이다.
도 3은 도 2의 스포츠 고글에 대한 우측면도이다.
도 4는 도 1의 스포츠 고글에서 윈도우 실드를 제거한 상태를 나타낸 배면측 사시도이다.
도 5는 도 4의 스포츠 고글에서 도수 클립을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 스포츠 고글에 대한 정면도이다.
도 7은 도 5의 스포츠 고글의 변형예에 대한 좌측면도이다.
도 8은 도 5의 스포츠 고글의 중앙부 구조에 대한 배면측 부분 확대 사시도이다.
도 9는 도 8의 스포츠 고글의 중앙부 구조의 변형예에 대한 배면측 부분 확대 사시도이다.
도 10은 도 5의 스포츠 고글의 중앙부 구조에 대한 전면측 부분 확대 사시도이다.
도 11 및 도 12는 도 7의 스포츠 고글의 아암 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 및 도 14는 도 7의 스포츠 고글의 배선 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 15는 도 7의 스포츠 고글의 중앙부 구조를 투시하여 나타낸 전면측 부분 확대 사시도이다.
도 16은 도 5의 스포츠 고글의 광학 시스템의 변형예를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 17은 도 5의 스포츠 고글의 광학 시스템의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 18은 도 5의 스포츠 고글에 채용할 수 있는 제어 시스템에 대한 개략적인 블록도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스포츠 고글에 대한 사시도이다. 도 2는 도 1의 스포츠 고글에 대한 정면도이다. 도 3은 도 2의 스포츠 고글에 대한 우측면도이다. 도 4는 도 1의 스포츠 고글에서 윈도우 실드를 제거한 상태를 나타낸 배면측 사시도이다. 그리고 도 5는 도 4의 스포츠 고글에서 도수 클립을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 스포츠 고글(100)은, 고글 프레임(110), 고글 프레임에 고정되는 디스플레이 장치, 디스플레이 장치의 영상이 사용자의 망막에 맺히도록 초점 거리를 조정하는 렌즈, 및 렌즈를 통과하는 영상을 사용자의 눈 측으로 반사하는 빔스플리터(130)를 포함한다.

고글 프레임(110)은 사용자의 얼굴에 착용하기 위하여 한 쌍의 아암들(112)과, 한 쌍의 아암들을 연결하는 림(114)과 림의 중앙부 하부에서 코받침(400)이 결합하는 코받침 체결부(116)를 구비할 수 있다.

각 아암(112)에는 적어도 하나의 관절부가 설치되어 아암(112)을 적어도 1회 접을 수 있도록 구현될 수 있다. 또한, 각 아암(112)의 말단부는 고무 등의 탄성 재질이 사용될 수 있다. 이러한 부드러운 재질은 머리의 피부에 닿을 때 자연스럽고 부드러운 밀착을 가능케 한다.

디스플레이 장치와 렌즈는 지지 블록(120)에 수납되어 지지되고 고글 프레임(110)의 림 중앙부나 림 중앙부의 브릿지에 결합될 수 있다. 지지 블록(120)은 고글 프레임(110)에 대하여 착탈식 결합 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

빔스플리터(130)는 지지 블록(120)의 일측에 배치되어 사용자의 왼쪽 눈이나 오른쪽 눈에 디스플레이 장치로부터의 영상으로 제공할 수 있다. 빔스플리터(130)는 지지 블록(120)의 일측에 착탈식으로 결합할 수 있으며, 그에 의해 사용자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈 중 어느 하나와 마주하도록 배치될 수 있다. 빔스플리터(130)는 반미러로 지칭될 수 있다.

본 실시예에서, 스포츠 고글(100)은, 고글 프레임에 착탈가능하게 결합하는 고글 렌즈를 더 포함할 수 있다. 고글 렌즈는 도수 클립으로 지칭될 수 있고, 사용자의 시력에 따라 안경 도수를 가질 수 있다.

또한, 스포츠 고글(100)은, 고글 렌즈(200)를 게재하고 고글 프레임(110)에 착탈가능하게 결합하는 윈도우 실드(300)를 더 포함할 수 있다. 윈도우 실드(300)는 청색 등의 소정의 색상이나 음영을 구비하되, 반투명한 투명도를 갖고 설치될 수 있다. 스포츠 고글(100)은 고글 프레임(110)의 림 양단과 윈도우 실드(300) 사이에 습기 제거를 위한 홀(302)을 구비할 수 있다.

또한, 스포츠 고글(100)은, 빔스플리터(130)의 무게에 대응하여 고글 프레임(110)의 오른쪽 아암 또는 왼쪽 아암 중 어느 하나에 착탈가능하게 삽입되거나 결합하는 균형추(500)를 더 포함할 수 있다.

균형추(500)는 상대적으로 무게가 무겁고 부피가 작은 재질로 이루어지며, 빔스플리터(130)의 무게에 비례하여 다양한 무게를 갖는 동일한 부피 또는 사이즈가 제공될 수 있다. 이러한 균형추는 아암에 설치되는 것으로 한정되지 않고, 지지 블록(120)에 설치되는 것도 가능하다. 이 경우, 균형추는 빔스플리터(130)가 설치되는 측면의 반대측 내부 공간(도 15의 500a 참조)에 소정 무게의 균형추 부재를 삽입하는 것으로 구현될 수 있다.

또한, 본 실시예의 스포츠 고글(100)은 도면에 도시하지 않았으나 고글 프레임(110)의 림(114) 부분과 윈도우 실드(300) 사이의 틈을 덮는 햇빛 차단 구조나 햇빛 차단 부재를 더 포함할 수 있다. 이러한 햇빛 차단 구조는 맑은 날 야외에서 상기 틈 부분으로 외부의 햇빛이 직접 조사되는 것을 방지하며, 윈도우 실드(300)의 형상을 변경하거나, 림(114)의 형상을 변경하는 등의 방식으로 구현될 수 있다. 물론, 햇빛 차단 구조는 착탈식으로 사용자가 임의로 추가하여 사용할 수 있도록 구현될 수 있다.

도 6은 도 5의 스포츠 고글에 대한 정면도이다. 도 7은 도 5의 스포츠 고글의 변형예에 대한 좌측면도이다. 도 8은 도 5의 스포츠 고글의 중앙부 구조에 대한 배면측 부분 확대 사시도이다. 도 9는 도 8의 스포츠 고글의 중앙부 구조의 변형예에 대한 배면측 부분 확대 사시도이다. 그리고 도 10은 도 5의 스포츠 고글의 중앙부 구조에 대한 전면측 부분 확대 사시도이다.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 스포츠 고글(100)에서, 빔스플리터(130)는 지지 블록(120)의 일측에 연결되고, 그 중심부가 지지 블록(120)의 중앙이나 고글 프레임(110)의 정면부 중앙에서 제1 폭(w1)만큼 이격되고, 또한, 사용자의 안구(600)까지 제2 폭(w2)만큼 이격되도록 배치될 수 있다. 지지 블록의 전면부(120a)는 횡방향으로 복수의 요철부들이 연장하는 요철 스트라이프 형태를 구비할 수 있다.

지지 블록의 상단부 구조(120b)는 고글 프레임(110)의 림 중간부의 브릿지(114c)에 착탈가능하게 결합할 수 있다.

지지 블록(120)에 수납되는 렌즈(124)는 빔스플리터(130)의 연장부(132)에 의해 전면 가림 구조 또는 커버 구조를 구비할 수 있다. 연장부(132)는 지지 블록(120)에 결합되어 고정될 수 있다.

또한, 사용자 눈 앞의 빔스플리터(130)와 마주하는 지지 블록(120)의 일측 개구부에는 윈도우 커버(140)가 설치될 수 있다. 윈도우 커버(140)는 투명 부재로서 투명 커버로 지칭될 수 있다. 윈도우 커버(140)는 빛을 투과시키면서 지지 블록(120) 내부와 외부를 기밀하게 막아 지지 블록(120)이 방수 및 방진 구조를 가질 수 있도록 기능한다.

또한, 스포츠 고글(100)은 지지 블록(120) 상부에 메인 인쇄회로기판(150)을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 도시 및 설명의 편의상 메인 인쇄회로기판(150)이 지지 블록(120) 외부에 노출된 형태로 도시하고 설명하나, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 메인 인쇄회로기판(150)을 지지 블록(120) 내에 수납하도록 구현될 수 있음은 물론이다.

메인 인쇄회로기판(150)은 연성인쇄회로기판(도 13의 118 참조)과 전기적으로 접속되는 커넥터(152)를 구비할 수 있다. 또한, 메인 인쇄회로기판(150)은 디스플레이 장치에 연결되고, 조도 센서(160)에 연결될 수 있다.

조도 센서(160)는 지지 블록(120)의 일면상에서 외부에 노출될 수 있다. 그 경우, 조도 센서(160)가 노출되는 지지 블록의 적어도 일부분은 반투명 부재로 형성될 수 있다. 도 9에서는 도시의 편의상 지지 블록(120) 외부에 노출된 형태로 조도 센서(160)를 도시하나, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 메인 인쇄회로기판(150)과 함께 조도 센서(160)가 지지 블록에 수납되도록 구현될 수 있음은 물론이다.

도 11 및 도 12는 도 7의 스포츠 고글의 아암 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 도 13 및 도 14는 도 7의 스포츠 고글의 배선 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 도 15는 도 7의 스포츠 고글의 중앙부 구조를 투시하여 나타낸 전면측 부분 확대 사시도이다.

도 11 내지 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 스포츠 고글(100)은, 한 쌍의 아암들 중 적어도 어느 하나 또는 둘 모두에 결합하는 배터리(700)를 더 포함할 수 있다. 배터리(700)는 한 쌍의 아암들 중 왼쪽 아암에 설치되는 제1 배터리와, 오른쪽 아암에 설치되는 제2 배터리를 구비할 수 있다.

본 실시예에서, 스포츠 고글(100)은 제1 배터리와 제2 배터리에 연결되는 인쇄회로기판들(보조 PCBs)에서 림을 통해 연장하는 연성인쇄회로기판(118)을 더 포함할 수 있다. 물론, 스포츠 고글(100)은 연성인쇄회로기판(118) 대신에 케이블(119)이나 기타 배선 부재를 이용할 수 있다. 연성인쇄회로기판(118)의 일단(118a)은 FPCB 커넥터(152)를 통해 메인 인쇄회로기판(150)에 연결될 수 있다.

또한, 스포츠 고글(100)은 배터리(700)의 전원 상태 표시, 방전 상태 표시 또는 충전 상태 표시를 위한 표시유닛(712, 722)을 더 포함할 수 있다. 도 11에서 일점쇄선 블록(11B)은 다른 일점쇄선 블록(11A)을 배면측에서 본 것에 대응하며, 도 12에서 일점쇄선 블록(12B)은 다른 일점쇄선 블록(12A)을 배면측에서 본 것에 대응할 수 있다.

표시유닛(712, 722)은 전원 인디케이터(power indicator), 충전 인디케이터(charging indicator) 등을 포함할 수 있다. 또한, 표시유닛(712, 722)은 보조 인쇄회로기판(sub printed circuit board, sub-PCB)(710, 720)에 각각 실장될 수 있다.

보조 인쇄회로기판(710, 720)은 전원 PCB, 충전기 PCB 등으로 지칭될 수 있다. 이러한 보조 인쇄회로기판(710, 720)은 배터리(700)의 단자와의 전기적 연결, 케이블과의 전기적 연결, 또는 연성인쇄회로기판(Flexible PCB)과의 전기적 연결을 위한 커넥터(716, 726)를 구비할 수 있다.

또한, 보조 인쇄회로기판(710)에는 전원 스위치(714)가 실장될 수 있고, 다른 보조 인쇄회로기판(720)에는 배터리 충전을 위한 소켓(724)가 실장될 수 있다. 소켓(724)은 배터리(700)의 충방전 단자에 연결된다. 소켓(724)은 마이크로 5핀 USB(universal serial bus) 단자를 포함할 수 있다. 이러한 소켓(724)의 포트는 외부에 노출되나, 평상시(소켓을 사용하지 않을 때)에는 소켓 커버에 의해 덮여 있고, 그에 의해 아암 내고 먼지나 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 소켓 커버는 착탈식으로 혹은 일체식으로 아암에 고정될 수 있다.

또한, 스포츠 고글(100)은, 한 쌍의 아암들 중 적어도 어느 하나에 설치되는 심박 센서(800)를 더 포함할 수 있다. 심박 센서(800)가 탑재된 아암의 일부분은 심박 센서를 외부에 노출시키는 투명 부재 또는 투명 영역으로 형성될 수 있다. 심박 센서는 발광 소자와 수광 소자를 구비하는 광학 심박 센서를 포함할 수 있다. 그 경우, 심박 센서(800)는 사용자의 관자놀이 부분에서의 혈관 내 혈류량을 광 투과율의 변화에 기초하여 측정할 수 있다.

또한, 스포츠 고글(100)은 메인 인쇄회로기판(150)에 연결되는 조도 센서(160)를 더 포함할 수 있다. 조도 센서(160)는 주변 조도를 측정하여 디스플레이 장치(121)의 평균 영상 밝기나 영상 밝기의 기준으로 조정하기 위한 정보를 제공할 수 있다.

또한, 스포츠 고글(100)은 메인 인쇄회로기판(150)에 연결되는 카메라(190)를 더 포함할 수 있다. 카메라(190)는 적외선 카메라를 포함할 수 있다. 적외선 카메라를 이용하면, 야간에 어두운 전방의 사물을 효과적으로 구분할 수 있는 장점이 있다. 또한, 카메라(190)를 이용하면, 디스플레이 영상과 카메라의 영상을 선택적으로 사용자에게 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 디스플레이 영상과 카메라 영상을 조합한 가상 현실, 증강 현실, 제스처 인식 등 기존 카메라를 통해 수행할 수 있는 다양한 콘텐츠의 구현이나 정보 제공 서비스를 구현할 수 있다.

또한, 스포츠 고글(100)은 메인 인쇄회로기판(150)에 전기적으로 연결되는 적외선 센서(192)를 더 포함할 수 있다. 적외선 센서(192)는 스포츠 고글을 착용하거나 휴대하거나 탑재한 사용자, 차량 등과 특정 사물 간의 거리를 측정하는데 사용될 수 있다. 또한, 적외선 센서(192)는 일정 거리 내에 위치하는 적외선 감지 장치에 신호를 송신하는 장치로서 이용될 수 있다. 전술한 경우, 차고의 문을 자동 개방하는 등의 용도로도 활용가능하다.

메인 인쇄회로기판(150)에는 디스플레이 장치(121)가 연결될 수 있다. 디스플레이 장치(121)는 백라이트 유닛(backlight unit)을 구비할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 디스플레이 장치(121)는, LCD(liquid crystal display), DLP(digital light processing) 프로젝터, LCoS(liquid crystal on silicon) 장치, PDP(plasma display panel), ELD(electro-luminescent display) 및 OLED(organic light emitting diode) 장치 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

디스플레이 장치(121)에서 출력되는 영상은 미러(123)에서 반사되어 렌즈(124)를 통해 확대되고 수차조정된 후 빔스플리터를 통해 사용자의 눈에 전달될 수 있다. 미러(123)는 반사면이 평평한 형태이거나 오목한 형태를 가질 수 있다. 오목한 반사면을 가진 미러(123)의 경우, 렌즈의 일부 기능을 대체함으로써 복수의 렌즈들 중 일부를 생략하는데 기여할 수 있다.

도 16은 도 5의 스포츠 고글의 광학 시스템의 변형예를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 17은 도 5의 스포츠 고글의 광학 시스템의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

본 실시예에 따른 스포츠 고글은, 도 16에 도시한 바와 같이 디스플레이 장치(121)와 미러(123)와 렌즈(124a, 124b, 124c)를 수납하여 지지하는 지지 블록(120)이 고글 프레임의 림 중앙부에서 사용자의 한쪽 눈 전방 상부에 대응하도록 림의 중간부와 한쪽 가장자리 사이로 이동하여 해당 림 부분에 결합하는 형태를 구비할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치(121)는 림의 중간부와 한쪽 가장자리 사이에서 스마트 고글과 마주하는 방향으로 영상을 출력하도록 배치될 수 있다.

미러(123)는 반사부재로 지칭될 수 있고, 그 반사면은 오목한 형태를 구비할 수 있다. 그리고, 렌즈는 복수의 볼록 렌즈들(124a, 124b, 124c)을 구비할 수 있다. 미러가 오목한 반사면을 가지면, 복수의 렌즈들 중 일부는 생략될 수 있다.

한편, 도 17에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 변형예에서, 스포츠 고글은, 디스플레이 장치(121)에서 출력되는 영상이 바로 렌즈(124a, 124b, 124c)를 통과하여 빔 스플리터(130)에 전달되도록 구현될 수 있다. 즉, 디스플레이 장치의 영상을 반사하여 렌즈에 전달하는 미러 또는 반사부재는 생략될 수 있다.

본 실시예에서, 디스플레이 장치(121)의 영상은 렌즈(124a, 124b, 124c)를 통과하면서 확대될 수 있다. 렌즈(124a, 124b, 124c)는 비구면 볼록면을 구비하며, 이러한 구성에 의해 구면 수차는 제거될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 빔스플리터(130)는 수 밀리미터 이하의 두께를 가지는 판상 부재 형태를 구비할 수 있으며, 연장부를 구비하여 지지 블록에 고정될 수 있다. 빔스플리터(130)의 전면의 소정 위치에서 초점이 맞춰지는 영상은 소정의 단일 영상면 또는 허상면을 형성할 수 있다.

즉, 빔스플리터(130)를 통해 사용자가 느끼는 허상까지의 거리(li)는, 빔스플리터(130)의 초점거리(f)와 디스플레이 장치로부터 빔스플리터의 반사면까지의 거리(lo) 사이의 관계에 의해 조절될 수 있다. 상기 거리들 사이의 관계는 수학식 1을 만족한다.

[수학식 1]

본 실시예에 의하면, 사용자가 원하는 위치에 확대된 이미지가 형성될 수 있도록 설계하여 제작할 수 있다. 또한, 스포츠 고글로부터 약 2.4미터 전방에 약 20 인치 크기의 콘텐츠를 구현하도록 구성될 수 있다.

도 18은 도 5의 스포츠 고글에 채용할 수 있는 제어 시스템에 대한 개략적인 블록도이다.

도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 스포츠 고글(100)에 채용할 수 있는 제어 시스템은, 컨트롤러(151), 통신부(155), 입력부(157), 출력부(159) 및 전원부(700)를 구비할 수 있다. 컨트롤러(151)는 메모리(153)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(151)는 프로세서와 메모리(153)로 구성될 수 있다. 컨트롤러(151)를 포함하는 제어 시스템은 컴퓨팅 장치의 적어도 일부 구성요소로서 지칭될 수 있다.

다시 말해서, 스포츠 고글(100)은, 프로그램을 저장하는 메모리, 및 상기 메모리에 연결되어 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하여 구현될 수 있다. 프로세서 및 메모리는 메인 인쇄회로기판에 실장될 수 있다.

프로세서는 내장 메모리 혹은 메모리(153)에 저장되는 소프트웨어 모듈이나 프로그램을 수행하여 스포츠 고글을 통해 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 프로세서는 마이크로프로세서로 지칭될 수 있다.

프로세서는 적어도 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU) 또는 코어를 포함하는 프로세서나 마이크로프로세서로 구현될 수 있다. 중앙처리장치 또는 코어는 처리할 명령어를 저장하는 레지스터(register)와, 비교, 판단, 연산을 담당하는 산술논리연산장치(arithmetic logical unit, ALU)와, 명령어의 해석과 실행을 위해 CPU를 내부적으로 제어하는 제어유닛(control unit)과, 이들을 연결하는 내부 버스 등을 구비할 수 있다. 중앙처리장치 혹은 코어는 MCU(micro control unit)와 주변 장치(외부 확장 장치를 위한 집적회로)가 함께 배치되는 SOC(system on chip)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

또한, 프로세서는 하나 이상의 데이터 프로세서, 이미지 프로세서 또는 코덱(CODEC)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 프로세서는 주변장치 인터페이스와 메모리 인터페이스를 구비할 수 있다. 주변장치 인터페이스는 프로세서와 입력부(157), 출력부(159) 등의 입출력 시스템이나 다른 주변 장치를 연결하고, 메모리 인터페이스는 프로세서와 메모리(153)를 연결할 수 있다.

본 실시예에서 프로세서는 영상 디스플레이에 의해 상대적으로 많은 전력을 소모하는 동작 조건하에서도 배터리의 1회 충전에 상대적으로 긴 작동 시간을 확보하기 위해 제1 배터리 및 제2 배터리를 포함하는 전원부(700)에 연결될 수 있다. 배터리는 배터리 팩을 포함할 수 있다.

프로세서는 구현에 따라서 통신부(155), 입력부(157), 출력부(159) 또는 이들의 조합을 통해 배터리 팩의 배터리 관리 시스템(BMS)과 연결되고 통신할 수 있다.

메모리(153)는 스포츠 안경을 통한 사물 인식, 제스처 인식, 가상 현실, 증강 현실 등의 서비스를 제공하기 위한 소프트웨어 모듈을 저장할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 모듈은, 제어처 인식을 위한 제1 모듈; 3차원 영상 제공이나 3차원 제어를 위한 제2 모듈; 가상 현실의 디스플레이 영상 서비스를 제공하기 위한 제3 모듈; 현재 보이는 실제 세계의 영상에 가상체를 부가하는 증강 현실의 디스플레이 영상 서비스를 제공하기 위한 제4 모듈 등을 포함할 수 있다. 이러한 모듈은 컨트롤러(151)에 의해 실행되며, 컨트롤러(151) 내에서 특정 기능이나 동작을 수행하는 적어도 하나의 태스크 프로세서로서 구현될 수 있다.

전술한 메모리(153)는 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(non-volatile RAM, NVRAM), 대표적 휘발성 메모리인 DRAM(dynamic random access memory) 등의 반도체 메모리, 하드디스크 드라이브(hard disk drive, HDD), 광 저장 장치, 플래시 메모리 등으로 구현될 수 있다. 그리고 메모리(153)는 스포츠 고글의 다양한 기능을 구현하기 위한 소프트웨어 모듈들 외에 운영체제, 프로그램, 명령어 집합 등을 저장할 수 있다.

통신부(155)는 스포츠 고글의 내부 통신이나 신호 및 데이터의 송수신을 지원할 수 있다. 또한, 통신부(155)는 외부 장치나 서버와의 통신을 지원할 수 있다.

통신부(155)는 하나 이상의 통신 프로토콜을 지원하는 하나 이상의 무선 통신 서브시스템을 포함할 수 있다. 무선 통신 서브시스템은 무선 주파수(radio frequency, RF) 수신기, RF 송신기, RF 송수신기, 광(예컨대, 적외선) 수신기, 광 송신기, 광 송수신기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

무선 네트워크는 기본적으로 Wi-Fi를 지칭하나, 이에 한정되지 않는다. 본 실시예에서 통신부(155)는 다양한 무선 네트워크 예를 들어, GSM(Global System for Mobile Communication), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), CDMA(Code Division Multiple Access), W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), LET-A(LET-Advanced), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), WiMax, Wi-Fi(Wireless Fidelity), Bluetooth 등에서 선택되는 적어도 하나 이상을 지원하도록 구현될 수 있다.

한편, 전술한 실시예에 있어서, 스마트 안경 장치의 구성요소들은 비휘발성 메모리(NVRAM) 기반의 다양한 컴퓨팅 장치에 탑재되는 기능 블록 또는 모듈로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 18의 컨트롤러(151)의 메모리(153) 등의 저장수단에 저장되는 소프트웨어 모듈은 이들이 수행하는 일련의 기능을 구현하기 위한 소프트웨어 형태로 컴퓨터 판독 가능 매체(기록매체)에 저장되거나 혹은 캐리어 형태로 원격지의 서버 장치 내 저장장치에 저장되고 서버 장치와 네트워크를 통해 연결되는 특정 컴퓨팅 장치에서 동작하도록 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독 가능 매체는 네트워크를 통해 연결되는 복수의 컴퓨터 장치나 클라우드 시스템의 메모리나 저장 장치를 포함할 수 있고, 복수의 컴퓨터 장치나 클라우드 시스템 중 적어도 하나 이상은 본 실시예의 스포츠 고글에서 다양한 서비스를 구현하기 위한 프로그램이나 소스 코드를 저장할 수 있다.

또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하는 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것을 포함할 수 있다.

또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 여기서 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 하드웨어 장치는 본 실시예의 스포츠 고글을 통해 제공가능한 모든 서비스의 구현을 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

한편, 본 실시예의 스포츠 고글의 컨트롤러(151)는 설명의 편의상 프로세서, 메모리 및 통신부를 단일 기판이나 단일 하우징에 포함하는 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 프로세서와 메모리를 포함하거나 프로세서만을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

전술한 실시예에 의하면, 모니터없이 책상에서 업무를 보거나, 쇼핑을 할 때 스포츠 고글을 착용하고 증강현실을 통해 결재를 수행하거나, 증가현실을 통해 네비게이션 기능을 이용하거나, 증강현실 게임을 하거나, 가상현실 동영상을 감상하거나, 증강현실 또는 가상현실로 영상통화를 하거나, 작업자가 스포츠 고글을 착용하고 증강현실로 현장에서 작업을 하거나, 스마트폰의 기능을 스포츠 고글의 화면에서 간편하게 조작 및 사용할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 스포츠 고글은, 휴대 단말이나 노트북 등의 모바일 컴퓨팅 장치의 화면 미러링(mirroring)을 수행할 수 있다. 화면 미러링은, 스크린 미러링으로 지칭될 수 있으며, 별도의 선(line)을 연결하지 않고 무선으로 모바일 컴퓨팅 장치의 화면을 스마트 안경의 화면에서 볼 수 있도록 하는 기능을 말한다.

스포츠 고글은 화면 미러링을 위해 모바일 컴퓨팅 장치에서 화면 정보를 인코딩하여 주파수로 송신할 때, 이러한 화면 정보를 수신하여 디코딩하고 디코딩된 영상을 디스플레이 장치의 화면에 출력할 수 있다. 무선은 와이파이나 블루투스를 포함하나, 이에 한정되지는 않고, 다른 근거리 무선 통신 방식이 사용될 수 있다.

화면 미러링을 이용하면, 스포츠 고글에서 통신 기능을 가진 휴대 단말에서 전화 수신, 전화 통화, 영상 통화 등을 수행하거나, 문자 착신, 문자 내용 확인 등을 수행하여 휴대 단말의 전화, 문자 등의 서비스를 편리하게 이용할 수 있도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

1. 사용자의 얼굴에 착용하기 위하여 한 쌍의 아암들과 상기 한 쌍의 아암들을 연결하는 림과 상기 림의 중앙부 하부에서 코받침이 결합하는 코받침 체결부를 구비하는 고글 프레임;
   상기 고글 프레임에 고정되는 디스플레이 장치;
   상기 디스플레이 장치의 영상이 상기 사용자의 망막에 맺히도록 초점 거리를 조정하는 렌즈;
   상기 렌즈를 통과하는 영상을 상기 사용자의 눈으로 반사하는 빔스플리터; 및
   상기 디스플레이 장치와 상기 렌즈를 수납하여 지지하며 상기 고글 프레임의 림 중앙부의 브릿지에 결합하는 지지 블록을 포함하며,
   상기 빔스플리터는 상기 지지 블록의 일측에 연결되고, 상기 빔스플리터의 중심부는 상기 지지 블록의 중앙이나 상기 고글 프레임의 정면부 중앙에서 제1 폭만큼 이격되고, 상기 사용자의 안구까지 제2 폭만큼 이격되는, 스포츠 고글.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고글 프레임에 착탈가능하게 결합하는 고글 렌즈를 더 포함하는, 스포츠 고글.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 고글 프레임에 착탈가능하게 결합하는 윈도우 실드를 더 포함하고,
   상기 고글 프레임의 림 양단과 상기 윈도우 실드 사이에는 습기 제거를 위한 홀이 구비되는, 스포츠 고글.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 빔스플리터는 상기 지지 블록에 착탈식으로 결합하며, 상기 사용자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈 중 어느 하나와 마주하도록 설치되며,
   상기 빔스플리터의 무게에 대응하여 상기 고글 프레임의 오른쪽 아암 또는 왼쪽 아암 중 어느 하나에 착탈가능하게 삽입되거나 결합하는 균형추를 더 포함하는, 스포츠 고글.
7. 삭제
8. 삭제
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10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
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21. 삭제

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